JP7242119B6 - 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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