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KR20140048615A - Press device for jelly roll-secondary battery and fabricating method of secondary battery using the same - Google Patents

Press device for jelly roll-secondary battery and fabricating method of secondary battery using the same Download PDF

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KR20140048615A
KR20140048615A KR1020120114779A KR20120114779A KR20140048615A KR 20140048615 A KR20140048615 A KR 20140048615A KR 1020120114779 A KR1020120114779 A KR 1020120114779A KR 20120114779 A KR20120114779 A KR 20120114779A KR 20140048615 A KR20140048615 A KR 20140048615A
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KR
South Korea
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pressing
secondary battery
pressing member
electrode assembly
cylindrical secondary
Prior art date
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KR1020120114779A
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Korean (ko)
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KR101622437B1 (en
Inventor
최승훈
김정수
이동섭
남상봉
이향목
Original Assignee
주식회사 엘지화학
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Publication date
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Abstract

The present invention relates to press capable of increasing the efficiency of a winding process of a cylindrical secondary battery. Especially, by the deviations of an external diameter and a curvature generated by the thickness of an electrode tab, arranged on the cylindrical secondary battery, a problem, regarding defects of a post process wherein the cylindrical secondary battery is inserted to an electrode can, occurs. To resolve the problem, provided in the present invention is a press structure capable of calibrating the deviations of curvature and thickness by pressurizing an overlapping portion of the electrode tab after winding the cylindrical secondary battery into a jelly roll structure.

Description

원통형 이차전지의 프레스 장치 및 이를 이용한 이차전지의 제조방법{Press device for jelly roll-secondary battery and Fabricating method of secondary battery using the same}Press device for cylindrical secondary battery and method for manufacturing secondary battery using same {Press device for jelly roll-secondary battery and Fabricating method of secondary battery using the same}

본 발명은 원통형 이차전지의 와인딩 공정 효율을 높일 수 있는 프레스 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a press apparatus that can increase the winding process efficiency of a cylindrical secondary battery.

최근에는 셀룰라 폰, 노트북 컴퓨터, 캠코더 등의 콤팩트하고 경량화 된 전기/전자 장치들이 활발하게 개발 및 생산되고 있다. 이러한 휴대용 전기/전자장치들은 별도의 전원이 구비되지 않은 장소에서도 작동될 수 있도록Recently, compact and lightweight electric / electronic devices such as cellular phones, notebook computers, camcorders, etc. have been actively developed and produced. These portable electrical / electronic devices can be operated in places where no separate power source is provided.

전지 팩을 내장하고 있다. 내장된 전지 팩은 휴대용 전기/전자 장치를 일정기간 동안 구동시키기 위해 일정 레벨의 전압을 출력시킬 수 있도록 내부에 적어도 하나의 전지를 구비하고 있다.The battery pack is built in. The built-in battery pack includes at least one battery therein for outputting a predetermined level of voltage for driving the portable electric / electronic device for a period of time.

전지 팩은 경제적인 측면을 고려하여 최근에는 충ㆍ방전이 가능한 이차전지를 채용하고 있다. 이차전지에는 대표적으로, 니켈-카드뮴(Ni-Cd) 전지와 니켈-수소(Ni-MH)전지 및 리튬(Li) 전지와 리튬 이온(Li-ion) 전지 등의 리튬 이차 전지 등이 있다.In consideration of economical aspects, battery packs employ secondary batteries that can be charged and discharged in recent years. Representative secondary batteries include lithium secondary batteries such as nickel-cadmium (Ni-Cd) batteries, nickel-hydrogen (Ni-MH) batteries, lithium (Li) batteries, and lithium ion (Li-ion) batteries.

특히, 리튬 이차 전지는 작동 전압이 3.6V~4.3V의 범위에서 통상 구현되며, 휴대용 전자 장비 전원으로 많이 사용되고 있는 니켈-카드뮴 전지나, 니켈-수소 전지보다 3배나 높고, 단위 중량당 에너지 밀도가 높다는 측면에서 급속도로 신장되고 있는 추세이다.In particular, lithium secondary batteries are typically implemented in the operating voltage range of 3.6V to 4.3V, and are three times higher than nickel-cadmium batteries or nickel-hydrogen batteries, which are widely used as power sources for portable electronic equipment, and have high energy density per unit weight. It is rapidly increasing in terms of aspect.

이러한 이차 전지는 주로 양극 활물질로 리튬계 산화물, 음극 활물질로는 탄소재를 사용하고 있다. 일반적으로는, 전해액의 종류에 따라 액체 전해질 전지와, 고분자 전해질 전지로 분류되며, 액체 전해질을 사용하는 전지를 리튬 이온 전지라 하고, 고분자 전해질을 사용하는 전지를 리튬 폴리머 전지라고 한다. 또한, 리튬 이차 전지는 여러 가지 형상으로 제조되고 있는데, 대표적인 형상으로는 원통형과, 각형과, 파우치형을 들 수 있다.Such secondary batteries mainly use lithium-based oxides as positive electrode active materials and carbon materials as negative electrode active materials. Generally, a battery using a liquid electrolyte is referred to as a lithium ion battery, and a battery using a polymer electrolyte is referred to as a lithium polymer battery, which is classified as a liquid electrolyte cell and a polymer electrolyte cell, depending on the type of the electrolyte. In addition, the lithium secondary battery is manufactured in various shapes. Typical shapes include a cylindrical shape, a square shape, and a pouch shape.

통상적으로, 이차 전지는 전극 조립체(젤리롤(jelly roll) 또는 권취품)와, 전극 조립체를 수용하는 리튬 이차전지용 케이스와, 리튬 이차 전지용 케이스 내측에 주입되어 리튬 이온의 이동을 가능하게 하는 전해액 및 케이스를 마감하는 캡 조립체를 포함한다.In general, the secondary battery includes an electrode assembly (jelly roll or wound product), a lithium secondary battery case accommodating the electrode assembly, an electrolyte solution injected into the lithium secondary battery case to allow lithium ions to move, and A cap assembly closing the case.

도 1은 이차전지의 구조 중 젤리롤(jelly roll) 타입의 원통형 이차전지의 전극조립체를 도시한 개념도이다.FIG. 1 is a conceptual diagram illustrating an electrode assembly of a jelly roll type cylindrical secondary battery in a structure of a secondary battery.

도시된 것과 같이, 이차전지의 구조 중 젤리롤(jelly roll) 타입의 원통형 이차전지의 전극조립체는 양극집전체의 소정영역에 양극활물질층이 형성된 양극전극판(10), 음극집전체의 소정영역에 음극활물질층이 형성된 음극전극판(30), 상기 양극전극판(10) 및 음극전극판(30)상에 도포되어 상기 양극전극판(10)과 음극전극판(30)의 쇼트(short)를 방지하고 리튬 이온의 이동만 가능하게 하는 세라믹 세퍼레이터 기능막(20,이하 분리막라 한다)이 젤리-롤 형상으로 권취되어 형성된다. 그리고 전극조립체 상부로는 각 전극의 전극탭(15, 25)이 돌출되게 된다. 특히 이 경우 원통형 기둥 모양의 권심부재(1)를 중심으로 상기 음극, 양극, 분리막의 구성요소가 권취되는 공정을 수행하게 된다.As shown in the drawing, the electrode assembly of the jelly roll type cylindrical secondary battery of the structure of the secondary battery includes a positive electrode plate 10 having a positive electrode active material layer formed on a predetermined area of the positive electrode current collector, and a predetermined area of the negative electrode current collector. It is applied on the cathode electrode plate 30, the anode electrode plate 10 and the cathode electrode plate 30, the cathode active material layer is formed on the short (short) of the cathode electrode plate 10 and the cathode electrode plate 30 And a ceramic separator functional film 20 (hereinafter referred to as a separation membrane) which prevents the movement of the lithium ion and allows only the movement of lithium ions are wound and formed in a jelly-roll shape. The electrode tabs 15 and 25 of each electrode protrude from the electrode assembly. In this case, in particular, the process of winding the components of the cathode, the anode, and the separator around the cylindrical pillar-shaped core 1 is performed.

도 1에서 전극 탭이 형성되는 수직 선분 선상으로의 단면(X~X')을 도 2를 통해 살펴보면, 와인딩되는 양극전극판(10), 분리막(20), 음극전극판(30)의 권취구조에서 전극탭(15, 25)의 중첩부(Y)에서는 탭의 존재로 인해 권취되는 전극조립체의 이상적인 외경(A)에서 탭이 존재하는 영역에 대응되는 외경(B)이 변형(B')되어 곡률이 변형되게 되어 후공정 불량으로 이어지게 된다. 이러한 곡률의 변화는 권취공정에서 탭에 의한 전극재에 가해지는 스트레스가 증가하게 되어 크랙이 발생하게 되어 전극의 신뢰성을 떨어뜨리는 문제로 이어지게 된다.Referring to FIG. 1, a cross-section X to X ′ along a vertical line segment in which electrode tabs are formed, is illustrated in FIG. 2, the winding structure of the cathode electrode plate 10, the separator 20, and the cathode electrode plate 30 being wound. In the overlapping portion Y of the electrode tabs 15 and 25, the outer diameter B corresponding to the region where the tab is present is deformed (B ′) in the ideal outer diameter A of the electrode assembly wound due to the presence of the tab. The curvature is deformed, which leads to post-process failure. This change in curvature increases the stress applied to the electrode material by the tab in the winding process, causing cracks, leading to a problem of deteriorating the reliability of the electrode.

한국공개특허공보 제10-2011-0127469호Korean Patent Publication No. 10-2011-0127469

본 발명은 상술한 과제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 원통형 이차전지의 전극탭의 배치 부분에 전극탭의 두께로인해 발생하는 외경의 두께 및 곡률의 편차로 인해, 전극캔에 삽입하는 후공정에 불량이 발생하는 문제를 해소하기 위해, 젤리롤 구조로 권취후 전극탭의 오버랩 부위를 중심으로 3방향에서 가압하여 곡률편차 및 두께 편차를 보정할 수 있는 가압프레스의 구조를 제공하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is due to a variation in the thickness and curvature of the outer diameter caused by the thickness of the electrode tab in the arrangement portion of the electrode tab of the cylindrical secondary battery. In order to solve the problem that a defect occurs in the post-insertion process, it is provided with a press roll that can correct the curvature deviation and thickness deviation by pressing in three directions around the overlapping portion of the electrode tab after winding with a jelly roll structure. There is.

상술한 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명에서는 양극/분리막/음극의 권취형 전극조립체를 상기 전극조립체의 중심방향으로 가압하는 가압부재를 포함하되, 상기 가압부재는 적어도 2 이상 구비되는 원통형 이차전지의 프레스 장치를 제공하며, 특히 상기 가압부재의 구조를 상기 전극조립체의 외경의 곡률과 동일한 곡률을 구비한 내부면을 구비하며, 적어도 2 이상 구비되는 가압부재 중 어느 하나는 상기 전극조립체의 전극탭이 형성되는 영역을 가압하도록 배치되도록 한다.As a means for solving the above problems, the present invention includes a pressing member for pressing the wound electrode assembly of the anode / separator / cathode in the direction of the center of the electrode assembly, wherein the pressing member is provided with at least two cylindrical secondary A press device for a battery, in particular, the structure of the pressing member has an inner surface having the same curvature as the curvature of the outer diameter of the electrode assembly, wherein at least two of the pressing member is provided with any one of the electrodes of the electrode assembly It is arranged to press the area where the tab is formed.

특히, 3방향에서 가압하는 가압장치를 배치하여 가압의 효율성을 높일 수 있도록 한다.In particular, by placing a pressurizing device to pressurize in three directions to increase the efficiency of the pressurization.

본 발명에 따르면, 원통형 이차전지의 전극탭의 배치 부분에 전극탭의 두께로인해 발생하는 외경의 두께 및 곡률의 편차로 인해, 전극캔에 삽입하는 후공정에 불량이 발생하는 문제를 해소하기 위해, 젤리롤 구조로 권취후 전극탭의 오버랩 부위를 중심으로 3방향에서 가압하여 곡률편차 및 두께 편차를 보정할 수 있는 가압프레스의 구조를 제공할 수 있다.According to the present invention, due to the variation in the thickness and curvature of the outer diameter caused by the thickness of the electrode tab in the arrangement portion of the electrode tab of the cylindrical secondary battery, in order to solve the problem that a defect occurs in the post-process inserted into the electrode can. After winding up with a jelly roll structure, a pressure press structure capable of correcting a curvature deviation and thickness deviation by pressing in three directions centering on an overlapping portion of the electrode tab may be provided.

도 1 및 도 2는 종래의 원통형 이차전지의 구조 및 공정 상의 문제를 설명하기 위한 개념도이다.
도 3은 본 발명에 따른 프레스 장치의 원리를 설명하기 위한 개념도이다.
도 4 및 도 5는 도 3에서 상술한 본 발명에 따른 프레스 장치의 실제 이미지를 구현한 것이다.
도 6 내지 도 8은 본 발명에 따른 프레스 장치의 가압부재의 변형예를 예시한 단면 개념도이다.1 and 2 are conceptual diagrams for explaining the structure and process problems of the conventional cylindrical secondary battery.
3 is a conceptual diagram for explaining the principle of the press apparatus according to the present invention.
4 and 5 implement an actual image of the press apparatus according to the invention described above in FIG.
6 to 8 are cross-sectional conceptual view illustrating a modification of the pressing member of the press apparatus according to the present invention.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 구성 및 작용을 구체적으로 설명한다. 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성요소는 동일한 참조부여를 부여하고, 이에 대한 중복설명은 생략하기로 한다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the configuration and operation according to the present invention. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In the following description with reference to the accompanying drawings, the same reference numerals denote the same elements regardless of the reference numerals, and redundant description thereof will be omitted. The terms first, second, etc. may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.

도 3은 본 발명에 따른 프레스 장치의 원리를 설명하기 위한 개념도이다.3 is a conceptual diagram for explaining the principle of the press apparatus according to the present invention.

도시된 도면을 참조하면, 본 발명에 따른 프레시 장치(이하, '본 장치'라 한다.)는 양극/분리막/음극의 권취형 전극조립체(A)를 상기 전극조립체의 중심방향으로 가압하는 가압부재(110, 120, 130)를 포함하되, 상기 가압부재는 적어도 2 이상 구비되는 것을 특징으로 한다. 이하에서는 상기 가압부재의 개수를 3개로 하여 구현되는 프레스 장치를 일 실시예로 하여 설명하나 이에 실시예가 한정되는 것은 아니다.Referring to the drawings, a fresh device according to the present invention (hereinafter referred to as 'the device') is a pressing member for pressing the wound electrode assembly (A) of the anode / separator / cathode in the direction of the center of the electrode assembly It includes 110, 120, 130, characterized in that the pressing member is provided with at least two or more. Hereinafter, the press apparatus implemented with the number of the pressing members as three will be described as an embodiment, but the embodiment is not limited thereto.

즉, 본 장치에서는 가압부재(110, 120, 130)를 전극조립체(A)의 3방향에서 균등한 힘으로 가압할 수 있도록 배치할 수 있으며, 이 경우 가압하는 방향은 권심부재(1)가 배치되는 전극조립체(A)의 내경의 진원 방향으로 가압을 구현할 수 있도록 할 수 있다.That is, in the present apparatus, the pressing members 110, 120, and 130 may be arranged to press with equal force in three directions of the electrode assembly A, in which case the pressing direction is arranged by the core member 1. The electrode assembly (A) may be able to implement the pressure in the round direction of the inner diameter.

도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 가압부재를 구비한 프레스 장치의 실제 구현 이미지를 도시한 것이다.4 and 5 show an actual implementation image of the press device with a pressing member according to the present invention.

도시된 도면을 참조하면, 본 장치는 양극/분리막/음극의 권취형 전극조립체(A)를 상기 전극조립체의 중심방향으로 가압하는 가압부재(110, 120, 130)가 구비된다.Referring to the drawings, the apparatus is provided with pressing members (110, 120, 130) for pressing the wound electrode assembly (A) of the anode / separator / cathode in the direction of the center of the electrode assembly.

이 경우 상기 가압부재(110, 120, 130)는 상기 전극조립체의 길이 이하의 신장을 구비하며, 내부에는 상기 전극조립체의 외경의 곡률과 동일한 방향성을 가지는 곡률을 구비하는 가압몸체(110, 120, 130)와 상기 가압몸체를 상기 전극조립체의 중심방향으로 이동시키며 가압력을 인가하는 구동수단(121, 131)을 구비하여 구성될 수 있다. 특히, 상기 가압몸체의 내경은 전극조립체의 외경 이하로 형성됨이 바람직하다. In this case, the pressing member (110, 120, 130) has an elongation less than the length of the electrode assembly, the pressing body (110, 120, having a curvature having the same direction as the curvature of the outer diameter of the electrode assembly) 130 and the driving means (121, 131) for moving the pressing body toward the center of the electrode assembly to apply a pressing force. In particular, the inner diameter of the pressing body is preferably formed below the outer diameter of the electrode assembly.

특히, 이 경우 상기 가압부재는 상기 전극조립체의 전극탭이 형성되는 영역을 가압하도록 배치되는 메인가압부재(110)와 상기 제1가압부재에 의해 인가되는 가압력에 대응하여 전극조립체의 중심방향으로 균일한 가압력을 분배할 수 있도록 배치되는 적어도 1 이상의 보조가압부재(120, 130)로 구성될 수 있다.In particular, in this case, the pressing member is uniform in the center direction of the electrode assembly in response to the pressing force applied by the main pressing member 110 and the first pressing member, which is arranged to press the region where the electrode tab of the electrode assembly is formed. It may be composed of at least one auxiliary pressure member (120, 130) disposed so as to distribute one pressing force.

Figure pat00001
Figure pat00001

위 표 1에 도시된 것은 본 발명에 따른 가압부재를 3개를 배치하는 경우, 젤리롤 구조의 전극조립체의 외경과 진원도의 변화를 나타낸 것이다.(이 경우, 진원도는 젤리롤 형 전극조립체의 외경의 Max영역의 최대값에서 젤리롤 외경의 min 영역의 최소값을 뺀 것으로 정의한다. 도 4b참조)Shown in Table 1 above is a change in the outer diameter and roundness of the electrode assembly of the jelly roll structure when the three pressing members according to the present invention. (In this case, the roundness is the outer diameter of the jelly roll-type electrode assembly) It is defined as minus the min value of the min area of the outer diameter of the jelly roll from the max value of the max area of (see Fig. 4b).

기본적으로, 가압부재의 내경이 젤리롤의 외경 이하로 구현되는바, 젤리롤의 외경 및 진원도가 감소하게 됨을 확인할 수 있다. 가압면적은 전체 젤리롤 면적의 2/3, 시간은 1초 이상, 압력은 15kgf 이상을 가압하여 진원도 및 외경의 개선결과를 도출할 수 있게 된다.Basically, the inner diameter of the pressing member is implemented to be less than the outer diameter of the jelly roll, it can be confirmed that the outer diameter and roundness of the jelly roll is reduced. Pressurized area is 2/3 of the total jelly roll area, time is more than 1 second, pressure is 15kgf or more, resulting in improved roundness and outer diameter.

요컨데, 본 발명에 따른 가압부재를 적용하는 공정의 의의는 권취 전 초기 전극두께 및 권취후 탭 위치 등에 영향을 받아 다양한 외경(곡률) 스펙트럼(대략 17.30~17.70)을 가진 젤리롤을 내경 17.30mm의 진원인 지그로 가압하여 스펙 오버인 젤리롤 또한 스펙인으로 만들어 주는 효과를 구현할 수 있도록 하는 데 있다.In short, the significance of the process of applying the pressing member according to the present invention is influenced by the initial electrode thickness before winding and the position of the tap after winding, etc. Jelly roll having a variety of outer diameter (curvature) spectrum (about 17.30 ~ 17.70) of the inner diameter of 17.30mm It is to press the epitome jig to realize the effect of making spec-over jelly roll to spec-in.

도 4c는 외경이 측정된 젤리롤(전극조립체)을 본 발명에 따른 가압부재(그래프상에서는 '지그'로 표기)에 수동으로 투입하여 프레스 한 후, 외경과 진원도 변화를 확인한 결과를 도시한 그래프이다. 가압부재의 종류에 따라 3개의 가압몸체를 적용하여 실험하였으며, 젤리롤의 외경은 17.66mm 4개, 17.61mm 4개, 17.585mm 7개, 17.56mm 2개의 샘플을 적용하였으며, 가압력은 0.45MPa를 적용하였다.Figure 4c is a graph showing the result of confirming the outer diameter and roundness change after pressing and pressing the jelly roll (electrode assembly) the outer diameter was measured by manually input to the pressing member (marked as 'jig' on the graph) according to the present invention. . Three pressurized bodies were applied according to the type of pressurizing member. The outer diameters of the jelly rolls were 17.66mm 4, 17.61mm 4, 17.585mm 7 and 17.56mm 2 samples, and the pressing force was 0.45MPa. Applied.

그 결과, 17.585~17.61 범위의 가압 프레스 공정 적용 후, 타겟의 외경 실현율은 100%에 달하며, 주름발생도 거의 발견되지 않는 효과가 구현됨을 확인할 수 있었다.As a result, after the application of the pressure press process in the range of 17.585 ~ 17.61, the outer diameter realization rate of the target reaches 100%, it can be seen that the effect is not realized wrinkles are hardly found.

도 4d는 프레스 후 진원도의 개선 여부를 도시한 그래프로, 진원도의 변화가 각 범위에서 현저하게 개선된 것을 확인할 수 있다.(검정색:가압전, 붉은색:가압후 진원도이며, 도 4d의 그래프에서 수직 축은 진원도(mm)를 나타내며, 수평 축은 젤리롤의 외경을 나타낸다.)Figure 4d is a graph showing the improvement of the roundness after pressing, it can be seen that the change in the roundness is remarkably improved in each range. (Black: before pressing, red: roundness after pressing, in the graph of Figure 4d The vertical axis represents roundness (mm) and the horizontal axis represents the outer diameter of jellyroll.)

도 4a에 도시된 것과 같이, 본 발명에 따른 가압부재(110, 120, 130)의 길이는 전극조립체(A)의 길이 이하로 형성될 수 있으며, 균일한 가압력을 전극조립체(A)에 인가할 수 있도록 각각의 가압부재는 120°의 간격으로 배치될 수 있다.As shown in Figure 4a, the length of the pressing member (110, 120, 130) according to the present invention can be formed to the length of the electrode assembly (A) or less, to apply a uniform pressing force to the electrode assembly (A). Each pressing member may be arranged at intervals of 120 degrees.

도 5 및 도 6은 이러한 가압부재가 전극조립체의 진원을 중심으로 120°의 간격으로 배치되는 구조를 예시한 것이다.5 and 6 illustrate a structure in which the pressing member is disposed at intervals of 120 ° about the origin of the electrode assembly.

이러한 배치 구조는 3방향의 가압부재가 전극조립체의 진원을 향하여 균일한 가압력을 인가하여 원통형 이차전지의 전극조립체의 균일한 곡률을 구현하도록 외경 및 진원도를 제어할 수 있게 하기 위함이다.This arrangement structure is to allow the pressing member in three directions to apply a uniform pressing force toward the epicenter of the electrode assembly to control the outer diameter and the roundness so as to realize a uniform curvature of the electrode assembly of the cylindrical secondary battery.

도 7은 도 6의 구조와는 달리 가압부재가 전극조립체의 진원을 중심으로 90°의 간격으로 배치되는 구조를 예시한 것이며, 도 8은 가압부재가 전극조립체의 진원을 중심으로 180°의 간격으로 배치되는 구조를 예시한 것이다.FIG. 7 illustrates a structure in which the pressing member is arranged at intervals of 90 ° about the origin of the electrode assembly, unlike the structure of FIG. 6, and FIG. 8 is a 180 ° interval between the pressing members and the origin of the electrode assembly. Illustrates the structure arranged in.

이상의 배치 구조는 가압부재가 전극탭이 중첩되는 영역을 가압하는 메인가압부재 1개를 중심으로 균일한 배치 간격을 이룰 수 있도록 1개, 3개, 4개, 5개, 7개, 11개의 보조 가압부재를 더 배치하여 구현할 수도 있다.The above arrangement structure is one, three, four, five, seven, eleven auxiliary so that the pressing member can achieve a uniform arrangement interval around one main pressing member for pressing the region where the electrode tab overlaps The pressure member may be further arranged.

이 경우, 메인가압부재 1개 및 보조가압부재 3개로 총 4개의 가압부재를 구비하는 경우에는 가압부재가 전극조립체의 진원을 중심으로 90°의 간격으로 배치되며, 메인가압부재 1개 및 보조가압부재 4개로 총 5개의 가압부재를 구비하는 경우에는 가압부재가 전극조립체의 진원을 중심으로 60°의 간격으로 배치되며, 메인가압부재 1개 및 보조가압부재 7개로 총 8개의 가압부재를 구비하는 경우에는 가압부재가 전극조립체의 진원을 중심으로 45°의 간격으로 배치될 수 있게 된다. 물론, 메인가압부재 1개 및 보조가압부재 11개로 총 12개의 가압부재를 구비하는 경우에는 가압부재가 전극조립체의 진원을 중심으로 30°의 간격으로 배치될 수도 있다.In this case, in the case of having a total of four pressing members, one main pressing member and three auxiliary pressing members, the pressing members are arranged at intervals of 90 ° with respect to the origin of the electrode assembly. When the four members are provided with a total of five pressure members, the pressure members are arranged at intervals of 60 ° around the electrode assembly, and the main pressure member and seven auxiliary pressure members each have eight pressure members. In this case, the pressing members may be arranged at intervals of 45 ° about the origin of the electrode assembly. Of course, in the case where a total of 12 pressing members including one main pressing member and 11 auxiliary pressing members are provided, the pressing members may be arranged at intervals of 30 ° about the origin of the electrode assembly.

이상의 가압부재를 구비하는 본 발명에 따른 프레스 장치는 원통형 이차전지의 전극탭의 배치 부분에 전극탭의 두께로 인해 발생하는 외경의 두께 및 곡률의 편차로 인해, 전극캔에 삽입하는 후공정에 불량이 발생하는 문제를 해소할 수 있으며, 젤리롤 구조로 권취 후 전극탭의 중첩 부위를 중심으로 3방향에서 가압하여 곡률편차 및 두께 편차를 보정할 수 있게 되는 장점이 있다.The press device according to the present invention having the above-mentioned pressing member is defective in the post process of inserting into the electrode can due to the variation in the thickness and curvature of the outer diameter caused by the thickness of the electrode tab in the arrangement portion of the electrode tab of the cylindrical secondary battery. This problem can be solved, and it has an advantage that the curvature deviation and the thickness deviation can be corrected by pressing in three directions about the overlapping portion of the electrode tab after winding in a jelly roll structure.

본 발명에 따른 프레스 장치로 가압된 전극조립체는 원통형 이차전지로 제조할 수 있게 된다.The electrode assembly pressurized by the press device according to the present invention can be produced as a cylindrical secondary battery.

이러한 제조공정을 통해 제조된 양극과 음극의 전기화학적 반응에 의해 전기를 생산하는 전기화학셀에 적용될 수 있는 바, 전기화학 셀의 대표적인 예로는, 슈퍼 캐패시터(super capacitor), 울트라 캐패시터(ultra capacitor), 이차전지, 연료전지, 각종 센서, 전기분해장치, 전기화학적 반응기 등에 적용될 수 있다.As a typical example of the electrochemical cell, a super capacitor, an ultra capacitor, and the like may be applied to an electrochemical cell that produces electricity by an electrochemical reaction between a cathode and an anode manufactured through the manufacturing process. It can be applied to secondary batteries, fuel cells, various sensors, electrolysis devices, electrochemical reactors, and the like.

특히, 이러한 전극조립체를 포함하는 이차전지는 충방전이 가능한 전극조립체가 이온 함유 전해액으로 함침된 상태에서 전지케이스에 내장되어 있는 구조로 이루어져 있으며, 하나의 바람직한 예에서, 상기 이차전지는 리튬 이차전지일 수 있다.In particular, the secondary battery including the electrode assembly has a structure in which the electrode assembly capable of charging and discharging is embedded in a battery case in a state impregnated with an electrolyte containing an ion, and in one preferred embodiment, the secondary battery is a lithium secondary battery. Can be.

최근 리튬 이차전지는 소형 모바일 기기뿐만 아니라 대형 디바이스의 전원으로 많은 관심을 모으고 있으며, 그러한 분야에의 적용 시 작은 중량을 가지는 것이 바람직하다. 이차전지의 중량을 줄이는 하나의 방안으로서, 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 케이스에 전극조립체를 내장한 구조가 바람직할 수 있다. 이러한 리튬 이차전지에 대해서는 당업계에 공지되어 있으므로 본 명세서에는 관련 설명을 생략한다.Recently, a lithium secondary battery has attracted much attention as a power source for large devices as well as small mobile devices, and it is desirable to have a small weight when applied to such a field. As one way to reduce the weight of the secondary battery, a structure in which the electrode assembly is incorporated in a pouch type case of an aluminum laminate sheet may be preferable. Since such a lithium secondary battery is known in the art, the description thereof will be omitted.

또한, 앞서 설명한 바와 같이, 중대형 디바이스의 전원으로 사용할 때에는, 장기간의 사용시에도 작동 성능의 저하 현상을 최대한 억제하고, 수명 특성이 우수하며, 저렴한 비용으로 대량 생산할 수 있는 구조의 이차전지가 바람직하다. 이러한 관점에서 본 발명의 전극조립체를 포함하는 이차전지는 이를 단위전지로 하는 중대형 전지모듈에 바람직하게 사용될 수 있다.In addition, as described above, when used as a power source for a medium-to-large device, a secondary battery having a structure capable of minimizing the deterioration of operation performance even during long-term use, having excellent life characteristics, and capable of mass production at low cost is preferable. In this regard, the secondary battery including the electrode assembly of the present invention may be preferably used in a medium-large battery module having the unit cell.

다수의 이차전지를 포함하는 전지 모듈을 포함하는 전지 팩의 경우, 파워 툴(power tool); 전기차(Electric Vehicle, EV), 하이브리드 전기차(Hybrid Electric Vehicle, HEV) 및 플러그인 하이브리드 전기차(Plug-in Hybrid Electric Vehicle, PHEV)로 이루어진 군에서 선택된 전기차; 이-바이크(E-bike); 이-스쿠터(E-scooter); 전기 골프 카트(Electric golf cart); 전기 트럭; 및 전기 상용차로 이루어진 중대형 디바이스 군에서 선택된 하나 이상의 전원으로 사용될 수 있다.In the case of a battery pack including a battery module including a plurality of secondary batteries, a power tool (power tool); Electric vehicles selected from the group consisting of electric vehicles (EVs), hybrid electric vehicles (HEVs), and plug-in hybrid electric vehicles (PHEVs); E-bikes; E-scooters; Electric golf cart; Electric truck; And it can be used as one or more power source selected from the medium-large device group consisting of electric commercial vehicles.

중대형 전지모듈은 다수의 단위전지들을 직렬 방식 또는 직렬/병렬 방식으로 연결하여 고출력 대용량을 제공하도록 구성되어 있으며, 그에 대해서는 당업계에 공지되어 있으므로 본 명세서에는 관련 설명을 생략한다.The medium-large battery module is configured to provide a high output capacity by connecting a plurality of unit cells in series or in series / parallel manner, which is well known in the art, and thus, description thereof is omitted herein.

전술한 바와 같은 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였다. 그러나 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능하다. 본 발명의 기술적 사상은 본 발명의 기술한 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.In the foregoing detailed description of the present invention, specific examples have been described. However, various modifications are possible within the scope of the present invention. The technical idea of the present invention should not be limited to the embodiments of the present invention but should be determined by the equivalents of the claims and the claims.

110: (메인) 가압부재
120, 130: (보조) 가압부재
A: 전극조립체110: (main) pressure member
120, 130: (secondary) pressing member
A: electrode assembly

Claims (12)

양극/분리막/음극의 권취형 전극조립체를
상기 전극조립체의 중심방향으로 가압하는 가압부재를 포함하되,
상기 가압부재는 적어도 2 이상 구비되는 원통형 이차전지의 프레스 장치.
Winding type electrode assembly of anode / membrane / cathode
It includes a pressing member for pressing in the direction of the center of the electrode assembly,
Pressing member is a pressurized device of a cylindrical secondary battery provided with at least two.
청구항 1에 있어서,
상기 가압부재는,
상기 전극조립체의 외경보다 작은 내경을 구비하며,
적어도 2 이상 구비되는 가압부재 중 어느 하나는 상기 전극조립체의 전극탭이 형성되는 영역을 가압하도록 배치되는 원통형 이차전지의 프레스 장치.
The method according to claim 1,
The pressing member
It has an inner diameter smaller than the outer diameter of the electrode assembly,
At least one of the pressing member is provided with at least two is the pressing device of the cylindrical secondary battery is arranged to press the region where the electrode tab of the electrode assembly is formed.
청구항 2에 있어서,
상기 가압부재는,
상기 전극조립체의 길이 이하의 신장을 구비하며, 내부에는 상기 전극조립체의 외경보다 작은 내경을 구비하는 가압몸체;
상기 가압몸체를 상기 전극조립체의 중심방향으로 이동시키며 가압력을 인가하는 구동수단;
을 포함하여 구성되는 원통형 이차전지의 프레스 장치.
The method according to claim 2,
The pressing member
A pressing body having an elongation less than or equal to the length of the electrode assembly, and having an inner diameter smaller than an outer diameter of the electrode assembly;
Driving means for moving the pressing body toward the center of the electrode assembly and applying a pressing force;
Press device for a cylindrical secondary battery comprising a.
청구항 3에 있어서,
상기 가압부재는,
상기 전극조립체의 전극탭이 형성되는 영역을 가압하도록 배치되는 메인가압부재;
상기 제1가압부재에 의해 인가되는 가압력에 대응하여 전극조립체의 중심방향으로 균일한 가압력을 분배할 수 있도록 배치되는 적어도 1 이상의 보조가압부재를 더 포함하는 원통형 이차전지의 프레스 장치.
The method of claim 3,
The pressing member
A main pressurizing member disposed to press a region where the electrode tab of the electrode assembly is formed;
And at least one auxiliary pressing member disposed to distribute the uniform pressing force in the direction of the center of the electrode assembly in response to the pressing force applied by the first pressing member.
청구항 4에 있어서,
강기 보조가압부재는,
상기 메인가압부재의 내부면의 중심과 120도 간격으로 배치되는 2개의 가압부재를 더 포함하는 원통형 이차전지의 프레스 장치.
The method of claim 4,
Steel auxiliary pressure member,
Pressing device of a cylindrical secondary battery further comprises two pressing members disposed at intervals of 120 degrees with the center of the inner surface of the main pressing member.
청구항 4에 있어서,
상기 보조가압부재는,
상기 메인가압부재와 대응하는 위치에 형성되는 1개의 가압부재를 더 포함하는 구조의 원통형 이차전지의 프레스 장치.
The method of claim 4,
The auxiliary pressing member,
Press device for a cylindrical secondary battery having a structure further comprising one pressing member formed in a position corresponding to the main pressing member.
청구항 4에 있어서,
상기 보조가압부재는,
상기 메인가압부재의 내부면의 중심과 90도 간격으로 배치되는 3개의 가압부재를 더 포함하는 원통형 이차전지의 프레스 장치.
The method of claim 4,
The auxiliary pressing member,
Pressing device of the cylindrical secondary battery further comprises three pressing members arranged at intervals of 90 degrees with the center of the inner surface of the main pressing member.
청구항 4에 있어서,
상기 보조가압부재는,
상기 메인가압부재의 내부면의 중심과 72도 간격으로 배치되는 4개의 가압부재를 더 포함하는 원통형 이차전지의 프레스 장치.
The method of claim 4,
The auxiliary pressing member,
Pressing device of the cylindrical secondary battery further comprises four pressing members arranged at intervals of 72 degrees with the center of the inner surface of the main pressing member.
청구항 4에 있어서,
상기 보조가압부재는,
상기 메인가압부재의 내부면의 중심과 60도 간격으로 배치되는 5개의 가압부재를 더 포함하는 원통형 이차전지의 프레스 장치.
The method of claim 4,
The auxiliary pressing member,
Pressing device of the cylindrical secondary battery further comprises five pressing members arranged at intervals of 60 degrees with the center of the inner surface of the main pressing member.
청구항 4에 있어서,
상기 보조가압부재는,
상기 메인가압부재의 내부면의 중심과 45도 간격으로 배치되는 7개의 가압부재를 더 포함하는 원통형 이차전지의 프레스 장치.
The method of claim 4,
The auxiliary pressing member,
Pressing device of the cylindrical secondary battery further comprises seven pressing members arranged at intervals of 45 degrees with the center of the inner surface of the main pressing member.
청구항 4에 있어서,
상기 보조가압부재는,
상기 메인가압부재의 내부면의 중심과 30도 간격으로 배치되는 11개의 가압부재를 더 포함하는 원통형 이차전지의 프레스 장치.
The method of claim 4,
The auxiliary pressing member,
Pressing device of the cylindrical secondary battery further comprises 11 pressing members arranged at intervals of 30 degrees with the center of the inner surface of the main pressing member.
청구항 1 내지 11 중 어느 한 항에 따른 원통혀 이차전지의 프레스 장치를 이용하여,
양극/분리막/음극의 권취형 전극조립체를 상기 전극조립체의 중심방향으로 가압하되,
다수의 가압부재 중 어느 하나는 상기 전극조립체의 전극탭이 형성되는 영역을 가압하는 것을 특징으로 하는 원통형 이차전지의 제조방법.Using the cylindrical press device of any one of claims 1 to 11,
Pressing the wound electrode assembly of the anode / separator / cathode in the direction of the center of the electrode assembly,
Any one of the plurality of pressing members is a method for manufacturing a cylindrical secondary battery, characterized in that for pressing the region where the electrode tab of the electrode assembly is formed.
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