KR20240100208A - Sealing method and sealing device - Google Patents
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Abstract
내측에 전극 조립체가 위치한 파우치를 실링하는 실링 방법에 있어서, 본 발명의 실시예에 따른 실링 방법은, 상기 파우치의 실링 부분이 제1온도로 실링되는 제1실링 단계 및 상기 실링 부분이 상기 제1온도보다 높은 제2온도로 실링되는 제2실링 단계를 포함할 수 있다.In the sealing method for sealing a pouch with an electrode assembly located inside, the sealing method according to an embodiment of the present invention includes a first sealing step in which the sealing portion of the pouch is sealed at a first temperature and the sealing portion is sealed at a first temperature. It may include a second sealing step of sealing at a second temperature higher than the temperature.
Description
본 발명은, 파우치형 이차 전지를 제조하기 위한 파우치를 실링하는 방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method and device for sealing a pouch for manufacturing a pouch-type secondary battery.
일반적으로, 이차 전지의 종류로는 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 리튬 이온 전지 및 리튬 이온 폴리머 전지 등이 있다. 이러한 이차 전지는 디지털 카메라, P-DVD, MP3P, 휴대폰, PDA, Portable Game Device, Power Tool 및 E-bike 등의 소형 제품뿐만 아니라, 전기 자동차나 하이브리드 자동차와 같은 고출력이 요구되는 대형 제품과 잉여 발전 전력이나 신재생 에너지를 저장하는 전력 저장 장치와 백업용 전력 저장 장치에도 적용되어 사용되고 있다.Generally, types of secondary batteries include nickel cadmium batteries, nickel hydrogen batteries, lithium ion batteries, and lithium ion polymer batteries. These secondary batteries are used not only for small products such as digital cameras, P-DVDs, MP3Ps, mobile phones, PDAs, portable game devices, power tools, and e-bikes, but also for large products requiring high output such as electric vehicles and hybrid vehicles, as well as for surplus power generation. It is also applied and used in power storage devices that store power or renewable energy and backup power storage devices.
이러한 이차 전지를 제조하기 위해, 먼저 전극 활물질 슬러리를 양극 집전체 및 음극 집전체에 도포하여 양극과 음극을 제조하고, 이를 분리막(Separator)의 양 측에 적층함으로써 소정 형상의 전극 조립체(Electrode Assembly)를 형성한다. 그리고 전지 케이스에 전극 조립체를 수납하고 전해질 주입 후 실링한다.To manufacture such a secondary battery, the electrode active material slurry is first applied to the positive electrode current collector and the negative electrode current collector to manufacture the positive and negative electrodes, and then laminated on both sides of the separator to form an electrode assembly of a predetermined shape. forms. Then, the electrode assembly is stored in the battery case, and the electrolyte is injected and sealed.
이차 전지는 전극 조립체를 수용하는 케이스의 재질에 따라, 파우치 형(Pouch Type) 및 캔 형(Can Type) 등으로 분류된다. 파우치 형(Pouch Type)은 유연한 폴리머 재질로 제조된 파우치에 전극 조립체를 수용한다. 그리고, 캔 형(Can Type)은 금속 또는 플라스틱 등의 재질로 제조된 케이스에 전극 조립체를 수용한다.Secondary batteries are classified into pouch type and can type, etc., depending on the material of the case that accommodates the electrode assembly. The pouch type accommodates the electrode assembly in a pouch made of flexible polymer material. And, the can type accommodates the electrode assembly in a case made of materials such as metal or plastic.
파우치형 이차 전지는 유연성을 가지는 파우치 필름 적층체에 프레스 가공을 수행하여 컵부를 형성한 후 컵부 내측 수용 공간에 전극 조립체를 수납하고 실링부를 실링하여 제조될 수 있다. 상기 파우치 필름 적층체는 금속 재질의 가스 배리어층 일면에 폴리에틸렌테레프탈레이트 등과 같은 고분자 필름을 적층하고, 타면에 열 가소성 폴리올레핀계 수지를 적용한 실런트층이 적층된 복수의 층으로 형성된다. 파우치형 전지 케이스가 실링될 때 상기 실런트층이 상호 열 접착됨으로써 실링 부부분이 형성될 수 있다.A pouch-type secondary battery can be manufactured by performing press processing on a flexible pouch film laminate to form a cup portion, storing the electrode assembly in the receiving space inside the cup portion, and sealing the sealing portion. The pouch film laminate is formed of a plurality of layers in which a polymer film such as polyethylene terephthalate is laminated on one side of a metal gas barrier layer, and a sealant layer made of thermoplastic polyolefin resin is laminated on the other side. When the pouch-type battery case is sealed, the sealant layers may be thermally bonded to each other to form a sealing portion.
최근에는 파우치형 이차 전지의 고용량화가 진행됨에 따라 성형성이 우수한 파우치에 대한 수요가 증가하고 있다. 성형성이 좋은 파우치를 제조하기 위해 가스 배리어층의 두께를 두껍게 형성하는 경우 파우치형 전지 케이스의 실링 시 실런트층이 쉽게 용융되지 않는 문제가 있다. Recently, as the capacity of pouch-type secondary batteries progresses, the demand for pouches with excellent formability is increasing. When the gas barrier layer is formed thick to manufacture a pouch with good formability, there is a problem that the sealant layer does not easily melt when sealing the pouch-type battery case.
종래에는 이러한 문제를 해결하기 위해 파우치형 전지 케이스의 실링 시 더 많은 열량을 가하기 위한 방법으로 실링 온도 및/또는 실링 시간을 증가시키는 방법이 사용되었다. 그러나, 실링 온도를 220℃ 이상으로 높일 경우 기재층이 용융됨으로써 변형되는 문제가 발생하며, 실링 시간을 늘릴 경우 생산 소요 시간(tact time)이 증가함으로써 생산성이 떨어지는 문제가 있었다.Conventionally, to solve this problem, a method of increasing the sealing temperature and/or sealing time was used to apply more heat when sealing the pouch-type battery case. However, when the sealing temperature is increased above 220°C, the base layer melts and deforms, and when the sealing time is increased, the tact time increases, leading to a decrease in productivity.
본 발명이 해결하고자 하는 일 과제는, 실링 온도를 조절하여 기재층을 변형시키지 않으면서도, 실링 시간을 줄여 생산 소요 시간을 감소시키는 실링 방법 및 실링 장치를 제공하는 것이다.The problem to be solved by the present invention is to provide a sealing method and a sealing device that reduce the production time by controlling the sealing temperature without deforming the base layer and reducing the sealing time.
내측에 전극 조립체가 위치한 파우치를 실링하는 실링 방법에 있어서, 본 발명의 실시예에 따른 실링 방법은, 상기 파우치의 실링 부분이 제1온도로 실링되는 제1실링 단계 및 상기 실링 부분이 상기 제1온도보다 높은 제2온도로 실링되는 제2실링 단계를 포함할 수 있다.In the sealing method for sealing a pouch with an electrode assembly located inside, the sealing method according to an embodiment of the present invention includes a first sealing step in which the sealing portion of the pouch is sealed at a first temperature and the sealing portion is sealed at a first temperature. It may include a second sealing step of sealing at a second temperature higher than the temperature.
상기 제1실링 단계 이후, 상기 제2실링 단계가 수행될 수 있다.After the first sealing step, the second sealing step may be performed.
상기 제1온도는 200℃ 이상 220℃ 미만일 수 있다.The first temperature may be 200°C or more and less than 220°C.
상기 제2온도는 220℃ 이상 230℃ 미만일 수 있다.The second temperature may be 220°C or more and less than 230°C.
상기 제1실링 단계에서, 상기 실링 부분의 함습량은 낮아질 수 있다.In the first sealing step, the moisture content of the sealing portion may be lowered.
상기 제1실링 단계에서, 상기 실링 부분의 함습량은 1000ppm보다 낮을 수 있다.In the first sealing step, the moisture content of the sealing portion may be lower than 1000 ppm.
상기 파우치는 금속 재질로 구성된 금속층 및 상기 금속측의 외측에 형성되고 폴리머 재질로 구성된 기재층을 포함하고, 상기 제1실링 단계에서, 상기 기재층의 형태는 유지될 수 있다.The pouch includes a metal layer made of a metal material and a base layer formed on the outside of the metal side and made of a polymer material. In the first sealing step, the shape of the base layer can be maintained.
상기 제1실링 단계 및 제2실링 단계에서, 상기 파우치는 1초 내지 2초 동안 실링될 수 있다.In the first sealing step and the second sealing step, the pouch may be sealed for 1 second to 2 seconds.
내측에 전극 조립체가 위치한 파우치를 실링하는 실링 장치에 있어서, 본 발명의 다른 실시예에 따른 실링 장치는, 상기 파우치의 실링 부분을 제1온도로 실링하는 제1실링부, 상기 실링 부분을 상기 제1온도보다 높은 제2온도로 실링하는 제2실링부 및 상기 제1실링부에 의해 실링된 상기 파우치를 상기 제2실링부로 이송시키는 이송부를 포함할 수 있다.In the sealing device for sealing a pouch with an electrode assembly located inside, the sealing device according to another embodiment of the present invention includes a first sealing part that seals the sealing part of the pouch at a first temperature, and the sealing part is connected to the first temperature. It may include a second sealing part that seals at a second temperature higher than 1 temperature, and a transfer part that transfers the pouch sealed by the first sealing part to the second sealing part.
상기 제1온도는 200℃ 이상 220℃ 미만이고, 상기 제2온도는 220℃ 이상 230℃ 미만일 수 있다.The first temperature may be 200°C or more and less than 220°C, and the second temperature may be 220°C or more and less than 230°C.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 실링 온도를 조절하여 파우치의 외관을 변형시키지 않은 상태에서 파우치를 실링함으로써, 실링 품질을 보다 확보하여 파우치형 이차 전지의 내구성 및 수명을 향상시킬 수 있다.According to a preferred embodiment of the present invention, by adjusting the sealing temperature to seal the pouch without deforming the appearance of the pouch, sealing quality can be further secured and durability and lifespan of the pouch-type secondary battery can be improved.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 실링 시간을 줄여 생산 소요 시간을 감소시킴으로써, 실링 공정의 효율을 높일 수 있다.According to a preferred embodiment of the present invention, the efficiency of the sealing process can be increased by reducing the production time by reducing the sealing time.
이 외에도, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 구성들로부터 당업자가 용이하게 예측 가능한 효과들을 포함할 수 있다.In addition to this, effects that can be easily predicted by a person skilled in the art from the configurations according to the preferred embodiment of the present invention may be included.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술되는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 실링 방법의 순서도이다.
도 2는 파우치 필름의 단면도이다.
도 3은 파우치형 이차 전지의 분해 조립도이다.
도 4는 비교 실시예에 변형이 발생한 모습의 이미지이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 실링 방법에 의해 제조된 파우치의 모습을 나타낸 이미지이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 실링 장치의 사시도이다.The following drawings attached to this specification illustrate preferred embodiments of the present invention, and serve to further understand the technical idea of the present invention together with the detailed description of the invention to be described later. Therefore, the present invention includes the matters described in such drawings. It should not be interpreted as limited to only .
1 is a flowchart of a sealing method according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a cross-sectional view of the pouch film.
Figure 3 is an exploded and assembled view of a pouch-type secondary battery.
Figure 4 is an image showing deformation in a comparative example.
Figure 5 is an image showing a pouch manufactured by a sealing method according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 is a perspective view of a sealing device according to another embodiment of the present invention.
이하에서는 첨부의 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 이하의 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, preferred embodiments of the present invention will be described in detail so that those skilled in the art can easily implement the present invention. However, the present invention may be implemented in various different forms and is not limited or restricted by the following examples.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분 또는 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략하였으며, 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서는, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일 또는 유사한 참조 부호를 붙이도록 한다In order to clearly explain the present invention, detailed descriptions of parts unrelated to the description or related known technologies that may unnecessarily obscure the gist of the present invention have been omitted, and reference signs are added to components in each drawing in this specification. In this regard, identical or similar reference signs are used to designate identical or similar components throughout the specification.
또한, 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 안되며, 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.In addition, terms or words used in this specification and patent claims should not be construed as limited to their usual or dictionary meanings, and the inventor should appropriately define the concept of terms in order to explain his or her invention in the best way. It must be interpreted with meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle that it can be done.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 실링 방법의 순서도이다.1 is a flowchart of a sealing method according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참고하면, 본 발명의 실시예에 따른 실링 방법에 의하면, 내측에 전극 조립체(E)가 위치한 상태에서 파우치(P)가 고온 및 고압으로 실링됨으로써 파우치(P)형 이차 전지가 제조될 수 있다. 이 경우, 실링 방법을 통해, 단계적인 실링 공정을 통해 파우치(P)가 보다 효과적으로 실링될 수 있다. 예를 들어, 실링 방법에 의하면, 파우치(P)는 각 단계별로 상이한 실링 온도로 실링될 수 있다. 구체적으로, 파우치(P)가 일정 온도로 1차 실링된 이후, 파우치(P)는 그보다 높은 온도로 2차 실링될 수 있다. 이와 같은 공정 순서 및 특징에 의하면, 파우치(P) 내부의 함습량이 낮아지는 과정에서 발생하는 변형이 방지될 수 있다. 또한, 이후, 높은 온도의 실링 공정이 수행됨으로써, 실링 품질이 확보되어 제조된 이차 전지의 성능 및 수명이 증대될 수 있다.Referring to FIG. 1, according to the sealing method according to an embodiment of the present invention, a pouch (P) type secondary battery can be manufactured by sealing the pouch (P) at high temperature and high pressure with the electrode assembly (E) located inside. You can. In this case, through the sealing method, the pouch P can be sealed more effectively through a step-by-step sealing process. For example, according to the sealing method, the pouch P may be sealed at different sealing temperatures at each stage. Specifically, after the pouch P is first sealed at a certain temperature, the pouch P may be secondarily sealed at a higher temperature. According to this process sequence and characteristics, deformation that occurs in the process of lowering the moisture content inside the pouch (P) can be prevented. Additionally, by performing a high-temperature sealing process, sealing quality can be secured and the performance and lifespan of the manufactured secondary battery can be increased.
본 발명의 실시예에 따른 실링 방법을 설명하기에 앞서, 이차 전지 제조에 쓰이는 파우치(P)에 대해 설명하면, 도 2는 파우치(P) 필름의 단면도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 파우치(P) 필름은 기재층(P10), 금속층(P20) 및 실런트층(P30)을 포함할 수 있다.Before explaining the sealing method according to an embodiment of the present invention, when describing the pouch (P) used in manufacturing a secondary battery, FIG. 2 is a cross-sectional view of the pouch (P) film. As shown in FIG. 2, the pouch (P) film may include a base layer (P10), a metal layer (P20), and a sealant layer (P30).
기재층(P10)은 파우치(P) 필름의 최외층에 형성되어 외부와의 마찰 및 충돌로부터 이차 전지를 보호할 수 있다. 기재층(P10)은 폴리머 재질을 포하여 전극 조립체(E)를 외부로부터 전기적으로 절연시킬 수 있다.The base layer (P10) is formed on the outermost layer of the pouch (P) film and can protect the secondary battery from friction and collision with the outside. The base layer P10 is made of a polymer material and can electrically insulate the electrode assembly E from the outside.
기재층(P10)의 두께는 5μm 내지 100μm, 구체적으로 7μm 내지 70μm, 보다 구체적으로 25μm 내지 60μm일 수 있다. 기재층(P10)의 두께가 상기 범위를 만족하는 경우, 외부 절연성이 우수하고, 파우치(P) 전체의 두께가 두껍지 않아 이차 전지의 부피 대비 에너지 밀도가 우수할 수 있다.The thickness of the base layer (P10) may be 5 μm to 100 μm, specifically 7 μm to 70 μm, and more specifically 25 μm to 60 μm. When the thickness of the base layer (P10) satisfies the above range, external insulation is excellent, and the entire pouch (P) is not thick, so the energy density compared to the volume of the secondary battery can be excellent.
본 발명에 따른 기재층(P10)은 2개 이상의 물질이 각각 층을 이루어 형성된 복합막 구조를 가질 수 있다. 상기 복합막 구조에서 각 층 사이에는 접착층이 추가로 형성될 수 있다.The base layer (P10) according to the present invention may have a composite film structure formed by layering two or more materials. In the composite membrane structure, an adhesive layer may be additionally formed between each layer.
구체적으로, 본 발명에 따른 기재층(P10)은 제1기재층(P101) 및 제2기재층(P102)을 포함할 수 있다. 이 경우, 제1기재층(P101)은 파우치(P) 필름의 최외층에 배치되는 층이고, 제2기재층(P102)은 제1기재층(P101)과 금속층(P20) 사이에 배치되는 층일 수 있다. 제1기재층(P101)과 제2기재층(P102)은 각각 재질 및/또는 물성이 상이한 재료로 이루어질 수 있다. Specifically, the base layer (P10) according to the present invention may include a first base layer (P101) and a second base layer (P102). In this case, the first base layer (P101) is a layer disposed on the outermost layer of the pouch (P) film, and the second base layer (P102) is a layer disposed between the first base layer (P101) and the metal layer (P20). You can. The first base layer (P101) and the second base layer (P102) may each be made of different materials and/or physical properties.
제1기재층(P101)은 전술한 바와 같이 파우치(P) 필름의 최외층에 배치되는 층일 수 있다. 이 경우, 제1기재층(P101)은 파우치(P) 외부로부터의 수분 침투를 방지하는 역할을 수행할 수 있다.As described above, the first base layer (P101) may be a layer disposed on the outermost layer of the pouch (P) film. In this case, the first base layer (P101) may serve to prevent moisture from penetrating from the outside of the pouch (P).
제1기재층(P101)은 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리카보네이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리염화비닐, 아크릴계 고분자, 폴리아크릴로나이트릴, 폴리이미드, 폴리아마이드, 셀룰로오스, 아라미드, 나일론, 폴리에스테르, 폴리파라페닐렌벤조비스옥사졸, 폴리아릴레이트, 테프론 및 유리섬유로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 재질로 이루어질 수 있다. 바람직하게는, 제1기재층(P101)은 내마모성 및 내열성을 가지는 폴리에스터 계열의 필름을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1기재층(P101)은 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트 및 폴리에틸렌나프탈레이트로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종 이상을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.The first base layer (P101) is made of polyethylene, polypropylene, polycarbonate, polyethylene terephthalate, polyvinyl chloride, acrylic polymer, polyacrylonitrile, polyimide, polyamide, cellulose, aramid, nylon, polyester, and polyparallel. It may be made of one or more materials selected from the group consisting of phenylenebenzobisoxazole, polyarylate, Teflon, and glass fiber. Preferably, the first base layer (P101) may include a polyester-based film having abrasion resistance and heat resistance. For example, the first base layer (P101) may include at least one selected from the group consisting of polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, and polyethylene naphthalate, but is not limited thereto.
제1기재층(P101)의 두께는 10μm 내지 50μm, 구체적으로 10μm 내지 40μm, 보다 구체적으로 12μm 내지 25μm 일 수 있다.The thickness of the first base layer (P101) may be 10 μm to 50 μm, specifically 10 μm to 40 μm, and more specifically 12 μm to 25 μm.
제2기재층(P102)은 전술한 바와 같이 제1기재층(P101)과 금속층(P20) 사이에 배치되는 층일 수 있다. 이 경우, 제2기재층(P102)은 파우치(P)의 성형성을 향상시키는 역할을 수행할 수 있다.As described above, the second base layer (P102) may be a layer disposed between the first base layer (P101) and the metal layer (P20). In this case, the second base layer (P102) may play a role in improving the formability of the pouch (P).
제2기재층(P102)은 나일론 6, 나일론 6,6, 나일론 MXD6, 나일론 4,10 등의 폴리아마이드 계열의 필름 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 바람직하게는, 제2 기재층(P10)은 나일론 6을 포함할 수 있으며, 이 경우 나일론 6이 갖는 우수한 연신 특성으로 인해 파우치(P)의 성형성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.The second base layer (P102) may include at least one of polyamide-based films such as nylon 6, nylon 6,6, nylon MXD6, and nylon 4,10, but is not limited thereto. Preferably, the second base layer (P10) may include nylon 6, and in this case, there is an advantage of improving the formability of the pouch (P) due to the excellent elongation characteristics of nylon 6.
제2기재층(P102)의 두께는 10μm 내지 50μm, 구체적으로 10μm 내지 40μm, 보다 구체적으로 15μm 내지 35μm일 수 있다.The thickness of the second base layer (P102) may be 10 μm to 50 μm, specifically 10 μm to 40 μm, and more specifically 15 μm to 35 μm.
제2기재층(P102)은 금속 산화물 입자를 포함할 수 있다. 금속 산화물 입자는 제2기재층(P102)으로 유입된 수분과의 반응으로 하이드록실화됨으로써 제2기재층(P102) 내 수분을 제거할 수 있다. 금속 산화물 입자는 CaO, MnO, SrO, MgO 및 ZnO로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종 이상을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 금속 산화물 입자는 수분과의 하이드록실화에 유리한 CaO 및 MgO 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.The second base layer (P102) may include metal oxide particles. The metal oxide particles are hydroxylated through a reaction with moisture introduced into the second base layer (P102), thereby removing moisture in the second base layer (P102). The metal oxide particles may include at least one selected from the group consisting of CaO, MnO, SrO, MgO, and ZnO. Preferably, the metal oxide particles may include at least one of CaO and MgO, which is advantageous for hydroxylation with moisture.
금속층(P20)은 기재층(P10) 및 실런트층(P30) 사이에 적층되어 파우치(P)의 기계적 강도를 확보하고, 이차 전지 외부의 가스 또는 수분 등의 출입을 차단하며, 파우치(P)형 전지 케이스 내부로부터의 전해질 누수를 방지하기 위한 것이다.The metal layer (P20) is laminated between the base layer (P10) and the sealant layer (P30) to secure the mechanical strength of the pouch (P), block the entry of gas or moisture outside the secondary battery, and form a pouch (P) type. This is to prevent electrolyte leakage from the inside of the battery case.
금속층(P20)은 금속으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 금속층(P20)은 알루미늄(Al), 구리(Cu), 스테인리스 스틸(SUS), 니켈, 티타늄 및 인바(INVAR)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 금속을 포함하는 금속 박막일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.The metal layer P20 may be formed of metal. For example, the metal layer P20 may be a metal thin film containing one or more metals selected from the group consisting of aluminum (Al), copper (Cu), stainless steel (SUS), nickel, titanium, and INVAR. , but is not limited to this.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 금속층(P20)은 알루미늄 합금 박막으로 형성될 수 있다. 알루미늄 합금 박막을 이용하여 금속층(P20)을 형성할 경우, 소정 수준 이상의 기계적 강도를 확보할 수 있으면서도 무게가 가볍고 전극 조립체(E)와 전해질에 의한 전기 화학적 성질에 대한 보완 및 방열성 등을 확보할 수 있다. 상기 알루미늄 합금 박막에는 알루미늄(Al) 이외의 금속 원소, 예를 들어, 철(Fe), 구리(Cu), 크롬(Cr), 망간(Mn), 니켈(Ni), 마그네슘(Mg), 실리콘(Si) 및 아연(Zn)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상이 포함될 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the metal layer P20 may be formed of an aluminum alloy thin film. When forming the metal layer (P20) using an aluminum alloy thin film, it is possible to secure mechanical strength above a certain level, while being light in weight, complementing the electrochemical properties caused by the electrode assembly (E) and electrolyte, and securing heat dissipation, etc. there is. The aluminum alloy thin film contains metal elements other than aluminum (Al), for example, iron (Fe), copper (Cu), chromium (Cr), manganese (Mn), nickel (Ni), magnesium (Mg), silicon ( One or more species selected from the group consisting of Si) and zinc (Zn) may be included.
금속층(P20)의 두께는 40μm 내지 100μm, 구체적으로 50μm 내지 90μm, 보다 구체적으로 55μm 내지 85μm일 수 있다. 금속층(P20)의 두께가 상기 범위를 만족할 경우, 컵부 성형 시 성형성 및 가스 배리어 성능이 우수하다.The thickness of the metal layer (P20) may be 40 μm to 100 μm, specifically 50 μm to 90 μm, and more specifically 55 μm to 85 μm. When the thickness of the metal layer (P20) satisfies the above range, formability and gas barrier performance are excellent when molding the cup portion.
실런트층(P30)은 내측에 전극 조립체(E)을 수용하고 있는 파우치(P)형 전지 케이스가 실링될 때, 실링부에서 상호 열 접착됨으로써 파우치(P)형 전지 케이스 내부를 완전히 밀폐시키기 위한 것이다. 이를 위해, 실런트층(P30)은 우수한 열 접착 강도를 갖는 소재로 형성될 수 있다.The sealant layer (P30) is used to completely seal the inside of the pouch (P) type battery case by being thermally bonded to each other at the sealing portion when the pouch (P) type battery case accommodating the electrode assembly (E) inside is sealed. . To this end, the sealant layer P30 may be formed of a material having excellent thermal adhesive strength.
실런트층(P30)은 절연성, 내식성, 실링성을 갖는 재질로 형성될 수 있다. 구체적으로, 실런트층(P30)은 파우치(P)형 전지 케이스 내측의 전극 조립체(E) 및/또는 전해질과 직접 접촉하므로, 절연성 및 내식성을 갖는 재질로 형성될 수 있다. 또한, 실런트층(P30)은 파우치(P)형 전지 케이스 내부를 완전히 밀폐하여 내부/외부 간의 물질 이동을 차단해야 하므로, 높은 실링성(예를 들어, 우수한 열 접착 강도)을 갖는 재질로 형성될 수 있다. 이러한 절연성, 내식성, 실링성의 확보를 위해, 실런트층(P30)은 폴리머 재질로 형성될 수 있다.The sealant layer (P30) may be formed of a material having insulation, corrosion resistance, and sealing properties. Specifically, the sealant layer (P30) is in direct contact with the electrode assembly (E) and/or electrolyte inside the pouch (P) type battery case, and therefore may be formed of a material having insulation and corrosion resistance. In addition, since the sealant layer (P30) must completely seal the inside of the pouch (P) type battery case and block material movement between the inside and outside, it must be formed of a material with high sealing properties (e.g., excellent thermal bonding strength). You can. To ensure such insulation, corrosion resistance, and sealing properties, the sealant layer P30 may be formed of a polymer material.
실런트층(P30)은 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리카보네이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리염화비닐, 아크릴계 고분자, 폴리아크릴로나이트릴, 폴리이미드, 폴리아마이드, 셀룰로오스, 아라미드, 나일론, 폴리에스테르, 폴리파라페닐렌벤조비스옥사졸, 폴리아릴레이트, 테프론, 및 유리섬유로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 물질로 이루어질 수 있으며, 바람직하게는 폴리프로필렌(PP) 및/또는 폴리에틸렌(PE) 등의 폴리올레핀계 수지로 이루어질 수 있다. 이 경우, 폴리프로필렌은 무연신 폴리프로필렌(Cast Polypropylene, CPP), 산 변성 폴리프로필렌(Acid Modified Polypropylene, PPa), 폴리프로필렌-에틸렌 공중합체 및/또는 폴리프로필렌-부틸렌-에틸렌 삼원 공중합체로 구성될 수 있다.The sealant layer (P30) is made of polyethylene, polypropylene, polycarbonate, polyethylene terephthalate, polyvinyl chloride, acrylic polymer, polyacrylonitrile, polyimide, polyamide, cellulose, aramid, nylon, polyester, and polyparaphenylene. It may be made of one or more materials selected from the group consisting of benzobisoxazole, polyarylate, Teflon, and glass fiber, and may preferably be made of polyolefin resin such as polypropylene (PP) and/or polyethylene (PE). there is. In this case, polypropylene consists of cast polypropylene (CPP), acid modified polypropylene (PPa), polypropylene-ethylene copolymer, and/or polypropylene-butylene-ethylene terpolymer. It can be.
이와 같은 파우치(P)를 이용해 이차 전지가 제조되는 과정을 설명하면, 도 3은 파우치(P)형 이차 전지의 분해 조립도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 파우치(P)는 내측에 전극 조립체(E)를 위치시킨 상태에서 폴딩되어 전극 조립체(E)를 수용할 수 있다.When explaining the process of manufacturing a secondary battery using such a pouch (P), Figure 3 is an exploded and assembled view of a pouch (P) type secondary battery. As shown in FIG. 3, the pouch (P) can be folded with the electrode assembly (E) positioned inside to accommodate the electrode assembly (E).
예를 들어, 파우치(P)는 펀치 등에 의해 드로잉(Drawing) 성형 및 연신될 수 있다. 그 결과, 파우치(P)는 내측에 함몰 형성되어 전극 조립체(E)는 수용하는 컵부 및 컵부 둘레를 따라 형성되고 실링되는 부분인 테라스부를 포함할 수 있다.For example, the pouch P may be drawn, formed, or stretched by a punch or the like. As a result, the pouch P is recessed on the inside so that the electrode assembly E can include a receiving cup portion and a terrace portion that is formed along the circumference of the cup portion and is sealed.
구체적으로, 파우치(P)가 펼쳐진 상태에서, 폴딩선을 기준으로 대칭이 되도록 파우치(P)의 양 측이 펀치 등으로 드로잉 성형될 수 있다. 이 경우, 파우치(P)의 일 측 컵부에 전극 조립체(E)가 안착된 상태에서, 파우치(P)는 폴딩선을 따라 폴딩되어, 전극 조립체(E)는 파우치(P)의 컵부 내측에 수용될 수 있다.Specifically, when the pouch P is unfolded, both sides of the pouch P may be drawn and formed with a punch or the like so as to be symmetrical with respect to the folding line. In this case, with the electrode assembly (E) seated in the cup portion on one side of the pouch (P), the pouch (P) is folded along the folding line, and the electrode assembly (E) is accommodated inside the cup portion of the pouch (P). It can be.
전극 조립체(E)는 전극이 적층된 적층셀(C) 및 적층셀(C)의 양 측에 전기적으로 연결되는 리드탭(T)을 포함할 수 있다. 파우치(P)는 리드탭(T)의 끝단, 즉, 리드탭(T)의 단자부분이 노출되도록 전극 조립체(E)를 수용한 상태에서 실링될 수 있다.The electrode assembly (E) may include a stacked cell (C) in which electrodes are stacked and a lead tab (T) electrically connected to both sides of the stacked cell (C). The pouch (P) can be sealed while accommodating the electrode assembly (E) so that the end of the lead tab (T), that is, the terminal portion of the lead tab (T) is exposed.
본 발명의 실시예에 따른 실링 방법을 통해, 고온 및 고압에 의해 컵부의 둘레 부분, 즉, 테라스부가 실링될 수 있다. 다시 말해, 파우치(P)의 테라스부가 실링 부분이 될 수 있다. 실링 방법은 제1실링 단계(S10) 및 제2실링 단계(S20)를 포함할 수 있다.Through the sealing method according to an embodiment of the present invention, the peripheral portion of the cup portion, that is, the terrace portion, can be sealed by high temperature and high pressure. In other words, the terrace portion of the pouch (P) may serve as a sealing portion. The sealing method may include a first sealing step (S10) and a second sealing step (S20).
제1실링 단계(S10)에서, 파우치(P)의 실링 부분이 제1온도로 실링될 수 있다. 예를 들어, 제1온도는 200℃ 이상 220℃ 미만일 수 있다. 제1실링 단계(S10) 이후, 제2실링 단계(S20)에서, 파우치(P)의 실링 부분이 제1온도보다 높은 제2온도로 실링될 수 있다. 예를 들어, 제2온도는 220℃ 이상 230℃ 미만일 수 있다. 즉, 동일한 실링 부분에 대해 1차적으로 200℃ 이상 220℃ 미만의 온도로 실링 공정이 가해지고, 2차적으로 220℃ 이상 230℃ 미만의 온도로 실링 공정이 가해질 수 있다.In the first sealing step (S10), the sealing portion of the pouch (P) may be sealed at a first temperature. For example, the first temperature may be 200°C or more and less than 220°C. After the first sealing step (S10), in the second sealing step (S20), the sealing portion of the pouch (P) may be sealed at a second temperature that is higher than the first temperature. For example, the second temperature may be 220°C or more and less than 230°C. That is, the sealing process may be applied primarily at a temperature of 200°C or more and less than 220°C to the same sealing part, and secondarily at a temperature of 220°C or more and less than 230°C.
제1온도가 200℃ 미만인 경우, 온도가 낮아 파우치(P)의 실링 품질이 저하될 수 있다. 또한, 제2온도가 230℃ 이상인 경우, 제1기재층(P101)이 용융되기 시작하여, 파우치(P)의 외관이 변형되는 문제가 발생될 수 있다.If the first temperature is less than 200°C, the sealing quality of the pouch P may be deteriorated due to the low temperature. Additionally, when the second temperature is 230°C or higher, the first base layer (P101) begins to melt, which may cause the appearance of the pouch (P) to be deformed.
이하에서는, 구체적인 실시예를 통해 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 다만, 하기 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 예시일 뿐, 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다. 본 기재의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것은 당연한 것이다.Below, the present invention will be described in more detail through specific examples. However, the following examples are only examples to aid understanding of the present invention and do not limit the scope of the present invention. It is obvious to those skilled in the art that various changes and modifications are possible within the scope and technical spirit of the present description, and it is natural that such changes and modifications fall within the scope of the appended patent claims.
실시예 1Example 1
파우치(P)를 266mm X 200mm으로 재단한 후 반으로 접어 133mm X 200mm 사이즈로 만들고, 장변(200mm)의 단부를 하기의 조건으로 실링한다.Cut the pouch (P) to 266mm
- 200℃, 0.1MPa 조건에서 2초 동안 1차 실링- Primary sealing for 2 seconds at 200℃ and 0.1MPa
- 220℃, 0.1MPa 조건에서 2초 동안 2차 실링- Secondary sealing for 2 seconds at 220℃ and 0.1MPa
실시예 2Example 2
파우치(P)를 266mm X 200mm으로 재단한 후 반으로 접어 133mm X 200mm 사이즈로 만들고, 장변(200mm)의 단부를 하기의 조건으로 실링한다.Cut the pouch (P) to 266mm
- 200℃, 0.1MPa 조건에서 2초 동안 1차 실링- Primary sealing for 2 seconds at 200℃ and 0.1MPa
- 230℃, 0.1MPa 조건에서 1.5초 동안 2차 실링- Secondary sealing for 1.5 seconds at 230℃ and 0.1MPa
실시예 3Example 3
파우치(P)를 266mm X 200mm으로 재단한 후 반으로 접어 133mm X 200mm 사이즈로 만들고, 장변(200mm)의 단부를 하기의 조건으로 실링한다.Cut the pouch (P) to 266mm
- 210℃, 0.1MPa 조건에서 1.8초 동안 1차 실링- Primary sealing for 1.8 seconds at 210℃ and 0.1MPa
- 220℃, 0.1MPa 조건에서 2초 동안 2차 실링- Secondary sealing for 2 seconds at 220℃ and 0.1MPa
실시예 4Example 4
파우치(P)를 266mm X 200mm으로 재단한 후 반으로 접어 133mm X 200mm 사이즈로 만들고, 장변(200mm)의 단부를 하기의 조건으로 실링한다.Cut the pouch (P) to 266mm
- 210℃, 0.1MPa 조건에서 2초 동안 1차 실링- Primary sealing for 2 seconds at 210℃ and 0.1MPa
- 230℃, 0.1MPa 조건에서 1.5초 동안 2차 실링- Secondary sealing for 1.5 seconds at 230℃ and 0.1MPa
비교예 1Comparative Example 1
파우치(P)를 266mm X 200mm으로 재단한 후 반으로 접어 133mm X 200mm 사이즈로 만들고, 장변(200mm)의 단부를 하기의 조건으로 실링한다.Cut the pouch (P) to 266mm
- 200℃, 0.1MPa 조건에서 3초 동안 실링- Sealing for 3 seconds at 200℃ and 0.1MPa
비교예 2Comparative Example 2
파우치(P)를 266mm X 200mm으로 재단한 후 반으로 접어 133mm X 200mm 사이즈로 만들고, 장변(200mm)의 단부를 하기의 조건으로 실링한다.Cut the pouch (P) to 266mm
- 210℃, 0.1MPa 조건에서 2초 동안 실링- Sealing for 2 seconds at 210℃ and 0.1MPa
비교예 3Comparative Example 3
파우치(P)를 266mm X 200mm으로 재단한 후 반으로 접어 133mm X 200mm 사이즈로 만들고, 장변(200mm)의 단부를 하기의 조건으로 실링한다.Cut the pouch (P) to 266mm
- 210℃, 0.1MPa 조건에서 3초 동안 실링- Sealing for 3 seconds at 210℃ and 0.1MPa
비교예 4Comparative Example 4
파우치(P)를 266mm X 200mm으로 재단한 후 반으로 접어 133mm X 200mm 사이즈로 만들고, 장변(200mm)의 단부를 하기의 조건으로 실링한다.Cut the pouch (P) to 266mm
- 220℃, 0.1MPa 조건에서 2초 동안 실링- Sealing for 2 seconds at 220℃ and 0.1MPa
비교예 5Comparative Example 5
파우치(P)를 266mm X 200mm으로 재단한 후 반으로 접어 133mm X 200mm 사이즈로 만들고, 장변(200mm)의 단부를 하기의 조건으로 실링한다.Cut the pouch (P) to 266mm
- 220℃, 0.1MPa 조건에서 1.8초 동안 1차 실링- Primary sealing for 1.8 seconds at 220℃ and 0.1MPa
- 210℃, 0.1MPa 조건에서 2초 동안 2차 실링- Secondary sealing for 2 seconds at 210℃ and 0.1MPa
비교예 6Comparative Example 6
파우치(P)를 266mm X 200mm으로 재단한 후 반으로 접어 133mm X 200mm 사이즈로 만들고, 장변(200mm)의 단부를 하기의 조건으로 실링한다.Cut the pouch (P) to 266mm
- 220℃, 0.1MPa 조건에서 1.5초 동안 1차 실링- Primary sealing for 1.5 seconds at 220℃ and 0.1MPa
- 220℃, 0.1MPa 조건에서 2초 동안 2차 실링- Secondary sealing for 2 seconds at 220℃ and 0.1MPa
비교예 7Comparative Example 7
파우치(P)를 266mm X 200mm으로 재단한 후 반으로 접어 133mm X 200mm 사이즈로 만들고, 장변(200mm)의 단부를 하기의 조건으로 실링한다.Cut the pouch (P) to 266mm
- 230℃, 0.1MPa 조건에서 1초 동안 1차 실링- Primary sealing for 1 second at 230℃ and 0.1MPa
- 230℃, 0.1MPa 조건에서 1.5초 동안 2차 실링- Secondary sealing for 1.5 seconds at 230℃ and 0.1MPa
실시예 1 내지 4와, 비교예 1 내지 7에서 실링된 각각의 파우치(P)에 대해, 실링 부분의 외관 변형 여부를 확인한다. 이 경우, 수분에 의한 기포 발생 또는 눌림 자국 등을 육안으로 확인함으로써, 실링 부분의 외관이 변형되었는지 확인 가능하다. 이 경우, 실링 전 파우치(P)에 함유된 수분량(ppm)과 1차 실링 후 파우치(P)에 함유된 수분량(ppm)을 측정하여, 외관 변형 여부와 함습량(ppm) 사이의 관계를 확인 가능하다.For each pouch (P) sealed in Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 7, it was checked whether the sealing portion was deformed in appearance. In this case, it is possible to check whether the appearance of the sealing part has been deformed by visually checking for bubbles caused by moisture or pressing marks. In this case, the amount of moisture (ppm) contained in the pouch (P) before sealing and the amount of moisture (ppm) contained in the pouch (P) after the first sealing are measured to check the relationship between the appearance deformation and the moisture content (ppm). possible.
또한, 실시예 1 내지 4와, 비교예 1 내지 7에서 실링된 각각의 파우치(P)에 대해, 실링 부분의 실링 강도를 측정한다. 이 경우, 실링 부분을 15mm 폭으로 커팅한 후, T자 형태로 5mm/min의 속도로 벌림으로써 실링 강도를 측정할 수 있다. 10kgf/15mm 이상의 강도가 측정된다면, 실링 품질이 우수한 것으로 간주한다.Additionally, for each pouch P sealed in Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 7, the sealing strength of the sealing portion was measured. In this case, the sealing strength can be measured by cutting the sealing part to a width of 15mm and then opening it in a T shape at a speed of 5mm/min. If a strength of more than 10kgf/15mm is measured, the sealing quality is considered excellent.
마지막으로, 실시예 1 내지 4와, 비교예 1 내지 7에서 실링된 각각의 파우치(P)에 대해, 공정 시간(tact time)을 측정한다. 다시 말해, 공정 시간(tact time)이란, 일 공정이 소요되는 시간을 의미할 수 있다. 구체적으로, 공정 시간(tact time)이란, 각각의 파우치(P)가 컨베이어 벨트와 같은 이송 수단을 통해 여러 공정을 받는 경우, 컨베이어 벨트의 속도와 비례 관계일 수 있다.Finally, the process time (tact time) was measured for each pouch (P) sealed in Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 7. In other words, tact time may mean the time required for one process. Specifically, the process time (tact time) may be proportional to the speed of the conveyor belt when each pouch P undergoes several processes through a transport means such as a conveyor belt.
위와 같은 측정값들을 하기 표 1에 정리하였다.The above measured values are summarized in Table 1 below.
(Tack time)process time
(Tack time)
도 4는 비교 실시예에 변형이 발생한 모습의 이미지이다.Figure 4 is an image showing deformation in a comparative example.
상기 표 1과 도 4를 참고하면, 비교예 4 내지 7의 경우, 외관 변형이 발생했다는 점을 확인할 수 있다. 즉, 파우치(P)의 함습량이 1000ppm 이상일 때, 220℃ 이상의 온도에서 실링 공정이 수행되는 경우, 파우치(P) 내부에 함유된 수분이 기화되면서 외관 변형을 일으킬 수 있다. 구체적으로, 제2기재층(P102)의 성분 특성상, 제2기재층(P102)에 함유된 수분이, 220℃이상의 높은 온도에 의해 기화되면서 외관 변형을 일으킬 수 있다. 예를 들어, 제2기재층(P102)은 다른 폴리머 성분에 비해 함습성이 높은 나일론 6 재질로 제조되므로, 제2기재층(P102)에 다량의 수분의 함유될 수 있다.Referring to Table 1 and Figure 4, it can be seen that in Comparative Examples 4 to 7, appearance deformation occurred. That is, when the moisture content of the pouch (P) is 1000ppm or more and the sealing process is performed at a temperature of 220°C or higher, the moisture contained inside the pouch (P) may evaporate, causing appearance deformation. Specifically, due to the nature of the components of the second base layer (P102), moisture contained in the second base layer (P102) may be vaporized by a high temperature of 220°C or higher, causing appearance deformation. For example, since the second base layer (P102) is made of nylon 6 material, which has a higher moisture content than other polymer components, a large amount of moisture may be contained in the second base layer (P102).
반면에, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 실링 방법에 의해 제조된 파우치의 모습을 나타낸 이미지이다. 도 5를 참고하면, 실시예 1 내지 4와 같은, 본 발명의 실시예에 따른 실링 방법에 의하면, 220℃ 미만의 제1온도로 제1실링 단계(S10)가 수행되는 과정에서, 실링 부분의 함습량은 낮아질 수 있다. 즉, 파우치(P)의 실링 부분의 함습량은 1000ppm보다 낮아질 수 있다. 실링 부분의 함습량이 1000ppm보다 낮은 상태에서 220℃이상의 온도로 제2실링 단계(S20)가 수행된다. 즉, 기재층(P10)의 함습량이 1000ppm보다 낮은 상태에서 제2실링 단계(S20)가 수행되므로, 기재층(P10)의 형태는 유지되면서 실링 공정이 수행될 수 있다. 보다 구체적으로, 제2기재층(P102)에 기포가 발생되지 않으므로, 제2기재층(P102)의 형태가 유지될 수 있다. 따라서, 이와 같은 본 발명의 실시예에 따르면, 외관 변형 없이 파우치(P)가 실링될 수 있다.On the other hand, Figure 5 is an image showing a pouch manufactured by a sealing method according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 5, according to the sealing method according to an embodiment of the present invention, such as Examples 1 to 4, in the process of performing the first sealing step (S10) at a first temperature of less than 220 ° C., the sealing portion Moisture content may be lowered. That is, the moisture content of the sealing portion of the pouch (P) may be lower than 1000 ppm. The second sealing step (S20) is performed at a temperature of 220°C or higher while the moisture content of the sealing portion is lower than 1000 ppm. That is, since the second sealing step (S20) is performed while the moisture content of the base layer (P10) is lower than 1000 ppm, the sealing process can be performed while maintaining the shape of the base layer (P10). More specifically, since no bubbles are generated in the second base layer (P102), the shape of the second base layer (P102) can be maintained. Therefore, according to this embodiment of the present invention, the pouch P can be sealed without deforming its appearance.
또한, 실링 품질에 대해, 비교예 1의 경우, 상대적으로 낮은 온도인 200℃로 실링을 받아 실링 강도를 확보하지 못한 것을 확인할 수 있다. 다음으로, 비교예 2의 경우, 상대적으로 낮은 온도인 210℃의 온도로 2초 동안 실링을 받아 실링 강도를 확보하지 못한 것을 확인할 수 있다.Additionally, with regard to sealing quality, in the case of Comparative Example 1, it can be confirmed that the sealing strength was not secured as it was sealed at a relatively low temperature of 200°C. Next, in the case of Comparative Example 2, it can be confirmed that the sealing strength was not secured after being sealed for 2 seconds at a relatively low temperature of 210°C.
이와 달리, 본 발명의 경우, 제1실링 단계(S10)를 거쳐 220℃이상의 온도로 제2실링 단계(S20)가 수행됨으로써, 실링 강도를 확보하여 실링 품질이 저하되는 문제가 방지될 수 있다.In contrast, in the case of the present invention, the second sealing step (S20) is performed at a temperature of 220° C. or higher after the first sealing step (S10), thereby securing sealing strength and preventing the problem of deterioration of sealing quality.
마지막으로, 공정 시간(tack time)에 대해, 비교예3의 경우, 외관 변형이 발생하지 않고 실링 강도를 확보하였으나, 공정 시간(tack time)이 3초이므로, 상대적으로 공정 시간(tack time)이 길어, 실링 공정의 효율이 저하될 수 있다.Lastly, regarding the tack time, in the case of Comparative Example 3, sealing strength was secured without external deformation, but since the tack time was 3 seconds, the tack time was relatively low. If it is long, the efficiency of the sealing process may decrease.
반면에, 본 발명의 경우, 각 공정별 공정 시간(tack time)이 2초 이하일 수 있다. 즉, 제1실링 단계(S10) 및 제2실링 단계(S20)에서, 파우치(P)는 1초 내지 2초 동안 실링될 수 있다. 이와 같이 공정 시간이 2초 이내이므로, 컨베이어 벨트와 같은 이송 수단을 통해 이송되면서 공정을 받는 파우치(P)의 특성상, 공정의 효율이 보다 증대될 수 있다.On the other hand, in the case of the present invention, the process time (tack time) for each process may be 2 seconds or less. That is, in the first sealing step (S10) and the second sealing step (S20), the pouch P may be sealed for 1 to 2 seconds. As the process time is less than 2 seconds, the efficiency of the process can be further increased due to the characteristics of the pouch P that undergoes the process while being transported through a transport means such as a conveyor belt.
결과적으로, 본 발명의 실시예에 따른 실링 방법에 따르면, 220℃를 기준으로 제1실링 단계(S10) 및 제2실링 단계(S20)로 나뉘어 파우치(P)가 실링됨으로써, 파우치(P)의 외관, 즉, 기재층(P10)이 변형되지 않은 상태에서 파우치(P)가 실링될 수 있다. 또한, 충분한 실링 시간 및 실링 온도를 통해 파우치(P)의 실링 품질이 보다 확보되어, 실링 강도가 우수한 파우치(P)형 이차 전지가 제조될 수 있다.As a result, according to the sealing method according to an embodiment of the present invention, the pouch P is sealed by dividing it into a first sealing step (S10) and a second sealing step (S20) based on 220 ° C. The pouch P can be sealed while the exterior, that is, the base layer P10, is not deformed. In addition, the sealing quality of the pouch (P) can be further secured through sufficient sealing time and sealing temperature, and a pouch (P) type secondary battery with excellent sealing strength can be manufactured.
이하에서는, 본 발명의 다른 실시예에 따른 실링 장치(10)에 대해 서술한다. 앞서 설명한 본 발명의 실시예에 따른 실링 방법에 대한 기술 내용과 동일한 내용에 대해서는 이하 설명을 생략하도록 한다.Below, a sealing device 10 according to another embodiment of the present invention will be described. The following description will be omitted for content that is the same as the technical content for the sealing method according to the embodiment of the present invention described above.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 실링 장치(10)의 사시도이다.Figure 4 is a perspective view of a sealing device 10 according to another embodiment of the present invention.
도 4를 참고하면, 실링 장치(10)는 제1실링부(101), 제2실링부(102), 구동부(103) 및 이송부(104)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 4 , the sealing device 10 may include a first sealing part 101, a second sealing part 102, a driving part 103, and a conveying part 104.
제1실링부(101)는 제1온도로 파우치(P)의 실링 부분을 실링할 수 있다. 즉, 제1실링부(101)는 고온 및 고압의 상태로 파우치(P)의 실링 부분을 압착하여 파우치(P)를 실링할 수 있다. 예를 들어, 제1실링부(101)는 200℃ 이상 220℃ 미만의 온도로 파우치(P)의 실링 부분을 실링할 수 있다.The first sealing portion 101 may seal the sealing portion of the pouch P at a first temperature. That is, the first sealing portion 101 can seal the pouch P by compressing the sealing portion of the pouch P under high temperature and high pressure. For example, the first sealing portion 101 may seal the sealing portion of the pouch P at a temperature of 200°C or more and less than 220°C.
제2실링부(102)는 실링 부분을 제1온도보다 높은 제2온도로 실링할 수 있다. 예를 들어, 제2실링부(102)는, 파우치(P)의 이송 경로를 기준으로 제1실링부(101)의 후방에 위치할 수 있다. 즉, 제2실링부(102)는 제1실링부(101)로부터 파우치(P)를 전달받아, 제1실링부(101)가 실링한 부위를 재차 실링할 수 있다. 이 경우, 제2실링부(102)는 220℃ 이상 230℃ 미만의 온도로 파우치(P)의 실링 부분을 실링할 수 있다.The second sealing portion 102 may seal the sealing portion at a second temperature that is higher than the first temperature. For example, the second sealing part 102 may be located behind the first sealing part 101 based on the transfer path of the pouch P. That is, the second sealing unit 102 can receive the pouch P from the first sealing unit 101 and re-seal the area sealed by the first sealing unit 101. In this case, the second sealing portion 102 can seal the sealing portion of the pouch P at a temperature of 220°C or more and less than 230°C.
제1실링부(101) 및 제2실링부(102)는 파우치(P)의 일 단면을 실링할 수 있다. 예를 들어, 파우치(P) 내측에 전극 조립체(E)가 수용된 상태에서, 제1실링부(101) 및 제2실링부(102)에 의해 파우치(P)의 단변이 실링될 수 있다. 구체적으로, 리드탭(T)이 돌출되어 위치하는 파우치(P)의 일 단변이 실링될 수 있다.The first sealing part 101 and the second sealing part 102 may seal one end surface of the pouch P. For example, with the electrode assembly (E) accommodated inside the pouch (P), the short side of the pouch (P) may be sealed by the first sealing part 101 and the second sealing part 102. Specifically, one side of the pouch (P) where the lead tab (T) protrudes may be sealed.
구동부(103)는 제1실링부(101) 및 제2실링부(102)에 각각 연결되어, 제1실링부(101) 및 제2실링부(102)를 이동시킬 수 있다. 예를 들어, 제1실링부(101) 및 제2실링부(102)가 파우치(P)의 상하면을 압착하도록, 구동부(103)는 제1실링부(101) 및 제2실링부(102)를 상하 운동시킬 수 있다.The driving unit 103 is connected to the first sealing part 101 and the second sealing part 102, respectively, and can move the first sealing part 101 and the second sealing part 102. For example, the driving unit 103 connects the first sealing unit 101 and the second sealing unit 102 so that the first sealing unit 101 and the second sealing unit 102 compress the upper and lower surfaces of the pouch P. can be moved up and down.
이송부(104)는 제1실링부(101)에 의해 실링된 파우치(P)를 제2실링부(102)로 이송시킬 수 있다. 예를 들어, 이송부(104)는 컨베이어 벨트와 같은 이송 수단을 포함하여, 파우치(P)를 상측에 안착시킨 상태에서 이송 경로를 따라 파우치(P)를 이송시킬 수 있다.The transfer unit 104 may transfer the pouch P sealed by the first sealing unit 101 to the second sealing unit 102. For example, the transfer unit 104 may include a transfer means such as a conveyor belt, and may transfer the pouch P along the transfer path while the pouch P is seated on the upper side.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.The above description is merely an illustrative explanation of the technical idea of the present invention, and various modifications and variations will be possible to those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention.
따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.Accordingly, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical idea of the present invention, but are for illustrative purposes, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments.
본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The scope of protection of the present invention should be interpreted in accordance with the claims below, and all technical ideas within the equivalent scope should be construed as being included in the scope of rights of the present invention.
S10: 제1실링 단계
S20: 제2실링 단계
10: 실링 장치
101: 제1실링부
102: 제2실링부
103: 구동부
104: 이송부
P: 파우치
E: 전극 조립체
C: 적층셀
T: 리드탭
P10: 기재층
P20: 금속층
P30: 실런트층
P101: 제1기재층
P102: 제2기재층S10: First sealing step
S20: Second sealing step
10: Sealing device
101: First sealing part
102: Second sealing part
103: driving unit
104: Transfer unit
P: Pouch
E: Electrode assembly
C: Laminated cell
T: lead tab
P10: Base layer
P20: Metal layer
P30: Sealant layer
P101: First substrate layer
P102: Second substrate layer
Claims (10)
상기 기재층의 형태가 유지되면서 상기 파우치의 실링 부분이 제1온도로 실링되는 제1실링 단계; 및
상기 실링 부분이 상기 제1온도보다 높은 제2온도로 실링되는 제2실링 단계를 포함하는, 실링 방법.A sealing method for sealing a pouch comprising a metal layer made of a metal material and a base layer formed on the outside of the metal layer and made of a polymer material, and having an electrode assembly positioned on the inside, comprising:
A first sealing step in which the sealing portion of the pouch is sealed at a first temperature while maintaining the shape of the base layer; and
A sealing method comprising a second sealing step in which the sealing portion is sealed at a second temperature higher than the first temperature.
상기 제1실링 단계 이후, 상기 제2실링 단계가 수행되는, 실링 방법.In paragraph 1
A sealing method in which, after the first sealing step, the second sealing step is performed.
상기 제1온도는 200℃ 이상 220℃ 미만인, 실링 방법.In paragraph 1
A sealing method wherein the first temperature is 200°C or more and less than 220°C.
상기 제2온도는 220℃ 이상 230℃ 미만인, 실링 방법.In paragraph 1
A sealing method wherein the second temperature is 220°C or more and less than 230°C.
상기 제1실링 단계에서, 상기 실링 부분의 함습량은 낮아지는, 실링 방법.In paragraph 1
In the first sealing step, the moisture content of the sealing portion is lowered.
상기 제1실링 단계에서, 상기 실링 부분의 함습량은 1000ppm보다 낮은, 실링 방법.In paragraph 5
In the first sealing step, the moisture content of the sealing portion is lower than 1000 ppm.
상기 기재층은, 최외층에 배치되고 폴리에스터 재질을 포함하는 제1기재층 및 상기 제1기재층과 상기 금속층 사이에 배치되고 나일론 재질을 포함하는 제2기재층을 포함하고,
상기 제1실링 단계에서, 상기 제2기재층의 형태는 유지되는, 실링 방법.In paragraph 1
The base layer includes a first base layer disposed on the outermost layer and made of a polyester material, and a second base layer disposed between the first base layer and the metal layer and made of a nylon material,
In the first sealing step, the shape of the second base layer is maintained.
상기 제1실링 단계 및 제2실링 단계에서, 상기 파우치는 1초 내지 2초 동안 실링되는, 실링 방법.In paragraph 1
In the first sealing step and the second sealing step, the pouch is sealed for 1 to 2 seconds.
상기 파우치의 실링 부분을 제1온도로 실링하는 제1실링부;
상기 실링 부분을 상기 제1온도보다 높은 제2온도로 실링하는 제2실링부; 및
상기 제1실링부에 의해 실링된 상기 파우치를 상기 제2실링부로 이송시키는 이송부를 포함하는, 실링 장치.In the sealing device for sealing the pouch with the electrode assembly located on the inside,
a first sealing part that seals the sealing part of the pouch at a first temperature;
a second sealing part that seals the sealing part at a second temperature higher than the first temperature; and
A sealing device comprising a transfer unit that transfers the pouch sealed by the first sealing unit to the second sealing unit.
상기 제1온도는 200℃ 이상 220℃ 미만이고, 상기 제2온도는 220℃ 이상 230℃ 미만인, 실링 장치.
In paragraph 9
The first temperature is 200°C or more and less than 220°C, and the second temperature is 220°C or more and less than 230°C.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Publications (1)
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ID=91944743
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020230085331A KR20240100208A (en) | 2022-12-22 | 2023-06-30 | Sealing method and sealing device |
Country Status (1)
Country | Link |
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KR (1) | KR20240100208A (en) |
-
2023
- 2023-06-30 KR KR1020230085331A patent/KR20240100208A/en unknown
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