KR101147605B1 - 이차전지의 제조방법 - Google Patents

이차전지의 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101147605B1
KR101147605B1 KR1020060100101A KR20060100101A KR101147605B1 KR 101147605 B1 KR101147605 B1 KR 101147605B1 KR 1020060100101 A KR1020060100101 A KR 1020060100101A KR 20060100101 A KR20060100101 A KR 20060100101A KR 101147605 B1 KR101147605 B1 KR 101147605B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
sealing
case
electrode assembly
battery
contact
Prior art date
Application number
KR1020060100101A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20080034223A (ko
Inventor
유승재
김민수
임철환
Original Assignee
주식회사 엘지화학
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 엘지화학 filed Critical 주식회사 엘지화학
Priority to KR1020060100101A priority Critical patent/KR101147605B1/ko
Publication of KR20080034223A publication Critical patent/KR20080034223A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101147605B1 publication Critical patent/KR101147605B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/116—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material
    • H01M50/124—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material having a layered structure
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/102—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by their shape or physical structure
    • H01M50/105—Pouches or flexible bags
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/116—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material
    • H01M50/117—Inorganic material
    • H01M50/119—Metals
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/116—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material
    • H01M50/121—Organic material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/183—Sealing members
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/543—Terminals
    • H01M50/552—Terminals characterised by their shape
    • H01M50/553—Terminals adapted for prismatic, pouch or rectangular cells
    • H01M50/557—Plate-shaped terminals
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Sealing Battery Cases Or Jackets (AREA)

Abstract

본 발명은 금속층과 수지층을 포함하는 라미네이트 시트의 케이스에 전극조립체를 탑재하고 전극조립체 수납부의 외주면을 따라 케이스를 열융착하는 이차전지의 제조방법으로서, 하나의 실링 블록(sealing block)을 사용하여, 전극조립체의 전극단자가 위치하는 실링부와 그것에 인접한 측면 실링부를 동시에 형성하는 것을 특징으로 하는 이차전지를 제공하는 바, 이러한 이차전지는 실링부가 교차하는 부위에서 전지케이스가 손상되는 것을 방지하여 전지의 안전성을 향상시키고 전지 제조 공정수를 감축시켜 제조비용을 절감시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

이차전지의 제조방법 {Method of Preparing Secondary Battery}
도 1은 종래의 대표적인 파우치형 전지의 사시도이다;
도 2는 종래의 파우치형 전지 제조과정 중 실링단계에 대한 모식도이다;
도 3은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 파우치형 이차전지의 제조과정 중 실링단계에 대한 모식도이다;
도 4는 도 3의 실링 블록(A-A')에 대한 수직 단면 모식도이다.
본 발명은 이차전지의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 금속층과 수지층을 포함하는 라미네이트 시트의 케이스에 전극조립체를 탑재하고 전극조립체 수납부의 외주면을 따라 케이스를 열융착하는 이차전지의 제조방법으로서, 하나의 일체형 실링 블록(sealing block)을 사용하여, 전극조립체의 전극단자가 위치하는 실링부와 그것에 인접한 측면 실링부를 동시에 형성하는 것을 특징으로 하는 이차전지에 관한 것이다.
모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 전지의 수요가 급격히 증가하고 있고, 그에 따라 다양한 요구에 부응할 수 있는 전지에 대한 많은 연구가 행해지고 있다.
대표적으로 전지의 형상 면에서는 얇은 두께로 휴대폰 등과 같은 제품들에 적용될 수 있는 각형 이차전지와 파우치형 이차전지에 대한 수요가 높고, 재료 면에서는 높은 에너지 밀도, 방전 전압, 출력 안정성 등의 장점을 가진 리튬이온 전지, 리튬이온 폴리머 전지 등과 같은 리튬 이차전지에 대한 수요가 높다.
또한, 이차전지는 양극/분리막/음극 구조의 전극조립체가 어떠한 구조로 이루어져 있는지에 따라 분류되기도 하는 바, 대표적으로는, 긴 시트형의 양극들과 음극들을 분리막이 개재된 상태에서 권취한 구조의 젤리-롤(권취형) 전극조립체, 소정 크기의 단위로 절취한 다수의 양극과 음극들을 분리막을 개재한 상태로 순차적으로 적층한 스택형(적층형) 전극조립체, 소정 단위의 양극과 음극들을 분리막을 개재한 상태로 적층한 바이셀(Bi-cell) 또는 풀셀(Full cell)들을 권취한 구조의 스택/폴딩형 전극조립체 등을 들 수 있다.
최근에는, 스택형 또는 스택/폴딩형 전극조립체를 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 전지케이스에 내장한 구조의 파우치형 전지가, 낮은 제조비, 작은 중량, 용이한 형태 변형 등을 이유로, 많은 관심을 모으고 있고 또한 그것의 사용량이 점차적으로 증가하고 있다.
도 1에는 종래의 대표적인 파우치형 전지의 사시도가 모식적으로 도시되어 있고, 도 2에는 이러한 파우치형의 전지 제조과정 중 실링단계에 대한 모식도가 도 시되어 있다.
우선 도 1을 참조하면, 파우치형 전지(10)는 두 개의 전극 리드(11, 12)가 서로 대향하여 전극조립체(13)의 상단부와 하단부에 각각 돌출되어 있는 구조로 이루어져 있다. 전지케이스(14)는 상부 케이스와 하부 케이스의 2 단위 부재로 이루어져 있고, 그것의 내면에 형성되어 있는 수납부에 전극조립체(도시하지 않음)를 장착한 상태로 상호 접촉 부위인 양측면(14a)과 상단부 및 하단부(14b, 14c)를 부착시킴으로써 전지(10)가 만들어진다. 전지케이스(14)는 수지층/금속박층/수지층의 라미네이트 구조로 이루어져 있어서, 서로 접하는 양측면(14a)과 상단부 및 하단부(14b, 14c)에 열과 압력을 가하여 수지층을 상호 융착시킴으로써 부착시킬 수 있으며, 경우에 따라서는 접착제를 사용하여 부착할 수도 있다. 양측면(14a)은 상하 전지케이스(14)의 동일한 수지층이 직접 접하므로 용융에 의해 균일한 밀봉이 가능하다. 반면에, 상단부(14b)와 하단부(14c)에는 전극 리드(11, 12)가 돌출되어 있으므로 전극 리드(11, 12)의 두께 및 외장부재(14) 소재와의 이질성을 고려하여 밀봉성을 높일 수 있도록 전극 리드(11, 12)와의 사이에 필름상의 실링부재(16)를 개재한 상태에서 열융착시킨다.
도면에서의 전지케이스(13)는 2 단위의 독립적인 부재들로 이루어져 있지만, 경우에 따라서는 1 단위의 부재를 절곡한 구조일 수도 있다.
밀봉을 위한 열융착은, 도 2에서와 같이, 소정의 실링 블록(도시하지 않음)을 사용하여 상단부(14b) 및 하단부(14c)에 가열 가압을 행한 후 측면(14a)에 가열 가압을 행하거나, 그와 반대의 순서로 진행함으로써 수행된다.
그런데, 이러한 열융착 과정에서, 상단부(14b) 및 하단부(14c)의 실링부들과 측면(14a)의 실링부가 상호 교차되는 부위(140)는, 측면(14a)을 실링하는 과정과 상단부(14b) 및 하단부(14c)를 실링하는 과정으로 두 단계에 걸쳐 열융착이 행해지므로, 라미네이트 시트의 최내측 수지층에 과다한 용융 현상이 발생하고 및/또는 과도한 가압이 인가되면서, 전지케이스(14)인 라미네이트 시트의 금속층(예를 들어, 알루미늄 층)이 상호 접촉되어 단락되거나, 또는 최내측 실란트(무연신 PP층)이 실링부위의 외부로 돌출되는 문제점이 발생하게 된다.
이와 관련하여, 일본 특허출원공개 제2003-036820호에는 튜브 형태의 전지케이스에 전극조립체를 수납하고 개구 부분을 융착시켜 밀봉하는 기술이 개시되어 있다. 그러나, 라미네이트 시트를 튜브 형태로 제작하는 것은 실제 양산 적용 기술 측면에서 용이하지 않으므로, 제조공정이 복잡해져 생산성이 떨어지고, 정밀한 전지케이스의 규격이 요구되므로 제조 비용이 상승하는 문제점이 있다.
따라서, 이러한 문제점을 근본적으로 해결할 수 있는 기술에 대한 필요성이 높은 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.
본 출원의 발명자들은 심도 있는 연구와 다양한 실험을 거듭한 끝에, 수납부가 형성되어 있는 시트형 케이스에 양극/분리막/음극 구조의 전극조립체를 장착하 고 열융착에 의해 밀봉된 구조의 이차전지에서, 전극조립체의 전극단자가 위치하는 실링부와 그것에 인접한 측면 실링부를 하나의 실링 블록을 사용하여 동시에 형성할 경우, 실링부가 교차하는 부위에서 전지케이스가 손상되는 것을 방지하여 전지의 안전성을 크게 향상시킬 수 있음을 확인하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
따라서, 본 발명에 따른 이차전지의 제조방법은, 금속층과 수지층을 포함하는 라미네이트 시트의 케이스에 전극조립체를 탑재하고 전극조립체 수납부의 외주면을 따라 케이스를 열융착하는 이차전지의 제조방법으로서, 하나의 일체형 실링 블록(sealing block)을 사용하여, 전극조립체의 전극단자가 위치하는 실링부(단자 실링부)와 그것에 인접한 측면 실링부(측면 실링부)를 동시에 형성하는 것으로 구성되어 있다.
본 발명의 제조방법에 따르면, 라미네이트 시트의 파우치형 케이스에 전극조립체를 내장한 상태에서 전지케이스를 열융착에 의해 실링할 때, 전극 단자측 실링부와 그것에 인접한 측면 실링부를 동시에 열융착시키므로, 실링부들이 상호 교차하는 부위에서 과도한 열융착에 의해 전지케이스가 손상되어 상측 및 하측의 라미네이트 시트들의 금속층들이 상호 접촉되어 단락이 유발되거나 라미네이트 시트들의 최내측에 있는 실란트층이 외부로 돌출되는 것을 방지하여, 전지의 밀봉성 및 안전성을 크게 향상시킬 수 있다.
또한, 하나의 일체형 실링 블록으로 단자 실링부와 측면 실링부를 동시에 형 성함으로써, 단자 실링부와 측면 실링부를 순차적으로 2 단계에 걸쳐 실링하여 밀봉하는 종래의 방법과 비교하여, 전지를 제조하는 공정이 단순화되고 이에 따른 제조비용을 절감할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 전지케이스는 금속 차단층과 수지층을 포함하는 라미네이트 시트, 특히, 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 케이스가 바람직하다.
상기 라미네이트 시트는 금속 차단층의 일면(외면)에 내구성이 우수한 수지 외곽층이 부가되어 있고, 타면(내면)에 열용융성의 수지 실란트층이 부가되어 있는 구조일 수 있다.
하나의 바람직한 예에서, 상기 금속 차단층은 가스 등에 대한 차단 특성과 박막 형태의 가공을 가능하게 하는 연성을 가지는 알루미늄이 포함되는 재료가 사용될 수 있다. 상기 수지 외곽층은 외부 환경으로부터 우수한 내성을 가져야 하므로, 소정 이상의 인장강도와 내후성을 가지는 고분자 수지로서, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)와 연신 나일론 필름 등으로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 수지 실란트층은 열융착성(열접착성)을 가지고 있고, 전해액의 침입을 억제하기 위해 흡습성이 낮으며, 전해액에 의해 팽창하거나 침식되지 않는 무연신 폴리프로필렌 필름(CPP)계 수지 등이 사용될 수 있다.
이러한 라미네이트 시트의 전지케이스는 전극조립체를 수납할 수 있도록 오목하게 형성되어 있는 하부 케이스와, 상기 전극조립체 수납부를 덮을 수 있도록 하부 케이스의 일 측면에서 절곡되어 있는 상부 케이스로 이루어질 수 있다. 이러한 구조에서, 전극조립체가 수납된 하부 케이스의 일 측면에서 연결된 상부 케이스 는 절곡된 부분을 접어 하부 케이스를 덮은 후 하나의 일체형 실링 블록을 사용하여 상하부 케이스의 접촉 부위를 가열 및 가압하여 밀봉을 위한 실링부를 형성한다.
파우치형 이차전지에서, 전극조립체는 양극단자와 음극단자가 전극조립체 일측에 동시에 형성되어 있는 전극조립체와, 양극 단자와 음극 단자가 서로 대향하는 방향으로 형성되어 있는 전극조립체 등으로 구분될 수 있다. 본 발명에 있어서, 상기 전극조립체는 바람직하게는 양극 단자와 음극 단자가 서로 대향하는 방향으로 형성되어 있는 전극조립체를 전지케이스에 수납한 구조일 수 있다. 이러한 전지 구조는 특히 다수의 전지셀들을 적층한 구조의 중대형 전지모듈용 단위전지에서 전극단자들의 전기적 연결이 용이하고 단락의 위험성을 줄일 수 있는 장점이 있다.
또한, 상기 전극조립체는 양극과 음극 및 그 사이에 개재되어 있는 분리막으로 이루어진 구조라면 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어, 폴딩형, 스택형 또는 스택/폴딩형 구조를 들 수 있다. 스택/폴딩형 구조의 전극조립체에 대한 자세한 내용은 본 출원인의 한국 특허출원공개 제2001-0082058호, 제2001-0082059호 및 제2001-0082060호에 개시되어 있으며, 상기 출원은 본 발명의 내용에 참조로서 합체된다.
본 발명의 제조방법에 따르면, 이러한 전극조립체를 전지케이스에 수납한 후, 하나의 일체형 실링 블록(sealing block)을 사용하여, 전극조립체의 전극단자가 위치하는 상단 및 하단 실링부와 그것에 인접한 측면 실링부를 동시에 형성한다.
따라서, 상기 실링 블록은 상단 및 하단 실링부와 측면 실링부를 동시에 형성할 수 있도록 전체적으로 일체형 구조로서 1 단위체로 이루어져 있다.
하나의 바람직한 예에서, 상기 실링 블록은 전지케이스의 실링부와 접하는 엣지(모서리)가 라운딩 구조로 이루어져 있어서, 실링을 위해 전지케이스를 가압할 때, 각진 엣지에 의해 전지케이스의 접촉 단부가 손상되는 것을 최소화할 수 있다.
이 경우에 있어서, 상기 실링 블록이 전지케이스와 접하는 양측 엣지의 R값은 대략 0.5 내지 4가 바람직하며, R값이 너무 작을 경우 엣지에 의한 전지케이스의 손상을 줄이는 효과를 기대하기 어렵고, 반대로 너무 클 경우 실링 부위가 줄어들거나 동일한 실링 부위에 대해 실링 블록을 크게 제작해야 하므로 바람직하지 않다.
본 발명에 따른 이차전지는 특히 금속층과 수지층을 포함하는 라미네이트 시트, 구체적으로는 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 케이스에 전극조립체가 내장되어 있는 파우치형 리튬 이차전지에 바람직하게 적용될 수 있다.
본 발명에 따른 리튬 이차전지는 우수한 수명과 안전성으로 인해, 특히 고출력 대용량의 중대형 전지모듈의 단위전지로서 바람직하게 사용될 수 있다.
따라서, 본 발명은 또한, 단위전지로서 상기 이차전지를 다수 개 포함하고 있는 중대형 전지모듈, 및 그러한 중대형 전지모듈 하나 이상 포함하고 있는 고출력 대용량의 중대형 전지팩을 제공한다.
본 발명에 따른 전지 제조방법에 사용되는 실링 블록은 그 자체로 종래의 실링 블록과는 다른 신규한 구조로 이루어져 있다. 구체적으로, 상기 실링 블록은 전도성이 높고 실링부에 대응하는 형상으로 이루어져 있으며 수직 단면상으로 사각형인 실링 본체, 상기 실링 본체의 내부를 관통하는 홀에 삽입되어 있는 히팅 봉, 및 전지케이스와 접하는 면을 기준으로 상기 히팅 봉의 하측에 삽입되는 온도센서를 포함하고 있고, 상기 실링 본체 중 전지케이스와 접하는 양측 엣지는 R값이 0.5 내지 4의 라운딩 구조로 이루어져 있다.
즉, 상기 온도센서가 히팅 봉의 하측에 위치하고 있어서, 소정의 임계값에 해당하는 온도까지만 실링 블록에 열을 인가하게 되고, 전지케이스와 접하는 실링부의 엣지가 특정한 크기의 라운딩 구조로 형성되어 있어서, 실링 블록을 가열 및 가압하는 과정에서 전지케이스가 손상되는 것을 방지하여, 전지의 수명을 증가시킬 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하지만, 이는 본 발명의 더욱 용이한 이해를 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.
도 3에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 파우치형 이차전지의 제조 과정 중 실링 단계에 대한 모식도가 도시되어 있다.
도 3을 참조하면, 전극조립체(13)는 각각의 상단부와 하단부에 두 개의 전극 리드(11, 12)가 서로 대향하여 돌출되어 있고, 라미네이트 시트(14)로 이루어진 전지케이스는 전극조립체(13)를 수납할 수 있도록 오목하게 형성되어 있는 하부 케이스와, 하부 케이스를 덮을 수 있도록 하부 케이스의 일 측면에 길게 연장된 상부 케이스로 형성되어 있다.
하부 케이스의 수납부에 전극조립체(13)를 수납하고, 상부 케이스의 해당 부위를 접어 하부 케이스를 덮은 후, 하나의 일체형 실링 블록(도시하지 않음)을 사용하여, 전극조립체(13)로부터 돌출된 전극리드(11, 12)가 위치하는 실링부와 그것에 인접한 측면 실링부를 하나의 연속적인 실링부(15)로서 동시에 형성한다. 따라서, 한번의 가열 가압 공정에 의해 하나의 연속적인 실링부(15)를 형성하므로, 전극리드(11, 12)가 위치하는 실링부와 그것에 인접한 측면 실링부의 교차 부위가, 도 2에서와 같이, 과도하게 가열 가압되는 문제점이 발생하지 않는다.
도 4에는 실링 블록(A-A') 부위에 대한 수직 단면 모식도가 도시되어 있다.
도 4를 참조하면, 열 전도율이 높은 재료로 이루어진 실링 블록(20)은, 전지케이스(14)의 실링부에 대응하는 형상으로 이루어져 있으며 수직 단면상으로 대략 사각형인 실링 본체(22), 그러한 실링 본체(22)의 내부를 관통하는 홀에 삽입되어 있는 히팅 봉(24), 및 전지케이스(14)와 접하는 면을 기준으로 히팅 봉(24)의 하측에 삽입되는 온도센서(26)를 포함하고 있다. 따라서, 히팅 봉(24)으로부터 유발된 고열은 실링 본체(22)를 거쳐 전지케이스(14)로 전달되어 소정의 실링을 행하게 되며, 온도센서(26)가 히팅 봉(24)의 하측에 위치하므로, 히팅 봉(24)으로부터 전지케이스(14)로 전도되는 열을 정확히 측정하여, 전지케이스(14)에서 과도한 용융 현상이 발생하는 것을 제어할 수 있다.
더욱이, 실링 본체(22) 중, 전지케이스(14)와 접하게 되는 양측 엣지(22a, 22b)가 라운딩 구조로 이루어져 있어서, 실링을 위한 가압 과정에서 전지케이 스(14)가 손상되는 것을 방지할 수 있다.
이하의 실시예, 비교예 및 실험예에서 본 발명의 내용을 보다 구체적으로 설명하지만, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
[실시예 1]
양극 활물질로서 LiCoO2 95 중량%, Super-P(도전제) 2.5 중량% 및 PVdF(결합제) 2.5 중량%를 용제인 NMP(N-methyl-2-pyrrolidone)에 첨가하여 양극 혼합물 슬러리를 제조하고, 음극 활물질로서 인조흑연 95 중량%, Super-P(도전제) 1 중량% 및 PVdF(결합제) 4 중량%를 용제인 NMP에 첨가하여 음극 혼합물 슬러리를 제조하여, 각각 알루미늄 호일과 구리 호일에 각각 도포한 후, 각각 절단하여 양극 판과 음극 판들을 제조하였다. 분리막으로서 셀가드TM(TONEN)를 개재한 상태에서, 상기에서 제조된 양극 판과 음극 판들을 순차적으로 적층하여 전극조립체를 제조하였다.
상기 전극조립체의 전극탭과 전극리드를 초음파 융착시킨 후 하부 케이스에 수납하고, 상부 케이스의 해당 부위를 접어 하부 케이스를 덮었다. 그런 다음, 도 3 및 도 4에서와 같이, 전극조립체로부터 돌출된 전극단자가 위치하는 실링부(단자 실링부)와 그것에 인접한 측면 실링부(측면 실링부)를 동시에 형성할 수 있는 일체형의 실링 블록(소재: 나크(NaK), 엣지 R 값: 1)을 사용하여 동시에 열과 압력을 인가함으로써, 상부 케이스와 하부 케이스를 밀착시켜 전지를 완성하였다.
[비교예 1]
도 2에서와 같이, 엣지가 라운딩 구조가 아닌 별도의 실링 블록들을 사용하여, 단자 실링부와 측면 실링부를 순차적으로 형성하였다는 점을 제외하고는 상기 실시예 1과 같은 방법으로 전지를 완성하였다.
[실험예 1]
상기 실시예 1 및 비교예 1에서 각각 20 개의 제조된 전지들을 대상으로, 단자 실링부와 측면 실링부의 교차 부위에서 상부 케이스의 알루미늄 층과 하부 케이스의 알루미늄 층이 상호 접촉되는 지 여부를 확인하였다. 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
<표 1>
Figure 112006074222423-pat00001
상기 표 1에서 보는 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예 1의 전지들은 모두 전지들에서 상하부 케이스의 알루미늄 층들이 상호 접촉되는 현상이 확인되지 않았으나, 비교예 1의 전지들은 일부 전지들에서 상기 상호 접촉 현상이 확인되었다.
즉, 비교예 1의 전지들은 단자 실링부와 측면 실링부의 교차 부위에 과도한 열과 압력이 인가됨으로 인해, 내부 실란트 층이 지나치게 용융되어 외주면 방향으로 밀려나면서 전지케이스의 알루미늄 층들이 직접 접촉되는 현상이 나타났다. 실제, 상기 접촉 현상이 확인된 전지들의 해당 부위를 육안으로 살펴본 결과, 전지케이스의 내측면을 형성하는 내부 실란트 층이 외부로 돌출된 형상이 확인되었다. 이와 같이, 알루미늄 층이 직접 접하는 부위는 밀봉성이 크게 저하되어 전해액의 누액 현상이 발생할 수 있다.
또한, 비교예 1의 일부 전지들에서는 실링 블록의 엣지와 접하는 전지케이스의 내측 부위에서 알루미늄 층이 상부면으로 노출된 것을 확인할 수 있었다. 이는, 가압 과정에서 각진 실링 블록의 엣지에 의해 전지케이스 중 수지 외곽층이 손상되면서 알루미늄 층이 노출되었기 때문이며, 이와 같이 외부로 노출된 알루미늄 층은, 예를 들어, 염수 등과 같은 외부 물질에 의해 빠르게 부식되어 전지의 수명을 크게 저하시키는 원인으로 작용할 수 있다.
이상 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하였지만, 본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 이차전지는 파우치형 이차전지의 전극단자측 실링부와 그것에 인접한 측면 실링부를 하나의 실링 블록을 사용하여 동시에 형성함으로써, 실링부가 교차하는 부위에서 전지케이스가 손상되는 것을 방지 하여 전지의 안전성을 향상시키고, 전지 제조 공정수를 감축시켜 제조비용을 절감시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (11)

  1. 금속층과 수지층을 포함하는 라미네이트 시트의 케이스에 전극조립체를 탑재하고 전극조립체 수납부의 외주면을 따라 케이스를 열융착하는 이차전지의 제조방법으로서, 하나의 일체형 실링 블록(sealing block)을 사용하여, 전극조립체의 전극단자가 위치하는 실링부(단자 실링부)와 그것에 인접한 측면 실링부(측면 실링부)를 동시에 형성하고, 상기 실링블록은 전도성이 높고 실링부에 대응하는 형상으로 이루어져 있으며 수직 단면상으로 사각형인 실링 본체, 상기 실링 본체의 내부를 관통하는 홀에 삽입되어 있는 히팅 봉, 및 전지케이스와 접하는 면을 기준으로 상기 히팅 봉의 하측에 삽입되는 온도센서를 포함하고 있고, 상기 실링 본체 중 전지케이스와 접하는 양측 엣지는 R값이 0.5 내지 4의 라운딩 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 케이스는 파우치형 케이스인 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 라미네이트 시트는 알루미늄 차단층의 일면(외면)에 내구성이 우수한 수지 외곽층이 부가되어 있고, 타면(내면)에 열용융성의 수지 실란트층이 부가되어 있는 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 케이스는 전극조립체 수납부가 형성되어 있는 하부 케이스와, 상기 전극조립체 수납부를 덮을 수 있도록 하부 케이스의 일 측면에서 절곡되어 있는 상부 케이스로 이루어진 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 전극조립체는 양극 단자와 음극 단자가 서로 대향하 는 방향으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 전극조립체는 스택형 구조 또는 스택/폴딩형 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 하나에 따른 방법을 실행하는 실링 블록으로서, 전도성이 높고 실링부에 대응하는 형상으로 이루어져 있으며 수직 단면상으로 사각형인 실링 본체, 상기 실링 본체의 내부를 관통하는 홀에 삽입되어 있는 히팅 봉, 및 전지케이스와 접하는 면을 기준으로 상기 히팅 봉의 하측에 삽입되는 온도센서를 포함하고 있고, 상기 실링 본체 중 전지케이스와 접하는 양측 엣지는 R값이 0.5 내지 4의 라운딩 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 실링 블록.
KR1020060100101A 2006-10-16 2006-10-16 이차전지의 제조방법 KR101147605B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020060100101A KR101147605B1 (ko) 2006-10-16 2006-10-16 이차전지의 제조방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020060100101A KR101147605B1 (ko) 2006-10-16 2006-10-16 이차전지의 제조방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20080034223A KR20080034223A (ko) 2008-04-21
KR101147605B1 true KR101147605B1 (ko) 2012-05-23

Family

ID=39573726

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020060100101A KR101147605B1 (ko) 2006-10-16 2006-10-16 이차전지의 제조방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101147605B1 (ko)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101252981B1 (ko) * 2010-08-05 2013-04-15 주식회사 엘지화학 안전성이 향상된 이차전지용 파우치 및 이를 이용한 파우치형 이차전지, 중대형 전지팩
KR20130034282A (ko) * 2011-09-28 2013-04-05 에스케이이노베이션 주식회사 배터리 셀 및 배터리 모듈
JP6963772B2 (ja) * 2017-09-12 2021-11-10 マクセル株式会社 電気化学素子
KR102347901B1 (ko) 2017-10-17 2022-01-06 주식회사 엘지에너지솔루션 균열 방지 구조를 포함하는 파우치형 전지케이스 및 이의 제조방법
KR102347884B1 (ko) * 2017-10-17 2022-01-06 주식회사 엘지에너지솔루션 균열을 방지하기 위한 파우치형 이차전지용 실링 블록, 이를 사용하여 제조되는 파우치형 전지케이스 및 파우치형 전지케이스의 실링 방법
KR20210109377A (ko) * 2020-02-27 2021-09-06 주식회사 엘지에너지솔루션 파우치형 이차전지 및 그 이차전지 제조 방법
KR20240044163A (ko) * 2022-09-28 2024-04-04 주식회사 엘지에너지솔루션 파우치형 전지 셀

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08167401A (ja) * 1994-12-12 1996-06-25 Ricoh Co Ltd 二次電池
JPH11162421A (ja) 1997-11-26 1999-06-18 Toshiba Battery Co Ltd シート形電池

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08167401A (ja) * 1994-12-12 1996-06-25 Ricoh Co Ltd 二次電池
JPH11162421A (ja) 1997-11-26 1999-06-18 Toshiba Battery Co Ltd シート形電池

Also Published As

Publication number Publication date
KR20080034223A (ko) 2008-04-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101111074B1 (ko) 구조적 안정성과 절연저항성이 우수한 전지셀
JP4828458B2 (ja) シーリング部の安全性が向上した二次電池
KR100891078B1 (ko) 안전성과 용량이 증가된 리튬 이차전지
KR100944987B1 (ko) 신규한 실링부 구조를 포함하는 이차전지
JP5830953B2 (ja) 二次電池、バッテリユニットおよびバッテリモジュール
JP5334162B2 (ja) 積層型二次電池
KR101216422B1 (ko) 실링부의 절연성이 향상된 이차전지
KR101499471B1 (ko) 이차전지의 제조방법 및 이를 이용하여 생산되는 이차전지
KR101074022B1 (ko) 향상된 안전성의 이차전지
KR101147605B1 (ko) 이차전지의 제조방법
JP2004022534A (ja) リチウム２次電池用クルードセルの電極タブ処理方法及びそれによるクルードセル及びこれを採用したリチウム２次電池
CN104662697A (zh) 具有提高耐久性的密封余量的袋式二次电池
KR101108447B1 (ko) 밀봉성이 우수한 파우치형 이차전지의 제조방법
KR101229228B1 (ko) 수분 차단성이 향상된 이차전지
MXPA01002970A (es) Bateria secundaria de electrolito no acuoso y metodo para fabricar la misma.
KR101123061B1 (ko) 향상된 안전성의 이차전지
KR20130014252A (ko) 안전성이 향상된 이차전지용 파우치 및 이를 이용한 파우치형 이차전지, 중대형 전지팩
KR101724620B1 (ko) 이차 전지용 파우치 및 이를 이용한 플렉서블 이차 전지
KR20140067246A (ko) 노즐 부재가 장착되어 있는 전지셀
KR101306190B1 (ko) 절연성이 향상된 이차전지
KR20160134331A (ko) 파우치형 이차전지 및 그 제조방법
KR101261243B1 (ko) 변형된 구조의 보호테이프를 포함하는 전지셀 및 이를 포함하고 있는 전지모듈
KR20140012601A (ko) 이차전지 및 이를 포함하는 전기화학소자
JP2008171579A (ja) リチウムイオン二次電池およびリチウムイオン二次電池の組電池
KR20170058047A (ko) 일회용 가스 포집부를 포함하고 있는 파우치형 전지케이스 및 이를 포함하는 이차전지의 제조방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150416

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170328

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180418

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190401

Year of fee payment: 8