WO2022010210A1 - 이차전지 제조방법 및 이차전지 제조장치 - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to a secondary battery manufacturing method and secondary battery manufacturing apparatus.
  • Secondary batteries unlike primary batteries, can be recharged, and have been widely researched and developed in recent years due to their small size and large capacity. As technology development and demand for mobile devices increase, the demand for secondary batteries as an energy source is rapidly increasing.
  • the secondary battery is classified into a coin-type battery, a cylindrical battery, a prismatic battery, and a pouch-type battery according to the shape of the battery case.
  • the secondary battery accommodates an electrode assembly and an electrolyte.
  • an electrode assembly mounted inside a battery case is a charging/discharging power generating element having a stacked structure of an electrode and a separator.
  • the electrode assembly is a sheet-type sheet-type electrode assembly coated with an active material, with a separator interposed between the positive electrode and the negative electrode, and is a jelly-roll type, and a stack type in which a plurality of positive and negative electrodes are sequentially stacked with a separator interposed therebetween. , and stacked unit cells can be roughly classified into a stack/folding type in which a long-length separation film is wound.
  • the activation process creates a solid electrolyte interface (SEI layer) through an electrochemical reaction between the electrode active material and the electrolyte, and generates an activation gas as a by-product.
  • SEI layer solid electrolyte interface
  • the generated activation gas is removed through the degas process, but if the gas remains inside the cell due to degas failure, a gas trap is formed. Li) There is a problem of causing precipitation.
  • Patent Document Korean Patent Laid-Open No. 10-2014-0015647
  • One aspect of the present invention is to provide a secondary battery manufacturing method and secondary battery manufacturing apparatus capable of effectively removing internal gas.
  • a secondary battery manufacturing method includes an electrode assembly in which electrodes and separators are alternately stacked, an electrolyte solution, and a receiving step of accommodating one side of an electrode lead connected to the electrode in a pouch to form a cell; an activation process of charging and activating the cell; a pressing process of roll-pressing the cells by sequentially differentially pressing the cells through a pressing roll after the activation process; and a degassing process of discharging the gas inside the cell to the outside after the pressing process, wherein the pressing process pressurizes the body of the pouch in which the electrode assembly is accommodated, except for the edge of the body can do.
  • the secondary battery manufacturing apparatus sequentially pressurizes the electrode assembly in which electrodes and separators are alternately stacked during the secondary battery manufacturing process, and the cell in which the electrolyte is accommodated in the pouch after the activation process and before the degas process, followed by a roll press.
  • a pressure roll a support for supporting the pressure roll, wherein the pressure roll presses the body of the pouch in which the electrode assembly is accommodated, except for an edge of the body.
  • the body of the pouch is pressurized through a pressurization process, but by pressing through a pressure roll in the full-length direction of the cell, the internal gas of the electrode assembly accommodated in the body can be easily discharged to the outside of the electrode assembly.
  • the central portion of the electrode assembly accommodated in the body is pressed, and the internal gas between the electrode and the separator in the central portion of the electrode assembly passes through the edge of the electrode assembly. It may be easy to discharge to the outside of the assembly. Accordingly, it is possible to prevent gas from remaining inside the electrode assembly and forming a gas trap, thereby preventing lithium (Li) from being deposited in a subsequent charge/discharge process. In addition, it is possible to prevent damage to the electrode assembly due to the pressing process by not pressing the edge of the electrode assembly, which can be easily ruptured or damaged.
  • FIG. 1 is a plan view illustrating an accommodation process in a method for manufacturing a secondary battery according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a plan view illustrating an accommodation process in a method for manufacturing a secondary battery according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 3 is a perspective view illustrating a pressurization process in a method for manufacturing a secondary battery according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a perspective view illustrating a pressurization process in a method for manufacturing a secondary battery according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a front view illustrating a pressurization process in a method for manufacturing a secondary battery according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a plan view of a secondary battery in a method for manufacturing a secondary battery according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a front view illustrating a pressurization process in a method for manufacturing a secondary battery according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a front view illustrating a pressurization process in a method for manufacturing a secondary battery according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a plan view illustrating a gas-removed state of a secondary battery manufactured by the method for manufacturing a secondary battery according to Preparation Example 1 of the present invention.
  • FIG. 10 is a plan view illustrating a gas-removed state of a secondary battery manufactured by the secondary battery manufacturing method according to Comparative Example 1. Referring to FIG.
  • FIG. 11 is a plan view illustrating a gas-removed state of a secondary battery manufactured by a secondary battery manufacturing method according to Comparative Example 2. Referring to FIG.
  • FIG. 1 is a plan view showing a receiving process in a secondary battery manufacturing method according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a plan view showing a receiving process in a secondary battery manufacturing method according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 3 is a plan view of the present invention 4 is a perspective view showing a pressurizing process in the secondary battery manufacturing method according to the embodiment
  • FIG. 4 is a perspective view showing the pressurizing process in the secondary battery manufacturing method according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a perspective view viewed from a different view from FIG. 3 .
  • the secondary battery manufacturing method according to an embodiment of the present invention may further include an aging process for allowing the cell 100 to pass for a predetermined time and a sealing process for sealing the pouch 120 .
  • the cell 100 includes a pouch 120 and an electrode assembly 110 accommodated in the receiving portion 121 of the pouch 120 .
  • the electrode assembly 110 may include electrode leads 111 and 112 electrically connected to the electrode.
  • the electrode assembly 110 is a power generating element capable of charging and discharging, and may be formed by alternately stacking electrodes and separators.
  • the electrode may be composed of an anode and a cathode.
  • the electrode assembly 110 may have a structure in which anode/separator/cathode are alternately stacked.
  • the cathode may be formed to be larger than the anode.
  • the negative electrode may be formed to have a length and a width of 0.5 to 1.5 mm larger than that of the positive electrode, respectively.
  • the negative electrode may be formed to have a length and a width of about 2 mm larger than that of the positive electrode, respectively. That is, when the positive electrode, the separator, and the negative electrode are stacked, the end of the negative electrode in the lateral direction may protrude about 1 mm more than the end of the positive electrode.
  • the electrode lead leads 111 and 112 may include a positive electrode lead 111 connected to the positive electrode and a negative electrode lead 112 connected to the negative electrode.
  • the positive electrode may include a positive electrode current collector and a positive electrode active material stacked on the positive electrode current collector.
  • the positive electrode current collector may be made of an aluminum foil.
  • the positive active material may be formed of lithium manganese oxide, lithium cobalt oxide, lithium nickel oxide, lithium iron phosphate, or a compound or mixture containing at least one of them.
  • the negative electrode may include a negative electrode current collector and a negative electrode active material laminated on the negative electrode current collector.
  • the negative electrode current collector may be made of, for example, a foil made of a copper (Cu) material.
  • the negative active material may be a compound or mixture including a graphite-based material.
  • the separator is made of an insulating material and electrically insulates between the anode and the cathode.
  • the separator may be formed of a polyolefin-based resin film such as polyethylene or polypropylene having microporosity.
  • the receiving process accommodates one side of the electrode assembly 110, the electrolyte, and the electrode leads 111 and 112 connected to the electrode in the receiving portion 121 formed inside the pouch 120 to accommodate the cell 100 ) can be formed.
  • the other side portions of the electrode leads 111 and 112 may be accommodated to protrude to the outside of the pouch 120 .
  • the pouch 120 extends from the body 123 in which the accommodating part 121 in which the electrode assembly 110 is accommodated and the accommodating part 121 is formed to collect the gas generated in the accommodating part 121 . It may include a pocket portion 122 .
  • the gas pocket part 122 may extend in the full width direction W of the cell 100 .
  • the full-width direction W of the cell 100 may be perpendicular to the full-length direction T, which is the protrusion direction of the electrode leads 111 and 112 in a plan view.
  • the electrode assembly 110 may have a length greater than a width, for example. That is, the electrode assembly 110 may be formed so that the length of the cell 100 in the full-length direction T is greater than the width in the full-width direction W of the cell 100 .
  • the activation process may be activated by charging the cell 100 .
  • electricity may be connected to the electrode leads 111 and 112 of the cell 100 to charge the cell 100 .
  • FIG. 5 is a front view illustrating a pressurization process in a method for manufacturing a secondary battery according to an embodiment of the present invention
  • the pressing process may be performed by sequentially pressing the cell 100 through the pressing roll 10 after the activation process to perform a roll press.
  • the electrode leads 111 and 112 may be roll-pressed in the longitudinal direction T of the cell 100 , which is the protrusion direction.
  • the pressing process may pressurize the body 123 of the pouch 120 .
  • the pair of pressing rolls 10 may sequentially press both sides of the cell 100 .
  • the pressure roll 10 is in line contact with the cell 100
  • the cell 100 is rolled through the pressure roll 10
  • a linear pressure is sequentially applied to the outer surface of the cell 100 when pressing.
  • the gas located inside the electrode assembly 110 may be easily discharged to the outside of the electrode assembly 110 .
  • the pair of pressure rolls 10 may include a first roll 11 for pressing the upper portion of the cell 100 and a second roll 12 for pressing the lower portion of the cell 100 .
  • the first roll 11 and the second roll 12 may be supported by the supports 13 and 14 .
  • the support 13 supporting the first roll 11 is moved up and down by a moving means, and the upper portion of the cell 100 can be pressed through the first roll 11 .
  • the moving means may be, for example, a pneumatic or hydraulic actuator.
  • a tab or pouch 120 of the cell 100 may be held and fixed through a fixing means, the pressing roll 10 may be moved, and the cell 100 may be pressed.
  • the fixing means may be, for example, a fixing jig (Zig).
  • the cell 100 may be pressed by putting the cell 100 between a pair of pressing rolls 10 .
  • a pair of pressing rolls 10 are configured as one roll set, and one or more roll sets may be provided.
  • a pair of pressing rolls 10 may be provided in a horizontal position.
  • the pressing process can adjust the gap (Gap) between the pair of pressing rolls (10).
  • the distance between the pair of pressing rolls 10 may be maintained within a predetermined gap range.
  • the pressing process can adjust the pressing force applied to the cell 100 through the pressing roll (10).
  • the pressing force applied to the cell 100 may be maintained within a predetermined pressure range.
  • the pressing process may be such that the pressing force of the pressing roll 10 for pressing the cell 100 is 10 ⁇ 150kgf.
  • the load pressed to the cell 100 may be detected through the load cell 15 provided in the support 14 supporting the pressure roll 10 .
  • the load cell 15 may be provided on the support 14 supporting the second roll 12 positioned under the cell 100 , for example.
  • the pouch 120 may be pressed in the full width direction W of the cell 100 except for the edge of the body 123 .
  • the pressing roll 10 may be formed to have a diameter of both sides 11d and 12d smaller than that of the central portions 11a and 12a.
  • the length (b) of the central portion of the pressing roll 10 in the pressing process may be provided to be smaller than the width (a) of the body 123 . That is, in the pressing process, the central length (b) of the pressing roll 10 parallel to the full length direction T of the cell 100 is the body 123 of the pouch 120 parallel to the full length direction T of the cell 100. It is provided smaller than the width (a), it is possible to press the remaining portion except for the edge of the body (123).
  • the width a of the body 123 may be, for example, the width of the bottom surface of the receiving part 121 in the pouch 110 .
  • the width a of the body 123 in the pouch 110 may correspond to, for example, the width of the electrode assembly 110 .
  • both side portions 11d and 12d of the pressure roll 10 may include one side portion 11b positioned on one side with respect to the full width direction W of the cell 100 and the other side portion 11c positioned on the other side.
  • both sides 11d and 12d of the pressing roll 10 may be formed to have a gradually smaller diameter toward the ends.
  • the outer surfaces of the side portions 11d and 12d of the pressing roll 10 may have a rounded curvature in the direction from the central portions 11a and 12a to the ends. That is, curvature may be formed at the corners of the both sides 11d and 12d in the pressure roll 10 in the full width direction W of the cell 100 . Accordingly, in the electrode assembly 110 accommodated in the body 123 , the central portion excluding the edge in the overall length direction T of the cell 100 may be pressed by the central portions 11a and 12a of the pressing roll 10 . have. Accordingly, the gas located in the central portion of the electrode assembly 110 may move to the edge of the electrode assembly 110 and may be discharged to the outside of the electrode assembly 110 .
  • the gas discharged to the outside of the electrode assembly 110 is located in the receiving part 121 or the gas pocket part 122 inside the pouch 120 and then discharged to the outside of the pouch 120 through a degas process. have.
  • the curvature of the round shape formed on the outer surfaces of the both sides 11d and 12d of the pressure roll 10 may be formed such that the radius of curvature R is 5 to 50 mm.
  • the radius of curvature (R) is formed to be more than the lower limit of 5 mm to prevent the formation of press marks on the battery, and it is possible to prevent damage to the battery by the edge of the pressure roll (10).
  • the radius of curvature (R) is formed to be less than the upper limit of 50 mm, the pressure effect for gas removal from the outer shell of the battery may not be reduced.
  • the cell 100 may elapse for a predetermined time after the activation process.
  • the cell 100 may be elapsed at room temperature and high temperature for a predetermined time.
  • the aging process may be performed before the degas process.
  • the pressing process may be performed during the aging process.
  • FIG. 6 is a plan view of a secondary battery in a method for manufacturing a secondary battery according to an embodiment of the present invention.
  • the secondary battery 100 ′ may be manufactured by sealing the outer peripheral surface of the pouch 120 after the degassing process.
  • the pouch 120 may be sealed by cutting and removing the gas pocket portion 122 from the pouch 120 and sealing the removed portion through thermal fusion.
  • the body 123 of the pouch 120 is pressed through a pressing process, but the entire length of the cell 100 is pressed.
  • the pressure roll 10 By pressing through the pressure roll 10 in the direction T, the gas inside the electrode assembly 110 accommodated in the body 123 may be easily discharged to the outside of the electrode assembly 110 .
  • the central portion of the electrode assembly 110 accommodated in the body 123 is pressed, and the electrode of the central portion of the electrode assembly 110 is pressed. And it may be easy to discharge the internal gas between the separators to the outside of the electrode assembly 110 through the edge of the electrode assembly 110 . Accordingly, it is possible to prevent gas from remaining inside the electrode assembly 110 from forming a gas trap, thereby preventing lithium (Li) from being deposited in a subsequent charge/discharge process. In addition, it is possible to prevent damage to the electrode assembly 110 due to the pressing process by not pressing the edge of the electrode assembly 110 , which is prone to rupture or breakage.
  • FIG. 7 is a front view illustrating a pressurization process in a method for manufacturing a secondary battery according to another embodiment of the present invention.
  • the secondary battery manufacturing method includes a receiving process of accommodating the electrode assembly 110 in the interior of the pouch 120 to form the cell 100; It includes an activation process for activating the cell 100 , a pressurization process for roll-pressing the cell 100 , and a degas process for discharging the internal gas of the cell 100 to the outside.
  • the secondary battery manufacturing method according to another embodiment of the present invention may further include an aging process for allowing the cell 100 to pass for a predetermined time and a sealing process for sealing the pouch 120 .
  • the secondary battery manufacturing method according to another embodiment of the present invention is different from the secondary battery manufacturing method according to the above-described embodiment in the embodiment of the pressurization process. Accordingly, the present embodiment will omit or briefly describe the content overlapping with the embodiment, and focus on the differences.
  • the receiving process includes the electrode assembly 110, the electrolyte, and the electrode leads 111 and 112 connected to the electrode in the receiving part 121 formed inside the pouch 120.
  • the cell 100 may be formed by accommodating one side.
  • the other side portions of the electrode leads 111 and 112 may be accommodated to protrude to the outside of the pouch 120 .
  • the pouch 120 includes a body 123 having a receiving portion 121 in which the electrode assembly 110 is accommodated, and a gas pocket portion extending from the receiving portion 121 to collect gas generated in the receiving portion 121 ( 122) may be included.
  • the gas pocket part 122 may extend in the full width direction W of the cell 100 .
  • the pressing process may be performed by sequentially pressing the cell 100 through the pressing roll 20 after the activation process to perform a roll press.
  • the electrode leads 111 and 112 may be roll-pressed in the longitudinal direction T of the cell 100 , which is the protrusion direction.
  • the pressing process may press the body 123 of the pouch 120 .
  • the pair of pressing rolls 20 may sequentially press both sides of the cell 100 .
  • the pressure roll 20 is in line contact with the cell 100
  • the cell 100 is rolled through the pressure roll 20
  • a linear pressure is sequentially applied to the outer surface of the cell 100 when pressing.
  • the gas located inside the electrode assembly 110 may be easily discharged to the outside of the electrode assembly 110 .
  • the pair of pressure rolls 20 may include a first roll 21 for pressing the upper portion of the cell 100 and a second roll 22 for pressing the lower portion of the cell 100 .
  • a pair of pressing rolls 20 may be provided in a horizontal position.
  • the pressing process may be performed in the pouch 120 in the full width direction (W) except for the edge of the body 123 .
  • the length (c) of the pressing roll 20 may be provided to be smaller than the width (a) of the body 123 .
  • the length (c) of the pressing roll 20 parallel to the full length direction T of the cell 100 is the length of the body 123 in the pouch 120 parallel to the full length direction T of the cell 100. It is provided smaller than the width (a), it is possible to press the remaining portion except for the edge of the body (123).
  • the central portion of the cell 100 in the longitudinal direction T of the cell 100 may be pressed by the pressure roll 20 . Accordingly, the gas located in the central portion of the electrode assembly 110 may move to the edge of the electrode assembly 110 and may be discharged to the outside of the electrode assembly 110 .
  • the length c of the pressure roll 20 may be formed to be 2 to 10 mm smaller than the width a of the body 123 in the pouch 120 , for example.
  • the length c of the pressure roll 20 is formed to be smaller than the lower limit of 2 mm or more than the width a of the body 123 to prevent damage to the outer shell of the electrode assembly 110 . That is, when the electrode assembly 100 in which the negative electrode is formed to be larger than the positive electrode is pressed in the stacking direction, it is possible to prevent the negative electrode from being damaged by the anode edge.
  • the length (c) of the pressure roll 20 is formed to be 10 mm or less smaller than the upper limit of the width (a) of the body 123 , so that the gas removal effect on the outer side of the battery may not be deteriorated.
  • FIG. 8 is a front view illustrating a pressurization process in a method for manufacturing a secondary battery according to another embodiment of the present invention.
  • the electrode assembly 110 is accommodated in the pouch 120 to form the cell 100 .
  • the secondary battery manufacturing method according to another embodiment of the present invention may further include an aging process for allowing the cell 100 to pass for a predetermined time and a sealing process for sealing the pouch 120 .
  • the secondary battery manufacturing method according to another embodiment of the present invention is different from the secondary battery manufacturing method according to the above-described embodiment and other embodiments in the embodiment of the pressurization process. Accordingly, the present embodiment will omit or briefly describe the content overlapping with the embodiment, and focus on the differences.
  • the receiving process includes the electrode assembly 110, the electrolyte, and the electrode leads 111 and 112 connected to the electrode in the receiving part 121 formed inside the pouch 120.
  • the cell 100 may be formed by accommodating one side of the.
  • the other side portions of the electrode leads 111 and 112 may be accommodated to protrude to the outside of the pouch 120 .
  • the pouch 120 includes a body 123 having a receiving portion 121 in which the electrode assembly 110 is accommodated, and a gas pocket portion extending from the receiving portion 121 to collect gas generated in the receiving portion 121 ( 122) may be included.
  • the gas pocket part 122 may extend in the full width direction W of the cell 100 .
  • the pressing process may be performed by sequentially pressing the cell 100 through the pressing roll 30 after the activation process to perform a roll press.
  • the electrode leads 111 and 112 may be roll-pressed in the longitudinal direction T of the cell 100 , which is the protrusion direction.
  • the pressing process may press the body 123 of the pouch 120 .
  • the pair of pressing rolls 30 may sequentially press both surfaces of the cell 100 .
  • the pressure roll 30 is in line contact with the cell 100 , the cell 100 is rolled through the pressure roll 30 , and a linear pressure is sequentially applied to the outer surface of the cell 100 when pressed. .
  • the gas located inside the electrode assembly 110 may be easily discharged to the outside of the electrode assembly 110 .
  • the pair of pressure rolls 30 may include a first roll 31 for pressing the upper portion of the cell 100 and a second roll 32 for pressing the lower portion of the cell 100 .
  • a pair of pressing rolls 30 may be provided in a horizontal position.
  • the pressing process may be performed in the pouch 120 in the full width direction (W) except for the edge of the body 123 .
  • both sides 31d and 32d of the pressing roll 30 may be formed to have a gradually smaller diameter toward the ends.
  • both sides 31d and 32d of the pressure roll 30 may include one side part 31b positioned on one side with respect to the full width direction W of the cell 100 and the other side part 31c positioned on the other side.
  • the length d of the central portions 31a and 32a of the pressing roll 30 may be smaller than the width a of the body 123 .
  • both sides 31d and 32d of the pressing roll 30 may be chamfered. That is, in the pressing process, the outer peripheral edge of the both sides 31d and 32d of the pressing roll 30 may have an inclined surface whose diameter gradually decreases toward the end.
  • the central portion of the cell 100 in the longitudinal direction T of the cell 100 may be pressed by the pressure roll 30 . Accordingly, the gas located in the central portion of the electrode assembly 110 may move to the edge of the electrode assembly 110 and may be discharged to the outside of the electrode assembly 110 .
  • the secondary battery manufacturing apparatus includes an electrode assembly 110, a pressure roll 10 for pressing the cell 100 in which the electrolyte is accommodated in the pouch 120, and It includes a support for supporting the pressure roll 10, and the pressure roll 10 is roll-pressed in the longitudinal direction (T) of the cell 100 to manufacture a secondary battery.
  • a secondary battery manufacturing apparatus relates to a secondary battery manufacturing apparatus applied to the secondary battery manufacturing method according to the above-described embodiment. Therefore, in the present embodiment, content overlapping with the secondary battery manufacturing method according to the embodiment will be omitted or briefly described, and will be mainly described with respect to differences.
  • the pressure roll 10 may be roll-pressed by sequentially pressing the electrode assembly 110 and the cell 100 in which the electrolyte solution is accommodated in the pouch 120 after the activation process and before the degas process.
  • electrodes and separators may be alternately stacked.
  • the pressure roll 10 may be roll pressed in the electric length direction T of the cell 100 which is the protruding direction of the electrode leads 111 and 112 .
  • the pouch 120 includes a body 123 having a receiving part 121 in which the electrode assembly 110 is accommodated, and a gas pocket part extending from the receiving part 121 to collect gas generated in the receiving part 121 ( 122) may be included.
  • the gas pocket part 122 may extend in the full width direction W of the cell 100 .
  • the full-width direction W of the cell 100 may be perpendicular to the full-length direction T, which is the protrusion direction of the electrode leads 111 and 112 in a plan view.
  • the pressure roll 10 is provided with a pair, and after positioning the cell 100 between the pair of pressure rolls 10 , both surfaces of the cell 100 may be sequentially pressed. At this time, the pressure roll 10 is in line contact with the cell 100 , the cell 100 is rolled through the pressure roll 10 , and a linear pressure is sequentially applied to the outer surface of the cell 100 when pressing. . Accordingly, the gas located inside the electrode assembly 110 may be easily discharged to the outside of the electrode assembly 110 .
  • the pair of pressure rolls 10 may include a first roll 11 for pressing the upper portion of the cell 100 and a second roll 12 for pressing the lower portion of the cell 100 .
  • the pressure roll 10 may press the pouch 120 in the full width direction W of the cell 100 except for the edge of the body 123 .
  • the pressure roll 10 may be formed to have a diameter of both sides 11d and 12d smaller than that of the central portion 11a, 12a.
  • the length (b) of the central portion of the pressure roll 10 may be provided to be smaller than the width (a) of the body 123 . That is, the length (b) of the central portion of the pressing roll 10 parallel to the full length direction (T) of the cell 100 is the width (b) of the body 123 of the pouch 120 parallel to the full length direction (T) of the cell 100 ( a) It is provided with a smaller size, it is possible to press the rest of the body 123 except for the edge.
  • both side portions 11d and 12d of the pressure roll 10 may include one side portion 11b positioned on one side with respect to the full width direction W of the cell 100 and the other side portion 11c positioned on the other side.
  • both sides 11d and 12d of the pressure roll 10 may be formed to have a diameter gradually smaller toward the end.
  • the central portion excluding the edge in the overall length direction T of the cell 100 may be pressed by the central portions 11a and 12a of the pressing roll 10 .
  • the gas located in the central portion of the electrode assembly 110 may move to the edge of the electrode assembly 110 and may be discharged to the outside of the electrode assembly 110 .
  • the gas discharged to the outside of the electrode assembly 110 is located in the receiving part 121 or the gas pocket part 122 inside the pouch 120 and then discharged to the outside of the pouch 120 through a degas process.
  • the outer surfaces of the both sides 11d and 12d of the pressure roll 10 may have a rounded curvature in the end direction from the central portions 11a and 12a. That is, curvature may be formed at the corners of the both sides 11d and 12d in the pressure roll 10 in the full width direction W of the cell 100 .
  • the central portion excluding the edge in the overall length direction T of the cell 100 may be pressed by the central portions 11a and 12a of the pressing roll 10 .
  • the gas located in the central portion of the electrode assembly 110 may move to the edge of the electrode assembly 110 and may be discharged to the outside of the electrode assembly 110 .
  • the gas discharged to the outside of the electrode assembly 110 is located in the receiving part 121 or the gas pocket part 122 inside the pouch 120 and then discharged to the outside of the pouch 120 through a degas process. have.
  • the curvature of the round shape formed on the outer surfaces of the both sides 11d and 12d of the pressure roll 10 may be formed such that the radius of curvature R is 5 to 50 mm.
  • the radius of curvature (R) is formed to be more than the lower limit of 5 mm to prevent the formation of press marks on the battery, and it is possible to prevent damage to the battery by the edge of the pressure roll (10).
  • the radius of curvature (R) is formed to be less than the upper limit of 50 mm, the pressure effect for gas removal from the outer shell of the battery may not be reduced.
  • the supports 13 and 14 may support the pressure roll 10 .
  • the supports 13 and 14 may support the first roll 11 and the second roll 12 of the pressure roll 10 .
  • the support 13 supporting the first roll 11 may be moved up and down by a moving means and press the upper portion of the cell 100 through the first roll 11 .
  • the moving means may be, for example, a pneumatic or hydraulic actuator.
  • the load cells 15 are provided on the supports 13 and 14 to detect a load pressed to the cell 100 .
  • the load cell 15 may be provided on the support 14 supporting the second roll 12 positioned under the cell 100 , for example.
  • the secondary battery manufacturing apparatus includes an electrode assembly 110 and a pressure roll for pressing the cell 100 in which the electrolyte is accommodated in the pouch 120 ( 20) and a support for supporting the pressure roll 20, and the pressure roll 20 is roll-pressed in the longitudinal direction T of the cell 100 to manufacture a secondary battery.
  • the secondary battery manufacturing apparatus is different from the secondary battery manufacturing apparatus according to the above-described embodiment in the embodiment of the pressure roll 20 . Accordingly, the present embodiment will omit or briefly describe the content overlapping with the embodiment, and focus on the differences.
  • the pressure roll 20 sequentially activates the electrode assembly 110 and the cell 100 in which the electrolyte is accommodated in the pouch 120 after the activation process and before the degassing process. It can pressurize and roll press.
  • electrodes and separators may be alternately stacked.
  • the pressure roll 20 may be roll-pressed in the electric length direction T of the cell 100 which is the protruding direction of the electrode leads 111 and 112 .
  • the pouch 120 includes a body 123 having a receiving part 121 in which the electrode assembly 110 is accommodated, and a gas pocket part extending from the receiving part 121 to collect gas generated in the receiving part 121 ( 122) may be included.
  • the gas pocket part 122 may extend in the full width direction W of the cell 100 .
  • the full-width direction W of the cell 100 may be perpendicular to the full-length direction T, which is the protrusion direction of the electrode leads 111 and 112 in a plan view.
  • the pressure roll 20 is provided with a pair, and after positioning the cell 100 between the pair of pressure rolls 20 , both surfaces of the cell 100 may be sequentially pressed. At this time, the pressure roll 20 is in line contact with the cell 100 , the cell 100 is rolled through the pressure roll 20 , and a linear pressure is sequentially applied to the outer surface of the cell 100 when pressing. . Accordingly, the gas located inside the electrode assembly 110 may be easily discharged to the outside of the electrode assembly 110 .
  • the pair of pressure rolls 20 may include a first roll 11 for pressing the upper portion of the cell 100 and a second roll 12 for pressing the lower portion of the cell 100 .
  • the pressure roll 20 may press the pouch 120 in the full width direction W of the cell 100 except for the edge of the body 123 .
  • the length (c) of the pressure roll 20 may be provided to be smaller than the width (a) of the body 123 .
  • the length (c) of the pressing roll 20 parallel to the full length direction (T) of the cell 100 is the width (a) of the body 123 in the pouch 120 parallel to the full length direction (T) of the cell 100 ) is provided smaller than, it is possible to press the remaining portion except for the edge of the body (123).
  • the central portion of the cell 100 in the longitudinal direction T of the cell 100 may be pressed by the pressure roll 20 . Accordingly, the gas located in the central portion of the electrode assembly 110 may move to the edge of the electrode assembly 110 and may be discharged to the outside of the electrode assembly 110 .
  • the length c of the pressure roll 20 may be formed to be 2 to 10 mm smaller than the width a of the body 123 in the pouch 120 , for example.
  • the length c of the pressure roll 20 is formed to be smaller than the lower limit of 2 mm or more than the width a of the body 123 to prevent damage to the outer shell of the electrode assembly 110 .
  • the electrode assembly 100 in which the negative electrode is formed to be larger than the positive electrode is pressed in the stacking direction, it is possible to prevent the negative electrode from being damaged by the anode edge.
  • the length (c) of the pressure roll 20 is formed to be 10 mm or less smaller than the upper limit of the width (a) of the body 123 , so that the gas removal effect on the outer side of the battery may not be deteriorated.
  • the supports 13 and 14 may support the pressure roll 20 .
  • the supports 13 and 14 may support the first roll 21 and the second roll 22 of the pressure roll 20 .
  • the support 13 supporting the first roll 21 may be moved up and down by a moving means and press the upper portion of the cell 100 through the first roll 21 .
  • the secondary battery manufacturing apparatus pressurizes the electrode assembly 110 and the cell 100 in which the electrolyte is accommodated in the pouch 120. It includes a support for supporting the roll 30 and the pressure roll 30 , and the pressure roll 30 is roll-pressed in the longitudinal direction T of the cell 100 to manufacture a secondary battery.
  • the secondary battery manufacturing apparatus has a difference in the embodiment of the pressure roll 30 compared to the secondary battery manufacturing apparatus according to the above-described embodiment and other embodiments. Accordingly, in the present embodiment, content overlapping with the above-described embodiments will be omitted or briefly described, and differences will be mainly described.
  • the pressure roll 30 activates the electrode assembly 110 and the cell 100 in which the electrolyte solution is accommodated in the pouch 120 after the activation process and before the degassing process. It can be pressurized sequentially and roll press.
  • electrodes and separators may be alternately stacked.
  • the pressure roll 30 may be roll pressed in the electric length direction T of the cell 100, which is the protrusion direction of the electrode leads 111 and 112 .
  • the pouch 120 includes a body 123 having a receiving part 121 in which the electrode assembly 110 is accommodated, and a gas pocket part extending from the receiving part 121 to collect gas generated in the receiving part 121 ( 122) may be included.
  • the gas pocket part 122 may extend in the full width direction W of the cell 100 .
  • the full-width direction W of the cell 100 may be perpendicular to the full-length direction T, which is the protrusion direction of the electrode leads 111 and 112 in a plan view.
  • the pressure roll 30 is provided with a pair, and after positioning the cell 100 between the pair of pressure rolls 30 , both surfaces of the cell 100 may be sequentially pressed. At this time, the pressure roll 30 is in line contact with the cell 100 , the cell 100 is rolled through the pressure roll 30 , and a linear pressure is sequentially applied to the outer surface of the cell 100 when pressed. . Accordingly, the gas located inside the electrode assembly 110 may be easily discharged to the outside of the electrode assembly 110 .
  • the pair of pressure rolls 30 may include a first roll 31 for pressing the upper portion of the cell 100 and a second roll 32 for pressing the lower portion of the cell 100 .
  • the pressure roll 30 may press the pouch 120 in the full width direction W of the cell 100 except for the edge of the body 123 .
  • both sides 31d and 32d of the pressure roll 30 may be formed to have a gradually smaller diameter toward the end.
  • both sides 31d and 32d of the pressure roll 30 may include one side part 31b positioned on one side with respect to the full width direction W of the cell 100 and the other side part 31c positioned on the other side.
  • the length d of the central portions 31a and 32a of the pressure roll 30 may be smaller than the width a of the body 123 .
  • the length d of the central portions 31a and 32a of the pressure roll 30 corresponding to the pressure length for pressing the body 123 of the pressure roll 30 is, for example, the body 123 in the pouch 120 . may be formed to be 2 to 10 mm smaller than the width (a).
  • both sides 31d and 32d of the pressure roll 30 may be chamfered. That is, the edge of the outer peripheral surface of the both sides 31d and 32d of the pressure roll 30 may be formed with an inclined surface whose diameter gradually decreases toward the end.
  • the central portion of the cell 100 in the longitudinal direction T of the cell 100 may be pressed by the pressure roll 30 . Accordingly, the gas located in the central portion of the electrode assembly 110 may move to the edge of the electrode assembly 110 and may be discharged to the outside of the electrode assembly 110 .
  • the supports 13 and 14 may support the pressure roll 30 .
  • the supports 13 and 14 may support the first roll 31 and the second roll 32 of the pressure roll 30 .
  • the support 13 supporting the first roll 21 may be moved up and down by a moving means and press the upper portion of the cell 100 through the first roll 31 .
  • a secondary battery was manufactured by performing a pressing process of roll pressing by sequentially pressurizing the battery.
  • the electrode lead was accommodated so that the other side protrudes out of the pouch, and in the pressing process, roll press was performed in the direction of the protruding direction of the electrode lead, that is, the full length of the cell.
  • FIG. 9 is a plan view showing a gas-removed state of a secondary battery manufactured by the manufacturing method of the secondary battery according to Preparation Example 1 of the present invention
  • FIG. 10 is a gas-removed state of the secondary battery manufactured by the secondary battery manufacturing method according to Comparative Example 1.
  • FIG. 11 is a plan view showing a gas-removed state of the secondary battery manufactured by the secondary battery manufacturing method according to Comparative Example 2.
  • Ultrasound was applied to the secondary battery, and the residual amount of gas inside the secondary battery was measured through the degree of ultrasonic transmission.
  • a region marked in red is an ultrasonic permeable region
  • a region marked in blue is an ultrasonic impassable region. That is, the region through which the ultrasonic wave is permeable is a region from which gas is removed, and the region where the ultrasonic wave cannot be transmitted is a region in which the internal gas is located.
  • the ratio of the ultrasonic impermeable area was 2.7%
  • the ratio of the ultrasonic impermeable area in Comparative Example 1 was 17.2%
  • the comparative example 2 the ratio of the ultrasonic impermeable area was 44.8%.
  • the ultrasonic impermeable area ratio is 2.7%, and only a very small amount of internal gas is present, whereas in Comparative Example 1, the ultrasonic impermeable area ratio is 17.2%, and the internal gas is present in a significant amount, and in Comparative Example 2, ultrasonic It can be seen that the ratio of the non-permeable area is 44.8%, indicating that the internal gas is present in a remarkably large amount.

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Abstract

본 발명은 이차전지 제조방법 및 이차전지 제조장치에 관한 것으로, 본 발명에 따른 이차전지 제조방법은, 전극과 분리막이 교대로 적층된 전극 조립체, 전해액 및 상기 전극과 연결된 전극 리드의 일측부를 파우치에 수용하여 셀을 형성시키는 수용공정; 상기 셀을 충전하여 활성화 시키는 활성화공정; 상기 활성화 공정 후에 상기 셀을 가압롤을 통해 순차가압하여 롤 프레스하는 가압공정; 및 상기 가압 공정을 거친 후 상기 셀의 내부 가스를 외부로 배출시키는 디개스공정을 포함한다.

Description

이차전지 제조방법 및 이차전지 제조장치
관련출원과의 상호인용
본 출원은 2020년 07월 06일자 한국특허출원 제10-2020-0083106호 및 2021년 07월 02일자 한국특허출원 제10-2021-0087119호에 기초한 우선권의 이익을 주장하며, 해당 한국특허출원의 문헌에 개시된 모든 내용은 본 명세서의 일부로서 포함된다.
기술분야
본 발명은 이차전지 제조방법 및 이차전지 제조장치에 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. 이차전지는 전극 조립체와 전해액을 수용한다. 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.
이차전지의 제조공정 중에서 활성화 공정은 전극 활물질과 전해액간의 전기화학적 반응을 통해 고체 전해질 계면(Solid Electrolyte Inter Face, SEI Layer)을 만들며, 이에 따른 부산물로 활성화 가스를 발생시킨다.
발생된 활성화 가스는 디개스(Degas) 공정을 통해 제거되지만, 디개스 불량으로 인해 가스가 셀 내부에 남게 되면 가스 트랩(Gas Trap)을 형성하며, 이 가스 트랩은 이후 충/방전 공정에서 리튬(Li) 석출을 발생시키는 문제가 있다.
[선행기술문헌] (특허문헌) 한국 공개특허 제10-2014-0015647호
본 발명의 하나의 관점은 효과적인 내부 가스 제거가 가능한 이차전지 제조방법 및 이차전지 제조장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 이차전지 제조방법은, 전극과 분리막이 교대로 적층된 전극 조립체, 전해액 및 상기 전극과 연결된 전극 리드의 일측부를 파우치에 수용하여 셀을 형성시키는 수용공정; 상기 셀을 충전하여 활성화 시키는 활성화공정; 상기 활성화 공정 후에 상기 셀을 가압롤을 통해 순차가압하여 롤 프레스하는 가압공정; 및 상기 가압 공정을 거친 후 상기 셀의 내부 가스를 외부로 배출시키는 디개스공정을 포함하고, 상기 가압공정은 상기 전극 조립체가 수용되는 상기 파우치의 몸체를 가압하되, 상기 몸체의 가장자리를 제외하고 가압할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 이차전지 제조장치는 이차전지 제조과정에서 전극 및 분리막이 교대로 적층된 전극 조립체와, 전해액이 파우치에 수용된 셀을 활성화 공정 후 디개스 공정 전에 순차 가압하여 롤 프레스하는 가압롤; 및 상기 가압롤을 지지하는 지지체를 포함하고, 상기 가압롤은 상기 전극 조립체가 수용되는 상기 파우치의 몸체를 가압하되, 상기 몸체의 가장자리를 제외하고 가압할 수 있다.
본 발명에 따르면, 가압공정을 통해 파우치의 몸체를 가압하되, 셀의 전장방향으로 가압롤을 통해 가압하여, 몸체에 수용된 전극 조립체의 내부 가스가 전극 조립체의 외부로 배출이 용이할 수 있다.
또한, 가압롤을 통해 몸체의 가장자리를 제외한 부분을 가압할때, 몸체에 수용된 전극 조립체의 중앙부가 가압되어, 전극 조립체에서 중앙부 부분의 전극 및 분리막 사이에 있는 내부 가스가 전극 조립체의 가장자리를 통해 전극 조립체의 외부로 배출시키기 용이할 수 있다. 따라서, 전극 조립체의 내부에 가스가 잔존하며 가스 트랩(Gas Trap)이 형성되는 것을 방지할 수 있고, 이로 인해 이후 충/방전 공정에서 리튬(Li)이 석출되는 것을 방지할 수 있다. 그리고, 파열 또는 파손이 잘 일어날 수 있는 전극 조립체의 가장자리를 가압하지 않게 되어 가압공정으로 인하여 전극 조립체가 손상되는 것을 방지할 수 있다
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 이차전지 제조방법에서 수용공정을 나타낸 평면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 이차전지 제조방법에서 수용공정을 나타낸 평면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 이차전지 제조방법에서 가압공정을 나타낸 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 이차전지 제조방법에서 가압공정을 나타낸 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 제조방법에서 가압공정을 나타낸 정면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 제조방법에서 이차전지를 평면도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지 제조방법에서 가압공정을 나타낸 정면도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차전지 제조방법에서 가압공정을 나타낸 정면도이다.
도 9는 본 발명의 제조예 1에 따른 이차전지 제조방법으로 제조된 이차전지의 가스제거상태를 나타낸 평면도이다.
도 10은 비교예 1에 따른 이차전지 제조방법으로 제조된 이차전지의 가스제거상태를 나타낸 평면도이다.
도 11은 비교예 2에 따른 이차전지 제조방법으로 제조된 이차전지의 가스제거상태를 나타낸 평면도이다.
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.
일 실시예에 따른 이차전지 제조방법
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 이차전지 제조방법에서 수용공정을 나타낸 평면도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 이차전지 제조방법에서 수용공정을 나타낸 평면도이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 이차전지 제조방법에서 가압공정을 나타낸 사시도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 이차전지 제조방법에서 가압공정을 나타낸 사시도이다. 여기서, 도 4는 도 3과 다른 시야에서 바라본 사시도 이다.
도 1 내지 도 4를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 제조방법은 파우치(120)의 내부에 전극 조립체(110)를 수용시켜 셀(100)을 형성시키는 수용공정, 셀(100)을 활성화 시키는 활성화공정, 셀(100)을 롤 프레스하는 가압공정, 및 셀(100)의 내부 가스를 외부로 배출시키는 디개스공정을 포함한다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 제조방법은 셀(100)을 일정시간 경과시키는 에이징 공정 및 파우치(120)를 밀봉하는 실링공정을 더 포함할 수 있다.
보다 상세히, 도 1을 참고하면, 셀(Cell)(100)은 파우치(120)및 파우치(120)의 수용부(121)에 수용되는 전극 조립체(110)를 포함한다. 이때, 전극 조립체(110)는 전극에 전기적으로 연결되는 전극 리드(111,112)를 포함할 수 있다.
전극 조립체(110)는 충방전이 가능한 발전소자로서, 전극과 분리막이 교대로 적층되어 형성될 수 있다.
전극은 양극 및 음극으로 구성될 수 있다. 이때, 전극 조립체(110)는 양극/분리막/음극이 교대로 적층된 구조로 이루어질 수 있다.
한편, 예를 들어 평면도 상으로 음극은 양극 보다 크게 형성될 수 있다. 여기서, 구체적으로 예를 들어 음극은 양극 보다 길이와 폭이 각각 0.5 ~ 1.5 mm 크게 형성될 수 있다. 이때, 보다 구체적으로 예를 들어 음극은 양극 보다 길이와 폭이 각각 약 2mm 크게 형성될 수 있다. 즉, 양극, 분리막, 음극의 적층 시, 측면 방향으로 음극의 단부는 양극의 단부 보다 약 1mm 더 돌출될 수 있다.
그리고, 전극 리드 리드(111,112)는 양극과 연결되는 양극 리드(111) 및 음극과 연결되는 음극 리드(112)를 포함할 수 있다.
양극은 양극 집전체와, 양극 집전체에 적층된 양극 활물질을 포함할 수 있다.
양극 집전체는 알루미늄 재질의 포일(Foil)로 이루어질 수 있다.
양극 활물질은 리튬망간산화물, 리튬코발트산화물, 리튬니켈산화물, 리튬인산철, 또는 이들 중 1종 이상이 포함된 화합물 및 혼합물 등으로 이루어질 수 있다.
음극은 음극 집전체와, 음극 집전체에 적층된 음극 활물질을 포함할 수 있다.
음극 집전체는 예를 들어 구리(Cu)재질로 이루어진 포일(foil)로 이루어질 수 있다.
음극 활물질은 흑연계 물질을 포함하는 화합물 또는 혼합물일 수 있다.
분리막은 절연 재질로 이루어져 양극과 음극 사이를 전기적으로 절연한다. 여기서, 분리막은 미다공성을 가지는 폴리에칠렌, 폴리프로필렌 등 폴리올레핀계 수지막으로 형성될 수 있다.
도 1 및 도 2를 참고하면, 수용공정은 파우치(120)의 내부에 형성된 수용부(121)에 전극 조립체(110), 전해액 및 전극과 연결된 전극리드(111,112)의 일측부를 수용시켜 셀(100)을 형성시킬 수 있다.
또한, 수용 공정은 전극리드(111,112)의 타측부가 파우치(120)의 외부로 돌출되도록 수용시킬 수 있다.
여기서, 파우치(Pouch)(120)는 전극 조립체(110)가 수용되는 수용부(121)가 형성된 몸체(123) 및 수용부(121)로부터 연장되어 수용부(121)에서 발생한 가스를 포집하는 가스 포켓부(122)를 포함할 수 있다. 그리고, 가스 포켓부(122)는 셀(100)의 전폭 방향(W)으로 연장될 수 있다. 여기서, 셀(100)의 전폭방향(W)은 평면도 상으로 전극리드(111,112)의 돌출방향인 전장방향(T)에 대하여 수직방향일 수 있다. 이때, 전극 조립체(110)는 예를 들어 길이가 폭보다 크게 형성될 수 있다. 즉, 전극 조립체(110)는 셀(100)의 전장방향(T)에 대한 길이가 셀(100)의 전폭방향(W)인 폭 보다 더 크게 형성될 수 있다.
활성화공정은 셀(100)을 충전하여 활성화 시킬 수 있다. 여기서, 활성화공정은 셀(100)의 전극 리드(111,112)에 전기를 연결하여 셀(100)을 충전시킬 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 제조방법에서 가압공정을 나타낸 정면도이다
도 4 내지 도 5를 참고하면, 가압공정은 활성화 공정 후에 셀(100)을 가압롤(10)을 통해 순차가압하여 롤 프레스(Roll Press)할 수 있다.
또한, 가압공정은 전극리드(111,112)의 돌출방향인 셀(100)의 전장방향(T)으로 롤 프레스할 수 있다.
가압공정은 파우치(120)의 몸체(123)를 가압할 수 있다.
가압공정은 한 쌍의 가압롤(10) 사이에 셀(100)을 위치시킨 후, 한 쌍의 가압롤(10)이 셀(100)의 양면을 순차 가압할 수 있다. 이때, 가압롤(10)은 셀(100)에 선(Line) 접촉되어, 가압롤(10)을 통해 셀(100)을 롤링하며 가압 시 셀(100)의 외면에 순차적으로 선압이 가해질 수 있다. 이에 따라, 전극 조립체(110)의 내부에 위치된 가스를 전극 조립체(110)의 외부로 용이하게 배출시킬 수 있다.
여기서, 한 쌍의 가압롤(10)은 셀(100)의 상부를 가압하는 제1 롤(11) 및 셀(100)의 하부를 가압하는 제2 롤(12)을 포함할 수 있다. 그리고, 제1 롤(11) 및 제2 롤(12)은 지지체(13,14)에 의해 지지될 수 있다. 이때, 가압공정은 제1 롤(11)을 지지하는 지지체(13)가 이동수단에 의해 상,하 방향으로 이동되며 제1 롤(11)을 통해 셀(100)의 상부를 가압할 수 있다. 여기서, 이동수단은 예를 들어 공압 또는 유압 액츄에이터 일 수 있다.
가압공정은 일례로 셀(100)의 탭 또는 파우치(120)를 고정수단을 통해 잡아 고정하고, 가압롤(10)을 이동시키며 셀(100)을 가압할 수 있다. 이때, 고정수단은 예를 들어 고정 지그(Zig)일 수 있다.
또한, 가압공정은 다른 예로 한 쌍의 가압롤(10) 사이로 셀(100)을 투입하여 셀(100)을 가압할 수 있다.
아울러, 가압공정은 한 쌍의 가압롤(10)이 하나의 롤 세트(Set)로 구성되고, 롤 세트는 하나 이상으로 구비될 수 있다.
*한편, 가압공정은 한 쌍의 가압롤(10)을 수평한 위치에 구비시킬 수 있다.
또한, 가압공정은 한 쌍의 가압롤(10) 사이의 갭(Gap)을 조절할 수 있다. 여기서, 가압공정은 한 쌍의 가압롤(10) 사이의 거리를 일정 갭범위 내로 유지시킬 수 있다.
아울러, 가압공정은 가압롤(10)을 통해 셀(100)에 가해지는 가압력을 조절할 수 있다. 여기서, 가압공정은 셀(100)에 가해지는 가압력을 일정 압력범위 내로 유지할 수 있다. 이때, 가압공정은 셀(100)을 가압하는 가압롤(10)의 가압력이 10 ~ 150kgf가 되도록 할 수 있다. 그리고, 셀(100)에 가압되는 로드(Load)는 가압롤(10)을 지지하는 지지체(14)에 구비된 로드셀(Load Cell)(15)을 통해 검출할 수 있다. 이때, 로드셀(15)은 예를 들어 셀(100)의 하부에 위치되는 제2 롤(12)을 지지하는 지지체(14)에 구비될 수 있다.
한편, 가압공정은 셀(100)의 전폭 방향(W)에 대하여 파우치(120)에서 몸체(123)의 가장자리를 제외하고 가압할 수 있다.
또한, 가압공정에서 가압롤(10)은 중앙부(11a,12a)의 지름 보다 양측부(11d,12d)의 지름이 작게 형성될 수 있다.
이때, 가압공정에서 가압롤(10)의 중앙부의 길이(b)는 몸체(123)의 폭(a) 보다 작게 구비될 수 있다. 즉, 가압공정에서 셀(100)의 전장방향(T)과 나란한 가압롤(10)의 중앙부 길이(b)는 셀(100)의 전장방향(T)과 나란한 파우치(120)의 몸체(123) 폭(a) 보다 작게 구비되어, 몸체(123)의 가장자리를 제외한 나머지 부분을 가압할 수 있다. 이때, 몸체(123)의 폭(a)은 예를 들어 파우치(110)에서 수용부(121)의 바닥면 폭일 수 있다. 여기서, 파우치(110)에서 몸체(123)의 폭(a)은 예를 들어 전극 조립체(110)의 폭에 대응될 수 있다.
여기서, 가압롤(10)의 양측부(11d,12d)는 셀(100)의 전폭방향(W)에 대하여 일측에 위치되는 일측부(11b) 및 타측에 위치되는 타측부(11c)를 포함할 수 있다.
또한, 가압공정에서 가압롤(10)의 양측부(11d,12d)는 단부로 갈수록 지름이 점차 작게 형성될 수 있다.
여기서, 가압공정에서 가압롤(10)에서 양측부(11d,12d)의 외면은 중앙부(11a,12a)에서 단부 방향으로 라운드 형태의 곡률이 형성될 수 있다. 즉, 가압롤(10)에서 양측부(11d,12d)의 모서리 부분에 셀(100)의 전폭방향(W)으로 곡률이 형성될 수 있다. 이에 따라, 몸체(123)의 내부에 수용된 전극 조립체(110)에서 셀(100)의 전장방향(T)으로 가장자리를 제외한 중앙부가 가압롤(10)의 중앙부(11a,12a)에 의해 가압될 수 있다. 따라서, 전극 조립체(110)의 중앙부에 위치된 가스가 전극 조립체(110)의 가장자리로 이동하며 전극 조립체(110)의 외부로 배출될 수 있다. 여기서, 전극 조립체(110)의 외부로 배출된 가스는 파우치(120) 내부의 수용부(121) 또는 가스 포켓부(122)에 위치되어 이후 디개스 공정을 통해 파우치(120) 외부로 배출될 수 있다.
이때, 가압롤(10)에서 양측부(11d,12d)의 외면에 형성된 라운드(Round) 형태의 곡률은 곡률 반지름(R)이 5 ~ 50mm가 되도록 형성될 수 있다.
이에 따라, 곡률 반지름(R)이 하한값인 5mm 이상으로 형성되어 전지에 눌림자국이 형성되는 것을 방지하고, 가압롤(10)의 모서리에 의해 전지가 손상되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 곡률 반지름(R)이 상한값인 50mm 이하로 형성되어 전지 외각부분의 가스제거를 위한 가압효과가 떨어지지 않을 수 있다.
에이징 공정은 활성화 공정 이후 셀(100)을 일정시간 경과시킬 수 있다. 여기서, 에이징 공정은 셀(100)을 상온 및 고온에서 일정 시간 경과시킬 수 있다. 이때, 에이징 공정은 디개스 공정 전에 수행할 수 있다.
한편, 가압공정은 에이징 공정 중에 수행할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 제조방법에서 이차전지를 평면도이다.
도 6을 참고하면, 실링공정은 디개스공정 후 파우치(120)의 외주면을 실링(Sealing)하여 이차전지(100')를 제조할 수 있다.
이때, 실링공정은 파우치(120)에서 가스 포켓부(122)를 절개하여 제거한 후 제거된 부위를 열융착을 통해 실링하여 파우치(120)를 밀봉할 수 있다.
도 1 및 도 4를 참고하면, 상기와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 제조방법은, 가압공정을 통해 파우치(120)의 몸체(123)를 가압하되, 셀(100)의 전장방향(T)으로 가압롤(10)을 통해 가압하여, 몸체(123)에 수용된 전극 조립체(110)의 내부 가스가 전극 조립체(110)의 외부로 배출이 용이할 수 있다.
여기서, 가압롤(10)을 통해 몸체(123)의 가장자리를 제외한 부분을 가압할때, 몸체(123)에 수용된 전극 조립체(110)의 중앙부가 가압되어, 전극 조립체(110)에서 중앙부 부분의 전극 및 분리막 사이에 있는 내부 가스가 전극 조립체(110)의 가장자리를 통해 전극 조립체(110)의 외부로 배출시키기 용이할 수 있다. 따라서, 전극 조립체(110)의 내부에 가스가 잔존하며 가스 트랩(Gas Trap)이 형성되는 것을 방지할 수 있고, 이로 인해 이후 충/방전 공정에서 리튬(Li)이 석출되는 것을 방지할 수 있다. 그리고, 파열 또는 파손이 잘 일어날 수 있는 전극 조립체(110)의 가장자리를 가압하지 않게 되어 가압공정으로 인하여 전극 조립체(110)가 손상되는 것을 방지할 수 있다.
다른 실시예에 따른 이차전지 제조방법
이하에서는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지 제조방법을 설명하기로 한다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지 제조방법에서 가압공정을 나타낸 정면도이다.
도 1, 도 2 및 도 7을 참고하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지 제조방법은 파우치(120)의 내부에 전극 조립체(110)를 수용시켜 셀(100)을 형성시키는 수용공정, 셀(100)을 활성화 시키는 활성화공정, 셀(100)을 롤 프레스하는 가압공정, 및 셀(100)의 내부 가스를 외부로 배출시키는 디개스공정을 포함한다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지 제조방법은 셀(100)을 일정시간 경과시키는 에이징 공정 및 파우치(120)를 밀봉하는 실링공정을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지 제조방법은 전술한 일 실시예에 따른 이차전지 제조방법과 비교할 때, 가압공정의 실시형태에 차이가 있다. 따라서, 본 실시예는 일 실시예와 중복되는 내용은 생략하거나, 간략히 기술하고, 차이점을 중심으로 기술하도록 한다.
보다 상세히, 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지 제조방법에서 수용공정은 파우치(120)의 내부에 형성된 수용부(121)에 전극 조립체(110), 전해액 및 전극과 연결된 전극리드(111,112)의 일측부를 수용시켜 셀(100)을 형성시킬 수 있다.
또한, 수용 공정은 전극리드(111,112)의 타측부가 파우치(120)의 외부로 돌출되도록 수용시킬 수 있다.
여기서, 파우치(120)는 전극 조립체(110)가 수용되는 수용부(121)가 형성된 몸체(123) 및 수용부(121)로부터 연장되어 수용부(121)에서 발생한 가스를 포집하는 가스 포켓부(122)를 포함할 수 있다. 그리고, 가스 포켓부(122)는 셀(100)의 전폭 방향(W)으로 연장될 수 있다.
가압공정은 활성화 공정 후에 셀(100)을 가압롤(20)을 통해 순차가압하여 롤 프레스(Roll Press)할 수 있다.
또한, 가압공정은 전극리드(111,112)의 돌출방향인 셀(100)의 전장방향(T)으로 롤 프레스할 수 있다. 이때, 가압공정은 파우치(120)의 몸체(123)를 가압할 수 있다.
아울러, 가압공정은 한 쌍의 가압롤(20) 사이에 셀(100)을 위치시킨 후, 한 쌍의 가압롤(20)이 셀(100)의 양면을 순차 가압할 수 있다. 이때, 가압롤(20)은 셀(100)에 선(Line) 접촉되어, 가압롤(20)을 통해 셀(100)을 롤링하며 가압 시 셀(100)의 외면에 순차적으로 선압이 가해질 수 있다. 이에 따라, 전극 조립체(110)의 내부에 위치된 가스를 전극 조립체(110)의 외부로 용이하게 배출시킬 수 있다. 여기서, 한 쌍의 가압롤(20)은 셀(100)의 상부를 가압하는 제1 롤(21) 및 셀(100)의 하부를 가압하는 제2 롤(22)을 포함할 수 있다.
한편, 가압공정은 한 쌍의 가압롤(20)을 수평한 위치에 구비시킬 수 있다.
그리고, 가압공정은 전폭 방향(W)에 대하여 파우치(120)에서 몸체(123)의 가장자리를 제외하고 가압할 수 있다.
또한, 가압공정에서 가압롤(20)의 길이(c)는 몸체(123)의 폭(a) 보다 작게 구비될 수 있다.
즉, 가압공정에서 셀(100)의 전장방향(T)과 나란한 가압롤(20)의 길이(c)는 셀(100)의 전장방향(T)과 나란한 파우치(120)에서 몸체(123)의 폭(a) 보다 작게 구비되어, 몸체(123)의 가장자리를 제외한 나머지 부분을 가압할 수 있다.
이에 따라, 몸체(123)의 내부에 수용된 전극 조립체(110)에서 셀(100)의 전장방향(T)으로 가장자리를 제외한 중앙부가 가압롤(20)에 의해 가압될 수 있다. 따라서, 전극 조립체(110)의 중앙부에 위치된 가스가 전극 조립체(110)의 가장자리로 이동하며 전극 조립체(110)의 외부로 배출될 수 있다.
한편, 가압롤(20)의 길이(c)는 예를 들어 파우치(120)에서 몸체(123)의 폭(a) 보다 2~10mm 작게 형성될 수 있다.
따라서, 가압롤(20)의 길이(c)는 몸체(123)의 폭(a) 보다 하한값인 2mm 이상 작게 형성되어 전극 조립체(110)의 외각 파손을 방지할 수 있다. 즉, 음극이 양극 보다 크게 형성되는 전극 조립체(100)를 적층방향으로 가압 시, 양극 가장자리에 의해 음극이 손상되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 가압롤(20)의 길이(c)는 몸체(123)의 폭(a) 보다 상한값인 10mm 이하 작게 형성되어 전지 외각쪽 가스제거 효과가 떨어지지 않을 수 있다.
또 다른 실시예에 따른 이차전지 제조방법
이하에서는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차전지 제조방법을 설명하기로 한다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차전지 제조방법에서 가압공정을 나타낸 정면도이다.
도 1, 도 2, 및 도 8을 참고하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차전지 제조방법은 파우치(120) 의 내부에 전극 조립체(110)를 수용시켜 셀(100)을 형성시키는 수용공정, 셀(100)을 활성화 시키는 활성화공정, 셀(100)을 롤 프레스하는 가압공정, 및 셀(100)의 내부 가스를 외부로 배출시키는 디개스공정을 포함한다.
또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차전지 제조방법은 셀(100)을 일정시간 경과시키는 에이징 공정 및 파우치(120)를 밀봉하는 실링공정을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차전지 제조방법은 전술한 일 실시예 및 다른 실시예에 따른 이차전지 제조방법과 비교할 때, 가압공정의 실시형태에 차이가 있다. 따라서, 본 실시예는 일 실시예와 중복되는 내용은 생략하거나, 간략히 기술하고, 차이점을 중심으로 기술하도록 한다.
보다 상세히, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차전지 제조방법에서 수용공정은 파우치(120)의 내부에 형성된 수용부(121)에 전극 조립체(110), 전해액 및 전극과 연결된 전극리드(111,112)의 일측부를 수용시켜 셀(100)을 형성시킬 수 있다.
또한, 수용 공정은 전극리드(111,112)의 타측부가 파우치(120)의 외부로 돌출되도록 수용시킬 수 있다.
여기서, 파우치(120)는 전극 조립체(110)가 수용되는 수용부(121)가 형성된 몸체(123) 및 수용부(121)로부터 연장되어 수용부(121)에서 발생한 가스를 포집하는 가스 포켓부(122)를 포함할 수 있다. 그리고, 가스 포켓부(122)는 셀(100)의 전폭 방향(W)으로 연장될 수 있다.
가압공정은 활성화 공정 후에 셀(100)을 가압롤(30)을 통해 순차 가압하여 롤 프레스(Roll Press)할 수 있다.
또한, 가압공정은 전극리드(111,112)의 돌출방향인 셀(100)의 전장방향(T)으로 롤 프레스할 수 있다. 이때, 가압공정은 파우치(120)의 몸체(123)를 가압할 수 있다.
아울러, 가압공정은 한 쌍의 가압롤(30) 사이에 셀(100)을 위치시킨 후, 한 쌍의 가압롤(30)이 셀(100)의 양면을 순차 가압할 수 있다. 이때, 가압롤(30)은 셀(100)에 선(Line) 접촉되어, 가압롤(30)을 통해 셀(100)을 롤링하며 가압 시 셀(100)의 외면에 순차적으로 선압이 가해질 수 있다. 이에 따라, 전극 조립체(110)의 내부에 위치된 가스를 전극 조립체(110)의 외부로 용이하게 배출시킬 수 있다. 여기서, 한 쌍의 가압롤(30)은 셀(100)의 상부를 가압하는 제1 롤(31) 및 셀(100)의 하부를 가압하는 제2 롤(32)을 포함할 수 있다.
또한, 가압공정은 한 쌍의 가압롤(30)을 수평한 위치에 구비시킬 수 있다.
그리고, 가압공정은 전폭 방향(W)에 대하여 파우치(120)에서 몸체(123)의 가장자리를 제외하고 가압할 수 있다.
또한, 가압공정에서 가압롤(30)의 양측부(31d,32d)는 단부로 갈수록 지름이 점차 작게 형성될 수 있다. 여기서, 가압롤(30)의 양측부(31d,32d)는 셀(100)의 전폭방향(W)에 대하여 일측에 위치되는 일측부(31b) 및 타측에 위치되는 타측부(31c)를 포함할 수 있다. 이때, 가압공정에서 가압롤(30)의 중앙부(31a,32a)의 길이(d)는 몸체(123)의 폭(a) 보다 작게 구비될 수 있다.
아울러, 가압공정에서 가압롤(30)의 양측부(31d,32d)는 모따기될 수 있다. 즉, 가압공정에서 가압롤(30)의 양측부(31d,32d)의 외주면 모서리는 단부로 갈수록 지름이 점차 작아지는 경사면이 형성될 수 있다.
이에 따라, 몸체(123)의 내부에 수용된 전극 조립체(110)에서 셀(100)의 전장방향(T)으로 가장자리를 제외한 중앙부가 가압롤(30)에 의해 가압될 수 있다. 따라서, 전극 조립체(110)의 중앙부에 위치된 가스가 전극 조립체(110)의 가장자리로 이동하며 전극 조립체(110)의 외부로 배출될 수 있다.
일 실시예에 따른 이차전지 제조장치
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 제조장치를 설명하기로 한다.
도 1 및 도 4를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 제조장치는 전극 조립체(110)와, 전해액이 파우치(120)에 수용된 셀(100)을 가압하는 가압롤(10) 및 가압롤(10)을 지지하는 지지체를 포함하고, 가압롤(10)은 셀(100)의 전장방향(T)으로 롤 프레스하여 이차전지를 제조한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 제조장치는 전술한 일 실시예에 따른 이차전지 제조방법에 적용되는 이차전지 제조장치에 관한 것이다. 따라서, 본 실시예는 일 실시예에 따른 이차전지 제조방법과 중복되는 내용은 생략하거나, 간략히 기술하고, 차이점을 중심으로 기술하도록 한다.
보다 상세히, 가압롤(10)은 전극 조립체(110)와, 전해액이 파우치(120)에 수용된 셀(100)을 활성화 공정 후 디개스 공정 전에 순차 가압하여 롤 프레스할 수 있다.
여기서, 전극 조립체(110)는 전극 및 분리막이 교대로 적층될 수 있다.
한편, 파우치(120)의 내부에 전극과 연결된 전극리드(111,112)의 일측부가 수용되고, 타측부가 파우치(120)의 외부로 돌출될 수 있다. 이때, 가압롤(10)은 전극 리드(111,112)의 돌출방향인 셀(100)의 전장방향(T)으로 롤 프레스 할 수 있다.
또한, 파우치(120)는 전극 조립체(110)가 수용되는 수용부(121)가 형성된 몸체(123) 및 수용부(121)로부터 연장되어 수용부(121)에서 발생한 가스를 포집하는 가스 포켓부(122)를 포함할 수 있다. 그리고, 가스 포켓부(122)는 셀(100)의 전폭 방향(W)으로 연장될 수 있다. 여기서, 셀(100)의 전폭방향(W)은 평면도 상으로 전극리드(111,112)의 돌출방향인 전장방향(T)에 대하여 수직방향일 수 있다.
또한, 가압롤(10)은 한 쌍을 구비되고, 한 쌍의 가압롤(10) 사이에 셀(100)을 위치시킨 후, 셀(100)의 양면을 순차 가압할 수 있다. 이때, 가압롤(10)은 셀(100)에 선(Line) 접촉되어, 가압롤(10)을 통해 셀(100)을 롤링하며 가압 시 셀(100)의 외면에 순차적으로 선압이 가해질 수 있다. 이에 따라, 전극 조립체(110)의 내부에 위치된 가스를 전극 조립체(110)의 외부로 용이하게 배출시킬 수 있다.
여기서, 한 쌍의 가압롤(10)은 셀(100)의 상부를 가압하는 제1 롤(11) 및 셀(100)의 하부를 가압하는 제2 롤(12)을 포함할 수 있다.
가압롤(10)은 셀(100)의 전폭 방향(W)에 대하여 파우치(120)에서 몸체(123)의 가장자리를 제외하고 가압할 수 있다. 이를 위해 가압롤(10)은 중앙부(11a,12a)의 지름 보다 양측부(11d,12d)의 지름이 작게 형성될 수 있다.
이때, 가압롤(10)의 중앙부의 길이(b)는 몸체(123)의 폭(a) 보다 작게 구비될 수 있다. 즉, 셀(100)의 전장방향(T)과 나란한 가압롤(10)의 중앙부의 길이(b)는 셀(100)의 전장방향(T)과 나란한 파우치(120)의 몸체(123) 폭(a) 보다 작게 구비되어, 몸체(123)의 가장자리를 제외한 나머지 부분을 가압할 수 있다.
여기서, 가압롤(10)의 양측부(11d,12d)는 셀(100)의 전폭방향(W)에 대하여 일측에 위치되는 일측부(11b) 및 타측에 위치되는 타측부(11c)를 포함할 수 있다.
또한, 가압롤(10)의 양측부(11d,12d)는 단부로 갈수록 지름이 점차 작게 형성될 수 있다.
이에 따라, 몸체(123)의 내부에 수용된 전극 조립체(110)에서 셀(100)의 전장방향(T)으로 가장자리를 제외한 중앙부가 가압롤(10)의 중앙부(11a,12a)에 의해 가압될 수 있다. 따라서, 전극 조립체(110)의 중앙부에 위치된 가스가 전극 조립체(110)의 가장자리로 이동하며 전극 조립체(110)의 외부로 배출될 수 있다. 여기서, 전극 조립체(110)의 외부로 배출된 가스는 파우치(120) 내부의 수용부(121) 또는 가스 포켓부(122)에 위치되어 이후 디개스 공정을 통해 파우치(120) 외부로 배출될 수 있다. 여기서, 가압롤(10)에서 양측부(11d,12d)의 외면은 중앙부(11a,12a)에서 단부 방향으로 라운드 형태의 곡률이 형성될 수 있다. 즉, 가압롤(10)에서 양측부(11d,12d)의 모서리 부분에 셀(100)의 전폭방향(W)으로 곡률이 형성될 수 있다.
이에 따라, 몸체(123)의 내부에 수용된 전극 조립체(110)에서 셀(100)의 전장방향(T)으로 가장자리를 제외한 중앙부가 가압롤(10)의 중앙부(11a,12a)에 의해 가압될 수 있다. 따라서, 전극 조립체(110)의 중앙부에 위치된 가스가 전극 조립체(110)의 가장자리로 이동하며 전극 조립체(110)의 외부로 배출될 수 있다. 여기서, 전극 조립체(110)의 외부로 배출된 가스는 파우치(120) 내부의 수용부(121) 또는 가스 포켓부(122)에 위치되어 이후 디개스 공정을 통해 파우치(120) 외부로 배출될 수 있다.
이때, 가압롤(10)에서 양측부(11d,12d)의 외면에 형성된 라운드(Round) 형태의 곡률은 곡률 반지름(R)이 5 ~ 50mm가 되도록 형성될 수 있다.
이에 따라, 곡률 반지름(R)이 하한값인 5mm 이상으로 형성되어 전지에 눌림자국이 형성되는 것을 방지하고, 가압롤(10)의 모서리에 의해 전지가 손상되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 곡률 반지름(R)이 상한값인 50mm 이하로 형성되어 전지 외각부분의 가스제거를 위한 가압효과가 떨어지지 않을 수 있다.
지지체(13,14)는 가압롤(10)을 지지할 수 있다. 또한, 지지체(13,14)는 가압롤(10)의 제1 롤(11) 및 제2 롤(12)을 지지할 수 있다. 이때, 제1 롤(11)을 지지하는 지지체(13)가 이동수단에 의해 상,하 방향으로 이동되며 제1 롤(11)을 통해 셀(100)의 상부를 가압할 수 있다. 여기서, 이동수단은 예를 들어 공압 또는 유압 액츄에이터일 수 있다.
한편, 지지체(13,14)에 로드셀(15)이 구비되어 셀(100)에 가압되는 로드(Load)를 검출할 수 있다. 이때, 로드셀(15)은 예를 들어 셀(100)의 하부에 위치된 제2 롤(12)을 지지하는 지지체(14)에 구비될 수 있다.
다른 실시예에 따른 이차전지 제조장치
이하에서는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지 제조장치를 설명하기로 한다.
도 1, 도 2 및 도 7을 참고하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지 제조장치는 전극 조립체(110)와, 전해액이 파우치(120)에 수용된 셀(100)을 가압하는 가압롤(20) 및 가압롤(20)을 지지하는 지지체를 포함하고, 가압롤(20)은 셀(100)의 전장방향(T)으로 롤 프레스하여 이차전지를 제조한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지 제조장치는 전술한 일 실시예에 따른 이차전지 제조장치와 비교할 때, 가압롤(20)의 실시형태에 차이가 있다. 따라서, 본 실시예는 일 실시예와 중복되는 내용은 생략하거나, 간략히 기술하고, 차이점을 중심으로 기술하도록 한다.
보다 상세히, 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지 제조장치에서 가압롤(20)은 전극 조립체(110)와, 전해액이 파우치(120)에 수용된 셀(100)을 활성화 공정 후 디개스 공정 전에 순차 가압하여 롤 프레스할 수 있다.
여기서, 전극 조립체(110)는 전극 및 분리막이 교대로 적층될 수 있다.
한편, 파우치(120)의 내부에 전극과 연결된 전극리드(111,112)의 일측부가 수용되고, 타측부가 파우치(120)의 외부로 돌출될 수 있다. 이때, 가압롤(20)은 전극 리드(111,112)의 돌출방향인 셀(100)의 전장방향(T)으로 롤 프레스 할 수 있다.
또한, 파우치(120)는 전극 조립체(110)가 수용되는 수용부(121)가 형성된 몸체(123) 및 수용부(121)로부터 연장되어 수용부(121)에서 발생한 가스를 포집하는 가스 포켓부(122)를 포함할 수 있다. 그리고, 가스 포켓부(122)는 셀(100)의 전폭 방향(W)으로 연장될 수 있다. 여기서, 셀(100)의 전폭방향(W)은 평면도 상으로 전극리드(111,112)의 돌출방향인 전장방향(T)에 대하여 수직방향일 수 있다.
또한, 가압롤(20)은 한 쌍을 구비되고, 한 쌍의 가압롤(20) 사이에 셀(100)을 위치시킨 후, 셀(100)의 양면을 순차 가압할 수 있다. 이때, 가압롤(20)은 셀(100)에 선(Line) 접촉되어, 가압롤(20)을 통해 셀(100)을 롤링하며 가압 시 셀(100)의 외면에 순차적으로 선압이 가해질 수 있다. 이에 따라, 전극 조립체(110)의 내부에 위치된 가스를 전극 조립체(110)의 외부로 용이하게 배출시킬 수 있다.
여기서, 한 쌍의 가압롤(20)은 셀(100)의 상부를 가압하는 제1 롤(11) 및 셀(100)의 하부를 가압하는 제2 롤(12)을 포함할 수 있다.
가압롤(20)은 셀(100)의 전폭 방향(W)에 대하여 파우치(120)에서 몸체(123)의 가장자리를 제외하고 가압할 수 있다.
또한, 가압롤(20)의 길이(c)는 몸체(123)의 폭(a) 보다 작게 구비될 수 있다.
즉, 셀(100)의 전장방향(T)과 나란한 가압롤(20)의 길이(c)는 셀(100)의 전장방향(T)과 나란한 파우치(120)에서 몸체(123)의 폭(a) 보다 작게 구비되어, 몸체(123)의 가장자리를 제외한 나머지 부분을 가압할 수 있다.
이에 따라, 몸체(123)의 내부에 수용된 전극 조립체(110)에서 셀(100)의 전장방향(T)으로 가장자리를 제외한 중앙부가 가압롤(20)에 의해 가압될 수 있다. 따라서, 전극 조립체(110)의 중앙부에 위치된 가스가 전극 조립체(110)의 가장자리로 이동하며 전극 조립체(110)의 외부로 배출될 수 있다.
한편, 가압롤(20)의 길이(c)는 예를 들어 파우치(120)에서 몸체(123)의 폭(a) 보다 2~10mm 작게 형성될 수 있다.
따라서, 가압롤(20)의 길이(c)는 몸체(123)의 폭(a) 보다 하한값인 2mm 이상 작게 형성되어 전극 조립체(110)의 외각 파손을 방지할 수 있다. 음극이 양극 보다 크게 형성되는 전극 조립체(100)를 적층방향으로 가압 시 양극 가장자리에 의해 음극이 손상되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 가압롤(20)의 길이(c)는 몸체(123)의 폭(a) 보다 상한값인 10mm 이하 작게 형성되어 전지 외각쪽 가스제거 효과가 떨어지지 않을 수 있다.
지지체(13,14)는 가압롤(20)을 지지할 수 있다. 또한, 지지체(13,14)는 가압롤(20)의 제1 롤(21) 및 제2 롤(22)을 지지할 수 있다. 이때, 제1 롤(21)을 지지하는 지지체(13)가 이동수단에 의해 상,하 방향으로 이동되며 제1 롤(21)을 통해 셀(100)의 상부를 가압할 수 있다.
또 다른 실시예에 따른 이차전지 제조장치
이하에서는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차전지 제조장치를 설명하기로 한다.
도 1, 도 2, 및 도 8을 참고하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차전지 제조장치는 전극 조립체(110)와, 전해액이 파우치(120)에 수용된 셀(100)을 가압하는 가압롤(30) 및 가압롤(30)을 지지하는 지지체를 포함하고, 가압롤(30)은 셀(100)의 전장방향(T)으로 롤 프레스하여 이차전지를 제조한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차전지 제조장치는 전술한 일 실시예 및 다른 실시예에 따른 이차전지 제조장치와 비교할 때, 가압롤(30)의 실시형태에 차이가 있다. 따라서, 본 실시예는 전술한 실시예들과 중복되는 내용은 생략하거나, 간략히 기술하고, 차이점을 중심으로 기술하도록 한다.
보다 상세히, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차전지 제조장치에서 가압롤(30)은 전극 조립체(110)와, 전해액이 파우치(120)에 수용된 셀(100)을 활성화 공정 후 디개스 공정 전에 순차 가압하여 롤 프레스할 수 있다.
여기서, 전극 조립체(110)는 전극 및 분리막이 교대로 적층될 수 있다.
한편, 파우치(120)의 내부에 전극과 연결된 전극리드(111,112)의 일측부가 수용되고, 타측부가 파우치(120)의 외부로 돌출될 수 있다. 이때, 가압롤(30)은 전극 리드(111,112)의 돌출방향인 셀(100)의 전장방향(T)으로 롤 프레스 할 수 있다.
또한, 파우치(120)는 전극 조립체(110)가 수용되는 수용부(121)가 형성된 몸체(123) 및 수용부(121)로부터 연장되어 수용부(121)에서 발생한 가스를 포집하는 가스 포켓부(122)를 포함할 수 있다. 그리고, 가스 포켓부(122)는 셀(100)의 전폭 방향(W)으로 연장될 수 있다. 여기서, 셀(100)의 전폭방향(W)은 평면도 상으로 전극리드(111,112)의 돌출방향인 전장방향(T)에 대하여 수직방향일 수 있다.
또한, 가압롤(30)은 한 쌍을 구비되고, 한 쌍의 가압롤(30) 사이에 셀(100)을 위치시킨 후, 셀(100)의 양면을 순차 가압할 수 있다. 이때, 가압롤(30)은 셀(100)에 선(Line) 접촉되어, 가압롤(30)을 통해 셀(100)을 롤링하며 가압 시 셀(100)의 외면에 순차적으로 선압이 가해질 수 있다. 이에 따라, 전극 조립체(110)의 내부에 위치된 가스를 전극 조립체(110)의 외부로 용이하게 배출시킬 수 있다.
여기서, 한 쌍의 가압롤(30)은 셀(100)의 상부를 가압하는 제1 롤(31) 및 셀(100)의 하부를 가압하는 제2 롤(32)을 포함할 수 있다.
가압롤(30)은 셀(100)의 전폭 방향(W)에 대하여 파우치(120)에서 몸체(123)의 가장자리를 제외하고 가압할 수 있다.
또한, 가압롤(30)의 양측부(31d,32d)는 단부로 갈수록 지름이 점차 작게 형성될 수 있다. 여기서, 가압롤(30)의 양측부(31d,32d)는 셀(100)의 전폭방향(W)에 대하여 일측에 위치되는 일측부(31b) 및 타측에 위치되는 타측부(31c)를 포함할 수 있다. 이때, 가압롤(30)의 중앙부(31a,32a)의 길이(d)는 몸체(123)의 폭(a) 보다 작게 구비될 수 있다. 여기서, 가압롤(30)의 몸체(123)를 가압하는 가압 길이에 해당하는 가압롤(30)의 중앙부(31a,32a)의 길이(d)는 예를 들어 파우치(120)에서 몸체(123)의 폭(a) 보다 2~10mm 작게 형성될 수 있다.아울러, 가압롤(30)의 양측부(31d,32d)는 모따기될 수 있다. 즉, 가압롤(30)의 양측부(31d,32d)의 외주면 모서리는 단부로 갈수록 지름이 점차 작아지는 경사면이 형성될 수 있다.
이에 따라, 몸체(123)의 내부에 수용된 전극 조립체(110)에서 셀(100)의 전장방향(T)으로 가장자리를 제외한 중앙부가 가압롤(30)에 의해 가압될 수 있다. 따라서, 전극 조립체(110)의 중앙부에 위치된 가스가 전극 조립체(110)의 가장자리로 이동하며 전극 조립체(110)의 외부로 배출될 수 있다.
지지체(13,14)는 가압롤(30)을 지지할 수 있다. 또한, 지지체(13,14)는 가압롤(30)의 제1 롤(31) 및 제2 롤(32)을 지지할 수 있다. 이때, 제1 롤(21)을 지지하는 지지체(13)가 이동수단에 의해 상,하 방향으로 이동되며 제1 롤(31)을 통해 셀(100)의 상부를 가압할 수 있다.
< 제조예 1 >
전극과 분리막이 교대로 적층된 전극 조립체, 전해액 및 전극과 연결된 전극 리드의 일측부를 파우치에 수용하여 셀을 형성시키는 수용공정과, 셀을 충전하여 활성화 시키는 활성화 공정, 활성화 공정 후 셀을 가압롤을 통해 순차 가압하여 롤 프레스하는 가압공정을 수행하여 이차전지를 제조하였다. 여기서, 수용 공정은 전극 리드를 타측부가 파우치의 외부로 돌출되도록 수용시키고, 가압공정은 전극 리드의 돌출방향인 셀의 전장 방향으로 롤 프레스를 진행하였다.
< 비교예 1 >
가압공정에서 셀의 전폭 방향으로 롤 프레스를 진행한 것을 제외하고 제조예 1과 동일과정을 수행하였다.
< 비교예 2 >
가압공정을 디개스공정 후에 진행한 것을 제외하고 제조예 1과 동일과정을 수행하였다.
< 실험예 1>
도 9는 본 발명의 제조예 1에 따른 이차전지 제조방법으로 제조된 이차전지의 가스제거상태를 나타낸 평면도이고, 도 10은 비교예 1에 따른 이차전지 제조방법으로 제조된 이차전지의 가스제거상태를 나타낸 평면도이며, 도 11은 비교예 2에 따른 이차전지 제조방법으로 제조된 이차전지의 가스제거상태를 나타낸 평면도이다.
초음파를 이차전지에 가하여, 초음파 투과 정도를 통해 이차전지의 내부 가스 잔류량을 측정하였다.
도 9 내지 도 11에서 빨간색으로 표시된 영역은 초음파 투과 가능 영역이고, 파란색으로 표시된 영역은 초음파 투과 불가 영역이다. 즉, 초음파가 투과 가능한 영역은 가스가 제거된 영역이고, 초음파가 투과 불가한 영역은 내부 가스가 위치된 영역이다.
도 9를 참고하면, 제조예 1의 경우 초음파 미투과 영역 비율이 2.7%로 나타났고, 도 10을 참고하면 비교예 1에서 초음파 미투과 영역 비율은 17.2%로 나타났으며, 도 11을 참고하면 비교예 2에서 초음파 미투과 영역 비율은 44.8%로 나타났다.
따라서, 제조예 1의 경우 초음파 미투과 영역 비율이 2.7%로서 내부 가스가 극소량만 존재하는 반면, 비교예 1의 경우 초음파 미투과 영역 비율은 17.2%로서 내부 가스가 상당량 존재하며, 비교예 2의 경우 초음파 미투과 영역 비율은 44.8%로서 내부 가스가 현저히 많은 양으로 존재하는 것을 알 수 있다.
결국, 제조예 1의 셀의 전장방향으로 롤링하며 가압하는 기술이, 비교예 1의 셀의 전폭방향으로 롤링하는 기술에 비해 내부 가스 잔류량이 현저히 감소된 것을 알 수 있다.
또한, 제조예 1의 디개스 전에 셀의 전장방향으로 롤링하며 가압하는 기술이, 비교예 2의 디개스 후에 셀의 전장방향으로 롤링하는 기술에 비해 내부 가스 잔류량이 현저히 상당량 감소된 것을 알 수 있다.
이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 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.
[부호의 설명]
10,20,30: 가압롤
11,21,31: 제1 롤
12,22,32: 제2 롤
11a,12a,31a,32a: 중앙부
11b,12b,31b,32b : 일측부
11c,12c,31c,32c : 타측부
11d,12d,31d,32d : 양측부
13,14: 지지체
15: 로드셀
100: 셀
100': 이차전지
110: 전극 조립체
111: 양극 리드
112: 음극 리드
120: 파우치
121: 수용부
122: 가스 포켓부
123: 몸체
T: 전장방향
W: 전폭방향

Claims (21)

  1. 전극과 분리막이 교대로 적층된 전극 조립체, 전해액 및 상기 전극과 연결된 전극 리드의 일측부를 파우치에 수용하여 셀을 형성시키는 수용공정;
    상기 셀을 충전하여 활성화 시키는 활성화공정;
    상기 활성화 공정 후에 상기 셀을 가압롤을 통해 순차가압하여 롤 프레스하는 가압공정; 및
    상기 가압 공정을 거친 후 상기 셀의 내부 가스를 외부로 배출시키는 디개스공정을 포함하고,
    상기 가압공정은 상기 전극 조립체가 수용되는 상기 파우치의 몸체를 가압하되, 상기 몸체의 가장자리를 제외하고 가압하는 이차전지 제조방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 파우치는 상기 전극 조립체가 수용되는 수용부가 형성된 상기 몸체; 및 상기 수용부로부터 연장되어 상기 수용부에서 발생된 가스를 포집하는 가스 포켓부를 포함하고,
    상기 전극 리드의 타측부가 상기 파우치의 외부로 돌출되며, 상기 가스 포켓부는 상기 전극 리드의 돌출방향에 대하여 수직인 상기 셀의 전폭 방향으로 연장되는 이차전지 제조방법.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 가압공정은
    한 쌍의 가압롤 사이에 상기 셀을 위치시킨 후,
    한 쌍의 상기 가압롤이 상기 셀의 양면을 순차 가압하는 이차전지 제조방법.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 수용 공정은 상기 전극 리드를 타측부가 상기 파우치의 외부로 돌출되도록 수용시키고,
    상기 가압공정은 상기 전극 리드의 돌출방향인 상기 셀의 전장 방향으로 롤 프레스 하는 이차전지 제조방법.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 가압공정은
    상기 셀의 전폭 방향에 대하여 상기 몸체의 가장자리를 제외하고 가압하는 이차전지 제조방법.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 가압공정에서
    상기 가압롤은 중앙부의 지름 보다 양측부의 지름이 작게 형성되는 이차전지 제조방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 가압공정에서
    상기 가압롤의 양측부는 단부로 갈수록 지름이 점차 작게 형성되는 이차전지 제조방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 가압공정에서
    상기 가압롤에서 양측부의 외면은 중앙부에서 단부 방향으로 라운드 형태의 곡률이 형성되는 이차전지 제조방법.
  9. 청구항 5에 있어서,
    상기 가압공정에서
    상기 가압롤의 길이는 상기 몸체의 폭 보다 작게 구비되는 이차전지 제조방법.
  10. 청구항 5에 있어서,
    상기 가압공정에서
    상기 가압롤의 양측부는 모따기된 이차전지 제조방법.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 활성화 공정 이후 상기 셀을 일정시간 경과시키는 에이징 공정을 더 포함하고,
    상기 가압공정은 상기 에이징 공정 중에 수행하는 이차전지 제조방법.
  12. 이차전지 제조과정에서 전극 및 분리막이 교대로 적층된 전극 조립체와, 전해액이 파우치에 수용된 셀을 활성화 공정 후 디개스 공정 전에 순차 가압하여 롤 프레스하는 가압롤; 및
    상기 가압롤을 지지하는 지지체를 포함하고,
    상기 가압롤은 상기 전극 조립체가 수용되는 상기 파우치의 몸체를 가압하되, 상기 몸체의 가장자리를 제외하고 가압하는 이차전지 제조장치.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 파우치는 상기 전극 조립체가 수용되는 수용부가 형성된 상기 몸체; 및 상기 수용부로부터 연장되어 상기 수용부에서 발생된 가스를 포집하는 가스 포켓부를 포함하고,
    상기 전극 조립체는 일측부가 상기 전극과 연결되고, 타측부가 상기 파우치의 외부로 돌출된 전극 리드를 더 포함하며,
    상기 가스 포켓부는 상기 전극 리드의 돌출방향에 대하여 수직인 상기 셀의 전폭 방향으로 연장되는
    이차전지 제조장치.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 가압롤은 한 쌍으로 구비되고,
    한 쌍의 상기 가압롤 사이에 상기 셀을 위치시킨 후, 상기 셀의 양면을 순차 가압하는 이차전지 제조장치.
  15. 청구항 13에 있어서,
    상기 가압롤은 상기 전극 리드의 돌출방향인 상기 셀의 전장 방향으로 롤 프레스 하는 이차전지 제조장치.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 셀의 전폭 방향에 대하여 상기 몸체의 가장자리를 제외하고 가압되도록, 상기 가압롤은 중앙부의 지름 보다 양측부의 지름이 작게 형성되는 이차전지 제조장치.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 가압롤에서 양측부의 외면은 중앙부에서 단부 방향으로 라운드 형태의 곡률이 형성되는 이차전지 제조장치.
  18. 청구항 17에 있어서,
    상기 가압롤에서 양측부의 외면에 형성된 라운드 형태의 곡률은 곡률 반지름(R)이 5~50mm가 되도록 형성되는 이차전지 제조장치.
  19. 청구항 13에 있어서,
    상기 셀의 전폭 방향에 대하여 상기 몸체의 가장자리를 제외하고 가압되도록, 상기 가압롤의 길이는 상기 몸체의 폭 보다 작게 구비되는 이차전지 제조장치.
  20. 청구항 19에 있어서,
    상기 가압롤의 길이는 상기 몸체의 폭 보다 2~10mm 작게 형성되는 이차전지 제조장치.
  21. 청구항 13에 있어서,
    상기 셀의 전폭 방향에 대하여 상기 몸체의 가장자리를 제외하고 가압되도록, 상기 가압롤의 양측부는 모따기된 이차전지 제조장치.
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20250084449A (ko) * 2023-12-04 2025-06-11 주식회사 엘지에너지솔루션 전지 셀 제조 장치
KR20250127461A (ko) * 2024-02-19 2025-08-26 주식회사 엘지에너지솔루션 가압 장치 및 가압 방법

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20140015647A (ko) 2012-06-22 2014-02-07 주식회사 엘지화학 이차전지용 전극조립체, 그 제조방법 및 이를 이용한 이차전지
KR20150043754A (ko) * 2013-10-15 2015-04-23 에스케이이노베이션 주식회사 이차 전지의 제조방법
KR101602466B1 (ko) * 2012-11-28 2016-03-10 주식회사 엘지화학 파우치형 이차 전지의 제조 방법 및 이에 의하여 제조된 파우치형 이차 전지
KR20170063222A (ko) * 2015-11-30 2017-06-08 주식회사 엘지화학 가스 트랩 현상을 개선시킨 이차전지
KR20180056131A (ko) * 2016-11-18 2018-05-28 에스케이이노베이션 주식회사 이차전지 압착용 롤러
KR20180091255A (ko) * 2017-02-06 2018-08-16 주식회사 엘지화학 배터리 셀 제조 장치 및 방법

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010089813A1 (ja) * 2009-02-05 2010-08-12 パナソニック株式会社 二次電池及び二次電池を備えた電池パック、並びに二次電池の製造方法
JP6010302B2 (ja) * 2012-01-20 2016-10-19 オートモーティブエナジーサプライ株式会社 非水電解質二次電池の製造方法
JP5855483B2 (ja) * 2012-02-13 2016-02-09 日産自動車株式会社 電池押圧装置および電池押圧方法
KR101650858B1 (ko) * 2014-03-13 2016-08-24 주식회사 엘지화학 전지셀의 제조방법 및 전지셀의 가스 제거 장치
EP3462530B1 (en) * 2014-09-18 2020-03-18 Sekisui Chemical Co., Ltd. Method for manufacturing a secondary battery
KR20170037100A (ko) * 2015-09-25 2017-04-04 주식회사 엘지화학 전극용 압연 롤 및 이를 포함하는 압연 장치
KR102067715B1 (ko) * 2016-12-01 2020-01-17 주식회사 엘지화학 배터리 셀 디가싱 장치
KR102675556B1 (ko) * 2018-11-21 2024-06-17 (주)이티에스 이차전지셀 롤링모듈

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20140015647A (ko) 2012-06-22 2014-02-07 주식회사 엘지화학 이차전지용 전극조립체, 그 제조방법 및 이를 이용한 이차전지
KR101602466B1 (ko) * 2012-11-28 2016-03-10 주식회사 엘지화학 파우치형 이차 전지의 제조 방법 및 이에 의하여 제조된 파우치형 이차 전지
KR20150043754A (ko) * 2013-10-15 2015-04-23 에스케이이노베이션 주식회사 이차 전지의 제조방법
KR20170063222A (ko) * 2015-11-30 2017-06-08 주식회사 엘지화학 가스 트랩 현상을 개선시킨 이차전지
KR20180056131A (ko) * 2016-11-18 2018-05-28 에스케이이노베이션 주식회사 이차전지 압착용 롤러
KR20180091255A (ko) * 2017-02-06 2018-08-16 주식회사 엘지화학 배터리 셀 제조 장치 및 방법

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
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KR20220005401A (ko) 2022-01-13
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