JP2020524885A - パウチケース封止装置 - Google Patents

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Abstract

本発明の一実施例によるバッテリーセルのパウチケースを封止するためのパウチケース封止装置は、パウチケースを封止できるようにパウチテラスの上下方向からパウチテラスを加圧して熱溶着する一対の封止ジグと、一対の封止ジグの加圧面に形成されたテラス突出防止ユニットであって、パウチテラスの加圧による熱溶着時、パウチテラスの端部が、パウチ本体の水平方向においてパウチ本体の外側へ突出することを防止するテラス突出防止ユニットと、を含むことを特徴とする。

Description

本発明は、パウチケース封止装置に関し、より詳しくは、バッテリーセルのパウチケースのパウチテラスを封止するためのパウチケース封止装置に関する。
本出願は、２０１７年１２月２１日出願の韓国特許出願第１０−２０１７−０１７７３０７号に基づく優先権を主張し、該当出願の明細書及び図面に開示された内容は、すべて本出願に組み込まれる。
多様な製品への適用が容易であり、高いエネルギー密度などの電気的特性を有する二次電池は、携帯用器機のみならず電気的駆動源によって駆動する電気自動車（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ，ＥＶ）またはハイブリッド自動車（Ｈｙｂｒｉｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ，ＨＥＶ）などに普遍的に適用されている。このような二次電池は、化石燃料の使用を画期的に減少させることができるという一次的な長所だけでなく、エネルギーの使用に伴う副産物が一切発生しないという点で環境に優しく、エネルギー効率性の向上のための新しいエネルギー源として注目されている。
現在、広く使用される二次電池の種類としては、リチウムイオン電池、リチウムポリマー電池、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、ニッケル亜鉛電池などがある。このような単位二次電池セル、即ち、単位バッテリーセルの作動電圧は約２．５Ｖ〜４．６Ｖである。したがって、これよりさらに高い出力電圧が要求される場合、複数の二次電池セルを直列接続してバッテリーパックを構成する。また、バッテリーモパックに要求される充放電容量によって複数の二次電池セルを並列接続してバッテリーパックを構成し得る。したがって、前記バッテリーパックに含まれるバッテリーセルの個数は、要求される出力電圧または充放電容量によって多様に設定することができる。
一方、複数の二次電池セルを直列・並列接続してバッテリーパックを構成する場合、少なくとも一つのバッテリーセルからなるバッテリーモジュールを先に構成し、このような少なくとも一つのバッテリーモジュールを用いてその他の構成要素を追加してバッテリーパックを構成する方法が通常である。ここで、バッテリーモジュールやバッテリーパックを構成するバッテリーセルは、通常、容易に相互積層可能な利点を有するパウチ型二次電池として備えられる。
図１〜図３を参照すれば、パウチ型二次電池である従来のバッテリーセル１は、電極組立体１０、電極組立体１０をパッケージングするパウチケース５０及びパウチケース５０の外へ突出し、電極組立体１０と電気的に接続する一対の電極リード７０を含んで構成される。
ここで、パウチケース５０は、電極組立体１０を収容可能な収容空間が設けられるパウチ本体５２及びパウチ本体５２から延びてパウチケース５０の封止のためにパウチケース封止装置５によって熱溶着されるパウチテラス５６を含んで構成される。
従来のパウチケース封止装置５は、一対の封止ジグを含むように構成され、パウチケース５０の４面または３面を封止する。最近、バッテリーセル１の容量確保及び空間活用面でパウチ本体５２の４側面のうち３面のみを封止する３面封止が増加する趨勢にある。このような従来のパウチケース封止装置５は、一対の封止ジグがパウチテラス５６を加圧しながら熱溶着してパウチケース５０を封止する。
しかし、従来のパウチケース封止装置５の場合、バッテリーセル１のパウチケース５０を封止するとき、図３に示したように、パウチテラス５６の少なくとも一端部が加圧による圧着によって、パウチ本体５２の水平方向において非封止面の外へ所定の距離ｂで突出する問題がある。
このようなパウチテラス５６の突出部分ｂは、所謂コウモリの耳（Ｂａｔ ｅａｒ）と呼ばれるバリ（ｂｕｒｒ）の形態で配置されるため、バッテリーモジュールやバッテリーパックを構成するに際し、無駄なデッドスペースを形成する因子として作用し、エネルギー密度を低めるか、または組立て工程の効率を阻害するという問題がある。
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、バッテリーセルのパウチケースを封止するとき、パウチテラスの端部の非封止面側への突出を防止することができるパウチケース封止装置を提供することを目的とする。
また、本発明は、バッテリーセルのエネルギー密度を高めることができるパウチケース封止装置を提供することを他の目的とする。
また、本発明は、バッテリーセルの組立て工程の効率を高めることができるパウチケース封止装置を提供することをさらに他の目的とする。
上記の課題を達成するため、本発明は、バッテリーセルの電極組立体を収容するパウチ本体及び前記パウチ本体から延びるパウチテラスを含むパウチケースを封止するためのパウチケース封止装置であって、前記パウチケースを封止できるように前記パウチテラスの上下方向から前記パウチテラスを加圧して熱溶着する一対の封止ジグと、前記一対の封止ジグの加圧面に形成されたテラス突出防止ユニットであって、前記パウチテラスの加圧による熱溶着時、前記パウチテラスの端部が前記パウチ本体の水平方向において前記パウチ本体の外側へ突出することを防止するテラス突出防止ユニットと、を含むことを特徴とするパウチケース封止装置を提供する。
前記テラス突出防止ユニットは、一方の封止ジグの加圧面から傾くように突出する突出防止ガイド突起と、前記突出防止ガイド突起に対応する形状を有する突出防止ガイド溝であって、他方のの封止ジグの加圧面に形成される突出防止ガイド溝と、を含み得る。
前記突出防止ガイド突起及び前記突出防止ガイド溝は、前記一対の封止ジグの加圧による熱溶着時、前記パウチテラスの端部を挟んで嵌合しながら前記パウチテラスの端部を前記パウチ本体の上下方向の少なくとも一方向へ折り曲げ得る。
前記突出防止ガイド突起及び前記突出防止ガイド溝は、前記一対の封止ジグの加圧面の一端部に設けられ得る。
前記突出防止ガイド突起及び前記突出防止ガイド溝は、三角形の形状に形成され得る。
前記テラス突出防止ユニットは、前記一対の封止ジグに一体に形成され得る。
前記パウチケースは、少なくとも３面で封止され得る。
以上のような多様な実施例によって、バッテリーセルのパウチケースを封止するに際し、パウチテラスの端部の非封止面側への突出を防止できるパウチケース封止装置を提供することができる。
また、本発明の多様な実施例によって、バッテリーセルのエネルギー密度を高めることができるパウチケース封止装置を提供することができる。
さらに、本発明の多様な実施例によって、バッテリーセルの組立て工程の効率を向上させることができるパウチケース封止装置を提供することができる。
従来技術によるパウチケース封止装置によるバッテリーセルのパウチケースの封止を説明するための図である。 従来技術によるパウチケース封止装置によるバッテリーセルのパウチケースの封止を説明するための図である。 従来技術によるパウチケース封止装置によるバッテリーセルのパウチケースの封止を説明するための図である。 本発明の一実施例によるパウチケース封止装置を説明するための図である。 本発明の一実施例によるパウチケース封止装置を説明するための図である。 図４のパウチケース封止装置の多様な実施例によるテラス突出防止ユニットを説明するための図である。 図４のパウチケース封止装置の多様な実施例によるテラス突出防止ユニットを説明するための図である。 図４のパウチケース封止装置の動作を説明するための図面である。 図４のパウチケース封止装置の動作を説明するための図面である。 図４のパウチケース封止装置の動作を説明するための図面である。 図４のパウチケース封止装置の動作を説明するための図面である。 図４のパウチケース封止装置の動作を説明するための図面である。
本明細書に添付される次の図面は、本発明の望ましい実施例を例示するものであり、発明の詳細な説明とともに本発明の技術的な思想をさらに理解させる役割をするため、本発明は図面に記載された事項だけに限定されて解釈されてはならない。なお、本明細書に添付の図面における要素の形状、大きさ、縮尺または比率などは、より明確な説明を強調するために誇張され得る。
図４及び図５は、本発明の一実施例によるパウチケース封止装置を説明するための図である。
図４及び図５を参照すれば、パウチケース封止装置１００は、バッテリーセル１の電極組立体１０を収容するパウチ本体５２及び前記パウチ本体５２から延びるパウチテラス５６を含むパウチケース５０を封止するためのものであって、前記パウチケース５０の４面または３面を封止し得る。即ち、前記バッテリーセル１の前記パウチケース５０は、少なくとも３面で封止され得る。
以下、本実施例においては、前記パウチケース封止装置１００が前記バッテリーセル１の容量確保及び空間活用面でパウチ本体５２の４側面のうち３面のみを封止する３面封止を行うことに限定して説明する。
このような前記パウチケース封止装置１００は、封止ジグ１１０、１３０及びテラス突出防止ユニット１５０、１６０を含み得る。前記パウチケース封止装置１００は、言及した構成に加え、ジグ昇降部及びジグ駆動部などの前記パウチケース５０を封止するためのその他の構成品をさらに含み得ることは勿論である。
前記封止ジグ１１０、１３０は、前記パウチケース５０を封止できるように前記パウチケース５０の上下方向から前記パウチテラス５６を加圧して熱溶着できる。
このような前記封止ジグ１１０、１３０は、一対で備えられ得る。前記一対の封止ジグ１１０、１３０には、前記パウチテラス５６の加圧方向から前記パウチテラス５６を加圧する加圧面１１５、１３５が設けられ得る。
前記テラス突出防止ユニット１５０、１６０は、前記一対の封止ジグ１１０、１３０の加圧面１１５、１３５に形成され、前記パウチテラス５６の加圧による熱溶着時、前記パウチテラス５６の端部が前記パウチ本体５２の水平方向において前記パウチ本体５２の外側へ突出することを防止することができる。このような前記テラス突出防止ユニット１５０、１６０は、各々の加圧面１１５、１３５に一体で形成され得る。
前記テラス突出防止ユニット１５０、１６０は、一対で備えられ得る。前記一対のテラス突出防止ユニット１５０、１６０は、突出防止ガイド突起１５０及び突出防止ガイド溝１６０を含み得る。
前記突出防止ガイド突起１５０は、一方の封止ジグ１１０に形成され、前記突出防止ガイド溝１６０は、他方の封止ジグ１３０に形成され得る。例えば、前記突出防止ガイド突起１５０は、前記一対の封止ジグ１１０、１３０のうち上側に配置される封止ジグ１３０に形成され、前記突出防止ガイド溝１６０は、前記一対の封止ジグ１１０、１３０のうち下側に配置される封止ジグ１３０に形成され得る。逆に、前記突出防止ガイド突起が上側に配置される封止ジグに形成され、前記突出防止ガイド突起が下側に配置される封止ジグに形成され得る。
前記突出防止ガイド突起１５０は、前記一方の封止ジグ１１０の加圧面１１５から傾くように突出し得る。このような前記突出防止ガイド突起１５０は、略三角形の形状に形成され、前記一方の封止ジグ１１０の加圧面１１５の一端部に設けられ得る。
前記突出防止ガイド突起１５０は、前記一対の封止ジグ１１０、１３０の加圧による熱溶着時、前記パウチテラス５６の端部を挟んで後述する突出防止ガイド溝１６０と嵌合しながら前記パウチテラス５６の端部を前記パウチ本体５２の上下方向の少なくとも一方向へ折り曲げることができる。
このような前記突出防止ガイド突起１５０は、第１傾斜面１５２、第２傾斜面１５４及びガイド面１５６を含み得る。
前記第１傾斜面１５２は、前記一方の封止ジグ１１０の加圧面１１５から下方へ傾くように突出し得る。ここで、前記第１傾斜面１５２は、前記一対の封止ジグ１１０、１３０が前記パウチケース５０を加圧するとき、前記バッテリーセル１の前記パウチケース５０の上下方向において前記パウチ本体５２の底部を超えない高さに突出し得る。それ以上に突出する場合、前記パウチケース５０の封止後、前記パウチテラス５６が、前記パウチケース５０の上下方向において前記パウチ本体５２の底部の外側へ突出する恐れがあるためである。
前記第２傾斜面１５４は、前記第１傾斜面１５２から上方へ傾くように突出し得る。このような前記第２傾斜面１５４は、折曲空間の確保のために前記第１傾斜面１５２よりも長く形成され得る。
前記第２傾斜面１５４は、前記バッテリーセル１の前記パウチケース５０の上下方向において前記パウチ本体５２の上部を超えない高さに突出し得る。それ以上に突出する場合、前記パウチケース５０の封止後、前記パウチテラス５６が前記パウチケース５０の上下方向において前記パウチ本体５２の上部の外側へ突出する恐れがあるためである。
前記ガイド面１５６は、前記第２傾斜面１５４から前記一方の封止ジグ１１０の水平方向に沿って延び得る。このような前記ガイド面１５６は、前記パウチケース５０の封止時、仮に、前記パウチテラス５６が前記第２傾斜面１４５の外へ突出する場合、前記パウチテラス５６が前記パウチ本体５２の上部の外側へ突出することを防止できる。
また、前記ガイド面１５６は、仮に、前記パウチテラス５６が前記第２傾斜面１４５の外へ突出する場合、前記パウチケース５０の水平方向において前記パウチ本体５２の外へ突出することをさらに防止できる。
前記突出防止ガイド溝１６０は、前記突出防止ガイド突起１５０に対応する形状を有し、他方の封止ジグ１３０の加圧面１６５に形成され得る。
このような前記突出防止ガイド溝１６０は、前記突出防止ガイド突起１５０に対応する略三角形の形状に形成され、前記他方の封止ジグ１３０の加圧面１３５の一端部に設けられ得る。
前記突出防止ガイド溝１６０は、前記一対の封止ジグ１１０、１３０の加圧による熱溶着時、前記パウチテラス５６の端部を挟んで前記突出防止ガイド突起１５０と嵌合しながら前記パウチテラス５６の端部を前記パウチ本体５２の上下方向の少なくとも一方向へ折り曲げ得る。
このような前記突出防止ガイド溝１６０は、第１傾斜面１６２、第２傾斜面１６４及びガイド面１６６を含み得る。
前記第１傾斜面１６２は、前記他方の封止ジグ１３０の加圧面１３５から下方へ傾くように形成され、前記他方の封止ジグ１３０の上下方向において前記突出防止ガイド突起１５０の前記第１傾斜面１５２に対応する位置に形成され得る。
前記第１傾斜面１６２は、前記一対の封止ジグ１１０、１３０が前記パウチケース５０を加圧するとき、前記バッテリーセル１の前記パウチケース５０の上下方向において前記パウチ本体５２の底部を超えない深さを有するように形成され得る。それ以上の深さを有する場合、前記パウチケース５０の封止後、前記パウチテラス５６が、前記パウチケース５０の上下方向において前記パウチ本体５２の底部の外側へ突出する恐れがあるためである。
前記第２傾斜面１６４は、前記第１傾斜面１６２から上方へ傾くように突出し、前記他方の封止ジグ１３０の上下方向において前記突出防止ガイド突起１５０の前記第２傾斜面１５４に対応する位置に形成され得る。このような前記第２傾斜面１６４は、折り曲げ空間の確保のために前記第１傾斜面１６２よりも長く形成され得る。
前記第２傾斜面１６４は、前記バッテリーセル１の前記パウチケース５０の上下方向において前記パウチ本体５２の上部を超えない高さに突出し得る。それ以上に突出する場合、前記パウチケース５０の封止後、前記パウチテラス５６が前記パウチケース５０の上下方向において前記パウチ本体５２の上部の外側へ突出する恐れがあるためである。
前記ガイド面１６６は、前記第２傾斜面１６４から前記一方の封止ジグ１１０の水平方向に沿って延び、前記突出防止ガイド突起１５０の前記ガイド面１５６に対応する位置に形成され得る。
このような前記ガイド面１６６は、前記パウチケース５０の封止時、仮に、前記パウチテラス５６が前記第２傾斜面１４５の外へ突出する場合、前記突出防止ガイド突起１５０の前記ガイド面１５６と共に、前記パウチテラス５６が前記パウチ本体５２の上部の外側へ突出することを防止できる。
また、前記ガイド面１６６は、仮に、前記パウチテラス５６が前記第２傾斜面１４５の外へ突出する場合、前記突出防止ガイド突起１５０の前記ガイド面１５６と共に、前記パウチケース５０の水平方向において前記パウチ本体５２の外へ突出することをさらに防止できる。
図６及び図７は、図４のパウチケース封止装置の多様な実施例によるテラス突出防止ユニットを説明するための図である。
図６を参照すれば、前記パウチケース封止装置１００において、テラス突出防止ユニット１８０、１８５は、突出防止ガイド突起１８０及び突出防止ガイド溝１８５を含み得る。前記突出防止ガイド突起１８０及び突出防止ガイド溝１８５は、前述した実施例と異なり、四角形の形状に形成され得る。
図７を参照すれば、テラス突出防止ユニット１９０、１９５は、突出防止ガイド突起１９０及び突出防止ガイド溝１９５を含み得る。前記突出防止ガイド突起１９０及び突出防止ガイド溝１９５は、前述した実施例と異なり、半円形状に形成され得る。
このように、前記テラス突出防止ユニットの形状は、前記パウチケース５０の前記パウチテラス５６の突出を防止できれば、三角形、四角形または半円形の形状に設けられ得る。しかし、このような形状に限定されず、前記パウチテラス５６の突出を防止できるその他の形状、例えば、台形の形状なども可能である。
以下では、このような本発明の一実施例による前記パウチケース封止装置１００の具体的な動作について説明する。
図８〜図１２は、図４のパウチケース封止装置の動作を説明するための図である。
図８及び図９を参照すれば、前記パウチケース封止装置１００は、前記バッテリーセル１の前記パウチケース５０の封止のために前記一対の封止ジグ１１０、１３０によって前記パウチテラス５６を加圧できる。
図１０〜図１２を参照すれば、この際、前記テラス突出防止ユニット１５０、１６０は、前記パウチテラス５６の端部を折り曲げ得る。これによって、前記パウチテラス５６の端部は、前記パウチケース５０の水平方向において前記パウチ本体５２の端部を超えないように配置できる。具体的に、前記パウチ本体５２が封止されない前記パウチ本体５２の非封止面側を基準にして、前記パウチテラス５６の端部は、前記のような折り曲げによって、前記パウチケース５０の水平方向において、前記パウチ本体５２の非封止面よりも所定の距離ｄだけさらに内側（図面の左側）に配置され得る。
したがって、本実施例による前記パウチケース封止装置１００は、前記バッテリーセル１の前記パウチケース５０の封止時、前記パウチテラス５６の端部の非封止面側への突出を防止できる。
これによって、本実施例による前記パウチケース封止装置１００は、従来のような突出バリによるデッドスペースが形成されないため、前記バッテリーセル１のエネルギー密度を大幅向上させることができる。
また、本実施例による前記パウチケース封止装置１００は、従来のような突出バリによって惹起され得る周辺構成品との干渉などが発生しないため、前記バッテリーセル１の組立て工程の効率も、著しく高めることができる。
以上、本発明の望ましい実施例について図示及び説明したが、本発明は上述した特定の望ましい実施例に限定されず、請求範囲で請求する本発明の要旨から外れることなく当該発明が属する技術分野における通常の知識を持つ者によって多様に変形できることは言うまでもなく、かかる変形は、本発明の技術的思想や展望から個別的に理解されてはいけない。
１ バッテリーセル
５ パウチケース封止装置
１０ 電極組立体
５０ パウチケース
５２ パウチ本体
５６ パウチテラス
７０ 電極リード
１００ パウチケース封止装置
１１０ 封止ジグ
１１５ 加圧面
１３０ 封止ジグ
１３５ 加圧面
１４５ 第２傾斜面
１５０ テラス突出防止ユニット、突出防止ガイド突起
１５２ 第１傾斜面
１５４ 第２傾斜面
１５６ ガイド面
１６０ テラス突出防止ユニット、突出防止ガイド溝
１６２ 第１傾斜面
１６４ 第２傾斜面
１６５ 加圧面
１６６ ガイド面
１８０ テラス突出防止ユニット、突出防止ガイド突起
１８５ テラス突出防止ユニット、突出防止ガイド溝
１９０ テラス突出防止ユニット、突出防止ガイド突起
１９５ テラス突出防止ユニット、突出防止ガイド溝

Claims (7)

  1. バッテリーセルの電極組立体を収容するパウチ本体及び前記パウチ本体から延びるパウチテラスを含むパウチケースを封止するためのパウチケース封止装置であって、
    前記パウチケースを封止できるように前記パウチテラスの上下方向から前記パウチテラスを加圧して熱溶着する一対の封止ジグと、
    前記一対の封止ジグの加圧面に形成されたテラス突出防止ユニットであって、前記パウチテラスの加圧による熱溶着時、前記パウチテラスの端部が、前記パウチ本体の水平方向において前記パウチ本体の外側へ突出することを防止するテラス突出防止ユニットと、
    を含むことを特徴とするパウチケース封止装置。
  2. 前記テラス突出防止ユニットは、
    一方の封止ジグの加圧面から傾くように突出する突出防止ガイド突起と、
    前記突出防止ガイド突起に対応する形状を有する突出防止ガイド溝であって、他方の封止ジグの加圧面に形成される突出防止ガイド溝と、
    を含むことを特徴とする請求項１に記載のパウチケース封止装置。
  3. 前記突出防止ガイド突起及び前記突出防止ガイド溝は、
    前記一対の封止ジグの加圧による熱溶着時、前記パウチテラスの端部を挟んで嵌合しながら前記パウチテラスの端部を前記パウチ本体の上下方向の少なくとも一方向へ折り曲げることを特徴とする請求項２に記載のパウチケース封止装置。
  4. 前記突出防止ガイド突起及び前記突出防止ガイド溝は、
    前記一対の封止ジグの加圧面の一端部に設けられることを特徴とする請求項２又は３に記載のパウチケース封止装置。
  5. 前記突出防止ガイド突起及び前記突出防止ガイド溝は、
    三角形の形状に形成されることを特徴とする請求項２〜４のいずれか一項に記載のパウチケース封止装置。
  6. 前記テラス突出防止ユニットは、
    前記一対の封止ジグに一体に形成されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のパウチケース封止装置。
  7. 前記パウチケースは、少なくとも３面で封止されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載のパウチケース封止装置。
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