KR101748362B1

KR101748362B1 - 파우치형 이차 전지 제조 방법

Info

Publication number: KR101748362B1
Application number: KR1020160012961A
Authority: KR
Inventors: 이세용; 이한웅
Original assignee: (주)엔에스
Priority date: 2016-02-02
Filing date: 2016-02-02
Publication date: 2017-06-19
Anticipated expiration: 2036-02-02

Abstract

본 발명은, 파우치형 이차 전지 제조 방법에 관한 것으로서, (a) 전극 조립체와 전해액을 파우치의 수납부에 밀봉 수납하여 이차 전지를 패키징하는 단계; (b) 이차 전지를 미리 정해진 시간 동안 에이징하는 단계; 및 (c) 이차 전지의 내부 가스를 1차 디개싱하는 단계; (d) 이차 전지를 활성화되도록 충방전하는 단계; 및 (e) 이차 전지의 내부 가스를 2차 디개싱하는 단계를 포함하며; (c) 단계는, (c1) 수납부로부터 연장 형성된 파우치의 연장부에 제1 가스홀을 천공하는 단계; 및 (c2) 제1 가스홀과 선택적으로 연결 가능한 진공 패드를 이용하여, 이차 전지의 내부 가스를 제1 가스홀로부터 진공 흡입해 외부로 배출하는 단계를 포함한다. 이러한 본 발명은, 진공 챔버에 비해 상대적으로 설치 및 유지 비용이 저렴한 진공 패드를 이용하여 내부 가스의 완전한 제거가 요구되지 않는 1차 디개싱 공정을 수행함으로써 1차 디개싱에 소요되는 비용을 절감함과 동시에 충방전 공정 중에 내부 가스로 인해 이차 전지의 내부 압력이 과도하게 상승되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.

Description

파우치형 이차 전지 제조 방법{Method for manufacturing pouch secondary battery}

본 발명은 파우치형 이차 전지 제조 방법에 관한 것이다.

근래에 노트북, 비디오 카메라, 휴대용 전화기 등과 같은 휴대용 전자 제품의 수요가 급격하게 증대되고, 전기 자동차, 에너지 저장용 축전지, 로봇, 위성 등의 개발이 본격화됨에 따라, 반복적인 충방전이 가능한 고성능 이차 전지에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.

현재 상용화된 이차 전지로는 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지, 리튬 이차 전지 등이 있는데, 이 중에서 리튬 이차 전지는 니켈 계열의 이차 전지에 비해 메모리 효과가 거의 일어나지 않아 충 방전이 자유롭고, 자가 방전율이 매우 낮으며 에너지 밀도가 높은 장점으로 각광을 받고 있다.

이러한 리튬 이차 전지는 주로 리튬계 산화물과 탄소재를 각각 양극 활물질과 음극 활물질로 사용한다. 리튬 이차 전지는, 이러한 양극 활물질과 음극 활물질이 각각 도포된 양극판과 음극판이 세퍼레이터를 사이에 두고 배치된 전극 조립체와, 전극 조립체를 전해액과 함께 밀봉 수납하는 외장재, 즉 전지 케이스를 구비한다.

일반적으로 리튬 이차 전지는 외장재의 형상에 따라, 전극 조립체가 금속 캔에 내장되어 있는 캔형 이차 전지와 전극 조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치에 내장되어 있는 파우치형 이차 전지로 분류될 수 있다.

최근에는 휴대형 전자기기와 같은 소형 장치뿐 아니라, 자동차나 전력저장장치와 같은 중대형 장치에도 이차 전지가 널리 이용되고 있다. 이러한 중대형 장치에 이용되는 경우, 용량 및 출력을 높이기 위해 많은 수의 이차 전지가 전기적으로 연결된다. 특히, 이러한 중대형 장치에는 수납 및 적층이 용이하다는 장점으로 인해 파우치형 이차 전지가 많이 이용된다.

일반적으로, 파우치형 이차 전지 제조 방법은, 전극 조립체를 전해액과 함께 파우치에 수납하는 패키징 공정과, 패키징된 이차 전지를 미리 정해진 시간만큼 에이징하는 에이징 공정과, 패키징 공정과 에이징 공정 중에 이차 전지의 내부에서 발생한 내부 가스를 외부로 배출시키는 1차 디개싱 공정과, 이차 전지에 대한 최초의 충방전을 실시하여 이차 전지를 활성화시키는 충방전 공정과, 이차 전지의 활성화 중에 발생한 내부 가스를 외부로 배출시키는 2차 디개싱 공정을 포함한다.

또한, 1차 디개싱 공정과 2차 디개싱 공정(이하, '디개싱 공정'이라고 함)은 각각, 이차 전지를 진공 챔버의 내부 공간에 투입하고, 이후에 파우치의 일부를 절개하여 이차 전지의 내부 가스를 파우치의 절개부를 통해 진공 챔버의 내부 공간으로 배출시킴으로써 수행한다. 진공 챔버를 이용해 디개싱 공정을 수행하기 위해서는 진공 챔버 내부 공간 전체를 미리 정해진 진공압까지 감압 시켜야 하는데, 이러한 감압에는 많은 비용이 소요된다. 따라서, 종래의 파우치형 이차 전지 제조 방법은, 디개싱 공정에 많은 비용이 소요되는 문제점이 있었다.

본 발명은, 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 디개싱 공정에 소요되는 비용을 절감할 수 있도록 개선된 파우치형 이차 전제의 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 파우치형 이차 전지 제조 방법은, (a) 전극 조립체와 전해액을 파우치의 수납부에 밀봉 수납하여 이차 전지를 패키징하는 단계; (b) 이차 전지를 미리 정해진 시간 동안 에이징하는 단계; 및 (c) 이차 전지의 내부 가스를 1차 디개싱하는 단계; (d) 이차 전지를 활성화되도록 충방전하는 단계; 및 (e) 이차 전지의 내부 가스를 2차 디개싱하는 단계를 포함하며; (c) 단계는, (c1) 수납부로부터 연장 형성된 파우치의 연장부에 제1 가스홀을 천공하는 단계; 및 (c2) 제1 가스홀과 선택적으로 연결 가능한 진공 패드를 이용하여, 이차 전지의 내부 가스를 제1 가스홀로부터 진공 흡입해 외부로 배출하는 단계를 포함한다.

바람직하게, (c1) 단계는, 이차 전지의 내부 가스가 유입되도록 연장부에 형성된 제1 가스방에 제1 가스홀을 천공하여 수행한다.

바람직하게, (c) 단계는, (c3) 상기 (c2) 단계 이후에 수행하며, 제1 가스방을 포함한 연장부의 어느 일부분을 제거하는 단계; 및 (c4) 상기 연장부의 어느 일부분이 제거되어 형성된 개방부를 밀봉하는 단계;를 더 포함한다.

바람직하게, (e) 단계는, (e1) 제1 가스방과 수납부 사이에 위치하고 또한 이차 전지의 내부 가스가 유입되도록 연장부에 형성된 제2 가스방에 제2 가스홀을 천공하는 단계; 및 (e2) 이차 전지를 진공 챔버에 형성된 진공 분위기에 배치하여, 이차 전지의 내부 가스를 제2 가스홀로부터 진공 흡입해 외부로 배출하는 단계를 포함한다.

바람직하게, (e) 단계는, (e3) 상기 (e2) 단계 이후에 수행하며, 제2 가스방을 포함한 연장부의 나머지 일부분을 제거하는 단계; 및 (e4) 상기 연장부의 나머지 일부분이 제거되어 형성된 개방부를 밀봉하는 단계;를 더 포함한다.

바람직하게, (c2) 단계는, 이차 전지를 대기압 분위기에 배치한 상태에서, 진공 패드를 이용해 제1 가스홀에 진공압을 선택적으로 인가하여 수행한다.

바람직하게, (c) 단계는, (c3) 상기 (c1) 단계 이전에 수행하며, 제1 진공 패드를 연장부의 일면과 접촉되도록 배치함과 함께, 제2 진공 패드를 일면과 대향되는 연장부의 타면과 접촉되도록 배치하는 단계를 더 포함한다.

바람직하게, (c1) 단계는, 제1 진공 패드 및 제2 진공 패드 중 적어도 어느 하나에 마련된 천공 부재를 이용해 제1 가스홀을 제1 진공 패드 및 제2 진공 패드와 각각 연결되도록 천공하여 수행하며, (c2) 단계는, 제1 진공 패드 및 제2 진공 패드를 이용하여, 이차 전지의 내부 가스를 제1 가스홀로부터 진공 흡입해 외부로 배출하여 수행한다.

본 발명에 따른 파우치형 이차 전지 제조 방법은, 진공 챔버에 비해 상대적으로 설치 및 유지 비용이 저렴한 진공 패드를 이용하여 내부 가스의 완전한 제거가 요구되지 않는 1차 디개싱 공정을 수행함으로써 1차 디개싱에 소요되는 비용을 절감함과 동시에 충방전 공정 중에 내부 가스로 인해 이차 전지의 내부 압력이 과도하게 상승되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 파우치형 이차 전지 제조 방법을 설명하기 위한 순서도.
도 2 내지 도 8은 도 1에 기재된 각각의 제조 공정을 설명하기 위한 일련의 모식도.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과하고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도면에서 각 구성요소 또는 그 구성요소를 이루는 특정 부분의 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 따라서, 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다. 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그러한 설명은 생략하도록 한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 파우치형 이차 전지 제조 방법을 설명하기 위한 순서도이며, 도 2 내지 도 8은 도 1에 기재된 제조 공정들에 대한 일련의 모식도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 파우치형 이차 전지 제조 방법은, 전극 조립체(20)와 전해액을 파우치(30)의 수납부(41, 51)에 밀봉 수납하여 이차 전지(10)를 패키징하는 단계(S 10); 이차 전지(10)를 미리 정해진 시간 동안 에이징하는 단계(S 20); 이차 전지(10)의 내부 가스(G)를 1차적으로 디개싱하는 단계(S 30); 이차 전지(10)를 활성화되도록 충방전하는 단계(S 40); 및 이차 전지(10)의 내부 가스(G)를 2차적으로 디개싱하는 단계(S 50);를 포함한다.

먼저, 이차 전지(10)를 패키징하는 단계(S 10)는, 전극 조립체(20)를 파우치(30)의 수납부(41, 51)에 수납하는 단계(S 12)와, 파우치(30)의 둘레면(31, 32, 33, 34)을 어느 일부분(이하, '주입부'라고 명명함)이 개방되도록 밀봉하는 단계(S 14)와, 상기 주입부를 통해 파우치(30)의 수납부(41, 51)에 전해액을 주입하는 단계(S 16)와, 상기 주입부를 밀봉하는 단계(S 18)를 포함한다.

전극 조립체(20)는 양극, 분리막 및 음극이 적층되어 형성된다. 이러한 전극 조립체(20)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 양극과 전기적으로 연결되는 양극 리드(22)와, 음극과 전기적으로 연결되는 음극 리드(24)를 포함한다.

파우치(30)는, 전극 조립체(20)의 상부를 둘러싸도록 마련되는 상부 파우치(40)와, 전극 조립체(20)의 하부를 둘러싸도록 마련되는 하부 파우치(50)를 포함한다.

상부 파우치(40)는, 전극 조립체(20)의 상부가 수납되는 상부 수납부(41)와, 상부 수납부(41)의 일측 단부로부터 연장 형성되는 상부 연장부(42)를 포함한다. 상부 수납부(41)는, 전극 조립체(20)의 상부가 수납되도록 요입 형성되는 상부 수납홈(43)을 포함한다. 상부 연장부(42)는, 이차 전지(10)의 제조 중에 발생한 내부 가스(G)가 유입되도록 요입 형성되는 제1 상부 가스방(44)과 제2 상부 가스방(45)을 포함한다. 제1 상부 가스방(44)은 상부 연장부(42)의 단부 쪽에 위치하도록 형성된다. 제2 상부 가스방(45)은 제1 상부 가스방(44)과 상부 수납부(41) 사이에 위치하도록 형성된다.

하부 파우치(50)는, 상부 파우치(40)와 서로 대칭을 이루도록 마련된다. 이러한 하부 파우치(50)는, 전극 조립체(20)의 하부가 수납되는 하부 수납부(51)와, 하부 수납부(51)의 일측 단부로부터 연장 형성되는 하부 연장부(52)를 포함한다. 하부 수납부(51)는, 전극 조립체(20)의 하부가 수납되도록 요입 형성되는 하부 수납홈(53)을 포함한다. 하부 수납홈(53)은, 상부 수납홈(43)과 정합되도록 형성된다. 하부 연장부(52)는, 이차 전지(10)의 제조 중에 발생한 내부 가스(G)가 유입되도록 요입 형성되는 제1 하부 가스방(54)과 제2 하부 가스방(55)을 포함한다. 제1 하부 가스방(54)은, 하부 연장부(52)의 단부 쪽에 위치하고 제1 상부 가스방(44)과 정합되도록 형성된다. 제2 하부 가스방(55)은, 제1 하부 가스방(54)과 하부 수납부(51) 사이에 위치하고 제2 상부 가스방(45)과 정합되도록 형성된다.

전극 조립체(20)를 파우치(30)의 수납부(41, 51)에 수납하는 단계(S 12)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 전극 조립체(20)의 상부가 상부 수납홈(43)에 수납되고 또한 전극 조립체(20)의 하부가 하부 수납홈(53)에 수납되고 또한 양극 리드(22)와 음극 리드(24)의 단부가 외부로 돌출되도록, 상부 파우치(40)와 하부 파우치(50)를 2겹으로 포개어 수행한다. 그러면, 상부 수납홈(43)과 하부 수납홈(53)은 서로 정합되고, 제1 상부 가스방(44)과 제1 상부 가스방(44)은 서로 정합되고, 제2 상부 가스방(45)과 제2 하부 가스방(55)은 서로 정합된다.

이하에서는, 상부 수납부(41)와 하부 수납부(51)를 통칭하여 수납부(41, 51)라고 명명하고, 상부 연장부(42)와 하부 연장부(52)를 통칭하여 연장부(42, 52)라고 명명하기로 한다. 또한, 이하에서는 제1 상부 가스방(44)과 제1 하부 가스방(54)을 통칭하여 제1 가스방(44, 54)이라고 명명하고, 제2 상부 가스방(45)과 제2 하부 가스방(55)을 통칭하여 제2 가스방(45, 55)이라고 명명하기로 한다.

파우치(30)의 둘레면(31, 32, 33, 34)을 상기 주입부가 마련되도록 밀봉하는 단계(S 14)는, 상부 파우치(40)의 둘레면과 하부 파우치(50)의 둘레면 중 어느 일부분을 제외한 나머지 일부분을 열융착하여 수행한다. 그러면, 파우치(30)의 둘레면(31, 32, 33, 34)은, 상기 어느 일부분에 상기 주입부가 마련되도록 밀봉된다.

상기 주입부를 통해 파우치(30)의 수납부(41, 51)에 전해액을 주입하는 단계(S 16)는, 전해액이 파우치(30)의 수납부(41, 51)에 수납된 전극 조립체(20)에 함침되도록 상기 주입부를 통해 전해액을 주입하여 수행한다.

상기 주입부를 밀봉하는 단계(S 18)는, 서로 열융착되지 않은 상기 상부 파우치(40)의 둘레면과 하부 파우치(50)의 둘레면 중 어느 일부분을 열융착하여 수행한다. 그러면, 도 3에 도시된 바와 같이, 파우치(30)는 수납부(41, 51)에 전극 조립체(20)와 전해액이 수납된 상태로 둘레면(31, 32, 33, 34)이 전부 밀봉된 상태가 된다.

한편, 파우치(30)는 2겹으로 포개질 수 있도록 개별적으로 마련된 상부 파우치(40)와 하부 파우치(50)로 구성되는 것으로 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 파우치(미도시)는, 2겹으로 포개지게 접어서 사용 가능하도록 구성될 수도 있다. 이러한 파우치는, 파우치의 둘레면 중 파우치가 2겹으로 접혀서 형성된 접힘면은 밀봉할 필요가 없다는 점에서, 전술한 파우치(30)와 차이점을 갖는다. 설명의 편의를 이하에서는, 파우치(30)가 개별적으로 마련된 상부 파우치(40)와 하부 파우치(50)로 구성되는 경우를 기준으로 본 발명을 설명하기로 한다.

다음으로, 이차 전지(10)를 에이징하는 단계(S 20)는, 패키징 단계(S 10)에서 패키징된 이차 전지(10)를 안정화되도록 미리 정해진 시간 동안 에이징하여 수행할 수 있다. 이러한 에이징 단계(S 20)는 일반적인 파우치형 이차 전지 제조 방법의 에이징 단계와 동일하므로, 이에 대한 보다 자세한 설명은 생략하기로 한다.

이후에, 1차 디개싱 단계(S 30)는, 제1 진공 패드(60)를 파우치(30)의 연장부(42, 52)의 일면과 접촉되도록 배치함과 함께, 제2 진공 패드(70)를 연장부(42, 52)의 일면과 대향되는 연장부(42, 52)의 타면과 접촉되도록 배치하는 단계(S 31)와, 제1 진공 패드(60) 및 제2 진공 패드(70) 중 어느 하나에 마련된 천공 부재(66)를 이용해 연장부(42, 52)에 제1 가스홀(46, 56)을 제1 진공 패드(60) 및 제2 진공 패드(70)와 각각 연결되도록 천공하는 단계(S 33)와, 제1 진공 패드(60) 및 제2 진공 패드(70)를 이용하여, 내부 가스(G)를 제1 가스홀(46, 56)로부터 진공 흡입해 외부로 배출하는 단계(S 35)와, 제1 가스방(44, 54)을 포함한 연장부(42, 52)의 어느 일부분을 제거하는 단계(S 37)와, 연장부(42, 52)의 어느 일부분이 제거되어 형성된 개방부를 밀봉하는 단계(S 39)를 포함한다.

패키징 단계(S 10)와 에이징 단계(S 20)에서는, 이차 전지(10)가 안정화되는 과정에서 내부 가스(G)가 발생한다. 또한, 후술할 충방전 단계(S 40)에서도 이차 전지(10)가 활성화되는 과정에서 내부 가스(G)가 다시 발생한다. 그런데, 패키징 단계(S 10)와 에이징 단계(S 20)에서 발생한 내부 가스(G)와 충방전 단계(S 40)에서 발생한 내부 가스(G)가 이차 전지(10)의 내부에 모두 충전되면 이차 전지(10)의 내부 압력이 과도하게 상승되어 이차 전지(10)의 성능에 악 영향을 줄 우려가 있다. 이를 해결하기 위하여, 진공 패드(60, 70)를 이용하여 패키징 단계(S 10)와 에이징 단계(S 20)에서 발생한 내부 가스(G)를 충방전 단계(S 40) 이전에 미리 제거하는 1차 디개싱 단계(S 30)가 마련되는 것이다.

제1 진공 패드(60)와 제2 진공 패드(70)를 배치하는 단계(S 31)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 진공 패드(60)를 상부 연장부(42)의 상면과 접촉되도록 배치하되 제1 상부 가스방(44)과 마주보도록 배치하고, 제2 진공 패드(70)를 하부 연장부(52)의 하면과 접촉되도록 배치하되 제1 하부 가스방(54)과 마주보도록 배치한다.

제1 진공 패드(60)의 구조는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 제1 진공 패드(60)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 상부 연장부(42)의 상면과 밀폐 접촉 가능하게 마련되는 제1 패드 본체(62)와, 제1 패드 본체(62)를 외부의 진공 펌프와 연결하는 제1 연결관(64)과, 제1 가스방(44, 54)을 관통하여 제1 가스홀(46, 56)을 천공 가능하게 마련되는 천공 부재(66)를 포함한다.

제2 진공 패드(70)의 구조는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 제2 진공 패드(70)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 하부 연장부(52)의 하면과 밀폐 접촉 가능하게 마련되는 제2 패드 본체(72)와, 제2 패드 본체(72)를 외부의 진공 펌프와 연결하는 제2 연결관(74)과, 제1 가스방(44, 54)을 관통한 천공 부재(66)를 홀딩 가능하게 마련되는 홀딩 부재(76)를 포함한다.

제1 가스홀(46, 56)을 천공하는 단계(S 33)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 진공 패드(60)의 천공 부재(66)를 제1 가스방(44, 54)을 관통하도록 구동하여 수행한다. 그러면, 도 5에 도시된 바와 같이, 제1 가스방(44, 54)에는 제1 패드 본체(62)의 내부 공간 및 제2 패드 본체(72)의 내부 공간과 각각 선택적으로 연결되는 제1 가스홀(46, 56)이 천공된다.

제1 진공 패드(60)와 제2 진공 패드(70)를 이용해 내부 가스(G)를 제거하는 단계(S 35)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 진공 패드(60, 70)들을 이용하여, 내부 가스(G)를 제1 가스홀(46, 56)로부터 진공 흡입해 외부로 배출하여 수행한다. 즉, 제1 진공 패드(60) 및 제2 진공 패드(70)와 연결된 진공 펌프를 구동하여 제1 가스홀(46, 56)에 진공압을 선택적으로 인가함으로써 패키징 단계(S 10)와 에이징 단계(S 20)에서 발생한 내부 가스(G)를 제1 가스홀(46, 56)로부터 진공 흡입하여 제거하는 것이다. 이러한 진공 패드(60, 70)들의 진공압은 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 진공 패드(60, 70)들의 진공압은 -95 ㎪일 수 있다.

또한, 진공 패드(60, 70)들을 이용해 내부 가스(G)를 제거하는 단계(S 35)는, 이차 전지(10)를 대기압 분위기에 배치한 상태에서 수행하는 것이 바람직하다. 즉, 진공 패드(60, 70)들을 이용해 내부 가스(G)를 제거하는 단계(S 35)는, 제1 가스홀(46, 56)에만 진공압을 선택적으로 인가하고, 이차 전지(10)의 나머지 부분에는 대기압을 인가한 상태에서 수행하는 것이다. 그러면, 이차 전지(10) 전체에 진공압이 인가되도록 이차 전지(10)를 후술할 진공 챔버(80)의 진공 분위기에 배치하여 내부 가스(G)를 제거하는 경우에 비해, 감압에 소요되는 비용을 줄일 수 있다.

그런데, 제1 가스홀(46, 56)에만 진공압을 선택적으로 인가하고 이차 전지(10)의 나머지 부분은 대기압 분위기에 배치하는 경우에는, 이차 전지(10) 전체에 진공압을 인가하는 경우에 비해 수납부(41, 51)와 연장부(42, 52) 사이의 내부 가스(G)의 유로 저항이 증가한다. 그러면, 내부 가스(G) 중 일부의 내부 가스(G)는, 제1 가스홀(46, 56)까지 미처 이동하지 못해 이차 전지(10)로부터 제거되지 못할 수 있다. 하지만, 제1 가스홀(46, 56)에만 진공압을 선택적으로 인가하고 이차 전지(10)의 나머지 부분은 대기압 분위기에 배치하더라도 내부 가스(G)의 대부분은 제거 가능하다. 그러므로, 진공 패드(60, 70)들을 이용해 내부 가스(G)를 제거하는 단계(S 35)에서 미처 제거되지 못한 내부 가스(G)의 양은, 충방전 단계(S 40)에서 발생할 내부 가스(G)의 양에 비해 미미하게 된다. 따라서, 제1 가스홀(46, 56)에만 진공압을 선택적으로 인가하고 이차 전지(10)의 나머지 부분은 대기압 분위기에 배치하더라도, 내부 가스(G)로 인해 이차 전지(10)의 내부 압력이 과도하게 상승되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.

또한, 진공 패드(60, 70)들을 이용해 내부 가스(G)를 제거하는 단계(S 35)는, 가압 지그(미도시)를 이용해 이차 전지(10)의 수납부(41, 51)를 가압 고정한 상태에서 수행할 수 있다. 그러면, 가압 지그에 의해 인가된 압력에 의해 내부 가스(G)가 수납부(41, 51)로부터 제1 가스홀(46, 56) 쪽으로 보다 원활하게 이동할 수 있다.

제1 가스방(44, 54)을 포함한 연장부(42, 52)의 어느 일부분을 제거하는 단계(S 37)는, 도 6에 도시된 바와 같이, 제1 가스방(44, 54)과 제2 가스방(45, 55) 사이 구간을 절단하여 연장부(42, 52)를 1차적으로 트리밍함으로써 수행할 수 있다. 이처럼 연장부(42, 52)의 어느 일부분을 제거하면, 연장부(42, 52)의 절단면(35) 즉, 상부 연장부(42)의 절단면과 하부 연장부(52)의 절단면에는 개방부가 형성된다.

연장부(42, 52)의 어느 일부분이 제거되어 형성된 개방부를 밀봉하는 단계(S 39)는, 도 6에 도시된 바와 같이, 연장부(42, 52)의 절단면(35)을 열융착하여 수행할 수 있다.

다음으로, 이차 전지(10)를 활성화되도록 충방전 하는 단계(S 40)는, 양극 리드(22)와 음극 리드(24)를 외부의 충방전 장치와 전기적으로 연결하여 양극 리드(22)와 음극 리드(24)에 전압을 인가함으로써 수행할 수 있다. 그러면, 양극 리드(22)와 음극 리드(24)에 인가된 전압에 의해 이차 전지(10)가 활성화되며, 이차 전지(10)가 활성화되는 과정에서 내부 가스(G)가 다시 발생한다. 이러한 충방전 단계(S 40)는 일반적인 파우치형 이차 전지 제조 방법의 충방전 단계와 동일하므로, 이에 대한 보다 자세한 설명은 생략하기로 한다.

이후에, 2차 디개싱 단계(S 50)는, 제2 가스방(45, 55)에 제2 가스홀(47, 57)을 천공하는 단계(S 52)와, 이차 전지(10)를 진공 챔버(80)에 형성된 진공 분위기에 배치하고, 내부 가스(G)를 제2 가스홀(47, 57)로부터 진공 흡입해 외부로 배출하는 단계(S 54)와, 제2 가스방(45, 55)을 포함한 연장부(42, 52)의 나머지 일부분을 제거하는 단계(S 56)와, 연장부(42, 52)의 나머지 일부분이 제거되어 형성된 개방부를 밀봉하는 단계(S 58)를 포함한다.

제2 가스방(45, 55)에 제2 가스홀(47, 57)을 천공하는 단계(S 52)는, 도 7에 도시된 바와 같이, 제2 가스방(45, 55)을 상하로 관통 가능한 천공 부재(미도시)를 이용해 제2 가스홀(47, 57)을 제2 가스방(45, 55)에 천공하여 수행한다. 이러한 제2 가스방(45, 55)에 제2 가스홀(47, 57)을 천공하는 단계(S 52)는, 이차 전지(10)가 진공 챔버(80)의 내부(82)에 배치된 상태에서 수행되는 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다.

내부 가스(G)를 제2 가스홀(47, 57)부터 진공 흡입해 외부로 배출하는 단계(S 54)는, 도 7에 도시된 바와 같이, 이차 전지(10)를 진공 챔버(80)의 내부(82)에 형성된 진공 분위기에 배치하여, 이차 전지(10)의 내부 가스(G)를 제2 가스홀(47, 57)로부터 진공 흡입해 외부로 배출하여 수행한다. 즉, 진공 챔버(80)에 마련된 진공 펌프를 이용해 진공 챔버(80)의 내부(82)에 진공 분위기를 형성함으로써 1차 디개싱 단계(S 30)에 제거되지 못한 내부 가스(G)와 충방전 단계(S 40)에서 새로이 발생한 내부 가스(G)를 제2 가스홀(47, 57)로부터 모두 진공 흡입하여 외부로 배출하는 것이다. 이러한 진공 챔버(80)의 진공압은 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 진공 챔버(80)의 진공압은 -95 ㎪일 수 있다.

이처럼 이차 전지(10) 전체에 진공압이 인가되도록 이차 전지(10)를 진공 분위기에 배치하면, 진공 패드(60, 70) 등을 이용해 제2 가스홀(47, 57)에만 진공압을 선택적으로 인가하는 경우에 비해 수납부(41, 51)와 연장부(42, 52) 사이의 내부 가스(G)의 유로 저항이 감소한다. 따라서, 이차 전지(10) 전체를 진공 분위기에 배치함으로써 1차 디개싱 단계(S 30)에 제거되지 못한 잔여 내부 가스(G)와 충방전 단계(S 40)에서 새로이 발생한 내부 가스(G)를 이차 전지(10)로부터 완전히 제거할 수 있다.

또한, 내부 가스(G)를 제2 가스홀(47, 57)로부터 진공 흡입해 외부로 배출하는 단계(S 54)는, 가압 지그(미도시)를 이용해 이차 전지(10)의 수납부(41, 51)를 가압 고정한 상태에서 수행할 수 있다. 그러면, 가압 지그에 의해 인가된 압력에 의해 내부 가스(G)가 수납부(41, 51)로부터 제2 가스홀(47, 57) 쪽으로 보다 원활하게 이동할 수 있다.

제2 가스방(45, 55)을 포함한 연장부(42, 52)의 나머지 일부분을 제거하는 단계(S 56)는, 도 8에 도시된 바와 같이, 연장부(42, 52)와 수납부(41, 51) 사이의 경계점을 절단하여 연장부(42, 52)를 2차적으로 트리밍함으로써 수행할 수 있다. 이처럼 연장부(42, 52)의 나머지 일부분을 제거하면, 수납부(41, 51)의 절단면(36) 즉, 상부 수납부(41)의 절단면과 하부 수납부(51)의 절단면에는 개방부가 형성된다.

연장부(42, 52)의 나머지 일부분이 제거되어 형성된 개방부를 밀봉하는 단계(S 58)는, 도 8에 도시된 바와 같이, 수납부(41, 51)의 절단면(36)을 열융착하여 수행할 수 있다.

이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

10 : 이차 전지
20 : 전극 조립체
22 : 양극 리드
24 : 음극 리드
30 : 파우치
31, 32, 33, 34 : 둘레면
35, 36 : 절단면
40 : 상부 파우치
41 : 상부 수납부
42 : 상부 연장부
43 : 상부 수납홈
44 : 제1 상부 가스방
45 : 제2 상부 가스방
46 : 제1 가스홀
47 : 제2 가스홀
50 : 하부 파우치
51 : 하부 수납부
52 : 하부 연장부
53 : 하부 수납홈
54 : 제1 하부 가스방
55 : 제2 하부 가스방
56 : 제1 가스홀
57 : 제2 가스홀
60 : 제1 진공 패드
62 : 제1 패드 본체
64 : 제1 연결관
66 : 천공 부재
70 : 제2 진공 패드
72 : 제2 패드 본체
74 : 제2 연결관
76 : 홀딩 부재
80 : 진공 챔버
G : 내부 가스

Claims

(a) 전극 조립체와 전해액을 파우치의 수납부에 밀봉 수납하여 이차 전지를 패키징하는 단계;
(b) 상기 이차 전지를 미리 정해진 시간 동안 에이징하는 단계; 및
(c) 상기 이차 전지의 내부 가스를 1차 디개싱하는 단계;
(d) 상기 이차 전지를 활성화되도록 충방전하는 단계; 및
(e) 상기 이차 전지의 내부 가스를 2차 디개싱하는 단계를 포함하며;
상기 (c) 단계는,
(c0) 하기 (c1) 단계 이전에 수행하며, 제1 진공 패드를 상기 수납부로부터 연장 형성된 상기 파우치의 연장부의 일면과 접촉되도록 배치함과 함께, 제2 진공 패드를 상기 일면과 대향되는 상기 파우치의 연장부의 타면과 접촉되도록 배치하는 단계;
(c1) 상기 파우치의 연장부에 제1 가스홀을 천공하되, 상기 제1 진공 패드 및 상기 제2 진공 패드 중 적어도 어느 하나에 마련된 천공 부재를 이용해 상기 제1 가스홀을 상기 제1 진공 패드 및 상기 제2 진공 패드와 각각 연결되도록 천공하여 수행하는 단계; 및
(c2) 상기 제1 가스홀과 선택적으로 연결 가능한 상기 제1 진공 패드 및 상기 제2 진공 패드를 이용하여, 상기 이차 전지의 내부 가스를 상기 제1 가스홀로부터 진공 흡입해 외부로 배출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 파우치형 이차 전지 제조 방법.
제1항에 있어서,
상기 (c1) 단계는,
상기 이차 전지의 내부 가스가 유입되도록 상기 연장부에 형성된 제1 가스방에 상기 제1 가스홀을 천공하여 수행하는 것을 특징으로 하는 파우치형 이차 전지 제조 방법.
제2항에 있어서,
상기 (c) 단계는,
(c3) 상기 (c2) 단계 이후에 수행하며, 상기 제1 가스방을 포함한 상기 연장부의 어느 일부분을 제거하는 단계; 및
(c4) 상기 연장부의 어느 일부분이 제거되어 형성된 개방부를 밀봉하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 파우치형 이차 전지 제조 방법.
제3항에 있어서,
상기 (e) 단계는,
(e1) 상기 제1 가스방과 상기 수납부 사이에 위치하고 또한 상기 이차 전지의 내부 가스가 유입되도록 상기 연장부에 형성된 제2 가스방에 제2 가스홀을 천공하는 단계; 및
(e2) 상기 이차 전지를 진공 챔버에 형성된 진공 분위기에 배치하여, 상기 이차 전지의 내부 가스를 상기 제2 가스홀로부터 진공 흡입해 외부로 배출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 파우치형 이차 전지 제조 방법.
제4항에 있어서,
상기 (e) 단계는,
(e3) 상기 (e2) 단계 이후에 수행하며, 상기 제2 가스방을 포함한 상기 연장부의 나머지 일부분을 제거하는 단계; 및
(e4) 상기 연장부의 나머지 일부분이 제거되어 형성된 개방부를 밀봉하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 파우치형 이차 전지 제조 방법.
제1항에 있어서,
(c2) 단계는,
상기 이차 전지를 대기압 분위기에 배치한 상태에서, 상기 진공 패드를 이용해 상기 제1 가스홀에 진공압을 선택적으로 인가하여 수행하는 것을 특징으로 하는 파우치형 이차 전지 제조 방법.
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