KR20180137348A - 퇴화셀 회생 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 퇴화셀 회생 방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 퇴화셀 회생 방법은 전극 조립체 및 전해액이 파우치의 내부에 수용되어 구성된 셀을 충방전부와 연결시켜 완전 충전상태로 만드는 완전 충전과정 및 상기 파우치의 내부로 추가 전해액을 추가 주액하는 전해액 추가 주액과정을 포함하여, 퇴화된 셀을 회생시킨다.

Description

퇴화셀 회생 방법{DEGENERATE CELL REGNERATIVE METHOD}
본 발명은 퇴화셀 회생 방법에 관한 것이다.
이차 전지는 일차 전지와는 달리 재충전이 가능하고, 또 소형 및 대용량화 가능성으로 인해 근래에 많이 연구 개발되고 있다. 모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차 전지의 수요가 급격하게 증가하고 있다.
이차 전지는 전지 케이스의 형상에 따라, 코인형 전지, 원통형 전지, 각형 전지, 및 파우치형 전지로 분류된다. 이차 전지에서 전지 케이스 내부에 장착되는 전극 조립체는 전극 및 분리막의 적층 구조로 이루어진 충방전이 가능한 발전소자이다.
전극 조립체는 활물질이 도포된 시트형의 양극과 음극 사이에 분리막을 개재(介在)하여 권취한 젤리 롤(Jelly-roll)형, 다수의 양극과 음극을 분리막이 개재된 상태에서 순차적으로 적층한 스택형, 및 스택형의 단위 셀들을 긴 길이의 분리 필름으로 권취한 스택/폴딩형으로 대략 분류할 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.
한국 공개특허 제10-2014-0015647호
본 발명의 하나의 관점은 셀의 수명특성을 향상시킬 수 있는 퇴화셀 회생 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 퇴화셀 회생 방법은, 전극 조립체 및 전해액이 파우치의 내부에 수용되어 구성된 셀을 충방전부와 연결시켜 완전 충전상태로 만드는 완전 충전과정 및 상기 파우치의 내부로 추가 전해액을 추가 주액하는 전해액 추가 주액과정을 포함하여, 퇴화된 셀을 회생시킬 수 있다.
본 발명에 따르면, 셀을 완전 충전상태로 만든 후 추가 전해액을 추가 주액하여, 추가 전해액의 추가 주액에 따른 사이클 회복 및 저항 감소 효과가 현저히 커질 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 셀에 추가 전해액을 추가 주액한 후 셀의 내부 가스를 배출시켜 사이클 성능이 향상될 수 있다.
그리고, 본 발명에 따르면, 셀에 주사기를 통해 추가 전해액을 주액 후 열융착을 통해 실링하여 셀을 견고히 밀봉시킬 수 있다.
아울러, 본 발명에 따르면, 셀에 추가 전해액을 주액하기위해 주사기가 관통한 부위를 열융착과 아울러 밀봉 접착제로 이중으로 실링하여 셀을 현저히 견고하게 밀봉시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 퇴화셀 회생 방법을 나타낸 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 퇴화셀 회생 방법에서 완전 충전과정을 나타낸 참고도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 퇴화셀 회생 방법에 적용되는 셀을 예시적으로 나타낸 분리사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 퇴화셀 회생 방법에서 전해액 추가 주액과정을 나타낸 참고도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 퇴화셀 회생 방법에서 전해액 추가 주액과정을 통해 관통 부분이 형성된 셀을 예시적으로 나타낸 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 퇴화셀 회생 방법에서 디개스 과정을 나타낸 참고도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 퇴화셀 회생 방법에서 관통부 밀봉과정을 예시적으로 나타낸 단면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 퇴화셀 회생 방법에서 실링과정을 예시적으로 나타낸 사시도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 퇴화셀 회생 방법에서 실링과정을 예시적으로 나타낸 단면도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 퇴화셀 회생 방법인 완전 충전상태에서 전해액을 주액한 셀과, 방전 상태에서 전해액을 주액한 셀의 용량 유지율과 저항 증가율을 비교하여 나타낸 그래프이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 퇴화셀 회생 방법에서 실링과정을 예시적으로 나타낸 단면도이다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 퇴화셀 회생 방법에서 밀봉과정을 예시적으로 나타낸 단면도이다.
본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고, 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략하도록 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 퇴화셀 회생 방법을 나타낸 순서도이다.
도 1을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 퇴화셀 회생 방법은 셀(Cell)(100)을 완전 충전 시키는 완전 충전과정(S10) 및 셀(100)의 파우치(110) 내부로 추가 전해액을 주액하는 전해액 추가 주액과정(S20)을 포함한다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 퇴화셀 회생 방법은 셀(100)의 내부가스를 외부로 배출하는 디개스 과정(S30) 및 파우치(110)의 관통 부분(112)을 실링하는 실링과정(S40)을 더 포함할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 퇴화셀 회생 방법에서 완전 충전과정을 나타낸 참고도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 퇴화셀 회생 방법에 적용되는 셀을 예시적으로 나타낸 분리사시도이다.
이하에서, 도 1 내지 도10을 참조하여, 본 발명의 일 실시예인 퇴화셀 회생 방법에 대해 보다 상세히 설명하기로 한다.
보다 상세히, 도 1 및 도 2를 참고하면, 완전 충전과정(S10)은 셀(100)을 충방전부(10)와 연결시켜 완전 충전상태로 만든다.
도 3을 참고하면, 셀(100)은 전극 조립체(120)와, 전해액 및 전극 조립체(120)와 전해액을 수용하는 파우치(110)를 포함한다.
전극 조립체(120)는 충방전이 가능한 발전소자로서, 전극(123)과 분리막(124)이 결집되어 교대로 적층된 구조를 형성한다.
전극(123)은 양극(121) 및 음극(122)으로 구성될 수 있다. 이때, 전극 조립체(120)는 양극(121)/분리막(124)/음극(122)이 교대로 적층된 구조로 이루어질 수 있다.
분리막(124)은 절연 재질로 이루어져 양극(121)과 음극(122) 사이를 전기적으로 절연한다. 여기서, 분리막(124)은 예를 들어 미다공성을 가지는 폴리에칠렌, 폴리프로필렌 등 폴리올레핀계 수지막으로 형성될 수 있다.
파우치(110)는 전극 조립체(120)와 전해액을 내부에 수용할 수 있도록 내부에 수용부(111)가 형성될 수 있다.
또한, 도 2 및 도 3을 참고하면, 전극 조립체(120)는 전극(123)과 전기적으로 연결되는 전극 리드(125)를 더 포함할 수 있다. 이때, 완전 충전과정(S10)에서 충방전부(10)의 충방전 라인(11)을 전극 리드(125)와 연결하여 셀(100)을 완전 충전상태로 만들수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 퇴화셀 회생 방법에서 전해액 추가 주액과정을 나타낸 참고도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 퇴화셀 회생 방법에서 전해액 추가 주액과정을 통해 관통 부분이 형성된 셀을 예시적으로 나타낸 단면도이다.
도 1 및 도 4를 참고하면, 전해액 추가 주액 과정(S20)은 파우치(110)의 내부로 추가 전해액을 추가 주액할 수 있다.
또한, 도 4 및 도 5를 참고하면, 전해액 추가 주액 과정(S20)은 주사기(20)를 통해 파우치(110)의 내부로 추가 전해액을 주액할 수 있다. 이때, 전해액 추가 주액 과정(S20)에서 주사기(20)의 주사 바늘(21)의 단부는 추가 전해액 주액 시, 파우치(110)의 외면을 관통하여 파우치(110)의 내부에 형성된 수용부(111) 상에 위치시켜 추가 전해액을 파우치(110)의 수용부(111)로 주사할 수 있다
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 퇴화셀 회생 방법에서 디개스 과정을 나타낸 참고도이다.
도 1 및 도 6을 참고하면, 디개스(De-gas) 과정(S30)은 전해액 주액 과정(S20)을 수행하여 추가 전해액을 주액한 후에 파우치(110)의 관통 부분(112)으로 셀(100)의 내부가스를 외부로 배출할 수 있다. 이때, 디개스 과정(S30)은 파우치(110)의 관통 부분(112)을 실링하는 실링과정 전에 수행될 수 있다.
또한, 디개스 과정(S30)은 셀(100)의 내부가스를 진공을 통해 외부로 배출할 수 있다. 즉, 셀(100)에 진공을 걸어주어 셀(100)의 내부 가스를 외부로 배출되도록 할 수 있다. 이때, 예를 들어 셀(100)을 진공 챔버(30)의 내부에 수용시킨 후 진공 챔버(30)의 내부를 진공시켜 셀(100)의 내부 가스를 외부로 배출할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 퇴화셀 회생 방법에서 관통부 밀봉과정을 예시적으로 나타낸 단면도이다.
한편, 도 1 및 도 7을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 퇴화셀 회생 방법은 실링과정(S40) 전에 주사기(20)의 주사 바늘(21)이 관통하여 형성된 파우치(110)의 관통 부분(112)을 밀봉 접착제(130)로 밀봉하는 관통부 밀봉과정을 더 포함할 수 있다. 이때, 실링과정(S40)은 관통부 밀봉과정에서 밀봉 접착제(130)로 밀봉된 주사 바늘(21)이 관통한 파우치(110)의 관통 부분(112)을 실링할 수 있다. 이에 따라, 전해액 추가 주액과정(S20)을 통해 주사기(20)의 주사 바늘(21)에 의해 관통된 파우치(110)의 관통 부분(112)을 이중으로 견고히 밀봉할 수 있다.
또한, 관통부 밀봉과정은 밀봉 접착제(130)로 실리콘 재질은 포함하는 실리콘 접착제를 사용할 수 있다. 여기서, 실리콘 재질은 절연 특성이 있어 밀봉부위를 전기적으로 절연시킬 수 있다. 또한, 실리콘 재질은 실링과정(S40)에서의 열융착 시 가해지는 고열에 의해 녹기 용이하여 파우치(110)와 함께 열융착되기 용이하다. 이때, 실리콘 재질은 셀(100)에서 발열되는 섭씨 100도 미만의 온도에서는 녹지 않아 셀(100) 발열로 인한 밀봉 접착부위의 변형이 방지될 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 퇴화셀 회생 방법에서 실링과정을 예시적으로 나타낸 사시도이고, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 퇴화셀 회생 방법에서 실링과정을 예시적으로 나타낸 단면도이다.
도 1, 도 8 및 도 9를 참고하면, 실링과정(S40)은 전해액 추가 주액과정(S20)을 거친 후 주사기(20)의 주사 바늘(21)이 관통한 파우치(110)의 관통 부분(112)을 열압착을 통해 실링할 수 있다. 여기서, 실링과정(S40)은 열압착기(40)를 통해 파우치(110)의 관통 부분(112)을 고온의 열을 가하며 가압하여 관통 부분(112)을 열융착시킴으로써 파우치(110)를 밀봉할 수 있다. 이때, 파우치(110)의 열압착된 부분은 열융착되어 실링부(140)가 형성될 수 있다. 그리고, 실링과정(S40)은 예를 들어 디개스 과정(S30)을 거친 후 수행될 수 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 퇴화셀 회생 방법인 완전 충전상태에서 전해액을 주액한 셀과, 방전 상태에서 전해액을 주액한 셀의 용량 유지율과 저항 증가율을 비교하여 나타낸 그래프이다.
도 10에서 가로축은 셀의 사이클을 나타내고, 좌측 세로측은 셀의 용량 유지율을 나타내며, 우측 세로측은 셀을 저항 증가율을 나타낸다.
도 10에 도시된 그래프를 통해, 본 발명의 일 실시예에 따른 퇴화셀 회생 방법인 완전 충전상태에서 전해액을 주액한 셀(A1)은 방전 상태에서 전해액을 주액한 셀(B1)에 비해서, 사이클이 진행됨에 따라 셀의 용량 유지율이 높은 것을 알 수 있다.
또한, 도 10에 도시된 그래프를 통해, 본 발명의 일 실시예에 따른 퇴화셀 회생 방법인 완전 충전상태에서 전해액을 주액한 셀(A2)은 방전 상태에서 전해액을 주액한 셀(B2)에 비해서, 사이클이 진행됨에 따라 셀의 저항 증가율이 낮은 것을 알 수 있다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 퇴화셀 회생 방법에서 실링과정을 예시적으로 나타낸 단면도이고, 도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 퇴화셀 회생 방법에서 밀봉과정을 예시적으로 나타낸 단면도이다.
이하에서, 도 1, 도 11 및 도 12를 참조하여, 본 발명의 다른 실시예에 의한 퇴화셀 회생 방법에 대해 상세히 설명하기로 한다.
도 1, 도 11 및 도 12를 참고하면, 본 발명의 다른 실시예에 의한 퇴화셀 회생 방법은 셀(200)을 완전 충전 시키는 완전 충전과정(S10)과, 셀(200)의 파우치(110) 내부로 추가 전해액을 주액하는 전해액 추가 주액과정(S20)과, 셀(200)의 내부가스를 외부로 배출하는 디개스 과정(S30)과, 파우치(110)의 관통 부분(112)을 실링하는 실링과정(S40) 및 실링된 파우치(110)의 관통 부분(112)을 추가로 밀봉하는 이중 밀봉과정을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 퇴화셀 회생 방법은 실링과정 전에 파우치(110)의 관통 부분(112)를 밀봉 접착제(230)로 밀봉한다는 점에서 본 발명의 일 실시예에 따른 퇴화셀 회생 방법과 차이가 있다.
따라서, 본 실시예는 일 실시예와 중복되는 내용은 간략히 기술하고, 차이점을 중심으로 기술하도록 한다.
보다 상세히, 도 11를 참고하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 퇴화셀 회생 방법에서 실링과정은 전해액 추가 주액과정 및 디개스 과정을 거친 후 주사기(20)의 주사 바늘(21)이 관통한 파우치(110)의 관통 부분(112)을 열압착을 통해 실링할 수 있다. 이때, 파우치(110)의 열압착된 부분은 열융착되어 실링부(240)가 형성될 수 있다.
또한, 도 12를 참고하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 퇴화셀 회생 방법에서 이중 밀봉과정은 실링과정을 통해 실링된 파우치(110)의 관통 부분(112)에 밀봉 접착제(230)를 도포하여 추가로 밀봉할 수 있다. 즉, 추가 주액과정에서 주사기(20)에 의해 관통된 파우치(110)의 관통 부분(112)은 실링과정에서 열융착을 통해 1차로 밀봉되고, 실링과정을 통해 밀봉된 파우치(110)의 관통 부분(112)에 밀봉 접착제(230)를 도포하여 2차로 밀봉될 수 있다. 이때, 이중 밀봉과정은 실링과정의 열융착을 통해 형성된 실링부(240)의 표면에 밀봉 접착제(230)를 도포할 수 있다.
그리고, 이중 밀봉과정은 밀봉 접착제(230)로 실리콘(Silicon) 재질은 포함하는 실리콘 접착제를 사용할 수 있다.
이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명에 따른 퇴화셀 회생 방법은 이에 한정되지 않는다. 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 실시가 가능하다고 할 것이다.
또한, 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.
10: 충방전부
11: 충방전 라인
20: 주사기
21: 주사 바늘
30: 진공 챔버
40: 열압착기
100, 200: 셀
110: 파우치
111: 수용부
112: 관통 부분
120: 전극 조립체
121: 양극
122: 음극
123: 전극
124: 분리막
125: 전극 리드
130,230: 밀봉 접착제
140,240: 실링부

Claims (8)

  1. 전극 조립체 및 전해액이 파우치의 내부에 수용되어 구성된 셀을 충방전부와 연결시켜 완전 충전상태로 만드는 완전 충전과정; 및
    상기 파우치의 내부로 추가 전해액을 추가 주액하는 전해액 추가 주액과정을 포함하여, 퇴화된 셀을 회생시키는 퇴화셀 회생 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 전해액 추가 주액과정은
    주사기를 통해 상기 파우치의 내부로 상기 추가 전해액을 주액하는 퇴화셀 회생 방법.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 전해액 추가 주액과정을 거친 후,
    상기 주사기의 주사 바늘이 관통한 상기 파우치의 관통 부분을 열압착을 통해 실링하는 실링과정을 더 포함하는 퇴화셀 회생 방법.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 실링과정 전에 상기 파우치의 관통 부분을 밀봉 접착제로 밀봉하는 관통부 밀봉과정을 더 포함하고,
    상기 실링과정은 상기 밀봉 접착제로 밀봉된 상기 파우치의 관통 부분을 열압착을 통해 실링하는 퇴화셀 회생 방법.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 실링과정을 거친 후,
    상기 실링과정을 통해 열압착된 상기 파우치의 관통 부분에 밀봉 접착제를 도포하여 추가로 밀봉하는 이중 밀봉과정을 더 포함하는 퇴화셀 회생 방법.
  6. 청구항 4 또는 청구항 5에 있어서,
    상기 밀봉 접착제는 실리콘 접착제로 이루어지는 퇴화셀 회생 방법.
  7. 청구항 3에 있어서,
    상기 전해액 추가 주액 과정을 수행 후, 상기 실링과정 전에 상기 파우치의 관통 부분으로 상기 셀의 내부가스를 외부로 배출하는 디개스 과정을 더 포함하는 퇴화셀 회생 방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 디개스 과정은 상기 셀의 내부가스를 진공을 통해 외부로 배출하는 퇴화셀 회생 방법.
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