JP2018532233A - 製造工程性が向上した電池ケースの製造装置およびこれを用いた製造方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、収納部に対応する形状の第１空間部が形成されている第１モールドと；収納部に対応する形状の第２空間部および前記第２空間部と連通する貫通口が形成されており、ラミネートシートを挟んで第１モールドと結合されるように構成されている第２モールドと；前記第１空間部と第２空間部が外部から隔離された状態で貫通口に装着されており、前記貫通口を介して第２空間部の空気圧を増減させて、ラミネートシートを第１空間部または第２空間部に対応する形状に延伸変形させる空気圧調整器と；を含むことを特徴とする電池ケース用製造装置を提供する。

Description

本出願は、２０１６年３月１７日付の韓国特許出願第１０−２０１６−００３２０９２号に基づく優先権の利益を主張し、当該韓国特許出願の文献に開示されたすべての内容は本明細書の一部として含まれる。

本発明は、製造工程性が向上した電池ケースの製造装置およびこれを用いた製造方法に関する。

モバイル機器に対する技術開発と需要増加に伴い、エネルギー源としての二次電池の需要が急激に増加しており、特に、二次電池のうち、高いエネルギー密度と放電電圧を有するリチウム二次電池に対して多くの研究および商品化が行われている。

代表的に、電池の形状の面では、薄い厚さに携帯電話などのような製品に適用可能な角型二次電池とパウチ型二次電池に対する需要が高く、材料の面では、高いエネルギー密度、放電電圧、出力安定性のリチウムイオン電池、リチウムイオンポリマー電池などのようなリチウム二次電池に対する需要が高い。

このような二次電池は、その形状によって、円筒型電池セル、角型電池セル、パウチ型電池セルなどに区分することができる。なかでも、高い集積度で積層可能であり、重量あたりのエネルギー密度が高く、安価で、変形が容易なパウチ型電池セルが多くの関心を集めている。

前記パウチ型二次電池は、延性のラミネートシートを電池ケースとして用いて、ラミネートシート上で電極アセンブリの形状に成形されている収納空間上に電極アセンブリと電解液が内蔵された構造からなる。

一方、小型モバイル機器または家電製品などから、次第に、電気車、ハイブリッド自動車、電力貯蔵装置などのような大容量の電力を要求する分野においても、二次電池がエネルギー源として用いられている。したがって、従来の小容量の二次電池より大容量の二次電池の需要が急激に増加している。

このような二次電池の充放電容量は、電極板の広さおよび電極板の個数に比例し、電極板の広さおよび個数が増加するほど、電極アセンブリの厚さが増加する。

これに対応して、電池ケースの形状も、相対的に厚さの厚い電極アセンブリの収納が可能となるように、深さが深い収納部の形態が要求される。

一般に、収納部は、ラミネートシートを固定させた状態で、シートを下向きに加圧するパンチを用いて、ラミネートシートを所望の深さまで延伸させる方法を使用する。

しかし、ラミネートシートが有する延性の限界とパンチの加圧時に印加される摩擦力によって、一定の深さ以上では延伸されたラミネートシートの外面上にピンホール（ｐｉｎ‐ｈｏｌｅ）またはクラック（ｃｒａｃｋ）などの外形上の欠陥が発生し、このような理由から、大容量の電極アセンブリの収容が可能となるように収納部の深さを深く形成しにくい問題点がある。

したがって、上述した技術的問題点、つまり、収納部の深さを深く形成できながらも外形上の欠陥を誘発しない電池ケースの製造装置の必要性が高い。

本発明は、上記の従来技術の問題点と過去から要請されてきた技術的課題を解決することを目的とする。

具体的には、本発明の目的は、ラミネートシートの強制的延伸時、摩擦力が最小化できる製造装置を提供することであり、詳しくは、ラミネートシートに接触した状態で強制的延伸を誘導するパンチのような加圧手段の代わりに、空気圧でラミネートシートの延伸を誘導して、所望の形態と品質の電池ケースを製造できる製造装置と製造方法を提供することである。

上記の目的を達成するための、本発明による製造装置は、
二次電池用電極アセンブリの装着のための収納部をラミネートシート上に形成させる電池ケースの製造のための装置であって、
収納部に対応する形状の第１空間部が形成されている第１モールドと；
収納部に対応する形状の第２空間部および前記第２空間部と連通する貫通口が形成されており、ラミネートシートを挟んで第１モールドと結合されるように構成されている第２モールドと；
前記第１空間部と第２空間部が外部から隔離された状態で貫通口に装着されており、前記貫通口を介して第２空間部の空気圧を増減させて、ラミネートシートを第１空間部または第２空間部に対応する形状に延伸変形させる空気圧調整器と；を含むことを特徴とする。

このような製造装置は、空気圧の増減に応じてラミネートシートの延伸を誘導するため、ラミネートシートに直接接触した状態で加圧する構造、例えば、パンチを用いたディープドローイング方式と比較して、延伸過程でラミネートシートに印加される摩擦力が顕著に低いので、クラックとピンホールのような欠陥が防止できるだけでなく、より深い深さからなる収納部の形態にラミネートシートを延伸させることができるという利点を提供する。

また、このような構造では、パンチおよびこれを昇降運動させる油圧シリンダのような複雑な加圧手段が省略可能なため、相対的にコンパクトな構造で製造装置が構成され、これに基づいて設備設計と維持補修の側面で経済的利点を提供することができる。

本発明による製造装置において、前記第１空間部と第２空間部の内面には、ラミネートシートとの摩擦力減少のためのコーティング層が付加され、このようなコーティング層は、例えば、摩擦係数が０．０３〜０．０４のテフロン（登録商標）樹脂であってもよい。

一般に、ラミネートシートは、軟包装材の特性を有するので、外力に対する延伸性に優れているという利点があるが、機械的剛性は低い方であり、このような理由から、第１モールドと第２モールドの内面である各空間部に密着した状態で延伸されるラミネートシートには摩擦力が形成される。

このような摩擦力は、延伸されるラミネートシートに負荷として作用するため、ラミネートシートと空間部の内面が密着した部位でラミネートシートが含む固有の延性よりは低い延性が形成される。

したがって、摩擦力によって形成された延性より強い加圧力が印加される場合には、シートが強制的に延伸されるものの、外面上にクラックが発生し得る。

このような理由から、ラミネートシートの延伸を誘導する空気圧を大きく設定しにくい点があり、実質的に、収納部の深さが空気圧による加圧力で決定される点から考慮すると、空気圧の範囲は、クラックが発生しない範囲内で設定されなければならない。

そこで、本発明による製造装置は、加圧時、ラミネートシートに密着する第１空間部と第２空間部の内面に摩擦係数が相対的に低いコーティング層が形成されているので、ラミネートシートとパンチが密着した部位でシート固有の延性の低下を最小化して、クラックの発生は抑制しながらも相対的に収納部の深さを深く形成させることができる。

以下、前記第１モールドと第２モールドと収納部の形成構造を下記の非制限的な例を通じてより詳細に説明する。

一具体例において、前記第１モールドは、ラミネートシートにおいて、収納部形成のための部位に隣接した外周辺に沿ってラミネートシートの下面に密着する第１固定部を含み；
前記第２モールドは、ラミネートシートにおいて、収納部形成のための部位に隣接した外周辺に沿ってラミネートシートの上面に密着する第２固定部を含み；
前記第１固定部と第２固定部との間にラミネートシートが固定された状態で、第１空間部と第２空間部は、外部から隔離される。

また、前記のように、第１固定部と第２固定部との間にラミネートシートが固定された状態では、第１空間部と第２空間部がラミネートシートを基準として互いに対して隔離される。

したがって、第１空間部と第２空間部に位置したラミネートシートは外部から隔離され、特に、第２空間部内の空気圧が変化すると、これに対応して変形できる。

一具体例において、前記空気圧調整器は、貫通口を介して第２空間部の空気圧を減圧させ、前記ラミネートシートは、第２空間部の減圧に対応して、第２空間部方向に延伸されながら第２空間部に対応する形状に変形できる。

このような構造は、第２空間部の空気圧が第１空間部の気圧より低くなるにつれ、ラミネートシートが第１空間部を基準として第２空間部の方向に挙動し、この時、ラミネートシートは、徐々に延伸されながら第２空間部の内面に密着する形態に成形される。

ここで、空気圧調整器による第２空間部の減圧程度は、ラミネートシートの厚さと収納部の所望の深さを考慮して設定可能であるが、単純に収納部の体積と深さを大きくするために減圧程度を過度に高く設定する場合には、ラミネートシートに対する過度な延伸と摩擦力によってシート表面にクラックやピンホールのような欠陥が発生し得るだけでなく、所望の収納部の形態に成形される前に貫通口がラミネートシートの一部によって密閉されることがある。

また、ラミネートシートは、素材の特性上、樹脂層と金属層とを含むが、シートが薄すぎる場合には、樹脂層を介して微量の水分粒子が透過し、特に、延伸されて厚さが相対的に薄くなった部位で透過現象が促進されることがある。

そこで、ラミネートシートが延伸された状態でも水分に対する信頼性を担保できる厚さを有することが好ましい。

したがって、本発明の発明者らが確認したことによれば、前記空気圧調整器が１０×１０^５ｄｙｎ／ｃｍ^２〜９９×１０^５ｄｙｎ／ｃｍ^２の圧力で空気を吸入して減圧させる場合に、上述した２つの条件、つまり、ラミネートシートの過度な延伸による欠陥と貫通口の閉塞が誘発されず、かつ、収納部を介した水分透過に対する信頼性を確保できることを確認した。

場合によっては、第２空間部の減圧は、前記圧力範囲を満足する相対的に高い圧力から低い圧力に漸進的に行われてもよい。

一方、空気が流通する貫通口の垂直断面積は、減圧前に第２空間部に位置するラミネートシートの総面積対比０．０１％〜５％の大きさであってもよい。

前記範囲未満では、貫通口部位に過度な吸入圧が形成されて貫通口に隣接したラミネートシートが破れることがあり、前記範囲を超える場合には、ラミネートシートで貫通口を介して追加的に延伸される部位が相対的に広く形成され、貫通口の形状がラミネートシートに形成されて、所望の形態に収納部が成形されないことがある。

前記のように、貫通口による所望しない形態へのラミネートシート成形とシートの破損が防止されるように、前記大きさ範囲を満足する複数の貫通口が第２モールドに形成されてもよい。

他の具体例において、前記空気圧調整器は、第２空間部の空気圧を増圧させ、前記シートは、第２空間部に形成された空気圧に対応して、第１空間部方向に延伸されながら第１空間部に対応する形状に変形できる。

このような構造は、第２空間部の空気圧が第１空間部の気圧より高くなるにつれ、ラミネートシートが第２空間部を基準として第１空間部の方向に挙動し、この時、ラミネートシートは、徐々に延伸されながら第１空間部の内面に密着する形態に成形される。

ここで、前記空気圧調整器は、上述した減圧と同様に、ラミネートシートの過度な延伸と貫通口の閉塞が誘発されず、かつ、収納部を介した水分透過に対する信頼性を確保できる圧力範囲で増圧を行うことができ、詳しくは、１０×１０^５ｄｙｎ／ｃｍ^２〜９９×１０^５ｄｙｎ／ｃｍ^２の圧力で空気を投入して増圧させることができる。

場合によって、第２空間部の減圧は、前記圧力範囲を満足する相対的に低い圧力から高い圧力に漸進的に行われる。

本発明において、前記ラミネートシートとは、高分子樹脂の上層、遮断性金属の中間層、および高分子樹脂の下層からなるシートを意味する。

前記高分子樹脂の上層は、電池ケースの外表面を形成する樹脂層であって、外部環境に優れた耐性を有するように、所定以上の引張強度と耐候性が要求される。その側面で、樹脂外郭層の高分子樹脂としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）と延伸ナイロンフィルムが使用できる。

前記高分子樹脂の下層は、熱融着性（熱接着性）を有し、電解液の侵入を抑制するために吸湿性が低く、電解液によって膨張したり侵食しないポリオレフィン（ｐｏｌｙｏｌｅｆｉｎ）系樹脂が好ましく使用できる。

前記遮断性金属の中間層は、ガス、湿気などの異物の流入乃至漏れを防止する機能のほか、セルケースの強度を向上させる機能を発揮できるように、アルミニウムが使用できる。

一般に、遮断性金属は、ラミネートシートの延伸に支配的な役割を果たす。

具体的には、前記遮断性金属の厚さが厚いほど、ラミネートシートが延伸できる範囲が相対的に広くなり得るが、厚すぎる場合には、むしろ厚い遮断性金属の剛性によって延性が低下することがある。

逆に、遮断性金属の厚さが薄いほど、ラミネートシートが延伸できる範囲は相対的に狭くなり得るが、薄い遮断性金属の機械的剛性が低くて延性は増加することがある。

特に、パンチを用いたディープドローイング方式では、パンチの瞬間的な加圧によってラミネートシートの成形が行われるため、機械的剛性のために遮断性金属の厚さが厚いことが有利であり、その厚さは、約５０マイクロメートル〜１５０マイクロメートルであってもよい。ただし、遮断性金属の厚さが増加するほど、製造費用が大きく増加するので、前記ディープドローイング方式は経済的な側面で不利な点がある。

反面、本発明では、空気圧を用いてラミネートシートの延伸を徐々に誘導するため、遮断性金属の厚さが相対的に薄いことが有利であり、このような理由から、ディープドローイング方式と比較して経済的な側面で有利な点がある。そこで、本発明では、前記遮断性金属の厚さが１５マイクロメートル〜５０マイクロメートルであってもよいし、詳しくは、２５マイクロメートル〜５０マイクロメートルであってもよい。

前記遮断性金属の厚さが１５マイクロメートル未満の場合には、延伸範囲が狭くて、延伸過程で金属が破断することがあり、前記範囲を超える場合には、空気圧での延伸が容易でないので、好ましくない。

本発明はまた、二次電池用電極アセンブリの装着のための収納部をラミネートシート上に形成させる方法を提供する。

前記製造方法は、具体的には、
第１モールドと第２モールドとの間にラミネートシートを据置させ、第１モールドに形成された第１空間部と第２モールドに形成された第２空間部が互いに対して隔離される形態で第１モールドと第２モールドを結合させる過程と；
前記第２モールドの第２空間部と連通する貫通口と前記貫通口に結合されている空気圧調整器とで第２空間部の圧力を変化させる過程と；
前記シートが第２空間部の圧力変化に対応して第１空間部または第２空間部に対応する形態に延伸される過程と；を含むことができる。

つまり、本発明による方法は、隔離された空間での空気圧を変化させてラミネートシートの延伸を誘導するため、一般的なディープドローイング方法と比較して、延伸過程でラミネートシートに印加される摩擦力が顕著に低くて深い深さにラミネートシートを延伸させることができることから、製造工程性の側面で優れた利点を提供する。

この方法において、前記圧力変化は、空気圧調整器が、第２空間部内の空気を吸入して減圧する過程、または第２空間部に空気を投入して増圧する過程を選択して使用することができる。

前記減圧の場合には、大気圧から１０×１０^５ｄｙｎ／ｃｍ^２〜６０×１０^５ｄｙｎ／ｃｍ^２の圧力で減圧する第一次減圧と、第一次減圧の圧力対比１１０％〜４００％の圧力で減圧する第二次減圧とが段階的に行われる。

同様に、前記増圧は、大気圧から１０×１０^５ｄｙｎ／ｃｍ^２〜６０×１０^５ｄｙｎ／ｃｍ^２の圧力で増圧する第一次増圧と、第一次増圧の圧力対比１１０％〜４００％の圧力で増圧する第二次増圧とが段階的に行われる。

これは、ラミネートシートの延伸を漸進的に誘導して収納部の寸法精度を高めると同時に、短時間でラミネートシートが延伸される時、発生し得るクラックやピンホールなどの欠陥を防止するためのものである。

また、このような段階的な増圧および減圧は、ラミネートシートの各部位、例えば、第１空間と第２空間に位置して空気圧に直接的に加圧される部位および第１モールドと第２モールドとの間に噛み合っている部位で相対的に均一に延伸されることを誘導して、収納部の厚さを均一に形成させることができる。

本発明はまた、前記製造方法で収納部が形成されている電池ケースを提供する。

前記電池ケースの収納部には、電極アセンブリと電解液が内蔵可能であり、この状態で電池ケースの外周部位が熱融着密封されて二次電池を構成することができる。

本発明の一実施例による製造装置の模式図である。 製造装置の垂直断面図である。 製造装置の垂直断面図である。 本発明の一実施例による製造方法のフローチャートである。 本発明の他の実施例による製造装置の模式図である。

以下、本発明の実施例による図面を参照して説明するが、これは、本発明のさらに容易な理解のためのものであって、本発明の範疇がそれによって限定されるものではない。
図１には、本発明の一実施例による製造装置が模式的に示されており、図２および図３には、製造装置の垂直断面図が示されている。

これらの図面を参照すれば、製造装置は、第１モールド１１０と、第２モールド１２０と、第２モールド１２０に連結される空気圧調整器（図示せず）とを含む。

第１モールド１１０は、電池ケースで収納部１２の形態に対応する形状からなる第１空間を含む。第１モールド１１０はまた、ラミネートシート１０において、収納部１２形成のための部位に隣接した外周辺に沿ってラミネートシート１０の下面に密着する第１固定部１１４を含む。

第２モールド１２０は、電池ケースで収納部１２の形態に対応する形状からなる第２空間を含む。

第２モールド１２０は、ラミネートシート１０において、収納部１２形成のための部位に隣接した外周辺に沿ってラミネートシート１０の上面に密着する第２固定部１２４を含む。

第２モールド１２０はまた、第２空間部１２２と連通する貫通口１２６をさらに含み、この貫通口１２６に空気圧調整器が連結される構造からなる。

図面に別途に示していないが、本発明において、第１空間と第２空間には、ラミネートシート１０に対する摩擦力の減少が可能となるように、摩擦係数の低いコーティング層が第１空間と第２空間の内面にコーティング処理されている。

ラミネートシート１０は、第１モールド１１０と第２モールド１２０との間に配置され、第１固定部１１４と第２固定部１２４とが相互対面するように結合される時、第１固定部１１４と第２固定部１２４に密着した状態で第１モールド１１０と第２モールド１２０との間で固定される。

図面に示していないが、第１モールド１１０と第２モールド１２０との結合は、機械的締結手段、例えば、雄雌締結構造またはねじ結合構造によって達成できる。

このように第１モールド１１０と第２モールド１２０とが結合されると、第１空間部１１２と第２空間部１２２は外部から隔離され、単に第２空間が貫通口１２６を経由して空気圧調整器と連通する。

また、第１固定部１１４と第２固定部１２４との間にラミネートシート１０が固定された状態では、第１空間部１１２と第２空間部１２２がラミネートシート１０を基準として互いに対して隔離される。

この状態では、第２空間部１２２における空気圧の変化に応じて、ラミネートシート１０が第１空間部１１２や第２空間部１２２の方向に延伸されながら変形できる。

これに関連し、図２および図３には、第２空間部１２２における空気圧の変化を利用してラミネートシート１０に収納部１２を形成させる一連の過程が模式的に示されている。

まず、図２（ａ）を参照すれば、空気圧調整器は、貫通口１２６を介して第２空間部１２２の空気を吸入して、第２空間部１２２の空気圧を減圧させる。

この状態では、第２空間部１２２の空気圧が第１空間部１１２の気圧より低くなるにつれ、ラミネートシート１０が第１空間部１１２を基準として第２空間部１２２の方向に挙動しながら徐々に延伸される。

所定時間減圧が行われると、図２（ｂ）のように、ラミネートシート１０が第２空間部１２２の内面に密着する形態に成形されて、第２空間部１２２の形態を有する収納部１２が形成される。

図２には、第２空間部１２２の形態が垂直断面で長方形構造からなるが、多様な形態に収納部１２が成形されるように、ラウンド形状または凹凸形状を含む非定型構造からなってもよい。

図３には、図２とは逆に、第２空間部１２２の空気圧を増圧して収納部１２を形成する過程が示されている。

図３（ａ’）を参照すれば、空気圧調整器は、貫通口１２６を介して第２空間部１２２に空気を投入して、第２空間部１２２の空気圧を増圧させる。

この状態では、第２空間部１２２の空気圧が第１空間部１１２の気圧より高くなるにつれ、ラミネートシート１０が第２空間部１２２を基準として第１空間部１１２の方向に挙動しながら徐々に延伸される。

所定時間増圧が行われると、図３（ｂ’）のように、ラミネートシート１０が第１空間部１１２の内面に密着する形態に成形されて、第１空間部１１２の形態を有する収納部１２が形成される。

図３には、第１空間部１１２の形態が垂直断面で長方形構造からなるが、多様な形態に収納部１２が成形されるように、ラウンド形状または凹凸形状を含む非定型構造からなってもよい。

また、図面に別途に示していないが、ラミネートシート１０が第１空間部１１２に延伸される時、第１空間部１１２に存在する空気が外部に排気できる開口が第１空間部１１２上に形成される。

図４には、本発明の一実施例による製造方法のフローチャートが示されている。

図４を参照すれば、まず、過程（２１０）において、第１モールド１１０と第２モールド１２０との間にラミネートシート１０を据置させ、第１モールド１１０に形成された第１空間部１１２と第２モールド１２０に形成された第２空間部１２２が互いに対して隔離される形態で第１モールド１１０と第２モールド１２０とを結合させる。

ここで、第２空間部１２２と連通している貫通口１２６が空気圧調整器と連結されており、それにより、第２空間部１２２は、空気圧調整器によって空気圧が変化できる。本発明において、空気圧調整器は、空気圧の変形が可能な機器であれば特に限定されるものではなく、例えば、エアコンプレッサと真空モータが複合された構造であってもよい。

この後、過程（２２０）において、空気圧調整器で第２空間部１２２の圧力を変化させてラミネートシート１０の延伸を誘導する。

ここで、圧力変化は、空気圧調整器が、第２空間部１２２内の空気を吸入して減圧する過程と、第２空間部１２２に空気を投入して増圧する過程を選択的に使用することができる。

もし、過程（２２０）において、第２空間部１２２内の空気を吸入して減圧する方法を選択すれば、大気圧から約６０×１０^５ｄｙｎ／ｃｍ^２の圧力で減圧する第一次減圧を行った後、第一次減圧の圧力対比約１５０％の９０×１０^５ｄｙｎ／ｃｍ^２の圧力で減圧する第二次減圧を段階的に行うことができる。

これとは異なり、過程（２２０）において、第２空間部１２２に空気を投入して増圧する方法を選択した場合には、大気圧から約６０×１０^５ｄｙｎ／ｃｍ^２の圧力で増圧する第一次増圧を行った後、第一次増圧の圧力対比１５０％の９０×１０^５ｄｙｎ／ｃｍ^２の圧力で増圧する第二次増圧を段階的に行うことができる。

このような段階的な圧力変化は、ラミネートシート１０の延伸を漸進的に誘導して収納部１２の寸法精度を高めると同時に、短時間でラミネートシート１０が延伸される時、発生し得るクラックやピンホールなどの欠陥を防止することができる。

また、ラミネートシート１０の各部位、例えば、第１空間と第２空間に位置して空気圧に直接的に加圧される部位および第１モールド１１０と第２モールド１２０との間に噛み合っている部位で相対的に均一に延伸されることを誘導して、収納部１２の厚さを均一に形成させることができる。

過程（２３０）では、ラミネートシート１０が第２空間部１２２の圧力変化に対応して第１空間部１１２または第２空間部１２２に対応する形態に延伸されて、収納部１２の形態に成形される。

一方、図５には、本発明の他の実施例による製造装置が模式的に示されている。

図５に示された製造装置２００は、図１〜図３に示された製造装置の構造と類似し、ラミネートシート２０に対する延伸過程も同一であるが、第２モールド２２０に複数の貫通口２２６が穿孔されている点で相違がある。

具体的に、第２モールド２２０には、第２空間部（図示せず）と連通する複数の貫通口２２６を含み、この貫通口２２６を除いた第２モールド２２０の外面が隔離される構造で第２モールドと空気圧調整器（図示せず）とが結合され、場合によっては、それぞれの貫通口２２６が空気圧調整器と連結されてもよい。

貫通口２２６それぞれの垂直断面積は、減圧前に第２空間部に位置するラミネートシート２０の総面積対比約１％以下の大きさを有することができる。

このような構造は、吸入圧がいずれか１つの貫通口上に集中せずに複数の貫通口に分散するにつれ、ラミネートシートが貫通口を介して延伸されたり、貫通口それぞれに対して過度な吸入圧が形成されたりするのを防止して、所望の形態への成形を可能にする。

一方、以下、実施例と比較例を通じて、本発明による製造装置を詳細に説明する。

＜実施例１＞
面積が４００ｍｍ^２のラミネートシートを第１モールドと第２モールドとの間に配置した状態で、第２モールドに形成された貫通口に連結された空気圧調整器を用いて第２モールド内の空気圧を減圧してラミネートシートを成形した。

この時、空気圧調整器は５０×１０^５ｄｙｎ／ｃｍ^２の圧力で減圧し、貫通口の垂直断面積は１９．５ｍｍ^２であり、ラミネートシートの厚さは３０マイクロメートルであり、ラミネートシートの遮断性金属は１５マイクロメートルである。

＜実施例２＞
空気圧調整器が９９×１０^５ｄｙｎ／ｃｍ^２の圧力で減圧したことを除けば、実施例１と同様にラミネートシートを成形した。

＜実施例３＞
貫通口の垂直断面積が３ｍｍ^２であることを除けば、実施例１と同様の構造の製造装置と方法でラミネートシートを成形した。

＜比較例１＞
９×１０^５ｄｙｎ／ｃｍ^２の圧力で減圧したことを除けば、実施例１と同様にラミネートシートを成形した。

＜比較例２＞
１１０×１０^５ｄｙｎ／ｃｍ^２の圧力で減圧したことを除けば、実施例１と同様にラミネートシートを成形した。

＜比較例３＞
貫通口の垂直断面積が３０ｍｍ^２であることを除けば、実施例１と同様の構造の製造装置と方法でラミネートシートを成形した。

＜実験例＞
実施例１〜実施例３と比較例１〜比較例３で成形されたラミネートシートの収納部の深さを測定して、その結果を下記表１に示した。

表１のように、実施例１〜実施例３による条件下、製造装置でラミネートシートを成形する場合、電極アセンブリの収納が可能な深さに収納部が形成された。

反面、比較例２の場合、ラミネートシートの一部が破れるにつれて深さの測定が不可能であった。これは、相対的に高い圧力下で減圧が行われて、ラミネートシートが過度に延伸されながら発生したものと予想される。

また、比較例３の場合、ラミネートシートの成形がほとんど行われていないので、深さの測定が不可能であった。これは、相対的に広い貫通口によって、ラミネートシートに十分な真空圧が印加されなかったものと予想される。

比較例１の場合、実際に使用可能な収納部の深さが形成されていない。したがって、比較例１のような低い圧力下では、所望の形態にラミネートシートが収納されないことが分かる。

本発明の属する分野における通常の知識を有する者であれば、上記の内容に基づいて本発明の範疇内で多様な応用および変形を行うことが可能であろう。

以上説明したように、本発明による製造装置と方法は、空気圧の増減に応じてラミネートシートの延伸を誘導するため、ラミネートシートに直接接触した状態で加圧する構造、例えば、パンチを用いたディープドローイング方式と比較して、延伸過程でラミネートシートに印加される摩擦力が顕著に低いことから、クラックとピンホールのような欠陥が防止できるだけでなく、より深い深さからなる収納部の形態にラミネートシートを延伸させることができるという利点を提供する。

１０ ラミネートシート
１２ 収納部
１１０ 第１モールド
１１２ 第１空間部
１１４ 第１固定部
１２０ 第２モールド
１２２ 第２空間部
１２４ 第２固定部
１２６ 貫通口

Claims (16)

1. 二次電池用電極アセンブリの装着のための収納部をラミネートシート上に形成させる電池ケースの製造のための装置であって、
   収納部に対応する形状の第１空間部が形成されている第１モールドと、
   収納部に対応する形状の第２空間部および前記第２空間部と連通する貫通口が形成されており、ラミネートシートを挟んで第１モールドと結合されるように構成されている第２モールドと、
   前記第１空間部と第２空間部が外部から隔離された状態で貫通口に装着されており、前記貫通口を介して第２空間部の空気圧を増減させて、ラミネートシートを第１空間部または第２空間部に対応する形状に延伸変形させる空気圧調整器と、を含むことを特徴とする製造装置。
2. 前記第１モールドは、ラミネートシートにおいて、収納部形成のための部位に隣接した外周辺に沿ってラミネートシートの下面に密着する第１固定部を含み、
   前記第２モールドは、ラミネートシートにおいて、収納部形成のための部位に隣接した外周辺に沿ってラミネートシートの上面に密着する第２固定部を含み、
   前記第１固定部と第２固定部との間にラミネートシートが固定された状態で、第１空間部と第２空間部は外部から隔離されることを特徴とする請求項１に記載の製造装置。
3. 前記第１固定部と第２固定部との間にラミネートシートが固定された状態で、第１空間部と第２空間部はラミネートシートによって互いに対して隔離されることを特徴とする請求項２に記載の製造装置。
4. 前記空気圧調整器は、貫通口を介して第２空間部の空気圧を減圧させ、
   前記ラミネートシートは、第２空間部の減圧に対応して、第２空間部方向に延伸されながら第２空間部に対応する形状に変形することを特徴とする請求項１に記載の製造装置。
5. 前記空気圧調整器は、１０×１０^５ｄｙｎ／ｃｍ^２〜９９×１０^５ｄｙｎ／ｃｍ^２の圧力で空気を吸入して減圧させることを特徴とする請求項４に記載の製造装置。
6. 空気が流通する貫通口の垂直断面積は、減圧前に第２空間部に位置するラミネートシートの総面積対比０．０１％〜５％の大きさであることを特徴とする請求項４に記載の製造装置。
7. 前記空気圧調整器は、第２空間部の空気圧を増圧させ、
   前記ラミネートシートは、第２空間部に形成された空気圧に対応して、第１空間部方向に延伸されながら第１空間部に対応する形状に変形することを特徴とする請求項１に記載の製造装置。
8. 前記空気圧調整器は、１０×１０^５ｄｙｎ／ｃｍ^２〜９９×１０^５ｄｙｎ／ｃｍ^２の圧力で空気を投入して増圧させることを特徴とする請求項７に記載の製造装置。
9. 前記第１空間部と第２空間部の内面には、ラミネートシートとの摩擦力減少のためのコーティング層が付加されていることを特徴とする請求項１に記載の製造装置。
10. 前記コーティング層は、テフロン（登録商標）樹脂であることを特徴とする請求項９に記載の製造装置。
11. 前記ラミネートシートは、高分子樹脂の上層、遮断性金属の中間層、および高分子樹脂の下層からなることを特徴とする請求項１に記載の製造装置。
12. 二次電池用電極アセンブリの装着のための収納部をラミネートシート上に形成させる方法であって、
    第１モールドと第２モールドとの間にラミネートシートを据置させ、第１モールドに形成された第１空間部と第２モールドに形成された第２空間部が互いに対して隔離される形態で第１モールドと第２モールドとを結合させる過程と、
    前記第２モールドの第２空間部と連通する貫通口と前記貫通口に結合されている空気圧調整器とで第２空間部の圧力を変化させる過程と、
    前記ラミネートシートが第２空間部の圧力変化に対応して第１空間部または第２空間部に対応する形態に延伸される過程と、を含むことを特徴とする製造方法。
13. 前記圧力変化は、空気圧調整器が、第２空間部内の空気を吸入して減圧する過程、または第２空間部に空気を投入して増圧する過程を含むことを特徴とする請求項１２に記載の製造方法。
14. 前記減圧は、大気圧から１０×１０^５ｄｙｎ／ｃｍ^２〜６０×１０^５ｄｙｎ／ｃｍ^２の圧力で減圧する第一次減圧と、第一次減圧の圧力対比１１０％〜４００％の圧力で減圧する第二次減圧が段階的に行われることを特徴とする請求項１３に記載の製造方法。
15. 前記増圧は、大気圧から１０×１０^５ｄｙｎ／ｃｍ^２〜６０×１０^５ｄｙｎ／ｃｍ^２の圧力で増圧する第一次増圧と、第一次増圧の圧力対比１１０％〜４００％の圧力で増圧する第二次増圧が段階的に行われることを特徴とする請求項１３に記載の製造方法。
16. 請求項１２に記載の製造方法で収納部が形成されている電池ケース。