JP7242119B2 - 二次電池の製造装置及び方法 - Google Patents

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Description

［関連出願の相互参照］
本出願は、２０１９年６月７日付韓国特許出願第１０－２０１９－００６７３８８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、二次電池の製造装置及び方法に関し、より詳しくはサイズの誤差を減少させ、体積対比エネルギー密度を増加させることができる、二次電池の製造装置及び方法に関する。
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などがある。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）など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新再生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）等が形成され、単位セル等が互いに積層されることで、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ケースに収容され、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、形態が一定でない軟性の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二つのコップ部を互いに対称に引抜成形してもよい。そして、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Ｔがさらに厚い電極組立体も収容することができる。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ので、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することができる。したがって、シーリングされる角部を減少させて工程速度を向上させることができ、トリミング工程数も減少させることもできる。
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１ａ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た。これをコウモリ耳（Ｂａｔ Ｅａｒ）２と言う。
図１に示すように、このようなコウモリ耳２が突出形成されると、不要な体積がさらに増加するので、二次電池１ａ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ので、体積対比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、体積対比エネルギー密度を増加させることができる、二次電池の製造装置及び方法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の製造装置は、二次電池の電池ケースがフォールディングされると、前記電池ケースでフォールディングされるフォールディング部を内側に陥没させて陥没部を形成する陥没誘導部；一端の一側が陥没されて凹状空間を形成し、前記一端が前記電池ケースに挿入されて前記フォールディング部を外側に押し出しながら、前記陥没誘導部が前記凹状空間に挿入される第１ガイド；及び前記電池ケースのシーリング部を保持して前記電池ケースを固定する第２ガイドを含む。
また、前記陥没誘導部は、複数形成されており、複数の前記陥没誘導部は、互いに向かい合う方向と平行な方向に直線移動することができる。
また、前記第１ガイドは、前記シーリング部がシーリングされる前に前記シーリング部を介して、前記電池ケースに挿入されてよい。
また、前記第１ガイドが前記フォールディング部を外側に押し出すと、前記フォールディング部が前記陥没誘導部とともに前記凹状空間に挿入されて陥没部を形成することができる。
また、前記第１ガイドは、前記一端の一側が内側に陥没されてフィレットされてよい。
また、前記第１ガイドは、前記一端の一側が内側に陥没されて面取りされ、複数の平面で前記凹状空間を形成し、前記複数の平面が互いに成す外角が鈍角を形成してよい。
また、前記シーリング部に熱及び圧力を印加して前記シーリング部をシーリングするシーリングツールをさらに含んでよい。
また、前記第１ガイドは、前記シーリング部がシーリングされる前に、前記電池ケースから引き出されてよい。
また、前記第１ガイドは、厚さが前記電池ケースがフォールディングされた際の厚さよりも薄くてよい。
また、前記第２ガイドは、トングの形状を有し、前記シーリング部を両面から保持することができる。
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の製造方法は、電極及び分離膜が交互に積層されて形成される電極組立体を、二次電池の電池ケースに収納するステップ；前記電池ケースがフォールディングされると、陥没誘導部が前記電池ケースでフォールディングされるフォールディング部を内側に陥没させて陥没部を形成するステップ；一端の一側が陥没されて凹状空間を形成する第１ガイドの前記一端を前記電池ケースに挿入するステップ；前記第１ガイドが前記電池ケースのフォールディング部を外側に押し出しながら、前記フォールディング部が前記陥没誘導部とともに前記凹状空間に挿入されるステップ；第２ガイドが前記電池ケースのシーリング部を保持して前記電池ケースを固定するステップ；及びシーリングツールが前記シーリング部に熱及び圧力を印加して前記シーリング部をシーリングするステップを含む。
また、前記電池ケースを固定するステップ後且つ前記シーリング部をシーリングするステップ前に、前記第１ガイドを前記電池ケースから引き出すステップをさらに含んでよい。
前記課題を解決するための本発明の実施形態による二次電池は、前記二次電池の製造方法で製造される。
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。
コウモリ耳の形成を防止し、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、体積対比エネルギー密度を増加させることができる。
本発明に係る効果は、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二次電池の製造方法を示したフローチャートである。 本発明の一実施形態による陥没誘導部と電池ケースが近くなる姿を示した概略図である。 本発明の一実施形態による第１ガイドがパウチ型電池ケースに挿入される姿を示した概略図である。 本発明の一実施形態による第１ガイドの概略図である。 本発明の他の実施形態による第１ガイドの概略図である。 本発明の一実施形態による第２ガイドがパウチ型電池ケースのシーリング部を保持する姿を示した概略図である。 本発明の一実施形態による第１ガイドがパウチ型電池ケースから引き出される姿を示した概略図である。 本発明の一実施形態によるシーリングツールがパウチ型電池ケースのシーリング部をシーリングする姿を示した概略図である。
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であろう。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ものではなく、互いに異なる多様な形態に具現されてよく、ただ本実施形態は本発明の開示が完全となるようにし、本発明が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。明細書全体にわたっ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的に理解され得る意味として用いられるであろう。また、一般的に用いられる辞典に定義されている用語は、明白かつ特別に定義されていない限り、理想的または過度に解釈されない。
本明細書で用いられる用語は、実施形態を説明するためのものであり、本発明を制限しようとするものではない。本明細書で、単数形は語句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「含んでいる（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または追加を排除しない。
以下、図面を参照して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、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、正極及び負極など二つの電極と、電極等を互いに絶縁させるために電極等の間に介在されるか、いずれか一つの電極の左側また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。積層構造体は、所定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、制限されずに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また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などが、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できる経路になる。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たり、無地部に別の導電部材を超音波溶接などで連結して形成されたりしてもよい。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）溶接などで連結される。そして、電極リード１２の一部は、絶縁部１４で周囲が包囲される。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。したがって、このような絶縁部１４は、電気がよく通らない非伝導性を有する不導体で製造される。一般的に絶縁部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の形成位置に応じて互いに反対方向に延長されてもよく、互いに同一の方向に延長されてもよい。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）材質またはニッケル（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に電極組立体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て電極組立体１０を収容することができる収容空間が設けられる。そして、電極組立体１０が電池ケース１３の外部に離脱されないように、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を共に引抜成形してよい。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が一番始めに収納される空間である。このような収納部１３５は、電極組立体１０がコップ部１３３に容易に収納されるため、電極組立体１０の一側を先に収納して位置を固定する。このために図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。したがって、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を包囲する。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・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または高分子電解質を用いたポリマーを含んでよい。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に行くほど次第に深さ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。
コップ部１３３で最も深さｄの深い所は、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の半分よりも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の半分よりも深くなければ、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、シーリング部１３４同士が互いに当接しないのでシーリングされないか、シーリング部１３４同士が互いに当接しても当接する領域が過度に狭いため、シーリングが不良になるという問題が発生するためである。
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も深くなるので、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も薄くなるので、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。
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を包囲しながら内部に収納することができる。
前述したように、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を有するので、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を共に包囲しながら、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。
収納部１３５を形成する両側壁から、第１ケース１３１及び第２ケース１３２は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、折り曲げられた両側壁と第１ケース１３１及び第２ケース１３２が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２３（図１６に示す）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二次電池１の製造方法を示したフローチャートである。
前述したように、従来には、電池ケース１３をフォールディングし、シーリング部１３４に熱及び圧力を印加してシーリングすると、フォールディング部３３６の一部が外側に突出されてコウモリ耳２を形成した。よって、二次電池３の不要な体積がさらに増加するので、設計されたサイズで誤差が発生した。そして、二次電池３を電池モジュール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った。また、全体的に二次電池３の体積を増加させるので、体積対比エネルギー密度が減少するという問題もあった。
ここで、フォールディング部１３６は、収納部１３５の両端から、収納部１３５の長手方向に延長されて形成される領域を指し、電池ケース１３がフォールディングされる際に電池ケース１３で収納部１３５の両端からフォールディングされる部分であり、シーリング部１３４の一部を構成する。
本発明の一実施形態によれば、コウモリ耳２を形成していたフォールディング部１３６の一部１３６１が、第１ガイド２１により整理されて外側に突出されないことができる。したがって、コウモリ耳２の形成を防止し、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１の体積を減少させるので、体積対比エネルギー密度を増加させることができる。
このために、本発明の一実施形態による二次電池１の製造方法は、電極及び分離膜が交互に積層されて形成される電極組立体１０を、二次電池１の電池ケース１３に収納するステップ；電池ケース１３がフォールディングされると、複数の陥没誘導部２０が電池ケース１３でフォールディングされるフォールディング部１３６を内側に陥没させて陥没部１３６２を形成するステップ；一端２１１（図１２に示す）の一側が陥没されて凹状空間２１２（図１２に示す）を形成する第１ガイド２１の一端２１１を電池ケース１３に挿入するステップ；第１ガイド２１が電池ケース１３のフォールディング部１３６を外側に押し出しながら、陥没誘導部２０がそれぞれ前記凹状空間２１２に挿入されるステップ；第２ガイド２２が電池ケース１３のシーリング部１３４を保持して電池ケース１３を固定するステップ；及びシーリングツール２３がシーリング部１３４に熱及び圧力を印加してシーリング部１３４をシーリングするステップを含む。
以下、図９のフローチャートに示した各ステップを図１０から図１６を参考して具体的に説明する。
図１０は、本発明の一実施形態による陥没誘導部２０と電池ケース１３が近くなる姿を示した概略図である。
本発明の一実施形態による二次電池１の製造装置は、二次電池１の電池ケース１３がフォールディングされると、電池ケース１３でフォールディングされるフォールディング部１３６を内側に陥没させて陥没部１３６２を形成する陥没誘導部２０；一端２１１の一側が陥没されて凹状空間２１２を形成し、一端２１１が電池ケース１３に挿入されてフォールディング部１３６を外側に押し出しながら、陥没誘導部２０が凹状空間２１２に挿入される第１ガイド２１；及び電池ケース１３のシーリング部１３４を保持して電池ケース１３を固定する第２ガイド２２を含む。そして、シーリング部１３４に熱及び圧力を印加してシーリング部１３４をシーリングするシーリングツール２３をさらに含んでよい。
先ず、電極及び分離膜が交互に積層されて形成される電極組立体１０を電池ケース１３に収納する（Ｓ９０１）。そして、電池ケース１３がフォールディングされると、シーリング部１３４がシーリングされる前に、陥没誘導部２０が電池ケース１３でフォールディングされるフォールディング部１３６を内側に陥没させる（Ｓ９０２）。これにより、電池ケース１３に陥没部１３６２を形成することができる。
陥没誘導部２０は、電池ケース１３でフォールディングされるフォールディング部１３６を内側に陥没させて陥没部１３６２を形成する。このとき、陥没誘導部２０の移動が容易であるため、電池ケース１３に向かって陥没誘導部２０が移動することもできる。しかし、図１０に示すように、陥没誘導部２０は別途の器具に固定され、電池ケース１３が陥没誘導部２０に向かって移動することもできる。例えば、追って電池ケース１３に第１ガイド２１及び第２ガイド２２で作業を行うため、電池ケース１３を作業台またはテーブル（図示せず）に安着させれば、陥没誘導部２０はこのような作業台またはテーブル（図示せず）の一面に固定されて突出形成されてもよい。または、作業台またはテーブル（図示せず）に別途のスタンド（図示せず）が固定され、陥没誘導部２０はこのようなスタンド（図示せず）に固定されてもよい。すなわち、陥没誘導部２０が固定され得るのであれば、制限されずに多様な方法が用いられてよい。
図１０に示すように、固定された陥没誘導部２０に向かって、電池ケース１３が近く移動する。このとき、電池ケース１３のフォールディング部１３６が陥没誘導部２０に向かう方向に位置する。そして、電池ケース１３を固定された陥没誘導部２０に向かって押し出す。そうすると、固定された陥没誘導部２０の反作用により、柔軟性を有するパウチ型電池ケース１３のフォールディング部１３６が内側に陥没され得る。
このような陥没誘導部２０は、図１０に示すように、円柱状を有してよいが、これに制限されずに三角柱、四角柱、楕円柱など陥没部１３６２を形成させ得るのであれば、多様な形状を有してよい。但し、陥没部１３６２の形状は、陥没誘導部２０の形状に対応される。したがって、陥没誘導部２０の形状によって、陥没部１３６２の形状が多様に変更され得る。
電池ケース１３は、一般に両側に全てフォールディング部１３６を含むことができる。したがって、両側のフォールディング部１３６に陥没部１３６２がそれぞれ形成され得る。このために、陥没誘導部２０も複数形成され、電池ケース１３の両側のフォールディング部１３６毎にそれぞれの陥没誘導部２０に向かって押し出すことで、一回の作業で陥没部１３６２をそれぞれ形成することができる。
このとき、電池ケース１３に形成される複数の陥没部１３６２の間の距離と、複数の陥没誘導部２０の間の距離が互いに対応される。ところが、電池ケース１３は、二次電池１のモデル、規格などによって大きさが異なるので、複数の陥没部１３６２の間の距離も一定でないこともある。したがって、複数の陥没誘導部２０は、互いに向かい合う方向と平行な方向に直線移動することができる。これにより、複数の陥没部１３６２の間の距離に対応して、複数の陥没誘導部２０の間の距離も変更され得る。
但し、これに制限されず、陥没誘導部２０が一つのみ形成され、両側のフォールディング部１３６を一つの陥没誘導部２０に向かって一つずつ順次押し出すことで、陥没部１３６２を形成する作業を二回行ってもよい。
図１１は、本発明の一実施形態による第１ガイド２１がパウチ型電池ケース１３に挿入される姿を示した概略図であり、図１２は、本発明の一実施形態による第１ガイド２１の概略図である。
陥没部１３６２が形成された後、図１１に示すように、シーリング部１３４がシーリングされる前に、シーリング部１３４を介して第１ガイド２１を電池ケース１３に挿入する（Ｓ９０３）。このとき、第１ガイド２１は、バー状を有し、一端２１１の一側が内側に陥没されて凹状空間２１２を形成する。このような陥没された一端２１１が電池ケース１３の内側に向かうように、第１ガイド２１を電池ケース１３に挿入する。
特に、本発明の一実施形態による第１ガイド２１は、図１２に示すように、一端２１１の一側が内側にフィレット（Ｆｉｌｌｅｔｉｎｇ、角丸め）されることが好ましい。これにより、一端２１１の一側が曲面で凹状空間２１２を形成し、このような一端２１１が電池ケース１３のフォールディング部１３６を外側に押し出すと、フォールディング部１３６が陥没誘導部２０とともに凹状空間２１２に挿入される。これにより、形成された陥没部１３６２の形状が堅固になり得る。
図１３は、本発明の他の実施形態による第１ガイド２１ａの概略図である。
一方、本発明の他の実施形態による第１ガイド２１ａは、図１３に示すように、一端２１１ａの一側が内側にチャンファリング（Ｃｈａｍｆｅｒｉｎｇ、面取り）されてもよい。特に、第１ガイド２１ａは、一端２１１ａの一側が内側に陥没されて面取りされ、複数の平面２１３で凹状空間２１２ａを形成する。このような陥没された一端２１１ａが電池ケース１３の内側に向かうように、第１ガイド２１ａを電池ケース１３に挿入する。
そして、一端２１１ａが電池ケース１３のフォールディング部１３６を外側に押し出すと、フォールディング部１３６が陥没誘導部２０とともに凹状空間２１２ａに挿入される。ここで、凹状空間２１２ａを形成する第１ガイド２１ａの複数の平面２１３が互いに成す外角（θ）が鈍角であってよい。
図１４は、本発明の一実施形態による第２ガイド２２がパウチ型電池ケース１３のシーリング部１３４を保持する姿を示した概略図である。
第１ガイド２１が電池ケース１３に挿入されると、第１ガイド２１が電池ケース１３のフォールディング部１３６と接触する。このとき、第１ガイド２１がある程度の厚さを有するので、従来でコウモリ耳２を形成していたはずのフォールディング部１３６の一部１３６１が、第１ガイド２１の周辺を包囲するのに用いられる。そして、第１ガイド２１がフォールディング部１３６を外側に押し出す（Ｓ９０４）。これにより、図１４に示すように、フォールディング部１３６が陥没誘導部２０とともに凹状空間２１２に挿入され得る。ここで、第１ガイド２１が有する厚さが薄すぎると、電池ケース１３のシーリング部１３４を介して第１ガイド２１が挿入されることが容易でない可能性がある。したがって、第１ガイド２１の厚さは、電池ケース１３がフォールディングされた際の厚さよりは薄いことが好ましい。
第２ガイド２２は、電池ケース１３のシーリング部１３４を保持して電池ケース１３を固定する（Ｓ９０５）。特に、第２ガイド２２は、図１４に示すように、フォールディング部１３６を含み、電極タブ１１が突出される第１シーリング部１３４１及び第２シーリング部１３４２をそれぞれ保持することが好ましい。このような第２ガイド２２は、シーリング部１３４を容易に保持するためにトングの形状を有し、シーリング部１３４を両面から保持することができる。
第２ガイド２２がシーリング部１３４を保持するとき、シーリング部１３４の全体を保持するより、図１４に示すように、フォールディング部１３６を除いて保持することが好ましい。第１ガイド２１がまだ電池ケース１３に挿入されているので、第１ガイド２１が挿入されているフォールディング部１３６まで第２ガイド２２が保持すると、第１ガイド２１が追って容易に電池ケース１３から引き出され得ないためである。
追ってシーリングツール２３がシーリング部１３４をシーリングするとき、第２ガイド２２がシーリング部１３４を引き続き保持して電池ケース１３を固定することが好ましい。ところが、第２ガイド２２がシーリング部１３４の中心領域を保持すれば、むしろ第２ガイド２２がシーリング部１３４のシーリングを妨害する可能性がある。したがって、第２ガイド２２は、シーリング部１３４で最大限コップ部１３３に隣接した領域を保持することが好ましい。
図１５は、本発明の一実施形態による第１ガイド２１がパウチ型電池ケース１３から引き出される姿を示した概略図であり、図１６は、本発明の一実施形態によるシーリングツール２３がパウチ型電池ケース１３のシーリング部１３４をシーリングする姿を示した概略図である。
第１ガイド２１は、図１５に示すように、シーリング部１３４がシーリングされる前に電池ケース１３から引き出される（Ｓ９０６）。シーリング部１３４がシーリングされるとき、第１ガイド２１が共にシーリングされるものではないためである。そして、シーリングツール２３を用いて、シーリング部１３４に熱及び圧力を印加してシーリング部１３４をシーリングする（Ｓ９０７）。このとき、前述したように、第２ガイド２２がシーリング部１３４のシーリングを妨害する可能性があるので、第２ガイド２２は、シーリング部１３４で最大限コップ部１３３に隣接した領域を保持する。そうすると、シーリングツール２３は図１６に示すように、シーリング部１３４で第２ガイド２２が保持した領域の外側をシーリングする。このとき、シーリング部１３４が堅固にシーリングされるためには、シーリングされる領域が最大限広くなければならない。したがって、第２ガイド２２は、最大限幅が狭いことが好ましい。
前述したように、第２ガイド２２は、フォールディング部１３６を除いてシーリング部１３４を保持することができる。その反面、シーリングツール２３は、図１６に示すように、フォールディング部１３６まで含めて、シーリング部１３４の両端までシーリングすることができる。シーリング部１３４をシーリングするとき、フォールディング部１３６を除いてシーリングすると、内部の電解液が漏れるか、外部の異物が浸透するという問題が発生するためである。
第１ガイド２１を引き出し、電池ケース１３のシーリング部１３４をシーリングすると、第１ガイド２１の凹状空間２１２に挿入された陥没部１３６２により、フォールディング部１３６が全体的に内側に陥没されてシーリングされる。したがって、コウモリ耳２の形成を防止し、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を電池モジュールで容易に組み立てることができる。また、不要な空間を除去して全体的に二次電池１の体積を減少させるので、体積対比エネルギー密度を増加させることができる。
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せずとも、他の具体的な形態で実施され得るとのことを理解することができるであろう。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、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、また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と解釈すべきである。
１ 二次電池
１ａ 二次電池
３ 二次電池
１０ 電極組立体
１３ 電池ケース
２０ 陥没誘導部
２１ 第１ガイド
２１ａ 第１ガイド
２２ 第２ガイド
２３ シーリングツール
１３４ シーリング部
１３６ フォールディング部
２１１ 一端
２１１ａ 一端
２１２ 凹状空間
２１２ａ 凹状空間
２１３ 平面
３３６ フォールディング部
１３６２ 陥没部
θ 外角

Claims (13)

  1. 二次電池の電池ケースがフォールディングされると、前記電池ケースでフォールディングされるフォールディング部を前記電池ケースの内側に陥没させて陥没部を形成する陥没誘導部；
    一端の一側が陥没された陥没空間を有し、前記陥没空間が前記電池ケースの前記フォールディング部に向かうように前記電池ケースの内側に前記陥没空間を含む部分が挿入されて前記フォールディング部を外側に押し出しながら、前記陥没誘導部が前記陥没空間に挿入される第１ガイド；及び
    前記電池ケースのシーリング部を保持して前記電池ケースを固定する第２ガイドを含む、二次電池の製造装置。
  2. 前記陥没誘導部は、複数形成されており、
    複数の前記陥没誘導部が、互いに向かい合う方向と平行な方向に直線移動する、請求項１に記載の二次電池の製造装置。
  3. 前記第１ガイドは、
    前記シーリング部がシーリングされる前に前記シーリング部を介して、前記電池ケースに挿入される、請求項１または２に記載の二次電池の製造装置。
  4. 前記第１ガイドが前記フォールディング部を外側に押し出すと、前記フォールディング部が前記陥没誘導部とともに前記陥没空間に挿入されて陥没部を形成する、請求項１～３の何れか一項に記載の二次電池の製造装置。
  5. 前記第１ガイドは、
    前記一端の一側が内側に陥没されてフィレットされる、請求項１～４の何れか一項に記載の二次電池の製造装置。
  6. 前記第１ガイドは、
    前記一端の一側が内側に陥没されて面取りされ、複数の平面で前記陥没空間を形成し、前記複数の平面が互いに成す外角が鈍角を形成する、請求項１～５の何れか一項に記載の二次電池の製造装置。
  7. 前記シーリング部に熱及び圧力を印加して前記シーリング部をシーリングするシーリングツールをさらに含む、請求項１～６の何れか一項に記載の二次電池の製造装置。
  8. 前記第１ガイドは、
    前記シーリング部がシーリングされる前に、前記電池ケースから引き出される、請求項７に記載の二次電池の製造装置。
  9. 前記第１ガイドは、
    厚さが、前記電池ケースがフォールディングされた際の厚さよりも薄い、請求項１～８の何れか一項に記載の二次電池の製造装置。
  10. 前記第２ガイドは、
    トングの形状を有し、前記シーリング部を両面から保持する、請求項１～９の何れか一項に記載の二次電池の製造装置。
  11. 電極及び分離膜が交互に積層されて形成される電極組立体を、二次電池の電池ケースに収納するステップ；
    前記電池ケースがフォールディングされると、陥没誘導部が前記電池ケースでフォールディングされるフォールディング部を前記電池ケースの内側に陥没させて陥没部を形成するステップ；
    一端の一側が陥没された陥没空間を有する第１ガイドの前記陥没空間が前記電池ケースの前記フォールディング部に向かうように前記電池ケースの内側に前記陥没空間を含む部分を挿入するステップ；
    前記第１ガイドが前記電池ケースのフォールディング部を外側に押し出しながら、前記フォールディング部が前記陥没誘導部とともに前記陥没空間に挿入されるステップ；
    第２ガイドが前記電池ケースのシーリング部を保持して前記電池ケースを固定するステップ；及び
    シーリングツールが前記シーリング部に熱及び圧力を印加して前記シーリング部をシーリングするステップを含む、二次電池の製造方法。
  12. 前記電池ケースを固定するステップ後且つ前記シーリング部をシーリングするステップ前に、
    前記第１ガイドを前記電池ケースから引き出すステップをさらに含む、請求項１１に記載の二次電池の製造方法。
  13. 請求項１１または１２に記載の二次電池の製造方法で製造された二次電池。
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