KR101858476B1 - 전지 용기, 필름 포장 전지 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전지 용기, 필름 포장 전지 및 이들의 제조 방법을 제공한다. 본 발명은 금속박과 용착층을 갖는 적층 필름으로 형성된 용기 본체를 갖는 전지 용기로서, 상기 용기 본체의 둘레벽은 상기 적층 필름의 용착층이 수납부측으로 볼록해지도록 드로잉 성형되고, 외면에 오목부가 형성되어 네모난 바닥부로부터 접혀서 기립하는 한 쌍의 대향하는 오목 형상벽의 양측단면의 용착층이, 상기 바닥부로부터 접혀서 기립하는 한 쌍의 대향하는 벽면의 양측 가장자리의 용착층에 용착되어 연결된 전지 용기를 제공한다.

Description

전지 용기, 필름 포장 전지{BATTERY CASING, FILM PACKAGING BATTERY}

본 발명은 전지 용기, 필름 포장 전지 및 이들의 제조 방법에 관한 것이다.

종래부터, 리튬 이온 2차 전지나 전기 이중층 커패시터 등의 전지 소자(전해질을 포함하는 모든 충전·발전 요소)를 수용하는 전지 용기로서, 우수한 수증기 배리어성을 갖는 딥 드로잉 성형한 금속제 용기에 덮개체를 용접하여 밀폐한, 용접 구조의 금속제 밀폐 용기가 많이 사용되고 있다. 그러나, 용접 구조의 금속제 밀폐 용기는 무겁고, 부피가 크며, 용접 가공 공정도 복잡하여 생산성이 부족하다고 하는 과제를 갖고 있다. 특히, 금속제 용기 본체와 덮개체의 용접 가공은 많은 공정수를 필요로 하여, 생산성의 관점에서도 문제가 있다. 또한, 전기 자동차용 리튬 전지 등은 차량에 적재하는 전지 용기의 수량이 많기 때문에, 전지 용기를 가능한 한 경량화하여 컴팩트하게 하는 것이 요망되고 있다.

이러한 요망에 대해서, 기재층과, 알루미늄 등의 금속박과, 실란트층을 순서대로 적층한 적층체를 백 형상으로 한 파우치형 용기, 또는, 상기 적층체를 프레스 성형하여 오목부를 형성하고, 당해 오목부에 리튬 이온 전지 본체를 수납하는 엠보스형 용기(「드로잉 성형 용기」라고도 한다) 등의 필름 포장 전지가 개발되어 있다(예를 들면, 특허문헌 1∼2를 참조).

드로잉 성형 용기를 사용한 전지 용기는 어느 정도의 두께를 갖는 전지 소자여도 수용할 수 있고, 전지 소자의 충전 포장이 용이하다는 것, 용적 효율(용적 효율이란, 전지 용기의 전체 체적에 대한 전지 소자의 용적의 비율을 말한다)이 높고, 경량화하기 쉬우며, 저렴하다는 등의 우수한 점을 갖고 있다.

일본 공개특허공보 2002-216713호 일본 공개특허공보 2010-262932호

그런데 특허문헌 1, 2에 기재되어 있는 바와 같이, 드로잉 성형 용기를 사용한 전지 용기는 지방산 아미드계나 유동 파라핀 등의 활제를 사용하면, 엠보스 가공의 금형과 적층체의 표면의 윤활성이 증가하기 때문에 드로잉성을 향상시킬 수 있다. 그러나 드로잉성을 향상시켜도, 금속박을 3차원 형상으로 드로잉 가공하기 때문에 드로잉 깊이에는 한계가 있어, 드로잉 성형 용기의 깊이로는 10㎜ 정도가 상한값이었다. 이 때문에, 드로잉 성형 용기를 사용한 전지 용기는 대용량의 두께가 두꺼운 전지 소자를 수용할 수 없다고 하는 과제가 있었다.

또한, 드로잉 성형 용기의 모퉁이부가 특히 크게 잡아 늘려지기 때문에, 그 모퉁이부에 있어 금속박이 얇아져 작은 균열이 생기거나 핀홀이 발생한다. 금속박의 작은 균열 부분이나 핀홀로부터 수분이 침입하면, 전해액과 수분이 반응하여 불산 등이 생성된다. 이 때문에, 전극 부재의 용착부 등이 부식돼 열화하여 전해액이 누출된다고 하는 문제가 있었다.

본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어진 것이며, 드로잉 성형 용기를 사용한 전지 용기와 동일하게, 경량이며, 용적 효율이 높고, 대용량의 두께가 두꺼운 전지 소자도 용이하게 수용 가능하며, 또한 생산성이 높고 저렴하게 제조 가능한 전지 용기, 이것을 사용한 필름 포장 전지 및 이들의 제조 방법을 제공하는 것을 과제로 한다.

또한 본 명세서에 있어서, 전지 용기의 오목 형상벽을 설명의 편의를 위해 측벽이라고 설명하는 경우가 있으나, 동일 부분을 가리키는 것이다.

본 발명은 이하의 전지 용기를 제공한다.

(1) 금속박과 용착층을 갖는 적층 필름으로 형성된 용기 본체를 갖는 전지 용기로서, 상기 용기 본체의 둘레벽은 상기 적층 필름의 용착층이 수납부측으로 볼록해지도록 드로잉 성형되고, 외면에 오목부가 형성되어 네모난 바닥부로부터 접혀서 기립하는 한 쌍의 대향하는 오목 형상벽의 양측단면의 용착층이, 상기 바닥부로부터 접혀서 기립하는 한 쌍의 대향하는 벽면의 양측 가장자리의 용착층에 용착되어 연결된 전지 용기.

(2) 상기 오목 형상벽의 상기 바닥부에 접어서 포개지는 접어 꺾음부의 용착층이 상기 바닥부의 용착층에 용착된 (1)에 기재된 전지 용기.

(3) 상기 오목 형상벽의 오목부에 보강 수지가 충전된 (1) 또는 (2)에 기재된 전지 용기.

또한, 본 발명은 이하의 필름 포장 전지를 제공한다.

(4) 상기 (1) 내지 (3) 중 어느 하나에 기재된 전지 용기를 사용한 필름 포장 전지로서, 상기 용기 본체에 전지 소자를 수납하고, 덮개재로 봉지한 필름 포장 전지.

또한, 본 발명은 이하의 전지 용기의 제조 방법을 제공한다.

(5) 금속박과 용착층을 갖는 적층 필름으로 형성된 용기 본체를 가지며, 상기 용기 본체의 둘레벽은 상기 적층 필름의 용착층이 수납부측으로 볼록해지도록 드로잉 성형되고, 외면에 오목부가 형성되어 네모난 바닥부로부터 접혀서 기립하는 한 쌍의 대향하는 오목 형상벽의 양측단면의 용착층이, 상기 바닥부로부터 접혀서 기립하는 한 쌍의 대향하는 벽면의 양측 가장자리의 용착층에 용착되어 연결된 전지 용기의 제조 방법으로서, 장척의 상기 적층 필름의 길이 방향으로 일정한 간격을 두고 배치된 복수의 상기 용기 본체의 상기 바닥부가 되는 부분끼리의 사이에, 상기 적층 필름의 폭방향 양측변에 있어서, 인접하는 상기 오목 형상벽끼리의 대향하는 2개의 측면에 용착되는 부분의 길이보다 긴 간격을 두고 드로잉 성형하여 오목 형상벽을 형성하는 드로잉 성형 공정과, 상기 적층 필름의 폭이 상기 바닥부의 폭이 되며, 또한 상기 오목 형상벽이 복수의 자유단으로서 바깥쪽으로 펼쳐지도록 상기 오목 형상벽의 주위의 드로잉 성형되지 않는 부분의 상기 적층 필름에 노치부를 형성하는 필름 노치 공정과, 상기 적층 필름의 양측변의 상기 오목 형상벽을 서로의 용착층끼리가 대향하도록 상기 바닥부가 되는 부분에 대해 접어 꺾음부의 밑부분으로부터 절곡하여 기립시키는 오목 형상벽의 기립 공정과, 상기 오목 형상벽이 존재하지 않는 부분의 상기 적층 필름을 상기 바닥부가 되는 부분에 대해 오목 형상벽의 단부 연장 돌출부의 밑부분으로부터 절곡하여 기립시키는 단벽의 기립 공정과, 상기 단벽의 양측 가장자리를 상기 오목 형상벽의 양측단면의 용착층에 중첩해 용착하고, 상기 단벽과 상기 오목 형상벽을 연결하여 상기 용기 본체의 둘레벽을 형성하는 벽면의 연결 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 전지 용기의 제조 방법.

(6) 상기 오목 형상벽의 기립 공정에 있어서, 서로 접어서 포개지는 상기 오목 형상벽의 접어 꺾음부의 용착층과 상기 바닥부가 되는 부분의 용착층을 용착하는 (5)에 기재된 전지 용기의 제조 방법.

(7) 상기 드로잉 성형 공정에 있어서, 사출 성형기의 금형 내에서 드로잉 성형과, 상기 오목 형상벽의 오목부에 대한 보강 수지의 충전을 행하는 (5) 또는 (6)에 기재된 전지 용기의 제조 방법.

(8) 장척의 상기 적층 필름에 개구로 이루어지는 전극 인출부를 형성하는 전극용 개구 공정을 추가로 갖는 (5) 내지 (7) 중 어느 하나에 기재된 전지 용기의 제조 방법.

또한, 본 발명은 이하의 필름 포장 전지의 제조 방법을 제공한다.

(9) 상기 (5) 내지 (8) 중 어느 하나에 기재된 전지 용기의 제조 방법을 이용한 필름 포장 전지의 제조 방법으로서, 상기 벽면의 연결 공정으로 형성된 전지 용기에 전지 소자를 수납하는 전지 소자의 수납 공정과, 상기 전지 용기의 개구부에 덮개재를 용착하는 봉지 공정을 이 순서대로 갖는 필름 포장 전지의 제조 방법.

본 발명의 전지 용기 및 필름 포장 전지는 드로잉 성형 용기를 사용한 전지 용기와 동일하게, 전지 용기에 있어서의 용기 본체의 바닥부와 둘레벽이 얇은 금속박을 포함하는 적층 필름으로 구성되어 있으므로, 전지 용기의 가스 배리어성이 높고 경량이며, 용적 효율이 높다.

게다가, 본 발명의 전지 용기 및 필름 포장 전지는 드로잉 성형 용기를 사용한 전지 용기와 달리, 둘레벽이 바닥부로부터 접혀서 기립하는 한 쌍의 대향하는 오목 형상벽의 양측단면의 용착층이 바닥부로부터 접혀서 기립하는 한 쌍의 대향하는 단벽의 양측 가장자리의 용착층에 용착되어 연결되어 있기 때문에, 수밀한 구조를 형성할 수 있음과 함께 보형성이 우수하다.

또한, 본 발명의 전지 용기 및 필름 포장 전지는 금속박을 포함하는 적층 필름을 접음선으로 절곡함으로써, 임의의 두께의 전지 소자를 수납할 수 있다. 이로 인해, 대용량의 두꺼운 전지 소자를 수용할 수 있으므로, 3차원 형상으로 딥 드로잉하는 엠보스 가공을 실시할 필요가 없기 때문에, 금속박의 두께가 얇아도 금속박에 균열이나 핀홀이 발생하는 경우가 없다.

또한, 본 발명의 전지 용기 및 필름 포장 전지는 종래 기술에서는 금속박의 두께를 얇게 하면 드로잉 성형 용기에 사용할 수 없었던, 전성(展性)이 작아서 드로잉 가공성이 낮은 금속박을 이용한 적층 필름도 사용할 수 있다.

또한 오목 형상벽과 덮개재가 용착되기 때문에, 필름 포장 전지의 적어도 대향하는 두 변은 덮개재를 오목 형상벽에 용착하여 봉지할 수 있다. 이로 인해, 덮개재의 용착부가 전지 용기의 바깥쪽으로 연장 돌출되지 않기 때문에 전지가 컴팩트해지고, 복수의 전지 용기를 집적하여 사용하는 경우에 집적체의 체적을 작게 할 수 있다. 또한, 복수의 전지 용기의 보관시나 집적시의 취급성도 우수하다.

또한, 오목 형상벽과 덮개재를 용착할 때의 시일폭을 충분히 크게 할 수 있기 때문에, 용착이 용이하고 확실해지며, 가스 배리어성도 높아진다.

또한 청구항 2에 기재된 발명에 의하면, 오목 형상벽의 바닥부에 접어서 포개지는 접어 꺾음부의 용착층이 바닥부의 용착층에 용착되어 있기 때문에, 수밀한 구조가 형성됨과 함께 보형성이 보다 우수하다. 또한, 오목 형상벽의 양측단면의 용착층과 바닥부로부터 접혀서 기립하는 벽면의 양측 가장자리의 용착층의 용착이 용이하며 확실해진다.

또한 청구항 3에 기재된 발명에 의하면, 오목 형상벽의 오목부에 보강 수지가 충전되어 있기 때문에, 보형성이 보다 우수하다. 또한, 오목 형상벽의 양측단면의 용착층과, 바닥부로부터 접혀서 기립하는 벽면의 양측 가장자리부의 용착층의 용착이 용이하고 확실해진다.

또한 본 발명의 전지 용기 및 필름 포장 전지의 제조 방법에 의하면, 장척의 적층 필름을 사용하여 복수의 전지 용기 본체를 연속적으로 형성할 수 있다. 이로 인해, 롤, 보빈 감기나 카세트 감기로 권취된 적층 필름이나 오목 형상벽이 되는 부분이 드로잉 성형된 적층 필름을 되감으면서, 전지 용기나 필름 포장 전지를 연속적으로 제조할 수 있다. 따라서, 전지 용기 및 필름 포장 전지의 생산성을 높일 수 있다.

도 1은 제1 형태예의 전지 용기의 외형을 나타내는 사시도이다.
도 2는 제1 형태예의 전지 용기의 측면도이다. (a)는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ 방향의 화살표 방향 측면도이며, (b)는 그 일부를 확대한 측면도이다.
도 3은 제1 형태예의 전지 용기의 단면도이다. (a)는 도 1의 Ⅰ-Ⅰ 방향의 화살표 방향 단면도이며, (b)는 그 일부를 확대한 단면도이다.
도 4는 제1 형태예의 전지 용기를 사용한 필름 포장 전지의 외형도이다. (a)는 사시도이며, (b)는 측면도의 일부를 확대한 도면이다.
도 5는 제1 형태예의 전지 용기의 제조에 있어서, 드로잉 성형에 의한 오목 형상벽의 오목부의 형성을 나타내는 사시도이다.
도 6은 제1 형태예의 전지 용기의 제조에 있어서, 오목 형상벽의 오목부에 형성된 수지 성형체를 나타내는 사시도이다.
도 7은 제1 형태예의 전지 용기의 제조에 있어서, 필름 노치 공정을 나타내는 사시도이다.
도 8은 제1 형태예의 전지 용기의 제조에 있어서, 드로잉 성형 가공에 사용되는 사출 성형기의 금형의 일례를 나타내는 모식 단면도이다.
도 9는 제1 형태예의 전지 용기의 제조에 있어서, 드로잉 성형 공정을 나타내는 모식 단면도이다.
도 10은 제1 형태예의 전지 용기의 제조에 있어서, 오목 형상벽의 오목부에 대한 수지 성형체의 형성을 나타내는 모식 단면도이다.
도 11은 제1 형태예의 전지 용기의 제조에 있어서, 드로잉 가공한 적층 필름의 금형으로부터의 이형(離型)을 나타내는 모식 단면도이다.
도 12는 제1 형태예의 전지 용기의 제조에 있어서, 오목 형상벽의 기립 공정을 나타내는 사시도이다.
도 13은 제1 형태예의 전지 용기의 제조에 있어서, 벽면의 연결 공정을 나타내는 사시도이다.
도 14는 장척의 적층 필름을 사용한 제1 형태예의 전지 용기의 제조에 있어서, 드로잉 성형 공정을 나타내는 사시도이다.
도 15는 장척의 적층 필름을 사용한 제1 형태예의 전지 용기의 제조에 있어서, 필름 노치 공정을 나타내는 사시도이다.
도 16은 장척의 적층 필름을 사용한 제1 형태예의 전지 용기의 제조에 있어서, 오목 형상벽의 기립 공정을 나타내는 사시도이다.
도 17은 장척의 적층 필름을 사용한 제1 형태예의 전지 용기의 제조에 있어서, 필름 노치부 상태를 설명하기 위한 평면도이다.
도 18은 장척의 적층 필름을 사용한 제1 형태예의 전지 용기의 제조에 있어서, 오목 형상벽의 기립 공정의 일부를 나타내는 사시도이다.
도 19는 장척의 적층 필름을 사용한 제1 형태예의 전지 용기의 제조에 있어서, 벽면의 연결 공정의 일부를 나타내는 사시도이다.
도 20은 장척의 적층 필름을 사용한 제1 형태예의 전지 용기의 제조에 있어서, 전지 소자의 수납 공정을 나타내는 사시도이다.
도 21은 장척의 적층 필름을 사용한 제1 형태예의 전지 용기의 제조에 있어서, 봉지 공정을 나타내는 사시도이다.
도 22는 제2 형태예의 전지 용기의 외형을 나타내는 도면이다. (a)는 사시도이며, (b)는 측면도의 일부를 확대한 도면이다.
도 23은 제3 형태예의 전지 용기의 외형을 나타내는 도면이다. (a)는 사시도이며, (b)는 측면도이다.
도 24는 제4 형태예의 전지 용기의 측면도의 일부를 확대한 도면이다.

이하, 본 발명의 실시형태에 대해 도면을 참조하여 설명한다.

〈제1 형태예〉

도 1∼도 3에 나타내는 제1 형태예의 전지 용기(10)는 금속박과 용착층을 갖는 적층 필름(1)으로 이루어지는 용기 본체(4)를 갖는다.

제1 형태예의 전지 용기(10)는 용기 본체(4)에 전지 소자(5)가 수납된 후에 덮개재(3)가 장착되어, 도 4에 나타내는 본 제1 형태예의 필름 포장 전지(20)가 된다. 제1 형태예의 필름 포장 전지(20)는 2차 전지나 전기 이중층 커패시터 등의 전지 용기로서 바람직하게 사용된다.

제1 형태예의 필름 포장 전지(20)는 전지 용기(10)의 내측에, 정극판과, 부극판과, 세퍼레이터와, 전해액을 갖는 전지 소자(5)가 수납되어 있다. 또한, 전지 소자(5)는 전해질을 포함하는 모든 충전·발전에 필요한 요소를 전부 포함하는 것이다.

제1 형태예의 필름 포장 전지(20)는 정극과 부극의 전극판에 전기적으로 접속된 정극 리드와 부극 리드로 이루어지는 전극 리드(47)가 전지 용기(10)로부터 서로 반대 방향으로 돌출되어 있다. 전극 리드(47)는 정극과 부극의 전극판에 장착되어 전기적으로 접속된다.

세퍼레이터로는 폴리올레핀 등의 열가소성 수지로 제작된 다공 필름, 부직포나 직포 등, 전해액을 함침할 수 있는 시트형의 부재가 사용된다.

도 1∼도 3에 나타내는 제1 형태예의 전지 용기(10)는 금속박과 용착층을 갖는 적층 필름(1)으로 이루어지는 용기 본체(4)를 갖는다.

용기 본체(4)는 평면에서 보았을 때 직사각형으로 형성된 바닥부(41)와, 바닥부(41)의 단 가장자리로부터 기립하는 한 쌍의 단벽(42, 42)과, 외면에 오목부(45)가 형성되고, 수납부측으로 볼록해지는 오목 형상벽으로 드로잉 성형되어 바닥부(41)의 측 가장자리로부터 기립하는 한 쌍의 오목 형상벽(43, 43)과, 오목 형상벽(43)의 오목부(45)에 형성된 판형의 수지 성형체(2)와, 단벽(42, 42)의 위 가장자리부로부터 바깥쪽으로 연장 돌출되는 리드 협지부(44, 44)를 갖는다.

용기 본체(4)의 둘레벽은 단벽(42, 42)과 오목 형상벽(43, 43)이 직선으로 이루어지는 접음선으로 접혀서 사각형 형상의 바닥부(41)로부터 기립하여, 측단부끼리 연결돼 형성되어 있기 때문에 수밀한 구조로 만들 수 있다.

용기 본체(4)는 바닥부(41)로부터 둘레벽이 기립하는 부분이 직선으로 이루어지는 접음선으로 접힌 적층 필름(1)으로 형성되어 있기 때문에, 바닥부(41)로부터 기립하는 부분에 금속박을 3차원 형상으로 드로잉하는 엠보스 가공을 실시할 필요가 없다.

이 때문에, 용기 본체(4)가 채용할 수 있는 깊이에 수치적인 제한은 없다. 또한, 용기 본체(4)의 모퉁이부가 특히 크게 잡아 늘려져 금속박이 얇아져, 금속박에 작은 균열이나 핀홀이 발생하는 경우도 없다.

용기 본체(4)를 형성하는 적층 필름(1)은 금속박과 최내층에 열가소성 수지층을 갖는 용착층이 적층된 적층 필름이다.

제1 형태예에 있어서는, 적층 필름(1)은 금속박의 한쪽 면에만 용착층을 갖는다. 적층 필름(1)은 용착층이 용기 본체(4)의 최내층이 된다.

제1 형태예에 사용되는 적층 필름(1)은 금속박의 용착층이 적층되어 있는 측과는 반대측 면에, 수지로 이루어지는 보호층이 적층되어 있는 것이 바람직하다.

보호층은 금속박의 외표면이 수분이나 전해액에 의해 부식되거나, 금속박의 외표면이 다른 물품과 접촉하여 손상되는 것을 방지한다. 보호층은 용착층에 비해 융점이 높은 열가소성 수지, 혹은 열경화성 수지에 의해 형성되는 것이 바람직하다.

적층 필름(1)의 구체예로는, 예를 들면, 폴리에틸렌테레프탈레이트나 폴리부틸렌나프탈레이트 등의 폴리에스테르 혹은 6나일론이나 66나일론 등의 폴리아미드 등의 수지에 의해 형성된 보호층과, 스테인레스 스틸이나 알루미늄 등의 금속박과, 폴리에틸렌이나 폴리프로필렌 등의 폴리올레핀에 의해 형성된 용착층을 순서대로 적층한 것을 들 수 있다.

보호층은 2축 연신 필름을 사용하는 것이 내열성과 강도가 높아지므로 바람직하고, 복수층이 적층되어 있어도 된다.

적층 필름(1)을 구성하는 각 층의 적층 방법에는 드라이 라미네이트, 압출 라미네이트나 열압착 라미네이트 등의 공지의 방법을 채용할 수 있다.

적층 필름(1)의 금속박은 적층 필름(1)에 산소나 수증기 등의 기체 차단성을 부여하는 가스 배리어층으로서 기능한다. 금속박으로는, 예를 들면, 알루미늄 박, 알루미늄 합금박, 스테인레스 박, 철박, 니켈박, 동박이나 납박 등을 들 수 있다.

이들 금속박 중, 비중이 작고, 전연성(연신 용이성) 및 열전도성이 우수하다는 점에서, 알루미늄 박이나 알루미늄 합금박이 바람직하다. 열전도성이 우수한 금속박을 사용하면, 전지 소자가 발열한 경우의 방열성이 향상된다. 알루미늄 박을 사용했을 경우의 알루미늄 박의 두께는 가스 배리어성의 확보나 가공 적성 기타를 고려하면, 6㎛∼200㎛의 범위인 것이 바람직하다. 알루미늄 박의 두께가 6㎛에 미치지 못하면, 핀홀의 발생이 많아져 가스 배리어성이 저하되는 것이 우려된다.

스테인레스 박은 알루미늄 박에 비해 열전도성이 떨어지지만, 인장 강도와 내식성이 높다는 점에 있어 우수하다. 내식성이 높은 금속박은 용기 본체(4)에 있어서의 금속박보다 내측의 용착층이 손상되어, 전지 용기(10) 내부에 충전된 전해액이 금속박과 접촉해도 잘 부식되지 않고, 기체 차단성을 유지할 수 있다는 점에서 바람직하다. 스테인레스 박을 사용하는 경우에는, 내식성이 우수한 SUS304나 SUS316 등의 오스테나이트계 스테인레스 강이 바람직하다. 스테인레스 박으로는 특히 SUS316이 바람직하다. 스테인레스 박의 두께는 10㎛∼150㎛의 범위로 하는 것이 바람직하다.

스테인레스 박의 두께가 10㎛에 미치지 못하면, 핀홀의 발생이 많아져 가스 배리어성이 저하되는 것이 우려된다. 또한 스테인레스 박의 두께가 150㎛를 초과하면, 강성이 높다는 점에서 가공하기 어렵다.

적층 필름(1)의 용착층에 사용되는 수지로는, 예를 들면, 고밀도 폴리에틸렌, 중밀도 폴리에틸렌, 저밀도 폴리에틸렌, 직쇄 선상 폴리에틸렌, 에틸렌-아크릴산 공중합체, 에틸렌-메타크릴산 공중합체, 에틸렌-에틸아크릴레이트 공중합체, 에틸렌-메틸아크릴레이트 공중합체, 아이오노머, 에틸렌-초산비닐 공중합체, 카르복실산 변성 폴리에틸렌 등의 폴리에틸렌(PE)계 수지; 프로필렌 단독 중합체, 프로필렌-에틸렌 랜덤 공중합체, 에틸렌-프로필렌 블록 공중합체, 프로필렌-α-올레핀 블록 공중합체, 카르복실산 변성 폴리프로필렌 등의 폴리프로필렌(PP)계 수지, 등의 폴리올레핀을 들 수 있다.

도 4에 나타내는 바와 같이, 필름 포장 전지(20)는 전지 용기(10)의 용기 본체(4)에 전지 소자(5)가 수납되고, 덮개재(3)로 밀폐되어 있다. 덮개재(3)는 오목 형상벽(43)의 덮개재 용착면과, 리드 협지부(44)와, 전극 리드(47)에 용착되어 있다. 리드 협지부(44)와 덮개재(3)는 전극 리드(47)를 사이에 끼우고 용착되어 있다.

용기 본체(4)의 리드 협지부(44)는 적층 필름(1)이 단벽(42)의 상단에서 절곡되어, 용기 본체(4)의 바깥쪽으로 연장 돌출되어 있다.

덮개재(3)는 오목 형상벽(43)의 상단면과 리드 협지부(44)에 용착되어 전극 리드(47)를 협지함과 함께, 용기 본체(4)의 개구부를 막고 있다.

제1 형태예에 있어서는, 덮개재(3)로서 용기 본체(4)의 적층 필름(1)과 동일한 적층 구성의 부재를 사용하고 있다.

제1 형태예에 있어서는, 덮개재(3)는 용기 본체(4)와 동일한 폭으로 되어 있다. 이 때문에, 용기 본체(4)의 오목 형상벽(43)의 상단은 덮개재(3)로 덮여 있다. 따라서, 오목 형상벽(43)에 충분한 두께가 있으면, 용기 본체(4)와 덮개재(3)는 충분한 용착폭으로 용착되기 때문에, 용착 강도가 높고, 용착부 계면의 가스 배리어성을 높일 수 있다.

덮개재(3)는 용기 본체(4)의 폭보다 넓게 형성하여, 용기 본체(4)로부터 튀어 나온 부분의 덮개재(3)에 의해 용기 본체(4)의 측 가장자리부를 양쪽 모두 덮어도 된다. 이 경우, 덮개재(3)의 일부는 오목 형상벽(43)의 외면에 고정되는 것이 바람직하다.

덮개재(3)에 사용되고 있는 적층 필름의 구성은 용기 본체(4)의 적층 필름(1)의 적층 구성과 동일하지 않아도 된다. 덮개재(3)가 금속박과 용착층을 갖는 적층 필름인 경우에는, 필름 포장 전지(20)를 경량화할 수 있음과 함께 용적률이 높아지므로 바람직하다. 다만, 덮개재(3)로 금속박과 동등한 가스 배리어성을 갖는 두꺼운 수지판을 사용하는 경우에는, 금속박을 사용하지 않아도 된다.

덮개재(3)가 금속박과 용착층을 갖는 적층 필름인 경우에는, 덮개재(3)에 적층 필름(1)과 동일한 보호층을 적층하는 것이 바람직하다.

도 1∼도 3에 나타내는 바와 같이, 용기 본체(4)의 양측의 측벽(43, 43)은 외면에 오목부(45)가 형성되고, 수납부측이 볼록해지도록 드로잉 성형되어 있다. 측벽(43)을 구성하는 적층 필름(1)은 용착층이 수납부측을 향하고 있다.

도 2 및 도 3에 나타내는 바와 같이, 측벽(43)은 적층 필름(1)이 바닥부(41)의 측 가장자리부에서 수납부측으로 접어 꺾인 접어 꺾음부(43a)와, 접어 꺾음부(43a)의 내측 가장자리로부터 기립하는 기립부(43b)와, 기립부(43b)의 위 가장자리부로부터 바깥쪽으로 연장 돌출되는 상부 연장 돌출부(43c)와, 기립부(43b)의 길이 방향의 양단부로부터 각각 바깥쪽으로 연장 돌출되는 단부 연장 돌출부(43d)(도 2(b)를 참조)를 구비하고 있다.

접어 꺾음부(43a)는 바닥부(41)에 중첩되어 있다. 접어 꺾음부(43a)의 용착층은 바닥부(41)의 용착층에 용착되어, 이로 인해 접어 꺾음부(43a)가 바닥부(41)에 고정되어 있는 것이 바람직하다.

측벽(43)의 외면의 오목부(45)는 접어 꺾음부(43a)와, 기립부(43b)와, 상부 연장 돌출부(43c)와, 단부 연장 돌출부(43d)에 의해 형성되어 있다.

오목부(45)의 깊이는 덮개재(3)나 단벽(42)과의 용착 부분의 폭을 2∼5㎜ 정도로 확보할 수 있는 깊이인 것이 바람직하다. 용착 부분의 폭이 2㎜ 이상이면, 덮개재(3)나 단벽(42)과의 용착 강도 및 용착부 계면의 가스 배리어성이 높아진다.

한편 용착 부분의 폭이 5㎜를 초과해도, 용착 강도나 가스 배리어성의 추가적인 향상은 바랄 수 없으며, 전지 용기(10)의 용적 효율이 저하된다.

오목부(45)의 내부에는 보강 수지가 충전되어 적층된, 판형의 수지 성형체(2)가 형성되어 있는 것이 바람직하다. 수지 성형체(2)는 보형성을 보강한다는 관점에서, 측벽(43)의 오목부(45)의 접어 꺾음부(43a)와, 상부 연장 돌출부(43c)와, 양측의 단부 연장 돌출부(43d)에 접하는 형상인 것이 바람직하다.

제1 형태예에서는, 수지 성형체(2)는 바닥부(41)측의 하단면과, 개구부측의 상단면과, 길이 방향의 양단의 측단면을 갖는 직사각형의 판형으로 되어 있다. 그리고, 주면이 기립부(43b)에 맞닿고, 하단면이 접어 꺾음부(43a)에 맞닿으며, 길이 방향의 단면인 측단면이 단부 연장 돌출부(43d)에 맞닿고, 상단면이 상부 연장 돌출부(43c)에 맞닿아 있다.

또한, 본 명세서에 있어서 「주면」이란, 복수의 면 중 가장 넓은 면을 의미한다.

수지 성형체(2)에 사용되는 수지로는, 적층 필름(1)의 보호층으로 사용 가능한 수지를 사용할 수 있다. 수지 성형체(2)에 사용되는 수지는 적층 필름(1)의 보호층의 수지와 동일한 것을 사용하는 것이 바람직하나, 상이한 것을 사용해도 된다.

또한, 수지 성형체(2)에 사용되는 수지는 적층 필름(1)의 보호층과 반드시 높은 접착 강도로 접착될 필요는 없기 때문에, 미리 판형으로 성형한 수지 성형체(2)를 접착제로 첩합해도 된다.

수지 성형체(2)의 두께는 원하는 보형성이 얻어지는 한 얇은 것이 바람직하다. 수지 성형체(2)가 두꺼우면, 전지 용기(10)가 무거워지고 용적 효율이 저하된다.

수지 성형체(2)는 외면에 적층 필름(1)의 길이 방향을 따르는 오목부를 형성함으로써, 경량화를 도모할 수 있다.

제1 형태예에 있어서는, 도 1에 나타내는 용기 본체(4)의 단벽(42)은 수지판으로 보강되어 있지 않으며, 실질적으로 적층 필름(1)으로 이루어진다.

도 2(b)에 나타내는 바와 같이, 단벽(42)의 양단은 측벽(43)의 단부 연장 돌출부(43d)에 용착되어 있다. 이로 인해, 단벽(42)은 측벽(43)에 고정돼 연결되고, 용기 본체(4)의 둘레벽이 형성되어 수밀한 구조가 형성된다. 또한 단벽(42)이 수지판으로 보강되어 있지 않아도, 단부 연장 돌출부(43d)에 의해 단벽(42)의 보형성이 강화된다.

단벽(42)은 충분한 두께를 갖는 측벽(43)의 단부 연장 돌출부(43d)의 외면(측단면)에 용착되어 있기 때문에, 용착부 계면에 있어서의 가스 배리어성의 저하는 작다.

제1 발명의 전지 용기(10)의 제조 방법의 일례로서, 독립된 1개의 용기 본체(4)를 제조하는 예를 도 5∼도 13을 참조하여 설명한다. 제1 발명에 따른 전지 용기(10)의 제조는, 예를 들면 다음과 같이, (1)∼(4)의 공정을 순서대로 거쳐 행해진다.

〈(1) 드로잉 성형 공정〉

도 5에 나타내는 바와 같이, 적층 필름(1)의 양측변 부분에 각각 드로잉 성형 가공에 의해 오목부(45)를 형성한다. 오목부(45)의 형성 방법으로는, 예를 들면, 사출 성형기의 금형을 사용하여 드로잉 성형을 행함으로써 형성할 수 있다.

또한 다음에 설명하는 바와 같은 순서에 의하면, 사출 성형기의 금형을 사용하여 드로잉 성형 가공에 의해 오목부(45)를 형성한 후에, 이어서 당해 오목부(45)에 보강 수지를 충전하여 수지 성형체(2)를 적층할 수 있다(도 6, 및 도 8∼11을 참조).

도 8은 드로잉 성형 가공에 사용되는 사출 성형기의 금형의 일례를 나타내는 모식 단면도이다.

도 8의 금형(70)은 오목부(45)의 내면 형상에 따른 코어(71a)를 갖는 수 금형(71)과, 측벽(43)의 외면 형상에 따른 캐비티(72a)를 갖는 암 금형(72)을 구비하고 있다.

수 금형(71)에는 사출 성형 노즐(74)로부터 공급된 용융 수지(73)(도 10을 참조)를 유도하는 유로(75)(스풀, 러너)가 형성되어 있다.

수 금형(71)의 코어(71a)와 암 금형(72)의 캐비티(72a) 사이에는 성형 공간(76)(도 9를 참조)이 형성된다.

수 금형(71)의 코어(71a)보다 외측의 둘레 가장자리부(78)에는 가압부(60)를 슬라이딩 가능하게 수용하는 슬라이딩 구멍(62)이 형성되어 있다. 형 조임시에는, 도 9에 나타내는 바와 같이, 가압부(60)는 가압 수단(61)에 의해 탄성 지지되어, 수 금형(71)과 암 금형(72) 사이에 삽입되는 적층 필름(1)을 암 금형(72)측의 둘레 가장자리부(79)에 대해 가압할 수 있다.

가압부(60)의 적층 필름(1)과 접하는 맞닿음면(60a)은 적층 필름(1)과의 마찰을 저감시키기 위해, 평활면으로 되어 있는 것이 바람직하다.

수 금형(71)의 코어(71a)는 형 조임시에 적층 필름(1)을 가압하여 부형할 수 있게 되어 있다.

가압 수단(61)은 슬라이딩 구멍(62)과 연통하여 형성된 가압 수단 수용 공간(63)에 수용되어 있으며, 성형시에 적층 필름(1)이 수 금형(71)과 암 금형(72)이 마주보는 방향(도 8∼도 11에 있어서의 상하 방향)으로 이동하는 것을 억제한다.

가압부(60)에 의해 가압된 상태의 적층 필름(1)은 수 금형(71)이나 수지(73) 등으로부터 받는 힘에 의해 성형 공간(76)측으로 이동하는 것이 허용된다. 즉, 가압부(60)에 의한 가압력은 적층 필름(1)의 인장 강도의 한계 내로 되어 있으며, 이 가압력보다 강한 힘이 적층 필름(1)에 가해졌을 경우, 적층 필름(1)이 가압부(60)에 대해 슬라이딩할 수 있다.

가압 수단(61)은 적층 필름(1)에 대해 탄성적인 가압력을 부여할 수 있는 것이 바람직하고, 스프링이나 에어 실린더 등을 사용할 수 있다.

도 9 및 도 10에 나타내는 바와 같이, 슬라이딩 구멍(62)의 바닥면(62a)은 형 조임시에 가압부(60)를 받아들이는 자리가 되어, 가압부(60)의 후퇴(도 9 및 도 10에 있어서의 상방으로의 이동)를 규제한다.

금형(70)을 사용하여 적층 필름(1)을 성형하기 위해서는, 우선 도 8에 나타내는 바와 같이, 서로 이간된 수 금형(71)과 암 금형(72) 사이에 적층 필름(1)을 배치한다.

이어서, 도 9에 나타내는 바와 같이, 수 금형(71)과 암 금형(72) 사이에 적층 필름(1)을 끼워 넣는다. 이로 인해, 적층 필름(1)의 일부는 코어(71a)에 가압되어, 성형 공간(76) 내에서 코어(71a)의 형상을 따라 오목 형상으로 변형된다.

도 10에 나타내는 바와 같이, 수 금형(71)의 코어(71a)와 암 금형(72)의 캐비티(72a) 사이에 형성된 성형 공간(76)에 사출 성형 노즐(74)로부터 용융된 수지(73)를 사출한다. 용융 수지(73)의 사출압에 의해, 적층 필름(1)은 암 금형(72)의 캐비티(72a)의 표면을 향해 눌리고 캐비티(72a)의 표면을 따라 부형되어, 오목부(45)가 형성된다. 용융 수지(73)는 오목부(45)의 내면에 충전된다(사출 성형). 본 형태예에서는, 용융 수지(73)는 코어(71a)를 따르는 오목부를 갖는다.

가압부(60)의 가압력은 적층 필름(1)을 변형시키는 힘과 비교하면 충분히 작기 때문에, 용융 수지(73)의 압력을 받은 적층 필름(1)은 가압부(60)와 암 금형(72)의 둘레 가장자리부(79) 사이에서 슬라이딩하여, 성형 공간(76)측으로 끌어 들여진다.

용융 수지(73)를 냉각하면, 용융 수지(73)는 경화되어 수지 성형체(2)가 된다. 수지 성형체(2)는 적층 필름(1)과 일체화된다.

도 11에 나타내는 바와 같이, 암 금형(72)을 수 금형(71)으로부터 떨어지는 방향으로 이동시키면, 가압부(60)에 의해 적층 필름(1)이 수 금형(71)으로부터 눌려 떨어지기 때문에, 적층 필름(1)을 용이하게 이형할 수 있다.

〈(2) 필름 노치 공정〉

도 6에 나타내는, 드로잉 성형된 오목부(45, 45)에 수지 성형체(2)가 형성된 적층 필름(1)의 오목부(45, 45)가 형성된 부분을 남기고, 도 7에 나타내는 바와 같이, 적층 필름(1)의 네 모퉁이를 포함하는 측변 부분(도 6의 불필요한 측변 부분(48))을 단부 연장 돌출부(43d)까지 절제하여 측벽(43, 43)을 잘라낸다.

적층 필름(1)의 측변 부분을 절제하는 방법으로는, 예를 들면, 타발 금형을 사용하여 타발하는 방법, 레이저 광선을 사용한 절단 등의 공지의 방법을 채용할 수 있다. 불필요한 측변 부분(48)을 노치함으로써, 도 7에 나타내는 바와 같이, 적층 필름(1)은 측벽(43, 43)과 오목부(45, 45)에 끼워져 바닥부(41)가 되는 중앙 부분(46)과, 중앙 부분(46)으로부터 바깥쪽으로 펼쳐져 단벽(42) 및 리드 협지부(44)가 되는 자유단(53, 53)을 갖는 형상이 된다.

자유단(53)은 적층 필름(1)의 길이 방향에 관해서, 측벽(43)이 없는 부분이다.

또한, 본 명세서에 있어서 「자유단」이란, 자유롭게 움직일 수 있는 단부를 의미한다.

〈(3) 오목 형상벽, 단벽의 기립 공정〉

도 12에 나타내는 바와 같이, 적층 필름(1)을 오목부(45)의 개구가 아래를 향하는 자세로 하고, 드로잉 성형되어 오목부(45, 45)가 형성된 적층 필름(1)을 접어 꺾음부(43a)의 밑부분(중앙 부분(46)의 밑부분)으로부터 절곡한다. 이로 인해, 도 13에 나타내는 바와 같이, 오목 형상벽(측벽)(43)이 바닥부(41)가 되는 중앙 부분(46) 위에 기립한다.

그리고, 오목부(45, 45)가 형성된 적층 필름(1)의 접어 꺾음부(43a)의 용착층과 중앙 부분(46)의 적층 필름(1)의 용착층을 바닥부(41)측으로부터 가열하여 용착한다.

그 결과, 적층 필름(1)의 한 쌍의 오목부(45, 45)를 포함하는 부분은 볼록해지는 용착층끼리가 대향하도록 기립 형성된 오목 형상벽(측벽)(43, 43)이 된다(도 3을 참조).

또한, 도 13에 나타내는 측벽(43)이 바닥부(41)가 되는 중앙 부분(46) 위에 기립한 상태로, 자유단(53, 53)을 측벽(43)의 단부 연장 돌출부(43d)의 밑부분으로부터 절곡하여 기립시켜, 단벽(42, 42)이 형성된다(도 1, 2를 참조).

〈(4) 벽면의 연결 공정〉

형성된 단벽(42, 42)의 양측 가장자리를 오목 형상벽(측벽)(43, 43)의 각각의 단부 연장 돌출부(43d)에 중첩하고, 단벽(42)의 용착층과 단부 연장 돌출부(43d)의 용착층을 단벽(42)측으로부터 가열하여 서로 용착시킨다.

자유단(53, 53) 중, 중앙 부분(46)으로부터 기립되어 측벽(43)과 동일한 높이가 되는 부분은 단벽(42, 42)이 되고, 잔여 부분은 리드 협지부(44, 44)가 된다. 단벽(42, 42)은 용착층끼리가 대향하도록 기립 형성된다(도 2를 참조).

그리고, 단벽(42)으로부터 연장 돌출되는 자유단(53)의 잔여 부분을 외측에 수평으로 절곡하여 리드 협지부(44)를 형성하고, 단벽(42)의 벽면과 측벽(43)을 용착에 의해 서로 연결해 용기 본체(4)의 둘레벽으로 하여, 도 1에 나타내는 제1 형태예의 전지 용기(10)가 얻어진다.

또한, 리드 협지부(44)의 형성은 단벽(42)의 형성과 동시에 행해도 된다.

얻어진 전지 용기(10)에 전지 소자(5)를 넣고, 개구부에 덮개재(3)를 재치한 후, 전지 용기(10)의 수지 성형체(2)의 상단면과, 리드 협지부(44)와, 전극 리드(47)에 덮개재(3)를 용착한다. 이와 같이 하여, 덮개재(3)와 리드 협지부(44)로 전극 리드(47)를 협지함과 함께, 전지 용기(10)의 개구부를 막으면, 도 4에 나타내는 제1 형태예의 필름 포장 전지(20)가 얻어진다.

본 발명에 따른 전지 용기 및 필름 포장 전지의 제조 방법에 의하면, 제1 형태예의 전지 용기(10) 및 필름 포장 전지(20)는 장척의 적층 필름(1)을 사용하여 연속적이며 효율적으로 제조하는 것이 가능하다. 또한 본 발명에 있어서 장척이란, 길이가 1m에서 10,000m인 것을 말한다.

이하, 그 제조 방법의 일례를 도 14∼도 21을 참조하여 설명한다.

장척의 적층 필름(1)을 사용하여 행하는 제1 형태예의 전지 용기(10)의 제조 방법은, 대체로 상술한 독립된 1개의 용기 본체(4)의 제조 방법과 동일하다.

이하 개개의 공정에 대해, 독립된 1개의 용기 본체(4)의 제조 방법과 상이한 점만을 설명한다.

장척의 적층 필름(1)을 사용했을 경우의 제1 형태예의 전지 용기(10)의 제조 방법은 다음과 같이 (a)∼(g)의 공정을 거쳐 행해진다.

〈(a) 드로잉 성형 공정〉

도 14에 나타내는 바와 같이, 장척의 적층 필름(1)의 양측변 부분에 드로잉 성형에 의해 오목부(45)를 형성함과 함께, 오목부(45) 내에 보강 수지를 충전하여 수지 성형체(2)를 적층한다.

오목부(45)의 형성 방법은 독립된 1개의 용기 본체(4)의 제조 방법에 있어서의 오목부(45)의 형성 방법과 동일하다. 수지 성형체(2)의 적층 방법도, 독립된 1개의 용기 본체(4)의 제조 방법에 있어서의 수지 성형체(2)의 적층 방법과 동일하다(도 5∼도 11을 참조).

오목부(45)는 바닥부(41)가 되는 부분(중앙 부분(46))끼리의 사이에, 장척의 적층 필름(1)의 길이 방향으로 서로 이웃하는 오목 형상벽(43, 43)(도 15 등을 참조)에 용착되는 부분(단벽(42)의 측 가장자리)의 길이보다 긴 간격을 두고 형성된다.

〈(b) 전극용 개구 공정〉

장척의 적층 필름(1)에는 전극이 되는 전극 리드(47)를 노출시키기 위한 개구(50)(전극 인출부)가 형성되어 있다.

개구(50)는 후술하는 벽면의 연결 공정으로 얻어지는 용기 본체(4)의 띠를 그대로 필름 포장 전지(20)의 제조 방법에 적용하기 위한 것이다.

개구(50)를 형성하는 방법으로는, 예를 들면, 타발 금형을 사용하여 타발하는 방법이나 레이저 광선을 사용한 절단 등을 채용할 수 있다.

또한, 장척의 적층 필름(1)에 형성된 용기 본체(4)의 띠로부터 독립된 1개의 용기 본체(4)를 복수 잘라내어 필름 포장 전지(20)를 제조하는 경우에는, 개구(50)는 없어도 된다.

개구(50)는 용기 본체(4)의 제조 공정의 어느 단계에서 형성해도 되지만, 후술하는 필름 노치 공정에서 개구(50)를 형성하면, 필름의 노치부와 개구(50)의 위치가 정확해진다. 또한 필름 노치 공정에서 개구(50)를 형성하면, 장척의 적층 필름(1)의 노치부와 개구(50)의 형성은 양쪽 모두 필름을 절제하는 작업이므로, 작업이 효율적이 되어 바람직하다.

〈(c) 필름 노치 공정〉

도 15에 나타내는 바와 같이, 독립된 1개의 용기 본체(4)의 제조 방법에 있어서의 필름 노치 공정과 동일하게, 드로잉 성형되어 복수 쌍의 오목부(45, 45)가 형성된 장척의 적층 필름(1)의 복수 쌍의 오목부(45, 45)를 자유단이 되도록 남기고, 장척의 적층 필름(1)의 측변의 일부(도 14의 불필요한 측변 부분(48))를 절제한다.

도 17에 나타내는 바와 같이, 불필요한 측변 부분(48)이 절제된 장척의 적층 필름(1)은 복수 쌍의 측벽(43, 43)과 복수 쌍의 오목부(45, 45)에 끼워져 바닥부(41)가 되는 중앙 부분(46)과, 중앙 부분(46)으로부터 바깥쪽으로 펼쳐져 단벽(42) 및 리드 협지부(44)가 되는 부분(49)을 갖는 형상이 된다.

도 17에 나타내는 바와 같이, 단벽(42) 및 리드 협지부(44)가 되는 부분(49)은 개구(50)를 갖는 연결부(51)와, 리드 협지부(44, 44) 및 단벽(42, 42)이 되는 단벽 예정부(52)로 이루어진다.

따라서, 복수의 용기 본체(4)의 바닥부(41)가 되는 부분끼리의 사이의 길이, 즉, 단벽(42, 42) 및 리드 협지부(44, 44)가 되는 부분(49)의 길이는 단벽(42, 42)이 되는 부분의 길이보다 리드 협지부(44, 44)와 개구(50)의 길이만큼 길다.

연결부(51) 및 단벽 예정부(52)의 폭은 바닥부(41)의 폭과 동일한 것이 바람직하다.

도 17을 참조하여, 전극 리드용 개구의 개구 공정(전극용 개구 공정)과 필름 노치 공정을 거친 장척의 적층 필름(1)의 형상을 상세하게 설명한다.

장척의 적층 필름(1)의 개구(50)의 단 가장자리로부터 바깥쪽으로 연장되는 2개의 2점 쇄선(1a, 1a)은 연결부(51)를 절단 제거하기 위한 가상의 절단 예정선이다. 이 절단 예정선(1a, 1a)은 완성된 용기 본체(4) 또는 필름 포장 전지(20)가 복수 연결된 띠를, 두 쌍의 절단 예정선(1a, 1a)에 끼워지는 연결부(51)를 절단 제거하여 분단한다. 두 쌍의 절단 예정선(1a, 1a)의 폭은 연결부(51)를 절단 제거할 수 있으면, 개구(50)의 폭보다 좁아도 된다.

또한, 단부 연장 돌출부(43d)끼리를 잇는 2점 쇄선(1b)은 바닥부(41)가 되는 중앙 부분(46)과 단벽 예정부(52)의 경계선이다. 이 경계선(1b)은 단벽 예정부(52)의 적층 필름(1)을 측벽(43)에 용착하여 단벽(42)을 형성할 때, 안쪽으로 접힌다.

또한, 이 경계선(1b)과 절단 예정선(1a, 1a) 사이에 있는 2점 쇄선(1c)은 단벽 예정부(52)의 단벽(42)이 되는 부분과 리드 협지부(44)가 되는 부분의 경계선이다. 이 경계선(1c)은 단벽(42)을 형성할 때, 바깥쪽으로 접힌다.

또한, 도 14∼도 21에는 장척의 적층 필름(1)에 연속된 2개의 전지 용기(10)가 형성되는 예가 도시되어 있으나, 통상적으로는 3개 이상의 전지 용기(10)가 형성된다.

또한, 제1 형태예에서는 단벽 예정부(52, 52) 사이의 부분뿐 아니라, 장척의 적층 필름(1)의 가장 단부측에 위치하는 단벽 예정부(52)보다, 더욱 단부측인 부분도 연결부(51)라고 부른다.

〈(d) 오목 형상벽, 단벽의 기립 공정〉

도 16에 나타내는 바와 같이, 독립된 1개의 용기 본체(4)의 제조 방법에 있어서의 오목 형상벽, 단벽의 기립 공정과 동일하게, 장척의 적층 필름(1)을 오목부(45)의 개구가 아래를 향하는 자세로 하고, 드로잉 성형되어 복수 쌍의 오목부(45, 45)가 형성된 장척의 적층 필름(1)을 접어 꺾음부(43a)의 밑부분으로부터 중앙 부분(46) 위에 기립하도록 절곡하여, 도 18에 나타내는 바와 같이 오목 형상벽을 기립시킨다.

복수 쌍의 오목부(45, 45)가 형성된 장척의 적층 필름(1)의 접어 꺾음부(43a)와 중앙 부분(46)을 중앙 부분(46)측으로부터 가열하여 용착한다. 이로 인해, 복수의 오목 형상벽(측벽)(43)이 형성된다.

또한, 도 17에 나타내는 2점 쇄선(1b)을 따라 수직으로 안쪽으로 접고, 2점 쇄선(1c)을 따라 수평으로 바깥쪽으로 접어, 연결부(51)와 단벽 예정부(52)를 들어 올려 장척의 적층 필름(1)의 단벽(42)이 되는 부분을 오목 형상벽(측벽)(43)의 단부 연장 돌출부(43d)에 밀착시켜 단벽(42)이 형성된다(도 19를 참조).

〈(e) 벽면의 연결 공정〉

독립된 1개의 용기 본체(4)의 제조 방법에 있어서의 벽면의 연결 공정과 동일하게, 장척의 적층 필름(1)의 양측 가장자리를 오목 형상벽(측벽)(43)의 단부 연장 돌출부(43d, 43d)의 외면(양측단면)의 용착층에 중첩하여 용착하면, 도 19에 나타내는 장척의 적층 필름(1)에 복수의 용기 본체(4)가 형성되어 연결부(51)로 연결된 전지 용기(10)의 띠가 얻어진다.

또한, 장척의 적층 필름(1)에 형성된 전지 용기(10)의 띠의 연결부(51)를 절단 제거하여 분단하면, 도 1에 나타내는 제1 형태예의 전지 용기(10)가 얻어진다.

또한, 장척의 적층 필름(1)에 형성된 전지 용기(10)의 띠는 분단하지 않고 필름 포장 전지(20)의 제조용으로서 사용할 수도 있다.

다음으로, 장척의 적층 필름(1)에 형성된 전지 용기(10)의 띠를 분단하지 않고 행하는 필름 포장 전지(20)의 제조 방법에 대해 설명한다.

제1 형태예의 필름 포장 전지(20)의 제조 방법은 본 발명의 전지 용기(10)의 제조 방법에 전지 소자의 수납 공정과 봉지 공정을 부가한 것이다. 이하, 전지 소자의 수납 공정과 봉지 공정에 대해 설명한다.

〈(f) 전지 소자의 수납 공정〉

제1 형태예의 필름 포장 전지(20)의 제조 방법은, 우선 도 20에 나타내는 바와 같이, 장척의 적층 필름(1)에 형성된 전지 용기(10)의 띠의 각각의 전지 용기(10)의 용기 본체(4)에 전지 소자(5)를 수납한다.

용기 본체(4)에 전지 소자(5)를 수납할 때는 전지 용기(10)의 용기 본체(4)로부터 서로 반대 방향으로 돌출되는 정극 리드와 부극 리드의 각각의 단부가 연결부(51)의 개구(50) 내에 위치하도록 수납한다.

〈(g) 봉지 공정〉

도 21에 나타내는 바와 같이, 제1 형태예에 있어서는 복수의 덮개재(3)가 연결된 장척의 덮개재(3)를 사용한다. 이 덮개재(3)는 장척의 적층 필름(1)에 형성된 전지 용기(10)의 띠의 연결부(51)와 동일하게, 개구(30)를 갖는 연결부(31)를 구비한다. 개구(30)의 크기는 장척의 적층 필름(1)에 형성된 전지 용기(10)의 띠의 연결부(51)와 상이해도 되지만, 동일한 것이 바람직하다. 또한, 독립된 복수의 덮개재(3)를 사용할 수도 있다.

제1 형태예에 있어 사용되는 장척의 덮개재(3)의 연결부(31)는 장척의 적층 필름(1)에 형성된 용기 본체(4)의 띠의 연결부(51)와 폭과 길이가 동일하고, 개구(50)와 동일 형상의 개구(30)가 개구(50)의 간격과 동일한 간격으로 형성되어 있다. 또한, 통상적으로 띠끼리의 길이는 일치하지 않아도 된다.

전지 소자(5)가 수납된 장척의 적층 필름(1)에 형성된 전지 용기(10)의 띠의 개구(50)와 장척의 덮개재(3)의 개구(30)가 일치하도록 덮개재(3)를 중첩하고, 덮개재(3)측으로부터, 각각의 용기 본체(4)의 측벽(43)의 상부 연장 돌출부(43c)의 용착층과 리드 협지부(44)의 용착층 양쪽 모두에 각각의 덮개재(3)의 용착층을 용착한다.

이와 같이 하여, 각각의 덮개재(3)와 각각의 전지 용기(10)의 리드 협지부(44) 사이에 리드를 협지함과 함께, 각각의 전지 용기(10)의 개구부를 막으면, 도 21에 나타내는 바와 같이, 장척의 적층 필름(1)에 복수의 포장 전지(20)가 형성된 띠가 얻어진다.

또한, 장척의 적층 필름(1)에 복수의 필름 포장 전지(20)가 형성된 띠의 연결부(31, 51)를 절단 제거하면, 도 4에 나타내는 필름 포장 전지(20)가 완성된다.

또한, 장척의 적층 필름(1)에 복수의 필름 포장 전지(20)가 형성된 띠는 그대로 완성품으로 해도 된다.

이와 같이 하여 제조된 본 발명에 따른 전지 용기(10)는 드로잉 성형 용기를 사용한 전지 용기와 동일하게, 용기 본체(4)의 바닥부(41)와 둘레벽이 얇은 금속박을 포함하는 적층 필름(1)으로 구성되므로, 전지 용기(10)의 가스 배리어성이 높고, 경량이며, 용적 효율이 높다. 게다가, 드로잉 성형 용기를 사용한 전지 용기와 달리, 용기 본체의 둘레벽을 구성하는 오목 형상벽(43)이 단벽(42)에 용착되어 연결되어 있기 때문에, 용기 본체(4)가 깊어도 수밀한 구조를 형성할 수 있으며 보형성이 우수하다. 또한, 전지 용기(10)는 금속박을 포함하는 적층 필름(1)을 접음선으로 절곡함으로써, 임의의 깊이의 전지 용기를 제조할 수 있다.

이로 인해, 본 발명에 따른 전지 용기(10)는 대용량의 두꺼운 전지 소자(5)를 수용하는 경우여도 3차원 형상으로 딥 드로잉할 필요가 없기 때문에, 금속박이 얇아도 금속박에 균열이나 핀홀이 발생하지 않는다.

또한, 본 발명에 따른 전지 용기(10)는 종래에서는 금속박의 두께를 얇게 하면 드로잉 성형 용기에 사용할 수 없었던 드로잉 가공성이 낮은 금속박이나, 신장성이 작기 때문에 드로잉 가공에 적합하지 않은 금속박을 사용한 적층 필름도 사용할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 전지 용기(10)는 오목 형상벽(43)에 덮개재(3)가 용착되기 때문에, 필름 포장 전지(20)의 적어도 대향하는 두 변은 덮개재(3)를 오목 형상벽(43)의 상부 연장 돌출부(43c)에 용착하여 봉지할 수 있다. 이로 인해, 덮개재(3)의 용착부가 전지 용기(10)의 바깥쪽으로 연장 돌출되지 않기 때문에 전지가 컴팩트해지고, 복수의 전지 용기를 집적하여 사용하는 경우에 집적체의 체적을 작게 할 수 있다. 이 때문에, 복수의 전지 용기의 보관시나 집적시의 취급성도 우수하다.

또한, 본 발명에 따른 전지 용기(10)는 오목 형상벽(43)이 오목 형상 구조를 갖기 때문에, 덮개재(3)의 용착시의 시일폭을 충분히 크게 할 수 있다. 이 때문에, 용착이 용이하고 확실해지며, 용착부 계면의 가스 배리어성도 높아진다.

또한, 본 발명에 따른 전지 용기(10)에서는 오목 형상벽(43)의 접어 꺾음부(43a)의 용착층이 바닥부(41)의 용착층에 용착되어 있기 때문에, 보형성이 보다 우수하다. 또한, 오목 형상벽(43)의 단부 연장 돌출부(43d)의 용착층과, 단벽(42)의 양측 가장자리의 용착층의 용착이 용이하며 확실해진다. 또한, 전지 용기(10)에서는 오목 형상벽(43)의 오목부(45)에 보강 수지가 충전되어 수지 성형체(2)가 적층되어 있기 때문에, 보형성이 보다 우수하다.

또한 본 발명에 따른 전지 용기(10)의 제조 방법에 의하면, 장척의 적층 필름(1)을 사용하여 복수의 용기 본체(4)를 연속적으로 형성할 수 있다. 이로 인해, 롤, 보빈 감기나 카세트 감기로 권취된 장척의 적층 필름(1)이나 오목부(45)가 드로잉 성형된 장척의 적층 필름(1)을 되감으면서, 전지 용기나 필름 포장 전지를 연속적으로 제조할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 전지 용기(10)의 제조 방법은 생산 효율을 높일 수 있다.

〈제2 형태예〉

도 22는 제2 형태예의 전지 용기(110)를 나타낸다.

제2 형태예의 전지 용기(110)가 제1 형태예의 전지 용기(10)와 상이한 점은 수지 성형체(2)의 중앙부가 도려내어 진 프레임체를 사용하고 있다는 점뿐이다.

제2 형태예의 전지 용기(110)는 수지 성형체(2)를, 예를 들면 사출 성형에 의해 프레임체가 되도록 형성하는 것 이외에는 제1 형태예와 동일하게 하여 제작할 수 있다.

제2 형태예의 전지 용기(110)는 수지 성형체(2)가 프레임체이기 때문에, 경량화를 도모할 수 있다.

〈제3 형태예〉

도 23은 제3 형태예의 전지 용기(120)을 나타낸다.

제3 형태예의 전지 용기(120)가 제1 형태예의 전지 용기(10)와 상이한 점은 오목 형상벽(43)의 하단면의 길이가 상단면의 길이에 비해 짧게 형성되어 있다는 점뿐이다.

제3 형태예의 전지 용기(120)는 오목 형상벽(43)의 단부 연장 돌출부(43d, 43d)가 상부 연장 돌출부(43c)에 대해 예각으로 경사되어 형성되어 있다. 이로 인해, 오목 형상벽(43)은 사다리꼴이 되어 있다.

제3 형태예의 전지 용기(120)는 오목 형상벽(43)을 접어 꺾음부(43a)의 길이가 상부 연장 돌출부(43c)의 길이에 비해 짧아지도록 형성하는 것 이외에는 제1 형태예와 동일하게 하여 제작할 수 있다.

제3 형태예에 있어서는, 오목 형상벽(43)의 단부 연장 돌출부(43d)가 상부 연장 돌출부(43c)에 대해 예각으로 경사되어 있기 때문에, 제1 형태예에 비해 단벽(42)의 바닥부(41)나 리드 협지부(44)에 대한 굴곡 각도가 작다.

이 때문에 적층 필름(1)의 강성이 높은 경우에도, 오목 형상벽(43) 및 덮개재(3)로부터의 단벽(42)의 박리가 일어나기 어렵다. 따라서, 제3 형태예의 전지 용기(120)는 적층 필름(1)이나 덮개재(3)에 가스 배리어층으로서 강성이 높은 스테인레스 박을 사용하는 경우에 바람직하다.

또한, 용기 본체(4)의 개구부가 바닥부(41)에 비해 넓기 때문에, 전지 소자(5)를 수납할 때 작업성이 양호하다.

또한, 오목 형상벽(43)의 상부 연장 돌출부(43c)와 단부 연장 돌출부(43d)로 형성되는 선단의 각도가 작아지기 때문에, 덮개재(3)를 기밀하게 용착함에 있어 유리해진다.

〈제4 형태예〉

도 24는 제4 형태예의 전지 용기(130)를 나타낸다.

제4 형태예의 전지 용기(130)에 있어서, 오목 형상벽(43)의 단부 연장 돌출부(43d)는 경사각(상부 연장 돌출부(43c)에 대한 경사각)이 상부 연장 돌출부(43c)로부터 접어 꺾음부(43a)를 향함에 따라 90도에 가까워지도록 만곡되어 있다.

이 경우에는, 오목 형상벽(43)의 상부 연장 돌출부(43c)와 단부 연장 돌출부(43d)로 형성되는 선단의 각도가 작아지기 때문에, 덮개재(3)를 기밀하게 용착함에 있어 유리해진다. 또한, 전지 용기(130)의 하부에서는 단부 연장 돌출부(43d)의 경사각이 크기 때문에, 높은 용적률을 확보할 수 있다.

혹은 반대로, 오목 형상벽(43)의 단부 연장 돌출부(43d)가 접어 꺾음부(43a)로부터 상부 연장 돌출부(43c)를 향함에 따라 경사각이 90도에 가까워지도록 만곡되어 있어도 된다.

또한, 오목 형상벽(43)은 반드시 양쪽 모두의 단부 연장 돌출부(43d, 43d)가 경사되어 형성될 필요는 없고, 단부 연장 돌출부(43d, 43d)의 일방이 상부 연장 돌출부(43c)에 대해 예각으로 경사되고, 타방이 제1 형태예와 같이 상부 연장 돌출부(43c)에 대해 수직으로 형성되어 있어도 된다.

이상, 본 발명의 실시형태에 대해 도면을 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 이들 형태예로 한정되지 않으며, 본 발명의 요지를 변경하지 않는 범위에 있어서 각종 변경이 가능하다.

상기와 같이, 예시한 제1 형태예∼제4 형태예에 있어서의 전지 용기(10, 110, 120, 130)에서는 오목 형상벽(43)의 오목부(45)에 수지 성형체(2)가 적층되어 있으나, 원하는 보형성을 확보할 수 있으면 오목부(45) 내에 수지 성형체(2)가 적층되어 있지 않은 구성도 가능하다.

또한, 수지 성형체(2)의 형상은 상기 서술한 예로 한정되지 않으며, 교량의 구조에 사용되고 있는 2개 또는 3개 이상의 교각과 바닥판과 같은 교량 형상이어도 된다.

또한, 정극과 부극의 전극 리드가 서로 반대 방향으로 연장 돌출되는 양태를 나타내었으나, 정극과 부극의 전극 리드가 하나의 변으로부터 동일한 방향으로 연장 돌출되도록 해도 된다.

1…적층 필름, 2…수지 성형체, 3…덮개재, 4…용기 본체, 41…(용기 본체의) 바닥부, 42…(용기 본체의) 단벽, 43…(용기 본체의) 오목 형상벽(측벽), 44…(용기 본체의) 리드 협지부, 45…오목부, 47…전극 리드, 5…전지 소자, 10, 110, 120, 130…전지 용기, 20…필름 포장 전지, 50…개구, 70…금형.

Claims (1)

1. 금속박의 일방의 면에 용착층을 갖고, 상기 금속박의 타방의 면에 보호층을 갖는 적층 필름으로 형성된 용기 본체와, 덮개재를 갖는 전지 용기의 제조 방법으로서,
   다음의 공정 (a)∼(g),
   공정 (a); 장척의 적층 필름(1)의 양측변 부분에 드로잉 성형에 의해 오목부(45)를 형성함과 함께, 오목부(45) 내에 보강 수지를 충전하여 수지 성형체(2)를 적층하는 드로잉 성형 공정과,
   공정 (b); 상기 장척의 적층 필름(1)에, 전극이 되는 전극 리드(47)를 노출시키기 위한 개구(50)를 형성하는 전극용 개구의 형성 공정과,
   공정 (c); 상기 공정 (a)의 드로잉 성형 공정에서, 복수 쌍의 상기 오목부(45, 45)가 형성된 상기 장척의 적층 필름(1)의 상기 복수 쌍의 오목부(45, 45)를 자유단이 되도록 남기고, 상기 장척의 적층 필름(1)의 측변의 일부를 절제하는 필름 노치 공정과,
   공정 (d); 상기 장척의 적층 필름(1)을 상기 오목부(45)의 개구가 아래를 향하는 자세로 하고, 상기 드로잉 성형되어 복수 쌍의 오목부(45, 45)가 형성된 상기 장척의 적층 필름(1)을, 네모난 바닥부가 되는 중앙 부분(46)의 접음선(43a)에서 절곡하여, 오목 형상벽(43)을 기립시키는 공정과,
   공정 (e); 상기 장척의 적층 필름(1)의 양측 가장자리를 상기 오목 형상벽(43)의 단부 연장 돌출부(43d, 43d)의 외면의 용착층에 중첩하여 용착하고, 상기 장척의 적층 필름(1)에 복수의 용기 본체(4)를 형성하여 연결부(51)로 연결하는 공정과,
   공정 (f); 상기 장척의 적층 필름(1)에 형성된 전지 용기(10)의 띠의 각각의 전지 용기(10)의 용기 본체(4)에 전지 소자(5)를 수납하는 공정과,
   공정 (g); 상기 전지 소자(5)가 수납된 상기 장척의 적층 필름(1)에 형성된 전지 용기(10)의 띠의 개구(50)와 장척의 덮개재(3)의 개구(30)가 일치하도록 덮개재(3)를 중첩하고, 덮개재(3)측으로부터, 각각의 용기 본체(4)의 상기 오목 형상벽(43)의 상부 연장 돌출부(43c)의 용착층과 리드 협지부(44)의 용착층 양쪽 모두에 각각의 덮개재(3)의 용착층을 용착하는 봉지 공정
   을 순서대로 거쳐 행해지는 것을 특징으로 하는 전지 용기의 제조 방법.

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