JP2024517805A - パウチ型電池セルおよびパウチ型電池セルのパウチ翼折り曲げ装置 - Google Patents

パウチ型電池セルおよびパウチ型電池セルのパウチ翼折り曲げ装置 Download PDF

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Abstract

本発明はパウチ型電池セル、電池セルのパウチ翼折り曲げ装置および電池セルのパウチ翼折り曲げ方法に関し、具体的には、電池セルのパウチ翼のシーリング部をヒーティング処理しながらパウチ翼を折り曲げ加工してシーリング部のクラックを防止および除去することによって、電池セルの絶縁抵抗性能を向上させることができるパウチ型電池セル、電池セルのパウチ翼折り曲げ装置および電池セルのパウチ翼折り曲げ方法に関する。

Description

本発明はパウチ型電池セル、電池セルのパウチ翼折り曲げ装置および電池セルのパウチ翼折り曲げ方法に関し、詳細には電池セルのパウチ翼のシーリング部をヒーティング処理しながらパウチ翼を折り曲げ加工してシーリング部のクラックを防止および除去することによって、電池セルの絶縁抵抗性能を向上させ得るパウチ型電池セル、電池セルのパウチ翼折り曲げ装置および電池セルのパウチ翼折り曲げ方法に関する
本出願は２０２１年８月２０日付韓国特許出願第１０－２０２１－０１０９８１１号に基づいた優先権の利益を主張し、該当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。
二次電池は通常リチウム二次電池を指し示すもので、高分子ポリマー電解質を有し、リチウムイオンの移動によって電流を発生する電池を指し、このような二次電池を包装する外装材として二次電池用パウチが使われる。
図１には、パウチ型二次電池の一般的な構造が分解斜視図で模式的に図示されている。
図１を参照すると、パウチ型二次電池１０は、電極組立体１３、電極組立体１３から延びている電極タブ１４、１５、電極タブ１４、１５に溶接されている電極リード１６、１７、および電極組立体１３を収容する二次電池用パウチ１２を含むもので構成されている。
電極組立体１３は分離膜が介在された状態で正極と負極が順次積層されている発電素子であって、スタック型またはスタック／折り曲げ型構造で形成されている。電極タブ１４、１５は電極組立体１３の各極板から延長される。
電極リード１６、１７は各極板から延びた複数個の電極タブ１４、１５と、例えば、溶接によってそれぞれ電気的に連結されており、二次電池用パウチ１２の外部に一部が露出される。また、電極リード１６、１７の上下面の一部には二次電池用パウチ１２との密封度を高めるとともに、電気的絶縁状態を確保するために絶縁フィルム１８が付着される。
二次電池用パウチ１２はアルミニウムラミネートシートからなっており、電極組立体１３を収容できる空間を提供し、全体的にパウチの形状を有している。
二次電池用パウチは電極組立体と後続工程によって内部に流入した電解液からなる電池セルを保護し、電池セルの電気化学的性質に対する補完および放熱性などを向上させるためにアルミニウム薄膜が介在された形態で構成される。
電池セルを外部の衝撃から保護するために、アルミニウム薄膜はポリエチレンテレフタレート（Ｐｏｌｙ ｅｔｈｙｌｅｎｅ ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ、ＰＥＴ）樹脂、ポリエチレンナフタレート（Ｐｏｌｙ ｅｔｈｙｌｅｎｅ ｎａｐｈｔｈａｌａｔｅ、ＰＥＮ）、ナイロン（Ｎｙｌｏｎ）樹脂または液晶高分子樹脂（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｐｏｌｙｍｅｒ、ＬＣＰ）等の機能性高分子フィルムが外層を形成する。
パウチは外周面部分で上部パウチと下部パウチが熱融着などによって接合されるが、上部パウチの下面と下部パウチの上面の間には、相互間の接着のためにポリエチレン（ｐｏｌｙ ｅｔｈｙｌｅｎｅ、ＰＥ）、無延伸ポリプロピレン（ｃａｓｔｅｄ ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ、ｃＰＰ）またはポリプロピレン（ｐｏｌｙ ｐｒｏｐｙｌｅｎｅ、ＰＰ）等のポリオレフィンまたはこれらの共重合体による接着層が形成される。
このようなパウチ型電池は、電極組立体をラミネートシートに収納し電解液を注入して熱融着などで密封する段階を経て、電池セルの外周面または熱融着部位（シーリング部）を垂直に折り曲げて収納部の側壁に密着させるために、折り曲げ装置に収納した後シーリング部を加圧して折り曲げる過程を経ることになる。
しかし、シーリング部を折り曲げ装置で垂直に折り曲げる場合、時間の経過に連れて折り曲げ部位が復元されて電池セルの寸法の設計に不良が発生して再度作業を繰り返さなければならない問題点がある。
韓国公開特許第１０－２０１５－００３５１２３号公報の加熱部材を含む電池セル折り曲げ装置に関する。従来技術に係る電池セル折り曲げ装置を使って電池セルの外周面を折り曲げる方法について簡略に説明すると、次の通りである。
図２は従来技術に係る電池セルのパウチ翼を折り曲げる折り曲げ方法を説明するためのフローチャートであり、図３は従来技術により、パウチ翼を折り曲げた後のシーリング部の状態を図示したものである。
図２に図示された通り、電池セル折り曲げ装置上に電池セルを位置させて電池セル外周面を折り曲げる。電池セル１０は熱融着過程で収納部の外周面方向にパウチ翼１２ａが形成されるが、この過程はパウチ翼１２ａを折り曲げる過程である。
電池セル１０は電池セル折り曲げ装置に形成されているベースプレート２０上に搭載されてパウチ翼１２ａの折り曲げ部位が折り曲げガイド２１、２２により固定され、加圧ローラ３１、３２が下向き移動してパウチ翼１２ａを垂直下方に折り曲げる。
この時、電池セル１０のパウチ翼１２ａは加圧ローラ３１、３２の隣接部位に装着された加熱部材４１、４２によってパウチ翼１２ａが折り曲げられるとともに、加熱されて電池セルの側壁に密着される。
韓国公開特許第１０－２０１５－００３５１２３号公報の加熱部材を含む電池セル折り曲げ装置は、加熱部材を利用して、電池セルの外周面をそれぞれ垂直に折り曲げて収納部の側壁に密着させることによって、時間の経過に連れて折り曲げ部位が復元されて発生し得る電池セルの寸法の設計に不良が発生する問題点を解決した。
前記のような方法は電池セルの側壁が加熱されないため、電池セルのシーリング領域に熱が十分に供給されず、シーリング部が溶融されない部分が発生する。このため、パウチ翼のシーリング部に微細クラックが束で発生して、絶縁不良が発生する恐れが存在する。
絶縁抵抗とは、セルパウチ内のアルミニウムパウチとセル間の絶縁の程度を示すものである。図３に図示された通り、絶縁不良はパウチ翼のシーリング部１２ｂでの微細クラック１２ｃの束によって、アルミニウムパウチとセル間の通電により発生する。ここで、シーリング部１２ｂとは、パウチ翼がシーリングの前に弱い接着力で付着している領域を指す。
絶縁抵抗が不良な電池セルが多数排出されると、満杯センサの感知で設備不動が予想され、これに伴う生産損失が懸念される。ここで、満杯センサは電池セルの製作途中で、設備で提示する規格を充足できない場合に不良と判定されて排出されるが、排出される不良セルによって排出口が一杯になるとアラームおよび設備不動が発生する。
一方、電池セルでパウチ翼のシーリング部をテープで固定して電極組立体側に隣接させる場合、必然的にテープ付着部位とテープ未付着部位の間に全幅差が発生することになるため、工程損失が発生することになる。
本発明は電池セルのパウチ翼のシーリング部をヒーティング処理しながらパウチ翼を折り曲げ加工してシーリング部のクラックを防止および除去することによって、電池セルの絶縁抵抗性能を向上させ得るパウチ型電池セル、電池セルのパウチ翼折り曲げ装置および電池セルのパウチ翼折り曲げ方法を提供することを目的とする。
前記の課題を解決するために、本発明の一側面によると、電池セルのパウチ翼が外部に露出するように前記電池セルが装着される装着部、所定間隔で離れて対向するように配置され、前記パウチ翼と接触するように移動可能に設けられ、前記パウチ翼を加熱するように設けられた一対のヒーティングブレード、および一対のヒーティングブレードが前記パウチ翼と接触した状態で、第１方向に沿って移動して前記パウチ翼を１次加圧し、第１方向とは異なる第２方向に沿って移動して前記パウチ翼を２次加圧することによって、パウチ翼を折り曲げるように設けられた折り曲げ加工部を含む電池セルのパウチ翼折り曲げ装置が提供される。
また、折り曲げ加工部によるパウチ翼の１次加圧時のパウチ翼の折り曲げ角度の大きさは、２次加圧時の折り曲げ角度の大きさより大きくてもよい。
また、前記折り曲げ加工部は前記パウチ翼に熱を供給するように設けられたヒーティングブロックであり得る。
また、前記折り曲げ加工部は前記パウチ翼を加圧時、パウチ翼と面接触可能に設けられ得る。
また、前記折り曲げ加工部は、１次加圧のための初期位置で前記パウチ翼の第１面と接触する第１接触面、および前記第１接触面に対して鋭角に傾斜し、２次加圧時にパウチ翼の第１面と接触する第２接触面を有することができる。
また、前記折り曲げ加工部は、所定の曲率で湾曲して前記第１接触面と前記第２接触面を連結する湾曲部を有することができる。
また、前記折り曲げ加工部は前記第１接触面が前記パウチ翼の第１面と接触した状態で、第１方向に沿って移動する時、前記第１接触面、前記湾曲部および前記第２接触面が前記パウチ翼の第１面と順次接触するように設けられ得る。
また、前記折り曲げ加工部は前記第２接触面が前記第１接触面に対して５５度～８５度範囲内で傾斜するように設けられ得る。
また、一対のヒーティングブレードは、パウチ翼の第１面と接触する第１ヒーティングブレードおよびパウチ翼の第１面と反対方向の第２面と接触する第２ヒーティングブレードを含むことができる。
また、前記折り曲げ加工部は２次加圧時、前記第２接触面が前記第２ヒーティングブレードに向かって移動し、パウチ翼が第２ヒーティングブレードおよび第２接触面とそれぞれ接触するように設けられ得る。
また、前記第１および第２ヒーティングブレードは、それぞれ前記パウチ翼と接触する本体および本体に熱を提供する熱供給源を含むことができる。
また、第２ヒーティングブレードはパウチ翼と接触する本体の接触端部が折り曲げ加工部に向かう方向に折り曲げられ得る。
また、前記第２ヒーティングブレードは、前記接触端部の一面が前記折り曲げ加工部の第２接触面と平行となるように折り曲げられ得る。
また、折り曲げ加工部の２次加圧が完了した後、第２ヒーティングブレードがパウチ翼と遠ざかる方向に移動され、第２ヒーティングブレードの前記接触端部の一面がパウチ翼を３次加圧するように設けられ得る。
また、折り曲げ加工部の２次加圧が完了した後、第２ヒーティングブレードはパウチ翼と接触するために移動した方向の反対方向に移動されるように設けられ得る。
また、第２ヒーティングブレードがパウチ翼と遠ざかる方向に移動され、第２方向の反対方向にパウチ翼を加圧することによって、パウチ翼が３次折り曲げされ得る。
また、本発明のさらに他の側面によると、電極組立体および電極組立体を収容するパウチを含むパウチ型電池セルが提供される。前記パウチは電極組立体の外郭で密封されたパウチ翼を含み、パウチ翼は複数回折り曲げられて重なった部分および重なっていない部分を含み、外力が加えられていない状態で、重なっていない部分に対して重なった部分が７５度～９０度の範囲で一定の角度をなすように設けられる。
また、本発明のさらに他の側面によると、前記電池セルのパウチ翼折り曲げ装置を利用して、前記パウチ翼を互いに異なる方向に少なくとも２回折り曲げる段階を含む電池セルのパウチ翼折り曲げ方法が提供される。
以上にて確認したように、本発明の少なくとも一実施例に関連したパウチ型電池セル、電池セルのパウチ翼折り曲げ装置および電池セルのパウチ翼折り曲げ方法は次のような作用効果を有する。
本発明は一対のヒーティングブレードを通じてパウチ翼のシーリング部を溶融させて、パウチ翼に対する折り曲げ工程時にシーリング部でのクラックの発生を防止および除去することができる。これに伴い、本発明はシーリング部でのクラックによる絶縁抵抗の不良を防止することによって、電池セルの絶縁抵抗性能を向上させることができる。
本発明は、折り曲げ加工部の逆台形のブロック構造と、折り曲げ加工部と上部ヒーティングブレードが噛み合う構造で設けられ、パウチ翼の折り曲げ時にパウチ翼を上部ヒーティングブレードに向かって所定の角度で傾斜するように押し出して、パウチ翼が内側にさらに折り曲げられながら塑性変形（ｐｌａｓｔｉｃ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ）して、パウチ翼が９０度以上に広がることを防止することができる。これに伴い、本発明はパウチ翼のスプリングバック（ｓｐｒｉｎｇ ｂａｃｋ）現象を阻止して、パウチ翼を９０度折り曲げた状態を持続的に維持することができる。
そして、従来のロール型構造と比較して、本発明は折り曲げ加工部がブロック型の構造であり、パウチ翼と面接触しながらパウチ翼を折り曲げることができるため折り曲げ加工部のパウチ翼に対する接触面積が広くなり、従来と比較してより安定的にパウチ翼を折り曲げることができる。
本発明は折り曲げ加工部に湾曲部が設けられて、従来の加圧ローラがパウチ翼を押し上げる際に、パウチ翼に対する摩擦を最小化し、パウチ翼に対する損傷なしに、パウチ翼が所定の角度で折り曲げられるようにパウチ翼を押し上げることができる。
本発明は前記のような構造的特徴によって、従来のローラタイプでパウチ翼を折り曲げることと比較して、絶縁抵抗の性能を２倍以上向上させることができる。
パウチ型電池の一般的な構造に対する分解斜視図である。 従来技術に係る電池セルのパウチ翼を折り曲げる折り曲げ方法を説明するためのフローチャートである。 従来技術により、パウチ翼を折り曲げた後のシーリング部の状態を図示したものである。 本発明の一実施例に係る電池セルのパウチ翼折り曲げ装置の構成図を概略的に図示したものである。 本発明の一実施例に係る折り曲げ加工部の断面図を概略的に図示したものである。 本発明の一実施例に係る電池セルのパウチ翼折り曲げ装置を利用して、電池セルのパウチ翼を折り曲げる過程を説明するための図面である。 本発明の一実施例に係る電池セルのパウチ翼折り曲げ装置を利用して、電池セルのパウチ翼を折り曲げる過程を説明するための図面である。 本発明の一実施例に係る電池セルのパウチ翼折り曲げ装置を利用して、電池セルのパウチ翼を折り曲げる過程を説明するための図面である。 本発明の一実施例に係る電池セルのパウチ翼折り曲げ装置を利用して、電池セルのパウチ翼を折り曲げる過程を説明するための図面である。 本発明の一実施例に係る電池セルのパウチ翼折り曲げ装置を利用して、電池セルのパウチ翼を折り曲げる過程を説明するための図面である。 本発明の一実施例によりパウチ翼を折り曲げた後のシーリング部の状態を図示したものである。 本発明の一実施例に係るパウチ型電池セルのパウチ翼を示す図面である。
以下では添付図面を参照して、本発明の好ましい実施例に係るパウチ型電池セルおよび電池セルのパウチ翼折り曲げ装置について説明することにする。
図４は本発明の一実施例に係る電池セルのパウチ翼折り曲げ装置の構成図であり、図５は本発明の一実施例に係る折り曲げ加工部の概略断面図である。
また、図６～図１０は本発明の一実施例に係る電池セルのパウチ翼折り曲げ装置を利用して、電池セルのパウチ翼を折り曲げる過程を説明するための図面である。
また、図１１は本発明の一実施例によりパウチ翼を折り曲げた後のシーリング部の状態を図示したものであり、図１２は本発明の一実施例に係るパウチ型電池セルのパウチ翼を示す図面である。
図１を通じて説明した通り、パウチ型電池セル１０は電極組立体１３および電極組立体１３を収容するパウチ１２を含む。
前記パウチ１２は電極組立体１３の外郭で密封されたパウチ翼１２ａを含む。また、図１２を参照すると、パウチ翼１２ａは複数回折り曲げられて重なった部分１２ｅおよび重なっていない部分１２ｄを含み、外力が加えられていない状態で、重なっていない部分１２ｄに対して重なった部分１２ｅが７５度～９０度の範囲で一定の角度θ３をなす。
密封されたパウチ翼１２ａは縁に向かう方向に沿って３個の折り曲げ地点を有することになり、外郭側に略「
」の形状の重なった部分１２ｅを有し、パウチ翼１２ａは電極組立体側に隣接した領域で重なっていない部分１２ｄを有する。
また、外力が加えられていない状態とは、テープ等を通じてパウチ翼１２ａを包み込まないことを意味する。
すなわち、本願で説明する電池セルのパウチ翼折り曲げ装置１００を通じてパウチ翼１２ａの折り曲げ工程が完了すると、パウチ翼１２ａは重なっていない部分１２ｄに対して重なった部分１２ｅが７５度～９０度の範囲で一定の角度θ３を維持することができ、好ましくはパウチ翼１２ａは重なっていない部分１２ｄに対して重なった部分１２ｅが８０度～９０度の範囲で一定の角度θ３を維持することができる。
本発明の一実施例に係る電池セルのパウチ翼折り曲げ装置１００は、電池セル１０のパウチ翼１２ａを折り曲げる装置である。
図４を参照すると、電池セルのパウチ翼折り曲げ装置１００は装着部１１０、折り曲げ加工部１２０、および一対のヒーティングブレード１３１、１３２を含む。
装着部１１０には電池セルのパウチ翼１２ａが外部に露出するように前記電池セル１０が装着される。具体的には、装着部１１０にはパウチ翼１２ａが側方向に露出するように、電池セル１０が装着される。
また、一対のヒーティングブレード１３１、１３２と折り曲げ加工部１２０は装着部１１０の側方向に装着部１１０とそれぞれ離隔設置される。
一対のヒーティングブレード１３１、１３２は所定間隔で離れて対向するように配置される。また、一対のヒーティングブレード１３１、１３２はそれぞれ前記パウチ翼１２ａと接触するように移動可能に設けられ、パウチ翼１２ａと接触時に前記パウチ翼１２ａを加熱するように設けられる。
パウチ翼１２ａは第１面１２ｆおよび第１面１２ｆの反対方向の第２面１２ｇを有することができる。この時、一対のヒーティングブレード１３１、１３２はパウチ翼１２ａの第１面１２ｆと接触する第１ヒーティングブレード１３２およびパウチ翼の第１面１２ｆと反対方向の第２面１２ｇと接触する第２ヒーティングブレード１３１を含むことができる。
この時、図４に図示された構成要素間の配置関係を基準として、本文書で、第２ヒーティングブレード１３１は上部ヒーティングブレードと指称され得、第１ヒーティングブレード１３２は下部ヒーティングブレードと指称され得る。また、一対のヒーティングブレード１３１、１３２はパウチ翼１２ａの重なっていない部分１２ｄにそれぞれ接触することになる。
折り曲げ加工部１２０は一対のヒーティングブレード１３１、１３２が前記パウチ翼１２ａと接触した状態で、第１方向Ｆ１に沿って移動して前記パウチ翼１２ａを１次加圧し、第１方向Ｆ１と異なる第２方向Ｆ２に沿って移動して前記パウチ翼１２ａを２次加圧することによって、パウチ翼１２ａを折り曲げるように設けられる。前記折り曲げ加工部１２０はパウチ翼１２ａを互いに異なる方向に沿って２回折り曲げるように設けられ得る。
折り曲げ加工部１２０によるパウチ翼の１次加圧時のパウチ翼の折り曲げ角度の大きさは、２次加圧時の折り曲げ角度の大きさより大きくてもよい。
前記折り曲げ装置１００は一対のヒーティングブレード１３１、１３２および折り曲げ加工部１２０の移動および作動（加熱）を制御するための制御部１８０を含む。
図４を参照すると、折り曲げ工程がなされる以前の初期位置で、折り曲げ加工部１２０はパウチ翼１２ａの第１面１２ｆの下部に位置する。折り曲げ加工部１２０は初期位置でパウチ翼１２ａの第１面１２ｆと接触して、初期位置の上部に移動しながらパウチ翼１２ａを１次折り曲げする。また、折り曲げ加工部１２０はパウチ翼１２ａに熱を供給するように設けられる。
前記折り曲げ加工部１２０は前記パウチ翼１２ａに熱を供給するように設けられたヒーティングブロックであり得る。前記折り曲げ加工部１２０は内部に熱源を含んだものであって、前記熱源は自ら発熱可能なヒーター棒（Ｃａｒｔｒｉｄｇｅ Ｈｅａｔｅｒ Ｐｉｐｅ）であり得る。また、前記ヒーター棒は折り曲げ加工部１２０の内部に１つ以上含まれ、前記ヒーター棒の内部にはヒーター棒の形態を形成させるとともに支持棒の役割をするセラミックコア、前記セラミックコアを包み込む発熱コイル、および前記発熱コイルに電気を供給する電線を含むことができる。
図５を参照すると、前記折り曲げ加工部１２０は前記パウチ翼１２ａを加圧時、パウチ翼１２ａと面接触可能に設けられ得る。すなわち、折り曲げ加工部１２０は加圧時、パウチ翼１２ａと接触する面が平たいブロック型の構造を有する。一例として、折り曲げ加工部１２０は略逆台形の断面を有することができる。
本文書で、折り曲げ加工部１２０は１次加圧および２次加圧時、それぞれパウチ翼１２ａと接触する面が変わり、それぞれの接触面は第１接触面１２１と第２接触面１２２と指称され得る。前記折り曲げ加工部は、１次加圧のための初期位置で前記パウチ翼１２ａの第１面１２ｆと接触する第１接触面１２１および前記第１接触面１２１に対して鋭角に傾斜し、２次加圧時にパウチ翼１２ａの第１面１２ｆと接触する第２接触面１２２を有することができる。
第１接触面１２１は、折り曲げ加工部１２０が初期位置に置かれる時および初期位置から上部に移動する時にパウチ翼１２ａと接触する面である。第２接触面１２２は２次加圧時に折り曲げ加工部１２０がパウチ翼１２ａと接触する面である。第２接触面１２２は第１接触面１２１の下部に折り曲げ延長される。特に、２次加圧時、第２接触面１２２はパウチ翼１２ａの重なった部分１２ｅと接触する。
第２接触面１２２は第１接触面１２１に対して所定の角度で傾斜するように折り曲げられる。この時、折り曲げ加工部１２０は第１接触面１２１に対する第２接触面１２２の傾斜角度θ１が５５度～８５度の範囲内で設けられ得る。
このように、折り曲げ加工部１２０の第２接触面１２２が第１接触面１２１に対して傾斜した構造によって、パウチ翼１２ａの折り曲げ時にパウチ翼１２ａを上部ヒーティングブレード１３１に向かって所定の角度で傾斜するように押し出して、パウチ翼１２ａが内側（電極組立体に向かう方向）にさらに折り曲げられながら焼成変形して、パウチ翼１２ａが９０度以上に広がることを防止することができる。すなわち、パウチ翼１２ａのスプリングバック（ｓｐｒｉｎｇ ｂａｃｋ）現象を阻止することによって、パウチ翼１２ａは９０度折り曲げ状態を持続的に維持することができる。
また、前記折り曲げ加工部１２０は、所定の曲率で湾曲して前記第１接触面１２１と前記第２接触面１２２を連結する湾曲部１２３を有することができる。このような構造で、図４を参照すると、第１接触面１２１に対する第２接触面１２２の傾斜角度θ１はそれぞれの接触面から延びた仮想の線分が交差する地点でなす角度を意味し得る。
従来のロール型構造と比較して、折り曲げ加工部１２０はブロック型の構造であって、１次および２次加圧時、パウチ翼１２ａと面接触しながらパウチ翼１２ａを折り曲げることができる。また、折り曲げ加工部１２０は加圧時、パウチ翼１２ａに対する接触面積が広くなって安定的にパウチ翼１２ａを折り曲げることができる。
また、折り曲げ加工部１２０は湾曲部１２３を有する。湾曲部１２３は第１接触面１２１と前記第２接触面１２２が連結される部分がラウンド処理されることによって形成され得る。
折り曲げ加工部１２０は第１接触面１２１がパウチ翼１２ａの第１面１２Ｆと接触した状態で、パウチ翼１２ａが湾曲部１２３に乗って第２接触面１２２と接触するように、初期位置から上部に移動（第１方向、Ｆ１）しながらパウチ翼１２ａを折り曲げる。
この時、折り曲げ加工部１２０は湾曲部１２３により、従来の加圧ローラがパウチ翼１２ａを押し上げる際に、パウチ翼１２ａに対する摩擦を最小化し、パウチ翼１２ａに対する損傷なしに、パウチ翼１２ａが所定の角度で折り曲げられるようにパウチ翼１２ａを押し上げることができる。
前記折り曲げ加工部１２０は前記第１接触面１２１が前記パウチ翼の第１面１２ｆと接触した状態で、第１方向Ｆ１に沿って移動する時、前記第１接触面１２１、前記湾曲部１２３および前記第２接触面１２２が前記パウチ翼１２ａの第１面１２ｆと順次接触することができる。
図４を参照すると、一対のヒーティングブレード１３１、１３２は互いに対向する位置でパウチ翼１２ａの第１面（１２ｆ、「下面」ともいう。）と第１面（１２ｇ「上面」ともいう。）にそれぞれ接触するように移動可能に設けられる。
一方、本実施例で一対のヒーティングブレード１３１、１３２がパウチ翼１２ａと接触する部分をシーリング部と称することができる。図１１を参照すると、一対のヒーティングブレード１３１、１３２を通じて熱を加えて、シーリング部１２ｂを形成することができる。
一対のヒーティングブレード１３１、１３２はパウチ翼１２ａと近づく方向およびパウチ翼１２ａと遠ざかる方向に移動可能に設けられる。一例として、一対のヒーティングブレード１３１、１３２は上下に昇降可能な構造を有する。一対のヒーティングブレード１３１、１３２はパウチ翼１２ａに熱を供給しながら、折り曲げ工程時にパウチ翼１２ａを支持する機能を遂行する。
本発明は一対のヒーティングブレード１３１、１３２を通じてパウチ翼１２ａのシーリング部（図１１の１２ｂ参照）を溶融させて、パウチ翼１２ａに対する折り曲げ工程時に前記シーリング部１２ｂでのクラックが発生することを防止することができる。
それぞれのヒーティングブレード１３１、１３２はそれぞれ前記パウチ翼１２ａと接触する本体１３１ｂ、１３２ｂおよび本体１３１ｂ、１３２ｂに熱を提供する熱供給源１３１ａ、１３２ａを含む。前記本体１３１ｂ、１３２ｂは熱供給源１３１ａ、１３２ａから延長され得る。
上部に位置した第２ヒーティングブレード１３１は上部熱供給源１３１ａと上部熱供給源１３１ａから延びた本体１３１ｂ、１３１ｃを含み、本体は上部熱供給源１３１ａと連結された連結端部１３１ｂおよび連結端部１３１ｂから延びた接触端部１３１ｃを含む。
下部に位置した第１ヒーティングブレード１３２は下部熱供給源１３２ａと下部熱供給源１３２ａから延びた本体１３２ｂを含み、本体はパウチ翼１２ａと接触のための接触端部を含む。
ここで、接触端部１３２ｂはパウチ翼１２ａと接触してシーリング部１２ｂを加圧可能な構造を有する。ヒーティングブレード１３１、１３２の本体はそれぞれ棒状を有することができる。
一方、上部に位置した第２ヒーティングブレード１３１は本体の接触端部１３１ｃが折り曲げ加工部１２０に対応する形状を有する。
第２ヒーティングブレード１３１はパウチ翼１２ａと接触する本体の接触端部１３１ｃが折り曲げ加工部１２０に向かう方向に曲がった形態を有する。具体的には、前記第２ヒーティングブレード１３１は、前記接触端部１３１ｃの一面１３１ｄが前記折り曲げ加工部１２０の第２接触面１２２と平行となるように折り曲げられ得る。前記接触端部１３１ｃの一面１３１ｄは、折り曲げ加工部１２０を通じての２次加圧時、パウチ翼の重なった領域１２ｅの一面（１２ｈ、電極組立体と対向する面）と接触する面である。
一例として、折り曲げ加工部１２０が逆台形の断面を有するブロック構造を有すると、接触端部１３１ｃは折り曲げ加工部１２０の形状に対応するように、連結端部１３１ｂに対して所定の角度で折り曲げられた構造を有する。この時、連結端部１３１ｂに対する接触端部１３１ｃの傾斜角度θ２は１４５度～１７５度範囲内であり得る。
前記折り曲げ加工部１２０は２次加圧時、前記第２接触面１２２が前記第２ヒーティングブレード１３１に向かって移動し、パウチ翼１２ａが第２ヒーティングブレード１３１および第２接触面１２２とそれぞれ接触するように設けられ得る。すなわち、２次加圧時、パウチ翼の重なった領域１２ｅはそれぞれ第２ヒーティングブレード１３１の接触端部１３１ｃの一面１３１ｄおよび折り曲げ加工部１２０の第２接触面１２２と接触する。
本発明は第２ヒーティングブレード１３１の接触端部１３１ｃと折り曲げ加工部１２０の構造および熱印加方式を通じて、２次加圧時、パウチ翼１２ａが重なっていない領域１２ｄに対して重なった領域１２２が５５度～８５度範囲内で折り曲げられながらパウチの上面と下面が同時に焼成変形されて、折り曲げ加工完了後にパウチ翼１２ａが９０度以上に広がることを防止することができる。
すなわち、パウチ翼１２ａのスプリングバック（ｓｐｒｉｎｇ ｂａｃｋ）現象を阻止して、パウチ翼１２ａが９０度折り曲げ状態を持続的に維持することができる。
以下では、図６～図１０を参照して、本発明の一実施例に係る電池セルのパウチ翼折り曲げ装置１００を利用してパウチ翼１２ａを折り曲げ加工する方法について説明することにする。
図６は、パウチ翼の縁に、「
」の形状の重なった部分（図１２の１２ｅ）を形成するために２回折り曲げる工程を説明するための図面である。
図６の（ａ）に図示された通り、電池セル１０が準備される。この時、電池セル１０のパウチ翼は上面および下面がシーリングされた状態である。図６の（ａ）で、電池セルのパウチ翼１２ａの形態を初期形態という。
次に、図６の（ｂ）に図示された通り、ガイド棒５０がパウチ翼１２ａの上面と下面を加圧しながらパウチ翼１２ａを支持する。引き続き、折り曲げブロック６０がパウチ翼１２ａの下部から上部に移動（垂直移動）しながらパウチ翼１２ａを初期形態に対して９０度に１次折り曲げする。
引き続き、図６の（ｃ）に図示された通り、折り曲げブロック６０が電池セルに向かって前進移動（水平移動）されながら、パウチ翼１２ａの重なった領域の終端部が初期形態に対して１８０度になるように２次折り曲げする。
図７～図１０は図６で説明された工程が完了した後、パウチ翼１２ａを追加で折り曲げる工程である。図７～図１０は、本発明の一実施例に係る電池セルのパウチ翼折り曲げ装置を利用して、電池セルのパウチ翼を折り曲げる過程を説明するための図面である。
すなわち、パウチ翼１２ａで、重なっていない領域に対して、重なった領域を折り曲げる工程を示す。
図７および図８を参照すると、第２ヒーティングブレード１３１はパウチ翼１２ａの上面と接触され、第１ヒーティングブレード１３２がパウチ翼１２ａの下面と接触するように位置しながら、パウチ翼１２ａを上下に支持する。この時、第２ヒーティングブレード１３１と第１ヒーティングブレード１３２はパウチ翼１２ａに熱を供給する。パウチ翼１２ａのシーリング部は第２ヒーティングブレード１３１と第１ヒーティングブレード１３２により溶融する（図１１の１２ｂ参照）．
引き続き、図８を参照すると、折り曲げ加工部１２０がパウチ翼１２ａの下面と接触しながら、初期位置から上部（第１方向、Ｆ１）に移動する。
図９に図示された通り、折り曲げ加工部１２０が上部ヒーティングブレード１３１に向かって第２方向Ｆ２に移動しながらパウチ翼１２ａの重なった領域を加圧する。一方、第１方向（例、垂直方向）と第２方向（例、水平方向）は直交する方向であり得る。
図９を参照すると、１次加圧が完了した後、２次加圧時、パウチ翼１２ａは重なった領域が重なっていない領域に対して鋭角で折り曲げられながら焼成変形する。これに伴い、折り曲げ後のパウチ翼１２ａのスプリングバック（ｓｐｒｉｎｇ ｂａｃｋ）現象を阻止することができる。
一例として、折り曲げ加工部１２０を通じて重なった部分に加えられる温度は１６０～２００℃であり、圧力は０．２～０．７ＭＰａであり、前記折り曲げ加工部１２０を通じての熱圧着が１～１０秒の間遂行され得る。
図９によるパウチ翼１２ａの折り曲げ工程が完了すると、図１０に図示された通り、第２ヒーティングブレード１３１、第１ヒーティングブレード１３２および折り曲げ加工部１２０は本来の位置に戻る。
図１０を参照すると、折り曲げ加工部１２０の２次加圧が完了した後、第２ヒーティングブレード１３１がパウチ翼１２ａと遠ざかる方向に移動され、第２ヒーティングブレード１３１の接触端部１３１ｃの一面１３１ｄがパウチ翼１２ａを３次加圧するように設けられる。
図１０を参照すると、折り曲げ加工部１２０の２次加圧が完了した後、第２ヒーティングブレード１３１は初期位置から、パウチ翼１２ａと接触するために移動した方向の反対方向に移動される。第２ヒーティングブレード１３１がパウチ翼１２ａと遠ざかる方向に移動され、第２方向Ｆ２の反対方向にパウチ翼１２ａを加圧することによって、パウチ翼１２ａが３次折り曲げされ得る。
図１０および図１２を参照すると、３次折り曲げ過程を通じて、パウチ翼１２ａは外力が加えられていない状態で、重なっていない部分１２ｄに対して重なった部分１２ｅが７５度～９０度の範囲で一定の角度θ３をなすようになる。
以下では、表１および表２を参照して、折り曲げ工程の効率について説明することにする。
表１はヒーティングブレードに熱源を供給していない場合（ケース１）と、ヒーティングブレードに熱源を供給する場合（ケース２）の絶縁抵抗値の改善率である。
前記表１で、ケース１はヒーティングブレード１３１、１３２に熱源が供給されていない状態で、折り曲げ加工部１２０を利用してパウチ翼１２ａを折り曲げた場合の絶縁抵抗改善率である。
そして、ケース２はヒーティングブレード１３１、１３２に熱源が供給された状態で、ブロック型折り曲げ加工部１２０を利用して、パウチ翼１２ａを折り曲げた場合の絶縁抵抗改善率を示す。
前記表１および表２で、絶縁抵抗区間はブロックタイプを基準として設定された区間であって、大きく１ＭΩ～４９ＭΩの範囲、５０ＭΩ～９９ＭΩの範囲、１００ＭΩ以上に区分される。
ケース１で、本発明の一実施例に係るブロック型の構造を有する折り曲げ加工部１２０は、折り曲げ加工前１ＭΩ～４９ＭΩの範囲を有する絶縁抵抗値が折り曲げ加工後平均３１７％改善され、折り曲げ加工前５０ＭΩ～９９ＭΩの範囲を有する絶縁抵抗値が折り曲げ加工後平均５３４％改善され、折り曲げ加工前１００ＭΩの範囲を有する絶縁抵抗値が折り曲げ加工後平均１８６％改善されることが分かる。
ケース２で、本発明の一実施例に係るブロック型の構造を有する折り曲げ加工部１２０は、折り曲げ加工前１ＭΩ～４９ＭΩの範囲を有する絶縁抵抗値が折り曲げ加工後平均３７３％改善され、折り曲げ加工前５０ＭΩ～９９ＭΩの範囲を有する絶縁抵抗値が折り曲げ加工後平均６５２％改善され、折り曲げ加工前１００ＭΩの範囲を有する絶縁抵抗値が折り曲げ加工後平均２２１％改善されることが分かる。
前記ケース１およびケース２を参照すると、本発明で、ブロック型タイプの折り曲げ加工部１２０によって、折り曲げ加工前後を比較して、絶縁抵抗が少なくとも２倍以上改善されることが分かる。
表２は、表１のケース１と２の絶縁抵抗平均増減率と、ヒーティングブレードの熱供給による絶縁抵抗改善率を纏めたものである。ここで、ケース１と２は同一条件で実験されたものである。
表２を参照すると、ケース１に対するケース２の改善率を詳擦すると、ヒーティングブレードに熱を供給した場合（ケース２）に、ヒーティングブレードに熱を供給していない場合（ケース１）と比較して、１ＭΩ～４９ＭΩの範囲で１８％の改善率、５０ＭΩ～９９ＭΩの範囲で２２％の改善率、そして、１００ＭΩ以上で１９％の改善率で、絶縁抵抗が向上することが分かる。
本発明が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することなく他の具体的な形態で実施され得ることが理解できるであろう。
したがって、以上で記述した実施例はすべての面で例示的なものであり、限定的ではないものと理解されるべきである。
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って示され、特許請求の範囲の意味および範囲そしてその均等概念から導き出されるすべての変更または変形された形態は本発明の範囲に含まれるものと解釈されるべきである。
本発明は一対のヒーティングブレードを通じてパウチ翼のシーリング部を溶融させて、パウチ翼に対する折り曲げ工程時にシーリング部でのクラックの発生を防止および除去することができる。これに伴い、本発明はシーリング部でのクラックによる絶縁抵抗の不良を防止することによって、電池セルの絶縁抵抗性能を向上させることができる。

Claims (15)

  1. 電池セルのパウチ翼が外部に露出するように前記電池セルが装着される装着部；
    所定間隔で離れて対向するように配置され、前記パウチ翼と接触するように移動可能に設けられ、前記パウチ翼を加熱するように設けられた一対のヒーティングブレード；および
    前記一対のヒーティングブレードが前記パウチ翼と接触した状態で、第１方向に沿って移動して前記パウチ翼を１次加圧し、前記第１方向とは異なる第２方向に沿って移動して前記パウチ翼を２次加圧することによって、前記パウチ翼を折り曲げるように設けられた折り曲げ加工部を含む、電池セルのパウチ翼折り曲げ装置。
  2. 前記折り曲げ加工部による前記パウチ翼の前記１次加圧時の前記パウチ翼の折り曲げ角度の大きさは、前記２次加圧時の折り曲げ角度の大きさより大きい、請求項１に記載の電池セルのパウチ翼折り曲げ装置。
  3. 前記折り曲げ加工部は前記パウチ翼に熱を供給するように設けられたヒーティングブロックである、請求項１に記載の電池セルのパウチ翼折り曲げ装置。
  4. 前記折り曲げ加工部は前記パウチ翼を加圧時、前記パウチ翼と面接触可能に設けられた、請求項３に記載の電池セルのパウチ翼折り曲げ装置。
  5. 前記折り曲げ加工部は、
    前記１次加圧のための初期位置で前記パウチ翼の第１面と接触する第１接触面、および
    前記第１接触面に対して鋭角に傾斜し、前記２次加圧時に前記パウチ翼の第１面と接触する第２接触面を有する、請求項４に記載の電池セルのパウチ翼折り曲げ装置。
  6. 前記折り曲げ加工部は、所定の曲率で湾曲して前記第１接触面と前記第２接触面を連結する湾曲部を有する、請求項５に記載の電池セルのパウチ翼折り曲げ装置。
  7. 前記折り曲げ加工部は前記第１接触面が前記パウチ翼の第１面と接触した状態で、前記第１方向に沿って移動する時、前記第１接触面、前記湾曲部および前記第２接触面が前記パウチ翼の第１面と順次接触する、請求項６に記載の電池セルのパウチ翼折り曲げ装置。
  8. 前記折り曲げ加工部は前記第２接触面が前記第１接触面に対して５５度～８５度範囲内で傾斜するように設けられた、請求項５に記載の電池セルのパウチ翼折り曲げ装置。
  9. 前記一対のヒーティングブレードは前記パウチ翼の第１面と接触する第１ヒーティングブレードおよび前記パウチ翼の第１面と反対方向の第２面と接触する第２ヒーティングブレードを含み、
    前記折り曲げ加工部は前記２次加圧時、前記第２接触面が前記第２ヒーティングブレードに向かって移動し、前記パウチ翼が前記第２ヒーティングブレードおよび第２接触面とそれぞれ接触するように設けられた、請求項５に記載の電池セルのパウチ翼折り曲げ装置。
  10. 前記第１ヒーティングブレードおよび前記第２ヒーティングブレードは、それぞれ前記パウチ翼と接触する本体および本体に熱を提供する熱供給源を含み、
    前記第２ヒーティングブレードは前記パウチ翼と接触する本体の接触端部が前記折り曲げ加工部に向かう方向に曲がった、請求項９に記載の電池セルのパウチ翼折り曲げ装置。
  11. 前記第２ヒーティングブレードは、前記接触端部の一面が前記折り曲げ加工部の第２接触面と平行するように曲がった、請求項１０に記載の電池セルのパウチ翼折り曲げ装置。
  12. 前記折り曲げ加工部の前記２次加圧が完了した後、前記第２ヒーティングブレードが前記パウチ翼と遠ざかる方向に移動され、前記第２ヒーティングブレードの前記接触端部の一面が前記パウチ翼を３次加圧するように設けられた、請求項１１に記載の電池セルのパウチ翼折り曲げ装置。
  13. 前記折り曲げ加工部の前記２次加圧が完了した後、前記第２ヒーティングブレードは前記パウチ翼と接触するために移動した方向の反対方向に移動される、請求項１２に記載の電池セルのパウチ翼折り曲げ装置。
  14. 前記第２ヒーティングブレードが前記パウチ翼と遠ざかる方向に移動され、前記第２方向の反対方向に前記パウチ翼を加圧することによって、前記パウチ翼が３次折り曲げされる、請求項１２に記載の電池セルのパウチ翼折り曲げ装置。
  15. 電極組立体；および
    前記電極組立体を収容するパウチを含み、
    前記パウチは前記電極組立体の外郭で密封されたパウチ翼を含み、
    前記パウチ翼は複数回折り曲げられて重なった部分および重なっていない部分を含み、外力が加えられていない状態で、前記重なっていない部分に対して前記重なった部分が７５度～９０度の範囲で一定の角度をなす、パウチ型電池セル。
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