JP7362189B2 - 二次電池およびその二次電池の製造方法 - Google Patents

Description

本出願は、２０１９年９月５日付けの韓国特許出願第１０－２０１９－０１１０２７６号および２０２０年９月３日付けの韓国特許出願第１０－２０２０－０１１２５０７号に基づく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全ての内容は、本明細書の一部として組み込まれる。

本発明は、二次電池およびその二次電池の製造方法に関し、より詳しくは、従来に比べて小さい曲率半径を有する二次電池およびその二次電池の製造方法に関する。

電子機器に対する需要および電子機器に対する需要者の要求が次第に多様化するにつれて、電子機器に取り付けられ、繰り返しの充電および放電が可能な二次電池（ｓｅｃｏｎｄａｒｙ ｂａｔｔｅｒｙ）に求められる仕様（ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ）も多様化している。

例えば、近年、ユーザが電子機器を頭部に取り付けた状態で使用するＶＲ機器に対する需要が増加している。ＶＲ機器が頭部に取り付けられるために、ＶＲ機器には、人の頭部形状に対応する形状を有する曲面が形成されるのが一般的である。このために、二次電池も、既存の形状から外れて曲面形状を有することが求められる。または、電子機器の内部空間の活用性を極大化するために、二次電池の形状が既存の定型的な形状から外れ、曲面形状などの非定型的な形状を有することが求められる。

曲面が形成される二次電池を製造するためには、曲面を含む加圧プレスを用いて電極組立体の外部面を加圧する過程が必要であるのが一般的である。しかし、従来技術によると、加圧プレスを用いて電極組立体の外部面を加圧して曲面を形成する過程で種々の問題があった。

例えば、加圧プレスにより加圧される前の電極組立体内で電極とセパレータは互いに接着された状態であり、加圧プレスにより電極組立体を加圧して曲面が形成されるとしても、加圧プレスにより加圧される前の電極とセパレータの接着力により曲面が維持されることができず、加圧される前の状態に戻るという問題があった。かかる問題は、加圧プレスにより形成される曲面の曲率半径が小さくなるほど（すなわち、加圧プレスにより電極組立体が多く曲がるほど）激しくなる傾向があった。

また、電極とセパレータを交互に積層して製造される積層型電極組立体を加圧して曲面が形成される場合、積層型電極組立体の曲面形状を維持するために電極組立体を支持する構成がないため、電極組立体内の電極とセパレータが剥離するという問題があった。かかる問題も、加圧プレスにより形成される曲面の曲率半径が小さくなるほど激しくなる傾向があった。
上記の問題は、従来に比べて小さい曲率半径を有する曲面が形成された電極組立体および二次電池を製造するのに障害として作用した。

本発明が解決しようとする課題は、従来に比べて小さい曲率半径を有する曲面が形成されて時間が経過しても、その曲面の形状を一定に維持可能な電極組立体を製造することにある。

上記の目的を達成するための本発明の一態様によると、電極とセパレータが交互に配置された構造を有し、平たい上面および下面が形成された電極組立体を準備する電極組立体の準備ステップと、曲面が形成された第１加圧装置を用いて前記電極組立体の上面および下面を加圧することで、前記電極組立体の上面および下面に、前記第１加圧装置に形成された曲面に対応する形状を有する曲面を形成する第１加圧ステップと、曲面が形成された前記電極組立体を凹状のカップ（ｃｕｐ）が形成されたパウチ型の外装材の中に収容する収容ステップと、曲面が形成された第２加圧装置を用いて、前記第１加圧ステップにおいて前記電極組立体に形成された曲面および前記外装材の外面を加圧する第２加圧ステップとを含む、二次電池の製造方法が提供される。

前記収容ステップ以前に行われるカップ形成ステップであって、前記第１加圧ステップにおいて前記電極組立体の上面および下面に形成された曲面と対応する形状を有する曲面が形成された前記カップを前記外装材に形成するカップ形成ステップをさらに含んでもよい。

前記第２加圧ステップ以後に行われる表面均一化ステップであって、前記第２加圧ステップにおいて形成された前記外装材に形成された曲面の表面を均一にする表面均一化ステップをさらに含んでもよい。

前記表面均一化ステップにおいて、円筒状のローラが前記外装材に形成された曲面の表面上で回転することで、前記外装材に形成された曲面の表面均一化が向上することができる。

前記電極組立体は、前記電極組立体の厚さ方向に複数の別個の電極と複数の別個のセパレータが交互に積層されたＬ＆Ｓ（ｌａｍｉｎａｔｉｏｎ ＆ ｓｔａｃｋｉｎｇ）構造を有するか、または長方形の分離フィルム上に電極を含む複数の基本単位体が配置され、前記分離フィルムが折り畳まれたＳ＆Ｆ（ｓｔａｃｋｉｎｇ ＆ ｆｏｌｄｉｎｇ）構造を有してもよい。

前記電極組立体の準備ステップにおいて、前記電極組立体を加圧する圧力は１８０ｋｇｆ～２２０ｋｇｆであり、前記電極組立体を加熱する温度は摂氏４５度～６５度であってもよい。

前記第１加圧ステップにおいて、前記電極組立体を加圧する圧力は６００ｋｇｆ～１５００ｋｇｆであり、前記電極組立体を加熱する温度は摂氏７５度～８５度であり、前記電極組立体を加圧および加熱する時間は５０秒～１１０秒であってもよい。

前記第１加圧ステップにおいて、前記電極組立体を加圧する圧力は９５０ｋｇｆ～１０５０ｋｇｆであり、前記電極組立体を加圧および加熱する時間は５５秒～６５秒であってもよい。

前記第１加圧ステップにおいて、前記電極組立体を加圧する圧力は９００ｋｇｆ～１０００ｋｇｆであり、前記電極組立体を加圧および加熱する時間は５５秒～６５秒であってもよい。

前記第２加圧ステップにおいて、前記電極組立体および前記外装材を加圧する圧力は２００ｋｇｆ～４００ｋｇｆであり、前記電極組立体および前記外装材を加熱する温度は摂氏５５度～６５度であってもよい。

曲面が形成された第３加圧装置を用いて、前記第２加圧ステップにおいて形成された、前記電極組立体に形成された曲面および前記外装材に形成された曲面をさらに加圧する第３加圧ステップをさらに含んでもよい。

前記第３加圧ステップにおいて、前記電極組立体および前記外装材を加圧する圧力は３００ｋｇｆ～４００ｋｇｆであり、前記電極組立体および前記外装材を加熱する温度は摂氏７５度～８５度であり、前記電極組立体および前記外装材を加圧および加熱する時間は８秒～１２秒であってもよい。

前記第３加圧ステップの以後、前記電極組立体および前記外装材に形成された曲面の曲率半径は７０ｍｍ～１５０ｍｍであってもよく、より詳細には８０ｍｍ～１００ｍｍであってもよい。

上記の目的を達成するための本発明の他の態様によると、電極とセパレータが交互に配置された構造を有し、上面および下面に曲面が形成された電極組立体と、前記電極組立体を収容し、前記電極組立体の上面および下面に形成された曲面の曲率半径に対応する曲率半径を有する曲面が形成され、凹状を有するカップ（ｃｕｐ）が形成されるパウチ型外装材とを含み、前記電極組立体に形成された曲面および前記外装材に形成された曲面の曲率半径はそれぞれ７０ｍｍ～１５０ｍｍである、二次電池が提供される。

本発明によると、従来に比べて小さい曲率半径を有する曲面が形成されて時間が経過しても、その曲面の形状を一定に維持可能な電極組立体を製造することができる。

本発明に係る二次電池の第１基本単位体の構造を示した断面図である。 本発明に係る二次電池の第２基本単位体の構造を示した断面図である。 本発明に係る二次電池の第３基本単位体の構造を示した断面図である。 本発明の一実施形態に係る二次電池の電極組立体が展開された際の様子を示した平面図である。 本発明の一実施形態に係る二次電池の電極組立体の構造を示した断面図である。 本発明に係る二次電池の製造方法において、第２加圧ステップ以後に二次電池に曲面が形成された様子を示した側面図である。 本発明に係る二次電池の製造方法において、表面均一化ステップが行われる様子を示した側面図である。 本発明の実施例１～実施例４に対する実験例１の結果を示したグラフである。 本発明の実施例１～実施例４に対する実験例２の結果を示したグラフである。 本発明の実施例１および実施例５に対する実験例１の結果を示したグラフである。 本発明の実施例１および実施例５に対する実験例２の結果を示したグラフである。

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態に係る二次電池および二次電池の製造方法を説明することにする。
二次電池
図１は、本発明に係る二次電池の第１基本単位体の構造を示した断面図であり、図２は、本発明に係る二次電池の第２基本単位体の構造を示した断面図である。そして、図３は、本発明に係る二次電池の第３基本単位体の構造を示した断面図である。

本発明に係る二次電池は、電極とセパレータとを含む、第１基本単位体１１０、第２基本単位体１２０、および第３基本単位体１３０を含んでもよい。第１～第３基本単位体１１０、１２０、１３０は、それぞれ、負極１４２、セパレータ１４６、および正極１４４、１４４’が交互に配置された構造を有してもよい。より詳細には、第１～第３基本単位体は、負極、セパレータ、正極が交互に積層された構造を有してもよい。

図１に示されたように、第１基本単位体１１０は、下方から負極１４２、セパレータ１４６、正極１４４、セパレータ１４６、および負極１４２が交互に積層された５層構造を有してもよい。

また、図２に示されたように、第２基本単位体１２０は、下方から正極１４４、セパレータ１４６、負極１４２、セパレータ１４６、および正極１４４が交互に配置された５層構造を有してもよい。

第２基本単位体１２０の場合と同様に、第３基本単位体１３０も、下方から正極、セパレータ、負極、セパレータ、および正極が交互に配置された５層構造を有してもよい。しかし、図３に示されたように、第３基本単位体１３０の両端部に配置された正極のうち１つは、片面正極１４４’であってもよい。

一般的に、電極は、電極シートの両面に電極活物質層が塗布された構造を有するのが一般的である。しかし、本発明に係る片面正極は、正極シートの片面にのみ正極活物質層が塗布された構造を有する。この際、片面正極１４４’の正極シートの両面のうち正極活物質層が塗布される面は、セパレータ１４６と接触していてもよい。

図４に示されたように、本発明の一実施形態に係る電極組立体１０は、分離フィルム１５０と、分離フィルム１５０上に配置された第１～第３基本単位体１１０、１２０、１３０とを含んでもよい。図４に示されたように、第１～第３基本単位体１１０、１２０、１３０の幅は、互いに同一であってもよい。

図４に示されたように、電極組立体１０を展開した際、分離フィルム１５０の一端部には第１基本単位体１１０が配置され、分離フィルム１５０の反対側の他端部方向に第１～第３基本単位体の幅だけの空いた空間が形成された後、２個の第２基本単位体１２０、２個の第１基本単位体１１０、２個の第２基本単位体１２０、２個の第１基本単位体１１０、および２個の第３基本単位体１３０が順次配置された構造を有してもよい。一方、２個の第３基本単位体１３０は、片面正極が分離フィルム１５０と当接するように配置されてもよい（図５参照）。

一方、図５に示されたように、本発明の一実施形態に係る電極組立体１０は、分離フィルム１５０上に第１～第３基本単位体１１０、１２０、１３０を配置した後、分離フィルムが折り畳まれた構造を有してもよい。以下、本明細書においては、分離フィルム上に電極を含む複数の基本単位体が配置された後、分離フィルムが折り畳まれた構造をＳ＆Ｆ（ｓｔａｃｋｉｎｇ ＆ ｆｏｌｄｉｎｇ）構造と称することにする。

一方、本発明に係る二次電池は、電極とセパレータが交互に配置された構造を有し、上面および下面に曲面が形成された電極組立体と、電極組立体を収容し、電極組立体の上面および下面に形成された曲面の曲率半径に対応する曲率半径を有する曲面が形成される際、凹状を有するカップ（ｃｕｐ）が形成されるパウチ型外装材とを含んでもよい。この際、電極組立体に形成された曲面および外装材に形成された曲面の曲率半径はそれぞれ７０ｍｍ～１５０ｍｍであってもよい。すなわち、本発明に係る二次電池の曲面の曲率半径は７０ｍｍ～１５０ｍｍであってもよい。

参考に、かかる二次電池は、人が頭部にかぶるＶＲ機器に搭載できるように上記の７０ｍｍ～１５０ｍｍの範囲に定めることができるが、一般的な成人の頭部に合ったＶＲ機器に搭載される二次電池であれば、８０ｍｍ～１００ｍｍの程度に定めることができる。そして、７０ｍｍのものは子供用または頭部が小さい人が着用できる小型ＶＲ機器に搭載されてもよく、１５０ｍｍのものは頭部が大きい人が着用できる大型ＶＲ機器に搭載されてもよい。

二次電池の製造方法
本発明に係る二次電池の製造方法は、電極とセパレータが交互に配置された構造を有する電極組立体を準備する電極組立体の準備ステップを含んでもよい。この際、電極組立体の準備ステップにおいて準備される電極組立体の上面および下面には、平たい面が形成されてもよい。

この際、電極組立体の準備ステップにおいて準備される電極組立体は、（ｉ）電極組立体の厚さ方向に複数の別個の電極と複数の別個のセパレータが交互に積層されたＬ＆Ｓ（ｌａｍｉｎａｔｉｏｎ ＆ ｓｔａｃｋｉｎｇ）構造を有する電極積層体を含むか、または（ｉｉ）長方形の分離フィルム上に電極を含む複数の基本単位体が配置された後、分離フィルムが折り畳まれたＳ＆Ｆ（ｓｔａｃｋｉｎｇ ＆ ｆｏｌｄｉｎｇ）構造を有する電極積層体を含んでもよい。

また、電極組立体の準備ステップにおいて、基本単位体を製造するために、基本単位体を加圧する圧力は１８０ｋｇｆ～２２０ｋｇｆであり、基本単位体を加熱する温度は摂氏４５度～５５度であってもよい。

一方、本発明に係る電極組立体の準備ステップにおいて準備される電極組立体がＳ＆Ｆ構造を有する電極積層体を含む場合、かかる電極積層体は、分離フィルム上に基本単位体を配置した後に分離フィルムを折り畳む際、分離フィルムおよび基本単位体を加圧する圧力は１４０ｋｇｆ～１６０ｋｇｆであってもよく、加熱する温度は摂氏６５度～７５度であってもよい。

本発明に係る二次電池の製造方法は、従来に比べて小さい曲率半径を有する曲面が形成された二次電池を製造するためのものであってもよい。本発明に係る二次電池の製造方法により製造された二次電池に形成された曲面の曲率半径は７０ｍｍ～１５０ｍｍであってもよく、より詳細には８０ｍｍ～１００ｍｍであってもよい。

一方、本発明に係る二次電池の製造方法は、曲面が形成された第１加圧装置を用いて電極組立体の上面および下面を加圧することで、電極組立体の上面および下面に、第１加圧装置に形成された曲面に対応する形状を有する曲面を形成する第１加圧ステップを含んでもよい。本発明に係る二次電池の製造方法において、第１加圧ステップにより電極組立体の上面および下面に初めて曲面（ｃｕｒｖｅｄ ｓｕｒｆａｃｅ）が形成されるため、本発明に係る第１加圧ステップは、カーブ（ｃｕｒｖｉｎｇ）工程と見ることができる。

本発明に係る二次電池の製造方法の第１加圧ステップにおいて、電極組立体の上面および下面を加圧する圧力は６００ｋｇｆ～１５００ｋｇｆであってもよく、電極組立体の上面および下面を加圧する温度は摂氏７５度～８５度であってもよく、電極組立体を加圧および加熱する時間は５０秒～１１０秒であってもよい。

第１加圧ステップにおいて、電極組立体の上面および下面を加圧する圧力が６００ｋｇｆ未満である場合には、本発明が製造しようとする範囲の曲率半径を有する曲面が二次電池に形成されないし、第１加圧ステップにおいて、電極組立体の上面および下面を加圧する圧力が１５００ｋｇｆ超過である場合には、通気度が過度に大きくなり得る。

通気度とは、所定の条件下で空気が或る構成（例えば、電極組立体）を通過する時間を示したものであって、電極組立体の通気度を測定することで、イオンの浸透性を確認することができる。よって、電極組立体の通気度が大きいとは、空気が電極組立体、特にセパレータを通過するのに長い時間がかかることを意味するため、電極組立体のイオン透過性が低いことを意味する。よって、電極組立体の通気度が過度に大きい場合、電極組立体、または、二次電池の性能が低下し得る。

より好ましくは、第１加圧ステップにおいて、電極組立体の上面および下面を加圧する圧力は９５０ｋｇｆ～１０５０ｋｇｆであってもよい。または、より好ましくは、第１加圧ステップにおいて、電極組立体の上面および下面を加圧する圧力は９００ｋｇｆ～１０００ｋｇｆであってもよい。また、より好ましくは、第１加圧ステップにおいて、電極組立体の上面および下面を加圧する時間は５５秒～６５秒であってもよい。または、より好ましくは、第１加圧ステップにおいて、電極組立体の上面および下面を加圧する時間は９５秒～１０５秒であってもよい。

一方、本発明に係る二次電池の製造方法は、曲面が形成された電極組立体を凹状のカップ（ｃｕｐ）が形成されたパウチ型外装材（以下、「外装材」）内に収容する収容ステップをさらに含んでもよい。この際、外装材に形成されるカップの形状は、第１加圧ステップにより曲面が形成された電極組立体の形状に対応してもよい。

また、外装材にカップを形成するために、本発明に係る二次電池の製造方法は、前記収容ステップ以前に行われ、第１加圧ステップにおいて電極組立体の上面および下面に形成された曲面と対応する形状を有する、曲面が形成されたカップを外装材に形成するカップ形成ステップをさらに含んでもよい。

一方、本発明に係る二次電池の製造方法は、曲面が形成された第２加圧装置を用いて、前記第１加圧ステップにおいて電極組立体に形成された曲面および外装材の外面を加圧する第２加圧ステップをさらに含んでもよい。すなわち、第２加圧ステップは、二次電池に形成された曲面を加圧するものであってもよい。

第２加圧ステップは、前記収容ステップ以後に行われてもよい。すなわち、第２加圧ステップにおいて、外装材に形成されたカップに電極組立体を収容した後に外装材の外面を加圧することで、前記外装材内に収容された電極組立体に形成された曲面もともに加圧されるものと理解することができる。よって、本発明によると、第１加圧ステップにおいて形成された電極組立体の曲面の形状が、第２加圧ステップにより、さらに堅固に維持されることができる。

第２加圧ステップにおいて、電極組立体および外装材（すなわち、二次電池）を加圧する圧力は２００ｋｇｆ～４００ｋｇｆであってもよく、二次電池の上面および下面を加圧する温度は摂氏５５度～６５度であってもよい。

第２加圧ステップは、曲面が形成された第１ジグと第２ジグとの間に電極組立体が収容された外装材を挿入した後、第１ジグおよび第２ジグが、電極組立体が収容された外装材を加圧することで行われてもよい。よって、第２加圧ステップは、ジグフォーメーション（ｊｉｇ ｆｏｒｍａｔｉｏｎ）工程と見ることができる。図６は、本発明に係る二次電池の製造方法において、第２加圧ステップ以後に二次電池に曲面が形成された様子を示した側面図であって、第１加圧ステップ以後に二次電池１の上面および下面に曲面Ｃが形成された場合が示されている。

一方、本発明に係る二次電池の製造方法は、第２加圧ステップ以後に行われ、前記第２加圧ステップにおいて形成された、外装材に形成された曲面の表面を均一にする表面均一化ステップをさらに含んでもよい。図７は、本発明に係る二次電池の製造方法において、表面均一化ステップが行われる様子を示した側面図である。図７には、二次電池１の上面に形成された曲面Ｃ上を円筒状のローラ２０が回転する様子が示されている。

前記表面均一化ステップにおいては、円筒状のローラ２０が二次電池１に形成された曲面Ｃの表面上で回転することで、二次電池１に形成された曲面の表面均一化が向上することができる。より好ましくは、表面均一化ステップにおいて、ローラ２０が二次電池１に形成された曲面の表面上で回転する際、円筒状のローラと二次電池１に形成された曲面Ｃの表面上には、互いに滑らないことがある。これは、表面均一化ステップにおいて、ローラと二次電池に形成された曲面の表面との間には、静止摩擦力（ｆｏｒｃｅ ｏｆ ｓｔａｔｉｃ ｆｒｉｃｔｉｏｎ）が作用するものと理解することができる。

また、本発明に係る二次電池の製造方法は、曲面が形成された第３加圧装置を用いて、電極組立体に形成された曲面および外装材に形成された曲面をさらに加圧する第３加圧ステップをさらに含んでもよい。すなわち、第３加圧ステップは、二次電池に形成された曲面を加圧するものであってもよい。第３加圧ステップは、前記表面均一化ステップ以後に行われてもよい。

前述したように、表面均一化ステップにおいて、外装材に形成された曲面の表面均一化が向上することができる。しかし、この過程で、円筒状のローラが二次電池に形成された曲面の表面を加圧するため、二次電池に形成された曲面の曲率半径に変形が起こり得る。

したがって、本発明によると、表面均一化ステップ以後に第３加圧ステップにより二次電池に形成された曲面をさらに加圧するため、第１加圧ステップおよび第２加圧ステップにおいて形成された二次電池の曲面の形状が、第３加圧ステップにより、さらに堅固に維持されることができる。

第３加圧ステップにおいて、電極組立体および外装材（すなわち、二次電池）の上面および下面を加圧する圧力は３００ｋｇｆ～４００ｋｇｆであってもよく、二次電池の上面および下面を加圧する温度は摂氏７５度～８５度であってもよく、二次電池の上面および下面を加圧および加熱する時間は８秒～１２秒であってもよい。

第３加圧ステップは、高温に加熱されたホットプレスジグ（ｈｏｔ ｐｒｅｓｓ ｊｉｇ）内に二次電池を挿入した後、ジグが二次電池を加熱および加圧することで行われてもよい。よって、第３加圧ステップは、ホットプレス（ｈｏｔ ｐｒｅｓｓ）工程と見ることができる。前記第３加圧ステップ、すなわち、ホットプレス工程以後の二次電池の曲率半径は７０ｍｍ～１５０ｍｍであってもよい。

一方、本発明によると、第１加圧ステップにおいて、電極組立体の上面および下面を加圧する第１加圧装置における、電極組立体の中間領域を加圧する領域の曲面と、電極組立体の両端部を加圧する領域の曲面の曲率半径は互いに異なってもよい。より詳細には、第１加圧装置における、電極組立体の両端部を加圧する領域の曲面の曲率半径は、電極組立体の中間領域を加圧する領域の曲面の曲率半径よりも小さくてもよい。

加圧装置により曲面が形成された電極組立体は、時間が経過するにつれて、再び広がろうとする傾向がある。これは、電極組立体内の電極とセパレータとの間に形成された接着により形成された復原力のためである。かかる傾向は、電極組立体に形成された曲面の中でも曲面の端部において相対的にさらに大きい。

第１加圧装置において、電極組立体の両端部と中間領域を加圧する領域の曲面の曲率半径をそれぞれ互いに異なるようにすることは、かかる傾向を相殺するためであることができる。すなわち、第１加圧ステップにおいて、電極組立体に形成された曲面において、両端部に形成された曲面の曲率半径がさらに小さいようにすることで、曲面の全領域における曲率半径の偏差を減らすことができる。

実施例１
分離フィルム、５個の第１基本単位体、４個の第２基本単位体、および２個の第３基本単位体を準備した。第１基本単位体は、負極、セパレータ、正極、セパレータ、および負極が順次積層された構造を有し、第２基本単位体は、正極、セパレータ、負極、セパレータ、および正極が順次積層された構造を有し、第３基本単位体は、片面正極、セパレータ、負極、セパレータ、および正極が順次積層された構造を有する。

第１～第３基本単位体を製造する過程で、電極およびセパレータを接着するために、電極およびセパレータに加えられた圧力は２００ｋｇｆであり、温度は摂氏５０度であった。

その後、分離フィルムの上面に第１～第３基本単位体を配置した。分離フィルムの一端部に第１基本単位体が配置され、分離フィルムの反対側の他端部方向に第１～第３基本単位体の幅だけの空いた空間が形成された後、２個の第２基本単位体、２個の第１基本単位体、２個の第２基本単位体、２個の第１基本単位体、および２個の第３基本単位体が順次配置された。この際、２個の第３基本単位体は、片面正極が分離フィルムと当接するように配置された。
分離フィルムを上記のように配置した後、分離フィルムを折り畳んで電極組立体を製造した。

その後、曲面が形成された第１加圧装置を用いて、電極組立体を加圧して電極組立体に曲面を形成した（第１加圧ステップ）。第１加圧装置が電極組立体を加圧する際の加圧温度は摂氏８０度であり、加圧圧力は６００ｋｇｆであり、加圧時間は６０秒であった。

その後、第１加圧装置により曲面が形成された電極組立体の形状に対応する形状を有するカップが形成されたシート状外装材に電極組立体を収容して二次電池を製造した。

その後、曲面が形成された第２加圧装置を用いて、二次電池に形成された曲面をさらに加圧した（ｊｉｇ ｆｏｒｍａｔｉｏｎ工程）。第２加圧装置が二次電池を加圧する際の加圧温度は摂氏６０度であり、加圧圧力は３００ｋｇｆであった。

その後、曲面が形成された第３加圧装置を用いて、二次電池に形成された曲面をさらに加圧した（ｈｏｔ ｐｒｅｓｓ工程）。第３加圧装置が二次電池を加圧する際の加圧温度は摂氏８０度であり、加圧圧力は３５０ｋｇｆであり、加圧時間は１０秒であった。

実施例２
第１加圧装置が電極組立体を加圧する際の加圧圧力が９００ｋｇｆであることを除いては、実施例１と同様に二次電池を製造した。

実施例３
第１加圧装置が電極組立体を加圧する際の加圧圧力が１０００ｋｇｆであることを除いては、実施例１と同様に二次電池を製造した。

実施例４
第１加圧装置が電極組立体を加圧する際の加圧圧力が１５００ｋｇｆであることを除いては、実施例１と同様に二次電池を製造した。

実施例５
第１加圧装置が電極組立体を加圧する際の加圧時間が１００秒であることを除いては、実施例１と同様に二次電池を製造した。

実験例１
実施例１～実施例５により製造された二次電池に形成された曲面の曲率半径を測定した。Ｋｅｙｅｎｃｅ社製の３Ｄ測定器を用いて二次電池のイメージを撮影した後、二次電池の両端地点および中間地点を設定して３地点の位置を測定した後、前記３地点に基づいて曲率半径を測定した。

実施例１～実施例４により製造された二次電池に形成された曲面の曲率半径を測定した結果が図８に示され、実施例１および実施例５により製造された二次電池に形成された曲面の曲率半径を測定した結果が図９に示されている。

実験例２
実施例１および実施例５により製造された二次電池の通気度を測定した。実施例１～実施例４により製造された二次電池の通気度を測定した結果が図１０に示され、実施例１および実施例５により製造された二次電池の通気度を測定した結果が図１１に示されている。通気度は、１００ｍｌの空気が二次電池を通過するのにかかる時間（秒）を計算することで測定された。

実験例１および実験例２を見ると、次のような結果を導き出すことができる。
第１加圧ステップにおいて電極組立体に加えられる圧力が増加するほど、二次電池の曲率半径が小さくなる傾向を有することが分かる。すなわち、第１加圧ステップにおいて電極組立体に加えられる圧力が増加するほど、二次電池に形成された曲面の形状がよく維持されることを確認することができる。しかし、その圧力が１０００ｋｇｆである場合（実施例３）および１５００ｋｇｆ（実施例４）である場合を比較すると、二次電池に形成された曲面の曲率半径の差が大きくないことが分かる。

その反面、第１加圧ステップにおいて電極組立体に加えられる圧力が増加するほど、二次電池の通気性は増加することが分かる。すなわち、第１加圧ステップにおいて電極組立体に加えられる圧力が増加するほど、二次電池の性能は低下することが分かる。特に、圧力が１０００ｋｇｆである場合（実施例３）と比較して圧力が１５００ｋｇｆである場合（実施例４）に通気度が急激に増加することを確認することができる。

一方、実施例１および実施例５を比較すると、第１加圧ステップにおける加圧時間が６０秒である場合（すなわち、実施例１）の二次電池の曲率半径が、第１加圧ステップにおける加圧時間が１００秒である場合（すなわち、実施例５）の二次電池の曲率半径よりも顕著に大きいことを確認することができる。その反面、第１加圧ステップにおける加圧時間が１００秒である場合（すなわち、実施例５）の二次電池の通気度は、第１加圧ステップにおける加圧時間が６０秒である場合（すなわち、実施例１）の二次電池の通気度と大きな差がないことを確認することができる（すなわち、実施例１および実施例５の何れも通気度は２５０秒内外であることを確認することができる）。

以上、限定された実施形態および図面により本発明を説明したが、本発明は、これにより限定されず、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者により、本発明の技術思想と後述の特許請求の範囲の均等範囲内で多様な実施が可能であることはいうまでもない。

１：二次電池
１０：電極組立体
１１０：第１基本単位体
１２０：第２基本単位体
１３０：第３基本単位体
１４２：負極
１４４：正極
１４４’：片面正極
１４６：セパレータ
１５０：分離フィルム
２０：ローラ
Ｃ：曲面

Claims (11)

1. 電極とセパレータが交互に配置された構造を有し、平たい上面および下面が形成された電極組立体を準備する電極組立体の準備ステップと、
   曲面が形成された第１加圧装置を用いて前記電極組立体の前記上面および前記下面を加圧することで、前記電極組立体の前記上面および前記下面に、前記第１加圧装置に形成された前記曲面に対応する形状を有する曲面を形成する第１加圧ステップと、
   前記曲面が形成された前記電極組立体を凹状のカップ（ｃｕｐ）が形成されたパウチ型の外装材の中に収容する収容ステップと、
   曲面が形成された第２加圧装置を用いて、前記第１加圧ステップにおいて前記電極組立体に形成された前記曲面および前記外装材の外面を加圧する第２加圧ステップと、
   曲面が形成された第３加圧装置を用いて、前記第２加圧ステップにおいて形成された、前記電極組立体に形成された曲面および前記外装材に形成された曲面をさらに加圧する第３加圧ステップを含む、二次電池の製造方法。
2. 前記収容ステップの以前に行われるカップ形成ステップであって、
   前記第１加圧ステップにおいて前記電極組立体の前記上面および前記下面に形成された前記曲面と対応する形状を有する曲面が形成された前記カップを前記外装材に形成するカップ形成ステップをさらに含む、請求項１に記載の二次電池の製造方法。
3. 前記電極組立体は、
   前記電極組立体の厚さ方向に複数の別個の電極と複数の別個のセパレータが交互に積層されたＬ＆Ｓ（ｌａｍｉｎａｔｉｏｎ ＆ ｓｔａｃｋｉｎｇ）構造を有するか、または
   長方形の分離フィルム上に電極を含む複数の基本単位体が配置され、前記分離フィルムが折り畳まれたＳ＆Ｆ（ｓｔａｃｋｉｎｇ ＆ ｆｏｌｄｉｎｇ）構造を有する、請求項１に記載の二次電池の製造方法。
4. 前記電極組立体の準備ステップにおいて、
   前記電極組立体を加圧する圧力は１８０ｋｇｆ～２２０ｋｇｆであり、
   前記電極組立体を加熱する温度は摂氏４５度～６５度である、請求項１に記載の二次電池の製造方法。
5. 前記第１加圧ステップにおいて、
   前記電極組立体を加圧する圧力は６００ｋｇｆ～１５００ｋｇｆであり、
   前記電極組立体を加熱する温度は摂氏７５度～８５度であり、
   前記電極組立体を加圧および加熱する時間は５０秒～１１０秒である、請求項１に記載の二次電池の製造方法。
6. 前記第１加圧ステップにおいて、
   前記電極組立体を加圧する圧力は９５０ｋｇｆ～１０５０ｋｇｆであり、
   前記電極組立体を加圧および加熱する時間は５５秒～６５秒である、請求項５に記載の二次電池の製造方法。
7. 前記第１加圧ステップにおいて、
   前記電極組立体を加圧する圧力は９００ｋｇｆ～１０００ｋｇｆであり、
   前記電極組立体を加圧および加熱する時間は５５秒～６５秒である、請求項５に記載の二次電池の製造方法。
8. 前記第２加圧ステップにおいて、
   前記電極組立体および前記外装材を加圧する圧力は２００ｋｇｆ～４００ｋｇｆであり、
   前記電極組立体および前記外装材を加熱する温度は摂氏５５度～６５度である、請求項１に記載の二次電池の製造方法。
9. 前記第３加圧ステップにおいて、
   前記電極組立体および前記外装材を加圧する圧力は３００ｋｇｆ～４００ｋｇｆであり、
   前記電極組立体および前記外装材を加熱する温度は摂氏７５度～８５度であり、
   前記電極組立体および前記外装材を加圧および加熱する時間は８秒～１２秒である、請求項１に記載の二次電池の製造方法。
10. 前記第３加圧ステップの以後、
    前記電極組立体および前記外装材に形成された前記曲面の曲率半径は７０ｍｍ～１５０ｍｍである、請求項１に記載の二次電池の製造方法。
11. 前記第３加圧ステップの以後、
    前記電極組立体および前記外装材に形成された前記曲面の曲率半径は８０ｍｍ～１００ｍｍである、請求項１０に記載の二次電池の製造方法。

Images