JP2023519321A - 位置調節部を含むパウチ形電池シーリング装置及びこれを用いたパウチ形電池シーリング方法 - Google Patents

位置調節部を含むパウチ形電池シーリング装置及びこれを用いたパウチ形電池シーリング方法 Download PDF

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Abstract

本願発明は、パウチ形電池を製造する時に、ラミネートシートからなる電池ケースの外周辺を熱と圧力を加えてシールする過程において前記シーリング前に電極リード及び絶縁フィルムの相対的位置を調節できる位置調節部を含むパウチ形電池シーリング装置及びこれを用いたパウチ形電池のシーリング方法に関する。

Description

本出願は、２０２０年１２月０１日付韓国特許出願第２０２０－０１６５６４４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ている全ての内容は、本明細書の一部として含まれる。
本願発明は、位置調節部を含むパウチ形電池シーリング装置及びこれを用いたパウチ形電池シーリング方法に関する。具体的には、パウチ形電池を製造する時に、ラミネートシートからなる電池ケースの外周辺を熱と圧力を加えてシールする過程において前記電池ケースのリード位置を調節できる位置調節部を含むパウチ形電池シーリング装置及びこれを用いたパウチ形電池のシーリング方法に関する。
モバイル機器と電気自動車などのエネルギ源として二次電池の需要が急増している。特に、高いエネルギー密度と高い放電電圧を有するリチウム二次電池に対する需要が高い。
リチウム二次電池は、形状及び素材によって、金属素材からなる円筒形二次電池又は角形二次電池；ラミネートシートからなるパウチ形電池などに区別できる。パウチ形電池は、高い集積度で積層されて重量当たりのエネルギー密度が高く、製造コストが低く、形態変形が容易であるという長所から、様々なデバイスに用いられている。
パウチ形電池は一般に、外部被服層、金属遮断層、及び内部接着層を含むラミネートシートを成形して電池ケースとして使用する。前記ラミネートシートに形成された収納部内に電極組立体と電解液を組み込んでシールしてパウチ形電池を製造する。
図１に示すように、パウチ形電池は、下部パウチ部１１と上部パウチ部１２とで構成された電池ケース１０の収納部１３に、電極組立体２０が組み込まれる。電極組立体２０は、正極と負極タブ２１，２２が２つの電極リード３１，３２にそれぞれ溶接されて電池ケース１０の外部に露出されている。そして、電極リード３１，３２の上部と下部には、一対の絶縁フィルム４１，４２を介在させた状態でケース１０の外周辺をシールする。
ケース１０の外周辺は、長手方向に長い直方体状のシーリングツールによってラミネートシートの内部接着層が加熱溶融及び圧着されながらシールされる。
図２は、従来技術に係るパウチ形電池シーリング装置１０００の側面図であり、図３は、従来技術に係るパウチ形電池シーリング装置１０００の位置調節部１２００を示す上面図である。
従来技術に係るパウチ形電池シーリング装置１０００は、上部シーリングブロック１１１０及び下部シーリングブロック１１２０を含むシーリングブロック１１００、パウチ形電池５０が上部又は内部に位置し、前記シーリングブロック１１００に対する前記パウチ形電池５０の相対的な位置を調整する位置調節部１２００、及び前記位置調節部１２００全体の移動を助ける配送部１３００を含む。配送部１３００は、ベース１４００上に位置する。
従来技術に係るパウチ形電池シーリング装置１０００は、前記位置調節部１２００の上部又は内部に前記パウチ形電池５０を配置させる。前記パウチ形電池５０を正確にシールするために、前記パウチ形電池５０の位置を位置測定部１２２０を用いて決めるだけでなく、その変位も測定する。この時、前記位置測定部１２２０は、横の変位を測定する定規１２２２、縦の変位を測定する定規１２２４を含む。ここで、パウチ形電池５０の位置を調整するということは、つまり、パウチ形電池５０の電極リード３１，３２及び絶縁フィルム４１，４２のｘ、ｙ、ｚ軸、好ましくは上下を除く左右であるｘ、ｙ軸の位置を調節してシーリングブロック１１００に対する相対的な位置を設定することである。
図３で、パウチ形電池５０の電池ケース１０のハッチング部分は、シールされる部分を示している。左、右側シーリング部は、電池ケース１０が互いに接する部分をシールするので、位置に対する細部調整が不要であるか、あまり重要でない。これに対し、上部の電極リード３１，３２及び絶縁フィルム４１，４２が位置する部分は、位置によるシーリング差が大きい。シーリングブロックに溝が設けられない場合に、位置を調節する必要がない。
図８で説明するように、電極リード３１，３２と絶縁フィルム４１，４２の突出した部分に対するシーリングを改善するために、本願発明では、シーリングブロック１１００の上部シーリングブロック１１１０及び下部シーリングブロック１１２０に溝を備えている。シーリングブロック１１００には、電極リード３１，３２及び絶縁フィルム４１，４２に対応する第１溝１１１４，１１２４及び第２溝１１１２，１１２２が設けられる。
電極リード３１，３２及び絶縁フィルム４１，４２のｘ、ｙ、ｚ軸の位置を調節して、前記第１溝１１１４，１１２４及び第２溝１１１２，１１２２に対する位置を調節しなければならない。パウチ形電池５０をシーリングブロック１１００内に位置させた後に位置を調整することは空間的制約のために容易でなく、よって、前記位置調整は別の位置調節部１２００内でなされ、前記位置調節部１２００全体を配送部１３００によって平衡移動する。位置を調節した前記パウチ形電池５０は、配送部１３００によってシーリングブロック１１００の間に位置する。配送部１３００によって前記パウチ形電池５０を移送したり或いは前記シーリングブロック１１００によってシールされる時に、前記パウチ形電池５０が動かないように前記パウチ形電池５０の側面及び上面は固定部１２６０によって固定される。図３に例示されている固定部１２６０は、側面を固定する側壁１２６２，１２６４と、上面を固定する加圧部材１２６６とで構成される。
従来技術に係るパウチ形電池シーリング装置１０００では、パウチ形電池５０の位置を調節する過程において、所望の距離だけ正確に移動させることができない他、移動した変位も正確に測定できないという問題点がある。パウチ形電池のうち、特にリード部分は、金属素材とその厚さによって常にシーリングが問題とされてきた。リードの位置、リードの種類によるシーリング強度に対する正確な情報を把握し難く、そのため、工程条件が変更される度に、作業者が既存の経験などの不正確な基準によってリードの位置とそれに対する公差を設定した。また、それらを測定するために、定規１２２２，１２２４を使って変位を測定したが、これもまた、精密度が非常に低いだけでなく、多い誤差を含んでいる。
特許文献１によるパウチ形電池シーリング装置のように、電解液の漏液現象を防止するために段差部を含むシーリング装置を使用する場合に、正確な位置に前記パウチ形電池の電極リードを配置する必要がさらに多くなる。特許文献１は、それに対する具体的な解決策が欠如している。
特許文献２では、電池セルを同一に締結するための加圧ジグ制御ユニットに関して言及しているが、これは、前記制御ユニットを上下方向に動かすためのもので、様々な大きさのパウチ形電池を全方向に正確に移動させる手段がない。
電極リード３１，３２及び絶縁フィルム４１，４２と前記シーリングブロック１１００の相対的な位置によってシーリング強度が大きく変わる。数マイクロメートルの変位だけでもシーリング強度が大きく変わるので、正確な位置に電極リード３１，３２及び絶縁フィルム４１，４２を配置しなければならず、しかも、工程で許容可能な誤差範囲を設定することも非常に重要である。
シーリング強度は、ラミネートシートの金属遮断層の金属の種類及び厚さ、ラミネートシートの内部接着層の厚さ及び接着成分、電極リード金属の種類及び厚さ、絶縁フィルムの厚さ及び成分、ホルダーとシーリングブロックの温度などによって変わることがある。これにより、電極リード３１，３２及び絶縁フィルム４１，４２の適切な位置を選定することが何よりも重要である。最近では、高容量化によって電極組立体自体の厚さ及びそれによるタブの厚さも増加し、精密なシーリングがより一層必要な実情である。
本願発明は、上記のような問題点を解決するためのものであり、上記の様々な変数による不良率を正確に確認し、前記電極リード３１，３２及び絶縁フィルム４１，４２の位置によるシーリング結果を把握するために本願発明を導出した。
（特許文献１）韓国公開特許第２０１６－０１１８９３１号公報
（特許文献２）韓国公開特許第２０２０－００５３７８３号公報
本願発明は、上記のような問題を解決するためのものであり、パウチ形電池を製造する時に、ラミネートシートからなる電池ケースの外周辺を熱と圧力を加えてシールする過程においてパウチ形電池の電極リード及び絶縁フィルムの位置を正確に調節してそれによるシーリングの程度を把握できるパウチ形電池シーリング装置及びこれを用いたパウチ形電池シーリング方法を提供することを目的とする。
このような目的を達成するために、本願発明は、電極リード断面の厚さ及び幅に対応するシーリング溝を含むシーリングブロック；及び、前記シーリング溝に対する前記電極リードの位置を調節する位置調節部；を含むパウチ形電池シーリング装置を提供する。
前記位置調節部は、
１）前記電極リードを含む電極組立体を収納したパウチ形電池ケースを固定する第１固定部；前記第１固定部全体を移動させる第１移動部；及び、前記第１移動部による移動変位を測定する第１位置測定部；を含む、或いは
２）前記電極リードの横隔壁及び縦隔壁の位置を決定する第２移動部；前記第２移動部の前記横隔壁及び縦隔壁に前記電極リードを合わせ、前記電極リードを含む電極組立体を収納したパウチ形電池ケースを固定できる第２固定部；及び、前記第２移動部による移動変位を測定する第２位置測定部；を含む、或いは
３）前記電極リードを含む電極組立体を収納したパウチ形電池ケースの横隔壁及び縦隔壁の位置を決定する第３移動部；前記第３移動部の前記横隔壁及び縦隔壁に、前記電極リードを含む電極組立体を収納したパウチ形電池ケースを合わせ、前記電極リードを含む電極組立体を収納したパウチ形電池ケースを固定できる第３固定部；及び、前記第３移動部による移動変位を測定する第３位置測定部を含むことができる。
前記第１移動部、第２移動部、第３移動部は、ｘｙｚ直交座標を基準に各ｘ、ｙ、ｚ軸に移動させる横移動部、縦移動部、高さ移動部を含み、前記第１位置測定部、第２位置測定部、第３位置測定部は、前記第１固定部、第２固定部、第３固定部のｘ、ｙ、ｚ軸移動変位をそれぞれ測定する横測定部、縦測定部、高さ測定部を含むことができ、高さが固定され、前記高さ移動部及び前記高さ測定部が省略されてよい。
前記第１移動部、第２移動部、第３移動部は、制御装置によって作動されるか或いはねじの回転によって移動が調節されてよく、前記第１位置測定部、第２位置測定部、第３位置測定部は、レーザー距離測定機又はマイクロメーターであってよい。
前記第１固定部、第２固定部、第３固定部は、前記パウチ形電池ケースの少なくとも１個の側面を支持する隔壁；及び／又は、前記パウチ形電池ケースが置かれている状態の上面を加圧して固定する加圧部材；を含むことができる。
前記シーリングブロックは、上部シーリングブロック及び下部シーリングブロックを含み、前記シーリング溝は、上部シーリングブロック及び下部シーリングブロックの少なくとも一方に設けられ、前記シーリング溝は、絶縁フィルムの厚さに対応する第１溝及び絶縁フィルム、及び電極リードの厚さに対応する第２溝を含むことができる。
前記位置調節部は、前記シーリング溝の範囲内で前記電極リードの位置を調節する。
前記位置調節部は、該位置調節部全体を移動して、前記パウチ形電池ケースのシールする部分を前記シーリングブロックの間に配置できる配送部が付加される。
一方、本願発明は、また、（Ｓ１）電極リードを含む電極組立体を収納したパウチ形電池ケースを前記パウチ形電池シーリング装置に配置する段階；（Ｓ２）前記位置調節部を用いて前記シーリング溝に対する前記電極組立体の電極リード及び絶縁フィルム位置を調整する段階；及び、（Ｓ３）前記パウチ形電池ケースをシールする段階；を含むパウチ形電池シーリング方法を提供する。
前記（Ｓ２）段階は、前記位置調節部内で前記シーリング溝に対する前記電極リード及び絶縁フィルムの位置を調節することであり、前記（Ｓ３）段階は、前記位置調節部に固定された前記電極リードを含む電極組立体を前記シーリングブロックに移動させた後に行われる。また、前記（Ｓ３）段階後に、（Ｓ４）シールされた前記パウチ形電池ケースの密封力を確認する段階をさらに含むことができる。この時、前記（Ｓ４）段階は、前記電極リードと絶縁フィルムが接着する時に空いた空間に接着剤が充填された長さを確認することであってよく、前記（Ｓ４）段階は、肉眼、又はレーザーのような透過光線によって行われてよい。
本願発明は、また、前記課題の解決手段を組み合わせ可能な如何なる組合せでも提供可能である。
以上に説明したように、本願発明は、パウチ形電池を製造する時に、ラミネートシートからなる電池ケースの外周辺を熱と圧力を加えてシールする過程において電極リードと絶縁フィルムの位置を正確に調節し、それによるシーリングの程度を把握できるパウチ形電池シーリング装置及びこれを用いたパウチ形電池シーリング方法を提供することができる。
本願発明は、位置調節部によって電極リードと絶縁フィルムの位置を精密に調節し、その変位を観測できるので、精密且つ一定のシーリング位置を設定でき、これをよって一貫した結果を提供することができる。
本願発明に係る位置調節部は、電極リードの位置を調節する他にも、前記電極リードの位置によるシーリング程度を測定し、これによってパウチ形電池シーリングの不良率を減らすことができる。
従来技術に係るパウチ形電池の分解斜視図である。 従来技術に係るパウチ形電池シーリング装置の側面図である。 従来技術に係るパウチ形電池シーリング装置の位置調節部を示す上面図である。 本願発明の第１実施例に係るパウチ形電池シーリング装置の位置調節部を示す上面図である。 本願発明の第２実施例に係るパウチ形電池シーリング装置の位置調節部を示す上面図である。 本願発明の第３実施例に係るパウチ形電池シーリング装置の位置調節部を示す上面図である。 本願発明の第１実施例に係るパウチ形電池シーリング装置の位置調節部（２２００）がレールに沿って移動する様子を示す模式図である。 本願発明に係るシーリングブロックの断面図である。 本願発明に係るパウチ形電池シーリング装置によってシールされたパウチ形電池の上面図である。 本願発明に係るパウチ形電池シーリング装置によってシールされたパウチ形電池の写真である。 従来技術及び本願発明に係るパウチ形電池シーリング装置によって移動したパウチ形電池の偏り誤差グラフである。 従来技術及び本願発明に係るパウチ形電池シーリング装置によってシールされたパウチ形電池のＰＰ充填長誤差グラフである。
以下、添付の図面を参照して、本願発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者が本願発明を容易に実施できる実施例を詳細に説明する。ただし、本願発明の好ましい実施例に対する動作原理を詳細に説明するとき、関連する公知機能又は構成に関する具体的な説明が本願発明の要旨を却って曖昧にし得ると判断される場合には、その詳細な説明を省略する。
なお、図面中、類似の機能及び作用をする部分に対しては同一の図面符号を使用する。明細書全体を通じて、ある部分が他の部分と連結されているとしているとき、これは、直接に連結されている場合の他に、それらの間にさらに他の素子を介在して間接に連結されている場合も含む。また、ある構成要素を含むということは、別に断らない限り、他の構成要素を除外する意味ではなく、他の構成要素をさらに含んてもよいことを意味する。
また、構成要素を限定又は付加して具体化する説明は、特に制限がない限り、いかなる発明に適用されてもよく、特定の発明に関する説明に限定されない。
また、本願発明の説明及び特許請求の範囲全般にわたって単数で表示されたものは、特に言及されない限り、複数である場合も含む。
また、本願発明の説明及び特許請求の範囲全般にわたって、「又は」は、特に言及されない限り、「及び」も含むものである。したがって、「Ａ又はＢを含む」とは、Ａを含む、Ｂを含む、Ａ及びＢを含む、３つのいずれの場合をも意味する。
以下、本願発明を、図面を参照して詳細な実施例のように説明する。
本願発明の明細書において、本願発明の第１実施例～第３実施例に係るパウチ形電池のシーリング装置のシーリングブロック及び配送部は、本願発明の明細書で言及している従来技術に係るパウチ形電池シーリング装置１０００のシーリングブロック１１００及び配送部１３００と同一である。
図４は、本願発明の第１実施例に係るパウチ形電池シーリング装置２０００の位置調節部２２００を示す上面図である。
図４を参照すると、第１実施例に係るパウチ形電池シーリング装置２０００の位置調節部２２００は、前記電極リード３１を含む電極組立体２０を収納したパウチ形電池ケース１０を固定する第１固定部２２６０；前記第１固定部２２６０全体を移動させる第１移動部２２４０；及び、前記第１移動部２２４０の移動変位を測定する第１位置測定部２２２０；を含む。
図４～図６は、図３と違い、電極組立体２０の一面に１個の電極タブ２１、絶縁フィルム４１、電極リード３１のみを示している。これは、一つの例示であり、他の電極を省略したものである。電極組立体２０の一面に、正極及び負極に該当する２個以上の電極タブ、絶縁フィルム、電極リードが配置されてよく、一面及び他面にそれぞれ、１個以上の電極タブ、絶縁フィルム、電極リードが配置されてよい。いずれの場合も、それぞれの電極タブ、絶縁フィルム、電極リードが同時にシールされても、個別にシールされてよいことは自明であるが、好ましくは、一面にある電極タブ、絶縁フィルム、電極リードは同時にシールされることが好ましい。
一般に、シールする前に、電極組立体に配置された電極タブ、絶縁フィルム、電極リードは、前記電極組立体に対する位置が固定されているので、複数の電極タブ、絶縁フィルム、電極リードのうち一つの位置のみを調整することによって、他の電極タブ、絶縁フィルム、電極リードもシーリングブロックへの相対的な位置が調整され得る。
再び図４を参照すると、位置調節部２２００の上面は、平面の形態であり、上面に、他の平面の第１固定部２２６０が配置される。第１固定部２２６０には、電極リード３１を含む電極組立体２０を収納したパウチ形電池ケース１０を固定するための３個の側壁２２６２とクランプ２２６４があり、これらを用いて前記パウチ形電池ケース１０を固定する。位置調節部２２００及び第１固定部２２６０には、後でシーリングのためのシーリングブロック１１００が加圧できるように、貫通口である加圧孔２２６８が設けられている。第１固定部２２６０に設けられている加圧孔２２６８は、固定されたサイズのホールであり、位置調節部２２００に設けられた貫通口は、そのサイズが加圧孔２２６８よりも大きい。第１固定部２２６０の位置が動くことを反映して、加圧孔２２６８よりも大きい貫通口が必要である。
図４には、電極リード３１を固定するクランプ２２６４のみを示しているが、電極リード３１を含む電極組立体２０を収納したパウチ形電池ケース１０の上面を加圧する加圧部材（図示せず）が付加されてよい。前記加圧部材は、前記パウチ形電池５０を固定する役割を担うことができさえすれば、その形態及び材質は限定されない。一例として、前記加圧部材は磁石からなっており、前記パウチ形電池５０を第１固定部２２６０に固定することができる。
前記第１固定部２２６０の全体は、前記第１移動部２２４０によってｘ軸及びｙ軸方向に移動する。前記第１移動部２２４０は、２個の移動調節ねじ２２４２，２２４４を含む。２個の移動調節ねじ２２４４，２２４２は、前記第１固定部２２６０をそれぞれｘ軸及びｙ軸方向に移動させることができる。２個の移動調節ねじ２２４２，２２４４は一つの実施例であり、これはステップモーターなどにも代替可能である。
移動調節ねじ２２４２，２２４４自体は、固定軸（図示せず）によって位置調節部２２００に固定され、第１固定部２２６０に設けられたねじ溝と結合し、ねじの回転によって第１固定部２２６０をｘ軸及びｙ軸方向に移動させることができる。本願発明に係るパウチ形電池シーリング装置２０００は、０．０１μｍ単位で移動を調節することができる。
前記第１移動部２２４０による移動変位を測定する第１位置測定部２２２０は、ｘ軸の変位とｙ軸の変位を測定する２個のマイクロメーター２２２２，２２２４を含む。図４には、第１固定部２２６０から突出した２個の突出部２２６６（図４には１個にのみ図面番号を表示）と前記２個のマイクロメーター２２２２，２２２４の探針部２２２６（図４には１個にのみ図面番号を表示）が接し、これにより、前記第１移動部２２４０による第１固定部２２６０の移動変位を測定することができる。図４は、一つの例示としてマイクロメーターを示しているが、これは、他の精密なレーザー距離測定機などにも代替可能である。
図４では、第１移動部２２４０、第１位置測定部２２２０がｘ軸及びｙ軸のみを移動し、それらによる変位を測定するとしているが、これを拡張して、ｚ軸を移動し、それらによる変位を測定することも可能である。一般に、シーリングブロック１１００の上部シーリングブロック１１１０と下部シーリングブロック１１２０が対称の形態である点から、電極リード３１を含む電極組立体２０を収納したパウチ形電池ケース１０をあらかじめそれらの中央に配置することで、ｚ軸の移動と変位を測定する部分を省略することができる。
図５は、本願発明の第２実施例に係るパウチ形電池シーリング装置３０００の位置調節部３２００を示す上面図である。
図５を参照すると、第２実施例に係るパウチ形電池シーリング装置３０００の位置調節部３２００は、前記電極リード３１の横隔壁３２４６及び縦隔壁３２４８の位置を決定する第２移動部３２４０；前記第２移動部３２４０の前記横隔壁３２４６及び縦隔壁３２４８に前記電極リード３１を合わせ、前記電極リード３１を含む電極組立体２０を収納したパウチ形電池ケース１０を固定できる第２固定部３２６０；及び、前記第２移動部３２４０による移動変位を測定する第２位置測定部３２２０；を含む。
図５を参照すると、位置調節部３２００の上面は、平面の形態である。第２固定部３２６０には、電極リード３１を含む電極組立体２０を収納したパウチ形電池ケース１０を固定するための３個の側壁３２６２とクランプ３２６４があり、それらを用いて前記パウチ形電池ケース１０を固定する。まず、第２移動部３２４０によって前記電極リード３１の横隔壁３２４６及び縦隔壁３２４８の位置を決定し、そこに前記電極リード３１を合わせ、これにより、前記電極リード３１を含む電極組立体２０を収納したパウチ形電池ケース１０を前記第２固定部３２６０を用いて固定する。Ｃは、前記第２移動部３２４０によって移動する横隔壁３２４６及び縦隔壁３２４８の拡大図である。
前記位置調節部３２００には、後でシーリングのためのシーリングブロック１１００が加圧できるように、貫通口である加圧孔３２６８が設けられている。前記位置調節部３２００に設けられた加圧孔３２６８は、前記電極リード３１を含む電極組立体２０を収納したパウチ形電池ケース１０が移動するので、それに応じてその大きさを多少大きく設定する。
図５には、電極リード３１を固定するクランプ３２６４のみを示しているが、電極リード３１を含む電極組立体２０を収納したパウチ形電池ケース１０の上面を加圧する加圧部材（図示せず）が付加されてよい。前記加圧部材は、前記パウチ形電池５０を固定する役割を担うことができさえすれば、その形態及び材質は限定されない。一例として、前記加圧部材は磁石からなっており、前記パウチ形電池５０を位置調節部３２００に固定することができる。
前記第２移動部３２４０は、ｘ軸及びｙ軸方向に移動する。前記第２移動部３２４０は、２個の移動調節ねじ３２４２，３２４４を含む。２個の移動調節ねじ３２４２，３２４４は、前記横隔壁３２４６及び前記縦隔壁３２４８をそれぞれｙ軸及びｘ軸方向に移動させることができる。２個の移動調節ねじ３２４２，３２４４は一つの実施例であり、これはステップモーターなどにも代替可能である。
移動調節ねじ３２４２，３２４４自体は、固定軸（図示せず）によって位置調節部３２００に固定され、前記横隔壁３２４６及び前記縦隔壁３２４８を含む第２移動部３２４０に設けられたねじ溝と結合し、ねじの回転によって前記横隔壁３２４６及び前記縦隔壁３２４８をｙ軸及びｘ軸方向に移動させることができる。本願発明に係るパウチ形電池シーリング装置３０００は、０．０１μｍ単位で移動を調節することができる。
前記第２移動部３２４０による移動変位を測定する第２位置測定部３２２０は、ｘ軸の変位とｙ軸の変位を測定する２個のマイクロメーター３２２２，３２２４を含む。図５には、第２移動部３２４０から突出した２個の突出部３２６６（図５には１個にのみ図面番号を表示）と前記２個のマイクロメーター３２２２，３２２４の探針部３２２６（図５には１個にのみ図面番号を表示）が接し、これによって前記第２移動部３２４０による移動変位を測定することができる。図５は、一つの例示としてマイクロメーターを示しているが、これは他の精密なレーザー距離測定機などにも代替可能である。
図５では、第２移動部３２４０、第２位置測定部３２２０がｘ軸及びｙ軸のみを移動し、それらによる変位を測定するとしているが、これを拡張して、ｚ軸を移動し、それらによる変位を測定することも可能である。一般に、シーリングブロック１１００の上部シーリングブロック１１１０と下部シーリングブロック１１２０が対称の形態である点から、電極リード３１を含む電極組立体２０を収納したパウチ形電池ケース１０をあらかじめそれらの中央に配置することで、ｚ軸の移動と変位を測定する部分を省略することができる。
図６は、本願発明の第３実施例に係るパウチ形電池シーリング装置４０００の位置調節部４２００を示す上面図である。
図６を参照すると、第３実施例に係るパウチ形電池シーリング装置４０００の位置調節部４２００は、前記電極リード３１を含む電極組立体２０を収納したパウチ形電池ケース１０の横隔壁４２４６及び縦隔壁４２４８の位置を決定する第３移動部４２４０；前記第３移動部４２４０の前記横隔壁４２４６及び縦隔壁４２４８に、前記電極リード３１を含む電極組立体２０を収納したパウチ形電池ケース１０を合わせ、前記電極リード３１を含む電極組立体２０を収納したパウチ形電池ケース１０を固定できる第３固定部４２６０；及び、前記第３移動部４２４０による移動変位を測定する第３位置測定部４２２０を含む。
図６を参照すると、位置調節部４２００の上面は、平面の形態である。第３固定部４２６０には、電極リード３１を含む電極組立体２０を収納したパウチ形電池ケース１０を固定するための１個の側壁４２６２とクランプ４２６４があり、それらを用いて前記パウチ形電池ケース１０を固定する。まず、第３移動部４２４０によって前記電極リード３１の横隔壁４２４６及び縦隔壁４２４８の位置を決定し、そこに前記電池ケース１０を合わせ、後で、前記電極リード３１を含む電極組立体２０を収納したパウチ形電池ケース１０を前記第３固定部４２６０を用いて固定する。
前記位置調節部４２００には、後でシーリングのためのシーリングブロック１１００が加圧できるように、貫通口である加圧孔４２６８が設けられている。前記位置調節部４２００に設けられた加圧孔４２６８は、前記電極リード３１を含む電極組立体２０を収納したパウチ形電池ケース１０が移動するので、それに応じてその大きさを多少大きく設定する。
図６には、電極リード３１を固定するクランプ４２６４のみを示しているが、電極リード３１を含む電極組立体２０を収納したパウチ形電池ケース１０の上面を加圧する加圧部材（図示せず）が付加されてよい。前記加圧部材は、前記パウチ形電池５０を固定する役割を担うことができさえすれば、その形態及び材質は限定されない。一例として、前記加圧部材は磁石からなっており、前記パウチ形電池５０を位置調節部４２００に固定することができる。
前記第３移動部４２４０は、ｘ軸及びｙ軸方向に移動する。前記第３移動部４２４０は、２個の移動調節ねじ４２４２，４２４４を含む。２個の移動調節ねじ４２４２，４２４４は、前記横隔壁４２４６及び前記縦隔壁４２４８をそれぞれｙ軸及びｘ軸方向に移動させることができる。２個の移動調節ねじ４２４２，４２４４は一つの実施例であり、これはステップモーターなどにも代替可能である。
移動調節ねじ４２４２，４２４４自体は、固定軸（図示せず）によって位置調節部４２００に固定され、前記横隔壁４２４６及び前記縦隔壁４２４８を含む第３移動部４２４０に設けられたねじ溝と結合し、ねじの回転によって前記横隔壁４２４６及び前記縦隔壁４２４８をｙ軸及びｘ軸方向に移動させることができる。本願発明に係るパウチ形電池シーリング装置４０００は、０．０１μｍ単位で移動を調節することができる。
前記第３移動部４２４０による移動変位を測定する第３位置測定部４２２０は、ｘ軸の変位とｙ軸の変位を測定する２個のマイクロメーター４２２２，４２２４を含む。図６には、第３移動部４２４０から突出した２個の突出部４２６６（図６には１個にのみ図面番号を表示）と前記２個のマイクロメーター４２２２，４２２４の探針部４２２６（図６には１個にのみ図面番号を表示）が接し、これにより、前記第３移動部４２４０による移動変位を測定することができる。図６は一つの例示としてマイクロメーターを示しているが、これは他の精密なレーザー距離測定機などにも代替可能である。
図６では、第３移動部４２４０、第３位置測定部４２２０がｘ軸及びｙ軸のみを移動し、それらによる変位を測定するとしているが、これを拡張して、ｚ軸を移動し、それらによる変位を測定することも可能である。一般に、シーリングブロック１１００の上部シーリングブロック１１１０と下部シーリングブロック１１２０が対称の形態である点から、電極リード３１を含む電極組立体２０を収納したパウチ形電池ケース１０をあらかじめそれらの中央に配置することで、ｚ軸の移動と変位を測定する部分を省略することができる。
本願発明に係る前記位置調節部２２００，３２００，４２００が前記シーリングブロック１１００の下に位置していてよいが、前記位置調節部２２００，３２００，４２００を別の場所に置いた後、前記シーリングブロック１１００に移動させる形態であってもよい。
本願発明に係るパウチ形二次電池シーリング装置２０００，３０００，４０００は、前記位置調節部２２００，３２００，４２００を前記シーリングブロック１１００の下に位置させるために、前記位置調節部２２００，３２００，４２００全体を前記シーリングブロック１１００に配置させる配送部１３００が付加される。
前記配送部１３００は、前記位置調節部２２００，３２００，４２００の両側面にレールを配置し、前記レールに前記位置調節部２２００，３２００，４２００を移動させ得る車輪を置き、前記位置調節部２２００，３２００，４２００を所望の方向に移動させることができる。
図７は、本願発明の第１実施例に係るパウチ形電池シーリング装置の位置調節部２２００がレールに沿って移動することを示す模式図である。左図ａ）と右図ｂ）はそれぞれ、移動前と後を示す。
図８は、本願発明に係るシーリングブロック１１００の断面図であり、図９は、本願発明に係るパウチ形電池シーリング装置によってシールされたパウチ形電池の上面図である。
本願発明に係るシーリングブロック１１００は、図８のように、上部シーリングブロック１１１０及び下部シーリングブロック１１２０を含み、前記上部シーリングブロック１１１０及び下部シーリングブロック１１２０の少なくとも一方にシーリング溝が設けられている。
前記上部シーリングブロック１１１０と前記下部シーリングブロック１１２０は互いに対称の形態であってよい。前記シーリング溝は、前記上部シーリングブロック１１１０と下部シーリングブロック１１２０が互いに接する平面に設けられてよい。前記シーリング溝は、前記上部シーリングブロック１１１０と前記下部シーリングブロック１１２０に対称に設けられて一定の空間を形成する。前記シーリング溝は、図８のように、絶縁フィルム４１／４２の厚さに対応する第１溝１１１４，１１２４、及び前記絶縁フィルム４１／４２及び電極リード３１／３２の厚さに対応する第２溝１１１２，１１２２を含むことができる。このとき、前記第１溝１１１４，１１２４と前記平面との間及び第１溝１１１４，１１２４と前記第２溝１１１２，１１２２との間には、テーパリングされた傾斜面が付加されてよい。
前記位置調節部２２００，３２００，４２００は、前記シーリングブロック１１００の第１溝の範囲Ａ及び第２溝の範囲Ｂ内で前記電極リード３１／３２及び電熱フィルム４１／４２の位置を調節できる。
他の実施例として、前記シーリングブロック１１００が上部シーリングブロック又は下部シーリングブロックの一方にのみ溝が形成されたものであってもよい。
図８及び図９に見られるように、シーリングブロック１１００によってシールされるシーリング部Ｓが、前記パウチ形電池５０の電池ケース１０、すなわち、前記電池ケース１０の密封部に位置するようにし、前記第１溝の範囲Ａが前記絶縁フィルム４１，４２に位置するように配置し、前記第２溝の範囲Ｂが前記電極リード３１，３２上に位置するように配置できる。
場合によって、前記パウチ形電池５０の密封力を確認するために、前記第１溝の範囲Ａと第２溝の範囲Ｂを部分的に偏るように配置させることができる。このとき、前記パウチ形電池５０の密封力は、前記第１溝１１１４，１１２４と第２溝１１１２，１１２２との間のテーパリングされた傾斜面に対応する範囲、すなわち、密封力確認部Ｇから確認できる。
前記密封力は、前記密封力確認部Ｇに対応する電極リード３１，３２と絶縁フィルム４１，４２との間に充填された接着剤の充填長を測定して確認する。接着剤の充填長は、肉眼又はレーザーなどで確認することができる。
図１０は、本願発明に係るパウチ形電池シーリング装置によってシールされたパウチ形電池の写真である。電極リード３１を偏るように設定する場合に、接着剤の充填長が容易に確認できる。
図１１は、従来技術及び本願発明に係るパウチ形電池シーリング装置によって移動したパウチ形電池の偏り誤差グラフであり、図１２は、従来技術及び本願発明に係るパウチ形電池シーリング装置によってシールされたパウチ形電池のＰＰ充填長誤差グラフである。本願発明に係るパウチ形電池シーリング装置を使用する場合に、位置を正確に設定でき、それによって充填長の偏りが減ったことが確認できる。
本願発明は、パウチ形電池シーリング方法であって、（Ｓ１）電極リード３１，３２を含む電極組立体２０を収納したパウチ形電池ケース１０を前記パウチ形電池シーリング装置２０００，３０００，４０００に配置する段階；（Ｓ２）前記位置調節部２２００，３２００，４２００を用いて前記シーリング溝に対する前記電極組立体２０の電極リード３１，３２及び絶縁フィルム４１，４２の位置を調整する段階；及び、（Ｓ３）前記パウチ形電池ケース１０をシールする段階を含む。
前記（Ｓ１）段階は、前記位置調節部２２００，３２００，４２００に、前記電極リード３１，３２を含む電極組立体２０を収納したパウチ形電池ケース１０を固定することを含む。前記パウチ形電池５０は、前記パウチ形電池ケース１０内に前記電極組立体２０を収納及び固定した後のものであってよい。
前記（Ｓ２）段階は、前記位置調節部２２００，３２００，４２００内で前記シーリング溝に対する前記電極リード３１，３２の位置を調節することができる。前記電極リード３１，３２を第１溝１１１４，１１２４及び第２溝１１１２，１１２２の真中に合わせておいた値を初期値０に設定した後、前記初期値に合わせて前記パウチ形電池５０を移動させることもでき、実験のために前記初期値から一定程度外れるように設定することもできる。すなわち、前記（Ｓ２）段階で、前記シーリング溝に対する前記電極リード３１，３２の位置を中心から偏るように調節して配置し、それによる密封力を確認することができる。
前記（Ｓ３）段階は、前記位置調節部２２００，３２００，４２００に固定された前記電極リード３１，３２を含む電極組立体２０を、前記シーリングブロック１１００に移動させた後に行われてよい。
前記シーリングブロック１１００の内部に前記パウチ形電池５０を移動させた後、それを密封することができる。この時、前記シーリングブロック１１００は、上部シーリングブロック１１１０と下部シーリングブロック１１２０とからなっており、位置調節部２２００，３２００，４２００に前記シーリングブロック１１１０，１１２０がシールするための空間である加圧孔２２６８，３２６８．４２６８が設けられた形態であってよい。
そのために、前記位置調節部２２００，３２００，４２００は、前記パウチ形電池ケースの本体を固定するための部分と前記電極リードを固定するための部分が別個に備えられてよい。
前記（Ｓ３）段階後に、（Ｓ４）シールされた前記パウチ形電池ケースの密封力を確認する段階をさらに含むことができる。これにより、パウチ形電池の素材や形態、接着剤の素材、及びシーリングブロックの素材や形態などによる加圧誤差範囲を確認することができる。
前記（Ｓ４）段階は、前記電極リードと絶縁フィルムとが接着する時に空いた空間に接着剤が充填された長さを確認し、密封力を確認することができる。
この時、密封力は、肉眼、又はレーザーのような透過光線によって確認されてよい。
本願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願発明の範疇内で様々な応用及び変形を行うことが可能であろう。
（符号の説明）
１０：電池ケース
１１：下部
１２：上部
１３：収納部
２０：電極組立体
２１，２２：電極タブ
３１，３２：電極リード
４１，４２：絶縁フィルム
５０：パウチ形電池
１０００，２０００，３０００，４０００：パウチ形電池シーリング装置
１１００：シーリングブロック
１１１０：上部シーリングブロック
１１１２，１１２２：第２溝
１１１４，１１２４：第１溝
１１２０：下部シーリングブロック
１２００，２２００，３２００，４２００：位置調節部
１２２０，２２２０，３２２０，４２２０：位置測定部
２２２２，２２２４，３２２２，３２２４，４２２２，４２２４：マイクロメーター
２２２６，３２２６，４２２６：探針部
１２２２，１２２４：定規
２２４０，３２４０，４２４０：移動部
２２４２，２２４４，３２４２，３２４４，４２４２，４２４４：移動調節ねじ
３２４６，４２４６：横隔壁
３２４８，４２４８：縦隔壁
１２６０，２２６０，３２６０，４２６０：固定部
１２６２，１２６４，２２６２，３２６２，４２６２：側壁
１２６６：加圧部材
２２６４，３２６４．４２６４：クランプ
２２６６，３２６６，４２６６：突出部
２２６８，３２６８．４２６８：加圧孔
１３００：配送部
１４００：ベース
Ａ：第１溝の範囲
Ｂ：第２溝の範囲
Ｃ：拡大部
Ｇ：密封力確認部
Ｓ：シーリング部
本願発明は、パウチ形電池を製造する時に、ラミネートシートからなる電池ケースの外周辺を熱と圧力を加えてシールする過程において前記シーリング前に電極リード及び絶縁フィルムの相対的位置を調節できる位置調節部を含むパウチ形電池シーリング装置及びこれを用いたパウチ形電池のシーリング方法に関し、産業上に利用可能である。

Claims (16)

  1. 電極リードの断面の厚さ及び幅に対応するシーリング溝を含むシーリングブロック；及び、
    前記シーリング溝に対する前記電極リードの位置を調節する位置調節部；を含むパウチ形電池シーリング装置。
  2. 前記位置調節部は、
    １）前記電極リードを含む電極組立体を収納したパウチ形電池ケースを固定する第１固定部；
    前記第１固定部全体を移動させる第１移動部；及び
    前記第１移動部による移動変位を測定する第１位置測定部；を含む、或いは
    ２）前記電極リードの横隔壁及び縦隔壁の位置を決定する第２移動部；
    前記第２移動部の前記横隔壁及び縦隔壁に前記電極リードを合わせ、前記電極リードを含む電極組立体を収納したパウチ形電池ケースを固定可能な第２固定部；及び
    前記第２移動部による移動変位を測定する第２位置測定部；を含む、或いは
    ３）前記電極リードを含む電極組立体を収納したパウチ形電池ケースの横隔壁及び縦隔壁の位置を決定する第３移動部；
    前記第３移動部の前記横隔壁及び縦隔壁に、前記電極リードを含む電極組立体を収納したパウチ形電池ケースを合わせ、前記電極リードを含む電極組立体を収納したパウチ形電池ケースを固定可能な第３固定部；及び
    前記第３移動部による移動変位を測定する第３位置測定部；を含む、請求項１に記載のパウチ形電池シーリング装置。
  3. 前記第１移動部、第２移動部、第３移動部は、ｘｙｚ直交座標を基準に各ｘ、ｙ、ｚ軸に移動させる横移動部、縦移動部、高さ移動部を含み、
    前記第１位置測定部、第２位置測定部、第３位置測定部は、前記第１固定部、第２固定部、第３固定部のｘ、ｙ、ｚ軸移動変位をそれぞれ測定する横測定部、縦測定部、高さ測定部を含む、請求項２に記載のパウチ形電池シーリング装置。
  4. 高さが固定され、前記高さ移動部及び前記高さ測定部が省略された、請求項３に記載のパウチ形電池シーリング装置。
  5. 前記第１移動部、第２移動部、第３移動部は、制御装置によって作動されるか或いはねじの回転によって移動が調節される、請求項２から４のいずれか一項に記載のパウチ形電池シーリング装置。
  6. 前記第１位置測定部、第２位置測定部、第３位置測定部は、レーザー距離測定機又はマイクロメーターである、請求項２から５のいずれか一項に記載のパウチ形電池シーリング装置。
  7. 前記第１固定部、第２固定部、第３固定部は、
    前記パウチ形電池ケースの少なくとも１個の側面を支持する隔壁；及び／又は
    前記パウチ形電池ケースが置かれている状態の上面を加圧して固定する加圧部材；
    を含む、請求項２から６のいずれか一項に記載のパウチ形電池シーリング装置。
  8. 前記シーリングブロックは、上部シーリングブロック及び下部シーリングブロックを含み、
    前記シーリング溝は、上部シーリングブロック及び下部シーリングブロックの少なくとも一方に設けられ、
    前記シーリング溝は、絶縁フィルムの厚さに対応する第１溝及び絶縁フィルム、及び電極リードの厚さに対応する第２溝を含む、請求項１から７のいずれか一項に記載のパウチ形電池シーリング装置。
  9. 前記位置調節部は、前記シーリング溝の範囲内で前記電極リードの位置を調節する、請求項１から８のいずれか一項に記載のパウチ形電池シーリング装置。
  10. 前記位置調節部は、該位置調節部全体が移動して、前記パウチ形電池ケースのシールする部分を前記シーリングブロックの間に配置可能な配送部が付加された、請求項２から７のいずれか一項に記載のパウチ形電池シーリング装置。
  11. （Ｓ１）電極リードを含む電極組立体を収納したパウチ形電池ケースを、請求項１～１０のいずれか一項に記載のパウチ形電池シーリング装置に配置する段階；
    （Ｓ２）前記位置調節部を用いて前記シーリング溝に対する前記電極組立体の電極リード及び絶縁フィルムの位置を調整する段階；及び
    （Ｓ３）前記パウチ形電池ケースをシールする段階；
    を含むパウチ形電池シーリング方法。
  12. 前記（Ｓ２）段階は、前記位置調節部内で前記シーリング溝に対する前記電極リード及び絶縁フィルムの位置を調節する、請求項１１に記載のパウチ形電池シーリング方法。
  13. 前記（Ｓ３）段階は、前記位置調節部に固定された前記電極リードを含む電極組立体を、前記シーリングブロックに移動させた後に行われる、請求項１１または１２に記載のパウチ形電池シーリング方法。
  14. 前記（Ｓ３）段階後に、（Ｓ４）シールされた前記パウチ形電池ケースの密封力を確認する段階をさらに含む、請求項１１から１３のいずれか一項に記載のパウチ形電池シーリング方法。
  15. 前記（Ｓ４）段階は、前記電極リードと絶縁フィルムが接着する時に空いた空間に接着剤が充填された長さを確認する、請求項１４に記載のパウチ形電池シーリング方法。
  16. 前記（Ｓ４）段階は、肉眼、又はレーザーのような透過光線によって行われる、請求項１５に記載のパウチ形電池シーリング方法。
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