JP2022531336A - 二次電池用電池ケース及びパウチ型二次電池 - Google Patents

二次電池用電池ケース及びパウチ型二次電池 Download PDF

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Abstract

前記課題を解決するための本発明の実施形態による二次電池用電池ケースは、電極及び分離膜が積層された電極組立体を内部に収容するパウチ型電池ケースであって、パウチフィルムにそれぞれ陥没形成されている第１コップ部及び第２コップ部と、前記第１コップ部及び前記第２コップ部の間に、前記第１コップ部及び前記第２コップ部が互いに対向する角部の長手方向に形成され、前記電極組立体の一側が収納される収納部と、前記収納部の両端から延在され、前記パウチフィルムに陥没形成されている傾斜部と、前記傾斜部の外側端から直線状に延在され、前記収納部の長手方向と同一の方向に前記パウチフィルムに陥没形成されている線形成部と、を含む。

Description

［関連出願の相互参照］
本出願は、２０１９年５月３１日付韓国特許出願第１０－２０１９－００６４７８６号に基づいた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ている全ての内容は本明細書の一部として含まれる。
本発明は、二次電池用電池ケース及びパウチ型二次電池に関し、より詳しくは、サイズの誤差を減少させ、体積に対するエネルギー密度を増加させ得る二次電池用電池ケース及びパウチ型二次電池に関する。
一般に、二次電池の種類としては、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池及びリチウムイオンポリマー電池等がある。このような二次電池は、デジタルカメラ、Ｐ－ＤＶＤ、ＭＰ３Ｐ、携帯電話、ＰＤＡ、携帯型ゲーム装置（Ｐｏｒｔａｂｌｅ Ｇａｍｅ Ｄｅｖｉｃｅ）、パワーツール（Ｐｏｗｅｒ Ｔｏｏｌ）及び電動自転車（Ｅ－ｂｉｋｅ）等の小型製品だけでなく、電気自動車やハイブリッド自動車のような高出力が要求される大型製品と、余剰発電電力や再生可能エネルギーを貯蔵する電力貯蔵装置と、バックアップ用電力貯蔵装置にも適用されて用いられている。
電極組立体を製造するため、正極（Ｃａｔｈｏｄｅ）、分離膜（Ｓｅｐａｒａｔｏｒ）及び負極（Ａｎｏｄｅ）を製造し、これらを積層する。具体的に、正極活物質スラリーを正極集電体に塗布し、負極活物質スラリーを負極集電体に塗布して正極（Ｃａｔｈｏｄｅ）と負極（Ａｎｏｄｅ）を製造する。そして、前記製造された正極及び負極の間に分離膜（Ｓｅｐａｒａｔｏｒ）が介在されて積層されると単位セル（Ｕｎｉｔ Ｃｅｌｌ）が形成され、単位セルが互いに積層されることによって電極組立体が形成される。そして、このような電極組立体が特定のケースに収容されて電解液を注入すると、二次電池が製造される。
このような二次電池は、電極組立体を収容する電池ケースの材質によって、パウチ型（Ｐｏｕｃｈ Ｔｙｐｅ）及び缶型（Ｃａｎ Ｔｙｐｅ）などに分類される。パウチ型（Ｐｏｕｃｈ Ｔｙｐｅ）は、形態が一定でない柔軟性を有するポリマー材質で製造されたパウチに電極組立体を収容する。そして、缶型（Ｃａｎ Ｔｙｐｅ）は、形態が一定な金属またはプラスチックなどの材質で製造されたケースに電極組立体を収容する。
パウチ型電池ケースは、柔軟性を有するパウチフィルムに引抜（Ｄｒａｗｉｎｇ）成形をして、コップ部を形成することで製造される。このような引抜成形は、プレスにパウチフィルムを挿入してパンチでパウチフィルムに圧力を印加し、パウチフィルムを延伸させることで行われる。そして、コップ部が形成されると、前記コップ部の収容空間に電極組立体を収納して電池ケースをフォールディングした後、シーリング部をシーリングして二次電池を製造する。
パウチフィルムにコップ部を成形する際には、一つのパウチフィルムに対称となる二つのコップ部を互いに隣り合うよう引抜成形してもよい。そして、一つのコップ部の収容空間に電極組立体を収納した後、二つのコップ部が互いに対向するように電池ケースをフォールディングしてよい。そうすると、二つのコップ部が一つの電極組立体を収容するので、コップ部が一つである時より厚さがさらに厚い電極組立体も収容できる。また、電池ケースがフォールディングされることで二次電池の一つの角部が形成されるため、追ってシーリング工程を行うとき、４つではなく残り３つの角部のみをシーリングできる。したがって、シーリングされる角部を減少させて工程の速度を向上させることができ、トリミング工程の数も減少させることができる。
図１は、従来のパウチ型二次電池３の平面図である。
従来には、電池ケースをフォールディングして熱及び圧力を印加してシーリングすると、二次電池３のフォールディングされた前記一つの角部、すなわちフォールディング部３３６の一部が外側に突出されていた。これをコウモリ耳（Ｂａｔ Ｅａｒ）２と称する。
図１に示すように、このようなコウモリ耳２が突出して形成されると、不要な体積がさらに増加するため、二次電池３の設計されたサイズで誤差が発生する。したがって、二次電池３を電池モジュールなどで組み立てる際に組み立てが容易でなく、最初からサイズを小さく設計しなければならないという問題がある。また、全体的に二次電池３の体積を増加させるため、体積に対するエネルギー密度が減少するという問題もある。
本発明が解決しようとする課題は、サイズの誤差を減少させ、体積に対するエネルギー密度を増加させることができる、二次電池用電池ケース及びパウチ型二次電池を提供することである。
本発明の課題は、以上で言及した課題に制限されず、言及されていないまた他の課題は以下の記載から当業者に明確に理解されるであろう。
前記課題を解決するための本発明の実施形態による二次電池用電池ケースは、電極及び分離膜が積層された電極組立体を内部に収容するパウチ型電池ケースであって、パウチフィルムにそれぞれ陥没形成されている第１コップ部及び第２コップ部と、前記第１コップ部及び前記第２コップ部の間に、前記第１コップ部及び前記第２コップ部が互いに対向する角部の長手方向に形成され、前記電極組立体の一側が収納される収納部と、前記収納部の両端から延在され、前記パウチフィルムに陥没形成されている傾斜部と、前記傾斜部の外側端から直線状に延在され、前記収納部の長手方向と同一の方向に前記パウチフィルムに陥没形成されている線形成部と、を含む。
また、前記傾斜部は、前記収納部の一端の角部と共有する角部の長さに対する前記外側端までの高さの比率が０．２５より大きくなり得る。
また、前記傾斜部は、前記収納部の一端の角部と共有する角部の長さに対する前記外側端までの高さの比率が０．６より小さくなり得る。
また、前記傾斜部は、多角形状を有し、前記パウチフィルムに陥没形成されてよい。
また、前記傾斜部は、三角形又は台形の形状を有してよい。
また、前記傾斜部は、二等辺三角形状に陥没形成されてよい。
また、前記傾斜部は、前記多角形の頂点が面取り又はフィレットされてよい。
また、前記傾斜部は、前記収納部から前記線形成部に行くほど徐々に深さが浅くなってよい。
また、前記線形成部は、前記パウチフィルムの一側角部まで陥没形成されてよい。
また、前記線形成部は、Ｖ字状に陥没形成されてよい。
また、前記線形成部は、Ｕ字状に陥没形成されてよい。
また、前記収納部、前記傾斜部及び前記線形成部は、一回の引抜成形で共に形成されてよい。
前記課題を解決するための本発明の実施形態によるパウチ型二次電池は、電極及び分離膜を交互に積層して形成される電極組立体と、前記電極組立体を内部に収容する電池ケースと、を含み、前記電池ケースは、パウチフィルムにそれぞれ陥没形成されている第１コップ部及び第２コップ部と、前記第１コップ部及び前記第２コップ部の間に、前記第１コップ部及び前記第２コップ部が互いに対向する角部の長手方向に形成され、前記電極組立体の一側が収納される収納部と、前記収納部の両端から延在され、前記パウチフィルムに陥没形成されている傾斜部と、前記傾斜部の外側端から直線状に延在され、前記収納部の長手方向と同一の方向に前記パウチフィルムに陥没形成されている線形成部と、を含む。
また、前記傾斜部は、前記収納部の一端の角部と共有する角部の長さに対する前記外側端までの高さの比率が０．２５より大きくてよい。
また、前記傾斜部は、前記収納部の一端の角部と共有する角部の長さに対する前記外側端までの高さの比率が０．６より小さくてよい。
本発明のその他の具体的な事項は、詳細な説明及び図面に含まれている。
本発明の実施形態によれば、少なくとも次のような効果がある。
コウモリ耳が収納部の下面よりさらに外側に突出することを防止し、二次電池の設計されたサイズで発生する誤差を減少させることができ、二次電池を電池モジュールなどで容易に組み立てることができる。
また、全体的に不要な二次電池の体積を減少させるので、体積に対するエネルギー密度を増加させることができる。
また、コップ部、シーリング部及び傾斜部の形状が変形されることなく堅固に維持されつつ、電池ケースがフォールディングされるため、電極組立体が安定的にコップ部の内部に収容され得る。
また、電池ケースのシーリング部同士が正確に当接してシーリングされるため、堅固にシーリングされ得る。
また、収納部の下面にしわが寄ることを防止することもできる。
本発明による効果は、以上で例示された内容によって制限されず、さらに多様な効果が本明細書内に含まれている。
従来のパウチ型二次電池の平面図である。 本発明の一実施形態によるパウチ型二次電池の組立図である。 本発明の一実施形態によるパウチ型二次電池の斜視図である。 本発明の一実施形態によるパウチ型電池ケースを図２のＡ－Ａ’で切断した断面図である。 図４のパウチ型電池ケースに電極組立体が収納される姿を示した断面図である。 図４のパウチ型電池ケースに電極組立体が収納された姿を示した断面図である。 図４のパウチ型電池ケースがフォールディングされる姿を示した断面図である。 図４のパウチ型電池ケースがフォールディングされた姿を示した断面図である。 本発明の一実施形態による線形成部の拡大斜視図である。 本発明の一実施形態による傾斜部及び線形成部の平面拡大図である。 従来の電池ケースの側面部分拡大図である。 本発明の一実施形態による電池ケースの側面部分拡大図である。 本発明の一実施形態による線形成部の正面拡大図である。 本発明の他の実施形態による線形成部の正面拡大図である。
本発明の利点及び特徴、そして、それらを達成する方法は、図面と共に詳細に後述されている実施形態を参照すれば明確になるはずである。しかし、本発明は、以下で開示される実施形態に限定されるのではなく、互いに異なる多様な形態に具現されてよく、但し、本実施形態は、本発明の開示を完全にし、本発明の属する技術分野で通常の知識を有する者に発明の範疇を完全に伝えるために提供されるものであり、本発明は、特許請求の範囲の範疇によって定義されるだけである。明細書の全体にかけて同一の参照符号は、同一の構成要素を指す。
他の定義がなければ、本明細書で用いられる全ての用語（技術及び科学的用語を含む）は、本発明の属する技術分野で通常の知識を有する者に共通して理解できる意味に用いられ得るだろう。また、一般的に用いられる辞書に定義されている用語は、明らかに特に定義されていない限り、理想的又は過度に解釈されない。
本明細書で用いられた用語は、実施形態を説明するためのものであって、本発明を制限しようとするものではない。本明細書において、単数形は、文章で特に言及しない限り複数形も含む。明細書で用いられる『含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）』及び／又は『含んで（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）』は、言及された構成要素以外に一つ以上の他の構成要素の存在又は追加を排除しない。
以下、図を参照しつつ、本発明の好ましい実施形態を詳しく説明する。
図２は、本発明の一実施形態によるパウチ型二次電池１の組立図であり、図３は、本発明の一実施形態によるパウチ型二次電池１の斜視図である。
本発明の一実施形態によるパウチ型二次電池１は、図２に示すように、パウチ型の電池ケース１３、前記電池ケース１３の内部に収容される電極組立体１０を含む。
電極組立体（Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ Ａｓｓｅｍｂｌｙ）１０は、正極及び負極などの二つの電極と、電極等を互いに絶縁させるために電極の間に介在されるか、何れか一つの電極の左側又は右側に配置される分離膜を備えた積層構造体であってよい。前記積層構造体は、所定の規格の正極と負極が分離膜を挟んで積層されてもよく、ゼリーロール（Ｊｅｌｌｙ Ｒｏｌｌ）状に巻き取られてもよいなど、制限なく多様な形態であってよい。二つの電極は、それぞれアルミニウムと銅を含む金属ホイル又は金属メッシュ状の電極集電体に活物質スラリーが塗布された構造である。スラリーは、通常、粒状の活物質、補助導体、バインダー及び可塑剤等が、溶媒が添加された状態で撹拌されて形成されてよい。溶媒は、後続の工程で除去される。
電極組立体１０は、図２に示すように、電極タブ（Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ Ｔａｂ）１１を含む。電極タブ１１は、電極組立体１０の正極及び負極とそれぞれ連結され、電極組立体１０の外部に突出され、電極組立体１０の内部と外部との間に電子が移動可能な経路になる。電極組立体１０の集電体は、電極活物質が塗布された部分と、電極活物質が塗布されていない末端部分、すなわち無地部とからなる。そして、電極タブ１１は、無地部を裁断して形成されるか、無地部に別途の導電部材を超音波溶接等で連結して形成されてもよい。このような電極タブ１１は、図２に示すように、電極組立体１０のそれぞれ異なる方向に突出されてもよいが、これに制限されず、一側から同一の方向に並んで突出されてもよい。
電極組立体１０の電極タブ１１には、電極リード（Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ Ｌｅａｄ）１２がスポット（Ｓｐｏｔ）溶接等で連結される。そして、電極リード１２の一部は、絶縁部１４で周りが取り囲まれる。絶縁部１４は、電池ケース１３の第１ケース１３１と第２ケース１３２が熱融着されるシーリング部１３４に限定されて位置し、電池ケース１３に接着される。そして、電極組立体１０から生成される電気が電極リード１２を介して電池ケース１３に流れることを防止し、電池ケース１３のシーリングを維持する。よって、このような絶縁部１４は、電気がよく通らない非電導性を有する不導体で製造される。一般に絶縁部１４としては、電極リード１２に付着しやすく、厚さが比較的薄い絶縁テープを多く用いるが、これに制限されず、電極リード１２を絶縁できれば多様な部材を用いてよい。
電極リード１２は、正極タブ１１１及び負極タブ１１２の形成位置によって互いに反対方向に延在されてもよく、互いに同一の方向に延在されてもよい。正極リード１２１及び負極リード１２２は、互いにその材質が異なっていてよい。すなわち、正極リード１２１は、正極板と同一のアルミニウム（Ａｌ）材質であり、負極リード１２２は、負極板と同一の銅（Ｃｕ）材質又はニッケル（Ｎｉ）がコーティングされた銅材質であってよい。そして、電池ケース１３の外部に突出された電極リード１２の一部分は端子部となり、外部端子と電気的に連結される。
電池ケース１３は、柔軟性を有する材質で製造されたパウチであり、柔軟性を有するパウチフィルムに引抜成形をして、コップ部１３３を形成することで製造される。そして、電池ケース１３は、電極リード１２の一部、すなわち端子部が露出されるよう電極組立体１０を収容してシーリングされる。このような電池ケース１３は、図２に示すように、第１ケース１３１と第２ケース１３２を含む。第１ケース１３１及び第２ケース１３２には、第１コップ部１３３１及び第２コップ部１３３２がそれぞれ一つずつ形成され、電極組立体１０を収容できる収容空間が設けられる。そして、前記電極組立体１０が電池ケース１３の外部に離脱しないよう、電池ケース１３がフォールディングされて電極組立体１０がコップ部１３３の収容空間に収納される。
一方、パウチフィルムに二つのコップ部１３３を互いに対称に引抜成形するとき、二つのコップ部１３３の間に収納部１３５を共に引抜成形することができる。収納部１３５は、図２に示すように、第１コップ部１３３１及び第２コップ部１３３２の間に、第１コップ部１３３１及び第２コップ部１３３２が互いに対向する角部の長手方向に長く形成され、電極組立体１０が最初に収納される空間である。このような収納部１３５は、前記電極組立体１０をコップ部１３３に容易に収納するために、電極組立体１０の一側を先に収納して位置を固定させる。このため、図２に示すように、収納部１３５の幅（ｗ）及び長さ（ｌ）は、電極組立体１０の厚さ（Ｔ）及び長さ（Ｌ）とそれぞれ対応され、第１コップ部１３３１及び第２コップ部１３３２から同一の距離に位置する。よって、収納部１３５の長手方向に形成される中心軸が、第１コップ部１３３１及び第２コップ部１３３２の対称軸となる。
電極組立体１０の電極タブ１１に電極リード１２が連結され、電極リード１２の一部分に絶縁部１４が形成されると、電極組立体１０を収納部１３５に収納する。そして、第１ケース１３１及び第２ケース１３２をフォールディングすると、第１コップ部１３３１及び第２コップ部１３３２に設けられた収容空間に電極組立体１０が収納され、第１コップ部１３３１及び第２コップ部１３３２が電極組立体１０を取り囲む。そして、内部に電解液を注入し、第１ケース１３１及び第２ケース１３２の縁部に形成されたシーリング部１３４をシーリングする。電解液は、二次電池１の充電／放電時に電極の電気化学的反応により生成されるリチウムイオンを移動させるためのものであって、リチウム塩と高純度の有機溶媒類の混合物である非水質系有機電解液又は高分子電解質を用いたポリマーを含むことができる。このような方法を介して、図３に示すように、パウチ型二次電池１が製造され得る。
図４は、本発明の一実施形態によるパウチ型電池ケース１３を図２のＡ－Ａ’で切断した断面図である。
コップ部１３３は、図４に示すように、電極組立体１０の幅（Ｗ）の中央部に対応される部分１３３３から電極組立体１０の上側角部に対応される部分１３３４に行くほど徐々に深さ（ｄ）が深くなる形状を有する。そして、収納部１３５とコップ部１３３との間の区間は、深さの変化がほぼない平らな形状を有する。
前記コップ部１３３で最も深さ（ｄ）の深い箇所は、電極組立体１０の上側角部に対応される部分であり、深さ（ｄ）は、電極組立体１０の厚さ（Ｔ）の半分より深いことが好ましい。追って第１コップ部１３３１及び第２コップ部１３３２が互いに対向して電池ケース１３のシーリング部１３４がシーリングされると、電極組立体１０はコップ部１３３の内部に収納される。ところが、もし第１コップ部１３３１及び第２コップ部１３３２の深さ（ｄ）がそれぞれ電極組立体１０の厚さ（Ｔ）の半分より深くなければ、第１コップ部１３３１及び第２コップ部１３３２が電極組立体１０を内部に収納した後にシーリング部１３４同士が互いに当接しないためシーリングされないか、シーリング部１３４同士が互いに当接するとしても当接する領域が過度に狭いので、シーリングが不良になるという問題が発生するからである。
収納部１３５とコップ部１３３との間の区間の長さ（Ｓ）は、電極組立体１０の幅（Ｗ）及び厚さ（Ｔ）によって異なる。すなわち、電極組立体１０の幅（Ｗ）が短いほど、収納部１３５とコップ部１３３との間の区間の長さ（Ｓ）も短くなるのが好ましい。逆に、電極組立体１０の幅（Ｗ）が長いほど、収納部１３５とコップ部１３３との間の区間の長さ（Ｓ）は長くなるのが好ましい。また、電極組立体１０の厚さ（Ｔ）が厚いほど、コップ部１３３の深さ（ｄ）も深くなるため、収納部１３５とコップ部１３３との間の区間の長さ（Ｓ）は短くなるのが好ましい。逆に、電極組立体１０の厚さ（Ｔ）が薄いほど、コップ部１３３の深さ（ｄ）も浅くなるため、収納部１３５とコップ部１３３との間の区間の長さ（Ｓ）は長くなるのが好ましい。
図５は、図４のパウチ型電池ケース１３に電極組立体１０が収納される姿を示した断面図であり、図６は、図４のパウチ型電池ケース１３に電極組立体１０が収納された姿を示した断面図である。
前記収納部１３５に電極組立体１０の一側を収納する。このとき、図２及び図５に示すように、電極組立体１０を上方から下方に直立して収納するのが好ましい。これにより、追って電池ケース１３がフォールディングされると、電極組立体１０の両側にそれぞれ形成された第１コップ部１３３１及び第２コップ部１３３２が電極組立体１０を取り囲みながら内部に収納できる。
前述した通り、収納部１３５は、電極組立体１０の厚さ（Ｔ）及び長さ（Ｌ）とそれぞれ対応される幅（ｗ）及び長さ（ｌ）を有するため、図６に示すように、電極組立体１０が収納部１３５に容易に収納され、位置が固定され得る。
図７は、図４のパウチ型電池ケース１３がフォールディングされる姿を示した断面図であり、図８は、図４のパウチ型電池ケース１３がフォールディングされた姿を示した断面図である。
電極組立体１０が収納部１３５に収納された後、収納部１３５の両側の第１ケース１３１及び第２ケース１３２を、図７に示すように上方にフォールディングする。そうすると、図８に示すように、二つのコップ部１３３が互いに対向して電極組立体１０を共に取り囲み、コップ部１３３の内部に設けられた収容空間に収納され得る。
第１ケース１３１及び第２ケース１３２は、図４に示すように、収納部１３５を形成する両側壁から略直角にそれぞれ折り曲げられながら連結される。そして、第１ケース１３１及び第２ケース１３２をフォールディングすると、図８に示すように、折り曲げられていた第１ケース１３１及び第２ケース１３２が収納部１３５の両側壁からそれぞれ互いに広げられながら電極組立体１０がコップ部１３３に収納される。すなわち、電池ケース１３全体からみればフォールディングされるものであるが、収納部１３５の両側壁からみれば折り曲げられた部分が広げられるものである。
このように第１ケース１３１及び第２ケース１３２をフォールディングした後、シーリングツールを用いてシーリング部１３４をシーリングすると、二次電池１の製造が完了する。
図９は、本発明の一実施形態による線形成部１３８の拡大斜視図である。
本発明の一実施形態によれば、コウモリ耳２が収納部の下面よりさらに外側に突出することを防止し、二次電池１の設計されたサイズで発生する誤差を減少させることができ、二次電池１を電池モジュールなどに容易に組み立てることができる。また、全体的に不要な二次電池１の体積を減少させるので、体積に対するエネルギー密度を増加させることができる。また、コップ部１３３、シーリング部１３４及び傾斜部１３７の形状が変形されることなく堅固に維持されつつ電池ケース１３がフォールディングされるので、電極組立体１０が安定的にコップ部１３３の内部に収容され得る。また、電池ケース１３のシーリング部１３４同士が正確に当接してシーリングされるので、堅固にシーリングされ得る。また、収納部の下面にしわが寄ることを防止することもできる。
このため、本発明の一実施形態による二次電池１用電池ケース１３は、電極及び分離膜が積層された電極組立体１０を内部に収容するパウチ型電池ケース１３であって、パウチフィルムにそれぞれ陥没形成されている第１コップ部１３３１及び第２コップ部１３３２と、前記第１コップ部１３３１及び前記第２コップ部１３３２の間に、前記第１コップ部１３３１及び前記第２コップ部１３３２が互いに対向する角部の長手方向に形成され、前記電極組立体１０の一側が収納される収納部１３５と、前記収納部１３５の両端から延在され、前記パウチフィルムに陥没形成されている傾斜部１３７と、前記傾斜部１３７の外側端１３７２から直線状に延在され、前記収納部１３５の長手方向と同一の方向に前記パウチフィルムに陥没形成されている線形成部１３８と、を含むことができる。
収納部１３５は、前述した通り、第１コップ部１３３１及び第２コップ部１３３２の間に、第１コップ部１３３１及び第２コップ部１３３２が互いに対向する角部の長手方向に長く形成され、電極組立体１０の一側が収納される。このような収納部１３５は、二つのコップ部１３３と同一の距離に位置し、略矩形状に、一側に長くパウチフィルムに陥没形成されている。よって、収納部１３５の長手方向に形成される中心軸が、二つのコップ部１３３の対称軸となる。
傾斜部１３７は、収納部１３５の両端から延在されてパウチフィルムに陥没形成されている。このような傾斜部１３７は、パウチフィルムの上方からみるとき三角形又は台形の形状の多角形を有してよく、特に二等辺三角形の形状に陥没形成されてよい。そして、傾斜部１３７の底辺に該当する角部は、収納部１３５の両端に該当する角部と同じ角部を共有する。但し、これに制限されず、傾斜部１３７は、上方からみるとき半円又は半楕円の形状等の多様な形状を有してもよい。
傾斜部１３７は、収納部１３５側では収納部１３５と同一の深さに形成され、収納部１３５から線形成部１３８に行くほど徐々に深さが浅くなる。そして、傾斜部１３７の外側端（図１０に図示）１３７２では、線形成部１３８と自然に連結され、線形成部１３８と同一の深さに形成されてよい。よって、傾斜部１３７は、パウチフィルムの側面からみるとき、略直角三角形状に形成されてよい。
線形成部１３８は、傾斜部１３７の外側端１３７２から直線状に延在され、収納部１３５の長手方向と同一の方向にパウチフィルムに陥没形成されている。線形成部１３８が形成されずに単に電池ケース１３をフォールディングすれば、第１コップ部１３３１及び第２コップ部１３３２が正確に互いに対向せず、ずれて対向することがある。そうすると、第１コップ部１３３１及び第２コップ部１３３２の内部に電極組立体１０が収容される空間が変形され、シーリング部１３４及び傾斜部１３７の形状も変形され、電極組立体１０を安定的に収容できないという問題がある。また、電池ケース１３のシーリング部１３４同士が互いに正確に当接しないため、シーリングされないか、シーリング部１３４の領域が過度に狭くなってシーリングが不良になるという問題が発生し得る。
したがって、本発明の一実施形態によれば、線形成部１３８が形成され、電池ケース１３が線形成部１３８に沿ってフォールディングされるので、線形成部１３８が電池ケース１３のフォールディングをガイドする。それにより、コップ部１３３、シーリング部１３４及び傾斜部１３７の形状が変形されることなく堅固に維持されつつ、電池ケース１３がフォールディングされるので、電極組立体１０が安定的にコップ部１３３の内部に収容され得る。また、電池ケース１３のシーリング部１３４同士が正確に当接してシーリングされるので、堅固にシーリングされ得る。
線形成部１３８が電池ケース１３のフォールディングをガイドするので、電池ケース１３は線形成部１３８を中心にフォールディングされる。そして、追って電池ケース１３がフォールディングされ二次電池１が完成されると、電池ケース１３において直接フォールディングされる部分であるフォールディング部１３６は、前記線形成部１３８が形成されていた位置に形成されてよい。このような線形成部１３８は、傾斜部１３７の外側端１３７２からパウチフィルムの一側角部まで陥没形成されてよい。それにより、電池ケース１３がより容易にフォールディングされ得る。
図１０は、本発明の一実施形態による傾斜部１３７及び線形成部１３８の平面拡大図である。
前述した通り、傾斜部１３７は、多角形状を有し、特に三角形又は台形の形状にパウチフィルムに陥没形成されてよい。ここで、多角形状に形成されるというのは、多角形の辞書的な意味、すなわち、頂点と直線の角部が何れも複数である平面図形という意味に制限されない。図１０に示すように、傾斜部１３７の外側端１３７２が線形成部１３８と一部重複され、少なくとも一つの頂点が面取り（Ｃｈａｍｆｅｒｉｎｇ）される場合、又は傾斜部１３７の底辺に該当する角部１３７１の両端が形成する二つの頂点がフィレット（Ｆｉｌｌｅｔｉｎｇ）される場合等に制限されず、略多角形状に認められるものであれば多様な形状を含んでよい。
傾斜部１３７は、図１０に示すように、パウチフィルムを上方からみるとき二等辺三角形状に陥没形成してよい。すなわち、傾斜部１３７の底辺に該当する角部１３７１の両端から前記傾斜部１３７の外側端１３７２までに至る二つの角部は、互いに長さが同一であってよい。ここで、傾斜部１３７の底辺に該当する角部１３７１は、パウチフィルムを上方からみるとき収納部１３５の一端の角部と同じ角部を共有する。
このような傾斜部１３７が有する三角形又は台形の形状は、底辺に該当する角部１３７１、すなわち、収納部１３５の一端の角部と共有する角部の長さ（Ｄ）に対する外側端１３７２までの高さ（ｈ）の比率が０．２５より大きく、０．６より小さいことが好ましい。もし０．２５より小さければ、追って電池ケース１３をフォールディングするとき、依然としてフォールディング部１３６が収納部１３５に近接した位置から形成され得る。よって、コウモリ耳２を形成できるシーリング部１３４の領域が十分であり、収納部１３５とコウモリ耳２との間の角度が急激に変化するので、依然としてコウモリ耳２が収納部１３５の高さよりもさらに外側に突出するか、収納部１３５と類似の高さまで突出して形成され得る。また、依然として収納部１３５の下面１３５１にしわが寄るという問題も発生し得る。一方、もし前記比率が０．６より大きければ、傾斜部１３７の高さが過度に長くなるので、二次電池１を製造した後にデッドスペース（Ｄｅａｄ Ｓｐａｃｅ）が増加し、体積に対するエネルギー効率が低下し得る。また、電極組立体１０が固定されずに電池ケース１３の内部で移動するため、安定性が低下することもある。
ここで、前記収納部１３５の一端の角部と共有する角部の長さ（Ｄ）は、収納部１３５の幅（ｗ）と長さが同一であるのが好ましい。
一方、収納部１３５、傾斜部１３７及び線形成部１３８は、図１０に示すように、全部連結される。よって、収納部１３５、傾斜部１３７及び線形成部１３８がそれぞれ別にフォーミングされず、一回の引抜成形でパウチフィルムに共にフォーミングされ得る。それにより、パウチフィルムに行う引抜成形の数を減少させ、工程の速度を増加させることができる。
図１１は、従来の電池ケースの側面部分拡大図である。
フォールディング部１３６は、電池ケース１３がフォールディングされるとき、電池ケース１３において収納部１３５の両端で直接フォールディングされる部分である。そして、二次電池１を側面からみるとき、収納部１３５の両端とフォールディング部１３６との間の領域が内側に陥没される陥没部１３９を形成する。しかし、従来には、図１１に示すように、傾斜部１３７が存在しないため、陥没部３３９が収納部３３５の両端で略垂直に形成される。そうすると、フォールディング部３３６が収納部３３５に非常に近接した位置から形成され、コウモリ耳２を形成できるシーリング部１３４の領域が十分であり、収納部３３５とコウモリ耳２との間の角度が急激に変化する。よって、コウモリ耳２が収納部３３５の下面３３５１よりもさらに外側に突出することがあった。また、収納部３３５の下面３３５１にしわが寄るという問題も発生することがあった。
図１２は、本発明の一実施形態による電池ケース１３の側面部分拡大図である。
前述した通り、傾斜部１３７は、収納部１３５から線形成部１３８に行くほど徐々に深さが浅くなるので、傾斜部１３７が収納部１３５の両端から延在して形成されると、陥没部１３９が一定の傾斜を有して内側に陥没形成される。そうすると、図１２に示すように、フォールディング部１３６が収納部１３５からある程度離隔した位置に形成され、コウモリ耳２を形成できるシーリング部１３４の領域が減少する。そして、収納部１３５とコウモリ耳２との間の角度がある程度緩やかに変化する。よって、コウモリ耳２が収納部１３５の下面１３５１よりもさらに外側に突出することを防止できる。また、収納部１３５の下面１３５１にしわが寄ることを防止することもできる。
図１３は、本発明の一実施形態による線形成部１３８の正面拡大図である。
前述した通り、線形成部１３８は、直線状にパウチフィルムに陥没形成され、電池ケース１３のフォールディングをガイドする。このとき、本発明の一実施形態によれば、線形成部１３８は、電池ケース１３のフォールディングをより容易にガイドするために、図１３に示すようにＶ字状に陥没形成されてよい。それにより、電池ケース１３がフォールディングされるとき、線形成部１３８の最下端の折り曲げられた部分を中心にフォールディングされるので、コップ部１３３、シーリング部１３４及び傾斜部１３７の形状が変形されることなく堅固に維持されつつ、電池ケース１３を容易にフォールディングできる。
図１４は、本発明の他の実施形態による線形成部１３８の正面拡大図である。
一方、パウチフィルムの厚さが非常に薄い場合、線形成部１３８をＶ字状に引抜成形すれば、線形成部１３８の最下端の折り曲げられた部分が破損されることもある。したがって、本発明の他の実施形態によれば、パウチフィルムの厚さが非常に薄い場合、線形成部１３８ａは、図１４に示すようにＵ字状に陥没形成されてよい。それにより、パウチフィルムの破損を防止しつつ、電池ケース１３ａのフォールディングをガイドできる。
製造例１
先ず、ポリプロピレン（ＰＰ）、アルミニウム（Ａｌ）及びポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）が順に積層され製造されたパウチフィルムを設けた。そして、パウチフィルムに引抜成形を行い、第１コップ部、第２コップ部及び収納部を形成した。第１コップ部及び第２コップ部は互いに対称に形成され、収納部は、第１コップ部及び第２コップ部の間に、第１コップ部及び第２コップ部が互いに対向する角部の長手方向に長く形成された。このような第１コップ部及び第２コップ部は、深さ（ｄ）が０．６ｃｍであり、収納部とコップ部との間の区間の長さ（Ｓ）は３．８５ｃｍである。また、収納部の長さ（ｌ）は３２．２５ｃｍであり、幅（ｗ）は１．１ｃｍである。
収納部を引抜成形するとき、収納部の両端から延在される傾斜部、及び傾斜部の外側端から直線状に延在される線形成部も共に引抜成形した。傾斜部を成形するときは、上方からみるとき三角形状となるよう、そして、収納部から線形成部に行くほど徐々に深さが浅くなるよう成形した。そして、線形成部を成形するときは、収納部の長手方向と同一の方向に形成されるよう成形した。傾斜部は、収納部の一端の角部と共有する角部の長さ（Ｄ）が１．１ｃｍであり、外側端までの高さ（ｈ）が０．３ｃｍである。これによると、収納部の一端の角部と共有する角部の長さ（Ｄ）に対する外側端までの高さ（ｈ）の比率が０．２７３で、０．２５より大きく０．６より小さい。そして、線形成部を成形するときはＶ字状に成形した。
収納部に電極組立体を上方から下方に直立して収納した。このような電極組立体の長さ（Ｌ）は３２．２５ｃｍであり、幅（Ｗ）は９．８７ｃｍであり、厚さ（Ｔ）は０．１１ｃｍである。電極組立体が収納部に収納された後、収納部の両側の第１ケース及び第２ケースを上方にフォールディングした。その後、フォールディングされた一つの角部以外の残りの角部を、シーリングツールを用いてシーリングすることで二次電池を製造した。
製造例２
傾斜部の外側端までの高さ（ｈ）が０．６ｃｍであることを除いては、前記製造例１と同様に製造した。これによると、収納部の一端の角部と共有する角部の長さ（Ｄ）に対する外側端までの高さ（ｈ）の比率が０．５４５で、０．２５より大きく０．６より小さい。
比較例
傾斜部及び線形成部を成形していないことを除いては、前記製造例１と同様に製造した。
物性測定の方法 － コウモリ耳の高さの差
製造例１、製造例２及び比較例で製造された二次電池において、収納部の下面とコウモリ耳との高さの差を測定した。
物性測定の結果 － コウモリ耳の高さの差
比較例による二次電池は傾斜部が形成されないため、フォールディング部が収納部に近接した位置に形成される。それにより、陥没部が収納部の両端で略垂直に形成される。そして、コウモリ耳を形成できるシーリング部の領域がある程度十分であり、収納部とコウモリ耳との間の角度が急激に変化する。したがって、コウモリ耳と収納部との高さの差（ｔ１）は０．４ｃｍであり、コウモリ耳が収納部とほぼ類似の高さまで突出して形成される。
一方、製造例１及び製造例２による二次電池は傾斜部が形成されるため、フォールディング部が収納部からある程度離隔した位置に形成される。それにより、陥没部が一定の傾斜を有して内側に陥没形成される。そして、コウモリ耳を形成できるシーリング部の領域が減少し、収納部とコウモリ耳との間の角度がある程度緩やかに変化する。よって、製造例１によれば、コウモリ耳と収納部との高さの差（ｔ２）は０ｃｍであり、製造例２によれば、コウモリ耳と収納部との高さの差（ｔ２）は－０．１ｃｍである。すなわち、外側に突出するコウモリ耳の高さが減少し、二次電池の設計されたサイズで発生する誤差を減少させることができ、二次電池を電池モジュールなどに容易に組み立てることができる。
本発明の属する技術分野の通常の知識を有する者は、本発明がその技術的思想や必須の特徴を変更せずとも、他の具体的な形態で実施され得ることを理解できるはずである。よって、以上で記述した実施形態は、全ての面において例示的なものであり、限定的ではないものとして理解しなければならない。本発明の範囲は、前記詳細な説明よりは、後述する特許請求の範囲により示され、特許請求の範囲の意味及び範囲、そして、その均等の概念から導出される様々な実施形態が本発明の範囲に含まれるものとして解釈されなければならない。
１ パウチ型二次電池
３ パウチ型二次電池
１０ 電極組立体
１３ パウチ型電池ケース
１３３ コップ部
１３５ 収納部
１３７ 傾斜部
１３８ 線形成部
３３５ 収納部
１３３１ 第１コップ部
１３３２ 第２コップ部
１３７１ 角部
１３７２ 外側端

Claims (15)

  1. 電極及び分離膜が積層された電極組立体を内部に収容するパウチ型電池ケースであって、
    パウチフィルムにそれぞれ陥没形成されている第１コップ部及び第２コップ部と、
    前記第１コップ部及び前記第２コップ部の間に、前記第１コップ部及び前記第２コップ部が互いに対向する角部の長手方向に形成され、前記電極組立体の一側が収納される収納部と、
    前記収納部の両端から延在され、前記パウチフィルムに陥没形成されている傾斜部と、
    前記傾斜部の外側端から直線状に延在され、前記収納部の長手方向と同一の方向に前記パウチフィルムに陥没形成されている線形成部と、
    を含む、二次電池用電池ケース。
  2. 前記傾斜部は、
    前記収納部の一端の角部と共有する角部の長さに対する前記外側端までの高さの比率が０．２５より大きい、請求項１に記載の二次電池用電池ケース。
  3. 前記傾斜部は、
    前記収納部の一端の角部と共有する角部の長さに対する前記外側端までの高さの比率が０．６より小さい、請求項２に記載の二次電池用電池ケース。
  4. 前記傾斜部は、
    多角形状を有し、前記パウチフィルムが陥没形成されている、請求項１～３の何れか一項に記載の二次電池用電池ケース。
  5. 前記傾斜部は、
    三角形又は台形の形状を有する、請求項４に記載の二次電池用電池ケース。
  6. 前記傾斜部は、
    二等辺三角形状に陥没形成されている、請求項５に記載の二次電池用電池ケース。
  7. 前記傾斜部は、
    前記多角形の頂点が面取り又はフィレットされる、請求項４～６の何れか一項に記載の二次電池用電池ケース。
  8. 前記傾斜部は、
    前記収納部から前記線形成部に行くほど徐々に深さが浅くなる、請求項１～７の何れか一項に記載の二次電池用電池ケース。
  9. 前記線形成部は、
    前記パウチフィルムの一側角部まで陥没形成されている、請求項１～８の何れか一項に記載の二次電池用電池ケース。
  10. 前記線形成部は、
    Ｖ字状に陥没形成されている、請求項１～９の何れか一項に記載の二次電池用電池ケース。
  11. 前記線形成部は、
    Ｕ字状に陥没形成されている、請求項１～１０の何れか一項に記載の二次電池用電池ケース。
  12. 前記収納部、前記傾斜部及び前記線形成部は、
    一回の引抜成形で共に形成される、請求項１～１１の何れか一項に記載の二次電池用電池ケース。
  13. 電極及び分離膜を交互に積層して形成される電極組立体と、
    前記電極組立体を内部に収容する電池ケースと、を含み、
    前記電池ケースは、
    パウチフィルムにそれぞれ陥没形成されている第１コップ部及び第２コップ部と、
    前記第１コップ部及び前記第２コップ部の間に、前記第１コップ部及び前記第２コップ部が互いに対向する角部の長手方向に形成され、前記電極組立体の一側が収納される収納部と、
    前記収納部の両端から延在され、前記パウチフィルムに陥没形成されている傾斜部と、
    前記傾斜部の外側端から直線状に延在され、前記収納部の長手方向と同一の方向に前記パウチフィルムに陥没形成されている線形成部と、
    を含む、パウチ型二次電池。
  14. 前記傾斜部は、
    前記収納部の一端の角部と共有する角部の長さに対する前記外側端までの高さの比率が０．２５より大きい、請求項１３に記載のパウチ型二次電池。
  15. 前記傾斜部は、
    前記収納部の一端の角部と共有する角部の長さに対する前記外側端までの高さの比率が０．６より小さい、請求項１４に記載のパウチ型二次電池。
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