파우치형 리튬 이차전지의 제조방법 | 현대자동차 특허

파우치형 리튬 이차전지의 제조방법으로서, 파우치 원단과 전극조립체를 준비하는 준비단계 파우치 원단의 일측을 프레싱하여 전극조립체가 수용되는 수용홈을 성형하는 프레싱단계, 수용홈에 전극조립체를 삽입하여 배치하는 배치단계, 평판 형상의 파우치 타측을 폴딩하여 파우치 원단의 타측이 전극조립체와 수용홈을 커버링하도록 성형하는 성형단계 및 폴딩된 파우치 원단의 외주면을 따라 파우치 원단을 실링하는 실링단계를 포함하는 파우치형 리튬 이차전지의 제조방법이 소개된다.

기술분야

파우치형 리튬 이차전지의 제조방법에 관한 것이다.

배경기술

리튬 이차전지는 재충전이 가능하며 고수명, 고용량으로 인해 차세대 동력원으로 각광을 받고 있다. 리튬 이차전지의 활용분야는 소형 디지털 기기에서부터 대형 전기자동차까지 다양하다. 이차전지를 제조하고 사용함에 있어서 일반적으로 여러 개의 배터리 셀을 직렬로 연결해 제조하고 사용하게 된다.

리튬 이차전지가 전기자동차에 사용될 경우 한번의 충전으로 500km 이상을 운행할 수 있는 능력이 요구되기 때문에 리튬 이차전지의 용량을 높이는 것이 주된 관심사이다. 리튬 이차전지의 셀이 만들어지는 타입은 캔형과 파우치형이 있다. 파우치형은 캔형에 비해 비교적 자유로운 모양으로 만들어지기 때문에 유연성이 높고, 경량화가 용이해 각형에 비해 더 높은 에너지밀도를 가질 수 있다는 장점이 있다.

파우치형 리튬 이차전지에서 사용되는 파우치 원단은 기본적으로 알루미늄 호일에 나일론과 CPP 필름을 붙인 구조이며, 외부의 충격이나 내전해액성, 성형성을 증진하기 위해 다른 재료가 더 붙기도 한다. 파우치 원단과 전극조립체가 준비되면, 파우치는 전극조립체가 수용될 수 있게 프레스로 사각의 홈을 형성하고, 형성된 홈에 전극조립체를 수용하고 파우치를 폴딩하여 파우치의 외주면을 열압착해 실링하고, 전해액을 주입하여 파우치형 리튬 이차전지가 조립되게 된다.

일반적으로 파우치 원단에 같은 깊이 혹은 다른 깊이를 가지는 두개의 사각홈을 형성하고 그 홈 안에 전극조립체를 수용한 후 폴딩하고 폴딩부를 제외한 나머지 외주면을 실링하게 되는 방법을 이용한다. 공정 과정 중 폴딩부 측에서는 도 1에 도시된 W형상이 나타나게 되는데 이 부위가 배터리 제조 시 냉각을 위한 방열 갭필러와 맞닿게 되고, 이 W형상에 갭필러가 채워지지 않으면 냉각효율이 떨어지면서 배터리 팩의 충전시 최대 온도가 올라가게 된다. 따라서 폴딩부의 W형상을 제거하거나 냉각효율을 높일 수 있는 방법이 요구되는 실정이다.

해결하려는 과제

폴딩부의 W형상을 제거할 수 있는 파우치형 리튬이차전지의 제조방법을 제공하고자 함이다.

발명의 효과

배터리시스템 냉각효율이 향상되고 그에 따라 배터리 내구도 및 급속 충전 성능이 향상되고, 갭필러의 도포량이 저감되어 배터리시스템의 중량 및 원가가 절감될 수 있으며, 폴딩부에 나타나는 W형상의 치수를 측정할 필요가 없어 W형상 홈의 깊이를 측정하기 위한 스캐너 도입 비용을 절감하고 검사 공정을 삭제할 수 있다.

시스템 및 서비스 구성정보 상세 명세서

파우치형 리튬 이차전지의 제조방법으로서 파우치 원단과 전극조립체를 준비하는 준비단계, 파우치 원단의 일측을 프레싱하여 전극조립체가 수용되는 수용홈을 성형하는 프레싱단계, 수용홈에 전극조립체를 삽입하여 배치하는 배치단계, 평판 형상의 파우치 타측을 폴딩하여 파우치 원단의 타측이 전극조립체와 수용홈을 커버링하도록 성형하는 성형 단계 및 폴딩된 파우치 원단의 외주면을 따라 파우치 원단을 실링하는 실링단계;를 포함하는 파우치형 리튬 이차전지의 제조방법.

프레싱단계에서 형성되는 수용홈의 깊이가 8.5mm 이상인 것을 특징으로 하는 파우치형 리튬 이차전지의 제조방법. 준비단계에서 준비되는 파우치 원단은 두께가 153㎛ 이상인 것을 특징으로 하는 파우치형 리튬 이차전지의 제조 방법.

파우치 원단은 CPP 층, Al층, Nylone층, PET층이 적층된 복합층 구조이고, NY층의 두께는 15㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 파우치형 리튬 이차전지의 제조방법. 파우치 원단은 CPP 층, Al층, Nylone층, PET층이 적층된 복합층 구조이고, PET층의 두께는 12㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 파우치형 리튬 이차전지의 제조방법.

파우치 원단은 CPP 층, Al층, Nylone층, PET층이 적층된 복합층 구조이고, 수용홈이 8.5mm 이상의 깊이로 성형 될 경우 Al의 잔존두께가 21.6㎛ 이상인 것을 특징으로 하는 파우치형 리튬 이차전지의 제조방법. 실링단계에서 실링되는 파우치 원단의 측면은 폴딩되어 절곡되는 측면을 제외한 나머지 3면인 것을 특징으로 하는 파우치형 리튬 이차전지의 제조방법.

성형단계에서는 평판 형상의 파우치 타측을 폴딩함으로써 형성되는 절곡된 측면이 평판 형상인 것을 특징으로 하는 파우치형 리튬 이차전지의 제조방법.

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