JP2022543937A - 二次電池のガス除去装置及びそれを用いたガス除去方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、駆動モーターの駆動によって離隔距離が制御され、電池セルのガスポケットの一面及び上記一面と対向する他面を加圧するジグアームを含む二次電池のガス除去装置及びそれを用いたガス除去方法に関するものであって、セル活性化過程中に、或いはセル活性化過程を経た電池セルの位置を移動することなく、電池セルに対する効果的な脱気及びシーリングの過程を行うことができる。

Description

本出願は、２０１９年０８月０５日付の韓国特許出願第１０－２０１９－００９４９６７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。

本発明は電池セル内部のガスを除去する二次電池のガス除去装置及びそれを用いたガス除去方法に関するものである。

化石燃料の枯渇によるエネルギー源の価格が上昇し、環境汚染に対する関心が増し、環境にやさしい代替エネルギー源に対する要求が増加している。特に、モバイル機器に対する技術開発と需要が増加するにつれ、エネルギー源としての二次電池に対する需要が急激に増加している。

二次電池の形態と関連して、薄厚で携帯電話などのモバイル製品に適用され得るというところから、パウチ型二次電池ないし角形二次電池に対する需要が高い。最近にはパウチ型二次電池に対する需要が益々増加している。パウチ型二次電池は、電池の物性が優れ、かつ製造単価及び重量が相対的に低く、形態の変形が容易であるところから活用範囲が広まっている。

このようなパウチ型二次電池は、アルミニウムラミネートシートで形成されたパウチ形態の電池ケースにスタック型又はスタック／折り畳み型の電極組立体を内蔵した構造である。具体的には、パウチ型二次電池は、正極、分離膜及び負極が順次に積層されたスタック型又はスタック／折り畳み型の電極組立体が電池ケースの内部に格納される。正極および負極はそれぞれが電極タップによって電気的に連結され、電極タップは外部に引き出される電極リードと連結される。上記電極タップ及び電極リードが連結された電極組立体をパウチ形態の電池ケースに格納した後に電解液を注入し、電極リードの一部が外部に露出された状態で電池ケースを密封してパウチ型の二次電池を組立てる。

組立てられた二次電池は、電池の製造過程においてセル活性化過程を経ることになる。上記セル活性化過程は、電解液が含浸されている電極組立体に所定の電圧までの電流を印加する過程で行われる。このようなセル活性化のための初期充放電過程で、電極の表面に保護被膜が形成され、電解液の一部が分解されながら多量のガスが発生する。

このようなセル活性化過程で発生するガスは、別途の脱気（ｄｅｇａｓ）工程を通じて除去することになる。しかし、脱気工程は工程のプロセスが複雑であり、十分な脱気が行われなければ二次電池の不良の原因となる。

本発明は、従来の脱気工程を改善したものであって、電池セル内部のガスを効果的に除去し得る二次電池のガス除去装置及びそれを用いたガス除去方法を提供することを目的とする。

上記した目的を達成するため、本発明に係る二次電池のガス除去装置は、
駆動モーター、及び
上記駆動モーターの駆動によって離隔距離が制御され、電池セルのガスポケットの一面及び上記一面と対向する他面を加圧するジグアームを含む。

具体的に、上記ジグアームが電池セルと接触する内側は、
電池セルのガスポケットに貫通ホールを形成する貫通部材を含むピアシング部、
上記貫通部材によって形成された電池セルの貫通ホールの周辺をシーリングするシーリング部、
上記シーリング部の周辺を包む形であり、電池セルと密着して外部気体及び水分の流入を遮断するパッド部、及び
電池セルと密着されたパッド部によって包まれた領域の内部空気を吸引する真空形成部を含む。

一例において、上記ジグアームは、駆動モーターから延長されて互いに対面する一対のアームを含み、シーリング部及びパッド部は上記一対のアームにそれぞれが互いに対応する形で形成された構造である。

具体例において、上記ピアシング部の貫通部材は、ジグアームが両側から電池セルのガスポケットを加圧する状態で、電池セルのガスポケットを貫通する方向に前後運動をする構造である。

別の具体例において、上記ピアシング部の貫通部材は、ジグアームが電池セルの一面および上記一面と対向する他面を加圧した状態で、電池セルのガスポケットを貫通するように突出された構造である。

別の具体例において、上記ピアシング部の貫通部材は、断面構造を基準として一字または十字の形態であり、電池セルのガスポケットを貫通した状態で貫通部材の軸を基準として回転する構造である。

一例において、上記シーリング部は、電池セルのガスポケットの貫通ホールの周辺を包む形であり、電池セルと密着して加圧する加圧パッド、及び上記加圧パッドの内部に形成された熱線を含む構造である。

一例において、上記パッド部は、ジグアームが電池セルのガスポケットの一面及び上記一面と対向する他面を加圧した状態で、電池セルのガスポケットの貫通ホールの周辺を包む形であり、電池セルと密着して外部気体及び水分の流入を遮断する構造である。

一例において、上記真空形成部は、電池セル及び上記電池セルと密着したパッド部によって仕切られた領域の内部気体を吸引して排出する流体排出流路、及び上記流体排出流路に減圧を形成する減圧ポンプを含む。

具体例において、ピアシング部は貫通部材が収容された受容部を含み、真空形成部の流体排出流路は、貫通部材が収容される受容部と連通された構造である。

別の一例において、本発明に係る二次電池のガス除去装置は、
上記ジグアームが電池セルと接触する内側において、上記ピアシング部は貫通部材と貫通部材が収容された受容部とを含み、上記真空形成部は流体排出流路を含みかつ上記流体排出流路は貫通部材が収容された受容部と連通された構造であり、上記シーリング部はピアシング部の貫通部材が収容された受容部の周辺を包む形であり、上記パッド部はシーリング部を包む形である。

なお、本発明は、前述の二次電池のガス除去装置を用いた二次電池のガス除去方法を提供する。

一例において、本発明に係る二次電池のガス除去方法は、
ジグアームが電池セルのガスポケットの一面及び上記一面と対向する他面を１次加圧する状態で、電池セルのガスポケットに貫通ホールを形成し、そこから電池セル内部のガスを除去する段階、及び
ジグアームが電池セルのガスポケットの一面及び上記一面と対向する他面を２次加圧する状態で、シーリング部がピアシング部の貫通部材によって形成された電池セルのガスポケットの貫通ホールの周辺を包む形で電池セルをシーリングする段階を含む。

一例において、二次電池内部のガスを除去する段階は、パッド部と電池セルとの密着によって外部気体及び水分の流入が遮断された状態で行われることを特徴とする。

具体例において、二次電池内部のガスを除去する段階は、パッド部と電池セルとの密着により仕切られた領域の内部が真空形成部によって減圧された状態であり、ピアシング部の貫通部材によって電池セルのガスポケットに貫通ホールを形成し、上記貫通ホールを通って電池セル内部のガスを排出する過程を通じて行う。

例えば、二次電池内部のガスを除去する段階において、電池セルのガスポケットの貫通ホールから排出された電池セル内部のガスは、真空形成部の流体排出流路を通って外部へと排出される。

別の一例において、電池セルをシーリングする段階は、シーリング部が電池セルのガスポケットの貫通ホールの周辺を包む形で電池セルを加熱及び加圧して行う。

本発明に係る二次電池のガス除去装置及びそれを用いたガス除去方法は、セル活性化過程の間あるいは上記セル活性化過程を経た電池セルの位置を移動しなくても電池セルに対する効果的な脱気及びシーリング過程を行うことができる。

本発明の一実施形態に係る二次電池のガス除去装置の使用態様を模式的に図示した模式図である。 本発明の一実施形態に係る二次電池のガス除去装置のジグアーム内部の様子を図示した正面図である。 本発明の一実施形態に係る二次電池のガス除去装置の作動過程を示した図面である。 本発明の一実施形態に係る二次電池のガス除去装置の作動過程を示した図面である。 本発明の一実施形態に係る二次電池のガス除去装置の作動過程を示した図面である。

本発明は、多様な変更を加えることができ、多様な形態を有し得るので、特定の実施形態を図面に例示し、本文で詳しく説明しようとする。しかし、これは、本発明を特定な開示形態に限定しようとするものではなく、本発明の思想及び技術範囲に含まれるすべての変更、均等物ないし代替物を含むものとして理解すべきである。

本発明の明細書全体において使用される「含む」又は「有する」等の用語は、明細書上に記載された特徴、数字、段階、動作、構成要素、部品又はこれらを組合わせたものが存在することを指定しようとするものであって、一つ又はそれ以上の異なる特徴や数字、段階、動作、構成要素、部分品又はこれらを組合わせたものの存在又は付加可能性をあらかじめ排除しないものとして理解すべきである。

以下、本発明を詳しく詳説する。

本発明に係る二次電池のガス除去装置は、例えば、パウチ型電池セルの製造過程に適用可能である。パウチ型二次電池は、アルミニウムラミネートシートで形成されたパウチ形態の電池ケースにスタック型又はスタック／折り畳み型の電極組立体を内蔵した構造である。組立てられた二次電池は、電池の製造過程においてセル活性化過程を経ることになる。上記セル活性化過程は、電解液が含浸されている電極組立体に所定の電圧までの電流を印加する過程で行われる。

このようなセル活性化のための初期充放電過程において、電極の表面に保護被膜が形成され、電解液の一部が分解されながら多量のガスが発生する。発生された電池セル内部のガスを除去するために、パウチ型電池セルの電池ケースの一側に剰余部を形成する。上記電池ケースの剰余部に電池セル内部のガスが捕集されながらガスポケットが形成される。上記ガスポケットの一側を開封して内部ガスを排出した後、再び電池セルを密封する過程を経ることになる。

本発明に係る二次電池のガス除去装置は、セル活性化工程を経る過程で形成された電池セルのガスポケットの両面にジグアームを接触させる簡単な工程を通じて電池セルの内部ガスを排出すると同時に電池セルのガス排出口を密封する過程を行うことができる。特に、本発明に係る二次電池のガス除去装置は、セル活性化工程の間あるいは上記セル活性化工程が完了された電池セルを、脱気（ｄｅｇａｓ）工程に適用するために据え置く位置を移動するプロセスを省略し得る。

一例において、本発明に係る二次電池のガス除去装置は、駆動モーターと、上記駆動モーターの駆動によって離隔距離が制御され、電池セルのガスポケットの一面及び上記一面と対向する他面を加圧するジグアームとを含む。

具体的に、上記ジグアームが電池セルと接触する側（ジグアームの内側）は、
電池セルのガスポケットに貫通ホールを形成する貫通部材を含むピアシング部、
上記貫通部材によって形成された電池セルの貫通ホールの周辺をシーリングするシーリング部、
上記シーリング部の周辺を包む形であり、電池セルと密着して外部気体及び水分の流入を遮断するパッド部、及び
電池セルと密着されたパッド部によって包まれた領域の内部空気を吸引する真空形成部を含む。

本発明に係る二次電池のガス除去装置は、駆動モーター、及び上記駆動モーターの駆動によって離隔距離が制御され、電池セルのガスポケットの一面及び上記一面と対向する他面を加圧するジグアームを含む。上記ジグアームは、一対の互いに対向するアームで構成され、必要に応じて多数のジグアームが配列されて複数個の電池セルに対してガス除去工程を同時に行うことができる。

上記ジグアームは、電池セルの両面を加圧するように互いに対向された構造であり、具体的には電池セルのガスポケットを両面から加圧することになる。上記ジグアームが電池セルと接触する側（ジグアームの内側）は、ピアシング部、シーリング部、パッド部、及び真空形成部を含む構造である。

上記ピアシング部は、電池セルのガスポケットに貫通ホールを形成する貫通部材を含み、上記貫通部材によって形成された貫通ホールを通って電池セル内部のガスが排出される。電池セル内部のガスには多様な化学物質が含まれており、人体に有害な成分も含まれている。したがって、排出された電池セル内部のガスが外気と接触しないように遮蔽する構造が必要である。

上記パッド部は、電池セルの貫通ホールを包む構造であり、上記パッド部が電池セルと密着しながら外部気体及び水分の流入を遮断するとともに、排出された電池セル内部のガスが外部へと流出されることを防止する。

上記真空形成部は、電池セルとパッド部の密着によって仕切られた内部空間を減圧する役割を果たす。貫通部材によって形成された貫通ホールを通って電池セル内部のガスが排出され、排出された電池セル内部のガスは真空形成部を通じて捕集され、外気と遮断された状態で分離排出される。

上記ピアシング部とパッド部との間にはシーリング部が位置する。電池セル内部のガスの排出が完了されると、上記シーリング部が電池セルのガスポケットに形成された貫通ホールの周辺を密封する役割を果たす。上記密封は、貫通ホールの周辺の電池セルを両側から加熱および加圧することで行われる。

一例において、上記ジグアームは、駆動モーターから延長されて互いに対面する一対のアームを含む。併せて、シーリング部及びパッド部は、上記一対のアームに互いに対応する形で形成された構造であり得る。上記シーリング部とパッド部は、それぞれが２つのアームに互いに対応する形で形成され、ジグアームが電池セルを加圧する状態でそれぞれがシーリング及び外気との遮蔽を行うことになる。

本発明に係る二次電池のガス除去装置は、電池セルのガスポケットに貫通ホールを形成する貫通部材を含むピアシング部を含む。上記貫通部材は、電池セルのガスポケットを通って内部ガスを排出する貫通ホールを形成するものであれば、特に制限されなく多様な形に変更可能である。

一例において、上記貫通部材は、ジグアームが両側から電池セルのガスポケットを加圧する状態で、電池セルのガスポケットを貫通する方向に前後運動をする構造である。例えば、ジグアームが両側から電池セルのガスポケットを１次加圧した状態で、貫通部材が前に進んで電池セルのガスポケットに貫通ホールを形成することになる。その後、上記貫通部材が後ろに進んで上記貫通ホールから離脱することになる。

別の一例において、上記貫通部材は、ジグアームが電池セルの一面及び上記一面と対向する他面を加圧した状態で、電池セルのガスポケットを貫通するように突出された構造である。具体的には、ジグアームが両側から電池セルのガスポケットを１次加圧することになると、突出された構造の貫通部材が電池セルのガスポケットに貫通ホールを形成することになる。上記貫通部材は、側面にスリットが形成された中空構造であり得、あるいは断面が一字又は十字の形の構造であり得る。

別の例において、上記貫通部材は、断面構造を基準として一字又は十字の形態であり、電池セルのガスポケットを貫通した状態で貫通部材の軸を基準として回転する構造であり得る。例えば、断面が一字である貫通部材が電池セルのガスポケットを貫通し、この状態で軸方向に回転すると、電池セルのガスポケットには円形の貫通ホールが形成される。

本発明においてシーリング部は、貫通部材によって形成された電池セルの貫通ホールの周辺をシーリングする役割を果たす。一例において、上記シーリング部は、電池セルのガスポケットの貫通ホールの周辺を包む形であり、電池セルと密着して加圧する加圧パッド、及び上記加圧パッドの内部に形成された熱線を含む構造である。この場合、上記シーリング部は、加圧パッドによって電池セルの貫通ホールの周辺を加圧すると同時に、上記加圧パッドに内蔵された熱線を通じて加圧部位を加熱することになる。本発明は内部ガスの除去が完了された電池セルに対し、上記シーリング部を通じて電池セルの貫通ホールの周辺をシーリングすることになる。したがって、本発明に係る二次電池のガス除去装置は、電池セルに対する脱気（ｄｅｇａｓ）工程の後にガス排出流路をシーリングするための別途の工程ないし部材を要求しない。

本発明に係る二次電池のガス除去装置は、上記パッド部を通じて電池セルと密着されたパッド部によって包まれた領域の内部を外部と隔離することになる。ひいては、上記真空形成部を通じて電池セルとパッド部とに仕切られた領域の内部気体を吸引及び分離排出することになる。

一例において、上記パッド部は、ジグアームが電池セルのガスポケットの一面及び上記一面と対向する他面を加圧した状態で、電池セルのガスポケットの貫通ホールの周辺を包む形であり、電池セルと密着して外部気体及び水分の流入を遮断する構造である。上記パッド部は、電池セルと密着して外部気体及び水分の流入を遮断すると同時に、電池セルの内部気体が外部に流出されることを防止する。

別の一例において、上記真空形成部は、電池セル及び上記電池セルと密着されたパッド部によって仕切られた領域の内部気体を吸引して排出する流体排出流路、及び上記流体排出流路に減圧を形成する減圧ポンプを含む。例えば、上記ピアシング部は貫通部材が収容される受容部を含み、上記真空形成部の流体排出流路は貫通部材が収容される受容部と連通された構造である。それにより、貫通部材によって形成された電池セルのガスポケットの貫通ホールを通って電池セルの内部ガスが排出されると、上記排出されたガスは上記貫通部材と連通された流体排出流路を通じて吸引及び分離排出される。なお、上記減圧ポンプは、流体排出流路を通じて内部減圧を形成するものであれば、特も制限されなく使用可能であり、例えば、ロータリーポンプが適用され得る。

具体例において、本発明に係る二次電池のガス除去装置は、上記ジグアームが電池セルと接触する内側において、上記ピアシング部は貫通部材と貫通部材が収容される受容部とを含み、上記真空形成部は流体排出流路を含みかつ上記流体排出流路は貫通部材が収容される受容部と連通された構造である。なお、上記シーリング部はピアシング部の貫通部材が収容される受容部の周辺を包む形態であり、上記パッド部はシーリング部の周辺を包む形態である。

また、本発明は、前述の二次電池のガス除去装置を用いた二次電池のガス除去方法を提供する。

一例において、本発明に係る二次電池のガス除去方法は、
ジグアームが電池セルのガスポケットの一面及び上記一面と対向する他面を１次加圧する状態で、電池セルのガスポケットに貫通ホールを形成し、貫通ホールを通じて電池セル内部のガスを除去する段階（二次電池内部のガスを除去する段階）、及び
ジグアームが電池セルのガスポケットの一面及び上記一面と対向する他面を２次加圧する状態で、シーリング部がピアシング部の貫通部材によって形成された電池セルの貫通ホールの周辺を包む形で電池セルを加熱及び加圧してシーリングする段階を含む。

本発明において、ジグアームを形成する一対のアームは、駆動モーターから延長された構造であり、上記一対のアームは電池セルのガスポケットの両面を加圧するように互いに対向された構造である。具体的に、上記一対のアームは、駆動モーターに近い一側端部が一つの軸を互いに共有するように締結された構造であり、反対側の一側端部が上記軸を中心に角度を変更しながら離れたり近づいたりするように位置を変動する構造である。

また、本発明において１次及び２次加圧とは、加圧の程度を区分したものであって、２次加圧は１次加圧に比べて圧力を加える程度が高い場合を意味する。１次加圧のときには、上記一対のアームが電池セルのガスポケットの両面を相対的に低い圧力で加圧することになる。２次加圧のときには、上記一対のアームが電池セルのガスポケットの両面を相対的に高い圧力で加圧することになる。例えば、１次加圧のときに、上記一対のアームが成す角度は約３～５°の範囲にあり、２次加圧のときに上記一対のアームが成す角度は１．５°以下の範囲にある。上記２次加圧のときに上記一対のアームが成す角度は実質的に０°に近い程度であり、例えば、上記角度は０°超過から１．５°以下の範囲にある。

一例において、二次電池内部のガスを除去する段階は、パッド部と電池セルとの密着によって外部気体及び水分の流入が遮断された状態で行われる。

具体的に、二次電池内部のガスを除去する段階は、パッド部と電池セルとの密着によって仕切られた領域の内部が真空形成部によって減圧された状態である。それと共にピアシング部の貫通部材によって電池セルのガスポケットに貫通ホールを形成し、上記貫通ホールを通って電池セル内部のガスを排出する過程を通じて行うことになる。

例えば、二次電池内部のガスを除去する段階において、電池セルのガスポケットの貫通ホールを通って排出された電池セル内部のガスは、真空形成部の流体排出流路から外部へと排出される。

別の一例において、電池セルをシーリングする段階は、電池セルのガスポケットの貫通ホールの周辺を包む形で加熱及び加圧して行う。

以下、図面などを通じて本発明をより具体的に説明するが、本発明の範疇がそれに限定されるものではない。また、各図面を説明しながら類似な構成要素に対しては類似の参照符号を使用した。添付された図面において、構造物の寸法は本発明の明確性のために実際より拡大して図示したものである。多様な構成要素を説明するのに使用された用語は、理解を助けるためのものであって、上記構成要素が上記用語によって限定されてはならない。上記用語は、一つの構成要素を他の構成要素から区別する目的のみに使用される。例えば、本発明の権利範囲を外れずに、第１構成要素が第２構成要素として命名され得、同様に第２構成要素も第１構成要素として命名され得る。単数の表現は文脈上明らかに異なる意味を有しない限り、複数の表現を含む。

図１は、本発明の一実施形態に係る二次電池のガス除去装置の使用態様を模式的に図示した模式図である。図１を参照すると、本発明に係る二次電池のガス除去装置（１００）はパウチ型電池セル（１０）の製造過程に適用可能である。パウチ型電池セル（１０）はアルミニウムラミネートシートで形成されたパウチ形態の電池ケースに電極組立体が内蔵された構造である。具体的に、上記電池ケースは、一側に電極組立体が格納される電極組立体の受容部（１１）を含む。 また、上記電池ケースの電極組立体の受容部（１１）の反対側の一側には、パウチ型電池セル（１０）の活性化過程で発生するガスを捕集するための電池ケースの剰余部（１２）を形成する。

組立てられたパウチ型電池セル（１０）は、電解液が含浸されている電極組立体に所定の電圧までの電流を印加するセル活性化過程を経ることになる。通常、パウチ型電池セル（１０）は、据え置き台（２０）に対して垂直に据え置かれた状態で活性化過程を経ることになる。このようなセル活性化のための初期充放電過程で、電極の表面には保護皮膜が形成され、電解液の一部は分解されながら多量のガスが発生する。発生された電池セル（１０）内部のガスは、電池ケースの剰余部（１２）に捕集されながらガスポケットが形成される。従来には上記ガスポケットの一側を開封して内部ガスを排出した後、再び電池セルを密封する過程を経ることになる。

しかし、本発明に係る二次電池のガス除去装置（１００）は、セル活性化工程を経る間あるいはセル活性化工程を経たパウチ型電池セル（１０）に対して、効果的な内部ガスの除去が可能である。具体的に、上記二次電池のガス除去装置（１００）は、パウチ型電池セル（１０）に対してジグアームを接触させる簡単な工程を通じてパウチ型電池セル（１０）内部のガスを排出する過程と、パウチ型電池セル（１０）内部のガスを排出する過程で形成した貫通ホールを密封する過程とを一度に行うことができる。特に、本発明に係る二次電池のガス除去装置（１００）は、セル活性化工程が完了したされたパウチ型電池セル（１０）を脱気（ｄｅｇａｓ）工程に適用するため、据え置き位置を移動する過程は省略し得る。

図２は、本発明の一実施形態に係る二次電池のガス除去装置のジグアームの内部様子を図示した正面図である。図２を参照すると、上記ジグアーム（１１０）が電池セルと接触する内側は、電池セルのガスポケットに貫通ホールを形成する貫通部材（１１１）、上記貫通部材によって形成された電池セルの貫通ホールの周辺をシーリングするシーリングブロック（１１３）、上記シーリングブロック（１１３）の周辺を包む形であり、電池セルと密着して外部気体及び水分の流入を遮断する真空パッド（１１４）及び電池セルと密着された真空パッド（１１４）によって包まれた領域の内部空気を吸引する真空ホール（１１２）を含む。

［本発明の第１実施形態］
本発明の一実施形態において、上記ピアシング部の貫通部材は、断面が一字形態のブレードの構造である。上記貫通部材は、ジグアームが電池セルの一面及び上記一面と対向する他面を加圧した状態で、電池セルのガスポケットを貫通することになる。上記貫通部材は電池セルのガスポケットを貫通した状態で、前後運動あるいは回転運動を行うことにより、電池セルのガスポケットに貫通ホールを形成することになる。
例えば、断面が一字である貫通部材が電池セルのガスポケットを貫通した後、前後運動を通じて貫通時の方向の後方へと抜けると、当該部分に貫通ホールが残ることになる。別の例を挙げると、断面が一字である貫通部材が電池セルのガスポケットを貫通し、そのまま軸方向に回転することになると、電池セルのガスポケットには円形の貫通ホールが形成される。

［本発明の第２実施形態］
本発明の別の一実施形態において、上記ピアシング部の貫通部材は、側面に長さ方向のスリットが形成された中空構造である。上記貫通部材は、ジグアームが電池セルの一面及び上記一面と対向する他面を加圧した状態で、電池セルのガスポケットを貫通することになる。上記貫通部材は中空構造であり、長さ方向にスリットが形成された構造であるため、電池セル内部のガスは上記貫通部材のスリットを経由して電池セルの外部に排出される。

図３から図５は、本発明の一実施形態に係る二次電池のガス除去装置の作動過程を示した図面である。図３から図５を順次に検討すると次のとおりである。

まず、図３は、二次電池のガス除去装置が待機状態の場合である。二次電池のガス除去装置は、駆動モーター（図示せず）と上記駆動モーターの駆動によって離隔距離が制御されるジグアーム（１１０、１２０）とを含む。上記ジグアーム（１１０、１２０）は互いに対面する２つのアームで構成され、それぞれのアームは電池セルのガスポケットの一面及び上記一面と対向する他面を加圧することになる。上記ジグアーム（１１０、１２０）は一対の互いに対向する一対のアームで構成され、必要に応じて多数のジグアーム（１１０、１２０）が配列され、複数個の電池セルに対するガス除去工程を同時に行うことができる。上記一対のジグアーム（１１０、１２０）の上端部は、一つの軸を互いに共有するように締結された構造であり、反対側の一側端部は、上記軸を中心に角度を変更しながら離れたり近づいたりするように位置を変動する構造である。

左側ジグアーム（１１０）が電池セルと接触する内側は、貫通部材（１１１）を含むピアシング部、上記ピアシング部と連通するように形成された真空ホール（１１２）を含む真空形成部、上記ピアシング部の周辺を包む構造のシーリングブロック（１１３）を含むシーリング部、及び上記シーリング部の周辺を包む構造の真空パッド（１１４）を含むパッド部を含む構造である。右側ジグアーム（１２０）は、ピアシング部に対応する位置に貫通部材（１１１）の前進を阻止する阻止ブロックが形成された構造である。また、右側ジグアーム（１２０）のシーリングブロック（１２３）を含むシーリング部および真空パッド（１２４）を含むパッド部のそれぞれが、左側ジグアーム（１１０）と対応する位置に形成される。

図４は、二次電池のガス除去装置が電池セルのガスポケットを１次加圧した状態を示したものである。図４において、二次電池のガス除去装置の互いに対向する一対のジグアーム（１１０、１２０）は、約４°程度離隔された状態である。ジグアーム（１１０、１２０）の離隔角度は電池セルの大きさ、ガスポケットの体積、そして温度及び湿度のような外気条件などによって変わり得る。

ジグアーム（１１０、１２０）が電池セルと接触すると、真空パッド（１１４）と電池セルとの密着によって内部の空間が仕切られる。仕切られた内部の空間は、外部気体または水分の流入が遮断されると同時に、気体の外部への流出も遮断される。真空パッド（１１４）が電池セルと密着されながら、貫通部材（１１１）は電池セルのガスポケットを貫通する貫通ホールを形成する。このとき、上記真空ホール（１１２）は貫通部材（１１１）が収容された受容部と連通された構造である。上記貫通ホールを通じて排出される電池セル内部のガスは、上記真空ホール（１１２）を通って吸引される。

図５は、二次電池のガス除去装置が電池セルのガスポケットを２次加圧した状態を示したものである。電池セル内部のガスの排出が完了されると、二次電池のガス除去装置の互いに対向する一対のジグアーム（１１０、１２０）はさらに加圧することになる。この場合、ジグアーム（１１０、１２０）の離隔角度は約１．５°以下であり、事実上０°のレベルになる。２次加圧の状態において、ジグアーム（１１０、１２０）のシーリングブロック（１１３、１２３）は、電池ケースを掲載した状態で互いに密着される。上記シーリングブロック（１１３、１２３）は熱線を内蔵した構造である。電池ケースは２枚のアルミニウムラミネートシートが重ねられた形態である。シーリングブロック（１１３、１２３）が密着される領域の電池ケースは加圧及び加熱されながらシーリングされる過程を経ることになる。それにより、電池ケースの貫通ホールの周辺を密封することになる。

１０： 電池セル
１１： 電極組立体の受容部
１２： 電池ケースの剰余部
２０： 据え置き台
１００： ガス除去装置
１１０、１２０：ジグアーム
１１１： 貫通部材
１１２： 真空ホール
１１３、１２３： シーリングブロック
１１４、１２４： 真空パッド

Claims (15)

1. 駆動モーター、及び
   前記駆動モーターの駆動によって離隔距離が制御され、電池セルのガスポケットの一面及び前記一面と対向する他面を加圧するジグアームを含み、
   前記ジグアームが前記電池セルと接触する側は、
   電池セルのガスポケットに貫通ホールを形成する貫通部材を含むピアシング部、
   前記貫通部材によって形成された電池セルの貫通ホールの周辺をシーリングするシーリング部、
   前記シーリング部の周辺を包む形であり、前記電池セルと密着して外部気体及び水分の流入を遮断するパッド部、及び
   前記電池セルと密着した前記パッド部によって包まれた領域の内部空気を吸引する真空形成部を含む、二次電池のガス除去装置。
2. 前記ジグアームは、前記駆動モーターから延長され、互いに対面する一対のアームを含み、
   前記シーリング部及び前記パッド部は、前記一対のアームにそれぞれが互いに対応する形で形成された構造である、請求項１に記載の二次電池のガス除去装置。
3. 前記ピアシング部の前記貫通部材は、
   前記ジグアームが両側から前記電池セルの前記ガスポケットを加圧する状態で、
   前記電池セルの前記ガスポケットを貫通する方向に前後運動をする構造である、請求項１または２に記載の二次電池のガス除去装置。
4. 前記ピアシング部の前記貫通部材は、
   前記ジグアームが前記電池セルの一面及び前記一面と対向する他面を加圧した状態で、
   前記電池セルの前記ガスポケットを貫通するように突出された構造である、請求項１または２に記載の二次電池のガス除去装置。
5. 前記ピアシング部の前記貫通部材は、
   断面構造は一字又は十字の形であり、
   前記電池セルの前記ガスポケットを貫通した状態で、軸が回転する構造である、請求項１または２に記載の二次電池のガス除去装置。
6. 前記シーリング部は、
   前記電池セルの前記ガスポケットの前記貫通ホールの周辺を包む形であり、前記電池セルと密着して加圧する加圧パッド、及び
   前記加圧パッドの内部に形成された熱線を含む構造である、請求項１から５のいずれか一項に記載の二次電池のガス除去装置。
7. 前記パッド部は、
   前記ジグアームが前記電池セルの前記ガスポケットの一面及び前記一面と対向する他面を加圧した状態で、
   前記電池セルの前記ガスポケットの前記貫通ホールの周辺を包む形であり、電池セルと密着して外部気体及び水分の流入を遮断する構造である、請求項１から５のいずれか一項に記載の二次電池のガス除去装置。
8. 前記真空形成部は、
   前記電池セル及び前記電池セルと密着された前記パッド部によって仕切られた領域の内部気体を吸引して排出する流体排出流路、及び
   前記流体排出流路に減圧を形成する減圧ポンプを含む、請求項１から７のいずれか一項に記載の二次電池のガス除去装置。
9. 前記ピアシング部は前記貫通部材が収容された受容部を含み、
   前記真空形成部の流体排出流路は、貫通部材が収容される受容部と連通された構造である、請求項８に記載の二次電池のガス除去装置。
10. 前記ジグアームが前記電池セルと接触する側において、
    前記ピアシング部は前記貫通部材と前記貫通部材が収容された受容部を含み、
    前記真空形成部は流体排出流路を含み、かつ前記流体排出流路は貫通部材が収容される受容部と連通された構造であり、
    前記シーリング部はピアシング部の貫通部材が収容される受容部の周辺を包む形であり、
    前記パッド部はシーリング部の周辺を包む形である、請求項１から９のいずれか一項に記載の二次電池のガス除去装置。
11. 請求項１から１０のいずれか一項に記載の二次電池のガス除去装置を用いた二次電池のガス除去方法であって、
    ジグアームが電池セルのガスポケットの一面及び前記一面と対向する他面を１次加圧する状態で、電池セルのガスポケットに貫通ホールを形成し、前記貫通ホールを通じて前記電池セルの内部のガスを除去する二次電池内部のガスを除去する段階、及び
    前記ジグアームが前記電池セルの前記ガスポケットの一面及び前記一面と対向する他面を２次加圧する状態で、シーリング部がピアシング部の貫通部材によって形成された電池セルのガスポケットの前記貫通ホールの周辺を包む形で電池セルをシーリングする段階を含む、二次電池のガス除去方法。
12. 前記二次電池内部のガスを除去する段階は、
    パッド部と前記電池セルとの密着によって外部気体及び水分の流入が遮断された状態で行われる、請求項１１に記載の二次電池のガス除去方法。
13. 前記二次電池内部のガスを除去する段階は、
    前記パッド部と前記電池セルとの密着によって仕切られた領域の内部は真空形成部によって減圧された状態であり、前記ピアシング部の前記貫通部材によって前記電池セルの前記ガスポケットに前記貫通ホールを形成し、前記貫通ホールを通って電池セルの内部のガスを排出する過程を通じて行う、請求項１２に記載の二次電池のガス除去方法。
14. 前記二次電池内部のガスを除去する段階において、
    前記電池セルの前記ガスポケットの前記貫通ホールを通って排出された前記電池セルの内部のガスは、前記真空形成部の流体排出流路を通じて外部に排出される、請求項１３に記載の二次電池のガス除去方法。
15. 前記電池セルをシーリングする段階は、
    前記シーリング部が前記電池セルの前記ガスポケットの前記貫通ホールの周辺を包む形で前記電池セルを加熱及び加圧して行う、請求項１１から１４のいずれか一項に記載の二次電池のガス除去方法。

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