[go: up one dir, main page]

KR102730072B1 - 파우치형 이차전지의 제조방법 - Google Patents

파우치형 이차전지의 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR102730072B1
KR102730072B1 KR1020190111380A KR20190111380A KR102730072B1 KR 102730072 B1 KR102730072 B1 KR 102730072B1 KR 1020190111380 A KR1020190111380 A KR 1020190111380A KR 20190111380 A KR20190111380 A KR 20190111380A KR 102730072 B1 KR102730072 B1 KR 102730072B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
secondary battery
charging
manufacturing
aging
soc
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
KR1020190111380A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20210030000A (ko
Inventor
김소희
배준성
성낙기
Original Assignee
주식회사 엘지에너지솔루션
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 엘지에너지솔루션 filed Critical 주식회사 엘지에너지솔루션
Priority to KR1020190111380A priority Critical patent/KR102730072B1/ko
Publication of KR20210030000A publication Critical patent/KR20210030000A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102730072B1 publication Critical patent/KR102730072B1/ko
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/44—Methods for charging or discharging
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/058—Construction or manufacture
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/44—Methods for charging or discharging
    • H01M10/446—Initial charging measures
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/04—Processes of manufacture in general
    • H01M4/0438—Processes of manufacture in general by electrochemical processing
    • H01M4/044—Activating, forming or electrochemical attack of the supporting material
    • H01M4/0445—Forming after manufacture of the electrode, e.g. first charge, cycling
    • H01M4/0447—Forming after manufacture of the electrode, e.g. first charge, cycling of complete cells or cells stacks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/102—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by their shape or physical structure
    • H01M50/105—Pouches or flexible bags
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/116—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2300/00—Electrolytes
    • H01M2300/0017—Non-aqueous electrolytes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2300/00—Electrolytes
    • H01M2300/0017—Non-aqueous electrolytes
    • H01M2300/0025—Organic electrolyte
    • H01M2300/0028—Organic electrolyte characterised by the solvent
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

본 발명은 예비 충전 단계 및 활성화 단계의 충전과 에이징 조건을 제어함으로써, 이차전지의 출력 특성의 저하를 최소화하고 전지의 안정성을 향상시킬 수 있다.

Description

파우치형 이차전지의 제조방법{MANUFACTURING METHOD FOR POUCH TYPE SECONDARY BATTERY}
본 발명은 이차전지의 제조방법에 관한 것으로, 구체적으로는 파우치형 이차전지의 전극 안정성을 높일 수 있는 이차전지의 제조방법에 관한 것이다.
화석연료의 고갈에 의한 에너지원의 가격이 상승하고, 환경오염에 대한 관심이 증폭되면서 친환경 대체 에너지원에 대한 요구가 증가하고 있다. 특히, 이차전지는, 화석 연료를 사용하는 기존의 가솔린 차량, 디젤 차량 등의 대기오염 등을 해결하기 위한 방안으로 제시되고 있는 전기자동차, 하이브리드 전기자동차 등의 에너지원으로서도 주목받고 있다.
이와 같이 이차전지의 적용 분야와 제품들이 다양화됨에 따라, 전지의 종류 또한 그에 알맞은 출력과 용량을 제공할 수 있도록 다양화되고 있다. 더불어, 당해 분야 및 제품들에 적용되는 전지들은 소형화 및 경량화와 함께 고출력화가 요구되고 있다.
이차전지의 출력 특성을 높이는 방안으로, 예를 들어, 높은 에너지 밀도를 갖는 고함량 니켈(High-Ni)계 NCM 양극 활물질의 개발이 주목받고 있다. 그러나, 고함량 니켈(High-Ni)계 NCM 양극 활물질을 적용한 이차전지는 셀 안정성이 좋지 못하며, 특히, 내부 단락에 의한 발열반응에 매우 취약한 특성을 가지고 있다.
따라서, 이차전지의 출력 특성을 저해하지 않으면서 셀 안정성을 높일 수 있는 기술에 대한 필요성이 증가하고 있다.
한국공개특허공보 제2015-0031018호
본 발명은 출력 특성의 저하를 최소화하면서 전지의 안정성을 높일 수 있는 이차전지의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 이차전지의 제조방법은,
전극 조립체와 전해액이 전지케이스에 수납된 이차전지에 대하여,
(a) 이차전지를 활성화 단계 도입 전 예비 충전(pre-charging)하는 단계, 상기 예비 충전하는 단계는, (a-1) 이차전지를 설계 용량의 5~15%(SOC(State Of Charge) 5~15%)로 충전하는 예비 충전 단계; 및(a-2) 이차전지를 평균 온도 15 내지 30℃에서 에이징하는 예비 에이징 단계;를 포함하고; 및
(b) 예비 충전된 이차전지를 활성화(formation)하는 단계; 상기 활성화하는 단계는, (b-1) 이차전지를 설계 용량의 75~95%(SOC 75~95%)로 충전하는 1차 충전 단계; (b-2) 이차전지를 평균 온도 15 내지 70℃에서 에이징하는 1차 에이징 단계; 및 (b-3) 이차전지를 설계 용량의 95%(SOC 95%) 이상으로 충전하는 2차 충전 단계;를 포함한다.
하나의 예에서, (a-2) 예비 에이징 단계의 에이징 시간(T1)과 (b-2) 1차 에이징 단계의 에이징 시간(T2)의 비율은 1 : 1.5~3.5(T1:T2)의 범위를 만족한다. 구체적인 예에서, 상기 (a-2) 예비 에이징 단계는 15 내지 30 시간 동안 수행한다. 또한, 상기 (b-2) 1차 에이징 단계는 45 내지 105 시간 동안 수행한다.
또 다른 하나의 예에서, 본 발명에 따른 이차전지의 제조방법은, (b) 활성화하는 단계 이전에, 전극 조립체의 음극 표면의 전부 또는 일부에는 SEI(Solid Electrode Interface) 피막이 형성된 구조이다.
하나의 예에서, 예비 충전 단계는 이차전지를 0.01 내지 0.1C 범위의 정전류로 충전하고, 1차 충전 단계는 이차전지를 0.15 내지 0.5C 범위의 정전류로 충전하여 수행한다.
하나의 예에서, 상기 (b-3) 2차 충전 단계는, 이차전지를 설계 용량의 95%(SOC 95%) 이상으로 충전 후, 5%(SOC 5%) 이하로 방전하는 과정으로 수행된다.
또 다른 하나의 예에서, 본 발명에 따른 이차전지의 제조방법은, 상기 (b) 활성화하는 단계는, (b-3) 2차 충전 단계 이후에, 2차 에이징 단계를 더 포함한다.
또한, 상기 (b) 활성화하는 단계 이후에, 이차전지를 설계 용량의 40~60%(SOC 40~60%)로 충전하는 출하 충전하는 단계를 더 포함한다.
본 발명에 따른 이차전지는, 전극 조립체와 전해액이 전지케이스에 수납된 구조이다. 하나의 예에서, 상기 전극 전극 조립체는 양극, 음극 및 상기 양극과 음극 사이에 개재된 분리막을 포함하는 구조이고, 상기 전해액은 리튬 염을 함유한다. 구체적으로, 본 발명에 따른 이차전지는 파우치형 이차전지이다.
본 발명에 따른 이차전지의 제조방법은, 이차전지의 출력 특성의 저하를 최소화하면서 전지의 안정성을 높일 수 있다.
도 1은 비교예 및 실시예에 따른 이차전지의 방전용량을 비교 측정한 그래프이다.
도 2는 2차 충전 단계의 충전량에 따른 자가방전 감소율과 용량 손실 증가율을 측정한 그래프이다.
이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어 또는 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
본 발명은 이차전지 제조방법을 제공한다. 상기 이차전지 제조방법은,
전극 조립체와 전해액이 전지케이스에 수납된 이차전지에 대하여,
(a) 이차전지를 활성화 단계 도입 전 예비 충전(pre-charging)하는 단계, 상기 예비 충전하는 단계는, (a-1) 이차전지를 설계 용량의 5~15%(SOC 5~15%)로 충전하는 예비 충전 단계; 및 (a-2) 이차전지를 평균 온도 15 내지 30℃에서 에이징하는 예비 에이징 단계;를 포함하고; 및
(b) 예비 충전된 이차전지를 활성화(formation)하는 단계; 상기 활성화하는 단계는, (b-1) 이차전지를 설계 용량의 75~95%(SOC 75~95%)로 충전하는 1차 충전 단계; (b-2) 이차전지를 평균 온도 15 내지 70℃에서 에이징하는 1차 에이징 단계; 및 (b-3) 이차전지를 설계 용량의 95%(SOC 95%) 이상으로 충전하는 2차 충전 단계;를 포함한다.
본 발명에 따른 이차전지 제조방법은, 이차전지를 (b) 활성화하는 단계 이전에, (a) 예비 충전하는 단계를 포함하며, 상기 (a) 예비 충전하는 단계는 (a-2) 이차전지를 설계 용량의 5~15%(SOC 5~15%)로 충전하는 예비 충전 단계를 포함한다. 즉, 본 발명에서는, 상기 (a) 예비 충전 단계에서, 이차전지에 대하여 SOC 15% 이하인 낮은 수준의 충전(a-1)을 거친 후 에이징(a-2)하는 과정을 거치게 된다. 이를 통해, 이차전지를 (a) 활성화하는 단계 이전에 음극 표면에 SEI(Solid Electrode Interface) 피막을 형성한다. 형성된 SEI 피막은, (b) 활성화하는 단계에서 높은 수준으로 충전하더라도 이차전지의 비가역을 일정 수준 줄이는 역할을 한다.
본 발명은, (a-1) 예비 충전 단계에서는 이차전지를 설계 용량의 5~15%(SOC 5~15%)로 충전하고, (b-1) 1차 충전 단계에서는 이차전지를 설계 용량의 75~95%(SOC 75~95%)로 충전하는 것을 특징으로 한다. 구체적으로는, 본 발명은, (a-1) 예비 충전 단계에서는 이차전지를 설계 용량의 8~12%로 충전하고, (b-1) 1차 충전 단계에서는 이차전지를 설계 용량의 75~85%로 충전한다. 예를 들어, 본 발명은, (a-1) 예비 충전 단계에서는 이차전지를 설계 용량의 10%로 충전하고, (b-1) 1차 충전 단계에서는 이차전지를 설계 용량의 80%로 충전한다.
본 발명에서, (a-1) 예비 충전 단계에서 이차전지를 낮은 수준으로 충전하는 것은, 앞서 설명한 바와 같이 음극 표면에 SEI 피막을 형성하기 위한 것이며, 나아가 예를 들어 전해액이 환형 카보네이트 화합물 계열인 에틸렌 카보네이트(ethylene carbonate, EC)를 함유하는 경우에 상기 에틸렌 카보네이트의 충분한 환원을 위한 것이다.
또한, 본 발명에서, (b-1) 1차 충전 단계에서 이차전지를 높은 수준으로 충전하는 것은, 이차전지의 전압 안정성을 향상시켜 자가방전에 의한 전압강하 수준을 낮추기 위함이다. 일반적으로 이차전지에 대한 활성화 과정 동안 불량 전지셀에 대한 검출 과정을 동시에 수행한다. 불량 전지를 검출하는 방법 중 하나는, 저전압 불량 검출 공정이다. 저전압 불량 전지를 검출하는 공정은, 전지의 전압강하 수준을 낮춤으로써, 효과적인 검출이 가능하다. 구체적으로, 저전압 불량 전지는 활성화 공정중 양품 전지 대비 전압강하가 큰 전지를 의미한다. 따라서, 양품 전지의 전압강하를 낮추는 것은, 불량 전지와의 전압강하 격차를 크게 하고, 이를 통해 불량 전지의 검출이 보다 용이해지는 장점이 있다.
그러나, 이차전지의 활성화 과정에서, 전지의 충전 수준을 높이게 되면, 출력 특성이 저하되는 문제가 있다. 이러한 문제로 인해서, 종래에는 이차전지의 활성화 도중 혹은 그 이전에, 이차전지의 충전 수준을 30% 이하, 혹은 70% 이하로 제한하고 있다. 그러나, 본 발명은 이차전지를 활성화하는 단계(b) 이전에 이차전지를 예비 충전하는 단계(b)를 거침으로써, 전지의 출력 특성 저하를 일정 수준 방지하게 된다.
하나의 예에서, 본 발명은, 상기 (a-2) 예비 에이징 단계의 에이징 시간(T1)과 (b-2) 1차 에이징 단계의 에이징 시간(T2)의 비율이 1 : 1.5~3.5(T1:T2) 범위를 만족한다. 구체적으로, 상기 (a-2) 예비 에이징 단계의 에이징 시간(T1)과 (b-2) 1차 에이징 단계의 에이징 시간(T2)의 비율은 1 : 1.5~2.5, 1 : 1.7~2.5, 1 : 2.1~2.5, 1 : 1.5~1.9 또는 1 : 1.8~2.2 (T1:T2)의 범위를 만족한다. 상기 상기 (a-2) 예비 에이징 단계의 에이징 시간(T1)과 (b-2) 1차 에이징 단계의 에이징 시간(T2)의 비율을 상기 범위로 제어함으로써, 전지의 용량 저하를 방지하면서 각 단계별 에이징에 따른 시간 소요를 최소화할 수 있다.
구체적인 예에서, 상기 (a-2) 예비 에이징 단계는 15 내지 30 시간 동안 수행한다. 구체적으로, 상기 (a-2) 예비 에이징 단계는 15 내지 25 시간 또는 20 내지 30 시간 동안 수행한다. 또 다른 구체적인 예에서, 상기 (b-2) 1차 에이징 단계는 45 내지 105 시간 동안 수행한다. 구체적으로, 상기 (b-2) 1차 에이징 단계는 45 내지 70 시간, 30 내지 60 시간, 45 내지 55 시간 동안 수행한다.
다른 하나의 예에서, 상기 (b-2) 1차 에이징 단계는 평균 온도 15 내지 70℃에서 수행한다. 구체적으로, 상기 (b-2) 1차 에이징 단계는 평균 온도 15 내지 60℃, 20 내지 60℃, 30 내지 70℃ 또는 40 내지 70℃에서 수행한다. 이때, 에이징 단계의 온도에 따라 시간은 변경될 수 있으며, 비교적 고온에서는 장시간 동안 수행하는 것은 피하도록 한다.
또 다른 하나의 예에서, 본 발명에 따른 이차전지의 제조방법은, (b) 활성화하는 단계 이전에, 전극 조립체의 음극 표면의 전부 또는 일부에는 SEI(Solid Electrode Interface) 피막이 형성된 구조이다. 구체적으로는, 본 발명에서는, (a-1) 예비 충전 단계에서 음극 표면에 SEI 피막이 형성되고, (a-2) 예비 에이징 단계에서 형성된 SEI 피막을 안정시키게 된다.
본 발명에서 각 단계별로 이차전지를 충전하는 방법은 특별히 제한되지 않는다. 하나의 예에서, 예비 충전 단계는 이차전지를 0.01 내지 0.1C 또는 0.05 내지 0.1C 범위의 정전류로 충전을 수행한다. 또한, 1차 충전 단계는 이차전지를 0.15 내지 0.5C 또는 0.15 내지 0.3C 범위의 정전류로 충전을 수행한다. 본 발명에서는 예비 충전 단계에서는 낮은 정전류로 충전을 수행하고, 1차 충전 단계에서는 상대적으로 높은 정전류로 충전함으로써, 전지의 안정성 향상이 가능함을 확인하였다.
하나의 예에서, 상기 (b-3) 2차 충전 단계는, 이차전지를 설계 용량의 95%(SOC 95%) 이상으로 충전 후, 5%(SOC 5%) 이하로 방전하는 과정으로 수행된다. 구체적으로, 상기 (b-3) 2차 충전 단계는, 이차전지를 설계 용량의 95 내지 99.9%(SOC 95~99.9%) 충전 후, 0.1~5%(SOC 0.1~5%)로 방전하는 과정으로 수행된다. 상기 (b-3) 2차 충전 단계는 실질적으로 이차전지를 완전 충전하고 완전 방전하는 과정을 의미한다. 본 발명에서, 상기 (b-3) 2차 충전 단계를 통해 이차전지를 충분히 활성화하게 된다.
또 다른 하나의 예에서, 본 발명에 따른 이차전지의 제조방법은, 상기 (b) 활성화하는 단계는, (b-3) 2차 충전 단계 이후에, 2차 에이징 단계를 더 포함한다. 상기 2차 에이징 단계는 활성화 과정을 거친 이차전지를 안정화하는 과정이다. 상기 2차 에이징 단계는 상온 또는 고온에서 수행 가능하며, 예를 들어 3일 내지 7일 동안 수행한다.
또한, 상기 (b) 활성화하는 단계 이후에, 이차전지를 설계 용량의 40~60%(SOC 40~60%)로 충전하는 출하 충전하는 단계를 더 포함한다. 본 발명은 활성화 단계를 거치 이차전지에 대하여 출하 충전을 수행한다. 상기 출하 충전은, 제조된 이차전지를 출고하기에 앞서 적정 수준으로 충전하는 것을 의미하며, 필요에 따라 이차전지를 출하 방전하는 경우도 포함한다.
본 발명은 이차전지의 제조방법에 관한 것이다. 이러한 이차전지는, 양극, 음극 및 상기 양극과 음극 사이에 개재되는 분리막을 포함하는 전극 조립체; 상기 전극 조립체를 함침시키는 전해액; 및 상기 전극 조립체와 상기 비수 전해액을 내장하는 전지 케이스를 포함하는 구조이다. 상기 비수 전해액은 예를 들어, 리튬 염을 포함하는 전해액이다.
상기 양극은, 양극 집전체의 일면 또는 양면에 양극 활물질층이 적층된 구조이다. 하나의 예에서, 양극 활물질층은 양극 활물질, 도전재 및 바인더 고분자 등을 포함되며, 필요에 따라, 당업계에서 통상적으로 사용되는 양극 첨가제를 더 포함할 수 있다.
상기 양극 활물질은 리튬 함유 산화물일 수 있으며, 동일하거나 상이할 수 있다. 상기 리튬 함유 산화물로는, 리튬 함유 전이금속 산화물이 사용될 수 있다.
예를 들어, 상기 리튬 함유 전이금속 산화물은, LixCoO2(0.5<x<1.3), LixNiO2(0.5<x<1.3), LixMnO2(0.5<x<1.3), LixMn2O4(0.5<x<1.3), Lix(NiaCobMnc)O2(0.5<x<1.3, 0<a<1, 0<b<1, 0<c<1, a+b+c=1), LixNi1 -yCoyO2(0.5<x<1.3, 0<y<1), LixCo1 - yMnyO2(0.5<x<1.3, 0=y<1), LixNi1 - yMnyO2(0.5<x<1.3, O=y<1), Lix(NiaCobMnc)O4(0.5<x<1.3, 0<a<2, 0<b<2, 0<c<2, a+b+c=2), LixMn2 -zNizO4(0.5<x<1.3, 0<z<2), LixMn2 - zCozO4(0.5<x<1.3, 0<z<2), LixCoPO4(0.5<x<1.3) 및 LixFePO4(0.5<x<1.3)로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물일 수 있으며, 상기 리튬 함유 전이금속 산화물은 알루미늄(Al) 등의 금속이나 금속산화물로 코팅될 수도 있다. 또한, 상기 리튬 함유 전이금속 산화물 외에 황화물(sulfide), 셀렌화물(selenide) 및 할로겐화물(halide) 등도 사용될 수 있다.
상기 양극 활물질은 양극 활물질층 중에 94.0 내지 98.5 중량% 범위로 포함될 수 있다. 양극 활물질의 함량이 상기 범위를 만족할 때 고용량 전지의 제작, 그리고 충분한 양극의 도전성이나 전극재간 접착력을 부여하는 면에서 유리하다.
상기 양극에 사용되는 집전체는 전도성이 높은 금속으로, 양극 활물질 슬러리가 용이하게 접착할 수 있는 금속이면서, 전기화학소자의 전압 범위에서 반응성이 없는 것이면 어느 것이라도 사용할 수 있다. 구체적으로 양극용 집전체의 비제한적인 예로는 알루미늄, 니켈 또는 이들의 조합에 의하여 제조되는 호일 등이 있다.
양극 활물질층은 도전재를 더 포함한다. 상기 도전재로는 탄소계 도전재가 많이 사용되며, 점형(sphere type) 또는 선형(needle type) 탄소계 도전재를 포함한다.
상기 점형의 탄소계 도전재는 바인더와 혼합된 상태로 활물질 입자간 빈 공간인 기공을 채워줌으로써 활물질간 물리적 접촉을 좋게 하여 계면 저항을 감소시키고, 하부 양극 활물질과 집전체간의 접착력을 향상시킬 수 있다. 상기 점형 탄소계 도전재로는 덴카 블랙을 비롯한 카본 블랙을 들 수 있으며, 예컨대, FX35 (Denka 社), SB50L (Denka 社), Super-P이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 여기서, '점형(sphere type)'이란 구형의 입자 형상을 가지며, 평균 직경(D50)이 10 내지 500 nm, 상세하게는 15 내지 100 nm 또는 15 내지 40 nm의 범위를 갖는 것을 의미한다.
상기 점형 탄소계 도전재에 대응되는 의미로 선형(needle type) 탄소계 도전재가 있다. 상기 선형 탄소계 도전재로는 카본나노튜브(carbon nanotube, CNT), 기상성장 탄소섬유(vapor-grown carbon fiber, VGCF), 탄소 나노섬유(carbon nanofiber, CNF), 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물일 수 있다. 여기서, '선형(needle type)'이란 니들과 같은 입자 형상, 예컨대 종횡비(aspect ratio, 길이/직경의 값)가 50 내지 650, 상세하게는 60 내지 300 또는 100 내지 300의 범위를 갖는 것을 의미한다.
점형 탄소계 도전재는, 선형 도전재에 비해 분산이 유리하다는 장점이 있으며, 선형 탄소계 도전재에 비해 전기 전도도가 떨어져 해당 층의 절연 특성을 높이는 효과가 있다.
상기 도전재는 양극 활물질층 중에 0.5 내지 5 중량% 범위로 포함될 수 있다. 도전재의 함량이 상기 범위를 만족할 때 충분한 양극의 도전성을 부여하고 전극 집전체와 활물질 간의 계면 저항을 낮추는 효과가 있다.
바인더 고분자는 당업계에서 통상적으로 사용되는 바인더가 제한없이 사용될 수 있다. 예를 들면, 폴리비닐리덴 플루오라이드-헥사플루오로프로필렌(Poly(vinylidene fluoride-co-hexafluoropropylene), PVDF-co-HFP), 폴리비닐리덴 플루오라이드(polyvinylidene fluoride, PVDF), 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile), 폴리메틸 메타크릴레이트(polymethyl methacrylate), 스티렌-부타디엔 고무(styrene-butadiene rubber, SBR), 카르복실 메틸 셀룰로오스(carboxyl methyl cellulose, CMC) 등의 다양한 종류의 바인더가 사용될 수 있다.
상기 바인더 고분자 함량은 상부 양극 활물질층 및 하부 양극 활물질층에 포함되는 도전재 함량에 비례한다. 이는 활물질에 비해 입자 크기가 상대적으로 매우 작은 도전재에 접착력을 부여하기 위함으로 도전재 함량이 증가하면 바인더 고분자가 더 필요하게 되고, 도전재 함량이 감소하면 바인더 고분자가 적게 사용될 수 있기 때문이다.
상기 음극은, 음극 집전체의 일면 또는 양면에 음극 활물질층이 적층된 구조이다. 하나의 예에서, 음극 활물질층은 음극 활물질, 도전재 및 바인더 고분자 등을 포함되며, 필요에 따라, 당업계에서 통상적으로 사용되는 음극 첨가제를 더 포함할 수 있다.
상기 음극 활물질은 탄소재, 리튬 금속, 규소 또는 주석 등을 포함할 수 있다. 음극 활물질로서 탄소재가 사용되는 경우, 저결정 탄소 및 고결정성 탄소 등이 모두 사용될 수 있다. 저결정성 탄소로는 연화탄소(soft carbon) 및 경화탄소 (hard carbon)가 대표적이며, 고결정성 탄소로는 천연 흑연, 키시흑연 (Kish graphite), 열분해 탄소 (pyrolytic carbon), 액정피치계 탄소섬유 (mesophase pitch based carbon fiber), 탄소 미소구체 (mesocarbon microbeads), 액정피치 (Mesophase pitches) 및 석유와 석탄계 코크스 (petroleum orcoal tar pitch derived cokes) 등의 고온 소성탄소가 대표적이다.
상기 음극에 사용되는 집전체의 비제한적인 예로는 구리, 금, 니켈 또는 구리 합금 또는 이들의 조합에 의하여 제조되는 호일 등이 있다. 또한, 상기 집전체는 상기 물질들로 이루어진 기재들을 적층하여 사용할 수도 있다.
또한, 상기 음극은 당해 분야에 통상적으로 사용되는 도전재 및 바인더를 포함할 수 있다.
상기 분리막은 리튬 이차전지에서 사용되는 다공성 기재라면 모두 사용이 가능하고, 예를 들면 폴리올레핀계 다공성 막(membrane) 또는 부직포를 사용할 수 있으나, 이에 특별히 한정되는 것은 아니다.
상기 폴리올레핀계 다공성 막의 예로는, 고밀도 폴리에틸렌, 선형 저밀도 폴리에틸렌, 저밀도 폴리에틸렌, 초고분자량 폴리에틸렌과 같은 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리부틸렌, 폴리펜텐 등의 폴리올레핀계 고분자를 각각 단독으로 또는 이들을 혼합한 고분자로 형성한 막(membrane)을 들 수 있다.
상기 부직포로는 폴리올레핀계 부직포 외에 예를 들어, 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethyleneterephthalate), 폴리부틸렌테레프탈레이트(polybutyleneterephthalate), 폴리에스테르(polyester), 폴리아세탈(polyacetal), 폴리아미드(polyamide), 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리이미드(polyimide), 폴리에테르에테르케톤(polyetheretherketone), 폴리에테르설폰(polyethersulfone), 폴리페닐렌옥사이드(polyphenyleneoxide), 폴리페닐렌설파이드(polyphenylenesulfide), 폴리에틸렌나프탈렌(polyethylenenaphthalene) 등을 각각 단독으로 또는 이들을 혼합한 고분자로 형성한 부직포를 들 수 있다. 부직포의 구조는 장섬유로 구성된 스폰본드 부직포 또는 멜트 블로운 부직포일 수 있다.
상기 다공성 기재의 두께는 특별히 제한되지 않으나, 5 내지 50 ㎛일 수 있고, 다공성 기재에 존재하는 기공 크기 및 기공도 역시 특별히 제한되지 않으나 각각 0.01 내지 50 ㎛ 및 10 내지 95 %일 수 있다.
한편, 상기 다공성 기재로 구성된 분리막의 기계적 강도 향상 및 양극과 음극 사이의 단락 억제를 위해, 상기 다공성 기재의 적어도 일면에, 무기물 입자와 바인더 고분자를 포함하는 다공성 코팅층을 더 포함할 수 있다.
상기 전해액은 유기용매 및 전해질 염을 포함할 수 있으며, 상기 전해질 염은 리튬염이다. 상기 리튬염은 리튬 이차전지용 비수 전해액에 통상적으로 사용되는 것들이 제한 없이 사용될 수 있다. 예를 들어 상기 리튬염의 음이온으로는 F-, Cl-, Br-, I-, NO3 -, N(CN)2 -, BF4 -, ClO4 -, PF6 -, (CF3)2PF4 -, (CF3)3PF3 -, (CF3)4PF2 -, (CF3)5PF-, (CF3)6P-, CF3SO3 -, CF3CF2SO3 -, (CF3SO2)2N-, (FSO2)2N-, CF3CF2(CF3)2CO-, (CF3SO2)2CH-, (SF5)3C-, CF3(CF2)7SO3 -, CF3CO2 -, CH3CO2 -, SCN- 및 (CF3CF2SO2)2N-로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상을 포함할 수 있다.
전술한 전해액에 포함되는 유기용매로는 이차전지용 전해액에 통상적으로 사용되는 것들을 제한없이 사용할 수 있으며, 예를 들면 에테르, 에스테르, 아미드, 선형 카보네이트, 환형 카보네이트 등을 각각 단독으로 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다. 그 중에서 대표적으로는 환형 카보네이트, 선형 카보네이트, 또는 이들의 혼합물인 카보네이트 화합물을 포함할 수 있다.
상기 환형 카보네이트 화합물의 구체적인 예로는 에틸렌 카보네이트(ethylene carbonate, EC), 프로필렌 카보네이트(propylene carbonate, PC), 1,2-부틸렌 카보네이트, 2,3-부틸렌 카보네이트, 1,2-펜틸렌 카보네이트, 2,3-펜틸렌 카보네이트, 비닐렌 카보네이트, 비닐에틸렌 카보네이트 및 이들의 할로겐화물로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물이 있다. 이들의 할로겐화물로는 예를 들면, 플루오로에틸렌 카보네이트(fluoroethylene carbonate, FEC) 등이 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한 상기 선형 카보네이트 화합물의 구체적인 예로는 디메틸 카보네이트(DMC), 디에틸 카보네이트(DEC), 디프로필 카보네이트, 에틸메틸 카보네이트(EMC), 메틸프로필 카보네이트 및 에틸프로필 카보네이트로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물 등이 대표적으로 사용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
특히, 상기 카보네이트계 유기용매 중 환형 카보네이트인 에틸렌 카보네이트 및 프로필렌 카보네이트는 고점도의 유기용매로서 유전율이 높아 전해질 내의 리튬염을 보다 더 잘 해리시킬 수 있으며, 이러한 환형 카보네이트에 디메틸 카보네이트 및 디에틸 카보네이트와 같은 저점도, 저유전율 선형 카보네이트를 적당한 비율로 혼합하여 사용하면 보다 높은 전기 전도율을 갖는 전해액을 만들 수 있다.
또한, 상기 유기용매 중 에테르로는 디메틸 에테르, 디에틸 에테르, 디프로필 에테르, 메틸에틸 에테르, 메틸프로필 에테르 및 에틸프로필 에테르로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
그리고 상기 유기용매 중 에스테르로는 메틸 아세테이트, 에틸 아세테이트, 프로필 아세테이트, 메틸 프로피오 네이트, 에틸 프로피오네이트, 프로필 프로피오네이트, γ-부티로락톤, γ-발레로락톤, γ-카프로락톤, α-발레로락톤 및 β-카프로락톤으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 비수 전해액의 주입은 최종 제품의 제조 공정 및 요구 물성에 따라, 전기화학소자의 제조 공정 중 적절한 단계에서 행해질 수 있다. 즉, 전기화학소자 조립 전 또는 전기화학소자 조립 최종 단계 등에서 적용될 수 있다.
이때, 상기 이차전지는 리튬 금속 이차전지, 리튬 이온 이차전지, 리튬 폴리머 이차 전지 또는 리튬 이온 폴리머 이차전지 등을 포함하는 리튬 이차전지를 포함한다. 상기 이차전지는 형태에 따라 원통형, 각형 또는 파우치형 이차전지를 포함한다. 하나의 실시예에서, 본 발명의 제조방법이 적용되는 이차전지는 파우치형 이차전지이다. 파우치형 이차전지는 알루미늄 라미네이트 시트로 형성된 파우치 형태의 전지케이스에 스택형 또는 스택/폴딩형 전극조립체를 내장한 구조이다. 조립된 이차전지는 전지의 제조과정에서 셀 활성화 과정을 거치게 된다. 상기 셀 활성화 과정은 전해액이 함침되어 있는 전극조립체에 소정의 전압까지 전류를 인가하는 과정으로 진행된다.
이하, 실시예 등을 통해 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 그러나, 본 명세서에 기재된 실시예에 기재된 구성은 본 발명의 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
제조예
양극 활물질로 NCM(LiNi0 . 8Co0 . 1Mn0 . 1O2) 100 중량부, 도전재로 카본 블랙(FX35, Denka) 1.5 중량부 및 바인더 고분자로 폴리비닐리덴 플루오라이드(KF9700, Kureha) 2.3 중량부를 용제인 NMP(N-methyl-2-pyrrolidone)에 첨가하여 양극 활물질 슬러리를 제조하였다. 상기 양극 활물질 슬러리를 640 mg/25cm2의 로딩양으로 알루미늄 호일 양면에 코팅한 뒤 진공 건조하여, 양극을 수득하였다.
음극은 음극 활물질로서 인조흑연(GT, Zichen(China)) 100 중량부, 도전재로서 카본블랙(Super-P) 1.1 중량부, 스티렌-부타디엔 고무 2.2 중량부, 카복시 메틸 셀룰로오즈 0.7 중량부를 용제인 물에 첨가하여 음극 활물질 슬러리를 제조한 후, 구리 호일 상에 1회 코팅, 건조 및 압착하여 제조하였다.
한편, 폴리프로필렌을 건식 방법을 사용하여 일축 연신하여, 융점이 165℃이고, 일측의 너비가 200 mm인 미세 다공성 구조의 분리막을 제조한 후, 이를 양극과 음극 사이에 개재하여 전극조립체를 제조하고, 상기 전극조립체를 파우치형 전지케이스에 내장한 후, 1M LiPF6 카보네이트계 용액 전해액을 주입하여 전지를 완성하였다.
실시예 1
제조예에 따라 조립된 파우치형 이차전지에 대해서, SOC 10%로 예비 충전한 후 1일 동안 상온에서 예비 에이징하였다. 상기 이차전지를 SOC 75% 충전한 후 2일 동안 50℃에서 에이징하였다. 그런 다음, 상기 이차전지를 완전 충전 및 완전 방전한 후 5일 동안 상온에서 에이징하였다. 에이징이 완료된 이차전지를 SOC 50% 충전하여 이차전지를 제조하였다(SOC 75%).
실시예 2
제조예에 따라 제조된 파우치형 이차전지에 대해서, SOC 10% 충전한 후 1일 동안 상온에서 에이징하였다. 상기 이차전지를 SOC 85% 충전한 후 2일 동안 50℃에서 에이징하였다. 그런 다음, 상기 이차전지를 완전 충전 및 완전 방전한 후 5일 동안 상온에서 에이징하였다. 에이징이 완료된 이차전지를 SOC 50% 충전하였다(SOC 85%).
비교예 1
제조예에 따라 제조된 파우치형 이차전지에 대해서, SOC 17% 충전한 후 2일 동안 50℃에서 에이징하였다. 그런 다음, 상기 이차전지를 완전 충전 및 완전 방전한 후 5일 동안 상온에서 에이징하였다. 에이징이 완료된 이차전지를 SOC 50% 충전하였다(SOC 17%).
비교예 2
제조예에 따라 제조된 파우치형 이차전지에 대해서, SOC 60% 충전한 후 2일 동안 50℃에서 에이징하였다. 그런 다음, 상기 이차전지를 완전 충전 및 완전 방전한 후 5일 동안 상온에서 에이징하였다. 에이징이 완료된 이차전지를 SOC 50% 충전하였다(SOC 60%).
실험예 1
비교예 1, 2 및 실시예 1에 따라 제조된 파우치형 이차전지에 대해서, 방전용량을 측정하였다. 방전용량 측정은 기존의 공지된 방법으로 수행하였다. 측정 결과는 하기 표 1 및 도 1과 같다.
실시예 No. 방전용량(mAh)
비교예 1 3,375
비교예 2 3,345
실시예 1 3,352
표 1 및 도 1의 결과를 참조하면, 활성화 단계의 1차 충전에서 SOC 17%인 비교예 1의 방전용량은 3,375 mAh 수준이나, 활성화 단계의 1차 충전에서 SOC 60%인 비교예 2의 방전용량은 3,345 mAh 수준이다. 이로부터 활성화 단계에서 이차전지의 1차 충전 수준을 높이게 되면 이차전지의 방전용량이 약 9% 저하됨을 알 수 있다. 이에 대해, 실시예 1은 활성화 단계의 1차 충전에서 SOC 75% 충전하였음에도 불구하고, 이차전지의 방전용량이 3,352 mAh 수준이다. 이는 비교예 2와 대비하여 이차전지의 방전용량이 증가한 것이다. 이를 통해, 본 발명과 같이 활성화 단계 전에 낮은 수준의 충전(예비 충전)을 수행하게 되며, 이차전지의 활성화 단계에서 충전 수준을 높이더라도 방전용량의 감소를 최소화할 수 있음을 알 수 있다.
실험예 2
제조예에서 제조된 이차전지들을 각 10개씩 2개의 시험군(시험군 1 및 2)으로 나누었다. 각 시험군들의 전지는 활성화 단계의 1차 충전 수준을 달리하였다는 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 제조한 것이다. 다만, 시험군 1의 전지들은 SOC 8%로 예비 충전하였고, 시험군 2는 SOC 12%로 예비 충전하였다.
각 시험군의 파우치형 이차전지에 대해서, 활성화 단계에서의 충전 수준을 달리하였고, 충전후 2일 동안 50℃에서 에이징하였다. 그런 다음, 각 이차전지들을 완전 충전 및 완전 방전한 후 5일 동안 상온에서 에이징하였다. 에이징이 완료된 이차전지를 SOC 50% 충전하였다.
각 시험군에 대하여 자가방전 감소율(Self Discharge Decreasing, %)과 용량 손실 증가율(Capacity Loss Increasing, %)을 비교 측정하였다. 비교 측정은, 대조군인 활성화 단계에서의 충전 수준이 30%인 이차전지(SOC 30%)와의 상대값을 산출한 것이다. 산출 결과는 도 2에 도시하였다.
도 2를 참조하면, 시험군 1 및 2는 활성화 단계의 1차 충전율(1st Charge SOC, %)이 증가함에 따라 자가방전 감소율이 감소하되, 1차 충전율(1st Charge SOC, %) 70~80%인 구간에서 급격히 감소한다. 동시에 해당 구간에서 용량 손실 증가율은 크지 않다. 구체적으로 해당 구간에서, 시험군 1의 용량 손실 증가율은 약 0.5%이고, 시험군 2의 용량 손실 증가율은 약 0.2%이다.
구간별로 비교하면, 시험군 1의 경우, 1차 충전율이 70~80%인 구간에서 자가방전 감소율은 약 20% 감소하나, 1차 충전율이 60~70%인 구간에서는 자가방전 감소율이 약 15% 감소한다. 또한, 시험군 2의 경우, 1차 충전율이 70~80%인 구간에서 자가방전 감소율은 약 20% 감소하나, 1차 충전율이 60~70%인 구간에서는 자가방전 감소율이 약 5% 감소하는데 그친다.
이를 통해, 본 발명에 따른 이차전지의 제조방법은, 예비 충전시 15% 이하의 낮은 수준으로 충전하고 동시에 활성화 단계에서의 1차 충전을 75% 이상 수준으로 제어함으로써, 전지의 안정성은 극대화하고 용량 감소는 최소화 하였다.
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. 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. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (12)

  1. 전극 조립체와 전해액이 전지케이스에 수납된 이차전지에 대하여,
    (a) 이차전지를 활성화 단계 도입 전 예비 충전(pre-charging)하는 단계,
    상기 예비 충전하는 단계는,
    (a-1) 이차전지를 설계 용량의 5~15%(SOC 5~15%)로 충전하는 예비 충전 단계; 및
    (a-2) 이차전지를 평균 온도 15 내지 30℃에서 에이징하는 예비 에이징 단계;를 포함하고; 및
    (b) 예비 충전된 이차전지를 활성화(formation)하는 단계;
    상기 활성화하는 단계는,
    (b-1) 이차전지를 설계 용량의 75~95%(SOC 75~95%)로 충전하는 1차 충전 단계;
    (b-2) 이차전지를 평균 온도 15 내지 70℃에서 에이징하는 1차 에이징 단계; 및
    (b-3) 이차전지를 설계 용량의 95%(SOC 95%) 이상으로 충전하는 2차 충전 단계;
    를 포함하는 이차전지의 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    (a-2) 예비 에이징 단계의 에이징 시간(T1)과 (b-2) 1차 에이징 단계의 에이징 시간(T2)의 비율은 1 : 1.5~3.5(T1:T2)의 범위를 만족하는 이차전지의 제조방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    (a-2) 예비 에이징 단계는 15 내지 30 시간 동안 수행하는 것을 특징으로 하는 이차전지의 제조방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    (b-2) 1차 에이징 단계는 45 내지 105 시간 동안 수행하는 것을 특징으로 하는 이차전지의 제조방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    (b) 활성화하는 단계 이전에,
    전극 조립체의 음극 표면의 전부 또는 일부에는 SEI(Solid Electrode Interface) 피막이 형성된 구조인 이차전지의 제조방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    예비 충전 단계는 이차전지를 0.01 내지 0.1C 범위의 정전류로 충전하고,
    1차 충전 단계는 이차전지를 0.15 내지 0.5C 범위의 정전류로 충전하여 수행하는 것을 특징으로 하는 이차전지의 제조방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    (b-3) 2차 충전 단계는,
    이차전지를 설계 용량의 95%(SOC 95%) 이상으로 충전 후, 5%(SOC 5%) 이하로 방전하는 과정으로 수행되는 것을 특징으로 하는 이차전지의 제조방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    (b) 활성화하는 단계는,
    (b-3) 2차 충전 단계 이후에, 2차 에이징 단계를 더 포함하는 이차전지의 제조방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    (b) 활성화하는 단계 이후에,
    이차전지를 설계 용량의 40~60%(SOC 40~60%)로 충전하는 출하 충전하는 단계를 더 포함하는 이차전지의 제조방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    전극 조립체는 양극, 음극 및 상기 양극과 음극 사이에 개재된 분리막을 포함하는 구조이고,
    전해액은 리튬 염을 함유하는 것을 특징으로 하는 이차전지의 제조방법.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 이차전지는 파우치형 이차전지인 것을 특징으로 하는 이차전지의 제조방법.
  12. 제 1 항에 기재된 제조방법으로 제조되며, 전극 조립체와 전해액이 전지케이스에 수납된 이차전지에 있어서,
    상기 전극 조립체는 양극, 음극 및 상기 양극과 음극 사이에 개재된 분리막을 포함하는 구조이고,
    상기 전해액은 리튬 염을 함유하며, 상기 이차전지는 파우치형 이차전지인 것을 특징으로 하는 이차전지.



KR1020190111380A 2019-09-09 2019-09-09 파우치형 이차전지의 제조방법 Active KR102730072B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190111380A KR102730072B1 (ko) 2019-09-09 2019-09-09 파우치형 이차전지의 제조방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190111380A KR102730072B1 (ko) 2019-09-09 2019-09-09 파우치형 이차전지의 제조방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20210030000A KR20210030000A (ko) 2021-03-17
KR102730072B1 true KR102730072B1 (ko) 2024-11-15

Family

ID=75245616

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190111380A Active KR102730072B1 (ko) 2019-09-09 2019-09-09 파우치형 이차전지의 제조방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102730072B1 (ko)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4283753A4 (en) * 2021-04-23 2024-08-07 LG Energy Solution, Ltd. PROCESS FOR MANUFACTURING SECONDARY BATTERY
JP7595963B2 (ja) * 2021-06-02 2024-12-09 エルジー エナジー ソリューション リミテッド 正極添加剤を含むリチウム二次電池の活性化方法
KR102640466B1 (ko) * 2021-09-10 2024-02-27 주식회사 엘지에너지솔루션 이차전지의 활성화 방법

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU1672497A (en) * 1996-02-16 1997-09-02 Fuji Photo Film Co., Ltd. Nonaqueous secondary battery
KR101106359B1 (ko) * 2009-09-25 2012-01-18 삼성에스디아이 주식회사 리튬 이온 이차 전지 제조 방법
KR101692795B1 (ko) * 2013-07-31 2017-01-05 주식회사 엘지화학 리튬 이차전지의 제조방법 및 이를 사용하여 제조되는 리튬 이차전지
KR101609423B1 (ko) 2013-09-13 2016-04-05 주식회사 엘지화학 각형 이차 전지 제조 방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR20210030000A (ko) 2021-03-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102267603B1 (ko) 리튬 이차전지용 양극 및 그의 제조방법
EP3836254B1 (en) Secondary battery cathode having improved thermal stability and manufacturing method therefor
US12119476B2 (en) Secondary battery electrode including mixture layer of double layer structure containing active materials of different particle diameters, and method for manufacturing the same
KR102121277B1 (ko) 유기/무기 복합 다공성 세퍼레이터 및 그를 포함하는 전기화학소자
KR102644282B1 (ko) 리튬이차전지용 양극 및 이를 포함하는 리튬이차전지
EP4044307B1 (en) Electrode assembly stacking fault detection method, electrode assembly including insulating member, and battery cell including same
KR20210039599A (ko) 이중층 구조의 합제층을 포함하는 음극 및 이를 포함하는 이차전지
EP3869585B1 (en) Cathode comprising mixture layer having dual layer structure with different lno amounts, and secondary battery comprising same
KR102730072B1 (ko) 파우치형 이차전지의 제조방법
KR20210032205A (ko) 저온 에이징 과정을 포함하는 이차전지의 제조방법
KR20200109861A (ko) 리튬 이차전지용 양극 및 이를 포함하는 리튬 이차전지
KR102134016B1 (ko) 전극 및 그를 포함하는 전기화학소자
KR102872066B1 (ko) 서로 다른 이종의 바인더를 포함하는 이중층 구조의 이차전지용 전극 및 이의 제조방법
EP3902034B1 (en) Anode including multiple current collectors juxtaposed in parallel, and secondary battery comprising same
JP7613777B2 (ja) 二次電池の活性化方法
KR20230072616A (ko) 리튬 이차전지용 양극 및 이를 포함하는 리튬 이차전지
KR20210108566A (ko) 서로 다른 이종의 바인더를 포함하는 이중층 구조의 이차전지용 전극 및 이의 제조방법
KR20220042728A (ko) 휴지 기간을 갖는 이차전지 충방전 방법 및 이를 포함하는 이차전지 포메이션 방법
KR20210054828A (ko) 평균 입경이 상이한 이종의 입자상 활물질을 포함하는 이중층 구조의 전극 및 이를 포함하는 이차전지
KR20210059918A (ko) 버퍼층을 포함하는 이차전지용 전극 및 이의 제조방법
KR20210107275A (ko) 탄소 와이어 집전체를 포함하는 전극 및 이를 포함하는 이차전지

Legal Events

Date Code Title Description
PA0109 Patent application

Patent event code: PA01091R01D

Comment text: Patent Application

Patent event date: 20190909

PG1501 Laying open of application
PN2301 Change of applicant

Patent event date: 20210524

Comment text: Notification of Change of Applicant

Patent event code: PN23011R01D

E701 Decision to grant or registration of patent right
PE0701 Decision of registration

Patent event code: PE07011S01D

Comment text: Decision to Grant Registration

Patent event date: 20240813

GRNT Written decision to grant
PR0701 Registration of establishment

Comment text: Registration of Establishment

Patent event date: 20241111

Patent event code: PR07011E01D

PR1002 Payment of registration fee

Payment date: 20241112

End annual number: 3

Start annual number: 1

PG1601 Publication of registration