JP6392954B2 - 曲面構造の電池セル収納用トレイ - Google Patents

Description

本発明は、繰り返しの充放電が可能な二次電池を収納する電池セルトレイに関するものであり、より詳細には、曲面構造の電池セルの寸法安定性を向上させることができるように、曲面構造の電池セル収納部が形成されている電池セルトレイに関する。

ＩＴ（Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）技術の目覚しい発達に伴い、様々な携帯型情報通信機器の拡散により、２１世紀は、時間と場所にとらわれずに高品質の情報サービスが可能な「ユビキタス社会」に発展している。このようなユビキタス社会への発展のベースには、リチウム二次電池が重要な位置を占めている。

最近は、電子デバイスのデザイン自体が需要者の製品選択において非常に重要な要素として作用し、消費者の好みによって電子デバイスがますます小型化、薄型化していく趨勢である。これによって、電子デバイスの内部空間の不必要な浪費を最小化するために、リチウム二次電池も、小型化、薄型化が要求されており、リチウム二次電池の形状も、電子デバイスの形状に応じて多様に具現される必要がある。最近、フレキシブル（ｆｌｅｘｉｂｌｅ）電池を含め、曲がった形状の電池に対する需要が高まっている。

これと関連して、韓国公開特許第２０１２−００８２８０８号公報には、曲がった形状の電池が開示されている。しかし、韓国公開特許第２０１２−００８２０８０号公報は、電子デバイスの内部に装着される曲面構造の電池を開示しているだけで、曲がった形状の電池が有する問題点については全く開示していない。

韓国公開特許第２０１２−００８２８０８号公報

本出願の発明者らは、曲がった形状のパウチ型電池は、外部衝撃による曲率変形が発生する問題があることを確認した。このような問題点は寸法安定性を低下させることによって、電子デバイスの内部への装着を難しくするという問題があった。これは、最終的に、良品率を低下させる原因となる。

本発明は、前記の従来技術の問題点を解決するために、外部衝撃から曲率が変形する現象を防止し、寸法安定性を向上させて曲がった形状の電池セルの良品率を改善することができるように、曲面構造の電池セル収納部を含む電池セルトレイを提供しようとする。

本発明の一側面による電池セルトレイは、
平板本体；及び
前記平板本体から陥没した構造となっており、装着される電池セルの曲面（ｃｕｒｖｅｄ ｓｕｒｆａｃｅ）構造に符合する曲面が成形されている基底面、及び前記基底面を平板本体と連結する側壁で構成されている、１つ以上の電池セル装着部；
を含むことを特徴とすることができる。

本発明の他の側面による電池セルトレイは、
平板本体；及び
前記平板本体から陥没した構造となっており、装着される電池セルの曲面構造に符合する曲面が形成されている１つ以上のリブ（ｒｉｂ）を含む基底平面、及び前記基底平面を平板本体と連結する側壁で構成されている、１つ以上の電池セル装着部；
を含むことを特徴とすることができる。

用語「連結」は、「結合」又は「締結」と「延長」を全て含む意味として使用することができ、「結合」又は「締結」は、前記基底面と前記平板本体が締結構造または締結部材を用いて１つになることを意味し、「延長」は、前記基底面と前記平板本体が射出成形などで作製されて一体化されていることを意味するものと理解することができる。以下、本明細書において、互いに分離されている部材の結合は、当業界に公知となっている結合方式、例えば、結合突起と結合溝の締結方式、ボルト締結方式、スライディング締結方式などによって行うことができる。

用語「成形」は、曲面が下記のリブのように独立した部材によって形成されるものではなく、例えば、射出成形の方法で、基底面自体が曲面を有するように作られることを意味するものと理解することができる。

前記曲面構造の電池セルは、
電解質；
正極、負極及び分離膜の積層面が曲面（ｃｕｒｖｅｄ ｓｕｒｆａｃｅ）を含む電極積層体；
前記電極積層体の電極タブと接続される電極リード；及び
前記曲面に対応する曲面が形成されている収納部に前記電解質と電極積層体を内蔵し、前記電極リードが外部に露出した状態で開口部が密封されている電池ケース；を含むパウチ型電池セルであり得る。

前記電池ケースは、金属層と樹脂層を含むラミネートシートからなることができる。具体的に、前記ラミネートシートはアルミニウムラミネートシートであり得る。前記ラミネートシートの電池ケースは、陥没構造の収納部と前記収納部から延びている外郭部とからなる下部ケース、及び前記下部ケースと熱融着によって結合する上部ケースからなることができる。場合によって、前記上部ケースは、陥没構造の収納部、及び前記収納部から延びている外郭部からなっていてもよい。前記上部ケースと前記下部ケースは互いに分離されていてもよく、上部ケースと下部ケースの一部が互いに連結されていてもよい。

前記ラミネートシートの電池ケースは、金属缶構造の電池ケースに比べて形状自由度に優れている反面、外部衝撃に対する機械的剛性が低く、スプリングバック現象が発生しやすい。そこで、本出願の発明者らは、スプリングバック現象を防止し、外部衝撃による曲率変形を防止するために、電池セルの曲面構造に符合する曲面構造の電池セル装着部が形成されている電池セルトレイを考案した。

前記電池ケースの収納部は、完成したパウチ型電池セルの収納部に対応し、開口部を密封した領域は、完成したパウチ型電池セルにおいて前記収納部の外郭に形成されていてもよい。前記密封領域を、以下では、外周密封部と定義することができる。

非制限的な実施例において、前記電池ケースにおいて１つ以上の外周密封部は、収納部の外側壁に向かって折り曲げられていてもよい。具体的に、電極リードが外部に露出している外周密封部を除いた、１つ以上の外周密封部が収納部の外側壁に向かって折り曲げられていてもよい。より具体的に、前記電極リードは、非折り曲げ外周密封部に向かって折り曲げられていてもよい。

前記リブは、トレイと分離されている独立した構造物であって、当業界に公知となっている結合方法を用いて前記基底平面に結合することができる。

非制限的な実施例において、前記リブは、前記基底平面と対面する第１平面、及び前記第１平面に対向する第１曲面で構成されており、前記第１平面と第１曲面のそれぞれの両端が互いに連結されている構造からなるものであってもよい。前記リブは、射出成形で作製された構造物であってもよく、前記第１平面を含む第１部材と、前記第１曲面を含む第２部材との結合によって作製された構造物であってもよい。

非制限的な実施例において、前記電池セルトレイは２つ以上のリブを含んでいてもよく、前記リブは互いに離隔していてもよい。

非制限的な実施例において、前記側壁は平板本体から延長形成されていてもよく、前記基底面または基底平面は側壁から延長形成されていてもよい。

非制限的な実施例において、前記側壁は平板本体に結合されていてもよく、前記基底面または基底平面は側壁から延長形成されていてもよい。

非制限的な実施例において、前記側壁は平板本体に結合されていてもよく、前記基底面または基底平面は側壁に結合されていてもよい。

前記側壁のうち１つ以上の側壁には、１つ以上の陥没部が形成されていてもよい。前記陥没部は、電池セル装着部に収納されている電池セルの装着及び着脱を容易にする余裕空間を提供することによって工程性を向上させることができるという利点がある。また、隣接配列されている２つ以上の電池セル装着部間に形成されている側壁のうち１つ以上の側壁には、互いに対面する位置で陥没部が互いに連通していてもよい。前記連通した陥没部は、隣接する電池セル装着部に収納されているそれぞれの電池セルの装着及び着脱を容易にする余裕空間を提供することができる。

非制限的な実施例において、前記側壁のうち１つ以上の側壁には開口が形成されていてもよい。

非制限的な実施例において、前記電池セルトレイには、１つの電池セル装着部が形成されていてもよく、この場合、１つの電池セル装着部が形成されているそれぞれの電池セルトレイは、サブ（ｓｕｂ）トレイとして区分して定義することができ、前記サブトレイは、互いに結合して、２つ以上の電池セル装着部を含む電池セルトレイを完成することができる。もちろん、２つ以上の電池セル装着部を含む電池セルトレイが射出成形などによって作製されてもよい。

前記電池セル装着部は、電池セルの本体の形状に対応する収納空間が形成されている電池セル本体装着部；及び前記電池セル本体装着部の一部から電極リードの突出方向に延長形成されている電極リード装着部；で構成されていてもよい。

前記電池セルトレイは、外部衝撃を緩和できる弾性素材からなることができる。また、前記電池セルトレイは、電気絶縁性の高分子素材からなることができる。

本発明の非制限的な実施例に係る曲がった形状の電池セルの模式的な斜視図である。 本発明の非制限的な実施例に係る電池セルトレイの模式的な斜視図である。 図１の電池セルが図２の電池セルトレイに装着された状態を模式的に示した斜視図である。

以下、本発明の非制限的な実施例に係る図面を参照して本発明をさらに詳述するが、本発明の範疇がそれによって限定されるものではない。

図１には、本発明の非制限的な実施例に係る曲がった形状の電池セルの斜視図が模式的に示されている。これを参照すると、曲がった形状の電池セル１００は、ラミネートシートからなるパウチ型電池ケースの収納部１５０に電解質と電極積層体を収納した状態で開口部を密封することによって完成する。４つの外周密封部１３１，１３２，１３３，１３４のうち、電極リード１１１，１１２が露出している外周密封部１３４を除いた、３つの外周密封部１３１，１３２，１３３は側面１４０に向かって折り曲げられている。電極リード１１１，１１２は、非折り曲げ外周密封部１３４から外部に露出している。

図２には、本発明の非制限的な実施例に係る電池セルトレイの斜視図が模式的に示されており、図３には、図１の電池セルが図２の電池セルトレイに装着された状態を模式的に示した斜視図が示されている。

図２を参照すると、電池セルトレイ２００は、平板本体２１０、及び平板本体２１０から陥没している電池セル装着部２２０で構成されている。電池セル装着部２２０は、基底平面２２１、及び平板本体２１０から基底平面２２１に延びている側壁２２２で構成されている。基底平面２２１には、第１曲面と第１平面を含み、第１曲面と第１平面の両端が互いに連結されている２つのリブ２３０が装着されている。側壁２２２のうち１つの側壁には陥没部２２２Ａが形成されており、陥没部２２２Ａと対面し、電池セル装着部２２０間に形成されている側壁には、陥没部が連通している開口Ｚが形成されている。Ｙ領域は電池セル本体装着部であり、Ｘ領域は電極リード装着部である。電極リード装着部Ｘは、電池セル本体装着部Ｙの一部から電極リードの突出方向に延長形成されている。図３を参照すると、電池セル本体装着部Ｙと電極リード装着部Ｘからなる電池セル装着部２２０には、図１の電池セル１００が装着されている。

本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、上記内容に基づいて本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。

本発明によれば、外部衝撃による曲率変形を防止できるので、寸法安定性が向上した曲面構造の電池セルを提供することができるという利点がある。

１００ 電池セル
１１１，１１２ 電極リード
１３１，１３２，１３３，１３４ 外周密封部
１４０ 側面
１５０ 収納部
２００ 電池セルトレイ
２１０ 平板本体
２２０ 電池セル装着部
２２１ 基底平面
２２２ 側壁
２２２Ａ 陥没部
２３０ リブ
Ｘ 電極リード装着部
Ｙ 電池セル本体装着部
Ｚ 開口

Claims (9)

1. 平板本体と、
   前記平板本体から陥没した構造となっており、装着される電池セルの曲面構造に符合する曲面が形成されている１つ以上のリブを含む基底平面、及び前記基底平面を平板本体と連結する側壁で構成されている、１つ以上の電池セル装着部と、
   を含み、
   前記リブは、前記基底平面と対面する第１平面、及び前記第１平面に対向する第１曲面で構成されており、前記第１平面と第１曲面のそれぞれの両端が互いに連結されている構造からなることを特徴とする、電池セルトレイ。
2. ２つ以上のリブを含んでおり、前記リブは互いに離隔していることを特徴とする、請求項１に記載の電池セルトレイ。
3. 前記側壁は平板本体から延長形成されており、 基底平面は側壁から延長形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の電池セルトレイ。
4. 前記側壁は平板本体に結合されており、 基底平面は側壁から延長形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の電池セルトレイ。
5. 前記側壁は平板本体に結合されており、 基底平面は側壁に結合されていることを特徴とする、請求項１に記載の電池セルトレイ。
6. 前記電池セル装着部は、
   電池セルの本体の形状に対応する収納空間が形成されている電池セル本体装着部と、
   前記電池セル本体装着部の一部から電極リードの突出方向に延長形成されている電極リード装着部と、
   で構成されていることを特徴とする、請求項１に記載の電池セルトレイ。
7. 前記側壁のうち１つ以上の側壁には開口が形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の電池セルトレイ。
8. 前記側壁のうち１つ以上の側壁には１つ以上の陥没部が形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の電池セルトレイ。
9. 隣接配列されている２つ以上の電池セル装着部間に形成されている側壁のうち１つ以上の側壁には、互いに対面する位置で陥没部が互いに連通していることを特徴とする、請求項１に記載の電池セルトレイ。

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