CN117615893A - 模制设备和模制方法、通过该方法制造的软包型电池壳体以及包括该软包型电池壳体的二次电池 - Google Patents

Abstract

根据本发明的实施例的模制设备可以在软包膜中模制杯部。该模制设备包括：模具，软包膜安置在模具的顶表面上，并且在模具中限定从顶表面凹入的第一空间；脱模器，该脱模器设置在模具上方并固定软包膜，并且在脱模器中在与第一空间相对应的位置处限定第二空间；以及按压部，该按压部配置为对软包膜施加气压或液压，使得软包膜的一部分被拉伸到第一空间中。

Description

模制设备和模制方法、通过该方法制造的软包型电池壳体以 及包括该软包型电池壳体的二次电池

相关申请的交叉引用

本申请要求于2021年8月24日提交的韩国专利申请第10-2021-0111974号的优先权的权益，该韩国专利申请通过引用全文并入本文。

技术领域

本发明涉及一种在软包膜中模制杯部的模制设备和方法，更具体地，涉及一种通过该方法制造的软包型电池壳体以及包括该软包型电池壳体的二次电池。

背景技术

通常，二次电池包括镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池和锂离子聚合物电池。这种二次电池正在被应用于例如数码相机、P-DVD、MP3P、移动电话、PDA、便携式游戏设备、电动工具、电动自行车等的小型产品、例如电动车辆和混合动力车辆的需要高功率的大型产品、储存剩余电力或可再生能源的电力储存装置以及备用电力储存装置。

通常，为了制造二次电池，首先，将电极活性材料浆料涂布到正极集电器和负极集电器来制造正极和负极。然后，将电极层叠在隔膜的两侧来形成电极组件。此外，电极组件容纳在电池壳体中，然后，在将电解液注射到其中之后，密封电池壳体。

根据容纳电极组件的壳体的材料，这样的二次电池分类为软包型二次电池和硬壳型二次电池。在软包型二次电池中，电极组件容纳在由柔性聚合物材料制成的软包中。此外，在硬壳型二次电池中，电极组件容纳在由金属或塑料材料制成的壳体中。

通常，通过在具有柔性的软包膜上执行按压工序以形成杯部来制造软包型电池壳体。另外，当形成杯部时，电极组件容纳在杯部中，然后，密封杯部的侧以制造二次电池。

在按压工序中，通过将软包膜插入例如按压设备的模制装置，并且通过使用冲头对软包膜施加压力以拉伸软包膜来执行拉伸成型。在下文中，将对此进行更详细的描述

图1是根据相关技术的模制设备的示意图。

根据相关技术的模制设备包括用于安置软包膜F并且限定有模制空间2a的模具2、设置在模具2的上方并固定软包膜F并且具有开口3a的脱模器3、通过开口3a拉伸软包膜F的冲头4。另外，当模具2和脱模器3相对于冲头4上升，或者冲头4相对于模具2和脱模器3下降时，冲头4可以对软包膜F施加压力，使得软包膜F的一部分被拉伸到模制空间2a中，因此，可以在软包膜F中限定杯部110。

然而，在根据相关技术的模制设备中，为了防止软包膜F在冲头4和模具2相对于彼此移动的过程中被摩擦力推动或损坏，需要在冲头4的内周与模制空间2a的外周之间有预定的间隙g。因此，限定在软包膜F中的杯部110的周面112可以相对于杯部110的底表面111是倾斜的。因此，在杯部110中产生被电极组件(未示出)占据的空的空间，从而存在二次电池的能量密度降低的问题。

另外，在根据相关技术的模制设备中，当冲头4按压软包膜F时，应力集中于冲头4的角部。因此，当在软包膜F中较深地形成杯部110时，有杯部110的角部过度拉伸，从而存在剩余厚度变薄，并且在杯部110的角部处出现裂纹或小洞(pin-hole)的问题。

另外，存在由根据相关技术的模制设备限定的杯部110的周面112没有充分拉伸，从而压缩力作用导致由于弯曲而产生褶皱的问题。

发明内容

技术问题

为了解决以上问题，本发明的一个目的是提供一种当将杯部模制为具有足够深度的同时，保持杯部的角部较厚的剩余厚度的模制设备和模制方法。

为了解决以上问题，本发明的另一目的是提供一种由上述模制设备和模制方法制造的软包型电池壳体，以及包括该软包型电池壳体的二次电池。

技术方案

根据本发明的实施例的模制设备可以在软包膜中模制杯部。该模制设备可以包括：模具，软包膜安置在模具的顶表面上，并且在模具中限定从顶表面凹入的第一空间；脱模器，该脱模器设置在模具上方并固定定软包膜，并且在脱模器中在与第一空间相对应的位置处限定第二空间；以及按压部，该按压部配置为对软包膜施加气压或液压，使得软包膜的一部分被拉伸到第一空间中。

脱模器可以设置有配置为在上侧密封第二空间的盖部，在脱模器或盖部中设置有使按压部与第二空间彼此连通的通道，并且按压部通过经由通道引入或排出气体来控制第二空间的内部压力。

模制设备还可以包括：柔性袋，该柔性袋设置在第二空间中，以与软包膜接触；以及袋主体，该袋主体配置为密封第二空间，柔性袋连接到袋主体，并且袋主体中设置有使按压部与柔性袋彼此连通的通道。按压部可以通过经由通道引入或排出流体来控制柔性袋的内部压力。

模制设备还可以包括插入第一空间并且具有朝向软包膜凸出的曲面的第一冲头。

曲面的中部可以最高并且曲面的高度可以朝向第一空间的内周逐渐降低。

在第一冲头插入第一空间的状态下，曲面的中部可以设置在比模具的顶表面低的高度处。

第一空间在第一方向上可以具有第一宽度并且在垂直于第一方向的第二方向上可以具有第二宽度，并且曲面可以是椭圆体的一部分：

(其中，x是在第一方向上的坐标，y是在第二方向上的坐标，z是在垂直方向上的坐标，a是第一宽度的一半，b是第二宽度的一半，并且c是通过将值a和值b的平均值与0.2至0.6的校正常数k相乘而获得的值)。

模制设备还可以插入第一空间并且具有面对软包膜的平面的第二冲头。

与第一冲头插入第一空间的状态相比，在第二冲头插入第一空间的状态下，按压部可以施加更大的压力。

当第二冲头插入第一空间时平面与模具的顶表面之间的高度差可以大于当第一冲头插入第一空间时曲面与模具的顶表面之间的高度差。

模制设备还可以包括：下主体，该下主体设置在模具下方，并且在下主体中限定有与第一空间连通的第三空间；柔性袋，该柔性袋设置在第三空间中，并且膨胀到第一空间中，以与软包膜接触；袋主体，该袋主体配置为密封第三空间，并且柔性袋连接到袋主体；以及子按压部，该子按压部配置为通过经由设置在袋主体中的通道引入或排出流体来控制柔性袋的内部压力。

根据本发明的实施例的模制方法可以在软包膜中模制杯部。该模制方法可以包括：将软包膜插入模具与脱模器之间的准备工序；脱模器固定软包膜的固定工序；以及按压部通过形成在脱模器中的第二空间对软包膜施加气压或液压，使得软包膜的一部分被拉伸到形成在模具中的第一空间的按压工序。

按压工序可以包括：初次模制工序，在初次模制工序中，顶表面呈曲面的第一冲头插入模具的第一空间，并且软包膜的一部分与曲面紧密接触，其中，曲面向上凸出地形成；以及二次模制工序，在二次模制工序中，顶表面呈平面的第二冲头插入第一空间，并且软包膜的一部分与平面紧密接触。

在二次模制工序中施加到软包膜的压力可以大于在初次模制工序中施加到软包膜的压力。

根据本发明的实施例的模制方法可以在软包膜中模制杯部。模制方法可以包括：将软包膜插入模具与脱模器之间的准备工序；脱模器固定软包膜的固定工序；以及对软包膜施加气压或液压，使得软包膜的一部分被拉伸到形成在模具中的第一空间从而模制杯部的按压工序。按压工序可以包括：设置在形成在脱模器中的第二空间中的第一柔性袋将软包膜拉伸到第一空间中的预模制工序；第二柔性袋膨胀到第一空间中，以按压软包膜的一部分，使得软包膜的一部分形成为向上凸出地形成的初次模制工序；以及将第一柔性袋和第二柔性袋的内部压力调节为相同，使得软包膜的一部分平坦地形成的二次模制工序。

在初次模制工序中，第二柔性袋的内部压力可以大于第一柔性袋的内部压力。

在二次模制工序中第一柔性袋和第二柔性袋中的每一个的内部压力可以大于在初次模制工序中第二柔性袋的内部压力。

根据本发明的实施例的软包型电池壳体可以包括：杯部，该杯部具有凹形；以及平台，该平台设置在杯部的周围的至少一部分上。杯部可以包括：底表面；多个周面，该多个周面配置为连接底表面与平台；以及角部，角部由多个周面中的彼此相邻的一对周面与底表面彼此相交而形成。角部的厚度可以为底表面的厚度的0.75倍至0.85倍。

周面相对于底表面或平台所成的角可以为90度至95度。

角部可以具有0.75mm至1.25mm的曲率半径。

杯部还可以包括：第一边缘，在第一边缘上周面和平台彼此相交，并且第一边缘被倒圆；以及第二边缘，在第二边缘上底表面和周面彼此相交，第二边缘被倒圆。第一边缘与第二边缘之间的间隙为0.1mm以下

第一边缘和第二边缘中的每一个可以具有0.1mm以上且小于0.5mm的曲率半径。

杯部还可以包括：第一边缘，在第一边缘上底表面和周面彼此相交，并且第一边缘被倒圆；以及第二边缘，在第二边缘上周面和平台彼此相交，第二边缘被倒圆。第一边缘与第二边缘之间的间隙可以小于第一边缘和第二边缘中的每一个的曲率半径。

根据本发明的实施例的二次电池可以包括：电极组件；以及软包型电池壳体，该软包型电池壳体包括具有凹形的杯部和设置在杯部的周围的至少一部分上的平台。杯部可以包括：底表面；多个周面，该多个周面配置为连接底表面与平台；以及角部，角部由多个周面中的彼此相邻的一对周面与底表面彼此相交而形成。角部的厚度可以为底表面的中部的厚度的0.75倍至0.85倍。

有益效果

根据本发明的优选实施例，由于通过气压或液压拉伸软包膜，以模制杯部，可以最小化应力集中于杯部的角部。因此，即使较深地模制杯部，角部的剩余厚度也可以保持为较厚，并且可以防止在角部中出现裂纹或小洞。

另外，在模制杯部的工序期间，杯部的周面可以充分拉伸。因此，可以防止在杯部的周面上出现由于弯曲导致的褶皱。

另外，可以最小化杯部的边缘和角部中的每一个的曲率半径，并且杯部的周面可以形成为接近垂直。因此，二次电池的外观可以是锐利的，并且可以提高能量密度。

本发明的效果不受前述描述限制，因此，在该说明书中包括更多不同的效果。

附图说明

图1是根据相关技术的模制设备的示意图。

图2是根据本发明的实施例的模制设备的示意图。

图3是根据本发明的实施例的模具的仰视图。

图4是示出使用根据本发明的实施例的模制设备执行模制方法的流程图。

图5A至图5C是说明根据本发明的实施例的模制设备的操作的图。

图6是根据本发明的实施例的二次电池的分解透视图。

图7是图6的部分A的放大图。

图8是示出根据本发明的实施例的二次电池的内部的横截面图。

图9是图8的部分B的放大图。

图10是根据本发明的另一实施例的模制设备的示意图。

图11是根据本发明的又一实施例的模制设备的示意图。

图12是示出使用根据本发明的又一实施例的模制设备执行模制方法的流程图。

图13A至图13C是说明根据本发明的又一实施例的模制设备的操作的图。

具体实施方式

在下文中，将参照附图详细描述本发明的优选实施例，使得本领域普通技术人员能够容易地实施本发明。然而，本发明可以以若干不同的形式实现，并且不受以下示例限制或约束。

为了描述本发明，已经省略可能不必要地模糊本发明的要点的与描述或相关已知技术无关的部分的详细描述，并且在本说明书中，附图标记被添加到各个附图中的部件。在这种情况下，在整个说明书中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的元件。

此外，说明书和权利要求中使用的术语或词语不应被限制性地解释为普通含义或基于词典的含义，而应基于发明人可以适当地限定术语的概念的原则，被解释为符合本发明的范围的含义和概念，从而以最佳方式描述和解释他或她的发明。

图2是根据本发明的实施例的模制设备的示意图，并且图3是根据本发明的实施例的模具的仰视图。

根据本发明的实施例的模制设备包括：其顶表面上安置有软包膜F的模具10；设置在模具10的上方并固定软包膜F的脱模器20；以及对软包膜F施加气压或液压的按压部30。模制设备还可以包括插入第一空间S1中的第一冲头40和第二冲头50。

软包膜F可以具有预定厚度t。软包膜F可以是层压有设置在两个最外表面的一对树脂层以及设置在一对树脂层之间的金属层的层压片材。

软包膜F可以安置在模具10的顶表面上。从顶表面向下凹入的第一空间S1可以限定在模具10中。第一空间S1可以向上侧和下侧开放。当软包膜F安置在模具10的顶表面上时，软包膜F可以从上侧覆盖第一空间S1。另外，稍后将描述的第一冲头40和第二冲头50可以从模具10的下侧插入第一空间S1。

模具10的第一空间S1的横截面可以具有大体上矩形形状。更具体地，第一空间S1可以具有在第一方向上的第一宽度W1以及在垂直于第一方向的第二方向上的第二宽度W2。也就是说，第一方向可以平行于第一空间S1的水平方向，并且第二方向可以平行于第一空间S1的垂直方向。另外，第一宽度W1可以是第一空间S1的水平宽度，并且第二宽度W2可以是第一空间S1的垂直宽度。

脱模器20可以面对模具10，软包膜F插设于脱模器20与模具10之间。脱模器20可以配置为相对于模具10升高。在脱模器20上升的状态下，软包膜F可以插入模具1与脱模器(20)之间，然后，当脱模器20下降时，软包膜F可以固定在模具10与脱模器20之间。

可以在脱模器20中限定第二空间S2。第二空间S2可以限定在与模具10的第一空间S1相对应的位置处。

在该实施例中，第二空间S2可以靠近上侧并且向下侧开放。更具体地，脱模器20可以设置有从上侧密封第二空间S2的盖部21。盖部21可以作为与脱模器20分离的配置结合到脱模器20，或者可以设置为与脱模器20一体形成。

在盖部21中可以限定有通道21a，以使稍后将描述的按压部30与第二空间S2连通。然而，本发明不限于此，并且通道21a可以设置在脱模器20中。

当脱模器20固定软包膜F时，软包膜F可以从下侧覆盖第二空间S1。也就是说，在软包膜F固定在模具10和脱模器20之间的状态下，软包膜F的一部分可以设置在第一空间S1与第二空间S2之间。在下文中，设置在第一空间S1与第二空间S2之间的软包膜F的一部分称为目标区域110。

按压部30可以通过第二空间S2对软包膜F施加气压或液压，更具体地，对目标区域110施加气压或液压。因此，目标区域110可以被拉伸到第一空间S1中，并且目标区域110可以模制成杯部。因此，杯部由与目标区域110相同的附图标记110表示。

由于软包膜F的目标区域110被拉伸到第一空间S1中，并且模制成杯部110，所以杯部110的水平长度可以与第一空间S1的第一宽度W1相同或接近，并且杯部110的垂直长度可以与第一空间S1的第二宽度W2相同或接近。

按压部30的配置没有限制。在该实施例中，按压部30可以对目标区域110施加气压。例如，按压部30可以包括气压泵。

更具体地，按压部30可以通过将气体经由通道21a引入第二空间S2并从第二空间S2引出来控制第二空间S2的内部压力。因此，当第二空间S2的内部压力高于第一空间S1的内部压力(例如，大气压力)时，目标区域110可以通过第一空间S1与第二空间S2之间的压力差被拉伸到第一空间S1中。

也就是说，由于对目标区域110施加等静压，所以在拉伸目标区域110的工序中，目标区域110的厚度t可以整体上均匀地减小。因此，可以最小化应力集中于目标区域110的局部区域。

第一冲头40和第二冲头50可以从模具10的下侧插入第一空间S1。更具体地，第一冲头40和第二冲头可以交替插入第一空间S1。

例如，第一冲头40和第二冲头50可以相对于模具10水平移动，并且模具10可以相对于第一冲头40和第二冲头50垂直移动。在这种情况下，当在第一冲头40对准并设置在第一空间S1的下侧的状态下模具10下降时，第一冲头40可以插入第一空间S1。另外，当在第二冲头50对准并设置在第一空间S1的下侧的状态下模具10下降时，第二冲头50可以插入第一空间S1。

然而，本发明不限于此，并且模具10可以相对于第一冲头40和第二冲头50水平移动，或者第一冲头40和第二冲头50可以相对于模具10升高。

冲头40和50中的每一个的外周可以与模具10的第一空间S1的内周接触或相邻。这是因为软包膜F没有插入冲头40和50中的每一个的外周与第一空间S1的内周之间。

第一冲头40可以具有朝向软包膜F(更具体地，目标区域110)凸出地形成的曲面41。也就是说，曲面41可以限定第一冲头40的顶表面。曲面41的中部可以最高，并且曲面41的高度可以朝向第一空间S1的内周逐渐降低。更具体地，曲面41可以具有与椭圆体的一部分相对应的形状。

在第一冲头40插入第一空间S1的状态下，目标区域110可以被按压部30按压，以与第一冲头40的曲面41紧密接触。

在第一冲头40与第一空间S1分离之后，第二冲头50可以插入第一空间S1。

第二冲头50可以具有面对软包膜F(更具体地，目标区域)的平面51。也就是说，平面51可以限定第二冲头40的顶表面。

在第二冲头50插入模具10的第一空间S1的状态下，目标区域110可以被按压部30按压，以与第二冲头50的平面51紧密接触。

图4是示出使用根据本发明的实施例的模制设备执行模制方法的流程图，并且图5A至图5C是说明根据本发明的实施例的模制设备的操作的图。

根据该实施例的模制方法可以包括：将软包膜F插入模具10与脱模器20之间的准备工序(S10)；脱模器20固定软包膜F的固定工序(S20)以及对软包膜F施加气压或液压的按压工序(S30)。

在准备工序(S10)中、脱模器20可以相对于模具10上升预定高度，并且软包膜F可以插入模具10与脱模器20之间。因此，软包膜F可以安置在模具10的顶表面上。

在固定工序(S20)期间，脱模器20可以朝向模具10下降，并且软包膜F可以固定在模具10与脱模器20之间。这里，软包膜F的目标区域110可以设置在模具10的第一空间S1与脱模器20的第二空间S2之间。

在按压工序(S30)期间，按压部30可以通过脱模器30的第二空间S2对软包膜F施加气压或液压。

在该实施例中，按压部30可以对目标区域110施加气压。按压部30可以通过通道21a增加第二空间S2的内部压力，从而对软包膜F施加等静压(isotropic pressure)，更具体地，对目标区域110施加等静压。因此，目标区域110可以被拉伸到第一空间S1中，然后，模制成杯部110。

更具体地，按压工序(S30)可以包括预模制工序(S31)、初次模制工序(S32)和二次模制工序(S33)。

参照图5A，在预模制工序(S31)期间，在第一空间S1打开的状态下，按压部30可以按压目标区域110。这里，可以适当调节按压部30施加到目标区域110的压力，使得目标区域110的剩余厚度不会过度薄。

更具体地，在预模制工序S31中，被拉伸的目标区域110的剩余厚度可以为软包膜F的厚度t的大约90％。也就是说，目标区域110的厚度可以减小大约10％，并且目标区域110的面积可以增加大约10％。

如上所述，由于对目标区域110施加等静压，所以目标区域110可以均匀地被拉伸到第一空间S1中，以形成预定曲面。目标区域110的曲面可以形成为具有最低的中部，并且具有朝向第一空间S1的内周逐渐增加的高度。

更具体地，由目标区域110形成的曲面可以形成由下面的式1定义的椭圆体的一部分。

[式1]

在式1中，x是在平行于第一空间S1的水平方向的第一方向上的坐标，y是在平行于第一空间S1的垂直方向的第二方向上的坐标，z是在垂直方向上的坐标。另外，a是第一宽度W1的一半，b是第二宽度W2的一半，并且c1是由目标区域110形成的曲面的深度。

c1可以与值a和值b的平均值成比例。例如，当目标区域110的厚度被拉伸为减少大约10％时，c1可以是值a和值b的平均值的大约0.4倍。因此，本领域技术人员将容易理解，如果通过值a和值b相乘获得的值是常数，并且目标区域110的剩余厚度是常数，则c1容易随着值a和值b的比率接近1而增加。

参照图5B，在第一初次模制工序期间(S32)，第一冲头40可以插入模具10的第一空间S1。这里，按压部30可以持续保持施加到目标区域110的压力。

在第一冲头40插入第一空间S1的状态下，第一冲头40的曲面41的中部可以设置在低于模具10的顶表面的高度处。更具体地，第一冲头40可以以不干扰在预模制工序S31中的被拉伸的目标区域110的高度插入第一空间S1中。

第一冲头40的曲面41可以具有相对于在预模制工序(S31)中由被拉伸的目标区域110形成的曲面近似对称的形状。也就是说，第一冲头40的曲面41可以形成由下面的式2定义的椭圆体的一部分。

[式2]

在式2中，x是在平行于第一空间S1的水平方向的第一方向上的坐标，y是在平行于第一空间S1的垂直方向的第二方向上的坐标，z是在垂直方向上的坐标。另外，a是第一宽度W1的一半，b是第二宽度W2的一半，并且c2是通过将值a和值b的平均值与预定的校正常数k相乘而获得的值。

如上式1所述，当在预模制工序(S31)中，目标区域110的厚度被拉伸为减小大约10％时，c1可以是a和b的平均值的大约0.4倍。

因此，可以在中间值为0.4的预定范围内确定校正常数k，使得c2与c1相对应。更具体地，校正常数k可以是0.2至0.6，并且可以根据要模制的杯部110的深度来适当地确定。

由于第一冲头40的曲面41的形状，在初次模制工序(S32)期间，目标区域110的一部分可以与曲面41紧密接触，并且目标区域110的另一部分可以与第一空间S1的内周接触或相邻。在下文中，目标区域110的一部分将称为第一区域111，并且目标区域110的另一部分将称为第二区域112。

此后，第一区域111可以模制为杯部110的底表面，并且第二区域112可以模制为杯部110的周面。因此，杯部110的底表面由与第一区域111相同的附图标记111表示，并且杯部110的周面由与第二区域112相同的附图标记112表示。

由于在初次模制工序(S32)中，第一区域和第二区域112预先彼此分开形成，所以在随后的二次模制工序(S33)中，第二区域112可以容易地拉伸。因此，有杯部110被较深地模制而没有由于杯部110的周面112上的弯曲而导致褶皱的优点。

另外，由于第一区域111和第二区域112彼此相交的位置形成锐角，所以在随后的二次模制工序(S33)中，第二区域112可以容易与第一空间S1的内周紧密接触。因此，杯部110的周面112可以形成为垂直于底表面111，并且可以最小化杯部110的边缘和角部中的每一个的曲率半径，以防止应力集中于杯部110的角部。

参照图5C，在二次模制工序S33期间，第二冲头40可以插入模具10的第一空间S1。更具体地，当初次模制工序(S32)完成时，第一冲头40可以与模具10的第一空间S1分离，并且第二冲头40可以插入模具10的第一空间S1，使得执行二次模制工序(S33)。

在第二冲头50插入第一空间S1的状态下，第二冲头50的平面51可以设置在低于模具10的顶表面的高度处。

更具体地，在初次模制工序(S32)期间，第二冲头50可以以低于第一冲头40的高度插入第一空间S1中。也就是说，当第二冲头50插入第一空间S1时平面51与模具10的顶表面之间的高度差h2可以大于当第一冲头40插入第一空间S1时曲面41与模具10的顶表面之间的高度差h1。

另外，在二次模制工序(S32)中施加到软包膜F(更具体地，目标区域110)的压力可以高于在初次模制工序(S32)中的压力。也就是说，与第一冲头40插入第一空间S1的状态相比，在第二冲头50插入第一空间S1的状态下，按压部30可以施加更大的压力。

因此，在二次模制工序(S33)期间，第一区域111可以与第二冲头50的平面51紧密接触，并且第二区域112可以与第一空间S1的内周紧密接触。因此，可以完成杯部110的模制。

更具体地，第一区域111可以水平地模制为杯部110的底表面，并且第二区域112可以垂直地模制为杯部110的周面。另外，在二次模制工序(S33)期间，由于第二区域112被向下拉伸，所以杯部110的深度可以足够深。

可以在不包括预模制工序(S31)的按压工序(S30)的情况下，直接执行初次模制工序(S32)。在这种情况下，在第一冲头40插入模具10的第一空间S1的状态下，按压部30可以启动在目标区域110上的按压。

图6是示出根据本发明的实施例的二次电池的分解透视图。

根据本发明的二次电池1可以包括软包型电池壳体100(在下文中，称为“电池壳体”)和容纳在电池壳体100中的电极组件200。

电池壳体100可以通过上述模制设备和模制方法来模制。电池壳体100可以包括具有凹形的杯部110以及设置在杯部110的周围的至少一部分上的平台120。平台120可以是软包膜F的不形成杯部110的一部分。

更具体地，电池壳体100可以通过密封由折叠部130彼此连接的一对壳体102和22来提供。然而，本发明不限于此，并且一对壳体101和102可以在彼此分离的状态下密封，以提供电池壳体200。

另外，一对壳体101和102中的至少一个可以设置有具有凹形的杯部110。杯部110可以从平台120凹入预定深度，以限定容纳电极组件200的空间。在下文中，将作为示例描述，一对壳体101和102包括设置有杯部110的第一壳体101以及不设置杯部110的第二壳体102。

第一壳体101可以包括设置在杯部110的周围的至少一部分处的平台120。更具体地，平台120可以连接到杯部110的周面112的上端部。

在电极组件200容纳在杯部110中的状态下，折叠部220可以折叠，使得第二壳体102覆盖杯部110。另外，二次电池1可以通过熔接平台101和第二壳体102的边缘部以提供密封部140(参见图8)来提供，从而制造二次电池1。

电极组件200可以包括交替层叠的多个电极210(参见图8)和多个隔膜220。多个电极210交替层叠，隔膜220插设于其间，并且可以包括具有相反极性的正极和负极。

另外，电极组件200可以包括彼此焊接的多个电极接线片230。多个电极接线片230可以连接到多个电极210，并且从电极组件200突出到外部，以用作电子在电极组件200的内部和外部之间移动通过的通道。多个电极接线片230可以设置在电池壳体100的内部。

连接到正极的电极接线片230和连接到负极的电极接线片230可以相对于电极组件200在不同方向上突出。然而，本发明不限于此，并且连接到正极的电极接线片230和连接到负极的电极接线片230可以彼此平行地在相同方向上突出。

向二次电池的外部供电的引线240可以通过点焊接等连接到多个电极接线片230。引线240可以具有连接到多个电极接线片230的一个端部以及突出到电池壳体100的外部的另一端部。

引线240的一部分可以被绝缘部250包围。例如，绝缘部250可以包括绝缘胶带。绝缘胶带250可以设置在第一壳体101的平台120与第二壳体102之间，并且在这种状态下，平台120和第二壳体102可以彼此热熔接。在这种情况下，平台120和第二壳体102中的每一个的一部分可以热熔接到绝缘部250。因此，绝缘部250可以防止从电极组件200产生的电通过引线240流到电池壳体100，并且可以保持电池壳体100的密封。

图7是图6的部分A的放大图，图8是示出根据本发明的实施例的二次电池的内部的横截面图，并且图9是图8的部分B的放大图。

在下文中，将详细描述电池壳体100的杯部110的配置。

杯部110可以包括底表面111和周面112。周面112可以将底表面112连接到平台120。周面112可以设置为多个，更具体地，设置为四个。

底表面111可以覆盖电极组件200的一个表面，并且周面112可以包围电极组件200。

另外，杯部110可以包括周面112和平台120彼此相交的第一边缘113，底表面111和周面112彼此相交的第二边缘114以及在多个周面112中彼此相邻的一对周面彼此相交的第三边缘115。边缘113、114、115中的每一个可以被倒圆，以具有预定的曲率半径。

另外，杯部110可以包括多个周面112中的一对相邻的周面112与底表面111彼此相交的角部116。也就是说，角部116可以是彼此相邻的一对第二边缘114和第三边缘115彼此层叠的部分。角部116可以具有预定的曲率半径。

由于杯部110具有四个周面112，所以边缘113、114和115以及角部116中的每一个可以设置为四个。

在根据本发明的实施例的模制设备和模制方法中，可以最小化应力集中于边缘113、114和115以及角部116中的每一个。因此，边缘113、114和115以及角部116中的每一个的曲率半径可以足够小，同时，角部116的剩余厚度可以足够厚。

更具体地，多个边缘113、114和115的至少一部分可以具有0.1mm以上且小于0.5mm的曲率半径。第一边缘113的曲率半径R1可以是相对于第一边缘113的外表面的曲率半径。第二边缘114的曲率半径R2可以是相对于第二边缘114的内表面的曲率半径。

另外，角部116可以具有0.75mm至1.25mm的范围内的曲率半径。角部116的曲率半径可以是相对于角部116的内表面的曲率半径。

另一方面，由于根据相关技术的杯部通过冲头的直接按压模制，所以拉伸可能集中在杯部的边缘和角部中的每一个上，因此，每个边缘可以具有0.5mm至1mm的曲率半径，并且角部可以具有1.5mm至3mm的曲率半径，以防止在边缘和角部中的每一个中出现裂纹等。这对于本领域技术人员来说是众所周知的事实。因此，可以看出，与根据相关技术的杯部比较，根据本发明的实施例的杯部110的边缘113、114、115和角部116中的每一个的曲率半径更小。

由于边缘113、114、115和角部116中的每一个的曲率半径足够小，所以可以锐利地形成杯部110的外观。此外，即使电极组件200的电极210设置为非常靠近杯部110的周面112，也可以防止在电极210与杯部110之间发生干扰。

也就是说，由于电极组件200的电极210设置为非常靠近杯部110的周面112，所以可以减小杯部110中的空的空间，并且可以增加二次电池的能量密度，从而防止电极组件200在杯部110的内部移动。在这种情况下，比电极210更向外突出的隔膜220的边缘部220a可以折叠，以与杯部110的周面111内接触。隔膜220的边缘部220a可以随机地折叠或在预定方向上折叠。例如，隔膜220的边缘部220a可以朝向底表面111的相反方向折叠。

另外，角部16的厚度可以是底表面111的厚度的0.75倍至0.85倍。也就是说，角部16的厚度可以小于底表面111的厚度的15％至25％。在这种情况下，底表面111的厚度可以是在底表面111的中心处测量的厚度，并且角部16的厚度可以是在角部16的中心处测量的厚度。

另一方面，由于根据相关技术的杯部通过冲头的直接按压模制，所以拉伸可能集中在杯部的中心处，因此，杯部的角部的厚度可以比杯部的底表面的厚度小30％至40％。这对于本领域技术人员来说是众所周知的事实。因此，当与根据相关技术的杯部比较时，证实了根据本发明的实施例的杯部110的角部116的剩余厚度较厚。

由于角部116的剩余厚度足够厚，所以在角部116中不会出现裂纹或小洞。另外，杯部110可以设置为更深。

在根据本发明的实施例的模制设备和模制方法中，杯部110的周面112可以设置为接近垂直于底表面111。更具体地，相对于杯部110的底表面111或平台120，杯部110的周面112所成的角可以为90度至95度。

因此，可以最小化第一边缘113与第二边缘114之间的间隙CL。在这种情况下，间隙CL可以表示垂直穿过第一边缘113与周面112之间的边界点P1的虚拟第一垂直线V1与垂直穿过第二边缘114与周面112之间的边界点P2的虚拟第二垂直线V2之间的距离。

更具体地，第一边缘113与第二边缘114之间的间隙CL可以是0.1mm以下。当杯部110的周面112完全垂直时，间隙CL可以为零。

另外，第一边缘113与第二边缘114之间的间隙CL可以小于或等于第一边缘113的曲率半径R1和第二边缘114的曲率半径R2中的每一个。

因此，由于杯部110中的空的空间进一步减小，所以可以提高二次电池的能量密度，并且可以进一步改善二次电池的外观。

图10是根据本发明的另一实施例的模制设备的示意图。

在下文中，将集中于差异参考并描述与根据上述实施例的模制设备的内容相同的内容。

根据该实施例的模制设备还可以包括柔性袋23和袋主体24。

柔性袋24可以设置在脱模器20的第二空间S2(参见图2)中。柔性袋24可以与软包膜F(更具体地，目标区域110)接触。柔性袋24可以通过按压部30膨胀，以对目标区域110施加压力，并且目标区域110可以被拉伸到第一空间S1中。

袋主体24可以连接到柔性袋23。袋主体24可以密封柔性袋23的内空间。也就是说，柔性袋23的内空间可以由柔性袋23和袋主体24限定。

另外，袋主体24可以密封脱模器20的第二空间S2。更具体地，根据该实施例的脱模器20的第二空间S2可以向上侧开放。另外，在柔性袋23插入第二空间S2的状态下，袋主体24可以从上侧覆盖第二空间S2。也就是说，袋主体24可以用作前述实施例中描述的盖部21(参见图2)。

另外，在袋主体24中，可以设置有使按压部30与柔性袋23的内空间彼此连通的通道24a。

根据该实施例的按压部30可以通过经由通道24a引入流体来控制柔性袋23的内部压力。术语“流体”包括液体和气体。也就是说，按压部30可以对目标区域110施加气压或液压。例如，按压部30可以包括气压泵或液压泵。

因此，当柔性袋23的内部压力高于第一空间S1的内部压力(例如，大气压力)时，目标区域110可以通过第一空间S1与柔性袋23之间的压力差被拉伸到第一空间S1中。

也就是说，由于对目标区域110施加均衡的压力，所以在拉伸目标区域110的工序中，目标区域110的厚度t可以整体上均匀地减小。因此，可以最小化应力集中于目标区域110的局部区域。

特别地，当按压部30使用液体对软包膜F施加液压时，液体不会通过柔性袋23与脱模器20和软包膜F接触。因此，可以消除由于液体导致的模制设备破损或发生故障的可能性。

本领域技术人员可以容易地理解，根据上述实施例的模制方法可以通过根据本发明的另一实施例的模制设备来执行，并且可以模制电池壳体100的杯部110。

图11是根据本发明的又一实施例的模制设备的示意图。

根据本发明的又一实施例的模制设备不包括第一冲头40和第二冲头50，但是在软包膜F的两个侧使用气压或液压以模制杯部110。

在下文中，如在上述其他实施例中一样，按压部30对软包膜F施加液压的情况将作为示例进行描述。另外，为了描述方便，柔性袋23称为“第一柔性袋”，并且袋主体24称为“第一袋主体”。然而，本发明不限于此，当然，如在上述示例性实施例中，按压部30也可以对软包膜F施加气压。

根据本发明的另一实施例的模制设备还可以包括下主体60、第二柔性袋63、第二袋主体34和子按压部70。

下主体60可以设置在模具10下方。可以在下主体60中限定有与模具10的第一空间S1连通的第三空间S3。下主体60可以制造为与模具10分离。然而，本发明不限于此，并且下主体60和模具10可以彼此一体形成。

第二柔性袋63可以设置在第三空间S3中，并且膨胀到第一空间S1中，以与软包膜F接触。

第二袋主体64可以连接到第二柔性袋63。第二袋主体64可以密封第二柔性袋63的内空间。也就是说，第二柔性袋63的内空间可以由第二柔性袋63和第二袋主体64限定。

另外，第二袋主体64可以密封下主体60的第三空间S3。更具体地，第三空间S3可以向下侧开放，并且第二袋主体64可以在插入第三空间S3的状态下从下侧覆盖第三空间S2。另外，在第二袋主体64中，可以设置有使子按压部70与第二柔性袋63的内空间彼此连通的通道64a。

子按压部70可以通过经由通道64a引入流体来控制第二柔性袋63的内部压力。术语“流体”包括液体和气体。也就是说，子按压部70可以对目标区域110施加气压或液压。例如，子按压部70可以包括气压泵或液压泵。

软包膜F与第一袋主体24之间的距离d1可以小于软包膜F与第二袋主体64之间的距离d2。因此，第一柔性袋23可以整体上均匀地按压目标区域110，而第二柔性袋63仅可以根据膨胀度按压目标区域110的一部分，或者目标区域110可以整体上被按压。将对此进行更详细的描述。

图12是示出使用根据本发明的又一实施例的模制设备执行模制方法的流程图，并且图13A至图13C是说明根据本发明的又一实施例的模制设备的操作的图。

根据该实施例的模制方法可以包括：将软包膜F插入模具10与脱模器20之间的准备工序(S1 0)、脱模器20固定软包膜F的固定工序(S20)以及对软包膜施加气压或液压的按压工序(S30)。

准备工序(S10)和固定工序(S20)指上述内容。

在按压工序(S30’)中，按压部30可以调节第一柔性袋23的内部压力，并且子按压部70可以调节第二柔性袋63的内部压力，以对软包膜F施加气压或液压。因此，等静压可以作用在软包膜F(更具体地，目标区域110)上，并且目标区域110可以被拉伸到第一空间S1中，从而模制成杯部110。

更具体地，按压工序(S30’)可以包括预模制工序(S31’)、初次模制工序(S32’)和二次模制工序(S33’)。

参照图13A，在预模制工序(S31’)中，第一柔性袋23可以按压软包膜F，更具体地，按压目标区域110。这里，可以适当调节施加到目标区域110的压力，使得目标区域110的剩余厚度不会过度薄。

更具体地，第一柔性袋23可以通过按压部30膨胀，以对目标区域110施加等静压。因此，目标区域110可以均匀地被拉伸到第一空间S1中，以形成预定曲面。目标区域110的曲面可以形成为具有最低的中部，并且具有朝向第一空间S1的内周逐渐增加的高度。

参照图13B，在初次模制工序(S32’)中，第二柔性袋63可以膨胀到第一空间S1中，以按压软包膜F，更具体地，按压目标区域110。这里，第一柔性袋23可以持续保持施加到目标区域110的压力。

由于相对于软包膜F，第二袋主体64设置为比第一袋主体63更远，在初次模制工序S32’中，第二柔性袋63可以与目标区域110的中部的一部分接触。这里，第二柔性袋63的内部压力可以高于第一柔性袋23的内部压力。

因此，目标区域110的一部分可以在第一柔性袋23与第二柔性袋63之间被按压时形成为向上凸出，并且目标区域110的另一部分可以与第二柔性袋62间隔开，并且与第一空间S1的内周接触或相邻。在下文中，目标区域110的一部分将称为第一区域111，并且目标区域110的另一部分将称为第二区域112。

由于第一区域和第二区域112在初次模制工序(S32’)中形成为预先彼此分开，所以第二区域112可以在随后的二次模制工序(S33’)中容易拉伸。因此，有杯部110被较深地模制而没有由于杯部110的周面112上的弯曲而导致褶皱的优点。

另外，由于第一区域111和第二区域112彼此相交的位置形成锐角，所以在随后的二次模制工序(S33’)中，第二区域112可以容易与第一空间S1的内周紧密接触。因此，杯部110的周面112可以形成为垂直于底表面111，并且可以最小化杯部110的边缘和角部中的每一个的曲率半径，以防止应力集中于杯部110的角部。

参照图13C，在二次模制工序(S33’)中，第一柔性袋23和第二柔性袋63的内部压力可以调节为彼此相等。另外，在初次模制工序(S32’)中，第一柔性袋23和第二柔性袋63中的每一个的内压力可以大于第二柔性袋63的内压力。

因此，第一区域111可以在第一柔性袋23与第二柔性袋63之间被平坦地按压，并且第二区域112可以与第一空间S1的内周紧密接触。因此，可以完成杯部110的模制。

在该实施例的情况下，有不需要单独的冲头，并且在不上升和移动模具10和脱模器20的情况下模制杯部110的优点。

以上公开的主题被认为是说明性的，而不是限制性的，并且所附权利要求旨在覆盖所有这样的修改、增强和其他实施例，这落入本公开的真实精神和范围内。

因此，本发明的实施例被认为是说明性的，而不是限制性的，并且本发明的技术精神不限于前述实施例。

因此，本公开的范围不由本发明的详细描述来限定，而是由所附权利要求来限定，并且该范围内的所有差异将被解释为包括在本公开中。

Claims (24)

1.一种在软包膜中模制杯部的模制设备，所述模制设备包括：

模具，所述软包膜安置在所述模具的顶表面上，并且在所述模具中限定有从所述顶表面凹入的第一空间；

脱模器，所述脱模器设置在所述模具上方并固定所述软包膜，并且在所述脱模器中在与所述第一空间相对应的位置处限定有第二空间；以及

按压部，所述按压部配置为通过所述第二空间对所述软包膜施加气压或液压，使得所述软包膜的一部分被拉伸到所述第一空间中。

2.根据权利要求1所述的模制设备，其中，所述脱模器设置有配置为在上侧密封所述第二空间的盖部，

在所述脱模器或所述盖部中设置有使所述按压部与所述第二空间彼此连通的通道，并且

所述按压部通过经由所述通道引入或排出气体来控制所述第二空间的内部压力。

3.根据权利要求1所述的模制设备，还包括：

柔性袋，所述柔性袋设置在所述第二空间中，以与所述软包膜接触；以及

袋主体，所述袋主体配置为密封所述第二空间，所述柔性袋连接到所述袋主体，并且所述袋主体中设置有使所述按压部与所述柔性袋彼此连通的通道，

其中，所述按压部通过经由所述通道引入或排出流体来控制所述柔性袋的内部压力。

4.根据权利要求1所述的模制设备，还包括插入所述第一空间并且具有朝向所述软包膜凸出的曲面的第一冲头。

5.根据权利要求4所述的模制设备，其中，所述曲面的中部最高并且所述曲面的高度朝向所述第一空间的内周逐渐降低。

6.根据权利要求5所述的模制设备，其中，在所述第一冲头插入所述第一空间的状态下，所述曲面的所述中部设置在比所述模具的顶表面低的高度处。

7.根据权利要求4所述的模制设备，其中，所述第一空间在第一方向上具有第一宽度并且在垂直于所述第一方向的第二方向上具有第二宽度，并且

所述曲面是由下面的式1定义的椭圆体的一部分：

其中，x是在所述第一方向上的坐标，y是在所述第二方向上的坐标，z是在垂直方向上的坐标，a是所述第一宽度的一半，b是所述第二宽度的一半，并且c是通过将值a和值b的平均值乘以0.2至0.6的校正常数k而获得的值。

8.根据权利要求4所述的模制设备，还包括插入所述第一空间并且具有面对所述软包膜的平面的第二冲头。

9.根据权利要求8所述的模制设备，其中，与所述第一冲头插入所述第一空间的状态相比，在所述第二冲头插入所述第一空间的状态下，所述按压部施加更大的压力。

10.根据权利要求8所述的模制设备，其中，当所述第二冲头插入所述第一空间时所述平面与所述模具的所述顶表面之间的高度差大于当所述第一冲头插入所述第一空间时所述曲面与所述模具的所述顶表面之间的高度差。

11.根据权利要求1所述的模制设备，还包括：

下主体，所述下主体设置在所述模具下方，并且在所述下主体中限定有与所述第一空间连通的第三空间；

柔性袋，所述柔性袋设置在所述第三空间中，并且膨胀到所述第一空间中，以与所述软包膜接触；

袋主体，所述袋主体配置为密封所述第三空间，并且所述柔性袋连接到所述袋主体；以及

子按压部，所述子按压部配置为通过经由设置在所述袋主体中的通道引入或排出流体来控制所述柔性袋的内部压力。

12.一种在软包膜中模制杯部的模制方法，所述模制方法包括：

将软包膜插入模具与脱模器之间的准备工序；

所述脱模器固定所述软包膜的固定工序；以及

按压部通过形成在所述脱模器中的第二空间对所述软包膜施加气压或液压，使得所述软包膜的一部分被拉伸到形成在所述模具中的第一空间的按压工序。

13.根据权利要求12所述的模制方法，其中，所述按压工序包括：

初次模制工序，在所述初次模制工序中，顶表面呈曲面的第一冲头插入所述模具的所述第一空间，并且所述软包膜的一部分与所述曲面紧密接触，其中，所述曲面向上凸出地形成；以及

二次模制工序，在所述二次模制工序中，顶表面呈平面的第二冲头插入所述第一空间，并且所述软包膜的一部分与所述平面紧密接触。

14.根据权利要求13所述的模制方法，其中，在所述二次模制工序中施加到所述软包膜的压力大于在所述初次模制工序中施加到所述软包膜的压力。

15.一种在软包膜中模制杯部的模制方法，所述模制方法包括：

将软包膜插入模具与脱模器之间的准备工序；

所述脱模器固定所述软包膜的固定工序；以及

对所述软包膜施加气压或液压，使得所述软包膜的一部分被拉伸到形成在所述模具中的第一空间从而模制所述杯部的按压工序，

其中，所述按压工序包括：

设置在形成在所述脱模器中的第二空间中的第一柔性袋将所述软包膜拉伸到所述第一空间中的预模制工序；

第二柔性袋膨胀到所述第一空间中，以按压所述软包膜的一部分，使得所述软包膜的一部分形成为向上凸出地形成的初次模制工序；以及

将所述第一柔性袋和所述第二柔性袋的内部压力调节为相同，使得所述软包膜的一部分平坦地形成的二次模制工序。

16.根据权利要求15所述的模制方法，其中，在所述初次模制工序中，所述第二柔性袋的内部压力大于所述第一柔性袋的内部压力。

17.根据权利要求16所述的模制方法，其中，在所述二次模制工序中所述第一柔性袋和所述第二柔性袋中的每一个的内部压力大于在所述初次模制工序中所述第二柔性袋的内部压力。

18.一种软包型电池壳体，包括：

杯部，所述杯部具有凹形；以及

平台，所述平台设置在所述杯部的周围的至少一部分上，

其中，所述杯部包括：

底表面；

多个周面，所述多个周面配置为连接所述底表面与所述平台；以及

角部，所述角部由所述多个周面中的彼此相邻的一对周面与所述底表面彼此相交而形成，

其中，所述角部的厚度为所述底表面的厚度的0.75倍至0.85倍。

19.根据权利要求18所述的软包型电池壳体，其中，所述周面相对于所述底表面或所述平台所成的角为90度至95度。

20.根据权利要求18所述的软包型电池壳体，其中，所述角部具有0.75mm至1.25mm的曲率半径。

21.根据权利要求18所述的软包型电池壳体，其中，所述杯部还包括：

第一边缘，在所述第一边缘上所述周面和所述平台彼此相交，并且所述第一边缘被倒圆；以及

第二边缘，在所述第二边缘上所述底表面和所述周面彼此相交，所述第二边缘被倒圆，

其中，所述第一边缘与所述第二边缘之间的间隙为0.1mm以下。

22.根据权利要求21所述的软包型电池壳体，其中，所述第一边缘和所述第二边缘中的每一个具有0.1mm以上且小于0.5mm的曲率半径。

23.根据权利要求18所述的软包型电池壳体，其中，所述杯部还包括：

第一边缘，在所述第一边缘上所述底表面和所述周面彼此相交，并且所述第一边缘被倒圆；以及

第二边缘，在所述第二边缘上所述周面和所述平台彼此相交，并且所述第二边缘被倒圆，

其中，所述第一边缘与所述第二边缘之间的间隙小于所述第一边缘和所述第二边缘中的每一个的曲率半径。

24.一种二次电池，包括：

电极组件；以及

软包型电池壳体，所述软包型电池壳体包括具有凹形的杯部和设置在所述杯部的周围的至少一部分上的平台，

其中，所述杯部包括：

底表面；

多个周面，所述多个周面配置为连接所述底表面与所述平台；以及

角部，所述角部由所述多个周面中的彼此相邻的一对周面与所述底表面彼此相交而形成，

其中，所述角部的厚度为所述底表面的中部的厚度的0.75倍至0.85倍。