KR100502325B1 - Method for manufacturing lithium ion polymer cell - Google Patents
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Abstract
리튬 이온 폴리머 전지의 제조 방법이 개시된다. 본 발명에 따르면, 양극판 및, 음극판과, 상기 양극판과 음극판 사이에 개재되며 유기 전해액이 함침되어 있는 세퍼레이터(Seperator)로 이루어진 전극 조립체를 케이스의 수용부에 수용하여 커버로 밀폐하고, 상기 수용부의 측면에 일체로 형성된 개스실도 개스실 커버로 밀폐하여, 상기 전극 조립체를 충방전시킴으로써 발생되는 개스를 상기 개스실로 유출시키는 리튬 이온 전지의 제조 방법에 있어서, 상기 전극 조립체의 충방전시에 상기 수용부가 상기 전극 조립체로부터 발생되는 개스로 인하여 팽창되는 것을 방지하기 위하여 상기 전극 조립체가 수용된 수용부의 저면과 상면에 대응하는 케이스를 가압하는 것을 특징으로 하는 리튬 이온 폴리머 전지의 제조 방법이 제공된다.Disclosed is a method for producing a lithium ion polymer battery. According to the present invention, an electrode assembly comprising a positive electrode plate, a negative electrode plate, and a separator interposed between the positive electrode plate and the negative electrode plate and in which an organic electrolyte is impregnated is accommodated in the accommodating part of the case and sealed by a cover, and the side of the accommodating part is provided. A method of manufacturing a lithium ion battery in which a gas chamber formed integrally with a gas chamber cover is sealed with a gas seal cover to discharge gas generated by charging and discharging the electrode assembly to the gas chamber. In order to prevent expansion due to the gas generated from the electrode assembly is provided a method of manufacturing a lithium ion polymer battery, characterized in that for pressing the case corresponding to the bottom and top surface of the receiving portion accommodated.
Description
본 발명은 리튬 이온 폴리머 전지의 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 리튬 이온 폴리머 전지의 융착시에 극판 조립체의 수용부에 압력을 가함으로써 전지의 두께를 감소시킬 수 있는 리튬 이온 폴리머 전지의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a lithium ion polymer battery, and more particularly, to manufacturing a lithium ion polymer battery capable of reducing the thickness of a battery by applying pressure to an accommodating portion of the electrode plate assembly during fusion of the lithium ion polymer battery. It is about a method.
전자 기기, 예컨대 휴대폰, 캠코더, 노트북 컴퓨터 등의 소형화, 경량화 및 무선화가 급속하게 진행됨에 따라 그 구동전원으로서 에너지밀도가 높은 리튬 2차 전지가 활발히 개발되고 있다. 상기 리튬 2차 전지는 액체 전해질을 사용하는 리튬 금속 전지와, 리튬 이온 전지 및, 고분자 고체 전해질을 사용하는 리튬 폴리머 전지(Lithium Ion Polymer Battery)로 구별된다. 또한 상기 리튬 폴리머 전지는 고분자 고체 전해질의 종류에 따라 유기 전해액이 함유되어 있지 않은 완전 고체형 리튬 폴리머 전지와 유기 전해액을 함유하고 있는 겔형 고분자 전해질을 사용하는 리튬 이온 폴리머전지로 나눌 수 있다. As miniaturization, weight reduction, and wirelessization of electronic devices such as mobile phones, camcorders, and notebook computers are rapidly progressing, lithium secondary batteries having high energy density have been actively developed as driving power thereof. The lithium secondary battery is classified into a lithium metal battery using a liquid electrolyte, a lithium ion battery, and a lithium ion battery using a polymer solid electrolyte. In addition, the lithium polymer battery may be classified into a fully solid lithium polymer battery containing no organic electrolyte and a lithium ion polymer battery using a gel polymer electrolyte containing an organic electrolyte according to the type of polymer solid electrolyte.
도 1은 통상적인 리튬 이온 폴리머 전지의 구조를 개략적으로 도시한 분해 사시도이다.1 is an exploded perspective view schematically showing the structure of a conventional lithium ion polymer battery.
첨부된 도면을 참조하면, 리튬 이온 폴리머전지는 그리드(Grid)에 전극 활물질을 충전시킨 양극판 및, 음극판과, 상기 양극판과 음극판 사이에 개재된 것으로 유기 전해액이 함침되어 있는 세퍼레이터(Seperator)가 적층된 구조로 되어 있는 극판 조립체(11)를 구비한다. 또한 상기 양극판의 일측에는 양극 탭(12a)이 형성되고, 상기 음극판의 일 측에는 음극 탭(13a)이 형성된다. 양극 및 음극 탭(12a, 13a)은 일정한 간격을 두고 나란하게 배치된다. 상기 탭(12a, 13a)들은 리이드(14, 15)에 연결됨으로써 외부 회로와 접속될 수 있다.Referring to the accompanying drawings, a lithium ion polymer battery includes a positive electrode plate filled with an electrode active material in a grid, a negative electrode plate, and a separator interposed between the positive electrode plate and the negative electrode plate and in which an organic electrolyte is impregnated. The electrode plate assembly 11 which has a structure is provided. In addition, a positive electrode tab 12a is formed at one side of the positive electrode plate, and a negative electrode tab 13a is formed at one side of the negative electrode plate. The positive and negative electrode tabs 12a and 13a are arranged side by side at regular intervals. The tabs 12a and 13a may be connected to an external circuit by being connected to the leads 14 and 15.
상술한 극판 조립체(11), 양극 탭(12a), 음극 탭(13a) 및, 양극 리이드(14)와 음극 리이드(15)는 절연성 케이스(16) 및 그와 일체로 형성된 커버(16a)에 의해 밀봉된다. 상기 절연성 케이스(16)와 커버(16a)는 통상적으로 알루미늄 박막의 상, 하면위에 열접착성 물질이 적층된 형태를 가지며, 열접착성 물질이 상호 접착됨으로써 극판 조립체(11)가 수용된 공간을 밀봉할 수 있다. 또한 전지 셀(11)과 외부와의 전기적인 연결을 위하여 양극 리이드(14)와 음극 리이드(15)의 일부가 외부로 노출된 상태에서 절연성 케이스(16)에 의해 밀봉된다. The above-described electrode plate assembly 11, the positive electrode tab 12a, the negative electrode tab 13a, and the positive electrode lead 14 and the negative electrode lead 15 are formed by an insulating case 16 and a cover 16a integrally formed therewith. Is sealed. The insulating case 16 and the cover 16a generally have a form in which heat-adhesive materials are stacked on upper and lower surfaces of an aluminum thin film, and the heat-adhesive materials are bonded to each other to seal a space in which the electrode plate assembly 11 is accommodated. can do. In addition, a portion of the positive electrode lead 14 and the negative electrode lead 15 are sealed by the insulating case 16 in a state where the positive electrode 14 and the negative electrode lead 15 are exposed to the outside for electrical connection between the battery cell 11 and the outside.
도 2에 도시된 것은 도 1에 도시된 바와 같은 리튬 이온 폴리머 전지를 제조하는 과정을 설명하는 설명도이다.2 is an explanatory diagram illustrating a process of manufacturing a lithium ion polymer battery as shown in FIG. 1.
도면을 참조하면, 극판 조립체(11)를 수용하는 수용부(23)가 형성된 케이스(16)는 최초에 개스실(21)과 일체로 형성된다. 상기 개스실(21)은 개스실 커버(22)에 의해서 밀폐될 수 있으며, 개스실 커버(22)는 상기 수용부(23)를 밀폐시키는 커버(16a)와 일체로 형성된다. 극판 조립체 수용부(23)와 개스실(21) 사이에는 개스 통로(24)가 형성되어 있으며, 이러한 개스 통로는 상기 커버(16a)와 개스실 커버(21)로 상기 극판 조립체 수용부(23) 및, 개스실(21)을 각각 밀폐하더라도 밀폐되지 아니한다.Referring to the drawings, the case 16 having the receiving portion 23 for accommodating the electrode plate assembly 11 is initially formed integrally with the gas chamber 21. The gas chamber 21 may be sealed by the gas chamber cover 22, and the gas chamber cover 22 is integrally formed with a cover 16a for sealing the accommodating part 23. A gas passage 24 is formed between the electrode plate assembly accommodating portion 23 and the gas chamber 21, and the gas passage is connected to the electrode plate assembly accommodating portion 23 by the cover 16a and the gas chamber cover 21. And even if the gas chambers 21 are respectively sealed, they are not sealed.
도 3 에 도시된 것은 도 2에 도시된 케이스(21)를 가열 융착하는 것을 도시한 설명도이다. 극판 조립체(11)를 수용부(23)에 수용한 상태에서 커버(16a)와 개스실 커버(22)가 덮여진 상태에서, 상기 수용부(23)와 개스실(21)이 형성된 공간의 직상부에 대응하는 부분을 제외한 모든 면에 대하여 열과 압력을 가하여 가열 융착시킴으로써 밀봉이 이루어진다. 화살표(F)로 표시된 것은 융착시에 압력이 가해지는 부분을 나타낸다. 3 is an explanatory diagram showing heat fusion bonding of the case 21 shown in FIG. 2. In the state in which the cover plate 16a and the gas chamber cover 22 are covered with the electrode plate assembly 11 accommodated in the housing portion 23, the space of the space in which the housing portion 23 and the gas chamber 21 are formed. Sealing is performed by applying heat and pressure to all surfaces except the portion corresponding to the upper part to heat fusion. Marked by an arrow F indicates a portion to which pressure is applied during welding.
상기와 같이 융착이 이루어진 후에는 전지를 충방전시키게 되는데, 이때 극판 조립체(11)로부터 발생한 개스는 도 2 의 개스 통로(24)를 통해서 개스실(21)로 유출된다. 충방전이 종료되면 개스 통로를 가열 융착시킴으로써 폐쇄하고, 절단선(25)을 따라서 절단함으로써 전지가 완성된다.After fusion is performed as described above, the battery is charged and discharged. At this time, the gas generated from the electrode plate assembly 11 flows out into the gas chamber 21 through the gas passage 24 of FIG. 2. When charging and discharging is completed, the gas passage is closed by heat fusion, and the battery is completed by cutting along the cutting line 25.
위와 같은 리튬 이온 전지의 제조 방법에 있어서, 충방전시에 극판 조립체(11)로부터 발생한 개스는 완전하게 개스실(21)로 유출되지 아니하고 수용부(23)에 잔류하는 경향이 있다. 이는 개스 통로(24)가 좁고 단지 하나만이 제공되기 때문이다. 수용부(23)에 잔류하는 개스는 수용부(23) 공간을 팽창시키게 되며, 따라서 최종적으로 완성된 전지의 두께가 두꺼워지는 결과를 가져온다. 두껍게 형성된 전지는 최종적인 전지 팩의 내부에 삽입될 수 없을뿐만 아니라, 전지 수명도 단축시키는 결과를 가져온다.In the method of manufacturing a lithium ion battery as described above, the gas generated from the electrode plate assembly 11 at the time of charging and discharging tends to remain in the accommodating portion 23 without completely flowing into the gas chamber 21. This is because the gas passage 24 is narrow and only one is provided. The gas remaining in the accommodating part 23 expands the accommodating part 23 space, thus resulting in a thicker finished cell. Thickly formed cells are not only able to be inserted into the final battery pack, but also shorten the battery life.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 개선된 리튬 이온 폴리머 전지의 제조 방법을 제공하는 것이다.The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide an improved method for producing a lithium ion polymer battery.
본 발명의 다른 목적은 극판 조립체의 수용부로부터 개스를 효과적으로 배제할 수 있는 리튬 이온 폴리머 전지의 제조 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a method for producing a lithium ion polymer battery which can effectively exclude gas from the receiving portion of the electrode plate assembly.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따르면, 양극판 및, 음극판과, 상기 양극판과 음극판 사이에 개재되며 유기 전해액이 함침되어 있는 세퍼레이터(Seperator)로 이루어진 전극 조립체를 케이스의 수용부에 수용하여 커버로 밀폐하고, 상기 수용부의 측면에 일체로 형성된 개스실도 개스실 커버로 밀폐하여, 상기 전극 조립체를 충방전시킴으로써 발생되는 개스를 상기 개스실로 유출시키는 리튬 이온 전지의 제조 방법에 있어서, 상기 전극 조립체의 충방전시에 상기 수용부가 상기 전극 조립체로부터 발생되는 개스로 인하여 팽창되는 것을 방지하기 위하여 상기 전극 조립체가 수용된 수용부의 저면과 상면에 대응하는 케이스를 가압하는 것을 특징으로 하는 리튬 이온 폴리머 전지의 제조 방법이 제공된다.In order to achieve the above object, according to the present invention, the electrode assembly comprising a positive electrode plate, a negative electrode plate, and a separator interposed between the positive electrode plate and the negative electrode plate and the organic electrolyte is impregnated in the receiving portion of the case In the manufacturing method of the lithium ion battery which seals with the cover, the gas chamber formed integrally in the side surface of the said accommodating part is also sealed by the gas seal cover, and discharges the gas produced by charging / discharging the said electrode assembly to the gas chamber, The said electrode In order to prevent the receiving portion from expanding due to the gas generated from the electrode assembly during charging and discharging of the assembly, the case corresponding to the bottom and top surfaces of the receiving portion containing the electrode assembly is pressed. A manufacturing method is provided.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 수용부의 저면과 상면에 대응하는 케이스에 가해지는 압력은 1 내지 30 kg/cm2 이다.According to another feature of the invention, the pressure applied to the case corresponding to the bottom and top of the receiving portion is 1 to 30 kg / cm 2 to be.
이하 본 발명을 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to an embodiment shown in the accompanying drawings.
본 발명에 따른 리튬 이온 전지의 제조 방법은 도 2에 도시된 바와 같은 케이스를 이용하여 수행될 수 있다. 즉, 도 2를 참조하여 설명된 바와 같이, 극판 조립체(11)는 전지 케이스(16)의 극판 조립체 수용부(23)에 수용되며, 상기 극판 조립체 수용부(23)는 일체로 형성된 커버(16a)에 의해 밀폐된다. 또한 극판 조립체 수용부(23)의 측면에는 개스실(21)이 형성되며, 상기 수용부(23)와 개스실(21) 사이에는 개스 통로(24)가 형성된다. 개스실(21)은 상기 커버(16a)와 일체로 형성된 개스실 커버(22)에 의해서 밀폐될 수 있다. The method of manufacturing a lithium ion battery according to the present invention may be performed using a case as shown in FIG. 2. That is, as described with reference to FIG. 2, the electrode plate assembly 11 is accommodated in the electrode plate assembly accommodating portion 23 of the battery case 16, and the electrode plate assembly accommodating portion 23 is integrally formed with a cover 16a. It is sealed by). In addition, a gas chamber 21 is formed at a side surface of the electrode plate assembly accommodating portion 23, and a gas passage 24 is formed between the accommodating portion 23 and the gas chamber 21. The gas chamber 21 may be sealed by the gas chamber cover 22 formed integrally with the cover 16a.
본 발명의 특징에 따르면, 전지 케이스(16)의 수용부(23)에 극판 조립체(11)를 수용하여, 전지 케이스(16)의 수용부(23)에 대하여 커버(16a)를 융착하고, 개스실(21)에 대하여 개스실 커버(22)를 융착할때, 상기 수용부(23)가 형성하는 공간을 상하 방향에서 가압하면서 전지를 충방전시킨다. According to the feature of the present invention, the electrode plate assembly 11 is accommodated in the accommodating portion 23 of the battery case 16, the cover 16a is fused to the accommodating portion 23 of the battery case 16, and gas is applied. When the gas seal cover 22 is fused to the seal 21, the battery is charged and discharged while pressing the space formed by the accommodating portion 23 in the vertical direction.
예를 들면 도 4에 도시된 바와 같이, 화살표(P)로 표시된 방향에서 수용부(23)의 상부와 저부를 가압하는 것이다. 이와 같이 수용부(23)를 가압함으로써 수용부(23)에 수용된 극판 조립체(11)로부터 발생한 개스는 수용부(23)에 잔류하지 않고 거의 대부분이 개스실(21)로 유출되며, 그에 따라서 수용부(23)가 팽창하는 현상이 방지될 수 있다. 보다 정확하게 표현하면, 도 4 에 있어서 수용부(23)의 직하부와 직상부에 압력을 가함으로써, 극판 조립체(11)의 충방전시에 발생된 개스에 의해 수용부(23)의 공간이 팽창하는 것을 방지하는 것이다.For example, as shown in FIG. 4, the upper part and the lower part of the accommodating part 23 are pressed in the direction indicated by the arrow P. FIG. In this way, the gas generated from the electrode plate assembly 11 accommodated in the accommodating part 23 by pressurizing the accommodating part 23 does not remain in the accommodating part 23, and most of the gas flows out into the gas chamber 21. The phenomenon that the portion 23 expands can be prevented. More precisely, in FIG. 4, by applying pressure to the lower part and the upper part of the accommodating part 23, the space of the accommodating part 23 expands due to the gas generated during charging and discharging of the electrode plate assembly 11. To prevent it.
수용부(23)를 가압하는 압력은 통상적으로 1 내지 30 kg/cm2 인 것이 바람직스럽다. 이때 압력을 가하는 동안 고온의 열이 전지에 전달되어서는 아니되며, 예를 들면 50℃ 이하의 온도 미만으로 가열하는 것이 바람직스럽다. 소정 시간동안 전지의 충방전이 이루어진 이후에는 상기 개스 통로(24)를 가열 융착시키고, 절단선(25)을 따라서 절단함으로써 개스실(21)을 분리하게 된다.It is preferable that the pressure which presses the accommodation part 23 is 1-30 kg / cm <2> normally. At this time, the high temperature heat should not be transferred to the cell during the pressure, for example, it is preferable to heat below the temperature of 50 ℃ or less. After the battery has been charged and discharged for a predetermined time, the gas passage 24 is heated and fused, and the gas chamber 21 is separated by cutting along the cutting line 25.
위에 설명되고 도면에 도시된 실시예에서는 극판 조립체(11)가 적층형으로 된 것이었으나, 젤리 롤(jelly roll) 유형을 가지는 극판 조립체에 대해서도 본 발명의 방법을 적용하여 전지를 제조할 수 있다. 또한 케이스와 개스실을 커버로 밀폐시키는 융착 작업은 아크 용접이나 초음파 용접을 통해서 수행될 수 있다.In the embodiment described above and shown in the drawings, the electrode plate assembly 11 is a laminate, but a battery may be manufactured by applying the method of the present invention to an electrode plate assembly having a jelly roll type. In addition, the fusion operation for sealing the case and the gas seal with the cover may be performed by arc welding or ultrasonic welding.
본 발명에 따른 리튬 이온 전지의 제조 방법은 전지의 충방전시에 전지 수용부를 가압함으로써, 상기 전지 수용부의 극판 조립체로부터 발생하는 개스로 인해 상기 전지 수용부가 팽창되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다. 그에 따라서 전지 두께를 균일하게 제작할 수 있으며, 전지의 수명도 연장되는 장점이 있다.The method for manufacturing a lithium ion battery according to the present invention can effectively prevent the battery accommodating portion from expanding due to the gas generated from the electrode plate assembly of the battery accommodating portion by pressurizing the battery accommodating portion during charging and discharging of the battery. Accordingly, the battery thickness can be made uniform, and the battery life is also extended.
본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 특허 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.Although the present invention has been described with reference to one embodiment shown in the accompanying drawings, this is merely exemplary, and it will be understood by those skilled in the art that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. Could be. Therefore, the true scope of protection of the present invention should be defined only by the appended claims.
도 1은 통상적인 리튬 이온 폴리머 전지의 개략적인 구조를 도시한 사시도,1 is a perspective view showing a schematic structure of a conventional lithium ion polymer battery;
도 2는 통상적인 리튬 이온 폴리머 전지의 제조 과정을 설명하는 설명도.2 is an explanatory diagram illustrating a manufacturing process of a typical lithium ion polymer battery.
도 3은 통상적인 리튬 이온 폴리머 전지의 융착 과정을 설명하는 설명도.3 is an explanatory diagram illustrating a fusion process of a conventional lithium ion polymer battery.
도 4는 본 발명에 따른 리튬 이온 폴리머 전지의 융착 과정을 설명하는 설명도.4 is an explanatory diagram illustrating a fusion process of a lithium ion polymer battery according to the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
11...전지 셀 12a...양극 탭 11 Battery cell 12a Anode tab
13...음극판 13a...음극 탭13 negative electrode plate 13a negative electrode tab
14, 15...리이드 16...케이스 14, 15 ... Lead 16 ... Case
16a...커버 21....개스실16a ... cover 21 ...
22....개스실 커버 23....극판 조립체 수용부22..Gas seal cover 23..Polar plate assembly receptacle
24. 개스 통로 25....절단선24. Gas passage 25 ....
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