JP7436115B2

JP7436115B2 - パウチ型二次電池、電池パックおよびパウチ型二次電池の製造方法

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Publication number: JP7436115B2
Application number: JP2022526466A
Authority: JP
Inventors: ソン・ユン・リム; ハン・キル・キム; ヘイ・ウン・パク; ジョン・ワン・ユ; ウ・スプ・キム; ジェ・ホン・シム; スン・ホ・ナ; スン・ウォン・イ
Original assignee: LG Energy Solution Ltd
Current assignee: LG Energy Solution Ltd
Priority date: 2019-12-03
Filing date: 2020-12-03
Publication date: 2024-02-21
Anticipated expiration: 2040-12-03
Also published as: US20220407152A1; WO2021112582A1; JP2023500944A

Description

本出願は、２０１９年１２月３日付けの韓国特許出願第１０－２０１９－０１５９０３２号および２０２０年１２月３日付けの韓国特許出願第１０－２０２０－０１６７１５３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ている全ての内容は、本明細書の一部として組み込まれる。

本発明は、パウチ型二次電池、電池パックおよびパウチ型二次電池の製造方法に関する。

繰り返した充電および放電が可能な二次電池は、その構造および製造方法に応じて、円筒型二次電池、角型二次電池、パウチ型二次電池などに分けられる。このうち、パウチ型二次電池は、パウチ型シート内に電極組立体を収容した後、シートを密封することで製造されるが、他の種類の二次電池に比べて、構造が簡単であり、単位体積当たりの容量が大きいことから、自動車バッテリー、または、エネルギー貯蔵装置などに広く使用されている。

より詳細には、パウチ型二次電池は、パウチ型シートに湾入した形状のカップ（ｃｕｐ）を形成した後、カップ内に電極組立体が収容され、パウチ型シートをフォールディングしてパウチ型シートの一領域が電極組立体および電極組立体を覆うようにした後、電極組立体の周縁を密封する密封部を形成することで製造されることが一般的である。

一方、パウチ型二次電池が外部の構成と電気的に連結されるように、パウチ型二次電池には、突出した形状の電極リードが備えられる。この際、密封部は、電極リードを覆うように形成される。しかし、従来技術によると、電極リードの周辺でクラックが発生する問題があった。

図１は従来技術によるパウチ型二次電池の構造を図示した平面図である。

図１を参照すると、従来技術による二次電池１において、電極組立体２０は、パウチ３０内に収容され、電極組立体２０の周縁には密封部３０ａが形成される。

一方、電極組立体２０の周縁のうち密封部３０ａが形成されていない領域は、パウチ３０を構成するシートがフォールディングされるフォールディング部Ｆを形成するが、従来技術によると、フォールディング部Ｆには密封部が形成されないため、フォールディング部Ｆには、パウチを構成するシートが互いに接着されず、当接しているようになる。

しかし、フォールディング部Ｆには、パウチを構成するシートが互いに接着されていないため、密封部３０ａが折り曲げられる場合、フォールディング部Ｆのうち密封部３０ａと隣接した領域で応力が集中する現象が発生し、フォールディング部Ｆを形成するパウチにクラックなどの損傷が発生する問題があった。

特に、このような問題は、フォールディング部Ｆの中でも電極リード２０ａ、２０ｂを覆うように形成された密封部付近（図１のＡ参照）で頻繁に発生していた。例えば、電池モジュールや電池パックを構成する場合において、複数個のパウチ型二次電池を積層し、それぞれのパウチ型二次電池から外側に延びる電極リード同士を集めて溶接をして電極リード束とすることができる。また、このように電極リード束を形成し、複数の二次電池グループを組み立てて電池モジュールや電池パックとすることができる。しかし、このように組み立てる過程で、電極リードが二次電池の厚さ方向を基準に上側や下側に折れることがあり得るが、この場合、前記フォールディング部Ｆの中でも電極リード２０ａ、２０ｂを覆うように形成された密封部付近（図１のＡ）で一部に力が集中して鋭く折れる形状が発生し、所定の角度以上に折り曲がると、応力が集中し、パウチクラック（内部アルミニウムクラック発生を含む）が発生する問題があった。

したがって、本発明が解決しようとする課題は、フォールディング部Ｆの中でも電極リードを覆う密封部と隣接した領域でパウチが損傷するかクラックが発生する問題を解決することである。

上記目的を達成するための本発明の第１側面によると、電極とセパレータが交互に配置された構造を有する電極組立体と、前記電極組立体を収容するように湾入した形状を有するカップＰが形成されたパウチ型外装材と、前記電極組立体と電気的に連結され、前記外装材の周縁を介して外部に突出する電極リードとを含み、前記外装材には、前記電極組立体の周縁に沿って密封部が形成され、前記電極リードは、前記外装材の上側周縁を介して外部に突出する第１電極リードを含み、前記密封部は、前記第１電極リードを覆うように形成される第１密封部を含み、前記第１密封部の一端部は、前記カップＰの周縁の上側端部より下側に形成されるパウチ型二次電池が提供される。

前記第１密封部の左側端部および右側端部は、前記カップＰの周縁の上側端部より下側に形成されることができる。

前記電極リードは、前記外装材の下側周縁を介して外部に突出する第２電極リードを含み、前記密封部は、前記第２電極リードを覆うように形成される第２密封部を含み、前記第２密封部の一端部は、前記カップＰの周縁の下側端部より上側に形成されることができる。

前記第２密封部の左側端部および右側端部は、前記カップＰの周縁の下側端部より上側に形成されることができる。

前記第１密封部のうち前記カップの周縁の上側端部ＴＥより下側にシーリングされて形成される領域の長さｄは０ｍｍ超１０ｍｍ以下であることができる。

前記第１密封部のうち前記カップＰの上側端部より下側に備えられる領域の内側周縁は直線からなることができる。

前記第１密封部のうち前記カップＰの上側端部より下側に備えられる領域の内側周縁は曲線からなることができる。

前記第１密封部のうち前記カップＰの上側端部より下側に備えられる領域の内側周縁は直線および曲線を含むことができる。

前記曲線は、前記電極組立体から見た時に、凹状に形成されることができる。

前記曲線は、前記電極組立体から見た時に、凸状に形成されることができる。

前記パウチ型外装材は、第１領域および第２領域を含み、前記パウチ型外装材には、前記第１領域と前記第２領域の境界に形成され、前記第２領域が前記第１領域に対してフォールディングされることで、前記第１領域と前記第２領域が互いに対向するようにするフォールディング部が形成され、前記第１密封部の左側端部と右側端部のうち前記フォールディング部に隣接して備えられる一端部は、前記カップＰの周縁の上側端部より下側に形成され、前記第２密封部の左側端部と右側端部のうち前記フォールディング部に隣接して備えられる一端部は、前記カップＰの周縁の下側端部より上側に形成されることができる。

前記密封部は、前記第１密封部と前記第２密封部を連結するように形成される第３密封部をさらに含むことができる。

前記第１密封部の一端部は、前記電極組立体の周縁の上側端部より下側に形成されることができる。

前記第２密封部の一端部は、前記電極組立体の周縁の下側端部より上側に形成されることができる。

前記第３密封部は、前記電極組立体の厚さｔ方向に折り曲げられることができる。

上記目的を達成するための本発明の第２側面によると、前記二次電池を含む電池パックが提供される。

上記目的を達成するための本発明の第３側面によると、電極とセパレータが交互に配置された構造を有する電極組立体および湾入した形状を有するカップＰが形成されたパウチ型外装材を準備するステップと、前記電極組立体を前記カップに収容するステップと、前記外装材をフォールディングして前記外装材の一領域と前記外装材の他の領域が互いに対向するようにするステップと、前記外装材の上側周縁を介して外部に突出する第１電極リードおよび前記外装材の下側周縁を介して外部に突出する第２電極リードを配置するステップと、前記第１電極リードを覆うように前記外装材に第１密封部を形成するステップと、前記第２電極リードを覆うように前記外装材に第２密封部を形成するステップとを含み、前記第１密封部を形成するステップにおいて、前記第１密封部の一端部は、前記カップＰの周縁の上側端部より下側に形成されるようにシーリングされるパウチ型二次電池の製造方法が提供される。

前記第２密封部を形成するステップにおいて、前記第２密封部の一端部は、前記カップＰの周縁の下側端部より上側に形成されるようにシーリングされることができる。

前記第１密封部を形成するステップは、通常のリードシーリング過程と追加シーリング過程の２ステップのシーリング過程を含むことができる。

前記通常のリードシーリング過程は、前記カップの周縁の上側端部より上側に位置する領域をシーリングツールにより、第１領域パウチおよび第２領域パウチが第１電極リードを覆うようにシーリングして通常リードシーリング領域Ｓ１を形成する過程であり、前記追加シーリング過程はカップの周縁の上側端部より下側に位置する領域をシーリングツールにより、第１領域パウチと第２領域パウチが互いに接合するようにシーリングして追加シーリング領域Ｓ２を形成する過程であることができる。

前記第１密封部を形成するステップは、前記通常リードシーリング領域Ｓ１と追加シーリング領域Ｓ２の区間別にシーリング厚さが異なるようにシーリングすることができる。

前記電極組立体の周縁に沿って形成されるが前記第１密封部と前記第２密封部を連結する第３密封部を形成するステップをさらに含むことができる。

本発明によると、フォールディング部Ｆの中でも電極リードを覆う密封部と隣接した領域でパウチが損傷されるかクラックが発生する問題を解決することができる。

従来技術によるパウチ型二次電池の構造を図示した平面図である。本発明によるパウチ型二次電池に第１密封部および第２密封部が形成された様子を図示した平面図である。図２のＣ－Ｃ線に沿って切断した時のパウチ型二次電池の様子を図示した垂直断面図である。本発明の第１実施形態によるパウチ型二次電池の第１密封部の様子を図示した拡大図である。本発明の第２実施形態によるパウチ型二次電池の第１密封部の様子を図示した拡大図である。本発明の第３実施形態によるパウチ型二次電池の第１密封部の様子を図示した拡大図である。本発明によるパウチ型二次電池において、第１密封部～第３密封部が形成された様子を図示した平面図である。通常のリードシーリング過程と追加シーリング過程により第１密封部を形成する様子が図示される平面図である。

以下、図面を参照して、本発明によるパウチ型二次電池、電池パックおよびパウチ型二次電池の製造方法について説明する。

パウチ型二次電池および電池パック
図２は本発明によるパウチ型二次電池に第１密封部および第２密封部が形成された様子を図示した平面図であり、図３は図２のＣ－Ｃ線に沿って切断した時のパウチ型二次電池の様子を図示した垂直断面図である。図４は本発明の第１実施形態によるパウチ型二次電池の第１密封部の様子を図示した拡大図であり、図５は本発明の第２実施形態によるパウチ型二次電池の第１密封部の様子を図示した拡大図であり、図６は本発明の第３実施形態によるパウチ型二次電池の第１密封部の様子を図示した拡大図である。また、図７は本発明によるパウチ型二次電池において、第１密封部～第３密封部が形成された様子を図示した平面図である。

図２、図３および図７に図示されているように、本発明によるパウチ型二次電池１０（以下、「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する電極組立体１００と、電極組立体１００を収容するように湾入した形状を有するカップＰ（ｃｕｐ）が形成されたパウチ型外装材２００（以下、「外装材」）とを含むことができる。

図３に図示されているように、外装材２００は、第１領域２１０と第２領域２２０とを含むことができる。この際、外装材２００には、第１領域２１０と第２領域２２０の境界に形成され、第２領域２２０が第１領域２１０に対してフォールディングされることで、第１領域２１０と第２領域２２０が互いに対向するようにするフォールディング部Ｆが形成されることができる。これは、フォールディング部Ｆにおいて第１領域２１０が第２領域２２０に対してフォールディングされると見ることもできる。一方、図３には外装材２００のうち下側に備えられた第２領域２２０にカップＰが形成された様子が図示されているが、これに替えて、上側に備えられた第１領域２１０にカップＰが形成されてもよく、第１領域２１０と第２領域２２０の両方にカップＰが形成されてもよい。図２には外装材２００に形成されたカップＰの周縁である境界部Ｒが点線で図示されている。

次いで、図２および図７を参照すると、本発明による二次電池１０は、電極組立体１００と電気的に連結され、外装材２００の周縁を介して外部に突出する電極リード３１０、３２０をさらに含むことができる。

この際、電極リード３１０、３２０は、外装材２００の上側周縁を介して外部に突出する第１電極リード３１０と、外装材２００の下側周縁を介して外部に突出し、第１電極リードとは異なる極性を有する第２電極リード３２０とを含むことができる。すなわち、本発明による二次電池１０において、第１電極リード３１０と第２電極リード３２０は、互いに逆方向に突出することができる（第１電極リードと第２電極リードが逆方向に突出することは、本発明の一つの実施形態であって、これに限定されるものではなく、第１電極リードと第２電極リードが同じ方向に突出する場合にも本発明の技術思想が適用されることができる）。

一方、図２および図７によると、外装材２００には、電極組立体１００の周縁に沿って密封部４００が形成されることができる。密封部４００は、外装材２００の第１領域２１０と第２領域２２０が互いに接着されることで形成されることができる。この際、密封部４００は、電極組立体１００の周縁を包む外装材２００のうち、フォールディング部Ｆが形成された領域以外の領域に形成されることができる。

密封部４００は、第１電極リード３１０を覆うように形成される第１密封部４１０と、第２電極リード３２０を覆うように形成される第２密封部４２０と、第１密封部４１０と第２密封部４２０を連結するように形成される第３密封部４３０とを含むことができる。図７を参照すると、第３密封部４３０の上側端部は、第１密封部４１０に連結されることができ、第３密封部４３０の下側端部は、第２密封部４２０に連結されることができる。また、第３密封部４３０は、電極組立体１００またはカップＰを挟んでフォールディング部Ｆと対向するように形成されることができる。また、後述するように、第３密封部４３０は、第１密封部４１０および第２密封部４２０よりも時間的に後で形成されることができる（ただし、本発明がこれに限定されるものではなく、場合に応じて、一つのシーリングツールを使用する場合、第３密封部４３０は、第１密封部４１０および第２密封部４２０と同時に形成されることもある）。

一方、本発明によるパウチ型二次電池１０の第１密封部４１０の一端部、または第２密封部４２０の一端部は、フォールディング部Ｆに向かうように形成されることができる。図２および図７を参照すると、本発明による第１密封部４１０の一端部は、外装材２００のカップＰの周縁の上側端部より下側に形成されることができ、第２密封部４２０の一端部は、外装材２００のカップＰの周縁の下側端部より上側に形成されることができる。

この際、本発明の一例によると、図２および図７に図示されているように、第１密封部４１０の左側端部と右側端部の両方ともカップＰの周縁の上側端部より下側に形成されることができ、第２密封部４２０の左側端部と右側端部も両方ともカップＰの周縁の下側端部より上側に形成されることができる。

しかし、これとは異なる本発明の他の例によると、第１密封部４１０の左側端部と右側端部のうちフォールディング部Ｆに隣接して備えられる一端部（すなわち、図２および図７を基準に左側端部）のみがカップＰの周縁の上側端部より下側に形成されることができ、第２密封部４２０の左側端部と右側端部のうちフォールディング部Ｆに隣接して備えられる一端部（すなわち、図２および図７を基準に左側端部）のみがカップＰの周縁の下側端部より上側に形成されることができる。

後述するパウチ型二次電池の製造方法で説明する内容のように、第１密封部４１０を形成する過程は、より具体的には、２ステップによるシーリングであることができる。２ステップのシーリングは、通常のリードシーリング過程と追加シーリング過程を意味し得る。

図８は通常のリードシーリング過程と追加シーリング過程により第１密封部４１０を形成する様子が図示される平面図である。

通常のリードシーリング過程によっては、通常リードシーリング領域Ｓ１が形成されることができ、追加シーリング過程によっては、追加シーリング領域Ｓ２が形成されることができる。図８を参照すると、第１密封部４１０の形態についてより具体的に説明することができる。

本発明によるパウチ型二次電池において、第１密封部の一端部４１０－１は、外装材のカップの周縁Ｐ－１の上側端部ＴＥより下側に形成されることができるが、図８に、カップの周縁Ｐ－１と上側端部ＴＥが具体的に図示されている。カップの周縁Ｐ－１は、電極組立体が挿入される内部収容空間を有するカップの周縁部分を意味し得る。特に、カップの底部の周縁ではなく、カップの上側周縁を意味し得る。ここで、上側は、二次電池１０の厚さ方向を基準に上側を意味し得る。

また、図８に図示されているように、カップの周縁Ｐ－１は、所定の厚さを有することができる。本発明によるパウチ型二次電池１０において、カップの周縁Ｐ－１の上側端部ＴＥは、カップの周縁Ｐ－１が有する厚さを形成する外側線と内側線のうち外側線を意味し得る。図８において、カップの周縁Ｐ－１は実線で表され、上側端部ＴＥは点線で図示されている。このような方式で第１密封部の一端部４１０－１は、外装材のカップの周縁Ｐ－１の上側端部ＴＥより下側に形成され、その効果として、パウチクラックの発生を防止することができる。

図８を参照すると、本発明によるパウチ型二次電池において、第１密封部４１０のうち追加シーリング過程によりカップの周縁Ｐ－１の上側端部ＴＥより下側にシーリングされて形成される領域の長さｄは、０ｍｍ～１０ｍｍであることができる。０ｍｍ～１０ｍｍは、０ｍｍ超１０ｍｍ以下を意味し得る。仮に、ｄが０ｍｍである場合には、密封部付近パウチのクラックの防止という本願発明の効果が効果的に発現されないこともあり、１０ｍｍ超である場合には、追加シーリングされる部位が電極組立体側に過剰に深く入ることになり、電極組立体が収容される空間を狭いかタイトにする可能性があるためである。

また、通常、リードシーリング領域Ｓ１と追加シーリング領域Ｓ２の区間別にシーリング厚さが異なるように形成されることができる。例えば、図８のａ－ｂ区間とｂ－ｃ区間においてシーリング厚さを互いに異なるようにすることができる。ａ－ｂ区間は、一般的なパウチ－パウチシーリング厚さ（基準シーリング厚さ）とし、ｂ－ｃ区間は、これよりもさらに厚いかさらに薄いシーリング厚さにすることができる。また、一つの区間内でもシーリング厚さを一定にするか、変化するようにすることができる。すなわち、一つのａ－ｂ区間内でシーリング厚さを一定にすることもできるが、これに限定されず、ａ－ｂ区間内において、シーリング厚さを一定に増加するようにまたは一定に減少するように実現することもできる。さらに、一つの区間内でもシーリング厚さを不規則に変化するようにすることもできる。また、上述の内容は、一つのｂ－ｃ区間内でも適用されることができる。

このように様々な形態にシーリング形態を実現する場合、パウチの大きさ、形状、種類、材質、厚さなどが変化することに合わせて、パウチクラックを防止するための最適のシーリング部を構成することができる。これにより、本願発明の固有効果であるパウチクラック防止を各パウチの種類に合わせて極大化した優れた二次電池を製造することができる。

本発明によると、第１電極リード３１０と第２電極リード３２０を覆う第１密封部４１０の一端部が、従来に比べて、カップＰの周縁の上側端部より下側に下がるようにフォールディング部Ｆ方向に延びるように形成されるか、または第２密封部４２０の一端部が、従来に比べて、カップＰの周縁の下側端部より上側に下がるようにフォールディング部Ｆ方向に延びるように形成されることから、応力集中によってフォールディング部またはフォールディング部付近にクラックが発生する現象を防止することができる。

特に、本発明によると、第１密封部と第２密封部の端部のうちフォールディング部に隣接して備えられる端部がフォールディング部方向に延びて下側または上側に延びるように形成されることから、従来技術によってパウチ型二次電池を製造する場合、クラックが頻繁に発生していた領域（図１の図面符号Ａ参照）でクラックが発生する現象を防止することができる。

例えば、複数の二次電池グループを組み立てて電池モジュールや電池パックとする過程で、電極リードが二次電池の厚さ方向を基準に上側や下側に折れることがあるが、この場合、前記フォールディング部Ｆの中でも電極リード２０ａ、２０ｂを覆うように形成された密封部付近（図１のＡ）が本発明ではシーリングされており、鋭く折れる形状が発生しなくなり、応力集中によってパウチクラックが発生することを防止することができる。すなわち、シーリングされていない場合、リードが二次電池の厚さ方向基準上側または下側に折れる時に、Ａ部分パウチが鋭く折れる現象が発生することがあるが、シーリングされていれば、リードが折れても、Ａ部分のパウチシーリング部は反るだけであって（すなわち、折り曲げられるだけであって）鋭く折れなくなる。

一方、図４に図示されているように、本発明の第１実施形態によると、第１密封部４１０のうちカップＰの周縁の上側端部より下側に備えられる領域（すなわち、図４のＤ１内に存在する領域）の内側周縁は、曲線からなることができる。また、本発明の第１実施形態によると、第２密封部４２０のうちカップＰの周縁の下側端部より上側に備えられる領域の内側周縁も曲線からなることができる。

一方、図５に図示されているように、本発明の第２実施形態によると、第１密封部４１０のうちカップＰの周縁の上側端部より下側に備えられる領域（すなわち、図５のＤ２内に存在する領域）の内側周縁は、直線からなることができる。また、本発明の第２実施形態によると、第２密封部４２０のうちカップＰの周縁の下側端部より上側に備えられる領域の内側周縁も直線からなることができる。

または、図６に図示されているように、本発明の第３実施形態によると、第１密封部４１０のうちカップＰの周縁の上側端部より下側に備えられる領域（すなわち、図６のＤ３内に存在する領域）の内側周縁は、直線および曲線を含むことができる。また、本発明の第３実施形態によると、第２密封部４２０のうちカップＰの周縁の下側端部より上側に備えられる領域の内側周縁も直線および曲線を含むことができる。

この際、本発明の第２実施形態および第３実施形態によると、第１密封部４１０および第２密封部４２０の内側周縁に形成される前記曲線は、電極組立体１００から見た時に、凹状に形成されることができる（図４参照）。しかし、前記曲線は、電極組立体１００から見た時に、凸状に形成されることもできる（図６参照）。

一方、本発明の変形例によると、第１密封部４１０の一端部は、電極組立体１００の周縁の上側端部より下側に形成されることができる。また、本発明の変形例によると、第２密封部４２０の一端部は、電極組立体１００の周縁の下側端部より上側に形成されることができる。

より好ましくは、本発明の変形例によると、第１密封部４１０の左側端部と右側端部のうちフォールディング部Ｆに隣接して備えられる一端部は、電極組立体１００の周縁の上側端部より下側に形成されることができ、第２密封部４２０の左側端部と右側端部のうちフォールディング部Ｆに隣接して備えられる一端部は、電極組立体１００の周縁の下側端部より上側に形成されることができる。

電極組立体１００は、カップＰ内に収容される構成であるため、電極組立体の周縁もカップＰの周縁より内側に位置するようになる。したがって、第１密封部４１０の一端部と第２密封部４２０の一端部が本発明の変形例のように形成される場合、第１密封部の一端部および第２密封部の一端部がより長く形成されるため、電極リード付近で外装材にクラックが発生することをより効果的に防止することができる。

一方、本発明による二次電池１０において、第３密封部４３０は、電極組立体１００の厚さｔ（図３参照）方向に折り曲げられることができる。この場合、第３密封部４３０が占める体積を減少させることができ、二次電池の単位体積当たりの容量が向上することができる。

一方、本発明による電池パックは、複数の二次電池１０を含むことができる。二次電池１０に関する内容は上述の内容のとおりである。

パウチ型二次電池の製造方法
図２～図７を参照すると、本発明によるパウチ型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１００および湾入した形状を有するカップＰが形成されたパウチ型外装材２００を準備するステップと、前記電極組立体１００を前記カップＰに収容するステップと、前記外装材２００をフォールディングして前記外装材２００の一領域２１０と他の領域２２０が互いに対向するようにするステップと、外装材２００の上側周縁を介して外部に突出する第１電極リード３１０および外装材２００の下側周縁を介して外部に突出する第２電極リード３２０を配置するステップと、第１電極リード３１０を覆うように外装材２００に第１密封部４１０を形成し、第２電極リード３２０を覆うように外装材２００に第２密封部４２０を形成するステップとを含むことができる。

この際、第１密封部４１０と第２密封部４２０を形成するステップにおいて、第１密封部４１０の一端部は、カップＰの周縁の上側端部より下側に形成されるようにシーリングされることができ、第２密封部４２０の一端部は、カップＰの周縁の下側端部より上側に形成されるようにシーリングされることができる。この際、第１密封部４１０の前記一端部は、第１密封部４１０の左側端部と右側端部のうちフォールディング部Ｆに隣接して備えられる端部であることができ、第２密封部４２０の前記一端部は、第２密封部４２０の左側端部と右側端部のうちフォールディング部Ｆに隣接して備えられる端部であり得ることについては上述している。

第１密封部４１０を形成する過程は、より具体的には、２ステップの過程によるシーリングであることができる。このような２ステップのシーリングは、通常のリードシーリング過程と追加シーリング過程を意味し得る。

図８を参照すると、通常のリードシーリング過程は、カップの周縁Ｐ－１の上側端部ＴＥより上側に位置する領域をシーリングツールにより、第１領域２１０パウチおよび第２領域２２０パウチが第１電極リード３１０を覆うようにシーリングする過程を意味し得る。これにより、通常、リードシーリング領域Ｓ１が形成されることができる。

また、追加シーリング過程は、カップの周縁Ｐ－１の上側端部ＴＥより下側に位置する領域をシーリングツールにより、第１領域２１０パウチと第２領域２２０パウチが互いに接合されるようにシーリングする過程を意味し得る。これにより、追加シーリング領域Ｓ２が形成されることができる。

この際、第１密封部４１０のうち追加シーリング過程によりカップの周縁Ｐ－１の上側端部ＴＥより下側にシーリングされて形成される領域の長さｄは、０ｍｍ～１０ｍｍであることができる。０ｍｍ～１０ｍｍは、０ｍｍ超１０ｍｍ以下を意味し得る。仮に、ｄが０ｍｍである場合には、密封部付近パウチのクラック防止という本願発明の効果が効果的に発現しないこともあり、１０ｍｍ超である場合には、追加シーリングされる部位が電極組立体１００側に過剰に深く入るようになり、電極組立体１００が収容される空間を狭いかタイトにすることがあるためである。

一方、本発明によるパウチ型二次電池の製造方法において、通常、リードシーリング領域Ｓ１と追加シーリング領域Ｓ２の区間別にシーリング厚さを異ならせることができる。例えば、図８を参照すると、ａ－ｂ区間とｂ－ｃ区間でシーリング厚さを互いに異ならせることができる。ａ－ｂ区間は、一般的なパウチ－パウチシーリング厚さ（基準シーリング厚さ）とし、ｂ－ｃ区間は、これよりもさらに厚いかさらに薄いシーリング厚さにすることができる。また、一つの区間内でもシーリング厚さを一定にするか、変化するようにすることができる。すなわち、一つのａ－ｂ区間内でシーリング厚さを一定にすることもできるが、これに限定されず、ａ－ｂ区間内において、シーリング厚さを一定に増加するようにまたは一定に減少するように実現することもできる。さらに、一つの区間内でもシーリング厚さを不規則に変化するように定めることもできる。また、上述の内容は、一つのｂ－ｃ区間内でも適用されることができる。

このように様々な形態にシーリングの形態を適用する場合、パウチの大きさ、形状、種類、材質、厚さなどが変化することに合わせて、パウチクラックを防止するための最適のシーリング部を構成することができるため、本願発明の固有効果であるパウチクラック防止を各パウチの種類に合わせて極大化した優れた二次電池を製造することができる。

また、本発明によるパウチ型二次電池の製造方法は、電極組立体１００の周縁に沿って形成され、この際、第１密封部４１０と第２密封部４２０を連結する第３密封部４３０を形成するステップをさらに含むことができる。第３密封部４３０は、第１密封部４１０と第２密封部４２０が形成された後に形成されることができる（ただし、上述のように、一つのシーリングツールを使用する場合は、第３密封部４３０が第１密封部４１０および第２密封部４２０と同時に形成されることもある）。ここで、第３密封部４３０の一端部は、第１密封部４１０に連結されることができ、第３密封部４３０の他の端部は、第２密封部４２０に連結されることができる。

以上、本発明は限定された実施形態と図面によって説明されているものの、本発明はこれによって限定されず、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者により、本発明の技術思想と以下に記載する特許請求の範囲の均等範囲内で様々な実施が可能であることは言うまでもない。

１０二次電池
１００電極組立体
２００外装材
２１０第１領域
２２０第２領域
３００電極リード
３１０第１電極リード
３２０第２電極リード
４００密封部
４１０第１密封部
４１０－１第１密封部の一端部
４２０第２密封部
４３０第３密封部
Ｐカップ
Ｒカップの境界部
Ｆフォールディング部
Ｓ１通常リードシーリング領域
Ｓ２追加シーリング領域
Ｐ－１カップの周縁
ＴＥ上側端部

Claims

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と、
前記電極組立体を収容するように湾入した形状を有するカップＰが形成されたパウチ型外装材と、
前記電極組立体と電気的に連結され、前記外装材の周縁を介して外部に突出する電極リードとを含み、
前記外装材には、前記電極組立体の周縁に沿って密封部が形成され、
前記電極リードは、
前記外装材の上側周縁を介して外部に突出する第１電極リードを含み、
前記密封部は、
前記第１電極リードを覆うように形成される第１密封部を含み、
前記第１密封部の一端部は、前記カップＰの周縁の上側端部より下側に形成される、パウチ型二次電池において、
前記電極リードは、
前記外装材の下側周縁を介して外部に突出する第２電極リードを含み、
前記密封部は、
前記第２電極リードを覆うように形成される第２密封部を含み、
前記第２密封部の一端部は、前記カップＰの周縁の下側端部より上側に形成され、
前記パウチ型外装材は、第１領域および第２領域を含み、
前記パウチ型外装材には、前記第１領域と前記第２領域の境界に形成され、前記第１領域が前記第２領域に対してフォールディングされることで、前記第１領域と前記第２領域が互いに対向するようにするフォールディング部が形成され、
前記第１密封部の左側端部と右側端部のうち前記フォールディング部に隣接して備えられる一端部は、前記カップＰの周縁の前記上側端部より下側に形成され、
前記第２密封部の左側端部と右側端部のうち前記フォールディング部に隣接して備えられる一端部は、前記カップＰの周縁の前記下側端部より上側に形成され、
前記第１密封部の一端部は、前記電極組立体の周縁の前記上側端部より下側に形成される、パウチ型二次電池。
前記第１密封部の左側端部および右側端部は、前記カップＰの周縁の前記上側端部より下側に形成される、請求項１に記載のパウチ型二次電池。
前記第２密封部の左側端部および右側端部は、前記カップＰの周縁の前記下側端部より上側に形成される、請求項１に記載のパウチ型二次電池。
前記第１密封部のうち前記カップの周縁の前記上側端部ＴＥより下側にシーリングされて形成される領域の長さｄは０ｍｍ超１０ｍｍ以下である、請求項１に記載のパウチ型二次電池。
前記第１密封部のうち前記カップＰの周縁の前記上側端部より下側に備えられる領域の内側周縁は直線からなる、請求項１に記載のパウチ型二次電池。
前記第１密封部のうち前記カップＰの周縁の前記上側端部より下側に備えられる領域の内側周縁は曲線からなる、請求項１に記載のパウチ型二次電池。
前記第１密封部のうち前記カップＰの周縁の前記上側端部より下側に備えられる領域の内側周縁は直線および曲線を含む、請求項１に記載のパウチ型二次電池。
前記曲線は、前記電極組立体の外方に向かって凸状に形成される、請求項６または請求項７に記載のパウチ型二次電池。
前記曲線は、前記電極組立体の内方に向かって凹状に形成された部分を含む、請求項６または請求項７に記載のパウチ型二次電池。
前記密封部は、
前記第１密封部と前記第２密封部を連結するように形成される第３密封部をさらに含む、請求項１に記載のパウチ型二次電池。
前記第２密封部の一端部は、前記電極組立体の周縁の前記下側端部より上側に形成される、請求項１に記載のパウチ型二次電池。
前記第３密封部は、前記電極組立体の厚さｔ方向に折り曲げられる、請求項１０に記載のパウチ型二次電池。
請求項１に記載の二次電池を含む、電池パック。
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および湾入した形状を有するカップＰが形成されたパウチ型外装材を準備するステップと、
前記電極組立体を前記カップに収容するステップと、
前記外装材をフォールディングして前記外装材の一領域と前記外装材の他の領域が互いに対向するようにするステップと、
前記外装材の上側周縁を介して外部に突出する第１電極リードおよび前記外装材の下側周縁を介して外部に突出する第２電極リードを配置するステップと、
前記第１電極リードを覆うように前記外装材に第１密封部を形成するステップと、
前記第２電極リードを覆うように前記外装材に第２密封部を形成するステップとを含み、
前記第１密封部を形成するステップにおいて、
前記第１密封部のフォールディング部側の一端部は、前記カップＰの周縁の上側端部より下側に形成されるようにシーリングされ、
前記第２密封部を形成するステップにおいて、
前記第２密封部のフォールディング部の一端部は、前記カップＰの周縁の下側端部より上側に形成されるようにシーリングされ、
前記第１密封部を形成するステップは、
通常のリードシーリング過程と追加シーリング過程の２ステップのシーリング過程を含み、
前記通常のリードシーリング過程は、前記カップの周縁の前記上側端部より上側に位置する領域をシーリングツールにより、第１領域パウチおよび第２領域パウチが前記第１電極リードを覆うようにシーリングして通常リードシーリング領域Ｓ１を形成する過程であり、
前記追加シーリング過程はカップの周縁の前記上側端部より下側に位置する領域をシーリングツールにより、前記第１領域パウチと前記第２領域パウチが互いに接合するようにシーリングして追加シーリング領域Ｓ２を形成する過程である、パウチ型二次電池の製造方法。
前記第１密封部を形成するステップは、
前記通常リードシーリング領域Ｓ１と前記追加シーリング領域Ｓ２の区間別にシーリング厚さが異なるようにシーリングすることを特徴とする、請求項１４に記載のパウチ型二次電池の製造方法。
前記電極組立体の周縁に沿って形成されるが前記第１密封部と前記第２密封部を連結する第３密封部を形成するステップをさらに含む、請求項１４に記載のパウチ型二次電池の製造方法。