WO2023059068A1 - 파우치형 이차전지의 파우치 실링방법 및 이 방법에 사용되는 메인 실링 도구 - Google Patents

파우치형 이차전지의 파우치 실링방법 및 이 방법에 사용되는 메인 실링 도구 Download PDF

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sealing
pouch
secondary battery
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main
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박수진
이민재
설주영
김진규
양희준
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주식회사 엘지에너지솔루션
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Definitions

  • the present invention relates to a method for sealing a pouch of a pouch-type secondary battery and a main sealing tool used in the method.
  • Lithium secondary batteries which are attracting attention as a next-generation power source among rechargeable secondary batteries, have high energy density, no memory effect, and are very light and have a small degree of spontaneous discharge even when not in use, making them suitable for portable electronic devices such as laptops, cameras, and mobile phones. It is used a lot.
  • the frequency of use is gradually increasing in the defense industry, automation system, automobile, and aviation industries, and in particular, it is widely used as a motor driving source for electric vehicles and hybrid vehicles.
  • lithium secondary batteries can generally be classified into a lithium ion battery using a liquid electrolyte and a lithium polymer battery using a polymer electrolyte, depending on the type of electrolyte solution.
  • these secondary batteries are manufactured in various shapes, and can be largely classified into cylindrical, prismatic, and pouch types.
  • the pouch-type lithium secondary battery case is composed of a pouch packaging material that is noticeably lighter and more flexible than an aluminum case, and may have a higher energy density than a prismatic lithium secondary battery.
  • a sealing portion is formed at the edge of the packaging material in order to seal the pouch exterior material. This edge increases the dead space of the secondary battery and lowers the energy density per volume, so that the edge sealing portion is bent.
  • a technology for increasing the energy density of a secondary battery by folding or folding is being used.
  • a method of maximally reducing the ratio of dead space due to the sealing portion formed at the edge compared to the packaging material having the same size by forming a sealing portion having a predetermined width at the edge of the packaging material as close to the electrode assembly as possible is also applied.
  • Korean Patent Registration No. 10-0883919 discloses a technique of folding the sealing parts of the left and right edges and folding the sealing parts of the upper edges, cutting the corner where the left and right sealing parts and the upper sealing parts intersect. .
  • the corner where both sealing parts and the upper sealing part intersect is cut, there is a problem in that the sealing reliability of the exterior material deteriorates, and the upper sealing part is bent along a bending line that is too close to the electrode assembly accommodated in the exterior material.
  • problems such as damage to the connection of the tab-lead coupling part inside the exterior material or a short circuit between the electrode assembly and the electrode tab may be caused.
  • the present invention was made to solve the above problems of the prior art,
  • An object of the present invention is to provide a method for sealing a pouch of a pouch-type secondary battery capable of ensuring excellent sealing and insulating properties while maximally reducing the dead space ratio by the sealing portion of the pouch-type secondary battery, and a sealing tool used in the method. .
  • the degassing sealing includes a full-width sealing portion including an electrode terminal sealing portion, and a horizontal sealing portion formed in a horizontal direction from the electrode terminal to the end of the dead space, and in the opposite direction of the horizontal sealing portion, a light is applied between the electrode terminal and the end portion toward the battery compartment. It is performed to include an inclined sealing portion including a photo inclined portion,
  • the main sealing performs parallel sealing in parallel with the electrode assembly accommodating portion in the entire length direction, and at the same time, performs a function of correcting the horizontal sealing portion of the full width sealing portion to be symmetrical with the inclined sealing portion in the opposite direction.
  • a pouch sealing method is provided.
  • a process of forming the inclined portion by symmetrically removing the inclined sealing portion and the outer horizontal portion of the correcting portion may be further performed.
  • the pouch-type secondary battery may have electrode terminals formed in only one direction or present in both directions symmetrical to each other.
  • the degassing sealing may include sealing an end portion of the dead space in the longitudinal direction in a straight line in the longitudinal direction.
  • the degassing sealing includes sealing the distal end of the battery compartment in the longitudinal direction in a straight line in the longitudinal direction, or the distal end of the battery compartment in the longitudinal direction is sealed by the structure of the pouch case. In some cases, the sealing may not be included.
  • the present invention is a sealing tool used for the main sealing
  • a linear pressing unit that performs parallel sealing in parallel with the electrode assembly accommodating unit in the entire length direction; and an inclined pressing unit coupled to one end of the linear pressing unit so that an internal angle is greater than 90 degrees to 150 degrees,
  • the inclined pressing part provides a main sealing tool, characterized in that it performs a function of correcting the horizontal sealing part of the full width sealing part to be symmetrical with the inclined sealing part in the opposite direction.
  • the other end of the linear pressing portion may be further coupled with an inclined pressing portion coupled in the same direction and at the same internal angle.
  • the inclined pressing portion may have a shape similar to a triangular prism or a quadrangular prism.
  • the main sealing tool may further include an extension portion in which the straight pressing portion extends further to the outside of the inclined pressing portion.
  • the pouch sealing method of the pouch-type secondary battery of the present invention provides excellent sealing performance and insulation while maximally reducing the dead space ratio by the sealing portion.
  • the pouch sealing tool used in the method effectively reduces the dead space ratio and provides excellent sealing and insulating properties to the pouch case.
  • 1 is a photograph of the shape of a pouch-type secondary battery with reduced dead space
  • FIG. 2 is a view schematically showing the form of degassing sealing performed in the process of manufacturing a pouch-type secondary battery of the form shown in FIG. 1;
  • FIG. 3 is a diagram showing the cause of deterioration in sealing and insulating properties caused by degassing sealing in the form of FIG. 2;
  • FIG. 4 is a view showing an embodiment of degassing sealing among pouch sealing of a pouch-type secondary battery of the present invention
  • FIG. 5 is a view showing an embodiment of the main sealing of the pouch sealing of the pouch-type secondary battery of the present invention
  • FIG. 6 is an enlarged view of one embodiment of the main sealing of the pouch sealing of the pouch-type secondary battery of the present invention.
  • FIG. 7 is a view showing an effect according to an embodiment of degassing sealing among pouch sealing of a pouch-type secondary battery of the present invention.
  • FIG. 8 is a perspective view showing a seal form of a main sealing tool used for main sealing among pouch sealing of a pouch-type secondary battery of the present invention
  • FIG. 9 is a view showing a photo taken of the actual form of the main sealing tool used for main sealing of the pouch sealing of the pouch type secondary battery of the present invention and its material.
  • a pouch-type secondary battery having a structure as shown in FIG. 1 is being manufactured.
  • the sealing in the form shown in FIG. 2 is performed during degassing and sealing.
  • portion (2) the space between the corner portion of the electrode assembly on the side where the electrode terminal is located and the sealing portion is formed narrow (portion (2)). Therefore, after the formation process, when the gas present in the electrode assembly accommodating part escapes into the narrow space during the cell press process, a large pressure is formed, and due to this pressure, damage to the inclined sealing part on the dead space side occurs. Insulation of the sealing portion is also reduced.
  • FIG. 4 is a view showing an embodiment of degassing sealing among pouch sealing of a pouch-type secondary battery of the present invention
  • FIG. 5 shows an embodiment of main sealing among pouch sealing of a pouch-type secondary battery of the present invention. It is a drawing
  • the degassing sealing is a horizontal sealing part 10 including an electrode terminal sealing part 11 formed in a horizontal direction from the electrode terminal 2 to the end of the dead space 1
  • An inclined sealing part 13 including a sealing part 12 and including an inclined part inclined toward the battery accommodating part 3 between the electrode terminal 1 and the distal end in the opposite direction of the horizontal sealing part 12 is performed to include
  • the main sealing performs parallel sealing 21 in parallel with the electrode assembly accommodating part 3 in the full length direction, and at the same time, the horizontal sealing part 12 of the full width sealing part is moved in the opposite direction. It is characterized in that it includes correcting (22) to be symmetrical with the inclined sealing portion (13).
  • the outer horizontal portion 15 of the inclined sealing portion 13 and the correcting portion 22 may be symmetrically removed to form an inclined portion (chamfering process) may be further included.
  • the dead space 1 may be removed by cutting before or after main sealing.
  • the main sealing may be performed using the main sealing tool 100 shown in FIGS. 8 and 9 .
  • the main sealing tool 100 is a straight pressing part that performs parallel sealing 21 parallel to the electrode assembly accommodating part 3 in the entire length direction (formation of parallel sealing part 20). (110); and an inclined pressing portion 120 coupled to one end of the linear pressing portion such that an interior angle is greater than 90 degrees to 150 degrees, more preferably 100 degrees to 130 degrees.
  • the inclined pressing portion 120 is used to correct the horizontal sealing portion 12 of the full width sealing portion 10 to be symmetrical with the inclined sealing portion 13 in the opposite direction.
  • An inclined pressing part 120' coupled in the same direction and at the same inner angle may be further coupled to the other end of the straight pressing part 110.
  • the main sealing is to correct the horizontal sealing portion 12 of the full width sealing portion 10 to be symmetrical with the inclined sealing portion 13 in the opposite direction (22)
  • the inclined part pressing part 120 of the main sealing tool 100 is applied only to the remaining inclined part except for the horizontal sealing part 12 of the degassing sealing, or the horizontal It can be applied to the sealing part 12 and the inclined part at the same time.
  • the pouch-type secondary battery may have electrode terminals 2 formed in only one direction or present in both directions symmetrical to each other.
  • the full-width sealing portion 10 on both sides may be performed in the same form and in the same method.
  • the degassing sealing may include forming a degassing sealing portion (FIGS. 4 and 30) in the longitudinal direction by sealing the distal end of the dead space 1 in the longitudinal direction in a straight line in the longitudinal direction.
  • the degassing sealing includes sealing the battery compartment distal end (opposite to the dead space) in a straight line in the battlefield direction, or the battery compartment distal end is attached to the structure of the pouch case. In the case of being sealed by (see FIG. 4), the sealing may not be included.
  • the pouch sealing method of the pouch type secondary battery of the present invention as shown in FIG. 7 , a flow path through which gas can escape from the battery compartment 3 to the dead space 1 is sufficiently formed in the degassing process. do.
  • the cross-sectional area of the space where the battery compartment 3 is located is increased by 9.43%, , The effect of increasing the cross-sectional area of the dead space 1 by 3.99% is also provided.
  • the degassing sealing of step (a) is a step of performing sealing including a dead space in order to perform a degassing process for removing gas generated after performing the formation process, Except for forming the horizontal sealing portion 12 described in may be carried out in a method known in the art.
  • the formation process of step (b) and the degassing process of step (c) may be performed by methods known in the art.
  • the formation process means a process that is also called an activation process in this field.
  • the activation process for the activation of the cathode active material and the formation of a stable SEI (Solid Electrolyte Interface) film at the first cycle must be preceded.
  • This activation process generates a large amount of gas, exist within This gas must be removed through openings or incisions formed in the gas pocket (dad space) of the packaging material, and the packaging material is heat-sealed and sealed to form the final product (main sealing).
  • the process of discharging the gas inside the secondary battery as described above is called a degassing process.
  • FIG. 8 is a perspective view showing a seal form of a main sealing tool 100 used for main sealing among pouch sealing of a pouch-type secondary battery of the present invention
  • FIG. 9 is a photograph of the actual form of the main sealing tool and its It is a drawing showing the resources.
  • the main sealing tool of the present invention includes a linear pressing part 110 that performs parallel sealing (Figs. 5 and 20) in parallel with the electrode assembly accommodating part in the entire length direction; degree, more preferably includes an inclined pressing portion 120 coupled to be 100 to 130 degrees, and the inclined pressing portion 120 seals the horizontal sealing portion 12 of the full width sealing portion 10 in the opposite direction. It is characterized in that it performs a function of correcting to be symmetrical with the unit 13.
  • the shape of the linear pressing portion 110 is not particularly limited as long as it is possible to perform the parallel sealing 21 (forming the parallel sealing portion 20), but, for example, a square pillar can have a shape.
  • an inclined pressing part 120' coupled in the same direction and at the same internal angle may be further coupled to the other end of the linear pressing part 110.
  • the inclined pressing part 120 is not particularly limited as long as it can form the correcting inclined sealing part 14 as shown in FIG. 5, but shown in FIGS. 8 and 9 As shown, it may have a shape similar to a triangular prism, and may specifically have a right-angled triangular prism shape. However, since the correction inclined sealing portion 14 can be formed even in the case of a rectangular pillar shape, the shape is not particularly limited.
  • the straight pressing part 110 extends further to the outside of the inclined pressing part 120.
  • a portion 130 may be further included.
  • the extension part 130 may perform a function of coupling the main sealing tool 100 to the pressing device.
  • Battery storage unit 10 Full width sealing unit

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Abstract

본 발명은 파우치형 이차 전지의 실링부에 의한 사공간 비율을 최대한 감소시키면서도, 우수한 실링성 및 절연성을 확보할 수 있는 파우치형 이차전지의 파우치 실링방법 및 상기 방법에 사용되는 실링 도구를 제공한다.

Description

파우치형 이차전지의 파우치 실링방법 및 이 방법에 사용되는 메인 실링 도구
본 출원은 2021년 10월 06일자 한국 특허 출원 제10-2021-0132371호에 기초한 우선권의 이익을 주장하며, 해당 한국 특허 출원의 문헌에 개시된 모든 내용은 본 명세서의 일부로서 포함한다.
본 발명은 파우치형 이차전지의 파우치 실링방법 및 이 방법에 사용되는 메인 실링 도구에 관한 것이다.
재충전이 가능한 이차전지 중 차세대 동력원으로 주목 받는 리튬 이차전지는 에너지 밀도가 높고 기억 효과가 없으며, 사용하지 않을 때에도 자연방전이 일어나는 정도가 작고, 매우 가벼워 노트북, 카메라, 핸드폰 등과 같은 휴대용 전자 기기들에 많이 사용되고 있다. 이 외에도 에너지밀도가 높은 특성을 이용하여 방산업이나 자동화시스템, 그리고 자동차, 항공산업 분야에서도 점점 그 사용 빈도가 증가하는 추세이며, 특히 전기 자동차 및 하이브리드 자동차의 모터 구동원으로 널리 상용되고 있다.
이러한 리튬 이차전지는 일반적으로는, 전해액(electrolytic solution)의 종류에 따라 액체 전해질을 사용하는 리튬 이온 전지와, 고분자 전해질을 사용하는 리튬 폴리머 전지로 분류될 수 있다. 또한, 이러한 이차전지는 여러 가지 형상으로 제조되고 있으며, 크게 원통형, 각형(prismatic), 파우치형으로 분류될 수 있다.
특히, 파우치형 리튬 이차전지는 알루미늄 케이스보다 현저히 가볍고 가요성인 파우치 포장재로 케이스가 구성되어, 각형 리튬 이차전지에 비하여 높은 에너지 밀도(energy density)를 가질 수 있다.
상기 파우치형 리튬 이차전지는 파우치 외장재를 밀봉하기 위해서 외장재의 가장자리에 실링부가 형성되는데, 이 가장자리는 이차전지의 사공간을 증가시켜 부피당 에너지 밀도를 낮추는 원인이 되고 있어, 가장자리 실링부를 벤딩(bending)하거나 폴딩(folding)함으로써 이차전지의 에너지 밀도를 높이기 위한 기술이 사용되고 있다.
또한, 소정의 폭을 갖는 실링부를 최대한 전극 조립체에 근접시켜 외장재의 가장자리에 형성함으로써, 동일한 크기를 가지는 외장재 대비 가장자리에 형성되는 실링부에 의한 사공간의 비율을 최대한 감소시키는 방법도 적용되고 있다.
예를 들어, 대한민국 등록특허공보 제10-0883919호를 살펴보면, 좌우측 가장자리의 실링부를 폴딩하고, 상측 가장자리의 실링부를 폴딩하기 위해서, 좌우측 실링부와 상측 실링부가 교차되는 코너를 절취하는 기술을 개시한다. 그러나, 이와 같이, 양측 실링부와 상측 실링부가 교차되는 코너를 절취하는 경우, 외장재의 밀봉 신뢰성이 악화되는 문제가 있을 뿐만 아니라, 외장재에 수용된 전극 조립체에 지나치게 근접한 벤딩 라인을 따라서 상측 실링부를 벤딩하는 경우, 외장재 내부의 탭-리드 결합부의 연결이 손상되거나 또는 전극 조립체와 전극 탭 사이에 쇼트가 발생되는 등의 문제를 유발할 수 있다.
[선행기술문헌]
대한민국 등록특허공보 제10-0883919호
본 발명은 종래기술의 상기와 같은 문제를 해소하기 위하여 안출된 것으로서,
파우치형 이차 전지의 실링부에 의한 사공간 비율을 최대한 감소시키면서도, 우수한 실링성 및 절연성을 확보할 수 있는 파우치형 이차전지의 파우치 실링방법 및 상기 방법에 사용되는 실링 도구를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은
(a) 대드 스페이스를 포함하여 디개싱 실링을 수행하는 단계;
(b) 포메이션 공정을 수행하는 단계;
(c) 디개싱 공정을 수행하는 단계; 및
(d) 메인 실링을 수행하는 단계를 포함하며,
상기 디개싱 실링은 전극 단자 실링부를 포함하는 전폭 실링부가, 전극 단자로부터 대드 스페이스 말단부까지 수평방향으로 형성된 수평 실링부를 포함하고, 상기 수평 실링부의 반대 방향에는 전극 단자로부터 말단부 사이에 전지 수납부를 향하여 경사진 경사부를 포함하는 경사 실링부를 포함하도록 수행되며,
상기 메인 실링은 전극 조립체 수납부와 전장 방향으로 평행한 평행 실링을 수행하고, 이와 함께 상기 전폭 실링부의 수평 실링부를 반대 방향 경사 실링부와 대칭되도록 보정하는 기능을 수행하는 것을 포함하는 파우치형 이차전지의 파우치 실링방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시 형태에 있어서, 상기 메인 실링 후, 상기 경사 실링부와 보정부의 바깥부분 수평부를 대칭되게 제거하여 경사부를 형성하는 공정이 더 수행될 수 있다.
본 발명의 일 실시 형태에 있어서, 상기 파우치형 이차 전지는 전극 단자가 한 방향에만 형성되거나 서로 대칭되는 양방향에 존재하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시 형태에 있어서, 상기 디개싱 실링은 전장 방향 대드 스페이스 말단부를 전장 방향으로 일직선으로 실링하는 것을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 형태에 있어서, 상기 디개싱 실링은 전장 방향 전지 수납부 말단부를 전장 방향으로 일직선으로 실링하는 것을 포함하거나, 상기 전장 방향 전지 수납부 말단부가 파우치 케이스의 구조에 의해 밀봉된 상태인 경우에는 상기 실링을 포함하지 않을 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 메인 실링에 사용되는 실링 도구로서,
전극 조립체 수납부와 전장 방향으로 평행한 평행 실링을 수행하는 직선 가압부;와 상기 직선 가압부의 일단부에 내각이 90도 초과 내지 150도가 되도록 결합된 경사 가압부를 포함하며,
상기 경사 가압부는 전폭 실링부의 수평 실링부를 반대 방향 경사 실링부와 대칭되도록 보정하는 기능을 수행하는 것을 특징으로 하는 메인 실링 도구를 제공한다.
본 발명의 일 실시 형태에 있어서, 상기 직선 가압부의 타단부에는 동일한 방향 및 동일한 내각으로 결합된 경사 가압부가 더 결합될 수 있다.
본 발명의 일 실시 형태에 있어서, 상기 경사 가압부는 삼각 기둥 또는 사각 기둥 유사 형태일 수 있다.
본 발명의 일 실시 형태에 있어서, 상기 메인 실링 도구는 직선 가압부가 상기 경사 가압부의 외부로 더 연장된 연장부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 파우치형 이차전지의 파우치 실링방법은 실링부에 의한 사공간 비율을 최대한 감소시키면서도, 우수한 실링성 및 절연성을 제공한다.
또한, 상기 방법에 사용되는 파우치 실링 도구는 효율적으로 사공간 비율을 감소시키고, 파우치 케이스에 우수한 실링성 및 절연성을 제공한다.
도 1은 사공간을 감소시킨 파우치형 이차 전지의 형태를 촬영한 사진이며,
도 2는 상기 도 1과 같은 형태의 파우치형 이차 전지를 제조하는 과정에서 실시되는 디개싱 실링의 형태를 모식적으로 나타낸 도면이며,
도 3은 상기 도 2와 같은 형태의 디개싱 실링에 의해 발생되는 실링성 및 절연성 저하의 원인을 도시한 도면이며,
도 4는 본 발명의 파우치형 이차전지의 파우치 실링 중 디개싱 실링의 일 실시 형태를 도시한 도면이며,
도 5는 본 발명의 파우치형 이차전지의 파우치 실링 중 메인 실링의 일 실시 형태를 도시한 도면이며,
도 6은 본 발명의 파우치형 이차전지의 파우치 실링 중 메인 실링의 일 실시 형태를 확대 도시한 도면이며,
도 7은 본 발명의 파우치형 이차전지의 파우치 실링 중 디개싱 실링의 일 실시 형태에 따르는 효과를 도시한 도면이며,
도 8은 본 발명의 파우치형 이차전지의 파우치 실링 중 메인 실링에 사용되는 메인 실링 도구의 일 실 형태를 도시한 사시도이며,
도 9는 본 발명의 파우치형 이차전지의 파우치 실링 중 메인 실링에 사용되는 메인 실링 도구의 실제 형태를 촬영한 사진 및 그의 재원을 나타낸 도면이다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시 예에 대하여 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결된다, 구비된다, 또는 설치된다"고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결 또는 설치될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 한다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결된다, 구비된다, 또는 설치된다"라고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하에서 본 발명에 대하여 설명한다.
종래 기술에서 전극 단자가 위치되는 쪽의 실링부에 의한 사공간을 줄이기 위하여, 도 1에 도시된 바와 같은 구조의 파우치형 이차 전지가 제조되고 있다. 상기와 같은 파우치형 이차 전지를 제조하기 위해서는 디개싱 실링시, 도 2에 도시된 형태의 실링이 이루진다.
그러나, 이러한 실링 구조를 적용하는 경우, 도 3에 도시된 바와 같이, 전극 단자가 위치된 쪽의 전극 조립체 모서리 부와 실링부 사이의 공간이 좁게((2) 부분) 형성된다. 따라서, 포메이션 공정 후, 셀 프레스 과정에서 상기 좁은 공간으로 전극 조립체 수납부에 존재하는 가스가 빠져나갈 때, 큰 압력이 형성되며, 이러한 압력으로 인하여 대드 스페이스 쪽 경사 실링부의 손상이 발생하며, 이에 따라 실링부의 절연성도 저하되게 된다.
도 4는 본 발명의 파우치형 이차전지의 파우치 실링 중 디개싱 실링의 일 실시 형태를 도시한 도면이며, 도 5는 본 발명의 파우치형 이차전지의 파우치 실링 중 메인 실링의 일 실시 형태를 도시한 도면이다.
본 발명의 파우치형 이차전지의 파우치 실링방법은,
(a) 대드 스페이스(1)를 포함하여 디개싱 실링을 수행하는 단계;
(b) 포메이션 공정을 수행하는 단계;
(c) 디개싱 공정을 수행하는 단계; 및
(d) 메인 실링을 수행하는 단계를 포함하며,
상기 디개싱 실링은, 도 4에 도시된 바와 같이, 전극 단자 실링부(11)를 포함하는 전폭 실링부(10)가, 전극 단자(2)로부터 대드 스페이스(1) 말단부까지 수평방향으로 형성된 수평 실링부(12)를 포함하고, 상기 수평 실링부(12)의 반대 방향에는 전극 단자(1)로부터 말단부 사이에 전지 수납부(3)를 향하여 경사진 경사부를 포함하는 경사 실링부(13)를 포함하도록 수행되며,
상기 메인 실링은, 도 5에 도시된 바와 같이, 전극 조립체 수납부(3)와 전장 방향으로 평행한 평행 실링(21)을 수행하고, 이와 함께 상기 전폭 실링부의 수평 실링부(12)를 반대 방향 경사 실링부(13)와 대칭되도록 보정(22)하는 것을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 파우치형 이차전지의 파우치 실링방법은, 도 5의 (b)에 도시된 바와 같이, 상기 메인 실링 후, 상기 경사 실링부(13)와 보정부(22)의 바깥부분 수평부(15)를 대칭되게 제거하여 경사부를 형성하는 공정(모따기 공정)을 더 포함할 수 있다. 이 때, 상기 데드 스페이스(1)는 메인 실링 전 또는 후에 절단하여 제거할 수 있다.
본 발명의 일 실시 형태에 있어서, 상기 메인 실링은 도 8 및 도 9에 도시된 메인 실링 도구(100)를 사용하여 수행될 수 있다.
상기 메인 실링 도구(100)는 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 전극 조립체 수납부(3)와 전장 방향으로 평행한 평행 실링(21)을 수행(평행 실링부 20 형성)하는 직선 가압부(110);와 상기 직선 가압부의 일단부에 내각이 90도 초과 내지 150도, 더욱 바람직하게는 100도 내지 130도가 되도록 결합된 경사 가압부(120)를 포함할 수 있다.
상기 상기 경사 가압부(120)는 전폭 실링부(10)의 수평 실링부(12)를 반대 방향 경사 실링부(13)와 대칭되도록 보정하기 위하여 사용된다.
상기 직선 가압부(110)의 타단부에는 동일한 방향 및 동일한 내각으로 결합된 경사 가압부(120')가 더 결합될 수 있다.
본 발명 일 실시 형태에 있어서, 상기 파우치형 이차전지의 파우치 실링방법 중 메인 실링은 전폭 실링부(10)의 수평 실링부(12)를 반대 방향 경사 실링부(13)와 대칭되도록 보정(22)할 때, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 메인 실링 도 구(100)의 경사부 가압부(120)를 상기 디개싱 실링의 수평 실링부(12)를 제외한 나머지 경사부에만 적용하거나, 상기 수평 실링부(12)와 경사부에 동시에 적용할 수 있다.
본 발명 일 실시 형태에 있어서, 상기 파우치형 이차 전지는 전극 단자(2)가 한 방향에만 형성되거나 서로 대칭되는 양방향에 존재하는 것일 수 있다. 상기 전극 단자가 서로 대칭되는 양방향에 존재하는 경우에, 양쪽의 전폭 실링부(10)는 동일한 형태 및 동일한 방법으로 수행될 수 있다.
본 발명 일 실시 형태에 있어서, 상기 디개싱 실링은 전장 방향 대드 스페이스(1) 말단부를 전장 방향으로 일직선으로 실링하여 전장 방향 디개싱 실링부(도 4, 30)를 형성하는 것을 포함할 수 있다.
본 발명 일 실시 형태에 있어서, 상기 디개싱 실링은 전장 방향 전지 수납부 말단부(대드 스페이스 반대 방향)를 전장 방향으로 일직선으로 실링하는 것을 포함하거나, 상기 전장 방향 전지 수납부 말단부가 파우치 케이스의 구조에 의해 밀봉된 상태인 경우(도 4 참조)에는 상기 실링을 포함하지 않을 수 있다.
본 발명의 파우치형 이차전지의 파우치 실링방법에 의하면, 도 7에 도시된 바와 같이, 디개싱 공정에서 개스가 전지 수납부(3)로부터 대드 스페이스(1)로 빠져 나갈 수 있는 유로가 충분하게 형성된다. 또한, 이러한 디개싱 실링 형태에 따라, 도 7의 (a)에 도시된 바와 같이, 전지 수납부(3)가 위치한 공간의 단면적이 9.43% 증가되며, 도 7의 (b)에 도시된 바와 같이, 대드 스페이스(1)의 단면적도 3.99% 증가되는 효과도 제공된다.
본 발명 일 실시 형태에 있어서, 상기 (a) 단계의 디개싱 실링은 포메이션 공정 수행 후 발생하는 개스를 제거하기 위한 디개싱 공정을 수행하기 위하여, 대드 스페이스를 포함하는 실링을 수행하는 단계로서, 상기에서 설명한 수평 실링부(12)를 형성하는 것을 제외하고는 이분야에서 공지된 방법으로 실시될 수 있다. 또한, 상기 (b) 단계의 포메이션 공정 및 (c) 단계의 디개싱 공정은 이 분야에 공지된 방법으로 수행될 수 있다.
상기 (d) 단계의 메인 실링의 경우에도, 도 5의 보정 경사 실링부(14)를 형성하는 공정을 제외하고는 이 분야에 공지된 방법으로 수행될 수 있다.
본 발명에서 포메이션(Formation) 공정은 이 분야에서 활성화 공정으로 불리우기도 하는 공정을 의미한다. 이차 전지에 있어서는 그 특성상 첫 사이클시 양극활물질의 활성화 및 음극에서의 안정적인 SEI(Solid Electrolyte Interface) 막 생성을 위한 활성화 과정이 필수적으로 선행되어야 하는데, 이러한 활성화 과정에 의하여 다량의 가스가 발생하게 되어 외장재 내에 존재하게 된다. 이러한 가스는 외장재의 가스 포켓부(대드 스페이스)에 형성된 개봉구 혹은 절개구를 통해 제거되어야 하며, 외장재는 최종 제품 형상이 되도록 열융착되어 실링된다(메인 실링). 상기와 같이 이차전지 내부의 가스를 배출시키는 공정을 디개싱(degassing) 공정이라 한다.
도 8은 본 발명의 파우치형 이차전지의 파우치 실링 중 메인 실링에 사용되는 메인 실링 도구(100)의 일 실 형태를 도시한 사시도이며, 도 9는 메인 실링 도구의 실제 형태를 촬영한 사진 및 그의 재원을 나타낸 도면이다.
본 발명의 메인 실링 도구는 전극 조립체 수납부와 전장 방향으로 평행한 평행 실링(도 5, 20)을 수행하는 직선 가압부(110);와 상기 직선 가압부의 일단부에 내각이 90도 초과 내지 150도, 더욱 바람직하게는 100도 내지 130도가 되도록 결합된 경사 가압부(120)를 포함하며, 상기 경사 가압부(120)는 전폭 실링부(10)의 수평 실링부(12)를 반대 방향 경사 실링부(13)와 대칭되도록 보정하는 기능을 수행하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시 형태에 있어서, 상기 직선 가압부(110)의 형태는 평행 실링(21)을 수행(평행 실링부 20 형성)하는 것이 가능한 형태라면, 특별히 한정되지 않으나, 예를 들어, 사각 기둥 형태를 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시 형태에 있어서, 상기 직선 가압부(110)의 타단부에는 동일한 방향 및 동일한 내각으로 결합된 경사 가압부(120')가 더 결합될 수 있다.
본 발명의 일 실시 형태에 있어서, 상기 경사 가압부(120)는, 도 5에 도시된 바와 같은 보정 경사 실링부(14)를 형성할 수 있는 형태라면 특별히 제한되지 않으나, 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 삼각 기둥 유사 형태일 수 있으며, 구체적으로 직각 삼각 기둥 형태일 수도 있다. 그러나, 사각 기둥 형태인 경우에도 상기 보정 경사 실링부(14)를 형성할 수 있으므로, 특별히 그 형태가 제한되지 않는다.
본 발명의 일 실시 형태에 있어서, 상기 메인 실링 도구(100)는, 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 직선 가압부(110)가 상기 경사 가압부(120)의 외부로 더 연장된 연장부(130)를 더 포함할 수 있다. 상기 연장부(130)는 상기 메인 실링 도구(100)를 가압 장치에 결합시키는 기능을 수행할 수 있다.
비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련되어 설명되었지만,
발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서, 첨부된 특허청구범위는 본 발명의 요지에 속하는 한 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.
[부호의 설명]
1: 대드 스페이스 2: 전극 단자
3. 전지 수납부 10: 전폭 실링부
11: 전극 단자 실링부 12: 수평 실링부
13: 경사 실링부 14: 보정 경사 실링부
15: 수평부 20: 메인 실링부
21: 평행 실링부 22: 보정부
30: 전장 방향 디개싱 실링부
100: 메인 실링 도구 110: 직선 가압부
120: 경사 가압부 130: 연장부

Claims (9)

  1. (a) 대드 스페이스를 포함하여 디개싱 실링을 수행하는 단계;
    (b) 포메이션 공정을 수행하는 단계;
    (c) 디개싱 공정을 수행하는 단계; 및
    (d) 메인 실링을 수행하는 단계를 포함하며,
    상기 디개싱 실링은 전극 단자 실링부를 포함하는 전폭 실링부가, 전극 단자로부터 대드 스페이스 말단부까지 수평방향으로 형성된 수평 실링부를 포함하고, 상기 수평 실링부의 반대 방향에는 전극 단자로부터 말단부 사이에 전지 수납부를 향하여 경사진 경사부를 포함하는 경사 실링부를 포함하도록 수행되며,
    상기 메인 실링은 전극 조립체 수납부와 전장 방향으로 평행한 평행 실링을 수행하고, 이와 함께 상기 전폭 실링부의 수평 실링부를 반대 방향 경사 실링부와 대칭되도록 보정하는 실링을 수행하는 것을 포함하는 파우치형 이차전지의 파우치 실링방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 메인 실링 후, 상기 경사 실링부와 보정부의 바깥부분 수평부를 대칭되게 제거하여 경사부를 형성하는 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지의 파우치 실링방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 파우치형 이차 전지는 전극 단자가 한 방향에만 형성되거나 서로 대칭되는 양방향에 존재하는 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지의 파우치 실링방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 디개싱 실링은 전장 방향 대드 스페이스 말단부를 전장 방향으로 일직선으로 실링하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지의 파우치 실링방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 디개싱 실링은 전장 방향 전지 수납부 말단부를 전장 방향으로 일직선으로 실링하는 것을 포함하거나, 상기 전장 방향 전지 수납부 말단부가 파우치 케이스의 구조에 의해 밀봉된 상태인 경우에는 상기 실링을 포함하지 않는 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지의 파우치 실링방법.
  6. 제1항의 메인 실링에 사용되는 실링 도구로서,
    전극 조립체 수납부와 전장 방향으로 평행한 평행 실링을 수행하는 직선 가압부;와 상기 직선 가압부의 일단부에 내각이 90도 초과 내지 150도가 되도록 결합된 경사 가압부를 포함하며,
    상기 경사 가압부는 전폭 실링부의 수평 실링부를 반대 방향 경사 실링부와 대칭되도록 보정하는 기능을 수행하는 것을 특징으로 하는 메인 실링 도구.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 직선 가압부의 타단부에는 동일한 방향 및 동일한 내각으로 결합된 경사 가압부가 더 결합된 것을 특징으로 하는 메인 실링 도구.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서,
    상기 경사 가압부는 삼각 기둥 또는 사각 기둥 유사 형태인 것을 특징으로 하는 메인 실링 도구.
  9. 제6항 또는 제7항에 있어서,
    상기 메인 실링 도구는 직선 가압부가 상기 경사 가압부의 외부로 더 연장된 연장부를 더 포함하는 메인 실링 도구.
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