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KR20170100971A - Process for Preparing Battery Cell Comprising Clamping and Baking Step - Google Patents

Process for Preparing Battery Cell Comprising Clamping and Baking Step Download PDF

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KR20170100971A
KR20170100971A KR1020160023547A KR20160023547A KR20170100971A KR 20170100971 A KR20170100971 A KR 20170100971A KR 1020160023547 A KR1020160023547 A KR 1020160023547A KR 20160023547 A KR20160023547 A KR 20160023547A KR 20170100971 A KR20170100971 A KR 20170100971A
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battery cell
primary battery
primary
aging
clamping
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김동명
박찬기
정이헌
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주식회사 엘지화학
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Abstract

The present invention provides a method of producing a battery cell, comprising the processes of: a) preparing a primary battery cell having a structure in which an electrode assembly including a positive electrode, a negative electrode, and a separation film is introduced with an electrolyte solution into a battery case; b) performing a first aging process by maintaining the electrolyte solution to be impregnated in the electrode assembly; c) subjecting the primary battery cell to an initial charging with a fixed voltage; d) subjecting the primary battery cell to a second aging process and a third aging process by maintaining the primary battery cell sequentially at different temperature ranges; e) removing gas from the inside of the primary battery cell and sealing the same; f) performing a clamping-and-baking process by applying fixed temperature and pressure so as to adjust the thickness of the primary battery cell; and g) adjusting the primary battery cell to have a predetermined output voltage by charging and discharging the primary battery cell, to prepare a final battery cell thereby.

Description

클램핑 앤드 베이킹 과정을 포함하는 전지셀 제조 방법 {Process for Preparing Battery Cell Comprising Clamping and Baking Step}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a method of manufacturing a battery cell including a clamping and baking process,

본 발명은 냉 클램핑 앤드 베이킹 과정을 포함하는 전지셀 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of manufacturing a battery cell including a cold clamping and baking process.

최근, 화석연료의 고갈에 의한 에너지원의 가격 상승, 환경 오염의 관심이 증폭되며, 친환경 대체 에너지원에 대한 요구가 미래생활을 위한 필수 불가결한 요인이 되고 있다. 이에 원자력, 태양광, 풍력, 조력 등 다양한 전력 생산기술들에 대한 연구가 지속되고 있으며, 이렇게 생산된 에너지를 더욱 효율적으로 사용하기 위한 전력저장장치 또한 지대한 관심이 이어지고 있다.In recent years, the demand for environmentally friendly alternative energy sources has become an indispensable factor for the future, as the increase in the price of energy sources due to depletion of fossil fuels and the interest in environmental pollution are amplified. Various researches on power generation technologies such as nuclear power, solar power, wind power, and tidal power have been continuing, and electric power storage devices for more efficient use of such generated energy have also been attracting much attention.

특히, 모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 전지의 수요가 급격히 증가하고 있고, 그에 따라 다양한 요구에 부응할 수 있는 전지에 대한 많은 연구가 행해지고 있다.Particularly, as technology development and demand for mobile devices are increasing, the demand for batteries as energy sources is rapidly increasing, and accordingly, a lot of researches on batteries that can meet various demands have been conducted.

대표적으로 전지의 형상 면에서는 얇은 두께로 휴대폰 등과 같은 제품들에 적용될 수 있는 각형 이차전지와 파우치형 이차전지에 대한 수요가 높고, 재료 면에서는 높은 에너지 밀도, 방전 전압, 출력 안정성 등의 장점을 가진 리튬이온 전지, 리튬이온 폴리머 전지 등과 같은 리튬 이차전지에 대한 수요가 높다.Typically, in terms of the shape of a battery, there is a high demand for a prismatic secondary battery and a pouch-type secondary battery which can be applied to products such as mobile phones with a small thickness, and has advantages such as high energy density, discharge voltage, There is a high demand for lithium secondary batteries such as lithium ion batteries and lithium ion polymer batteries.

또한, 이차전지는 양극, 음극, 및 양극과 음극 사이에 개재되는 분리막이 적층된 구조의 전극조립체가 어떠한 구조로 이루어져 있는지에 따라 분류되기도 하는 바, 대표적으로는, 긴 시트형의 양극들과 음극들을 분리막이 개재된 상태에서 권취한 구조의 젤리-롤형(권취형) 전극조립체, 소정 크기의 단위로 절취한 다수의 양극과 음극들을 분리막을 개재한 상태로 순차적으로 적층한 스택형(적층형) 전극조립체 등을 들 수 있으며, 최근에는, 상기 젤리-롤형 전극조립체 및 스택형 전극조립체가 갖는 문제점을 해결하기 위해, 상기 젤리-롤형과 스택형의 혼합 형태인 진일보한 구조의 전극조립체로서, 소정 단위의 양극과 음극들을 분리막을 개재한 상태로 적층한 단위셀들을 분리필름 상에 위치시킨 상태에서 순차적으로 권취한 구조의 스택/폴딩형 전극조립체가 개발되었다.Also, the secondary battery is classified according to the structure of the electrode assembly having the positive electrode, the negative electrode, and the separator interposed between the positive electrode and the negative electrode. Typically, the long battery- A stacked (stacked) electrode assembly in which a plurality of positive electrodes and negative electrodes cut in a predetermined size unit are sequentially stacked with a separator interposed therebetween, the jelly-roll type (wound type) electrode assembly having a structure in which a separator is interposed; In recent years, in order to solve the problems of the jelly-roll type electrode assembly and the stack type electrode assembly, an electrode assembly having an advanced structure, which is a combination of the jelly-roll type and the stack type, A stack / folding type electrode having a structure in which unit cells stacked with a separator interposed between an anode and a cathode are sequentially wound while being placed on a separation film Developed body lip.

또한, 이차전지는 전지케이스의 형상에 따라, 전극조립체가 원통형 또는 각형의 금속 캔에 내장되어 있는 원통형 전지 및 각형 전지와, 전극조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 케이스에 내장되어 있는 파우치형 전지로 분류된다.The secondary battery includes a cylindrical battery and a prismatic battery in which the electrode assembly is housed in a cylindrical or rectangular metal can according to the shape of the battery case, and a pouch type battery in which the electrode assembly is housed in a pouch-shaped case of an aluminum laminate sheet .

특히, 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.In particular, in recent years, a pouch-shaped battery having a structure in which a stacked or stacked / folded electrode assembly is embedded in a pouch-shaped battery case of an aluminum laminate sheet has attracted much attention due to low manufacturing cost, small weight, And its usage is gradually increasing.

도 1에는 종래의 파우치형 전지셀의 구조를 개략적으로 나타낸 분해 사시도가 도시되어 있다.1 is an exploded perspective view schematically showing a structure of a conventional pouch-shaped battery cell.

도 1을 참조하면, 파우치형 전지셀(100)은, 전극조립체(130), 전극조립체(130)로부터 연장되어 있는 전극 탭들(131, 132), 전극 탭들(131, 132)에 용접되어 있는 전극리드들(140, 141), 및 전극조립체(130)를 수용하는 전지케이스(120)를 포함하는 것으로 구성되어 있다.1, the pouch-shaped battery cell 100 includes an electrode assembly 130, electrode tabs 131 and 132 extending from the electrode assembly 130, electrodes (electrodes) 131 and 132 welded to the electrode tabs 131 and 132, Leads 140 and 141, and a battery case 120 that accommodates the electrode assembly 130. [

전극조립체(130)는 분리막이 개재된 상태에서 양극과 음극이 순차적으로 적층되어 있는 발전소자로서, 스택형 또는 스택/폴딩형 구조로 이루어져 있다. 전극 탭들(131, 132)은 전극조립체(130)의 각 극판으로부터 연장되어 있고, 전극리드들(140, 141)은 각 극판으로부터 연장된 복수 개의 전극 탭들(131, 132)과, 예를 들어, 용접에 의해 각각 전기적으로 연결되어 있으며, 전지케이스(120)의 외부로 일부가 노출되어 있다. 또한, 전극리드들(140, 141)의 상하면 일부에는 전지케이스(120)와의 밀봉도를 높이고 동시에 전기적 절연상태를 확보하기 위하여 절연필름(150)이 부착되어 있다.The electrode assembly 130 is a power generation element in which an anode and a cathode are sequentially stacked with a separation membrane interposed therebetween, and has a stacked or stacked / folded structure. The electrode tabs 131 and 132 extend from the respective electrode plates of the electrode assembly 130 and the electrode leads 140 and 141 are formed by a plurality of electrode tabs 131 and 132 extending from the respective electrode plates, And they are partially exposed to the outside of the battery case 120. [0051] An insulating film 150 is attached to a portion of the upper and lower surfaces of the electrode leads 140 and 141 in order to increase the degree of sealing with the battery case 120 and at the same time to secure an electrically insulated state.

전지케이스(120)는 전극조립체(130)가 안착될 수 있는 오목한 형상의 수납부(123)를 포함하는 케이스 본체(122)와 그러한 본체(122)에 일체로 연결되어 있는 덮개(121)로 이루어져 있고, 수납부(123)에 전극조립체(130)을 수납한 상태로 접촉부위인 양측부(124)와 상단부(125)를 결합시킴으로써 전지를 완성한다. 전지케이스(120)는 수지 외층/차단성의 금속층/열용융성 수지 실란트층의 알루미늄 라미네이트 구조로 이루어져 있어서, 서로 접하는 덮개(121)와 본체(122)의 양측부(124) 및 상단부(125) 부위에 열과 압력을 가하여 수지층을 상호 융착시킴으로써 결합시킨 밀봉 잉여부를 형성한다. 양측부(124)는 상하 전지케이스(120)의 동일한 수지층들이 직접 접하므로 용융에 의해 균일한 밀봉이 가능하다. 반면에, 상단부(125)에는 전극리드들(140, 141)이 돌출되어 있으므로 전극리드들(140, 141)의 두께 및 전지케이스(120) 소재와의 이질성을 고려하여 밀봉성을 높일 수 있도록 전극리드들(140, 141)과의 사이에 절연필름(150)을 개재한 상태에서 열융착시킨다.The battery case 120 includes a case body 122 including a concave shaped storage portion 123 on which the electrode assembly 130 can be placed and a lid 121 integrally connected to the body 122 And the electrode assembly 130 is housed in the housing part 123 and the side parts 124 and the upper part 125, which are the contact parts, are joined to each other to complete the battery. The battery case 120 is made of an aluminum laminate structure of a resin outer layer / barrier metal layer / heat-sealable resin sealant layer and has a lid 121 which contacts with each other, both side portions 124 of the main body 122, And the resin layers are fused to each other to form bonded sealing surplus portions. Both side portions 124 are in direct contact with the same resin layers of the upper and lower battery case 120, so that they can be uniformly sealed by melting. Since the electrode leads 140 and 141 protrude from the upper end portion 125 of the battery case 120 in consideration of the thickness of the electrode leads 140 and 141 and the material of the battery case 120, And the leads 140 and 141 are thermally fused with the insulating film 150 interposed therebetween.

일반적으로, 이러한 구조의 파우치형 전지셀은 전지케이스에 전극조립체와 전해액이 함께 수납된 구조의 1차 전지셀을 준비하는 공정, 상기 1차 전지셀에 대한 숙성(aging) 공정, 상기 1차 전지셀을 충방전하는 활성화 공정, 상기 숙성 공정 및 충방전 공정에서 발생한 가스를 제거하기 위한 탈기(degas) 공정 등 다양한 공정을 거쳐 제조된다.In general, a pouch-shaped battery cell having such a structure is manufactured by preparing a primary battery cell having a structure in which an electrode assembly and an electrolyte are housed in a battery case, an aging process for the primary battery cell, An aging process for charging and discharging the cell, a degassing process for removing the gas generated in the aging process and the charge and discharge process, and the like.

도 2에는 종래의 전지셀 제조 방법의 각 과정에 따른 전압 수준의 변화를 개략적으로 나타낸 그래프가 도시되어 있다.FIG. 2 is a graph illustrating a change in voltage level according to each process of a conventional battery cell manufacturing method.

도 2를 참조하면, 양극, 음극 및 분리막을 포함하는 전극조립체가 전해액과 함께 전지케이스 내에 도입된 구조의 1차 전지셀은 전극조립체에 대해 전해액이 함침되도록 유지하여 1차 숙성(201)된다.Referring to FIG. 2, a primary battery cell having a structure in which an electrode assembly including an anode, a cathode, and a separation membrane is introduced into a battery case together with an electrolyte solution is first aged 201 by maintaining an electrolyte solution impregnated in the electrode assembly.

이후에, 1차 전지셀은 약 3.7V의 전압으로 초기 충전(202)되며, 상기 1차 전지셀의 두께를 조절할 수 있도록, 소정의 온도 및 압력을 인가함으로써 클램핑-베이킹(clamping & baking)하는 과정(203)을 거친다.Thereafter, the primary battery cell is initially charged 202 at a voltage of about 3.7 V, and clamping & baking is performed by applying a predetermined temperature and pressure to adjust the thickness of the primary battery cell. (203).

클램핑-베이킹 과정(203)을 거친 1차 전지셀은 상이한 온도 범위에서 각각 순차적으로 유지하여 2차 숙성(204) 및 3차 숙성(205)시키는 과정을 거치며, 자연 방전된다.The primary battery cells that have undergone the clamping-bake process 203 are sequentially subjected to a secondary aging process 204 and a tertiary aging process 205 in a different temperature range, respectively, and are spontaneously discharged.

이후에, 상기 1차 전지셀은 완전 방전 및 완전 충전이 수행된 상태에서, 설정된 출하 전압으로 조절(206)된다.Thereafter, the primary battery cell is regulated (206) to the set shipping voltage in the state where the full discharge and the full charge are performed.

1차 전지셀은 상기 숙성 과정(201, 204, 205) 및 충방전 과정(202, 206)에서 내부에 발생한 가스를 제거하기 위한 탈기 과정(207)을 거침으로써, 최종 전지셀이 준비된다.The primary battery cell is subjected to a degassing process 207 for removing gases generated in the aging process 201, 204, 205 and the charge and discharge processes 202, 206, thereby preparing a final battery cell.

그러나, 이러한 숙성 과정(201, 204, 205) 및 충방전 과정(202, 206)은 동일한 장치 내지 트레이(tray)에서 수행될수 있다고 하더라도, 클램핑-베이킹 과정(203)은 상기 숙성 과정(201, 204, 205) 및 충방전 과정(202, 206)과 상이한 장치 내지 트레이에서 수행되므로, 상기 1차 전지셀이 상기 클램핑-베이킹 과정(203)의 수행을 위해 장치 내지 트레이를 이동하는 과정에서, 본래의 위치가 변경될 수 있다. However, even though these aging processes 201, 204, 205 and the charge and discharge processes 202, 206 can be performed in the same apparatus or tray, the clamping- , 205 and the charging and discharging processes 202 and 206. Therefore, in the process of moving the apparatus or the tray for performing the clamping-bake process 203, The position can be changed.

따라서, 이러한 전지셀의 불량이 검출되더라도, 정확히 어느 위치에서 숙성 과정(201, 204, 205) 및 충방전 과정(202, 206)을 거친 1차 전지셀에 불량이 발생하게 되는지 정확히 식별하기 어려워진다.Therefore, it is difficult to accurately identify at which position the failure occurs in the primary battery cell through the aging process (201, 204, 205) and the charge / discharge process (202, 206) even if the failure of the battery cell is detected .

일부에서는, 이러한 어려움을 방지할 수 있도록, 1차 전지셀에 숙성 과정(201, 204, 205) 및 충방전 과정(202, 206)이 수행되는 장치 내지 트레이에서의 위치를 별도로 표시하기도 하지만, 이러한 표시는 각각의 1차 전지셀 모두에 대해 수행되어야 하므로, 상기 표시 과정은 매우 번거로울 뿐만 아니라, 이에 소요되는 비용 및 시간이 추가됨에 따라, 전지셀의 제조에 소요되는 전체적인 비용 및 시간이 증가하는 문제점이 있다.In some cases, the positions of the primary battery cell in the apparatus or the tray where the aging process 201, 204, 205 and the charge / discharge process 202, 206 are performed are separately displayed so as to prevent such difficulties. Since the display process must be performed for all of the primary cells, the display process is very cumbersome, and as the cost and time required for the display process are increased, the overall cost and time required for manufacturing the battery cell increase .

또한, 1차 전지셀은 숙성 과정(201, 204, 205) 및 초기 충전 과정(202)에서 두께가 변화하므로, 클램핑-베이킹 과정(203) 이후의 숙성 과정(204, 205)에 따른 상기 1차 전지셀의 두께를 예측하기 어려우며, 이로 인해, 전지셀의 균일한 두께 형성을 위한 최적화된 클램핑-베이킹 조건을 설정하기 어려울 뿐만 아니라, 이에 따라, 전지셀의 두께에 대한 불량률이 증가할 수 있다.Since the thickness of the primary battery cell changes during the aging process 201, 204, 205 and the initial charging process 202, the primary battery cell is subjected to the aging process 204, 205 after the clamping- It is difficult to predict the thickness of the battery cell, which makes it difficult to set the optimum clamping-baking condition for the uniform thickness formation of the battery cell, and accordingly, the rate of defectiveness to the thickness of the battery cell can be increased.

또한, 상기 1차 전지셀의 최종 두께를 균일하게 형성하기 위해, 탈기 과정에서는 내부의 가스와 함께, 전해액의 일부를 유출하므로, 이러한 과정에서 지나치게 많은 전해액이 유출될 수 있어, 전지셀의 성능이 저하될 수 있는 문제점이 있다.Further, in order to uniformly form the final thickness of the primary battery cell, a part of the electrolyte is discharged along with the internal gas during the degassing process, so that an excessive amount of the electrolyte can be discharged in this process, There is a problem that can be deteriorated.

따라서, 이러한 문제점을 근본적으로 해결할 수 있는 기술에 대한 필요성이 높은 실정이다.Therefore, there is a high need for a technique capable of fundamentally solving such problems.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to solve the above-mentioned problems of the prior art and the technical problems required from the past.

본 출원의 발명자들은 심도 있는 연구와 다양한 실험을 거듭한 끝에, 이후 설명하는 바와 같이, 1차 전지셀을 클램핑-베이킹하는 과정이 가스 제거 및 밀봉 과정 이후에 수행되도록 구성함으로써, 1차 전지셀의 숙성 과정 및 충방전 과정이 수행되는 장치 내지 트레이에서의 각각의 위치를 별도로 표시할 필요가 없으므로, 전지셀의 제조에 소요되는 비용 및 시간을 절약할 수 있고, 클램핑-베이킹 과정 이후에 곧바로 1차 전지셀의 두께를 확인할 수 있으므로, 상기 클램핑-베이킹 과정을 수행하기 위해 최적화된 조건을 보다 용이하게 설정할 수 있으며, 가스 제거 및 밀봉 과정에서 1차 전지셀의 두께를 고려할 필요 없이, 1차 전지셀 내부의 전해액의 잔존량만을 확인하면, 이후의 클램핑-베이킹 과정에 따라 변화된 1차 전지셀의 두께를 용이하게 예측할 수 있어, 상기 가스 제거 및 밀봉 과정을 단순화할 수 있고, 상기 가스 제거 및 밀봉 과정에서 제거되지 못한 가스 내지 기포가 이후의 클램핑-베이킹 과정에서 제거될 수 있으며, 이와 함께, 상기 가스 제거 및 밀봉 과정에서, 전지셀의 두께를 균일하게 형성하기 위해 내부의 전해액을 과도하게 유출할 필요가 없으므로, 전지셀의 성능이 저하되는 문제점을 예방할 수 있음을 확인하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.The inventors of the present application have conducted intensive research and various experiments. As a result, after the process of clamping and baking the primary battery cell is performed after the gas removing and sealing process, It is not necessary to separately display each position in the device or the tray in which the aging process and the charge and discharge process are performed. Therefore, it is possible to save the cost and time required for manufacturing the battery cell, and immediately after the clamping- It is possible to more easily set the conditions optimized for performing the clamping-baking process, and it is also possible to set the thickness of the primary battery cell It is possible to easily predict the thickness of the primary battery cell changed by the subsequent clamping-baking process The gas removal and sealing process can be simplified, and the gas or bubbles which can not be removed in the gas removal and sealing process can be removed in the subsequent clamping-baking process, and at the same time, , It has been found that the problem of deterioration of the performance of the battery cell can be prevented because it is not necessary to excessively discharge the electrolyte inside the battery cell to uniformly form the thickness of the battery cell.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전지셀 제조 방법은,According to an aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a battery cell,

a) 양극, 음극 및 분리막을 포함하는 전극조립체가 전해액과 함께 전지케이스 내에 도입된 구조의 1차 전지셀을 준비하는 과정;a) preparing a primary battery cell having a structure in which an electrode assembly including an anode, a cathode, and a separator is introduced into a battery case together with an electrolyte;

b) 상기 전극조립체에 대해 전해액이 함침되도록 유지하여 1차 숙성하는 과정;b) maintaining the electrolyte solution impregnated in the electrode assembly to perform primary aging;

c) 상기 1차 전지셀을 소정의 전압으로 초기 충전하는 과정;c) initial charging the primary battery cell to a predetermined voltage;

d) 상기 1차 전지셀을 상이한 온도 범위에서 각각 순차적으로 유지하여 2차 숙성 및 3차 숙성시키는 과정;(d) sequentially aging the primary battery cells in different temperature ranges to perform secondary aging and tertiary aging;

e) 상기 1차 전지셀 내의 가스를 제거하고 밀봉하는 과정;e) removing and sealing the gas in the primary battery cell;

f) 상기 1차 전지셀의 두께를 조절할 수 있도록, 소정의 온도 및 압력을 인가함으로써 클램핑-베이킹(clamping & baking)하는 과정; 및f) clamping and baking by applying a predetermined temperature and pressure to adjust the thickness of the primary battery cell; And

g) 상기 1차 전지셀을 충전 및 방전함으로써, 설정된 출하 전압으로 조절하여, 최종 전지셀을 준비하는 과정;g) preparing the final battery cell by regulating the primary battery cell to a set shipping voltage by charging and discharging the primary battery cell;

을 포함할 수 있다.. ≪ / RTI >

따라서, 상기 방법을 통해, 1차 전지셀의 숙성 과정 및 충방전 과정이 수행되는 장치 내지 트레이에서의 각각의 위치를 별도로 표시할 필요가 없으므로, 전지셀의 제조에 소요되는 비용 및 시간을 절약할 수 있고, 클램핑-베이킹 과정 이후에 곧바로 1차 전지셀의 두께를 확인할 수 있으므로, 상기 클램핑-베이킹 과정을 수행하기 위해 최적화된 조건을 보다 용이하게 설정할 수 있으며, 가스 제거 및 밀봉 과정에서 1차 전지셀의 두께를 고려할 필요 없이, 1차 전지셀 내부의 전해액의 잔존량만을 확인하면, 이후의 클램핑-베이킹 과정에 따라 변화된 1차 전지셀의 두께를 용이하게 예측할 수 있어, 상기 가스 제거 및 밀봉 과정을 단순화할 수 있고, 상기 가스 제거 및 밀봉 과정에서 제거되지 못한 가스 내지 기포가 이후의 클램핑-베이킹 과정에서 제거될 수 있으며, 이와 함께, 상기 가스 제거 및 밀봉 과정에서, 전지셀의 두께를 균일하게 형성하기 위해 내부의 전해액을 과도하게 유출할 필요가 없으므로, 전지셀의 성능이 저하되는 문제점을 예방할 수 있다.Therefore, it is not necessary to separately display the positions of the primary battery cell in the apparatus or the tray in which the aging process and the charge / discharge process of the primary battery cell are performed, thereby saving the cost and time required for manufacturing the battery cell Since the thickness of the primary battery cell can be confirmed immediately after the clamping-bake process, it is possible to more easily set the optimized conditions for performing the clamping-bake process. In the process of removing and sealing the primary battery, It is possible to easily predict the thickness of the primary battery cell, which has been changed in accordance with the subsequent clamping-bake process, by checking only the remaining amount of the electrolyte in the primary battery cell without considering the thickness of the cell, And the gas or bubbles which can not be removed in the degassing and sealing process can be removed in the subsequent clamping-baking process In addition, in the gas removing and sealing process, it is not necessary to excessively discharge the electrolyte inside the battery cell to uniformly form the thickness of the battery cell, thereby preventing the performance deterioration of the battery cell.

하나의 구체적인 예에서, 상기 전지셀은 수지층과 금속층을 포함하는 라미네이트 시트의 전지케이스에 전극조립체가 수납된 상태에서, 외주변이 열융착에 의해 밀봉되어 있는 판상형 구조로 이루어진 구조일 수 있다.In one specific example, the battery cell may be a structure having a plate-like structure in which an outer periphery is sealed by thermal fusion with the electrode assembly housed in a battery case of a laminate sheet including a resin layer and a metal layer.

즉, 본 발명에 따른 전지셀 제조 방법은 1차 전지셀의 두께가 숙성 과정 및 충방전 과정에서 변화할 수 있으며, 이에 따라, 상기 두께를 조절하기 위한 클램핑-베이킹 과정이 수행될 수 있는 파우치형 전지셀에 대해 보다 효과적으로 적용될 수 있다.That is, in the method of manufacturing a battery cell according to the present invention, the thickness of the primary battery cell may vary during the aging process and the charge / discharge process, and thus, a pouch- It can be more effectively applied to the battery cell.

한편, 상기 b) 과정의 1차 숙성은 섭씨 20도 내지 30도의 온도 범위에서, 40시간 내지 80시간 동안 수행될 수 있다.On the other hand, the primary aging of the step b) may be carried out at a temperature range of 20 to 30 degrees Celsius for 40 to 80 hours.

더욱 구체적으로, 상기 1차 숙성 과정은 1차 전지셀 내의 전극조립체에 대한 전해액의 함침성을 향상시킬 수 있도록 유지하는 과정으로서, 만일, 상기 1차 숙성이 40시간 미만으로 수행될 경우에는, 전극조립체에 전해액이 충분히 함침될 수 없으며, 이와 반대로, 80시간을 초과하여 수행될 경우에는, 전해액의 함침에 소요되는 시간에 비해 지나치게 많은 시간동안 1차 숙성이 수행됨으로써, 전지셀의 제조에 소요되는 전체적인 시간이 증가할 수 있는 문제점이 있다.More specifically, the primary aging process is a process of maintaining the impregnation property of the electrolyte solution in the electrode assembly in the primary battery cell to be improved. If the primary aging is performed for less than 40 hours, The electrolytic solution can not be sufficiently impregnated into the assembly. On the other hand, when the electrolytic solution is carried out for more than 80 hours, the first aging is performed for an excessively long time compared to the time required for impregnating the electrolytic solution, There is a problem that the overall time may increase.

또한, 상기 c) 과정의 초기 충전은 3.5V 내지 4.0V의 전압 범위까지 수행될 수 있다.Also, the initial charging of the process c) may be performed to a voltage range of 3.5V to 4.0V.

일반적으로 리튬 이차전지는 제조 과정에서 초기 충전을 수행하여 활성화시키는 바, 이러한 초기 충전시 양극으로부터 나온 리튬 이온이 음극으로 이동하여 삽입되며, 이때 음극 표면에서 고체 전해질 계면(solid electrolyte interface: SEI) 막이 형성된다.Generally, a lithium secondary battery is initially charged and activated during the manufacturing process. During this initial charging, lithium ions from the anode migrate to the cathode and are inserted. At this time, a solid electrolyte interface (SEI) .

상기 SEI 막은 일단 형성되면 이온 터널(Ion Tunnel)의 역할을 수행하여 리튬 이온만을 통과시키게 된다. 이러한 이온 터널의 효과로 리튬 이온을 용매화(solvation)시켜, 전해액 중에서 리튬 이온과 함께 이동하는 분자량이 큰 유기용매 분자, 예를 들어, 리튬염, EC, DMC 또는 DEC 등이 흑연 음극에 함께 삽입되어 음극의 구조를 붕괴시키는 것을 방지할 수 있다. 일단 SEI 막이 형성되면, 리튬 이온은 다시는 흑연 음극 또는 다른 물질과 부반응을 하지 않게 되고, 상기 SEI 필름 형성에 소모된 전하량은 비가역 용량으로 방전시 가역적으로 반응하지 않는 특성을 갖는다. 따라서, 더 이상의 전해액의 분해가 발생하지 않고 전해액 중의 리튬 이온의 양이 가역적으로 유지되어 안정적인 충방전이 유지될 수 있다Once formed, the SEI film acts as an ion tunnel to pass only lithium ions. Organic solvent molecules, such as lithium salts, EC, DMC or DEC, which have a large molecular weight and move together with lithium ions in the electrolyte solution by solvation of lithium ions by the effect of the ion tunnel, So that it is possible to prevent the structure of the cathode from collapsing. Once the SEI film is formed, lithium ions no longer undergo side reaction with the graphite anode or other material, and the amount of charge consumed in the formation of the SEI film is irreversible and does not react reversibly upon discharging. Therefore, no further decomposition of the electrolytic solution occurs, the amount of lithium ions in the electrolytic solution is reversibly maintained, and stable charging / discharging can be maintained

결론적으로, SEI 막이 일단 형성되면 리튬 이온의 양이 가역적으로 유지되며 전지의 수명 특성 또한 개선된다.As a result, once the SEI film is formed, the amount of lithium ions is reversibly maintained and the lifetime characteristics of the battery are also improved.

이러한 SEI 막은 전해액이 안정성을 유지하는 통상의 조건, 즉 -20 내지 60℃의 온도 범위 및 4V 이하의 전압 조건하에서는 비교적 견고하여 음극과 전해액간의 부반응을 방지하는 역할을 충분히 수행할 수 있다.Such an SEI film is relatively firm under the ordinary conditions of maintaining the stability of the electrolyte solution, that is, in the temperature range of -20 to 60 占 폚 and the voltage of 4 V or less, and can sufficiently prevent the side reaction between the anode and the electrolyte.

그러나, 만충전 상태에서의 고온 저장시 (예를 들어, 4.2V에서 100% 충전 후 85℃에서 4일간 방치) SEI 막의 내구성이 서서히 저하한다는 문제점이 있다.However, there is a problem that the durability of the SEI film is gradually lowered when stored at a high temperature in a fully charged state (for example, left at 85 캜 for four days after 100% charging at 4.2 V).

즉, 만충전 상태에서 고온 저장하게 되면 시간이 경과함에 따라 SEI 필름이 서서히 붕괴하면서 음극이 노출되고, 이렇게 노출된 음극의 표면이 주위의 전해액과 반응하여 부반응을 지속적으로 일으키면서 CO, CO2, CH4, C3H6 등의 가스들이 발생하여 전지 내압의 상승을 초래하게 된다.That is, when the high-temperature storage in the fully charged state the cathode, while the SEI film gradually collapses and exposed with the lapse of time, so that the surface of the exposed anode reacts with an electrolyte around, causing a side reaction continued to CO, CO 2, CH 4 , C 3 H 6, and the like are generated, resulting in an increase in the cell internal pressure.

따라서, 만일 이러한 초기 충전이 3.5V 미만으로 수행될 경우에는, 1차 전지셀이 충분히 활성화될 수 없어, SEI 막이 충분히 형성될 수 없으며, 이와 반대로 상기 초기 충전이 4.0V를 초과하여 수행될 경우에는, 이후의 2차 숙성 및 3차 숙성 과정에서 SEI 막의 내구성이 오히려 저하될 수 있는 문제점이 있다.Therefore, if this initial charge is performed at less than 3.5V, the primary battery cell can not be fully activated and the SEI film can not be formed sufficiently. On the other hand, if the initial charge is performed in excess of 4.0V , There is a problem that the durability of the SEI film may be lowered in the subsequent secondary aging and tertiary aging.

하나의 구체적인 예에서, 상기 d) 과정의 2차 숙성은 섭씨 50도 내지 80도의 범위에서, 20시간 내지 40시간 동안 수행될 수 있다.In one specific example, the secondary aging of step d) may be carried out for a period of 20 to 40 hours at a temperature in the range of 50 to 80 degrees Celsius.

만일, 상기 2차 숙성이 상기 범위를 벗어나 지나치게 낮은 온도 범위에서 수행되거나, 지나치게 짧은 시간 동안 수행될 경우에는, 오히려 전지셀의 고온 보존 특성이 저하될 수 있으며, 이와 반대로 상기 2차 숙성이 상기 범위를 벗어나 지나치게 높은 온도에서 수행되거나, 지나치게 오랜 시간 동안 수행될 경우에는, 앞서 설명한 바와 마찬가지로, 상기 SEI 막의 내구성이 저하될 수 있다.If the secondary aging is carried out in an excessively low temperature range beyond the above range or if the secondary aging is performed for an excessively short time, the high temperature storage characteristics of the battery cell may be deteriorated. On the contrary, Or if it is carried out at an excessively high temperature or for an excessively long time, the durability of the SEI film may be lowered as described above.

또한, 상기 d) 과정의 3차 숙성은 섭씨 20도 내지 30도의 범위에서, 70시간 내지 120시간 동안 수행될 수 있다.In addition, the third aging of the step d) may be carried out at a temperature in the range of 20 to 30 degrees Celsius for 70 to 120 hours.

만일, 상기 3차 숙성이 상기 범위를 벗어나 지나치게 낮은 온도 범위에서 수행되거나, 지나치게 짧은 시간 동안 수행될 경우에는, 1차 전지셀이 충분히 활성화 될 수 없으므로, 전기적 성능이 저하될 수 있으며, 이와 반대로 상기 3차 숙성이 상기 범위를 벗어나 지나치게 높은 온도에서 수행되거나, 지나치게 오랜 시간 동안 수행될 경우에는, 전해액의 분해에 따른 가스 발생량이 많아져, 스웰링(swelling) 현상이 발생하거나, 상기 SEI 막의 내구성이 저하될 수 있는 문제점이 있다.If the tertiary aging is carried out in an excessively low temperature range beyond the above range or if the primary battery cell is performed for an excessively short time, the primary battery cell can not be sufficiently activated, so that the electrical performance may deteriorate. On the contrary, If the third aging is carried out at an excessively high temperature outside the above range or if the aging is carried out for an excessively long time, the amount of gas generated due to the decomposition of the electrolyte increases, swelling may occur, or the durability of the SEI film There is a problem that can be deteriorated.

한편, 상기 e) 과정의 가스 제거시, 1차 전지셀 내의 전해액은 설정된 양으로 조절될 수 있다.On the other hand, in the gas removal of the process (e), the electrolyte solution in the primary battery cell can be adjusted to a predetermined amount.

더욱 구체적으로, 상기 1차 전지셀은 가스 제거 및 밀봉 과정 이후에, 1차 전지셀의 두께를 조절하기 위한 클램핑-베이킹하는 과정을 거칠 수 있으며, 이에 따라, 상기 가스 제거 및 밀봉 과정에서 내부의 전해액 잔존량을 설정된 양으로 균일하게 조절하는 것만으로, 이후의 클램핑-베이킹 과정에서 전해액의 잔존량에 따른 1차 전지셀의 두께 불량을 용이하게 감소시킬 수 있다. More specifically, the primary battery cell may be subjected to a clamping-baking process for adjusting the thickness of the primary battery cell after the degassing and sealing process, It is possible to easily reduce the defective thickness of the primary battery cell according to the remaining amount of the electrolytic solution in the subsequent clamping-baking process by merely adjusting the remaining amount of the electrolyte uniformly.

또한, 상기 e) 과정의 가스 제거시, 1차 전지셀 내의 전해액이 설정된 양으로 조절됨으로써, 이후의 클램핑-베이킹 과정에 따라 변화되는 1차 전지셀의 두께를 보다 용이하게 예측할 수 있어, 상기 가스 제거 및 밀봉 과정을 단순화할 수 있으며, 종래의 전지셀 제조 방법과 달리, 상기 가스 제거 및 밀봉 과정에서 1차 전지셀의 두께를 균일하게 조절하기 위해, 과도하게 전해액을 유출할 필요가 없으므로, 최종 전지셀의 성능 저하를 예방할 수 있다.In addition, when the gas in the process (e) is removed, the electrolyte solution in the primary battery cell is adjusted to a predetermined amount, so that the thickness of the primary battery cell changed in the subsequent clamping-bake process can be more easily predicted, It is unnecessary to discharge the electrolyte excessively in order to uniformly control the thickness of the primary battery cell in the gas removing and sealing process, unlike the conventional method of manufacturing the battery cell. Therefore, Deterioration of performance of the battery cell can be prevented.

하나의 구체적인 예에서, 상기 f) 과정의 클램핑-베이킹은 한 쌍의 지그가 1차 전지셀의 서로 대향하는 양면에 대면한 상태에서, 소정의 온도와 압력을 인가함으로써 수행될 수 있다.In one specific example, the clamping-baking of the process f) may be performed by applying a predetermined temperature and pressure, with the pair of jigs facing opposite to each other of the primary battery cells.

따라서, 상기 1차 전지셀의 두께가 보다 용이하게 조절될 수 있을 뿐만 아니라, 수지층과 금속층을 포함하는 라미네이트 시트로 이루어진 전지케이스의 강도가 증가될 수 있다.Therefore, not only the thickness of the primary battery cell can be more easily adjusted, but also the strength of the battery case made of the laminate sheet including the resin layer and the metal layer can be increased.

이때, 상기 지그에 의해 인가되는 온도는 섭씨 25도 내지 80도의 범위일 수 있으며, 상기 지그에 의해 인가되는 압력은 300 kgf/cm2 내지 2000 kgf/cm2의 범위일 수 있다.At this time, the temperature applied by the jig may be in the range 80 degrees to 25 degrees Celsius, the pressure applied by the fixture may be 300 kgf / cm 2 to 2000 range kgf / cm 2.

만일, 상기 지그에 의해 인가되는 온도 또는 압력이 상기 범위를 범어나 지나치게 낮을 경우에는, 소망하는 두께 조절의 효과 및 전지케이스 강도 증가의 효과를 충분히 발휘할 수 없으며, 이와 반대로, 상기 지그에 의해 인가되는 온도 또는 압력이 상기 범위를 벗어나 지나치게 높을 경우에는, 오히려 1차 전지셀에 구조적 손상이 발생할 수 있다.If the temperature or the pressure applied by the jig is too small or too low, the effect of desired thickness adjustment and the effect of increasing the strength of the battery case can not be sufficiently exhibited. On the other hand, If the temperature or pressure is too high beyond the above range, structural damage may occur to the primary battery cell.

또한, 상기 f) 과정의 클램핑-베이킹에 의해 조절되는 1차 전지셀의 두께는 a) 과정에서 준비된 1차 전지셀의 두께에 대해 75% 내지 95%의 크기일 수 있다.Also, the thickness of the primary battery cell controlled by the clamping-baking in the process f) may be 75% to 95% of the thickness of the primary battery cell prepared in the process a).

만일, 상기 f) 과정의 클램핑-베이킹에 의해 조절되는 1차 전지셀의 두께가 a) 과정에서 준비된 1차 전지셀의 두께에 대해 75% 미만의 크기일 경우에는, 상기 과정에서 인가되는 온도 또는 압력이 지나치게 높은 경우로서, 오히려 1차 전지셀에 구조적 손상이 발생할 수 있으며, 이와 반대로 95%를 초과하는 크기일 경우에는, 상기 과정에서 인가되는 온도 또는 압력이 지나치게 낮은 경우로서, 소망하는 두께 조절의 효과 및 전지케이스 강도 증가의 효과를 충분히 발휘할 수 없다.If the thickness of the primary battery cell controlled by clamping-baking in the process f) is less than 75% of the thickness of the primary cell prepared in the process a) If the pressure is excessively high, structural damage may occur to the primary battery cell. On the contrary, when the size exceeds 95%, the temperature or pressure applied in the process is excessively low, And the effect of increasing the strength of the battery case can not be sufficiently exhibited.

또한, 상기 클램핑-베이킹 과정이 정상적인 온도 및 압력의 범위에서 수행되었음에도 불구하고, 상기 1차 전지셀의 두께의 두께가 75% 미만의 크기를 갖거나, 95%를 초과하는 크기를 갖게 될 경우에는, 오히려 1차 전지셀 자체의 이상을 예상할 수 있다.If the thickness of the primary battery cell has a size smaller than 75% or larger than 95%, even though the clamping-bake process is performed in a range of normal temperature and pressure, , It is possible to expect an abnormality of the primary battery cell itself.

한편, 상기 g) 과정은 1차 전지셀에 대한 완전 방전 및 완전 충전을 수행한 이후에, 설정된 출하 전압에 도달하도록 방전함으로써 수행될 수 있다.Meanwhile, the g) process may be performed by performing a full discharge and a full charge of the primary battery cell, and then discharging to reach a set shipping voltage.

더욱 구체적으로, 상기 1차 전지셀은 초기 충전 이후에, 2차 숙성 및 3차 숙성을 거치는 과정에서 자연 방전되며, 이러한 과정에서 1차 전지셀들의 전압은 각각 개별적으로 상이해질 수 있으며, 각각의 1차 전지셀들은 각각 적용되는 디바이스에 따라, 서로 상이한 전압을 갖도록 조절되어 분류될 수 있다.More specifically, the primary battery cell is spontaneously discharged during the course of the secondary aging and the tertiary aging after the initial charging. In this process, the voltages of the primary battery cells may be individually differentiated, The primary battery cells may be regulated and classified to have different voltages according to the respective devices to be applied.

따라서, 상기 g) 과정에서 1차 전지셀은 완전 방전 및 완전 충전된 상태에서, 설정된 출하 전압에 도달하도록 방전됨으로써, 모두 동일한 전압 상태를 유지할 수 있을 뿐만 아니라, 소망하는 전압 범위로 각각의 1차 전지셀들을 방전하여 분류함으로써, 상이한 종류의 최종 전지셀들을 각각 별도로 준비할 수 있다.Therefore, in the step g), the primary battery cell is discharged so as to reach the set discharge voltage in the fully discharged state and the fully charged state, so that not only the same voltage state can be maintained, By discharging and sorting the battery cells, different types of final battery cells can be separately prepared.

또한, 상기 g) 과정의 출하 전압은 1차 전지셀의 만충 전압에 대해 80% 내지 90%의 범위로 설정될 수 있다.Also, the shipment voltage of the process g) may be set in a range of 80% to 90% with respect to the full charge voltage of the primary battery cell.

만일, 상기 g) 과정의 출하 전압이 1차 전지셀의 만충 전압에 대해 80% 미만으로 설정될 경우에는, 상기 최종 전지셀이 사용될 때까지의 대기 과정에서, 자연 방전됨으로써, 곧바로 사용할 수 없고, 이와 반대로 90%를 초과하여 설정될 경우에는, 상기 최종 전지셀이 사용될 때까지 지나치게 높은 전압 상태에서 대기하게 되므로, 전해액이 유출되는 등의 문제점이 발생하거나, 상기 최종 전지셀이 사용되기에 앞서 사용자에 의해 임의로 재충전되는 경우, 상기 최종 전지셀이 재충전에 의해 충분히 재활성화될 수 없어, 성능이 저하될 수 있다.If the shipment voltage of the process g) is set to less than 80% of the full charge voltage of the primary battery cell, the discharge cell can not be immediately used due to natural discharge in the waiting process until the final battery cell is used, On the contrary, when the final battery cell is used in excess of 90%, the battery is in an excessively high voltage state until the final battery cell is used. Therefore, problems such as leakage of electrolyte may occur, The final battery cell can not be fully reactivated by recharging, and performance may be degraded.

하나의 구체적인 예에서, 상기 전지셀 제조 방법은,In one specific example, the battery cell manufacturing method includes:

i) 상기 b) 과정의 1차 숙성 이후에, 1차 전지셀의 전해액 함침 상태, 부반응 발생 유무, 조립상태 이상 유무를 검사하는 1차 검사 과정;i) a primary inspection process for checking whether the electrolyte cell is impregnated in the electrolyte cell, whether a side reaction has occurred or not, and whether the cell has undergone an agglomeration abnormality after the first aging in the step b);

ii) 상기 c) 과정의 초기 충전 이후에, 1차 전지셀의 충전 용량을 검사하는 2차 검사 과정;ii) a secondary inspection step of inspecting a charging capacity of the primary battery cell after the initial charging of the step c);

iii) 상기 d) 과정의 3차 숙성 이후에, 1차 전지셀의 방전 용량을 검사하는 3차 검사 과정;iii) a third inspection step of inspecting the discharge capacity of the primary battery cell after the third aging in the step d);

iv) 상기 g) 과정의 출하 전압 조절 이후에, 1차 전지셀의 전압 조절 상태를 검사하는 4차 검사 과정;iv) a fourth checking step of checking a voltage regulation state of the primary battery cell after the shipment voltage adjustment in the step g);

을 더 포함할 수 있다.As shown in FIG.

따라서, 상기 1차 전지셀은 각각의 과정에 따른 이상 유무가 검사되므로, 상기 이상이 발생하는 특정한 과정 내지 장치의 문제점을 보다 용이하게 식별할 수 있으며, 이에 따라, 상기 1차 전지셀의 이상이 발생하는 특정한 과정 내지 장치를 식별하기 위해 소요되는 인력, 시간 및 비용을 절약할 수 있다.Accordingly, the primary battery cell is checked for an abnormality according to each process, so that it is possible to more easily identify the problem of the specific process or device in which the abnormality occurs, Time, and cost for identifying a specific process or device to be generated.

여기서, 상기 4차 검사 과정에서는 각각의 1차 전지셀을 상이한 종류의 출하 전압에 따라, 별도로 분류함으로써, 최종 전지셀을 준비할 수도 있다.Here, in the fourth inspection process, the final battery cells may be prepared by separately classifying each of the primary battery cells according to different types of shipping voltages.

또한, 상기 전지셀 제조 방법은 e) 과정의 가스 제거 및 밀봉 이후에, 1차 전지셀 내의 전해액의 잔존량을 검사하거나, f) 과정의 클램핑-베이킹 이후에, 1차 전지셀의 두께를 검사하는 과정을 더 포함할 수도 있음은 물론이다.Also, the battery cell manufacturing method may include: checking the remaining amount of the electrolyte in the primary battery cell after gas removal and sealing in process (e); or f) after clamping-baking the process, Of course.

한편, 본 발명은 상기 전지셀 제조 방법에 의해 전지셀을 제조하는 장치를 제공하는 바, 상기 전지셀 제조장치는,According to another aspect of the present invention, there is provided an apparatus for manufacturing a battery cell by the battery cell manufacturing method,

1차 전지셀을 충방전하고 숙성시키는 활성화부;An activator for charging / discharging the primary battery cell;

1차 전지셀 내의 가스를 제거하고 밀봉하는 가스 제거부; 및A gas removing unit for removing and sealing the gas in the primary battery cell; And

상기 가스가 제거된 1차 전지셀의 두께를 조절할 수 있도록, 소정의 온도 및 압력을 인가함으로써 클램핑 및 베이킹하는 클램핑-베이킹부;A clamping-baking unit for clamping and baking by applying a predetermined temperature and pressure so as to adjust the thickness of the primary battery cell from which the gas is removed;

를 포함하는 구조일 수 있다.. ≪ / RTI >

따라서, 상기 1차 전지셀에 대한 1차 숙성, 초기 충전 및 2차 숙성과 3차 숙성은 장치 내지 트레이를 이동할 필요 없이, 동일한 활성화부에서 연속적으로 수행될 수 있으며, 이에 따라, 상기 1차 전지셀의 불량이 정확히 어느 위치에서 발생하는지 정확하게 식별할 수 있어, 1차 전지셀의 숙성 과정 및 충방전 과정이 수행되는 장치 내지 트레이에서의 각각의 위치를 별도로 표시할 필요 없으므로, 이에 소요되는 비용 및 시간을 절약할 수 있다.Therefore, the primary aging, the initial charging, the secondary aging and the tertiary aging for the primary battery cell can be continuously performed in the same activated portion without moving the apparatus or the tray, It is unnecessary to separately display the positions of the apparatus or the tray in which the aging process and the charging / discharging process of the primary battery cell are performed. Therefore, Time can be saved.

본 발명은 또한, 상기 전지셀 제조 방법에 의해 제조되는 전지셀 및 상기 전지셀을 포함하는 디바이스를 제공하는 바, 상기 디바이스는 휴대폰, 태블릿 컴퓨터, 노트북 컴퓨터, 파워 툴, 웨어러블 전자기기, 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 플러그-인 하이브리드 전기자동차, 및 전력저장 장치로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.The present invention also provides a battery cell manufactured by the method for manufacturing a battery cell and a device including the battery cell, wherein the device is used for a mobile phone, a tablet computer, a notebook computer, a power tool, a wearable electronic device, A hybrid electric vehicle, a plug-in hybrid electric vehicle, and a power storage device.

상기와 같은 디바이스 내지 장치들의 기타 구성은 당업계에 공지되어 있으므로, 본 명세서에서는 그에 대한 구체적인 설명을 생략한다.Other configurations of the above devices or devices are well known in the art, so a detailed description thereof will be omitted herein.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전지셀 제조 방법은, 1차 전지셀을 클램핑-베이킹하는 과정이 가스 제거 및 밀봉 과정 이후에 수행되도록 구성됨으로써, 1차 전지셀의 숙성 과정 및 충방전 과정이 수행되는 장치 내지 트레이에서의 각각의 위치를 별도로 표시할 필요가 없으므로, 전지셀의 제조에 소요되는 비용 및 시간을 절약할 수 있고, 클램핑-베이킹 과정 이후에 곧바로 1차 전지셀의 두께를 확인할 수 있으므로, 상기 클램핑-베이킹 과정을 수행하기 위해 최적화된 조건을 보다 용이하게 설정할 수 있으며, 가스 제거 및 밀봉 과정에서 1차 전지셀의 두께를 고려할 필요 없이, 1차 전지셀 내부의 전해액의 잔존량만을 확인하면, 이후의 클램핑-베이킹 과정에 따라 변화된 1차 전지셀의 두께를 용이하게 예측할 수 있어, 상기 가스 제거 및 밀봉 과정을 단순화할 수 있고, 상기 가스 제거 및 밀봉 과정에서 제거되지 못한 가스 내지 기포가 이후의 클램핑-베이킹 과정에서 제거될 수 있으며, 이와 함께, 상기 가스 제거 및 밀봉 과정에서, 전지셀의 두께를 균일하게 형성하기 위해 내부의 전해액을 과도하게 유출할 필요가 없으므로, 전지셀의 성능이 저하되는 문제점을 예방할 수 있는 효과가 있다.As described above, in the method of manufacturing a battery cell according to the present invention, the process of clamping and baking the primary battery cell is performed after the gas removing and sealing process, It is possible to reduce the cost and time required for manufacturing the battery cell, and it is possible to confirm the thickness of the primary battery cell immediately after the clamping-baking process It is possible to more easily set the optimized conditions for performing the clamping-baking process, and it is possible to reduce the residual amount of the electrolytic solution in the primary battery cell without considering the thickness of the primary battery cell in the gas removal and sealing process It is possible to easily predict the thickness of the changed primary battery cell according to the subsequent clamping-baking process, The gas or bubbles which can not be removed in the degassing and sealing process can be removed in the subsequent clamping-baking process, and in the gas removing and sealing process, There is no need to excessively flow out the electrolytic solution inside the battery cell, so that it is possible to prevent the deterioration of the performance of the battery cell.

도 1은 종래의 파우치형 전지셀의 구조를 개략적으로 나타낸 분해 사시도이다;
도 2는 종래의 전지셀 제조 방법의 각 과정에 따른 전압 수준의 변화를 개략적으로 나타낸 그래프이다;
도 3은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지셀 제조 방법의 각 과정에 따른 전압 수준의 변화를 개략적으로 나타낸 그래프이다.
1 is an exploded perspective view schematically showing a structure of a conventional pouch-shaped battery cell;
2 is a graph schematically showing a change in voltage level according to each process of a conventional battery cell manufacturing method;
3 is a graph schematically illustrating a change in voltage level according to each process of the method for manufacturing a battery cell according to an embodiment of the present invention.

이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 도면들을 참조하여 본 발명을 더욱 상술하지만, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings according to the embodiments of the present invention, but the scope of the present invention is not limited thereto.

도 3에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지셀 제조 방법의 각 과정에 따른 전압 수준의 변화를 개략적으로 나타낸 그래프가 도시되어 있다.FIG. 3 is a graph illustrating a change in a voltage level according to each process of the method for manufacturing a battery cell according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 양극, 음극 및 분리막을 포함하는 전극조립체가 전해액과 함께 전지케이스 내에 도입된 구조의 1차 전지셀은 전극조립체에 대해 전해액이 함침되도록 유지하여 1차 숙성(201)된다.Referring to FIG. 3, a primary battery cell having a structure in which an electrode assembly including an anode, a cathode, and a separation membrane is introduced into a battery case together with an electrolyte solution is first aged 201 by maintaining an electrolyte solution impregnated in the electrode assembly.

1차 숙성(201)은 약 섭씨 23도 내외의 온도 범위에서 40시간 동안 수행된다.The primary aging (201) is carried out at a temperature range of about 23 degrees Celsius for 40 hours.

1차 숙성(201)이 완료된 1차 전지셀은 전해액 함침 상태, 부반응 발생 유무, 조립상태 이상 유무를 검사하기 위한 1차 검사 과정(211)을 거친다.The primary cell 201 having undergone the primary aging 201 is subjected to a primary inspection process 211 for inspecting whether the electrolyte cell is impregnated with an electrolyte solution, a side reaction has occurred, and an assembled state is present or absent.

이후에, 1차 전지셀은 약 3.7V의 전압으로 초기 충전(202)됨으로써 활성화되며, 이에 따라, 음극 표면에는 이온 터널의 역할을 수행하는 SEI 막이 형성된다.Thereafter, the primary battery cell is activated by initial charging 202 at a voltage of about 3.7 V, whereby an SEI film is formed on the cathode surface, which serves as an ion tunnel.

초기 충전(202)이 완료된 1차 전지셀은 충전 용량을 검사하는 2차 검사 과정(212)을 거친다.The primary battery cell in which the initial charge 202 has been completed is subjected to a secondary inspection process 212 for inspecting the charging capacity.

이후에, 1차 전지셀은 약 섭씨 60도 내외의 온도 범위에서 약 1일(24시간) 동안 유지되어 2차 숙성(203)되며, 2차 숙성 이후에, 약 섭씨 23도 내외의 온도 범위에서 약 4일(96시간) 동안 유지되어 3차 숙성(204)되는 과정을 순차적으로 거친다.Thereafter, the primary battery cell is maintained in a temperature range of about 60 degrees Celsius for about one day (24 hours) to undergo secondary aging (203). After the secondary aging, the temperature of the primary battery cell is about 23 degrees Celsius And maintained for about 4 days (96 hours) and then aged three times (204).

따라서, 1차 전지셀에 대한 1차 숙성(201), 초기 충전(202) 및 2차 숙성(203)과 3차 숙성(204)은 장치 내지 트레이를 이동할 필요 없이, 동일한 활성화부에서 연속적으로 수행될 수 있으며, 이에 따라, 상기 1차 전지셀의 불량이 정확히 어느 위치에서 발생하는지 정확하게 식별할 수 있어, 1차 전지셀의 숙성(201, 203, 204) 및 초기 충전(202)이 수행되는 장치 내지 트레이에서의 각각의 위치를 별도로 표시할 필요 없으므로, 이에 소요되는 비용 및 시간을 절약할 수 있다.Therefore, the primary aging 201, the initial charging 202 and the secondary aging 203 and the tertiary aging 204 for the primary battery cell are continuously performed in the same activating unit without moving the apparatus or the tray (201, 203, 204) and the initial charge (202) of the primary battery cell can be accurately identified because it is possible to accurately identify at which position the failure of the primary battery cell occurs, It is not necessary to separately display each position in the tray, thereby saving the cost and time required for the operation.

3차 숙성(204)이 완료된 1차 전지셀은 방전 용량을 검사하는 3차 검사 과정(213)을 거친다.The primary battery cell having undergone the tertiary aging (204) is subjected to a tertiary inspection process (213) for inspecting the discharge capacity.

이후에, 1차 전지셀은 가스를 제거하고 밀봉(205)됨으로써, 내부의 전해액이 소망하는 범위에서 설정된 양으로 조절된다.Thereafter, the primary battery cell is degassed and sealed (205), whereby the internal electrolyte is regulated to a predetermined amount in a desired range.

가스 제거 및 밀봉(205)이 완료된 1차 전지셀은 두께를 조절할 수 있도록, 한 쌍의 지그가 1차 전지셀의 서로 대향하는 양면에 대면한 상태에서, 소정의 온도 및 압력을 인가함으로써 클램핑-베이킹하는 과정(206)을 거치며, 이에 따라, 1차 전지셀의 두께가 각각 얇고 균일하게 조절할 수 있다.The primary battery cell in which the degassing and sealing 205 has been completed can be adjusted in thickness by applying a predetermined temperature and pressure in a state in which a pair of jigs face each other on opposite sides of the primary battery cell, And then baking (step 206). Thus, the thicknesses of the primary battery cells can be adjusted to be thin and uniform.

이후에, 1차 전지셀은 완전 방전 및 완전 충전을 수행한 이후에, 설정된 출하 전압에 도달하도록 방전됨으로써, 설정된 출하 전압으로 조절(207)된다.Thereafter, after the primary battery cell performs full discharging and full charging, the primary battery cell is discharged to reach the set shipping voltage, thereby being adjusted (207) to the set shipping voltage.

출하 전압 조절(207)이 완료된 1차 전지셀은 전압 조절 상태를 검사하는 4차 검사 과정(214)을 거쳐 최종 전지셀이 준비된다.The final battery cell is prepared through the fourth inspection process 214 for checking the voltage regulation state of the primary battery cell after the shipping voltage regulation 207 is completed.

따라서, 1차 전지셀들은 모두 동일한 전압 상태를 유지할 수 있을 뿐만 아니라, 소망하는 전압 범위로 각각의 1차 전지셀들을 방전하여 분류함으로써, 상이한 종류의 최종 전지셀들을 각각 별도로 준비할 수 있다.Accordingly, not only the primary battery cells can maintain the same voltage state, but also different battery cells of different kinds can be separately prepared by discharging and sorting the primary battery cells in a desired voltage range.

본 발명에 따른 전지셀 제조 방법은 e) 과정의 가스 제거 및 밀봉 이후에, 1차 전지셀 내의 전해액의 잔존량을 검사하는 과정(215) 또는 f) 과정의 클램핑-베이킹 이후에, 1차 전지셀의 두께를 검사하는 과정(216)을 선택적으로 더 포함할 수도 있다.The method of manufacturing a battery cell according to the present invention may include the step of inspecting the remaining amount of the electrolyte in the primary battery cell after the degassing and sealing of the process e) or after the clamping-baking of the process f) And a step 216 of checking the thickness of the cell.

본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.Those skilled in the art will appreciate that various modifications, additions and substitutions are possible, without departing from the scope and spirit of the invention as disclosed in the accompanying claims.

Claims (18)

a) 양극, 음극 및 분리막을 포함하는 전극조립체가 전해액과 함께 전지케이스 내에 도입된 구조의 1차 전지셀을 준비하는 과정;
b) 상기 전극조립체에 대해 전해액이 함침되도록 유지하여 1차 숙성하는 과정;
c) 상기 1차 전지셀을 소정의 전압으로 초기 충전하는 과정;
d) 상기 1차 전지셀을 상이한 온도 범위에서 각각 순차적으로 유지하여 2차 숙성 및 3차 숙성시키는 과정;
e) 상기 1차 전지셀 내의 가스를 제거하고 밀봉하는 과정;
f) 상기 1차 전지셀의 두께를 조절할 수 있도록, 소정의 온도 및 압력을 인가함으로써 클램핑-베이킹(clamping & baking)하는 과정; 및
g) 상기 1차 전지셀을 충전 및 방전함으로써, 설정된 출하 전압으로 조절하여, 최종 전지셀을 준비하는 과정;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 전지셀 제조 방법.
a) preparing a primary battery cell having a structure in which an electrode assembly including an anode, a cathode, and a separator is introduced into a battery case together with an electrolyte;
b) maintaining the electrolyte solution impregnated in the electrode assembly to perform primary aging;
c) initial charging the primary battery cell to a predetermined voltage;
(d) sequentially aging the primary battery cells in different temperature ranges to perform secondary aging and tertiary aging;
e) removing and sealing the gas in the primary battery cell;
f) clamping and baking by applying a predetermined temperature and pressure to adjust the thickness of the primary battery cell; And
g) preparing the final battery cell by regulating the primary battery cell to a set shipping voltage by charging and discharging the primary battery cell;
And forming a battery cell.
제 1 항에 있어서, 상기 전지셀은 수지층과 금속층을 포함하는 라미네이트 시트의 전지케이스에 전극조립체가 수납된 상태에서, 외주변이 열융착에 의해 밀봉되어 있는 판상형 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지셀 제조 방법.The battery cell according to claim 1, wherein the battery cell has a plate-like structure in which an outer periphery is sealed by thermal fusion in a state that an electrode assembly is housed in a battery case of a laminate sheet including a resin layer and a metal layer ≪ / RTI > 제 1 항에 있어서, 상기 b) 과정의 1차 숙성은 섭씨 20도 내지 30도의 온도 범위에서, 40시간 내지 80시간 동안 수행되는 것을 특징으로 하는 전지셀 제조 방법.The method according to claim 1, wherein the first aging in step b) is performed at a temperature in the range of 20 to 30 degrees Celsius for 40 to 80 hours. 제 1 항에 있어서, 상기 c) 과정의 초기 충전은 3.5V 내지 4.0V의 전압 범위까지 수행되는 것을 특징으로 하는 전지셀 제조 방법.The method of claim 1, wherein the initial charging of step c) is performed to a voltage range of 3.5V to 4.0V. 제 1 항에 있어서, 상기 d) 과정의 2차 숙성은 섭씨 50도 내지 80도의 범위에서, 20시간 내지 40시간 동안 수행되는 것을 특징으로 하는 전지셀 제조 방법.The method of claim 1, wherein the secondary aging of step d) is performed at a temperature in the range of 50 to 80 degrees Celsius for 20 to 40 hours. 제 1 항에 있어서, 상기 d) 과정의 3차 숙성은 섭씨 20도 내지 30도의 범위에서, 70시간 내지 120시간 동안 수행되는 것을 특징으로 하는 전지셀 제조 방법.The method of claim 1, wherein the third aging in step d) is performed at a temperature in the range of 20 to 30 degrees Celsius for about 70 to 120 hours. 제 1 항에 있어서, 상기 e) 과정의 가스 제거시, 1차 전지셀 내의 전해액은 설정된 양으로 조절되는 것을 특징으로 하는 전지셀 제조 방법.The method according to claim 1, wherein, in the gas removal step (e), the electrolyte solution in the primary battery cell is adjusted to a predetermined amount. 제 1 항에 있어서, 상기 f) 과정의 클램핑-베이킹은 한 쌍의 지그가 1차 전지셀의 서로 대향하는 양면에 대면한 상태에서, 소정의 온도와 압력을 인가함으로써 수행되는 것을 특징으로 하는 전지셀 제조 방법.The method according to claim 1, wherein the clamping-baking in the step f) is performed by applying a predetermined temperature and pressure while a pair of jigs face each other on opposite sides of the primary battery cell. ≪ / RTI > 제 8 항에 있어서, 상기 지그에 의해 인가되는 온도는 섭씨 25도 내지 80도의 범위인 것을 특징으로 하는 전지셀 제조 방법.The method of claim 8, wherein the temperature applied by the jig is in the range of 25 to 80 degrees Celsius. 제 8 항에 있어서, 상기 지그에 의해 인가되는 압력은 300 kgf/cm2 내지 2000 kgf/cm2의 범위인 것을 특징으로 하는 전지셀 제조 방법.The method according to claim 8, wherein the pressure applied by the jig is in the range of 300 kgf / cm 2 to 2000 kgf / cm 2 . 제 1 항에 있어서, 상기 f) 과정의 클램핑-베이킹에 의해 조절되는 1차 전지셀의 두께는 a) 과정에서 준비된 1차 전지셀의 두께에 대해 75% 내지 95%의 크기인 것을 특징으로 하는 전지셀 제조 방법.The method according to claim 1, wherein the thickness of the primary battery cell controlled by clamping-baking in step f) is in the range of 75% to 95% of the thickness of the primary battery cell prepared in step a) A method of manufacturing a battery cell. 제 1 항에 있어서, 상기 g) 과정은 1차 전지셀에 대한 완전 방전 및 완전 충전을 수행한 이후에, 설정된 출하 전압에 도달하도록 방전함으로써 수행되는 것을 특징으로 하는 전지셀 제조 방법.The method as claimed in claim 1, wherein step g) is performed by discharging the battery to reach a set discharge voltage after performing full discharge and full charge of the primary battery cell. 제 1 항에 있어서, 상기 g) 과정의 출하 전압은 1차 전지셀의 만충 전압에 대해 80% 내지 90%의 범위로 설정되는 것을 특징으로 하는 전지셀 제조 방법.The method of claim 1, wherein the shipment voltage of step g) is set in a range of 80% to 90% with respect to a full charge voltage of the primary battery cell. 제 1 항에 있어서, 상기 전지셀 제조 방법은,
i) 상기 b) 과정의 1차 숙성 이후에, 1차 전지셀의 전해액 함침 상태, 부반응 발생 유무, 조립상태 이상 유무를 검사하는 1차 검사 과정;
ii) 상기 c) 과정의 초기 충전 이후에, 1차 전지셀의 충전 용량을 검사하는 2차 검사 과정;
iii) 상기 d) 과정의 3차 숙성 이후에, 1차 전지셀의 방전 용량을 검사하는 3차 검사 과정;
iv) 상기 g) 과정의 출하 전압 조절 이후에, 1차 전지셀의 전압 조절 상태를 검사하는 4차 검사 과정;
을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전지셀 제조 방법.
The battery cell manufacturing method according to claim 1,
i) a primary inspection process for checking whether the electrolyte cell is impregnated in the electrolyte cell, whether a side reaction has occurred or not, and whether the cell has undergone an agglomeration abnormality after the first aging in the step b);
ii) a secondary inspection step of inspecting a charging capacity of the primary battery cell after the initial charging of the step c);
iii) a third inspection step of inspecting the discharge capacity of the primary battery cell after the third aging in the step d);
iv) a fourth checking step of checking a voltage regulation state of the primary battery cell after the shipment voltage adjustment in the step g);
Further comprising the steps of:
제 1 항에 따른 전지셀 제조 방법에 의해 전지셀을 제조하는 장치로서,
1차 전지셀을 충방전하고 숙성시키는 활성화부;
1차 전지셀 내의 가스를 제거하고 밀봉하는 가스 제거부; 및
상기 가스가 제거된 1차 전지셀의 두께를 조절할 수 있도록, 소정의 온도 및 압력을 인가함으로써 클램핑 및 베이킹하는 클램핑-베이킹부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 전지셀 제조장치.
An apparatus for manufacturing a battery cell by the method for manufacturing a battery cell according to claim 1,
An activator for charging / discharging the primary battery cell;
A gas removing unit for removing and sealing the gas in the primary battery cell; And
A clamping-baking unit for clamping and baking by applying a predetermined temperature and pressure so as to adjust the thickness of the primary battery cell from which the gas is removed;
Wherein the battery cell manufacturing apparatus comprises:
제 1 항에 따른 전지셀 제조 방법에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는 전지셀.A battery cell manufactured by the method for manufacturing a battery cell according to claim 1. 제 16 항에 따른 전지셀을 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스.A device comprising a battery cell according to claim 16. 제 17 항에 있어서, 상기 디바이스는 휴대폰, 태블릿 컴퓨터, 노트북 컴퓨터, 파워 툴, 웨어러블 전자기기, 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 플러그-인 하이브리드 전기자동차, 및 전력저장 장치로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 디바이스.18. The device of claim 17, wherein the device is selected from the group consisting of a cell phone, a tablet computer, a notebook computer, a power tool, a wearable electronic device, an electric vehicle, a hybrid electric vehicle, a plug- . ≪ / RTI >
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