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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024167227
(43)【公開日】2024-12-03
(54)【発明の名称】パウチ型二次電池および電池モジュール
(51)【国際特許分類】
H01M 50/105 20210101AFI20241126BHJP
H01M 50/121 20210101ALI20241126BHJP
H01M 50/133 20210101ALI20241126BHJP
H01M 50/129 20210101ALI20241126BHJP
H01M 50/119 20210101ALI20241126BHJP
H01M 50/211 20210101ALI20241126BHJP
H01M 50/204 20210101ALI20241126BHJP
H01M 10/613 20140101ALI20241126BHJP
H01M 10/6556 20140101ALI20241126BHJP
H01M 10/647 20140101ALI20241126BHJP
H01M 10/653 20140101ALI20241126BHJP
H01M 10/6567 20140101ALN20241126BHJP
【ＦＩ】
H01M50/105
H01M50/121
H01M50/133
H01M50/129
H01M50/119
H01M50/211
H01M50/204 401H
H01M10/613
H01M10/6556
H01M10/647
H01M10/653
H01M10/6567
【審査請求】有
【請求項の数】25
【出願形態】ＯＬ
【外国語出願】
(21)【出願番号】P 2024130100
(22)【出願日】2024-08-06
(62)【分割の表示】P 2023509581の分割
【原出願日】2021-08-19
(31)【優先権主張番号】10-2020-0104227
(32)【優先日】2020-08-19
(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR
(31)【優先権主張番号】10-2021-0074471
(32)【優先日】2021-06-08
(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR
(71)【出願人】
【識別番号】521065355
【氏名又は名称】エルジー エナジー ソリューション リミテッド
(74)【代理人】
【識別番号】100188558
【弁理士】
【氏名又は名称】飯田 雅人
(74)【代理人】
【識別番号】100110364
【弁理士】
【氏名又は名称】実広 信哉
(72)【発明者】
【氏名】セ・ヨン・オ
(72)【発明者】
【氏名】ジョン・ミン・ハ
(72)【発明者】
【氏名】グン・ヒ・キム
(72)【発明者】
【氏名】ヒョン・ボム・キム
(57)【要約】
【課題】体積対比エネルギー密度が増加することができ、外観も美しく、商品性も向上することができるパウチ型二次電池および電池モジュールに関する。
【解決手段】上記の課題を解決するための本発明の実施形態に係るパウチ型二次電池は、電極およびセパレータが積層されて形成された電極組立体と、前記電極組立体を内部に収容するカップ部が形成されたパウチ型電池ケースと、を含み、前記パウチ型電池ケースは、前記カップ部が少なくとも一方に形成された第１ケースおよび第２ケースと、前記第１ケースと前記第２ケースを一体に連結するフォールディング部と、前記フォールディング部の両端の一部から外側に突出形成されたコウモリ耳と、を含み、前記コウモリ耳は、長さが１．５ｍｍ以下である。
【選択図】図２８
【解決手段】上記の課題を解決するための本発明の実施形態に係るパウチ型二次電池は、電極およびセパレータが積層されて形成された電極組立体と、前記電極組立体を内部に収容するカップ部が形成されたパウチ型電池ケースと、を含み、前記パウチ型電池ケースは、前記カップ部が少なくとも一方に形成された第１ケースおよび第２ケースと、前記第１ケースと前記第２ケースを一体に連結するフォールディング部と、前記フォールディング部の両端の一部から外側に突出形成されたコウモリ耳と、を含み、前記コウモリ耳は、長さが１．５ｍｍ以下である。
【選択図】図２８
【特許請求の範囲】
【請求項1】
電極およびセパレータが積層されて形成された電極組立体と、
前記電極組立体を内部に収容するカップ部が形成されたパウチ型電池ケースと、を含み、
前記パウチ型電池ケースは、
前記カップ部が少なくとも一方に形成された第１ケースおよび第２ケースと、
前記第１ケースと前記第２ケースを一体に連結するフォールディング部と、
前記フォールディング部の両端の一部から外側に突出形成されたコウモリ耳と、を含み、
前記コウモリ耳は、
長さが１．５ｍｍ以下であり、
前記パウチ型電池ケースは、
パウチフィルムを成形して製造され、
前記パウチフィルムは、
第１ポリマーから製造され、最内層として形成されたシーラント層と、
第２ポリマーから製造され、最外層として形成された表面保護層と、
前記表面保護層と前記シーラント層との間に積層された水分バリア層と、を含み、
前記水分バリア層は、厚さが５０～８０μｍであり、
前記シーラント層は、厚さが６０～１００μｍである、パウチ型二次電池。
前記電極組立体を内部に収容するカップ部が形成されたパウチ型電池ケースと、を含み、
前記パウチ型電池ケースは、
前記カップ部が少なくとも一方に形成された第１ケースおよび第２ケースと、
前記第１ケースと前記第２ケースを一体に連結するフォールディング部と、
前記フォールディング部の両端の一部から外側に突出形成されたコウモリ耳と、を含み、
前記コウモリ耳は、
長さが１．５ｍｍ以下であり、
前記パウチ型電池ケースは、
パウチフィルムを成形して製造され、
前記パウチフィルムは、
第１ポリマーから製造され、最内層として形成されたシーラント層と、
第２ポリマーから製造され、最外層として形成された表面保護層と、
前記表面保護層と前記シーラント層との間に積層された水分バリア層と、を含み、
前記水分バリア層は、厚さが５０～８０μｍであり、
前記シーラント層は、厚さが６０～１００μｍである、パウチ型二次電池。
【請求項2】
前記コウモリ耳は、
前記フォールディング部側の前記カップ部の外壁から前記コウモリ耳の最外側端部まで測定した長さが１．５ｍｍ以下である、請求項１に記載のパウチ型二次電池。
前記フォールディング部側の前記カップ部の外壁から前記コウモリ耳の最外側端部まで測定した長さが１．５ｍｍ以下である、請求項１に記載のパウチ型二次電池。
【請求項3】
前記フォールディング部と前記コウモリ耳の内側エッジがなす角度は、１５１度よりも大きい、請求項１または２に記載のパウチ型二次電池。
【請求項4】
前記フォールディング部は、
内側に陥没した溝を含んで形成されている、請求項１から３のいずれか一項に記載のパウチ型二次電池。
内側に陥没した溝を含んで形成されている、請求項１から３のいずれか一項に記載のパウチ型二次電池。
【請求項5】
前記パウチ型電池ケースは、
前記溝を間に置いて外側に突出した１対の突出部を含み、
前記溝の最内側部と前記突出部の最外側部との間の間隔は０．８ｍｍ以下である、請求項４に記載のパウチ型二次電池。
前記溝を間に置いて外側に突出した１対の突出部を含み、
前記溝の最内側部と前記突出部の最外側部との間の間隔は０．８ｍｍ以下である、請求項４に記載のパウチ型二次電池。
【請求項6】
前記カップ部は、
周辺を取り囲む複数の外壁と底部とをそれぞれ連結する複数のパンチエッジを含み、
前記パンチエッジは、
少なくとも１つがラウンドして形成されている、請求項１から５のいずれか一項に記載のパウチ型二次電池。
周辺を取り囲む複数の外壁と底部とをそれぞれ連結する複数のパンチエッジを含み、
前記パンチエッジは、
少なくとも１つがラウンドして形成されている、請求項１から５のいずれか一項に記載のパウチ型二次電池。
【請求項7】
前記パンチエッジの曲率半径は、前記カップ部の深さの１／２０～１／６である、請求項６に記載のパウチ型二次電池。
【請求項8】
前記カップ部は、
隣接した２つの前記外壁を互いに連結する厚さエッジをさらに含み、
前記厚さエッジは、
互いに隣接した２つの前記パンチエッジと連結されてコーナーを形成する、請求項６または７に記載のパウチ型二次電池。
隣接した２つの前記外壁を互いに連結する厚さエッジをさらに含み、
前記厚さエッジは、
互いに隣接した２つの前記パンチエッジと連結されてコーナーを形成する、請求項６または７に記載のパウチ型二次電池。
【請求項9】
前記コーナーは、
少なくとも１つがラウンドして形成され、
曲率半径が前記パンチエッジおよび前記厚さエッジのうち少なくとも１つの曲率半径以上である、請求項８に記載のパウチ型二次電池。
少なくとも１つがラウンドして形成され、
曲率半径が前記パンチエッジおよび前記厚さエッジのうち少なくとも１つの曲率半径以上である、請求項８に記載のパウチ型二次電池。
【請求項10】
前記第１ケースと前記第２ケースは、
前記カップ部がそれぞれ形成され、
前記パウチ型電池ケースは、
２つの前記カップ部の間に形成されたブリッジを含み、
前記ブリッジは、
ラウンドして形成されている、請求項１から９のいずれか一項に記載のパウチ型二次電池。
前記カップ部がそれぞれ形成され、
前記パウチ型電池ケースは、
２つの前記カップ部の間に形成されたブリッジを含み、
前記ブリッジは、
ラウンドして形成されている、請求項１から９のいずれか一項に記載のパウチ型二次電池。
【請求項11】
前記カップ部の深さは６．５ｍｍ以上である、請求項１から１０のいずれか一項に記載のパウチ型二次電池。
【請求項12】
前記電極組立体の面積は１５０００ｍｍ２～１０００００ｍｍ２である、請求項１から１１のいずれか一項に記載のパウチ型二次電池。
【請求項13】
前記水分バリア層は、
結晶粒度が１０～１３μｍであるアルミニウム合金薄膜からなる、請求項１から１２のいずれか一項に記載のパウチ型二次電池。
【請求項14】
前記アルミニウム合金薄膜は、
合金番号ＡＡ８０２１である、請求項１３に記載のパウチ型二次電池。
合金番号ＡＡ８０２１である、請求項１３に記載のパウチ型二次電池。
【請求項15】
前記アルミニウム合金薄膜は、
鉄を１．３ｗｔ％～１．７ｗｔ％含み、シリコンを０．２ｗｔ％以下含む、請求項１３に記載のパウチ型二次電池。
鉄を１．３ｗｔ％～１．７ｗｔ％含み、シリコンを０．２ｗｔ％以下含む、請求項１３に記載のパウチ型二次電池。
【請求項16】
前記水分バリア層は、
厚さが５５～６５μｍであり、
前記シーラント層は、
厚さが７５～８５μｍである、請求項１から１５のいずれか一項に記載のパウチ型二次電池。
厚さが５５～６５μｍであり、
前記シーラント層は、
厚さが７５～８５μｍである、請求項１から１５のいずれか一項に記載のパウチ型二次電池。
【請求項17】
前記パウチフィルムは、
第３ポリマーから製造され、前記表面保護層と前記水分バリア層との間に積層された延伸補助層をさらに含む、請求項１から１６のいずれか一項に記載のパウチ型二次電池。
第３ポリマーから製造され、前記表面保護層と前記水分バリア層との間に積層された延伸補助層をさらに含む、請求項１から１６のいずれか一項に記載のパウチ型二次電池。
【請求項18】
前記延伸補助層は、
厚さが２０～５０μｍである、請求項１７に記載のパウチ型二次電池。
厚さが２０～５０μｍである、請求項１７に記載のパウチ型二次電池。
【請求項19】
電極およびセパレータが積層されて形成された電極組立体と、
前記電極組立体を内部に収容するカップ部が形成されたパウチ型電池ケースと、を含み、
前記パウチ型電池ケースは、
前記カップ部が少なくとも一方に形成された第１ケースおよび第２ケースと、
前記第１ケースと前記第２ケースを一体に連結するフォールディング部と、
前記フォールディング部の両端の一部から外側に突出形成されたコウモリ耳と、を含み、
前記フォールディング部と前記コウモリ耳の内側エッジがなす角度は、１５１度よりも大きく、
前記パウチ型電池ケースは、
パウチフィルムを成形して製造され、
前記パウチフィルムは、
第１ポリマーから製造され、最内層として形成されたシーラント層と、
第２ポリマーから製造され、最外層として形成された表面保護層と、
前記表面保護層と前記シーラント層との間に積層された水分バリア層と、を含み、
前記水分バリア層は、厚さが５０～８０μｍであり、
前記シーラント層は、厚さが６０～１００μｍである、パウチ型二次電池。
前記電極組立体を内部に収容するカップ部が形成されたパウチ型電池ケースと、を含み、
前記パウチ型電池ケースは、
前記カップ部が少なくとも一方に形成された第１ケースおよび第２ケースと、
前記第１ケースと前記第２ケースを一体に連結するフォールディング部と、
前記フォールディング部の両端の一部から外側に突出形成されたコウモリ耳と、を含み、
前記フォールディング部と前記コウモリ耳の内側エッジがなす角度は、１５１度よりも大きく、
前記パウチ型電池ケースは、
パウチフィルムを成形して製造され、
前記パウチフィルムは、
第１ポリマーから製造され、最内層として形成されたシーラント層と、
第２ポリマーから製造され、最外層として形成された表面保護層と、
前記表面保護層と前記シーラント層との間に積層された水分バリア層と、を含み、
前記水分バリア層は、厚さが５０～８０μｍであり、
前記シーラント層は、厚さが６０～１００μｍである、パウチ型二次電池。
【請求項20】
電極およびセパレータが積層されて形成された電極組立体が、パウチ型電池ケースに形成されたカップ部の内部に収納されたパウチ型二次電池と、
前記パウチ型二次電池が内部に収納されたハウジングと、を含み、
前記パウチ型電池ケースは、
前記カップ部が少なくとも一方に形成された第１ケースおよび第２ケースと、
前記第１ケースと前記第２ケースを一体に連結するフォールディング部と、
前記フォールディング部の両端の一部から外側に突出形成されたコウモリ耳と、を含み、
前記コウモリ耳は、
長さが１．５ｍｍ以下であり、
前記パウチ型電池ケースは、
パウチフィルムを成形して製造され、
前記パウチフィルムは、
第１ポリマーから製造され、最内層として形成されたシーラント層と、
第２ポリマーから製造され、最外層として形成された表面保護層と、
前記表面保護層と前記シーラント層との間に積層された水分バリア層と、を含み、
前記水分バリア層は、厚さが５０～８０μｍであり、
前記シーラント層は、厚さが６０～１００μｍである、電池モジュール。
前記パウチ型二次電池が内部に収納されたハウジングと、を含み、
前記パウチ型電池ケースは、
前記カップ部が少なくとも一方に形成された第１ケースおよび第２ケースと、
前記第１ケースと前記第２ケースを一体に連結するフォールディング部と、
前記フォールディング部の両端の一部から外側に突出形成されたコウモリ耳と、を含み、
前記コウモリ耳は、
長さが１．５ｍｍ以下であり、
前記パウチ型電池ケースは、
パウチフィルムを成形して製造され、
前記パウチフィルムは、
第１ポリマーから製造され、最内層として形成されたシーラント層と、
第２ポリマーから製造され、最外層として形成された表面保護層と、
前記表面保護層と前記シーラント層との間に積層された水分バリア層と、を含み、
前記水分バリア層は、厚さが５０～８０μｍであり、
前記シーラント層は、厚さが６０～１００μｍである、電池モジュール。
【請求項21】
前記フォールディング部と前記コウモリ耳の内側エッジがなす角度は、１５１度よりも大きい、請求項２０に記載の電池モジュール。
【請求項22】
前記ハウジングは、
前記パウチ型二次電池を冷却させる冷却プレートを含む、請求項２０または２１に記載の電池モジュール。
前記パウチ型二次電池を冷却させる冷却プレートを含む、請求項２０または２１に記載の電池モジュール。
【請求項23】
前記冷却プレートと前記パウチ型二次電池の前記フォールディング部との間に形成された熱伝達物質をさらに含む、請求項２２に記載の電池モジュール。
【請求項24】
前記熱伝達物質は、
前記ハウジングの内部において厚さが１ｍｍ以下である、請求項２３に記載の電池モジュール。
前記ハウジングの内部において厚さが１ｍｍ以下である、請求項２３に記載の電池モジュール。
【請求項25】
電極およびセパレータが積層されて形成された電極組立体が、パウチ型電池ケースに形成されたカップ部の内部に収納されたパウチ型二次電池と、
前記パウチ型二次電池が内部に収納されたハウジングと、を含み、
前記パウチ型電池ケースは、
前記カップ部が少なくとも一方に形成された第１ケースおよび第２ケースと、
前記第１ケースと前記第２ケースを一体に連結するフォールディング部と、
前記フォールディング部の両端の一部から外側に突出形成されたコウモリ耳と、を含み、
前記フォールディング部と前記コウモリ耳の内側エッジがなす角度は、１５１度よりも大きく、
前記パウチ型電池ケースは、
パウチフィルムを成形して製造され、
前記パウチフィルムは、
第１ポリマーから製造され、最内層として形成されたシーラント層と、
第２ポリマーから製造され、最外層として形成された表面保護層と、
前記表面保護層と前記シーラント層との間に積層された水分バリア層と、を含み、
前記水分バリア層は、厚さが５０～８０μｍであり、
前記シーラント層は、厚さが６０～１００μｍである、電池モジュール。
前記パウチ型二次電池が内部に収納されたハウジングと、を含み、
前記パウチ型電池ケースは、
前記カップ部が少なくとも一方に形成された第１ケースおよび第２ケースと、
前記第１ケースと前記第２ケースを一体に連結するフォールディング部と、
前記フォールディング部の両端の一部から外側に突出形成されたコウモリ耳と、を含み、
前記フォールディング部と前記コウモリ耳の内側エッジがなす角度は、１５１度よりも大きく、
前記パウチ型電池ケースは、
パウチフィルムを成形して製造され、
前記パウチフィルムは、
第１ポリマーから製造され、最内層として形成されたシーラント層と、
第２ポリマーから製造され、最外層として形成された表面保護層と、
前記表面保護層と前記シーラント層との間に積層された水分バリア層と、を含み、
前記水分バリア層は、厚さが５０～８０μｍであり、
前記シーラント層は、厚さが６０～１００μｍである、電池モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本出願は、２０２０年０８月１９日付けの韓国特許出願第１０－２０２０－０１０４２２７号および２０２１年０６月０８日付けの韓国特許出願第１０－２０２１－００７４４７１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組み込まれる。
【0002】
本発明は、パウチ型二次電池および電池モジュールに関し、より詳しくは、体積対比エネルギー密度が増加することができ、外観も美しく、商品性も向上することができるパウチ型二次電池および電池モジュールに関する。
【背景技術】
【0003】
一般的に、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、およびリチウムイオンポリマー電池などが挙げられる。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、携帯ゲーム機（Ｐｏｒｔａｂｌｅ Ｇａｍｅ Ｄｅｖｉｃｅ）、パワーツール（Ｐｏｗｅｒ ツール）、およびＥ－バイク（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求められる大型製品と、余剰の発電電力や再生可能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。
【0004】
このような二次電池を製造するために、先ず、電極活物質スラリーを正極集電体および負極集電体に塗布して正極および負極を製造し、それをセパレータ（Ｓｅｐａｒａｔｏｒ）の両側に積層することで、所定形状の電極組立体（Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ Ａｓｓｅｍｂｌｙ）を形成する。そして、電池ケースに電極組立体を収納し、電解質の注入後にシールする。
【0005】
二次電池は、電極組立体を収容するケースの材質に応じて、パウチ型（Ｐｏｕｃｈ Ｔｙｐｅ）および缶型（Ｃａｎ Ｔｙｐｅ）などに分類される。パウチ型（Ｐｏｕｃｈ Ｔｙｐｅ）は、柔軟な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、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。
【0006】
パウチ型二次電池のケースであるパウチは、柔軟性を有するパウチフィルムにプレス加工を行い、カップ部を形成することで製造される。そして、カップ部が形成されると、前記カップ部の収容空間に電極組立体を収納しサイドをシールして二次電池を製造する。
【0007】
このようなプレス加工中のドロー（Ｄｒａｗｉｎｇ）成形は、プレス装置のような成形装置にパウチフィルムを挿入し、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。パウチフィルムは複数の層からなり、そのうち内部に位置した水分バリア層は金属から製造される。ところで、従来は、このような水分バリア層の金属がアルミニウム合金中で結晶粒度が大きく、水分バリア層の厚さが薄いため、成形性が低下するという問題があった。したがって、パウチフィルムにカップ部を成形する際にカップ部の深さを深く成形しながらも、カップ部のエッジの曲率半径およびクリアランスを改善するのに限界があった。そして、カップ部の体積と対比して電極組立体の体積比率も小さく、コウモリ耳の大きさを減少させるのにも限界があるため、二次電池の体積対比エネルギー密度も低下した。さらに、全体的にシャープな形状に製造するのに限界があり、そこで、二次電池の外観も美しくならず、商品性も低下するという問題があった。
先行技術文献として日本特許登録第６０２２９５６号がある。
先行技術文献として日本特許登録第６０２２９５６号がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
本発明が解決しようとする課題は、体積対比エネルギー密度が増加することができ、外観も美しく、商品性も向上することができるパウチ型二次電池および電池モジュールを提供することにある。
【0009】
本発明の課題は、以上で言及した課題に制限されず、言及していないまた他の課題は、下記の記載から当業者に明らかに理解できるものである。
【課題を解決するための手段】
【0010】
上記の課題を解決するための本発明の実施形態に係るパウチ型二次電池は、電極およびセパレータが積層されて形成された電極組立体と、前記電極組立体を内部に収容するカップ部が形成されたパウチ型電池ケースと、を含み、前記パウチ型電池ケースは、前記カップ部が少なくとも一方に形成された第１ケースおよび第２ケースと、前記第１ケースと前記第２ケースを一体に連結するフォールディング部と、前記フォールディング部の両端の一部から外側に突出形成されたコウモリ耳と、を含み、前記コウモリ耳は、長さが１．５ｍｍ以下である。
【0011】
また、前記コウモリ耳は、前記フォールディング部側の前記カップ部の外壁から前記コウモリ耳の最外側端部まで測定した長さが１．５ｍｍ以下であってもよい。
また、前記フォールディング部と前記コウモリ耳の内側エッジがなす角度は、１５１度よりも大きくてもよい。
また、前記フォールディング部は、内側に陥没した溝を含んで形成されることができる。
また、前記フォールディング部と前記コウモリ耳の内側エッジがなす角度は、１５１度よりも大きくてもよい。
また、前記フォールディング部は、内側に陥没した溝を含んで形成されることができる。
【0012】
また、前記パウチ型電池ケースは、前記溝を間に置いて外側に突出した１対の突出部を含み、前記溝の最内側部と前記突出部の最外側部との間の間隔は０．８ｍｍ以下であってもよい。
【0013】
また、前記カップ部は、周辺を取り囲む複数の外壁と底部とをそれぞれ連結する複数のパンチエッジを含み、前記パンチエッジは、少なくとも１つがラウンドして形成されることができる。
また、前記パンチエッジの曲率半径は、前記カップ部の深さの１／２０～１／６であってもよい。
また、前記パンチエッジの曲率半径は、前記カップ部の深さの１／２０～１／６であってもよい。
【0014】
また、前記カップ部は、隣接した２つの前記外壁を互いに連結する厚さエッジをさらに含み、前記厚さエッジは、互いに隣接した２つの前記パンチエッジと連結されてコーナーを形成することができる。
【0015】
また、前記コーナーは、少なくとも１つがラウンドして形成され、曲率半径が前記パンチエッジおよび前記厚さエッジのうち少なくとも１つの曲率半径以上であってもよい。
【0016】
また、前記第１ケースと前記第２ケースは、前記カップ部がそれぞれ形成され、前記パウチ型電池ケースは、２つの前記カップ部の間に形成されたブリッジを含み、前記ブリッジは、ラウンドして形成されることができる。
【0017】
また、前記カップ部の深さは６．５ｍｍ以上であってもよい。
また、前記電極組立体の面積は１５０００ｍｍ２～１０００００ｍｍ２であってもよい。
また、前記電極組立体の面積は１５０００ｍｍ２～１０００００ｍｍ２であってもよい。
【0018】
また、前記パウチ型電池ケースは、パウチフィルムを成形して製造され、前記パウチフィルムは、第１ポリマーから製造され、最内層として形成されたシーラント層と、第２ポリマーから製造され、最外層として形成された表面保護層と、前記表面保護層と前記シーラント層との間に積層された水分バリア層と、を含み、前記水分バリア層は、厚さが５０～８０μｍであり、結晶粒度が１０～１３μｍであるアルミニウム合金薄膜からなり、前記シーラント層は、厚さが６０～１００μｍであってもよい。
【0019】
また、前記アルミニウム合金薄膜は、合金番号ＡＡ８０２１であってもよい。
また、前記アルミニウム合金薄膜は、鉄を１．３ｗｔ％～１．７ｗｔ％含み、シリコンを０．２ｗｔ％以下含むことができる。
また、前記アルミニウム合金薄膜は、鉄を１．３ｗｔ％～１．７ｗｔ％含み、シリコンを０．２ｗｔ％以下含むことができる。
【0020】
また、前記水分バリア層は、厚さが５５～６５μｍであり、前記シーラント層は、厚さが７５～８５μｍであってもよい。
また、第３ポリマーから製造され、前記表面保護層と前記水分バリア層との間に積層された延伸補助層をさらに含むことができる。
また、前記延伸補助層は、厚さが２０～５０μｍであってもよい。
また、第３ポリマーから製造され、前記表面保護層と前記水分バリア層との間に積層された延伸補助層をさらに含むことができる。
また、前記延伸補助層は、厚さが２０～５０μｍであってもよい。
【0021】
上記の課題を解決するための本発明の実施形態に係るパウチ型二次電池は、電極およびセパレータが積層されて形成された電極組立体と、前記電極組立体を内部に収容するカップ部が形成されたパウチ型電池ケースと、を含み、前記パウチ型電池ケースは、前記カップ部が少なくとも一方に形成された第１ケースおよび第２ケースと、前記第１ケースと前記第２ケースを一体に連結するフォールディング部と、前記フォールディング部の両端の一部から外側に突出形成されたコウモリ耳と、を含み、前記フォールディング部と前記コウモリ耳の内側エッジがなす角度は、１５１度よりも大きくてもよい。
【0022】
上記の課題を解決するための本発明の実施形態に係る電池モジュールは、電極およびセパレータが積層されて形成された電極組立体が、パウチ型電池ケースに形成されたカップ部の内部に収納されたパウチ型二次電池と、前記パウチ型二次電池が内部に収納されたハウジングと、を含み、前記パウチ型電池ケースは、前記カップ部が少なくとも一方に形成された第１ケースおよび第２ケースと、前記第１ケースと前記第２ケースを一体に連結するフォールディング部と、前記フォールディング部の両端の一部から外側に突出形成されたコウモリ耳と、を含み、前記コウモリ耳は、長さが１．５ｍｍ以下である。
【0023】
また、前記フォールディング部と前記コウモリ耳の内側エッジがなす角度は、１５１度よりも大きくてもよい。
また、前記ハウジングは、前記パウチ型二次電池を冷却させる冷却プレートを含むことができる。
また、前記ハウジングは、前記パウチ型二次電池を冷却させる冷却プレートを含むことができる。
【0024】
また、前記冷却プレートと前記パウチ型二次電池の前記フォールディング部との間に形成された熱伝達物質をさらに含むことができる。
また、前記熱伝達物質は、前記ハウジングの内部において厚さが１ｍｍ以下であってもよい。
また、前記熱伝達物質は、前記ハウジングの内部において厚さが１ｍｍ以下であってもよい。
【0025】
上記の課題を解決するための本発明の実施形態に係る電池モジュールは、電極およびセパレータが積層されて形成された電極組立体が、パウチ型電池ケースに形成されたカップ部の内部に収納されたパウチ型二次電池と、前記パウチ型二次電池が内部に収納されたハウジングと、を含み、前記パウチ型電池ケースは、前記カップ部が少なくとも一方に形成された第１ケースおよび第２ケースと、前記第１ケースと前記第２ケースを一体に連結するフォールディング部と、前記フォールディング部の両端の一部から外側に突出形成されたコウモリ耳と、を含み、前記フォールディング部と前記コウモリ耳の内側エッジがなす角度は、１５１度よりも大きくてもよい。
本発明のその他の具体的な事項は、詳細な説明および図面に含まれている。
本発明のその他の具体的な事項は、詳細な説明および図面に含まれている。
【発明の効果】
【0026】
本発明の実施形態によると、少なくとも次のような効果を有する。
コウモリ耳の大きさを減少させることができるため、二次電池の体積対比エネルギー密度が増加することができる。
コウモリ耳の大きさを減少させることができるため、二次電池の体積対比エネルギー密度が増加することができる。
【0027】
また、カップ部の外壁と電極組立体との間の空間が減少することになり、二次電池の体積対比エネルギー密度が増加することができる。
また、電極組立体が熱グリースから離隔した距離も減少するため、冷却効率もさらに増加することができる。
また、電極組立体が熱グリースから離隔した距離も減少するため、冷却効率もさらに増加することができる。
【0028】
また、パウチ型電池ケースおよびパウチ型二次電池を全体的にシャープな形状に製造することができるため、二次電池の外観も美しく、商品性も向上することができる。
【0029】
本発明に係る効果は以上で例示された内容により制限されず、さらに多様な効果が本明細書内に含まれている。
【図面の簡単な説明】
【0030】
【図1】本発明の一実施形態に係る二次電池１の組立図である。
【図2】本発明の一実施形態に係るパウチフィルム１３５の断面図である。
【図3】合金番号ＡＡ８０７９のアルミニウム合金および合金番号ＡＡ８０２１のアルミニウム合金の鉄およびシリコンの含量を示したグラフである。
【図4】合金番号ＡＡ８０７９のアルミニウム合金および合金番号ＡＡ８０２１のアルミニウム合金の鉄の含量に応じた引張強度、伸び率、および結晶粒度の変化を示すグラフである。
【図5】合金番号ＡＡ８０７９のアルミニウム合金および合金番号ＡＡ８０２１のアルミニウム合金の結晶粒を拡大したＳＥＭ写真である。
【図6】本発明の一実施形態に係る成形装置２の概略図である。
【図7】従来のカップ部３３３およびブリッジ３３６を拡大した概略図である。
【図8】本発明の一実施形態に係るカップ部１３３およびブリッジ１３６を拡大した概略図である。
【図9】本発明の一実施形態に係るカップ部１３３および脱気部１３７を拡大した概略図である。
【図10】本発明の一実施形態に係るカップ部１３３に電極組立体１０が収納された様子を示した上面概略図である。
【図11】従来のコーナー３６４を示した概略図である。
【図12】本発明の一実施形態に係るコーナー１６４を示した概略図である。
【図13】本発明の一実施形態に係る電池ケース１３をフォールディングする様子を示した概略図である。
【図14】本発明の一実施形態に係る電池ケース１３がフォールディングされた様子を示した概略図である。
【図15】本発明の一実施形態に係る電池ケース１３に形成された溝１３９１の拡大図である。
【図16】本発明の他の実施形態に係るカップ部１３３およびダイエッジ１６２１を拡大した概略図である。
【図17】本発明の他の実施形態に係る電池ケース１３ａをフォールディングする様子を示した概略図である。
【図18】本発明の他の実施形態に係る電池ケース１３ａをフォールディングした様子を示した概略図である。
【図19】本発明の他の実施形態に係る電池ケース１３に形成された溝１３９１ａの拡大図である。
【図20】従来の電池ケース３３の脱気部３３７を切断する前の様子を上方から示した概略図である。
【図21】本発明の一実施形態に係る電池ケース１３の脱気部１３７を切断する前の様子を上方から示した概略図である。
【図22】本発明の一実施形態に係る検査装置４のブロック図である。
【図23】本発明の一実施形態に係る電池ケース１３の脱気部１３７を切断して二次電池１の製造を完了した様子を示した概略図である。
【図24】従来のサイド３３４をフォールディングした様子を側面から示した概略図である。
【図25】従来のサイド３３４をフォールディングした様子を上面から示した概略図である。
【図26】本発明の一実施形態に係るサイド１３４をフォールディングした様子を側面から示した概略図である。
【図27】本発明の一実施形態に係る電池モジュール５の概略図である。
【図28】従来の二次電池３が電池モジュール５のハウジング５１に収納された様子を示した正面拡大図である。
【図29】従来の二次電池３が電池モジュール５のハウジング５１に収納された様子を示した側面拡大図である。
【図30】本発明の一実施形態に係る二次電池１が電池モジュール５のハウジング５１に収納された様子を示した正面拡大図である。
【図31】本発明の一実施形態に係る二次電池１が電池モジュール５のハウジング５１に収納された様子を示した側面拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【0031】
本発明の利点および特徴、そしてそれらを達成する方法は、添付図面とともに詳細に後述している実施形態を参照すれば明らかになるであろう。ただし、本発明は、以下に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で実現できるものであり、本実施形態は、単に本発明の開示が完全になるようにし、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発明の範囲を完全に知らせるために提供されるものであり、本発明は、請求項の範囲により定義されるだけである。明細書の全体にわたって、同一の参照符号は、同一の構成要素を指す。
【0032】
他の定義がなければ、本明細書で用いられる全ての用語（技術的および科学的用語を含む）は、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共通に理解できる意味として用いられてもよい。また、一般的に用いられる辞書に定義されている用語は、明らかに特に定義していない限り、理想的にまたは過度に解釈されない。
【0033】
本明細書で用いられた用語は、実施形態を説明するためのものであって、本発明を制限しようとするものではない。本明細書において、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）」および／または「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」は、言及された構成要素の他に、１つ以上の他の構成要素の存在または追加を排除するものではない。
【0034】
以下、添付図面を参照して、本発明の好ましい実施形態について詳しく説明することにする。
図１は、本発明の一実施形態に係る二次電池１の組立図である。
図１は、本発明の一実施形態に係る二次電池１の組立図である。
【0035】
本発明の一実施形態によると、パウチフィルム１３５の引張強度および伸び率が改善されることで靱性（Ｔｏｕｇｈｎｅｓｓ）が増加し、パウチフィルム１３５を成形してパウチ型電池ケース１３を製造する際に成形性が向上することができる。
【0036】
このために、本発明の一実施形態に係るパウチフィルム１３５は、第１ポリマーから製造され、最内層に形成されるシーラント層１３５１（図２に図示）と、第２ポリマーから製造され、最外層に形成される表面保護層１３５３（図２に図示）と、前記表面保護層１３５３と前記シーラント層１３５１との間に積層される水分（またはガス）バリア層１３５２（図２に図示）と、を含み、前記水分バリア層１３５２は、厚さが５０～８０μｍであり、結晶粒度が１０～１３μｍであるアルミニウム合金薄膜からなり、前記シーラント層１３５１は、厚さが６０～１００μｍであってもよい。特に、前記水分バリア層１３５２は、厚さが５５～６５μｍであり、前記シーラント層１３５１は、厚さが７５～８５μｍであることが好ましい。
【0037】
電極組立体１０は、電極１０１（図８に図示）およびセパレータ１０２（図８に図示）を交互に積層して形成する。先ず、電極活物質とバインダーおよび可塑剤を混合したスラリーを正極集電体および負極集電体に塗布し、正極および負極などの電極１０１を製造する。そして、セパレータ（Ｓｅｐａｒａｔｏｒ）１０２を電極１０１の間に積層して電極組立体１０を形成し、電極組立体１０を電池ケース１３に挿入し、電解質の注入後にシールする。
【0038】
電極組立体（Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ Ａｓｓｅｍｂｌｙ）１０は、全長に全幅を掛けた面積が１５０００ｍｍ２～１０００００ｍｍ２であってもよい。特に、電極組立体１０の全幅は６０ｍｍ以上であってもよい。また、電極組立体１０は、積層方向に対して６ｍｍ～２０ｍｍの厚さを有してもよい。したがって、本発明の一実施形態に係る電極組立体１０は、一般的な小型電池と比べて大きい電池容量を提供することができる。
【0039】
具体的に、電極組立体１０は、正極および負極の２種類の電極１０１と、前記電極１０１を互いに絶縁させるために電極１０１の間に介在するセパレータ１０２と、を含む。このような電極組立体１０は、スタック型、ゼリーロール型、スタック＆フォールディング型などが挙げられる。２種類の電極１０１、すなわち、正極と負極は、それぞれアルミニウムと銅を含む金属箔または金属網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。活物質スラリーは、通常、粒状の活物質、導電材などを溶媒が添加された状態で撹拌して形成することができる。溶媒は、後続工程で除去される。
【0040】
電極組立体１０は、図１に示されたように、電極タブ（Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ Ｔａｂ）１１を含む。電極タブ１１は、電極組立体１０の正極および負極にそれぞれ連結され、電極組立体１０から外部に突出し、電極組立体１０の内部と外部との間で電子が移動できる経路となる。電極組立体１０の電極集電体は、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、無地部とから構成される。そして、電極タブ１１は、無地部を裁断して形成されるか、または無地部に別の導電部材を超音波溶接などにより連結して形成されてもよい。このような電極タブ１１は、図１に示されたように、電極組立体１０のそれぞれ異なる方向に突出してもよいが、これに制限されず、一側から同じ方向に並んで突出するなど、多様な方向に向かって突出形成されてもよい。
【0041】
電極組立体１０の電極タブ１１には、二次電池１の外部に電気を供給する電極リード（Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ Ｌｅａｄ）１２がスポット（Ｓｐｏｔ）溶接などにより連結される。そして、電極リード１２の一部は、絶縁部１４により周りが取り囲まれる。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が熱融着されるサイド１３４に限定されて位置し、電極リード１２を電池ケース１３に接着させる。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を通して電池ケース１３に流れるのを防止し、電池ケース１３のシールを維持する。したがって、このような絶縁部１４は、電気がよく通じない非導電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、厚さが比較的に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を絶縁できるものであれば、多様な部材を用いてもよい。
【0042】
電極リード１２は、一端が前記電極タブ１１と連結され、他端が前記電池ケース１３の外部にそれぞれ突出する。すなわち、電極リード１２は、正極タブ１１１に一端が連結され、正極タブ１１１が突出した方向に延びる正極リード１２１と、負極タブ１１２に一端が連結され、負極タブ１１２が突出した方向に延びる負極リード１２２と、を含む。一方、正極リード１２１および負極リード１２２は、図１に示されたように、いずれも他端が電池ケース１３の外部に突出する。それにより、電極組立体１０の内部で生成された電気を外部に供給することができる。また、正極タブ１１１および負極タブ１１２がそれぞれ多様な方向に向かって突出形成されるため、正極リード１２１および負極リード１２２もそれぞれ多様な方向に向かって延びることができる。
【0043】
正極リード１２１および負極リード１２２は、その材質が互いに異なってもよい。すなわち、正極リード１２１は、正極集電体と同一のアルミニウム（Ａｌ）材質であり、負極リード１２２は、負極集電体と同一の銅（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もよい。そして、電池ケース１３の外部に突出した電極リード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。
【0044】
電池ケース１３は、電極組立体１０を内部に収納する、柔軟性の材質を有するパウチフィルム１３５を成形して製造されたパウチである。以下、電池ケース１３は、パウチであるものと説明する。パンチ２２（図６に図示）などを用いて、柔軟性を有するパウチフィルム１３５をドロー（Ｄｒａｗｉｎｇ）成形すると、一部が延伸され、袋状の収容空間１３３１を含むカップ部１３３が形成されることで、電池ケース１３が製造される。
【0045】
電池ケース１３は、電極リード１２の一部が露出するように電極組立体１０を収容しシールされる。このような電池ケース１３は、図１に示されたように、第１ケース１３１および第２ケース１３２を含む。第１ケース１３１にはカップ部１３３が形成され、電極組立体１０を収容できる収容空間１３３１が備えられ、第２ケース１３２は、前記電極組立体１０が電池ケース１３の外部に離脱しないように、前記収容空間１３３１を上方からカバーする。第１ケース１３１と第２ケース１３２は、図１に示されたように、一側が互いに連結されて製造されてもよいが、これに制限されず、互いに分離して別に製造されるなど、多様に製造されてもよい。
【0046】
パウチフィルム１３５にカップ部１３３を成形する際に、１つのパウチフィルム１３５に１つのカップ部１３３だけが形成されてもよいが、これに制限されず、１つのパウチフィルム１３５に２つのカップ部１３３を互いに隣り合うようにドロー成形してもよい。すると、図１に示されたように、第１ケース１３１と第２ケース１３２には、それぞれカップ部１３３が形成される。この際、第１ケース１３１と第２ケース１３２に形成されたそれぞれのカップ部１３３は、深さＤが互いに同一であってもよいが、これに制限されず、深さＤが互いに異なってもよい。
【0047】
本発明の一実施形態の場合、カップ部１３３の深さＤは３ｍｍ以上、特に６．５ｍｍ以上であってもよい。したがって、本発明の一実施形態に係るカップ部１３３は、一般的な小型電池と比べて大きい電極容量を有する電極組立体１０を収納することができる。
【0048】
第１ケース１３１のカップ部１３３に備えられた収容空間１３３１に電極組立体１０を収納した後、２つのカップ部１３３が互いに対向するように、電池ケース１３における２つのカップ部１３３の間に形成されたブリッジ１３６を中心に電池ケース１３をフォールディングすることができる。すると、第２ケース１３２のカップ部１３３が電極組立体１０を上方からも収容する。したがって、２つのカップ部１３３が１つの電極組立体１０を収容するため、カップ部１３３が１つであるときよりも、厚さがさらに厚い電極組立体１０も収容することができる。また、電池ケース１３をフォールディングすることにより、第１ケース１３１と第２ケース１３２が互いに一体に連結されるため、後ほどシール工程を行う際に、シールするサイド１３４の個数が減少することができる。したがって、工程速度を向上させることができ、シール工程数も減少させることができる。
【0049】
一方、電池ケース１３は、電極組立体１０を収容する収容空間１３３１が備えられたカップ部１３３と、カップ部１３３の側部に形成され、脱気孔Ｈを通して前記カップ部１３３の内部に生成されるガスを排出する脱気部１３７と、を含むことができる。電池ケース１３のカップ部１３３に電極組立体１０を収納し電解液を注入した後、活性化工程を行うと、電池ケース１３の内部でガスが発生し、このようなガスを外部に排出するために脱気工程を行う。脱気部１３７に関する詳しい説明は後述する。
【0050】
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、第１ケース１３１のカップ部１３３に備えられた収容空間１３３１に電極組立体１０が収容され、第２ケース１３２が前記空間を上部からカバーする。そして、内部に電解質を注入し、第１ケース１３１および第２ケース１３２のカップ部１３３の外側に延長形成されたサイド１３４をシールする。電解質は、二次電池１の充放電時、電極１０１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り、リチウム塩と高純度有機溶媒類の混合物である非水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むことができる。さらに、電解質は、硫化物系、酸化物系、またはポリマー系の固体電解質を含んでもよく、このような固体電解質は、外力により容易に変形する柔軟性を有してもよい。このような方法によりパウチ型二次電池１を製造することができる。
【0051】
図２は、本発明の一実施形態に係るパウチフィルム１３５の断面図である。
本発明の一実施形態に係るパウチ型二次電池１の電池ケース１３であるパウチは、パウチフィルム１３５をドロー（Ｄｒａｗｉｎｇ）成形して製造される。すなわち、パウチフィルム１３５をパンチ２２などで延伸させてカップ部１３３を形成することで製造される。本発明の一実施形態によると、このようなパウチフィルム１３５は、図２に示されたように、シーラント層（Ｓｅａｌａｎｔ Ｌａｙｅｒ）１３５１、水分バリア層（Ｍｏｉｓｔｕｒｅ Ｂａｒｒｉｅｒ Ｌａｙｅｒ）１３５２、表面保護層（Ｓｕｒｆａｃｅ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ Ｌａｙｅｒ）１３５３を含み、必要に応じて、延伸補助層（Ｄｒａｗｉｎｇ Ａｓｓｉｓｔａｎｃｅ Ｌａｙｅｒ）１３５４をさらに含むことができる。
本発明の一実施形態に係るパウチ型二次電池１の電池ケース１３であるパウチは、パウチフィルム１３５をドロー（Ｄｒａｗｉｎｇ）成形して製造される。すなわち、パウチフィルム１３５をパンチ２２などで延伸させてカップ部１３３を形成することで製造される。本発明の一実施形態によると、このようなパウチフィルム１３５は、図２に示されたように、シーラント層（Ｓｅａｌａｎｔ Ｌａｙｅｒ）１３５１、水分バリア層（Ｍｏｉｓｔｕｒｅ Ｂａｒｒｉｅｒ Ｌａｙｅｒ）１３５２、表面保護層（Ｓｕｒｆａｃｅ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ Ｌａｙｅｒ）１３５３を含み、必要に応じて、延伸補助層（Ｄｒａｗｉｎｇ Ａｓｓｉｓｔａｎｃｅ Ｌａｙｅｒ）１３５４をさらに含むことができる。
【0052】
シーラント層１３５１は、第１ポリマーから製造され、最内層に形成され、電極組立体１０と直接接触することができる。ここで、最内層とは、前記水分バリア層１３５２を基準として電極組立体１０が位置する方向に向かう際に最も最後に位置した層をいう。電池ケース１３は、上記のような積層構造のパウチフィルム１３５を、パンチ２２などを用いてドロー（Ｄｒａｗｉｎｇ）成形すると、一部が延伸され、袋状の収容空間１３３１を含むカップ部１３３が形成されることで製造される。そして、このような収容空間１３３１に電極組立体１０が内部に収容されると、電解質を注入する。その後、第１ケース１３１と第２ケース１３２を互いに対向するように接触させ、サイド１３４に熱圧着をすると、シーラント層１３５１同士が接着されることで、パウチがシールされる。この際、シーラント層１３５１は、電極組立体１０と直接的に接触するため、絶縁性を有しなければならず、電解質とも接触するため、耐食性を有しなければならない。また、内部を完全に密閉して内部および外部間の物質移動を遮断しなければならないため、高いシール性を有しなければならない。すなわち、シーラント層１３５１同士が接着されたサイド１３４は、優れた熱接着強度を有しなければならない。一般的に、このようなシーラント層１３５１を製造する第１ポリマーは、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリ塩化ビニル、アクリル系高分子、ポリアクリロニトリル、ポリイミド、ポリアミド、セルロース、アラミド、ナイロン、ポリエステル、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール、ポリアリレート、テフロン（登録商標）、およびガラス繊維からなる群から選択された１つ以上の物質からなることができる。特に、主にポリプロピレン（ＰＰ）またはポリエチレン（ＰＥ）などのポリオレフィン系樹脂が用いられる。ポリプロピレン（ＰＰ）は、引張強度、剛性、表面硬度、耐摩耗性、耐熱性などの機械的物性と、耐食性などの化学的物性に優れるため、シーラント層１３５１を製造するのに主に用いられる。さらに、無延伸ポリプロピレン（Ｃａｔｅｄ Ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ）または酸修飾ポリプロピレン（Ａｃｉｄ Ｍｏｄｉｆｉｅｄ Ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ）、またはポリプロピレン－ブチレン－エチレン三元共重合体で構成されてもよい。ここで、酸修飾ポリプロピレンは、ＭＡＨ ＰＰ（Ｍａｌｅｉｃ Ａｎｈｙｄｒｉｄｅ Ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ）であってもよい。また、シーラント層１３５１は、いずれか１つの物質からなる単一膜構造を有するか、または２つ以上の物質がそれぞれ層をなして形成された複合膜構造を有してもよい。
【0053】
本発明の一実施形態によると、シーラント層１３５１の厚さは６０～１００μｍであってもよく、特に７５～８５μｍであってもよい。仮にシーラント層１３５１の厚さが６０μｍよりも薄いと、シール時に内部が破壊されるなど、シール耐久性が低下するという問題があり得る。そして、仮にシーラント層１３５１の厚さが１００μｍよりも厚いと、パウチ全体の厚さが過度に厚くなるため、かえって成形性が低下するか、または二次電池１の体積対比エネルギー密度が低下し得る。シルラント層１３５１の厚さが小さい場合、パウチフィルム１３５の絶縁破壊電圧が低くなって絶縁性が低下し得、絶縁性が劣るパウチフィルム１３５を用いて電池を製造する場合に不良率が高くなり得る。
【0054】
水分バリア層１３５２は、表面保護層１３５３とシーラント層１３５１との間に積層され、パウチの機械的強度を確保し、二次電池１外部のガスまたは水分などの出入りを遮断し、電解質漏れを防止する。水分バリア層１３５２は、アルミニウム合金薄膜から製造されることができる。アルミニウム合金薄膜は、所定レベル以上の機械的強度を確保できながらも、重さが軽く、電極組立体１０と電解質による電気化学的性質に対する補完および放熱性などを確保することができる。
【0055】
より具体的には、本発明の一実施形態に係るアルミニウム合金薄膜は、結晶粒度が１０～１３μｍ、好ましくは１０．５～１２．５μｍ、より好ましくは１１～１２μｍであってもよい。アルミニウム合金薄膜の結晶粒度が前記範囲を満たす際に、カップの成形時にピンホール（Ｐｉｎｈｏｌｅ）や亀裂が発生することなく成形深さを増加させることができる。
【0056】
このようなアルミニウム合金薄膜には、アルミニウム以外の金属元素、例えば、鉄（Ｆｅ）、銅（Ｃｕ）、クロム（Ｃｒ）、マンガン（Ｍｎ）、ニッケル（Ｎｉ）、マグネシウム（Ｍｇ）、および亜鉛（Ｚｎ）からなる群から選択される１種または２種以上が含まれることができる。
【0057】
従来は、水分バリア層が約３０～５０μｍ、特に４０μｍの厚さを有しており、それにより成形性が低下した。したがって、パウチフィルムをドロー成形しても、カップ部３３３（図７に図示）の深さＤ’が深くなるにつれ、カップ部３３３の外壁３３８（図７に図示）を垂直に近く成形するのに限界があり、カップ部３３３のエッジ３６（図７に図示）の曲率半径を減少させるのにも限界があった。また、穿孔強度が弱いため、電池ケースが外部から衝撃を受けると、内部の電極組立体が破損しやすいという問題もあった。
【0058】
これを解決するために水分バリア層１３５２の厚さを約８０μｍよりも厚く増加させると、製造費用が増加するだけでなく、パウチ全体の厚さが過度に厚くなり、二次電池１の体積対比エネルギー密度が低下するという問題がある。仮にパウチ全体の厚さを減少させるためにシーラント層１３５１の厚さを６０μｍよりも薄く減少させると、上述したようにシール耐久性が低下するという問題がある。
【0059】
本発明の一実施形態によると、これを改善し、このような水分バリア層１３５２は、厚さが５０μｍ～８０μｍであってもよく、特に５５μｍ～６５μｍであってもよい。したがって、水分バリア層１３５２の成形性が向上することで、パウチフィルム１３５をドロー成形する際に、カップ部１３３の深さＤを深く形成することができ、カップ部１３３の外壁１３８を垂直に近くすることができ、カップ部１３３のエッジ１６（図８に図示）の曲率半径Ｒ２も減少することができる。すると、収容空間１３３１の体積が増加するため、内部に収納される電極組立体１０の体積も増加することができ、二次電池１の体積対比エネルギー効率も増加することができる。そして、製造費用が大幅に増加せず、かつ、シーラント層１３５１の厚さを減少させなくても、パウチ全体の厚さも大幅に増加せず、シール耐久性も低下しない。
【0060】
また、パウチフィルム１３５の穿孔強度が向上するため、外部から大きい圧力を受けるかまたは鋭い物体で刺されて破損しても、内部の電極組立体１０をさらに効果的に保護することができる。ここで、穿孔強度に優れるとは、パウチフィルム１３５に孔を穿孔する際の強度が高いことを意味する。
【0061】
しかしながら、単にアルミニウム合金薄膜の厚さだけを増加させる場合、成形深さは増加させることができるが、成形後にアルミニウム合金薄膜にピンホールやクラックが発生し、密封耐久性に問題が発生する。
【0062】
そこで、本発明者らは、研究を重ねた結果、ガスバリア層の材質として特定の結晶粒度を有するアルミニウム合金薄膜を適用し、ガスバリア層およびシルラント層の厚さを特定の範囲に制御する場合、カップ部を深く成形可能であり、優れた密封耐久性も維持可能であることを見出し、本発明を完成した。
【0063】
具体的には、本発明に係るガスバリア層１３５２は、結晶粒度が１０μｍ～１３μｍ、好ましくは１０．５～１２．５μｍ、より好ましくは１１～１２μｍであるアルミニウム合金薄膜を含む。アルミニウム合金薄膜の結晶粒度が前記範囲を満たす際に、カップの成形時にピンホール（Ｐｉｎｈｏｌｅ）や亀裂が発生することなく成形深さを増加させることができる。アルミニウム合金薄膜の結晶粒度が１３μｍ超過である場合には、アルミニウム合金薄膜の強度が低下し、延伸時に内部応力の分散が難しいため、クラックやピンホールの発生が増加し、結晶粒度が１０μｍ未満である場合には、アルミニウム合金薄膜の柔軟性が低下し、成形性の向上に限界がある。
【0064】
一方、前記結晶粒度は、アルミニウム合金薄膜の組成およびアルミニウム合金薄膜の加工方法に応じて異なり、アルミニウム合金薄膜の厚さ方向の断面を走査型電子顕微鏡（Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ、ＳＥＭ）で観測して測定することができる。具体的には、本発明においては、走査型電子顕微鏡を用いてアルミニウム合金薄膜の厚さ方向の断面のＳＥＭイメージを取得し、前記ＳＥＭイメージから観察される結晶粒のうち既に設定された個数の結晶粒の最大直径を測定した後、これらの平均値を結晶粒度として評価した。
【0065】
表面保護層１３５３は、第２ポリマーから製造され、最外層に形成され、外部との摩擦および衝突から二次電池１を保護しながらも、電極組立体１０を外部から電気的に絶縁させる。ここで、最外層とは、前記水分バリア層１３５２を基準として電極組立体１０が位置する方向の反対方向に向かう際に最も最後に位置した層をいう。このような表面保護層１３５３を製造する第２ポリマーは、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリ塩化ビニル、アクリル系高分子、ポリアクリロニトリル、ポリイミド、ポリアミド、セルロース、アラミド、ナイロン、ポリエステル、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール、ポリアリレート、テフロン（登録商標）、およびガラス繊維からなる群から選択された１つ以上の物質であってもよい。特に、主に耐摩耗性および耐熱性を有するポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などのポリマーを用いることが好ましい。そして、表面保護層１３５３は、いずれか１つの物質からなる単一膜構造を有するか、または２つ以上の物質がそれぞれ層をなして形成された複合膜構造を有してもよい。
【0066】
本発明の一実施形態によると、このような表面保護層１３５３の厚さは５μｍ～２５μｍであってもよく、特に７μｍ～１２μｍであってもよい。仮に表面保護層１３５３の厚さが５μｍよりも薄いと、外部絶縁性が低下するという問題があり得る。その逆に、仮に表面保護層１３５３の厚さが２５μｍよりも厚いと、パウチ全体の厚さが厚くなるため、かえって二次電池１の体積対比エネルギー密度が低下し得る。
【0067】
一方、ＰＥＴは、安価、かつ、耐久性に優れ、電気絶縁性に優れるが、前記水分バリア層１３５２として多く用いられるアルミニウムとの接着性も弱く、応力を印加して延伸される際の挙動も互いに異なり得る。したがって、表面保護層１３５３と水分バリア層１３５２を直接接着すると、ドロー成形途中に表面保護層１３５３と水分バリア層１３５２が剥離し得る。それにより、水分バリア層１３５２が均一に延伸されないため、成形性が低下するという問題が発生し得る。
【0068】
本発明の一実施形態によると、電池ケース１３は、第３ポリマーから製造され、表面保護層１３５３と水分バリア層１３５２との間に積層される延伸補助層１３５４をさらに含むことができる。延伸補助層１３５４は、表面保護層１３５３と水分バリア層１３５２との間に積層され、表面保護層１３５３と水分バリア層１３５２が延伸される際に剥離するのを防止することができる。このような延伸補助層１３５４を製造する第３ポリマーは、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリ塩化ビニル、アクリル系高分子、ポリアクリロニトリル、ポリイミド、ポリアミド、セルロース、アラミド、ナイロン、ポリエステル、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール、ポリアリレート、テフロン（登録商標）、およびガラス繊維からなる群から選択された１つ以上の物質であってもよい。特に、ナイロン（Ｎｙｌｏｎ）樹脂は、表面保護層１３５３のポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）とは接着が容易であり、水分バリア層１３５２のアルミニウム合金とは延伸される際の挙動が類似するため、第３ポリマーとしては、主にナイロン（Ｎｙｌｏｎ）樹脂を用いることができる。そして、延伸補助層１３５４は、いずれか１つの物質からなる単一膜構造を有するか、または２つ以上の物質がそれぞれ層をなして形成された複合膜構造を有してもよい。
【0069】
従来、水分バリア層は、約４０μｍの厚さを有し、それにより、延伸補助層は、約１５μｍの相当に薄い厚さを有するものであった。すなわち、延伸補助層と水分バリア層の厚さ比率が１：２．６７であって、水分バリア層の厚さ比率が相当に高かった。ところで、上述したように、本発明の一実施形態によると、水分バリア層１３５２が約５０～８０μｍ、特に５５μｍ～６５μｍの厚さを有するため、水分バリア層１３５２の成形性が向上する。この際、延伸補助層１３５４の成形性も向上させるために、延伸補助層１３５４は２０μｍ～５０μｍの厚さを有してもよく、特に２５μｍ～３８μｍの厚さを有することが好ましい。仮に２０μｍよりも薄いと、延伸補助層１３５４が水分バリア層１３５２の向上した成形性を追うことができず、延伸途中に破損し得る。その逆に、仮に５０μｍよりも厚いと、パウチ全体の厚さが厚くなるため、二次電池１の体積が増加し、エネルギー密度が低下し得る。特に、本発明の一実施形態によると、延伸補助層１３５４と水分バリア層１３５２の厚さ比率が１：２．５よりも小さくてもよい。すなわち、従来よりも延伸補助層１３５４の厚さ比率がさらに増加することができる。ただし、延伸補助層１３５４の厚さが過度に厚くなると、パウチ全体の厚さが厚くなるため、過度な厚さにならないために、前記厚さ比率は１：１．５よりも大きくてもよい。すなわち、前記厚さ比率は１：１．５～１：２．５であってもよい。
【0070】
図３は、合金番号ＡＡ８０７９のアルミニウム合金および合金番号ＡＡ８０２１のアルミニウム合金の鉄およびシリコンの含量を示したグラフである。
上述したように、水分バリア層１３５２をなすアルミニウム合金薄膜は、結晶粒度が１０～１３μｍ、好ましくは１０．５～１２．５μｍ、より好ましくは１１～１２μｍであってもよい。
上述したように、水分バリア層１３５２をなすアルミニウム合金薄膜は、結晶粒度が１０～１３μｍ、好ましくは１０．５～１２．５μｍ、より好ましくは１１～１２μｍであってもよい。
【0071】
また、前記アルミニウム合金薄膜の鉄（Ｆｅ）含有量は１．２ｗｔ％～１．７ｗｔ％、好ましくは１．３ｗｔ％～１．７ｗｔ％、より好ましくは１．３ｗｔ％～１．４５ｗｔ％であってもよい。アルミニウム合金薄膜中の鉄（Ｆｅ）含有量が１．２ｗｔ％未満である場合には、アルミニウム合金薄膜の強度が低下し、成形時にクラックおよびピンホールが発生し得、１．７ｗｔ％超過である場合には、アルミニウム合金薄膜の柔軟性が低下し、成形性の向上に限界がある。
【0072】
また、前記アルミニウム合金薄膜のシリコン（Ｓｉ）含有量は０．２ｗｔ％以下、好ましくは０．０５～０．２ｗｔ％、より好ましくは０．１～０．２ｗｔ％であってもよい。シリコン含有量が０．２ｗｔ％超過である場合には、成形性が低下し得る。
【0073】
具体的には、本発明に係るアルミニウム合金薄膜は、合金番号ＡＡ８０２１のアルミニウム合金であってもよい。
これに対し、従来の電池用パウチには、主に合金番号ＡＡ８０７９のアルミニウム合金薄膜が用いられた。アルミニウム合金に鉄が多く含まれる場合には機械的強度が向上し、鉄が少なく含まれる場合には柔軟性が向上する。
これに対し、従来の電池用パウチには、主に合金番号ＡＡ８０７９のアルミニウム合金薄膜が用いられた。アルミニウム合金に鉄が多く含まれる場合には機械的強度が向上し、鉄が少なく含まれる場合には柔軟性が向上する。
【0074】
合金番号ＡＡ８０７９は、図３に示されたように、鉄を０．６ｗｔ％～１．２ｗｔ％含み、シリコンを０．３ｗｔ％以下含む。合金番号ＡＡ８０７９のアルミニウム合金の場合、鉄が相対的に少なく含まれており、それを用いて水分バリア層１３５２を製造する場合、柔軟性が向上することはできるが、強度が低下して成形性に限界があり得る。
【0075】
これに対し、合金番号ＡＡ８０２１は、図３に示されたように、鉄を１．２ｗｔ％～１．７ｗｔ％、特に１．３ｗｔ％～１．７ｗｔ％含むことができ、シリコンを０．２ｗｔ％以下含むことができる。このような合金番号ＡＡ８０２１のアルミニウム合金を用いて水分バリア層１３５２を製造する場合、鉄が相対的に多く含まれるため、引張強度（Ｔｅｎｓｉｌｅ Ｓｔｒｅｎｇｔｈ）、伸び率（Ｅｌｏｎｇａｔｉｏｎ Ｒａｔｅ）、および穿孔強度（ｐｕｎｃｔｕｒｅ Ｓｔｒｅｎｇｔｈ）が改善されることができる。
【0076】
一方、ある材料に引張力を印加した際、引張強度と伸び率との間の関係をグラフで示すことができる。この際、グラフの縦軸を引張強度、横軸を伸び率とすると、グラフの下面積が当該材料の靱性（Ｔｏｕｇｈｎｅｓｓ）である。靱性とは、材料の破壊に対する強さ程度を示し、靱性が高いほど、材料が破壊されないまでさらに多く延伸されることができる。
【0077】
したがって、合金番号ＡＡ８０２１のアルミニウム合金を用いて水分バリア層１３５２を製造する場合、引張強度および伸び率が改善されるため、靱性（Ｔｏｕｇｈｎｅｓｓ）が増加し、成形性が向上することができる。
【0078】
図４は、合金番号ＡＡ８０７９のアルミニウム合金および合金番号ＡＡ８０２１のアルミニウム合金の鉄の含量に応じた引張強度（Ｒｍ）、伸び率、および結晶粒度の変化を示すグラフであり、図５は、合金番号ＡＡ８０７９のアルミニウム合金および合金番号ＡＡ８０２１のアルミニウム合金の結晶粒を拡大したＳＥＭ写真である。
【0079】
図４に示されたように、アルミニウム合金の鉄の含量に応じて、引張強度、伸び率、および結晶粒度が変化する。具体的に、引張強度および伸び率は鉄の含量に比例するため、鉄の含量が増加するほど、引張強度および伸び率も増加する。これに対し、結晶粒度は鉄の含量に反比例するため、鉄の含量が増加するほど、結晶粒度は減少する。
【0080】
合金番号ＡＡ８０７９は、結晶粒度が１３μｍ～２１μｍと相対的に大きい。したがって、延伸時に内部応力がさらに少なく分散し、ピンホール（Ｐｉｎｈｏｌｅ）が多くなるため、電池ケース１３の成形性が低下するという問題がある。
【0081】
合金番号ＡＡ８０２１は、結晶粒度が１０μｍ～１３μｍと相対的に小さい。したがって、延伸時に内部応力がさらに多く分散することができるため、ピンホール（Ｐｉｎｈｏｌｅ）が減少し、電池ケース１３の成形性が向上することができる。
【0082】
このような水分バリア層１３５２を有するパウチフィルム１３５を成形して製造されたパウチ型電池ケース１３は、成形性が向上することで、カップ部１３３の深さＤをさらに深く形成することができ、カップ部１３３の外壁１３８も垂直に近くなり、カップ部１３３のエッジ１６の曲率半径も減少することができるため、さらに大きく厚い電極組立体１０も収容することができる。したがって、このような電池ケース１３を用いて製造された二次電池１は、体積対比エネルギー効率が増加することができる。
【0083】
一方、本発明に係るパウチフィルム１３５は、総厚さが１６０μｍ～２００μｍ、好ましくは１８０μｍ～２００μｍであってもよい。パウチフィルム１３５の厚さが前記範囲を満たす際に、パウチの厚さ増加による電池収容空間の減少、密封耐久性の低下などを最小化しながらも成形深さを増加させることができる。
【0084】
本発明に係るパウチフィルム１３５は、特定の厚さおよび結晶粒度を有するアルミニウム合金薄膜を含んでおり、引張強度および伸び率に優れる。具体的には、本発明に係るパウチフィルム１３５は１５ｍｍ×８０ｍｍの大きさに裁断した後、５０ｍｍ／ｍｉｎの引張速度で引っ張りつつ測定した引張強度が２００Ｎ／１５ｍｍ～３００Ｎ／１５ｍｍ、好ましくは２１０Ｎ／１５ｍｍ～２７０Ｎ／１５ｍｍ、より好ましくは２２０Ｎ／１５ｍｍ～２５０Ｎ／１５ｍｍであり、伸び率が１２０％～１５０％、好ましくは１２０％～１４０％、より好ましくは１２０％～１３０％であってもよい。このように、本発明に係るパウチフィルム積層体は、引張強度および伸び率が高く、それにより、靱性（Ｔｏｕｇｈｎｅｓｓ）が増加し、カップの成形時に成形深さが大きい場合にもクラックの発生が少ない。
【0085】
また、本発明に係るパウチフィルム積層体は、特定の厚さおよび結晶粒度を有するアルミニウム合金薄膜を含んでおり、穿孔強度に優れる。具体的には、本発明に係るパウチフィルム積層体は、穿孔強度が３０Ｎ以上であってもよい。
【0086】
図６は、本発明の一実施形態に係る成形装置２の概略図である。
本発明の一実施形態に係るパウチフィルム１３５を成形する成形装置２は、上面にパウチフィルム１３５が載置されるダイ２１と、ダイ２１の上方に配置され、下降してパウチフィルム１３５を成形するパンチ２２と、を含む。そして、ダイ２１は、上面から内側に陥没形成された成形部２１１を含み、パンチ２２は、パウチフィルム１３５を前記成形部２１１に挿入してドロー成形することでカップ部１３３を形成する。
本発明の一実施形態に係るパウチフィルム１３５を成形する成形装置２は、上面にパウチフィルム１３５が載置されるダイ２１と、ダイ２１の上方に配置され、下降してパウチフィルム１３５を成形するパンチ２２と、を含む。そして、ダイ２１は、上面から内側に陥没形成された成形部２１１を含み、パンチ２２は、パウチフィルム１３５を前記成形部２１１に挿入してドロー成形することでカップ部１３３を形成する。
【0087】
本発明の一実施形態によると、このような成形装置２を用いてパウチフィルム１３５を成形する際に、図６に示されたように、ダイ２１には成形部２１１が互いに隣り合うように２つ形成され、２つの成形部２１１の間には隔壁２１２が形成されることができる。パンチ２２が２つの成形部２１１に全て挿入してパウチフィルム１３５をドロー成形すると、２つの成形部２１１に対応して、第１ケース１３１と第２ケース１３２には、それぞれ１つずつ、総２つのカップ部１３３が形成され、このような２つのカップ部１３３の間には、隔壁２１２に対応してブリッジ１３６も共に形成されることができる。
【0088】
ブリッジ１３６は、後ほど電池ケース１３をフォールディングする際に基準となる部分であってもよい。二次電池１の製造が完了すると、ブリッジ１３６は、二次電池１の一側においてフォールディング部１３９（図１４に図示）を形成することができる。このようなフォールディング部１３９は、第１ケース１３１と第２ケース１３２を互いに一体に連結するため、後ほどシール工程を行う際に、シールするサイド１３４の個数が減少することができる。したがって、工程速度を向上させ、シール工程数も減少させることもできる。この際、フォールディング部１３９の幅が小さいほど、カップ部１３３の外壁１３８（図８に図示）と電極組立体１０との間の空間１７（図８に図示）も減少するため、二次電池１の全体体積が減少し、体積対比エネルギー密度が増加することができる。
【0089】
このようなフォールディング部１３９の幅はブリッジ１３６の厚さｔ（図８に図示）に比例し、ブリッジ１３６は隔壁２１２に対応して形成されるため、ブリッジ１３６の厚さｔは隔壁２１２の厚さに比例する。したがって、パウチフィルム１３５を成形する際には、ブリッジ１３６の厚さｔを最小化することが好ましく、このために、隔壁２１２の厚さも最小化することが好ましい。ところで、隔壁２１２が、厚さが薄い状態で、高さが過度に高く形成されると、ドロー成形する過程で隔壁２１２が破損し得る。特に、従来は、ダイに底が存在したが、この場合、パンチ２２がパウチフィルム１３５を成形する際に、パウチフィルム１３５と成形部２１１との間の空間に存在する気体が排出できないという問題があった。したがって、近年、このようなダイに底を除去することで、パウチフィルム１３５と成形部２１１との間の空間に存在する気体が容易に排出されることはできるが、隔壁２１２の高さが過度に高く形成されるという問題があった。したがって、本発明の一実施形態によると、図６に示されたように、隔壁２１２の下部に隔壁２１２の厚さよりもさらに厚い補強部２１２１が形成されることができる。補強部２１２１は、電池ケース１３に形成されるカップ部１３３の深さＤよりは下方に形成され、隔壁２１２が破損しない程度の位置に形成されることができる。補強部２１２１の正確な位置は、隔壁２１２の厚さ、隔壁２１２の材料、パンチ２２の圧力、形成されるカップ部１３３の深さＤに応じて実験的に決定することができる。
【0090】
図７は、従来のカップ部３３３およびブリッジ３３６を拡大した概略図である。
上述したように、従来は、水分バリア層を製造する際に、合金番号がＡＡ３０ＸＸ系のアルミニウム合金が多く用いられた。そして、水分バリア層は、約３０～５０μｍ、特に４０μｍの厚さを有し、延伸補助層は、約１５μｍの相当に薄い厚さを有するものであった。したがって、パウチフィルムの成形性に優れないため、電池ケースおよび二次電池を製造しても、カップ部３３３の深さＤ’が深くなく、全体的にシャープな形状に製造するのに限界があった。
上述したように、従来は、水分バリア層を製造する際に、合金番号がＡＡ３０ＸＸ系のアルミニウム合金が多く用いられた。そして、水分バリア層は、約３０～５０μｍ、特に４０μｍの厚さを有し、延伸補助層は、約１５μｍの相当に薄い厚さを有するものであった。したがって、パウチフィルムの成形性に優れないため、電池ケースおよび二次電池を製造しても、カップ部３３３の深さＤ’が深くなく、全体的にシャープな形状に製造するのに限界があった。
【0091】
具体的に、従来は、カップ部３３３のエッジ３６の曲率半径を減少するのにも限界があった。
カップ部３３３のエッジ３６は、パンチ２２のエッジ２２１（図６に図示）に対応して形成されるパンチエッジ３６１と、ダイ２１のエッジ２１３（図６に図示）に対応して形成されるダイエッジ３６２（図１１に図示）と、を含む。
カップ部３３３のエッジ３６は、パンチ２２のエッジ２２１（図６に図示）に対応して形成されるパンチエッジ３６１と、ダイ２１のエッジ２１３（図６に図示）に対応して形成されるダイエッジ３６２（図１１に図示）と、を含む。
【0092】
パンチエッジ３６１は、カップ部３３３の周辺を取り囲む複数の外壁３３８と底部３３３２をそれぞれ連結する。ところで、パンチ２２のエッジ２２１にラウンド処理が行われていないと、パンチ２２のエッジ２２１が尖鋭になるため、パウチフィルム１３５を成形する際に、カップ部３３３のパンチエッジ３６１に応力が集中し、クラックが発生しやすいという問題があった。また、ダイエッジ３６２は、前記複数の外壁３３８とサイド１３４または脱気部１３７をそれぞれ連結する。ところで、ダイ２１のエッジ２１３にもラウンド処理が行われていないと、ダイ２１のエッジが尖鋭になるため、パウチフィルム１３５を成形する際に、カップ部３３３のダイエッジ３６２にも応力が集中し、クラックが発生しやすいという問題があった。ここで、ラウンドするとは、曲率を有するように曲面を形成することを意味し、このような曲面は、一定の曲率だけを有してもよいが、これに制限されず、一定でない曲率を有してもよい。本明細書において、パンチエッジ１６１、ダイエッジ１６２、ブリッジ１３６などが特定の曲率をもってラウンドして形成されるとは、全体的に前記特定の曲率だけを有するものだけでなく、少なくとも一部にだけ前記特定の曲率を有するものも含むことを意味する。
【0093】
上記の問題を解決するために、図７に示されたように、パンチ２２のエッジ２２１とダイ２１のエッジ２１３にラウンド処理をし、カップ部３３３のパンチエッジ３６１およびダイエッジ３６２がラウンドして形成された。それにより、カップ部３３３のパンチエッジ３６１およびダイエッジ３６２に集中する応力を或る程度分散させることができた。
【0094】
しかしながら、カップ部３３３のパンチエッジ３６１およびダイエッジ３６２がラウンドして形成されても、カップ部３３３の深さＤ’は、各エッジ３６１、３６２の曲率半径の比率の２倍～５倍、特に２倍～３．２５倍内で作製できるという限界があった。
【0095】
したがって、カップ部３３３の深さＤ’を或る程度深く成形するためには、パンチエッジ３６１の曲率半径Ｒ２’およびダイエッジ３６２の曲率半径を十分に大きく形成しなければならず、パンチエッジ３６１およびダイエッジ３６２の曲率半径と比べてカップ部３３３の深さＤ’が過度に深いと、パンチエッジ３６１およびダイエッジ３６２にクラックが発生した。
【0096】
したがって、従来は、カップ部３３３の深さＤ’を十分に深く（例えば、６．５ｍｍ以上）成形しながらも、カップ部３３３のパンチエッジ３６１の曲率半径Ｒ２’およびダイエッジ３６２の曲率半径を一定数値（例えば、２ｍｍ）以下に形成できないという問題があった。
【0097】
また、２つのカップ部１３３が形成される場合、前記ブリッジ１３６が形成されるためには、ダイ２１に隔壁２１２が存在しなければならない。ところで、従来は、パウチフィルムの成形性に優れないため、このようなブリッジ３３６の厚さを薄く形成するのに限界があった。すなわち、ブリッジ３３６を一定厚さ以下に形成するために前記隔壁２１２も一定厚さ以下に形成すると、隔壁２１２が尖鋭に形成されるため、ブリッジ３３６にクラックが発生するという問題があった。
【0098】
このような問題を解決するために、図７に示されたように、隔壁２１２にラウンド処理をし、ブリッジ３３６がラウンドして形成された。それにより、ブリッジ３３６に集中する応力を或る程度分散させることができた。特に、ブリッジ３３６の曲率半径Ｒ１’が一定である場合、前記曲率半径Ｒ１’は、ブリッジ３３６の厚さｔ’の半分に対応する。例えば、ブリッジ３３６の曲率半径Ｒ１’を約１ｍｍに近く形成する場合、ブリッジ３３６の厚さｔ’は、約２ｍｍに近く形成された。
【0099】
しかしながら、ブリッジ３３６がラウンドして形成されても、ブリッジ３３６の曲率半径Ｒ１’を小さく形成すると、カップ部３３３の深さＤ’を或る程度深く成形する際に、ブリッジ３３６にクラックが発生するという問題があった。したがって、従来は、カップ部３３３を一定深さＤ’（例えば、６．５ｍｍ）以上に成形しながらも、ブリッジ３３６の厚さｔ’を一定数値（例えば、２ｍｍ）以下に形成できないという問題があった。
【0100】
さらに、クリアランスＣＬ’の大きさも相当に大きいため、カップ部３３３の外壁３３８を垂直に近く成形するのにも限界があった。クリアランスＣＬとは、ダイ２１の成形部２１１の内壁とパンチ２２の外壁との間の垂直距離を指す。実際にダイ２１の成形部２１１とパンチ２２は、クリアランスＣＬだけの微細な大きさの差がある。仮に、このようなクリアランスＣＬが過度に小さいと、成形部２１１の内壁とパンチ２２の外壁との間の距離が過度に小さくなる。すると、パウチフィルム１３５が成形部２１１に挿入できないか、または摩擦が大きく発生してパウチフィルム１３５が損傷し得る。その逆に、クリアランスＣＬが過度に大きいと、カップ部３３３の外壁３３８の傾斜角が大きくなり、カップ部３３３の外壁３３８と電極組立体１０との間の空間３７が増加するという問題がある。したがって、パウチフィルム１３５を成形する際には、適当な大きさのクリアランスＣＬを設定しなければならない。
【0101】
ブリッジ３３６は、ダイ２１の隔壁２１２に対応して形成され、パンチエッジ３６１は、パンチ２２のエッジ２２１に対応して形成される。したがって、ダイ２１の成形部２１１の内壁とパンチ２２の外壁との間の垂直距離であるクリアランスＣＬ’は、電池ケース３３において、ブリッジ３３６とパンチエッジ３６１との間の垂直距離で示すことができる。
【0102】
具体的に、図７に示されたように、ブリッジ垂直線Ｖ１’およびエッジ垂直線Ｖ２’を仮想で示す。ブリッジ垂直線Ｖ１’は、ブリッジ３３６とブリッジ３３６側の外壁３３８の境界点Ｐ１’を通過し、底部３３３２と垂直な仮想の垂直線である。そして、エッジ垂直線Ｖ２’は、ブリッジ３３６側のパンチエッジ３６１とブリッジ３３６側の外壁３３８の境界点Ｐ２’を通過し、底部３３３２と垂直な仮想の垂直線である。このようなブリッジ垂直線Ｖ１’は、ダイ２１の成形部２１１の内壁、特に隔壁２１２の内壁に対応し、エッジ垂直線Ｖ２’は、パンチ２２の外壁に対応する。したがって、ブリッジ垂直線Ｖ１’とエッジ垂直線Ｖ２’の垂直距離が、電池ケース３３で現れるクリアランスＣＬ’である。
【0103】
ところで、従来は、このようなクリアランスＣＬを０．５ｍｍ以下に減少させると、カップ部３３３の深さＤ’を或る程度深く成形する際に、パウチフィルム１３５にクラックが発生しやすいという問題が発生し得た。
【0104】
上述したように、従来は、クリアランスＣＬ’をさらに小さく、カップ部３３３の深さＤ’をさらに深く成形するのに限界があるため、カップ部３３３を一定深さＤ’（例えば、６．５ｍｍ）以上に成形すると、カップ部３３３の外壁３３８は、底部３３３２から傾斜角が９５°よりも大きく形成された。すなわち、カップ部３３３の外壁３３８を傾斜角９５°以下に、垂直に近く成形するのにも限界があった。
【0105】
一方、カップ部３３３のエッジの曲率半径Ｒ２’を改善するのに限界があるため、カップ部３３３に収納される電極組立体１０の体積が小さくなるという問題もあった。具体的に、図７に示されたように、従来は、カップ部３３３のパンチエッジ３６１の曲率半径Ｒ２’が大きいため、電極組立体１０がカップ部３３３の外壁３３８に過度に近く位置すると、電極組立体１０の電極１０１がカップ部３３３のパンチエッジ３６１により破損するという問題があった。すなわち、金属を含む電極１０１の一端がカップ部３３３のパンチエッジ３６１上に位置することになり、電極１０１の一端がカップ部３３３のパンチエッジ３６１と対応して変形して破損するという問題があった。
【0106】
このような問題を解決するために、従来は、電極組立体１０をカップ部３３３に収納する際に、電極組立体１０をカップ部３３３の外壁３３８から或る程度離隔させて収納した。先ず、前記エッジ垂直線Ｖ２’から垂直距離ｇ’が０．７５ｍｍ、特に０．５ｍｍであり、底部３３３２と垂直な基準垂直線Ｖ３’を仮想で示した後、図７に示されたように、電極１０１の一端が前記基準垂直線Ｖ３’の外側に位置するように電極組立体１０を収納した。それにより、電極１０１がカップ部３３３の外壁３３８から或る程度離隔するため、電極１０１が破損するのを防止することができた。しかし、この場合、カップ部３３３の外壁３３８と電極組立体１０との間の空間３７が増加し、カップ部３３３の体積と対比して電極組立体１０の体積比率が小さくなるため、二次電池３の体積対比エネルギー密度が低下するという問題があった。また、カップ部３３３の内部に不要な空間の体積が大きくなり、サイドをシールする前に電極組立体１０がカップ部３３３の内部で動くという問題もあった。
【0107】
そして、電極組立体１０において、電極１０１は、外力により容易に変形しない剛性が大きいのに対し、セパレータ１０２は、外力により容易に変形する柔軟性が大きい。ところで、隣り合う電極１０１が直接接触すると、短絡（ｓｈｏｒｔ、ショート）が発生するため、これを防止するために、セパレータ１０２が電極１０１よりも大きく形成される。したがって、電極組立体１０が形成されると、セパレータ１０２が電極１０１よりも外側に突出した周辺部１０２１が共に形成される。ところで、従来は、電極組立体１０をカップ部３３３の外壁３３８から或る程度離隔させて収納したため、このようなセパレータ１０２の周辺部１０２１が全て無秩序に皺むかフォールディングされ、電極１０１が外部に露出することで、短絡が発生する可能性も高かった。
【0108】
このように、従来は、パウチフィルムの成形性に優れないため、ブリッジ３３６の厚さｔ’、カップ部３３３の深さＤ’、カップ部３３３のエッジ３６１の曲率半径Ｒ２’、およびクリアランスＣＬ’を改善するのに限界があった。そして、カップ部３３３の体積と対比して電極組立体１０の体積比率も小さく、二次電池３における不要な体積も大きいため、体積対比エネルギー密度も低下した。さらに、カップ部３３３の外壁３３８が垂直に近く成形されず、カップ部１３３のエッジ３６１の曲率半径Ｒ２も大きいため、全体的にシャープな形状に製造するのに限界があり、そこで、二次電池３の外観も美しくならず、商品性も低下するという問題があった。
【0109】
【0110】
本発明の一実施形態によると、パウチフィルム１３５の成形性が改善されることで、ブリッジ１３６の厚さｔをさらに薄く、カップ部１３３のエッジ１６の曲率半径Ｒ２およびクリアランスＣＬをさらに小さく形成することができ、電極組立体１０の体積を増加させることができる。したがって、二次電池１における不要な体積も減少させるため、体積対比エネルギー密度が増加することができる。また、パウチ型電池ケース１３およびパウチ型二次電池１を全体的にシャープな形状に製造することができるため、二次電池１の外観にも優れ、商品性も向上することができる。
【0111】
このために、本発明の一実施形態に係るパウチ型電池ケース１３は、電極１０１およびセパレータ１０２が積層されて形成される電極組立体１０を内部に収容するカップ部１３３が形成され、前記カップ部１３３は、周辺を取り囲む複数の外壁１３８と底部１３３２をそれぞれ連結する複数のパンチエッジ１６１を含み、パンチエッジ１６１は、少なくとも１つが、カップ部１３３の深さＤの１／２０～１／６の曲率半径でラウンドして形成されることができる。パンチエッジ１６１の曲率半径Ｒ２がカップ部１３３の深さＤの１／２０よりも小さいと、パンチエッジ１６１に応力が過度に集中してクラックが発生し得、パンチエッジ１６１の曲率半径Ｒ２がカップ部１３３の深さＤの１／６よりも大きいと、カップ部１３３がシャープに形成されないため、エネルギー密度が低下し得る。
具体的に、前記パンチエッジ１６１は、少なくとも１つが１ｍｍ以下、特に０．７ｍｍ以下の曲率半径でラウンドして形成されることができる。
具体的に、前記パンチエッジ１６１は、少なくとも１つが１ｍｍ以下、特に０．７ｍｍ以下の曲率半径でラウンドして形成されることができる。
【0112】
また、前記カップ部１３３がそれぞれ形成された第１ケース１３１および第２ケース１３２と、２つの前記カップ部１３３の間に形成されるブリッジ１３６と、を含み、前記ブリッジ１３６は、電極組立体１０の幅の１／２００～１／３０の厚さを有することができる。ブリッジ１３６の厚さｔが電極組立体１０の幅の１／２００よりも小さいと、ブリッジ１３６に応力が過度に集中してクラックが発生し得、電極組立体１０の幅の１／３０よりも大きいと、ブリッジ１３６がシャープに形成されないため、エネルギー密度が低下し得る。
具体的に、ブリッジ１３６は、厚さが２ｍｍ以下、特に１．４ｍｍ以下であってもよい。
具体的に、ブリッジ１３６は、厚さが２ｍｍ以下、特に１．４ｍｍ以下であってもよい。
【0113】
また、複数の前記パンチエッジ１６１のうち、前記ブリッジ１３６側に向かうブリッジ１３６側の外壁１３８１と前記底部１３３２を互いに連結するブリッジ１３６側のパンチエッジ１６１１が、カップ部１３３の深さＤの１／２０～１／６の曲率半径でラウンドして形成されることができる。具体的に、パンチエッジ１６１１は、１ｍｍ以下、特に０．７ｍｍ以下の曲率半径でラウンドして形成されることができる。
【0114】
また、前記ブリッジ１３６と前記ブリッジ１３６側の外壁１３８１の境界点Ｐ１を通過し、前記底部１３３２と垂直なブリッジ垂直線Ｖ１と、前記ブリッジ１３６側のパンチエッジ１６１１と前記ブリッジ１３６側の外壁１３８１の境界点Ｐ２を通過し、前記底部１３３２と垂直なエッジ垂直線Ｖ２との間の垂直距離が０．５ｍｍ以下、特に０．３５ｍｍ以下であってもよい。
【0115】
カップ部１３３は、パンチ２２などを用いて、柔軟性を有するパウチフィルム１３５を成形することで形成される。このようなカップ部１３３は、複数の外壁１３８と底部１３３２により周辺が取り囲まれ、このような外壁１３８と底部１３３２により形成される空間が収容空間１３３１として電極組立体１０を収容する。
【0116】
カップ部１３３の外壁１３８は、カップ部１３３の周辺を取り囲んでカップ部１３３の形状を具体化する。外壁１３８は、カップ部１３３の周辺に複数形成され、ブリッジ１３６側にも形成され、後述する脱気部１３７側にも形成され、電極リード１２側にも形成される。このような外壁１３８は、上端がカップ部１３３の開放部に向かい、下端が底部１３３２に向かう。
【0117】
一方、上述したように、カップ部１３３のエッジ１６は、パンチ２２のエッジ２２１に対応して形成されるパンチエッジ１６１と、ダイ２１のエッジ２１３（図６に図示）に対応して形成されるダイエッジ１６２と、を含む。前記外壁１３８の上端から外側にサイド１３４および脱気部１３７が形成され、ダイエッジ１６２は、外壁１３８の上端とサイド１３４または脱気部１３７をそれぞれ連結する。そして、パンチエッジ１６１は、外壁１３８の下端と底部１３３２をそれぞれ連結する。
【0118】
カップ部１３３の外壁１３８が複数形成されるため、カップ部１３３のエッジ１６も外壁１３８の個数だけ複数形成される。すなわち、カップ部１３３が四角形に形成されると、カップ部１３３の外壁１３８も４個形成されるため、パンチエッジ１６１も４個、ダイエッジ１６２も４個形成される。そして、本発明の一実施形態によると、パウチフィルム１３５の成形性が改善されることで、前記カップ部１３３のパンチエッジ１６１は、少なくとも１つが、カップ部１３３の深さＤの１／２０～１／６の曲率半径でラウンドして形成されることができる。具体的に、パンチエッジ１６１のうち少なくとも１つは、１ｍｍ以下、特に０．７ｍｍ以下の曲率半径でラウンドして形成されることができる。
【0119】
特に、本発明の一実施形態によると、１つのパウチフィルム１３５に２つのカップ部１３３を形成し、２つのカップ部１３３の間にブリッジ１３６も共に形成される。すると、図８に示されたように、複数の前記パンチエッジ１６１のうち、前記ブリッジ１３６側に向かうブリッジ１３６側の外壁１３８１と前記底部１３３２を互いに連結するブリッジ１３６側のパンチエッジ１６１１が、カップ部１３３の深さＤの１／２０～１／６の曲率半径でラウンドして形成されることができる。具体的に、前記ブリッジ１３６側のパンチエッジ１６１１は、１ｍｍ以下、特に０．７ｍｍ以下の曲率半径でラウンドして形成されることができる。
【0120】
また、図９に示されたように、複数の前記パンチエッジ１６１のうち、前記脱気部１３７または電極リード１２に形成されたダイエッジ１６２側に向かうダイエッジ１６２側の外壁１３８２と前記底部１３３２を互いに連結するダイエッジ１６２側のパンチエッジ１６１２も、カップ部１３３の深さＤの１／２０～１／６の曲率半径でラウンドして形成されることができる。ダイエッジ１６２の曲率半径がカップ部１３３の深さＤの１／２０よりも小さいと、ダイエッジ１６２に応力が過度に集中してクラックが発生し得、ダイエッジ１６２の曲率半径がカップ部１３３の深さＤの１／６よりも大きいと、カップ部１３３の上端がシャープに形成されないため、エネルギー密度が低下し得る。
【0121】
具体的に、前記ダイエッジ１６２側のパンチエッジ１６１２も、１ｍｍ以下、特に０．７ｍｍ以下の曲率半径でラウンドして形成されてもよい。この際、パンチエッジ１６１と外壁１３８の境界点Ｐ２、Ｐ４において、傾きが連続的であることが好ましい。
【0122】
このために、パンチ２２のエッジ２２１にも、所定の曲率半径でラウンド処理が行われることができる。ここで、パンチ２２のエッジ２２１の曲率半径は、パンチエッジ１６１の曲率半径Ｒ２からパウチフィルム１３５自体の厚さを引いた数値であってもよい。例えば、パウチフィルム１３５の厚さが０．２ｍｍであれば、パンチ２２のエッジ２２１の曲率半径が０．５ｍｍ以下であるとき、パンチエッジ１６１の曲率半径Ｒ２は０．７ｍｍ以下である。
【0123】
本発明の一実施形態によると、パウチフィルム１３５の成形性が改善されることで、カップ部１３３の深さＤを或る程度深く成形しても、このようなパンチ２２がパウチフィルム１３５をドロー成形すると、カップ部１３３のパンチエッジ１６１にクラックが発生するのを防止することができる。例えば、カップ部１３３を１つ成形する場合を基準として７ｍｍ以上、カップ部１３３を２つ成形する場合を基準として６．５ｍｍ以上、ひいては１０ｍｍ以上に成形しても、カップ部１３３のパンチエッジ１６１にクラックが発生しない。
【0124】
ここで、上述したクラックが発生し得るカップ部１３３の深さＤは、水分バリア層１３５２のアルミニウム合金の残存率を基準とし、前記残存率が６０％以上である場合には良品、残存率が６０％未満である場合には不良と判断する。前記残存率とは、パウチフィルム１３５の特定の地点で、水分バリア層１３５２のアルミニウム合金の成形前の残存量に対する成形後の残存量の比率を意味する。実際に前記残存率が６０％未満である場合には、パウチフィルム１３５にカップ部１３３をドロー成形すると、特定の地点でクラックが発生する頻度が高いが、残存率が６０％以上である場合には、クラックが発生しない。
【0125】
従来は、カップ部３３３の深さＤ’をパンチエッジ３６１の曲率半径Ｒ２’またはダイエッジ３６２の曲率半径の５倍、特に３．２５倍よりも大きく形成すると、残存率が相対的に低く、クラックが発生する頻度が高かった。以下、クラックが発生しやすいとは、残存率が相対的に低く、クラックが発生する頻度が高いことを意味する。
【0126】
一方、外壁１３８は、上端がカップ部１３３の開放部に向かい、カップ部１３３の外側にサイド１３４および脱気部１３７が延びる。この際、図９に示されたように、カップ部１３３は、外壁１３８の上端とサイド１３４または脱気部１３７をそれぞれ連結する複数のダイエッジ１６２をさらに含むことができる。そして、少なくとも１つのダイエッジ１６２も、カップ部１３３の深さＤの１／２０～１／６の曲率半径でラウンドして形成されることができる。具体的に、少なくとも１つのダイエッジ１６２は、１ｍｍ以下、特に０．７ｍｍ以下の曲率半径でラウンドして形成されることができる。このために、ダイ２１のエッジ２１３も、所定の曲率半径でラウンド処理が行われることができる。ここで、ダイ２１のエッジ２１３の曲率半径は、ダイエッジ１６２の曲率半径からパウチフィルム１３５自体の厚さを引いた数値であってもよい。例えば、パウチフィルム１３５の厚さが０．２ｍｍであれば、ダイ２１のエッジ２１３の曲率半径が０．５ｍｍ以下であるとき、ダイエッジ１６２の曲率半径は０．７ｍｍ以下である。
【0127】
特に、上述したように、１つのパウチフィルム１３５に２つのカップ部１３３を形成してもよく、２つのカップ部１３３の間にブリッジ１３６も共に形成される。すなわち、本発明の一実施形態に係るパウチ型電池ケース１３は、電極１０１およびセパレータ１０２が積層されて形成される電極組立体１０を内部に収容するカップ部１３３がそれぞれ形成された第１ケース１３１および第２ケース１３２と、２つの前記カップ部１３３の間に形成されるブリッジ１３６と、を含む。ブリッジ１３６もダイ２１の隔壁２１２に対応して形成されるため、ブリッジ１３６は、複数のダイエッジ１６２のうち１つの種類であってもよい。
【0128】
したがって、本発明の一実施形態によると、パウチフィルム１３５の成形性が改善されることで、ブリッジ１３６の厚さｔは、電極組立体１０の幅ＥＷ（図１０参照）の１／２００～１／３０であってもよい。具体的に、ブリッジ１３６の厚さｔを２ｍｍ以下、特に１．４ｍｍ以下に形成することができる。
【0129】
ここで、ブリッジ１３６の厚さｔは、図８に示されたように、ブリッジ１３６とブリッジ１３６側の外壁１３８１の２つの境界点Ｐ１間の距離であることが好ましい。具体的に、ブリッジ１３６とブリッジ１３６側の外壁１３８１の境界点Ｐ１をそれぞれ通過し、底部１３３２と垂直な２つのブリッジ垂直線Ｖ１間の距離であることが好ましい。したがって、ブリッジ１３６が一定の曲率半径を有する場合、ブリッジ１３６の曲率半径は、厚さｔの半分に対応することができる。すなわち、ブリッジ１３６の曲率半径は１ｍｍ以下、特に０．７ｍｍ以下であってもよい。
【0130】
このために、成形部２１１の隔壁２１２の上面にも、所定の曲率半径でラウンド処理が行われることができる。この際、ブリッジ１３６と前記ブリッジ１３６側の外壁１３８１の境界点Ｐ１において、傾きが連続的であることが好ましい。ここで、成形部２１１の隔壁２１２の上面の曲率半径は、ブリッジ１３６の曲率半径からパウチフィルム１３５自体の厚さを引いた数値であってもよい。例えば、パウチフィルム１３５の厚さが０．２ｍｍであれば、隔壁２１２の上面の曲率半径が０．５ｍｍ以下であるとき、ブリッジ１３６の曲率半径は０．７ｍｍ以下である。
【0131】
本発明の一実施形態によると、パウチフィルム１３５の成形性が改善されることで、カップ部１３３の深さＤを或る程度深く成形し、このようなダイ２１のエッジ２１３の曲率半径が減少し、隔壁２１２の厚さが薄く形成されても、ダイエッジ１６２およびブリッジ１３６にクラックが発生するのを防止することができる。このようなブリッジ１３６は、断面が扇形状を有することができ、カップ部１３３の外壁１３８が垂直に近く形成されるほど、断面が半円に近い形状を有することができる。
【0132】
ここで、カップ部１３３の深さＤを、カップ部１３３を２つ成形する場合を基準として３ｍｍ以上、特に６．５ｍｍ以上、ひいては１０ｍｍ以上に成形しても、ブリッジ１３６にクラックが発生するのを防止することができる。
【0133】
さらに、パウチフィルム１３５の成形性が改善されることで、クリアランスＣＬを０．５ｍｍ以下に減少させ、複数の外壁１３８が全て垂直に近く形成されることができる。例えば、図８に示されたように、複数の外壁１３８のうちブリッジ１３６側の外壁１３８１が垂直に近く形成されることができる。すなわち、前記ブリッジ１３６と前記ブリッジ１３６側の外壁１３８１の境界点Ｐ１を通過し、前記底部１３３２と垂直なブリッジ垂直線Ｖ１と、前記ブリッジ１３６側のパンチエッジ１６１１と前記ブリッジ１３６側の外壁１３８１の境界点Ｐ２を通過し、前記底部１３３２と垂直なエッジ垂直線Ｖ２との間の垂直距離であるクリアランスＣＬが０．５ｍｍ以下、特に０．３５ｍｍ以下であってもよい。
【0134】
また、図９に示されたように、複数の外壁１３８のうちダイエッジ１６２側の外壁１３８２も垂直に近く形成されることができる。すなわち、ダイエッジ１６２とダイエッジ１６２側の外壁１３８２の境界点Ｐ３を通過し、前記底部１３３２と垂直なダイエッジ垂直線Ｖ４と、前記ダイエッジ１６２側のパンチエッジ１６１２と前記ダイエッジ１６２側の外壁１３８２の境界点Ｐ４を通過し、前記底部１３３２と垂直なエッジ垂直線Ｖ２との間の垂直距離であるクリアランスＣＬが０．５ｍｍ以下、特に０．３５ｍｍ以下であってもよい。
【0135】
それにより、カップ部１３３の深さＤを、カップ部１３３を２つ成形する場合を基準として３ｍｍ以上、特に６．５ｍｍ以上、ひいては１０ｍｍ以上に成形しても、カップ部１３３の外壁１３８が底部１３３２から傾斜角が９０°～９５°間の傾斜を有することができ、さらに、９０°～９３°間の傾斜を有するように垂直に近く形成することができ、電池ケース１３にクラックが発生するのを防止することができる。また、カップ部１３３の外壁１３８と電極組立体１０との間の空間１７も減少するため、二次電池１の体積対比エネルギー密度も増加することができる。
【0136】
一方、カップ部１３３のパンチエッジ１６１の曲率半径Ｒ２をさらに減少させることができるため、電極組立体１０がカップ部１３３の外壁１３８に非常に近く位置しても、電極組立体１０の電極１０１が破損するのを防止することができる。
【0137】
このために、本発明の一実施形態に係るパウチ型二次電池１の製造方法は、電極１０１およびセパレータ１０２を積層して電極組立体１０を形成するステップと、パウチフィルム１３５を成形してカップ部１３３を形成することでパウチ型電池ケース１３を製造するステップと、前記カップ部１３３の収容空間１３３１に前記電極組立体１０を収納するステップと、前記カップ部１３３の外側に延長形成されたサイド１３４をシールしてパウチ型二次電池１を製造するステップと、を含むことができる。
【0138】
特に、前記電極組立体１０を収納するステップにおいて、前記カップ部１３３の幅ＣＷと前記電極組立体１０の幅ＥＷとの差は２．５ｍｍ以下、特に１．７ｍｍ以下であってもよい。ここで、電極組立体１０の幅ＥＷは、電極１０１の幅を意味し得る。すなわち、セパレータ１０２における電極１０１よりも突出した周辺部１０２１は、前記幅ＥＷの算出から除外することができる。
【0139】
また、前記電極１０１の少なくとも１つの一端が、前記パンチエッジ１６１と前記外壁１３８の境界点Ｐ２を通過し、前記底部１３３２と垂直なエッジ垂直線Ｖ２から、垂直距離ｇが０．７５ｍｍ、特に０．５ｍｍ以下に位置するように前記電極組立体１０を収納することができる。
【0140】
具体的に、図８および図９に示されたように、パンチエッジ１６１と外壁１３８の境界点Ｐ２を通過し、底部１３３２から垂直なエッジ垂直線Ｖ２を仮想で示す。そして、電極１０１の少なくとも１つの一端が、前記エッジ垂直線Ｖ２から、垂直距離ｇが０．７５ｍｍ以下、特に０．５ｍｍ以下に位置するように電極組立体１０を収納する。より具体的に、エッジ垂直線Ｖ２から垂直距離ｇが０．７５ｍｍ、特に０．５ｍｍであり、底部１３３２と垂直な基準垂直線Ｖ３を仮想で示す。この際、パンチエッジ１６１の曲率半径Ｒ２が特に０．７ｍｍ以下であり得るため、基準垂直線Ｖ３は、パンチエッジ１６１の曲率中心Ｃを通過してもよい。そして、電極１０１の一端がエッジ垂直線Ｖ２と基準垂直線Ｖ３との間に位置するように電極組立体１０を収納する。これは、二次電池１自体を分解して確認してもよいが、これに制限されず、ＣＴ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒｉｚｅｄ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）、ＭＲＩ（Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ Ｉｍａｇｉｎｇ）、Ｘ－Ｒａｙなど、二次電池１を分解することなく多様な方法で確認してもよい。それにより、電極１０１が破損するのを防止しながらも、カップ部１３３の体積と対比して電極組立体１０の体積比率がさらに増加することができるため、体積対比エネルギー効率も増加することができる。また、カップ部１３３の内部に不要な体積が減少するため、電極組立体１０がカップ部１３３の内部で動くのを防止することができる。
【0141】
さらに、電極組立体１０をカップ部１３３の外壁１３８に非常に近く位置するように収納することができるため、セパレータ１０２が無秩序に皺むかフォールディングされない。図８に示されたように、セパレータ１０２が電極１０１よりも外側に突出した周辺部１０２１が、電極１０１の一端を基準とし、底部１３３２の反対方向に向かってフォールディングされることができる。
【0142】
電極組立体１０は、電極１０１およびセパレータ１０２が積層されて形成され、このような電極１０１およびセパレータ１０２がそれぞれ複数形成されることができる。電池ケース１３が第１ケース１３１および第２ケース１３２を含み、電池ケース１３のブリッジ１３６がフォールディングされ、電極組立体１０の上部もカップ部１３３に収納されると、前記第１ケース１３１の前記カップ部１３３に収納された前記セパレータ１０２は、前記周辺部１０２１が、前記第２ケース１３２に向かってフォールディングされ、前記第２ケース１３２の前記カップ部１３３に収納された前記セパレータ１０２は、前記周辺部１０２１が、前記第１ケース１３１に向かってフォールディングされることができる。それにより、セパレータ１０２の周辺部１０２１が整列してフォールディングされることで秩序を有することができる。そして、電極１０１が外部に露出しないようにセパレータ１０２がカバーするため、短絡が発生するのを防止することもできる。
【0143】
より詳細には、電極組立体１０がカップ部１３３に収納される前の状態で、セパレータ１０２の幅は、カップ部１３３の幅ＣＷよりも広くてもよい。したがって、電極組立体１０がカップ部１３３に収納される過程で、セパレータ１０２の周辺部１０２１は、カップ部１３３の内周縁に接して一定方向にフォールディングされることができる。
【0144】
カップ部１３３の幅ＣＷと前記電極組立体１０の幅ＥＷとの差は２．５ｍｍ以下、特に１．７ｍｍ以下と非常に小さくてもよい。したがって、電極組立体１０がカップ部１３３に収納される過程で、セパレータ１０２の周辺部１０２１が容易にフォールディングされるための工程が求められ得る。
【0145】
したがって、前記カップ部１３３の収容空間１３３１に前記電極組立体１０を収納するステップは、電極組立体１０をカップ部１３３の内部に加圧する過程を含むことができる。それにより、電極組立体１０をカップ部に載せる従来の方式と比べて、カップ部１３３の幅ＣＷと前記電極組立体１０の幅ＥＷとの差を小さく維持しながらも、セパレータ１０２を一定方向にフォールディングさせ、電極組立体１０をカップ部１３３の収容空間１３３１に容易かつ信頼性あるように収納させることができる。
【0146】
また、前記カップ部１３３の収容空間１３３１に前記電極組立体１０を収納するステップは、電極組立体１０をカップ部１３３の内部に加圧する前に、電極組立体１０において、複数セパレータ１０２の各コーナー（頂点）を熱および圧力でフォールディングさせる過程をさらに含むことができる。前記過程は、別のシールツールを用いて、複数セパレータ１０２の各コーナー（頂点）が、電極組立体１０の積層方向に対する中央部に集まるようにフォールディングさせることができる。
【0147】
すなわち、セパレータ１０２の４つのコーナーが既に整列した状態で、電極組立体１０がカップ部１３３の内部に挿入されることができる。それにより、電極組立体１０をカップ部１３３の収容空間１３３１に円滑に挿入することができる。このように、本発明の一実施形態によると、パウチフィルム１３５の成形性が改善されることで、ブリッジ１３６の厚さｔをさらに薄く、カップ部１３３のエッジ１６の曲率半径Ｒ２およびクリアランスＣＬをさらに小さく形成することができ、電極組立体１０の体積を増加させることができる。したがって、二次電池１における不要な体積も減少させるため、体積対比エネルギー密度が増加することができる。また、パウチ型電池ケース１３およびパウチ型二次電池１を全体的にシャープな形状に製造することができるため、二次電池１の外観も美しく、商品性も向上することができる。
【0148】
図１０は、本発明の一実施形態に係るカップ部１３３に電極組立体１０が収納された様子を示した上面概略図である。
本発明の一実施形態によると、上述したように、カップ部１３３のパンチエッジ１６１の曲率半径Ｒ２をさらに減少させることができるため、電極１０１の一端がエッジ垂直線Ｖ２と基準垂直線Ｖ３との間に位置するように電極組立体１０を収納する。それにより、電極組立体１０がカップ部１３３の外壁１３８に非常に近く位置しても、電極組立体１０の電極１０１が破損するのを防止することができる。
本発明の一実施形態によると、上述したように、カップ部１３３のパンチエッジ１６１の曲率半径Ｒ２をさらに減少させることができるため、電極１０１の一端がエッジ垂直線Ｖ２と基準垂直線Ｖ３との間に位置するように電極組立体１０を収納する。それにより、電極組立体１０がカップ部１３３の外壁１３８に非常に近く位置しても、電極組立体１０の電極１０１が破損するのを防止することができる。
【0149】
エッジ垂直線Ｖ２と基準垂直線Ｖ３は、ブリッジ１３６側のパンチエッジ１６１１にも示すことができ、ダイエッジ１６２側のパンチエッジ１６１２にも示すことができる。このようなエッジ垂直線Ｖ２と基準垂直線Ｖ３との間の垂直距離ｇは０．７５ｍｍ、特に０．５ｍｍであってもよい。
【0150】
また、電池ケース１３にカップ部１３３が２つ形成されと、ブリッジ１３６が存在するため、カップ部１３３の一側にはブリッジ垂直線Ｖ１を、他側にはダイエッジ垂直線Ｖ４を示すことができる。このようなブリッジ垂直線Ｖ１とエッジ垂直線Ｖ２との間の垂直距離ＣＬは０．５ｍｍ以下、特に０．３５ｍｍ以下であってもよく、ダイエッジ垂直線Ｖ４とエッジ垂直線Ｖ２との間の垂直距離ＣＬも０．５ｍｍ以下、特に０．３５ｍｍ以下であってもよい。
【0151】
ところで、電池ケース１３にカップ部１３３が１つだけ形成されると、ブリッジが存在しない。ただし、カップ部１３３の両側に全てダイエッジ１６２が形成されるため、カップ部１３３の両側にそれぞれダイエッジ垂直線Ｖ４を示すことができる。
【0152】
電池ケース１３にカップ部１３３が２つ形成されると、カップ部１３３の幅ＣＷをブリッジ垂直線Ｖ１からダイエッジ垂直線Ｖ４までの垂直距離と見ることができる。ところで、カップ部１３３が１つだけ形成されると、カップ部１３３の幅ＣＷを２つのダイエッジ垂直線Ｖ４の間の垂直距離と見ることもできる。
【0153】
ブリッジ垂直線Ｖ１およびダイエッジ垂直線Ｖ４は、いずれもカップ部１３３の外壁１３８の上端を通過する。したがって、本発明の一実施形態によると、カップ部１３３の幅ＣＷは、カップ部１３３の両側外壁１３８の上端間の垂直距離であってもよい。カップ部１３３の幅ＣＷと電極組立体１０の幅ＥＷとの差は２．５ｍｍ以下、特に１．７ｍｍ以下であってもよい。そして、上述したように、電極組立体１０の幅ＥＷは６０ｍｍ以上であってもよい。
【0154】
カップ部１３３の幅ＣＷは、電池ケース１３においては、前記カップ部１３３の両側外壁１３８の上端間の垂直距離を測定することで導出することができる。そして、二次電池１においては、レーザ変位センサなどを用いて、カップ部１３３の外部から両側外壁１３８の上端間の位置を把握し、２つの位置間の距離を演算することで導出することができる。この際、カップ部１３３の外部から、レーザ変位センサなどがレーザを照射しつつサイド１３４からダイエッジ１６２および前記外壁１３８に向かって移動し、急激に変位が変化する地点を感知すると、当該地点を外壁１３８の上端と認識することができる。以上はカップ部の幅ＣＷを測定する方法の一例を記載したものであり、必ずしも前記測定方法に限定される場合だけが本発明の範囲に属するものではない。カップ部の幅ＣＷは、請求項の記載および本発明の趣旨に該当するものであれば、いずれも本発明で意味するカップ部の幅ＣＷになることができる。
【0155】
図１１は、従来のコーナー３６４を示した概略図であり、図１２は、本発明の一実施形態に係るコーナー１６４を示した概略図である。
カップ部１３３のエッジ１６は、パンチエッジ１６１およびダイエッジ１６２だけでなく、図１２に示されたように、カップ部１３３の隣接した２つの外壁１３８を互いに連結する厚さエッジ１６３をさらに含む。厚さエッジ１６３は、カップ部１３３の厚さ方向に形成され、パウチフィルム１３５が延伸される際に、ダイ２１の成形部２１１のコーナーとパンチ２２のコーナーとの間で延伸されて形成される。そして、厚さエッジ１６３も、少なくとも１つがラウンドして形成されることができる。
カップ部１３３のエッジ１６は、パンチエッジ１６１およびダイエッジ１６２だけでなく、図１２に示されたように、カップ部１３３の隣接した２つの外壁１３８を互いに連結する厚さエッジ１６３をさらに含む。厚さエッジ１６３は、カップ部１３３の厚さ方向に形成され、パウチフィルム１３５が延伸される際に、ダイ２１の成形部２１１のコーナーとパンチ２２のコーナーとの間で延伸されて形成される。そして、厚さエッジ１６３も、少なくとも１つがラウンドして形成されることができる。
【0156】
このような厚さエッジ１６３は、曲率半径が、互いに隣接した２つのパンチエッジ１６１、すなわち、第１パンチエッジ１６１３および第２パンチエッジ１６１４の曲率半径Ｒ２と同一であってもよいが、異なるように形成されてもよい。例えば、上述したように、パンチエッジ１６１は、少なくとも１つが１ｍｍ以下、特に０．７ｍｍ以下の曲率半径でラウンドして形成され、厚さエッジ１６３は、少なくとも１つが０．５ｍｍ～５ｍｍ、特に０．５ｍｍ～２ｍｍの曲率半径でラウンドして形成されることができる。従来は、厚さエッジ３６３が５ｍｍ以下、特に２ｍｍ以下の曲率半径でラウンドして形成される場合、カップ部３３３の厚さエッジ３６３にも応力が集中し、クラックが発生しやすいという問題があった。しかし、本発明の一実施形態によると、カップ部１３３の深さＤを或る程度深く成形しても、カップ部１３３の厚さエッジ１６３にクラックが発生するのを防止することができる。この際、前記第１パンチエッジ１６１３および第２パンチエッジ１６１４は、２つのうち１つはブリッジ１３６側のパンチエッジ１６１１であり、残りの１つは電極リード１２側のパンチエッジ（図示せず）であってもよい。または、２つのうち１つはダイエッジ１６２側のパンチエッジ１６１２であり、残りの１つは電極リード１２側のパンチエッジ（図示せず）であってもよい。
【0157】
厚さエッジ１６３は、図１２に示されたように、互いに隣接した２つのパンチエッジ１６１、すなわち、第１パンチエッジ１６１３および第２パンチエッジ１６１４と連結されてコーナー１６４を形成する。従来は、図１１に示されたように、パンチ２２の複数のエッジ２２１に全て同一の曲率半径でラウンド処理をし、それにより、パンチ２２のコーナー（図示せず）にも自然に同一の曲率半径でラウンド処理が行われた。したがって、このようなパンチ２２でパウチフィルム１３５を成形してパウチフィルム１３５が延伸されると、コーナー３６４も自然にパンチエッジ３６１と同一の曲率半径でラウンドして形成された。
【0158】
ところで、パウチフィルム１３５が延伸される際に、コーナー３６４に応力が集中するという問題があった。特に、コーナー３６４は、３つのエッジ３６が交わって形成されるため、パンチエッジ３６１または厚さエッジ３６３よりもさらに多く延伸され、パンチエッジ３６１または厚さエッジ３６３よりもさらに応力が多く集中した。したがって、パウチフィルム１３５の延伸が過度になり、クラックの発生直前に特定の部分が白色に変化する白化現象が発生し、その結果、クラックが発生しやすいという問題があった。
【0159】
したがって、本発明の一実施形態によると、図１２に示されたように、前記コーナー１６４も少なくとも１つがラウンドして形成され、このようなコーナー１６４は、曲率半径が前記パンチエッジ１６１および前記厚さエッジ１６３のうち少なくとも１つの曲率半径以上であってもよい。
【0160】
具体的に、本発明の一実施形態によると、コーナー１６４は、内部で曲率半径が変化することができる。すなわち、コーナー１６４の中心部１６４１の曲率半径とコーナー１６４の周辺部１６４２の曲率半径が互いに異なってもよい。特に、コーナー１６４の中心部１６４１の曲率半径が、コーナー１６４の周辺部１６４２の曲率半径よりもさらに大きくてもよい。例えば、コーナー１６４の周辺部１６４２の曲率半径は、第１パンチエッジ１６１３、第２パンチエッジ１６１４、および厚さエッジ１６３に相対的に隣接するため、パンチエッジ１６１および厚さエッジ１６３のうち少なくとも１つの曲率半径と同一であってもよい。これに対し、コーナー１６４の中心部１６４１の曲率半径は、第１パンチエッジ１６１３、第２パンチエッジ１６１４、および厚さエッジ１６３から相対的に離隔するため、パンチエッジ１６１および厚さエッジ１６３のうち少なくとも１つの曲率半径よりも大きくてもよい。すなわち、コーナー１６４は、曲率半径が前記パンチエッジ１６１および前記厚さエッジ１６３のうち少なくとも１つの曲率半径以上であってもよい。
【0161】
したがって、コーナー１６４の曲率半径は、コーナー１６４の周辺部１６４２からコーナー１６４の中心部１６４１に行くほど次第に大きくなることができる。そして、上述したように、コーナー１６４は、内部で曲率半径が一定ではなく変化するため、コーナー１６４の中心部１６４１は、正確な球面ではなく非球面形状を有することができる。
【0162】
コーナー１６４は、パンチエッジ１６１とは異なり、曲率半径だけでなく、カップ部１３３において形成される範囲も明確に設定されなければならない。仮にコーナー１６４がカップ部１３３において形成される範囲が過度に狭いと、依然としてパウチフィルム１３５の延伸が過度になり、白化現象またはクラックが発生するという問題がある。これに対し、コーナー１６４がカップ部１３３において形成される範囲が過度に広いと、かえってカップ部１３３の外壁１３８と電極組立体１０との間の空間１７が減少するため、二次電池１の体積対比エネルギー密度が増加することができる。したがって、本発明の一実施形態によると、図１２に示されたように、コーナー１６４は、厚さエッジ１６３からカップ部１３３の長さ方向ｌｃに２ｍｍ～３．５ｍｍ、厚さエッジ１６３からカップ部１３３の幅方向ｗｃに２ｍｍ～３．５ｍｍ、パンチエッジ１６１からカップ部１３３の厚さ方向ｄｃに２ｍｍ～３．５ｍｍ内に形成されることができる。そして、このようなコーナー１６４が形成される範囲は、カップ部１３３の深さＤが深いほど次第に広くなることができる。
【0163】
カップ部１３３のコーナー１６４が上記のように形成されることで、コーナー１６４にさらに集中する応力が分散することができるため、白化現象およびクラックが発生する問題を防止することができる。
【0164】
【0165】
パウチフィルム１３５に２つのカップ部１３３を形成すると、電池ケース１３の第１ケース１３１および第２ケース１３２には、それぞれカップ部１３３が形成される。その後、第１ケース１３１のカップ部１３３に備えられた収容空間１３３１に電極組立体１０を収納した後、図１３に示されたように、２つのカップ部１３３が互いに対向するように、電池ケース１３における２つのカップ部１３３の間に形成されたブリッジ１３６をフォールディングする。このようなブリッジ１３６がフォールディングされることで、二次電池１の一側においてフォールディング部１３９が形成される。そして、内部に電解質を注入し、第１ケース１３１と第２ケース１３２のカップ部１３３の外側に延長形成されたサイド１３４をシールすることで、図１４に示されたように、パウチ型二次電池１を製造することができる。
【0166】
このように製造された本発明の一実施形態に係るパウチ型二次電池１は、電極１０１およびセパレータ１０２が積層されて形成される電極組立体１０と、前記電極組立体１０を内部に収容するカップ部１３３が形成されたパウチ型電池ケース１３と、を含み、前記カップ部１３３は、周辺を取り囲む複数の外壁１３８と底部１３３２をそれぞれ連結する複数のパンチエッジ１６１を含むことができる。前記パンチエッジ１６１は、少なくとも１つが、カップ部１３３の深さＤの１／２０～１／６の曲率半径でラウンドして形成されることができる。具体的に、前記パンチエッジ１６１は、少なくとも１つが１ｍｍ以下、特に０．７ｍｍ以下の曲率半径でラウンドして形成されることができる。
【0167】
前記カップ部１３３の幅ＣＷと前記電極組立体１０の幅ＥＷとの差は２．５ｍｍ以下、特に１．７ｍｍ以下であってもよい。そして、前記電極組立体１０は、前記電極１０１の少なくとも１つの一端が、前記パンチエッジ１６１と前記外壁１３８の境界点Ｐ２を通過し、前記底部１３３２と垂直なエッジ垂直線Ｖ２から垂直距離ｇが０．７５ｍｍ、特に０．５ｍｍ以下に位置することができる。そして、前記電池ケース１３は、カップ部１３３が少なくとも一方に形成された第１ケース１３１および第２ケース１３２と、前記第１ケース１３１と前記第２ケース１３２を一体に連結するフォールディング部１３９と、を含むことができる。
【0168】
電池ケース１３をフォールディングして二次電池１を製造すると、ブリッジ１３６がフォールディング部１３９になるため、二次電池１においては、フォールディング部１３９が第１ケース１３１と第２ケース１３２を一体に連結する。そして、ブリッジ１３６側のパンチエッジ１６１１はフォールディング部１３９側のパンチエッジ１６１１、ブリッジ１３６側の外壁１３８１はフォールディング部１３９側の外壁１３８１になる。
【0169】
すると、複数のパンチエッジ１６１のうち、前記フォールディング部１３９側に向かうフォールディング部１３９側の外壁１３８１と前記底部１３３２を互いに連結するフォールディング部１３９側のパンチエッジ１６１１が、カップ部１３３の深さＤの１／２０～１／６の曲率半径でラウンドして形成されることができる。具体的に、前記フォールディング部１３９側のパンチエッジ１６１１は、１ｍｍ以下、特に０．７ｍｍ以下の曲率半径でラウンドして形成されることができる。そして、前記電極組立体１０は、前記電極１０１の少なくとも１つの一端が、パンチエッジ１６１と外壁１３８の境界点Ｐ２を通過し、前記底部１３３２と垂直なエッジ垂直線Ｖ２と、前記エッジ垂直線Ｖ２から垂直距離ｇが０．７５ｍｍ、特に０．５ｍｍであり、前記底部１３３２と垂直な基準垂直線Ｖ３との間に位置することができる。上述したように、このような基準垂直線Ｖ３は、パンチエッジ１６１の曲率中心Ｃを通過することができる。
【0170】
図１５は、本発明の一実施形態に係る電池ケース１３に形成された溝１３９１の拡大図である。
本発明の一実施形態によると、上述したように、二次電池１を製造するために電池ケース１３をフォールディングすると、ブリッジ１３６は、フォールディング部１３９の形態になることができる。具体的に、電池ケース１３をフォールディングすると、ブリッジ１３６のラウンドした形状も或る程度展開することになるが、ブリッジ１３６の跡が二次電池１に残ることになり、このような跡がフォールディング部１３９になることができる。したがって、電池ケース１３のブリッジ１３６とフォールディング部１３９は互いに対応することができる。
本発明の一実施形態によると、上述したように、二次電池１を製造するために電池ケース１３をフォールディングすると、ブリッジ１３６は、フォールディング部１３９の形態になることができる。具体的に、電池ケース１３をフォールディングすると、ブリッジ１３６のラウンドした形状も或る程度展開することになるが、ブリッジ１３６の跡が二次電池１に残ることになり、このような跡がフォールディング部１３９になることができる。したがって、電池ケース１３のブリッジ１３６とフォールディング部１３９は互いに対応することができる。
【0171】
例えば、ブリッジ１３６のラウンドした形状が平面に完全に展開しないと、フォールディング部１３９は、図１５に示されたように、二次電池１の内側に陥没した溝１３９１を含んで形成される。この場合、フォールディング部１３９は、ブリッジ１３６よりも曲率がさらに小さいため、さらに大きい曲率半径を有することができる。
【0172】
ブリッジ１３６は曲面、ブリッジ１３６側の外壁１３８１は平面形状を有するため、変形量が互いに異なる。したがって、電池ケース１３をフォールディングすると、ブリッジ１３６側の外壁１３８１は相対的に多く変形するが、ブリッジ１３６は、ラウンドした形状が或る程度展開する程度にだけ、相対的に少なく変形する。すると、電池ケース１３をフォールディングした際に、図１５に示されたように、前記境界点Ｐ１を中心に傾きの変化量の増減が切り替わる。すなわち、前記境界点Ｐ１がそれぞれ変曲点になる。したがって、フォールディング部１３９は、前記２つの境界点Ｐ１、すなわち、２つの変曲点間の曲面に形成されることができる。
【0173】
また、ブリッジ１３６のラウンドした形状が平面に完全に展開しないと、前記２つの境界点Ｐ１、すなわち、２つの変曲点に対応する部分は、外側に突出して突出部を形成することができる。すなわち、前記突出部は、フォールディング部１３９、より詳細には、溝１３９１を間に置いて外側に突出した１対が形成されることができる。
【0174】
または、ブリッジ１３６のラウンドした形状が平面に完全に展開しても、ブリッジ１３６とブリッジ１３６側の外壁１３８１の境界点Ｐ１がそれぞれ二次電池１に２つのライン（図示せず）を形成し、フォールディング部１３９は、このような２つのライン間の平面に形成される。
【0175】
フォールディング部１３９は、二次電池１の外観から肉眼で確認することもできる。そして、上述したように、ブリッジ１３６の厚さｔは、ブリッジ１３６とブリッジ１３６側の外壁１３８１の２つの境界点Ｐ１間の距離であることが好ましいため、フォールディング部１３９の幅ＦＷは、前記２つの境界点Ｐ１間の距離である。仮にブリッジ１３６のラウンドした形状が平面に完全に展開しないと、フォールディング部１３９の幅ＦＷは、２つの境界点Ｐ１、すなわち、前記２つの変曲点間の距離である。または、ブリッジ１３６のラウンドした形状が平面に完全に展開すると、フォールディング部１３９は、２つの境界点Ｐ１、すなわち、２つのライン間の距離である。
【0176】
フォールディング部１３９の幅ＦＷは、ブリッジ１３６の長さを超過せず、１ｍｍ～３．２ｍｍ、特に１ｍｍ～１．６ｍｍであってもよい。上述したように、このようなフォールディング部１３９の幅ＦＷは、物差しを用いて直接測定してもよいが、ルーペ（Ｌｕｐｅ）を用いて測定してもよく、３Ｄカメラまたはレーザ２Ｄラインセンサを用いて測定してもよいなど、制限なく多様な方法で測定することができる。
【0177】
従来は、ブリッジ３３６の厚さｔ’が厚く形成され、フォールディング部３３９の幅も大きく形成され、それにより、カップ部３３３の外壁３３８と電極組立体１０との間の空間３７も大きく形成された。しかし、本発明の一実施形態によると、フォールディング部１３９の幅ＦＷを減少させることができるため、カップ部１３３の外壁１３８と電極組立体１０との間の空間１７も減少することができる。それにより、二次電池１の体積対比エネルギー密度が増加することができる。
【0178】
また、従来は、パウチフィルムの成形性が低いため、前記突出部が外側に大きく突出した。しかし、本発明の一実施形態によると、前記突出部が相対的に小さく突出することができ、フォールディング部１３９またはフォールディング部１３９側の外壁１３８１の平坦度が向上することができる。
【0179】
具体的に、溝１３９１の最内側部と前記突出部の最外側部との間の間隔ｐは、平坦度に定義することができる。従来の電池ケースの場合、前記平坦度は、１ｍｍ以上であり、１．５ｍｍまでも形成された。これに対し、本発明の実施形態によると、前記平坦度ｐは、０．８ｍｍ以下、好ましくは０．３ｍｍ以下に形成されることができる。それにより、二次電池１の体積対比エネルギー密度がさらに増加することができる。
【0180】
図１６は、本発明の他の実施形態に係るカップ部１３３およびダイエッジ１６２１を拡大した概略図である。
本発明の一実施形態によると、ダイ２１に成形部２１１が互いに隣り合うように２つ形成され、２つの成形部２１１の間には、隔壁２１２が形成されることができる。したがって、パウチフィルム１３５を成形すると、１つのパウチフィルム１３５に２つのカップ部１３３が形成され、２つのカップ部１３３の間にブリッジ１３６も共に形成される。すなわち、第１ケース１３１および第２ケース１３２には、それぞれカップ部１３３が１つずつ形成される。
本発明の一実施形態によると、ダイ２１に成形部２１１が互いに隣り合うように２つ形成され、２つの成形部２１１の間には、隔壁２１２が形成されることができる。したがって、パウチフィルム１３５を成形すると、１つのパウチフィルム１３５に２つのカップ部１３３が形成され、２つのカップ部１３３の間にブリッジ１３６も共に形成される。すなわち、第１ケース１３１および第２ケース１３２には、それぞれカップ部１３３が１つずつ形成される。
【0181】
ところで、本発明の他の実施形態によると、ダイ２１に成形部２１１が１つだけ形成され、隔壁が存在しない。したがって、パウチフィルム１３５を成形すると、１つのパウチフィルム１３５に１つのカップ部１３３が形成され、ブリッジも存在しない。すなわち、第１ケース１３１にだけカップ部１３３が形成される。
【0182】
本発明の他の実施形態によると、前記カップ部１３３のパンチエッジ１６１ａは、少なくとも１つが、カップ部１３３の深さＤの１／２０～１／６の曲率半径でラウンドして形成されることができる。具体的に、前記カップ部１３３のパンチエッジ１６１ａは、少なくとも１つが１ｍｍ以下、特に０．７ｍｍ以下の曲率半径でラウンドして形成されることができる。それにより、パウチフィルム１３５の成形性が改善されることで、カップ部１３３の深さＤを或る程度深く、カップ部１３３を１つ成形する場合を基準として３ｍｍ以上、特に７ｍｍ以上、ひいては１０ｍｍ以上に成形しても、カップ部１３３のパンチエッジ１６１ａにクラックが発生するのを防止することができる。
【0183】
特に、本発明の他の実施形態によると、図１６に示されたように、複数の前記パンチエッジ１６１ａのうち、第２ケース１３２ａ側に向かう第２ケース１３２ａ側の外壁１３８１ａと前記底部１３３２を互いに連結する第２ケース１３２ａ側のパンチエッジ１６１１ａが、カップ部１３３の深さＤの１／２０～１／６の曲率半径でラウンドして形成されることができる。具体的に、第２ケース１３２ａ側のパンチエッジ１６１１ａは、１ｍｍ以下、特に０．７ｍｍ以下の曲率半径でラウンドして形成されることができる。
【0184】
また、ダイエッジ１６２側のパンチエッジ１６１２も、カップ部１３３の深さＤの１／２０～１／６の曲率半径でラウンドして形成されることができる。具体的に、ダイエッジ１６２側のパンチエッジ１６１２は、１ｍｍ以下、特に０．７ｍｍ以下の曲率半径でラウンドして形成されてもよい。この際、パンチエッジ１６１ａと外壁１３８の境界点Ｐ２において、傾きが連続的であることが好ましい。
【0185】
以下、本発明の他の実施形態に対し、本発明の一実施形態と重複する内容は説明を省略する。ただし、これは、説明の便宜のためのものであって、権利範囲を制限するためのものではない。
【0186】
図１７は、本発明の他の実施形態に係る電池ケース１３ａをフォールディングする様子を示した概略図であり、図１８は、本発明の他の実施形態に係る電池ケース１３ａをフォールディングした様子を示した概略図である。
【0187】
外壁１３８は、上端がカップ部１３３の開放部に向かい、カップ部１３３の外側に第２ケース１３２ａ、サイド１３４、および脱気部１３７が延びる。この際、外壁１３８の上端と第２ケース１３２ａ、サイド１３４、または脱気部１３７を連結するダイエッジ１６２も、カップ部１３３の深さＤの１／２０～１／６の曲率半径でラウンドして形成されることができる。具体的に、ダイエッジ１６２は、１ｍｍ以下、特に０．７ｍｍ以下の曲率半径でラウンドして形成されることができる。
【0188】
すなわち、本発明の他の実施形態によると、図１７に示されたように、電池ケース１３ａにブリッジが存在せず、ダイエッジ１６２１が第１ケース１３１のカップ部１３３と第２ケース１３２ａを互いに連結する。このために、ダイ２１のエッジ２１３は、ダイエッジ１６２からパウチフィルム１３５の厚さを引いた曲率半径でラウンド処理が行われることができる。例えば、パウチフィルム１３５の厚さが０．２ｍｍであれば、ダイ２１のエッジ２１３は、０．８ｍｍ以下、特に０．５ｍｍ以下の曲率半径でラウンド処理が行われることができる。
【0189】
さらに、クリアランスＣＬを０．５ｍｍ以下に減少させ、カップ部１３３の外壁１３８ａが垂直に近く形成されてもよい。例えば、図１６に示されたように、ダイエッジ１６２１と第２ケース１３２ａ側の外壁１３８１ａの境界点Ｐ１を通過し、前記底部１３３２と垂直なダイエッジ垂直線Ｖ４と、前記第２ケース１３２ａ側のパンチエッジ１６１１ａと前記第２ケース１３２ａ側の外壁１３８１ａの境界点Ｐ２を通過し、前記底部１３３２と垂直なエッジ垂直線Ｖ２との間の垂直距離であるクリアランスＣＬが０．５ｍｍ以下、特に０．３５ｍｍ以下であってもよい。
【0190】
また、電極１０１の一端が、前記エッジ垂直線Ｖ２と、前記エッジ垂直線Ｖ２から垂直距離が０．７５ｍｍ、特に０．５ｍｍであり、前記底部１３３２と垂直な基準垂直線Ｖ３との間に位置するように電極組立体１０を収納することができる。
【0191】
それにより、本発明の他の実施形態によると、パウチフィルム１３５の成形性が改善されることで、カップ部１３３の深さＤを或る程度深く、カップ部１３３を１つ成形する場合を基準とし、カップ部１３３の深さＤを約３ｍｍ以上、特に７ｍｍ以上、ひいては１０ｍｍ以上に成形しても、カップ部１３３のパンチエッジ１６１ａおよびダイエッジ１６２にクラックが発生するのを防止することができる。また、カップ部１３３の外壁１３８が底部１３３２から傾斜角が９０°～９５°、特に９０°～９３°間の傾斜を有するように垂直に近く形成することができ、電極１０１が破損するのを防止しながらも、カップ部１３３の体積と対比して電極組立体１０の体積比率がさらに増加することができるため、体積対比エネルギー効率も増加することができる。
【0192】
図１９は、本発明の他の実施形態に係る電池ケース１３ａに形成された溝１３９１ａの拡大図である。
本発明の他の実施形態によると、二次電池１ａを製造するために電池ケース１３ａをフォールディングすると、第２ケース１３２ａ側のダイエッジ１６２１は、フォールディング部１３９ａになる。具体的に、電池ケース１３をフォールディングすると、ダイエッジ１６２１のラウンドした形状も展開することになるが、ダイエッジ１６２１の跡が二次電池１ａに残ることになり、このような跡がフォールディング部１３９ａになる。したがって、電池ケース１３ａの第２ケース１３２ａ側のダイエッジ１６２１とフォールディング部１３９ａは互いに対応する。
本発明の他の実施形態によると、二次電池１ａを製造するために電池ケース１３ａをフォールディングすると、第２ケース１３２ａ側のダイエッジ１６２１は、フォールディング部１３９ａになる。具体的に、電池ケース１３をフォールディングすると、ダイエッジ１６２１のラウンドした形状も展開することになるが、ダイエッジ１６２１の跡が二次電池１ａに残ることになり、このような跡がフォールディング部１３９ａになる。したがって、電池ケース１３ａの第２ケース１３２ａ側のダイエッジ１６２１とフォールディング部１３９ａは互いに対応する。
【0193】
例えば、ダイエッジ１６２１のラウンドした形状が平面に完全に展開しないと、フォールディング部１３９ａは、図１９に示されたように、二次電池１ａの内側に陥没した溝１３９１ａを含んで形成される。この場合、フォールディング部１３９ａは、ダイエッジ１６２１よりも曲率がさらに小さいため、さらに大きい曲率半径を有することができる。
【0194】
ダイエッジ１６２１は曲面、ダイエッジ１６２１側の外壁１３８１ａは平面形状を有するため、変形量が互いに異なる。したがって、電池ケース１３をフォールディングすると、ダイエッジ１６２１側の外壁１３８１ａは相対的に多く変形するが、ダイエッジ１６２１は、ラウンドした形状が或る程度展開する程度にだけ、相対的に少なく変形する。すると、電池ケース１３をフォールディングした際に、図１９に示されたように、前記境界点Ｐ１を中心に傾きの変化量の増減が切り替わる。すなわち、前記境界点Ｐ１がそれぞれ変曲点になる。したがって、フォールディング部１３９ａは、前記２つの境界点Ｐ１、すなわち、２つの変曲点間の曲面に形成される。
【0195】
または、ダイエッジ１６２１のラウンドした形状が平面に完全に展開しても、ダイエッジ１６２１と第２ケース１３２ａ側の外壁１３８１の境界点Ｐ１と、ダイエッジ１６２１と第２ケース１３２ａの境界点が二次電池１ａにそれぞれ２つのライン（図示せず）を形成し、フォールディング部１３９ａは、このような２つのライン間の平面に形成される。
このようなフォールディング部１３９の幅ＦＷは、ダイエッジ１６２１の長さを超過せず、１ｍｍ～３．２ｍｍ、特に１ｍｍ～１．６ｍｍであってもよい。
このようなフォールディング部１３９の幅ＦＷは、ダイエッジ１６２１の長さを超過せず、１ｍｍ～３．２ｍｍ、特に１ｍｍ～１．６ｍｍであってもよい。
【0196】
図２０は、従来の電池ケース３３の脱気部３３７を切断する前の様子を上方から示した概略図である。
電池ケース１３のブリッジ１３６がフォールディングされることで、二次電池１の一側においてフォールディング部１３９を形成し、このようなフォールディング部１３９は、第１ケース１３１と第２ケース１３２を一体に連結する。ところで、電池ケース１３は、パウチフィルム１３５をドロー成形して形成され、この際、カップ部１３３だけが限定されて延伸されるのではなく、カップ部１３３の周辺サイド１３４も全体的に微細に延伸される。したがって、ブリッジ１３６をフォールディングすると、サイド１３４の微細に延伸された部分が累積し、フォールディング部１３９の両端の一部から外側に突出して可視的に現れる。これをコウモリ耳（Ｂａｔ ｅａｒ）３５または１５という。
電池ケース１３のブリッジ１３６がフォールディングされることで、二次電池１の一側においてフォールディング部１３９を形成し、このようなフォールディング部１３９は、第１ケース１３１と第２ケース１３２を一体に連結する。ところで、電池ケース１３は、パウチフィルム１３５をドロー成形して形成され、この際、カップ部１３３だけが限定されて延伸されるのではなく、カップ部１３３の周辺サイド１３４も全体的に微細に延伸される。したがって、ブリッジ１３６をフォールディングすると、サイド１３４の微細に延伸された部分が累積し、フォールディング部１３９の両端の一部から外側に突出して可視的に現れる。これをコウモリ耳（Ｂａｔ ｅａｒ）３５または１５という。
【0197】
コウモリ耳３５の大きさは、ブリッジ３３６の厚さｔ’、クリアランスＣＬ’、カップ部３３３のパンチエッジ３６１の曲率半径Ｒ２’、カップ部３３３の深さＤ’に応じて異なる。すなわち、ブリッジ３３６の厚さｔ’が厚いほど、クリアランスＣＬ’が大きいほど、カップ部３３３のパンチエッジ３６１の曲率半径Ｒ２’が大きいほど、コウモリ耳３５の大きさも増加する。ところで、従来は、ブリッジ３３６の厚さｔ’、カップ部３３３のパンチエッジ３６１の曲率半径Ｒ２’、およびクリアランスＣＬ’を改善するのに限界があった。したがって、図２０に示されたように、コウモリ耳３５の大きさが相当に大きく形成され、それを減少させるのにも限界があった。
【0198】
このようなコウモリ耳３５の大きさが大きく形成されると、二次電池３の不要な体積がさらに増加するため、二次電池３の形状および大きさの設計値と実際値に誤差が発生した。したがって、二次電池３を電池モジュール５（図２７に図示）に組み立てる際に、組み立てが容易ではなく、このようなコウモリ耳３５を考慮して初めから二次電池３の大きさ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、二次電池３の体積を増加させるため、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。
【0199】
一方、上述したように、本発明の一実施形態に係るパウチ型電池ケース１３は、電極組立体１０を収容する収容空間１３３１が備えられたカップ部１３３と、カップ部１３３の一側に形成され、脱気孔Ｈを通して前記カップ部１３３の内部に生成されるガスを排出する脱気部１３７と、を含む。
【0200】
そして、サイド１３４をシールする過程で、活性化（Ｆｏｒｍａｔｉｏｎ）工程および脱気（Ｄｅｇａｓｓｉｎｇ）工程を行うことができる。具体的に、電極組立体１０をカップ部１３３に収納した後、電池ケース１３において、前記脱気部１３７に含まれるエッジ１３７１を開放し、残りのサイド１３４をシールすることができる。電池ケース１３のエッジ１３７１が開放されることで開口部が形成されると、開口部を通して電池ケース１３の内部に電解液を注入する。
【0201】
電池ケース１３の内部に電解液を注入した後、脱気部１３７を一次シールして臨時シール部１３４０を形成する。後ほど脱気部１３７を二次シールしてシール部１３４１を形成するため、臨時シール部１３４０は、脱気部１３７におけるエッジ１３７１に近接した位置に形成されることが好ましい。
【0202】
その後、活性化（Ｆｏｒｍａｔｉｏｎ）工程を行うことができる。活性化工程（化成工程）とは、二次電池１が電力を供給できるように最終的に充電を完了する工程である。活性化工程は、臨時シール部１３４０を形成し、電池ケース１３を完全に密閉した後に行うため、充電率が高く、迅速にガスを排出し、定められた工程時間内に二次電池１の製造を完了することができる。
【0203】
活性化工程を完了すると、電池ケース１３の内部でガスが発生する。したがって、電池ケース１３の脱気部１３７に脱気孔Ｈを打ち抜く。このような脱気孔Ｈを通して、ガスが電池ケース１３の内部から外部に排出される。この際、ガスが排出されやすくなるにつれ、脱気孔Ｈを通して前記注入された電解液が漏れ得る。これを防止するために、脱気孔Ｈは、臨時シール部１３４０に近接した位置に打ち抜かれることが好ましい。脱気孔Ｈが打ち抜かれると、前記ガスを電池ケース１３の外部に排出する脱気（Ｄｅｇａｓｓｉｎｇ）工程を行う。
【0204】
脱気孔Ｈが打ち抜かれると、電池ケース１３の内部が再び開放され、内部の電解液が外部に漏れ得る。したがって、カップ部１３３と脱気部１３７との間の境界を二次シールしてシール部１３４１を形成する。この際、シール部１３４１は、カップ部１３３と脱気孔Ｈとの間に形成され、特に、カップ部１３３に近接した位置に形成されることが好ましい。
【0205】
このように活性化工程および脱気工程を行いつつ、脱気孔Ｈを打ち抜き、一次シールおよび二次シールを行わなければならない。さらに、二次電池１を大量生産する際に、二次電池１の規格および品質を一括に管理する必要がある。このために、ビジョンセンサ４１が含まれた検査装置４（図２２に図示）を用いて、電池ケース１３または二次電池１を検査することができる。
【0206】
従来は、電池ケース３３および二次電池３を全体的にシャープな形状に製造するのに限界があった。したがって、ビジョンセンサを介して電池ケース３３を撮影すると、それぞれの構成の大きさおよび位置の誤差が大きく発生した。
【0207】
具体的に、後ほど二次電池１の製造が完了すると、複数の二次電池１の電極リード１２を互いに連結して電池モジュール５（図２７に図示）を製造することができる。このために、複数の二次電池１に形成された電極リード１２の位置が全て一定でなければならない。ところで、従来は、電極１０１がカップ部３３３の外壁３３８から或る程度離隔して配置されるため、サイド１３４をシールする前に電極組立体１０がカップ部３３３の内部で動くことができた。したがって、二次電池３を大量生産すると、カップ部３３３の体積および電極組立体１０の体積が全て一定であるとしても、電極組立体１０の位置が少しずつ異なり、電極リード１２の位置も少しずつ異なっていた。したがって、前記検査装置４を用いて、このような電極リード１２の位置を正確に測定しなければならない。
【0208】
それのみならず、脱気孔Ｈを正確な位置および大きさに打ち抜き、一次シールおよび二次シールを正確な位置および大きさで行うためには、脱気部１３７の位置を正確に測定しなければならない。その他にも、複数の二次電池１の全体的な品質を効率的に管理するために、サイド１３４、フォールディング部１３９、電池ケース１３から突出した絶縁部１４など、電池ケース１３または二次電池１の多様な構成の位置、さらにはカップ部１３３間の幅までも正確に測定しなければならない。
【0209】
前記構成の位置を測定するためには、特定の基準ラインを設定し、前記基準ラインから測定対象となる構成までの垂直距離を測定しなければならない。例えば、電極組立体１０がカップ部３３３の内部で動く際には、一般的に、図２０に示されたものを基準として左右側方向、すなわち、フォールディング部３３９および脱気部３３７に向かう方向に動く場合が多い。したがって、電極リード１２の位置を測定するためには、電極リード１２の左側または右側エッジの位置を測定しなければならず、前記左側または右側エッジまでの垂直距離を測定するために、前記左側または右側エッジと平行な基準を設定しなければならない。
【0210】
しかしながら、従来は、カップ部３３３の外壁３３８が垂直に近く成形されず、カップ部３３３のパンチエッジ３６１の曲率半径Ｒ２’も大きいため、ビジョンセンサ４１を介して電池ケース３３を撮影すると、画像では、図２０に示されたように、カップ部３３３のパンチエッジ３６１が鮮明に現れなかった。したがって、カップ部３３３のパンチエッジ３６１を基準にしては前記構成の位置を測定することができず、パンチエッジ３６１に近いコウモリ耳３５を基準に設定するか、またはユーザが直接手動でカップ部３３３のパンチエッジ３６１を基準に設定した。
【0211】
ところで、コウモリ耳３５は、カップ部１３３の周辺サイド１３４も全体的に微細に延伸された状態でブリッジ１３６をフォールディングして形成されるため、複数の二次電池１ごとにコウモリ耳３５の大きさが少しずつ異なっていた。すると、ビジョンセンサを介して前記構成の位置を測定しても、基準となるコウモリ耳３５の大きさが異なるため、二次電池３の間に構成の位置の偏差が大きくなって品質管理が難しいという問題もあった。
【0212】
特に、ビジョンセンサを介して電池ケース３３を撮影して電極リード１２の位置を測定しても、電極リード１２の位置が少しずつ異なり、電池モジュール５を製造するために電極リード１２を連結する際に連結が容易でないという問題があった。また、電池モジュール５を製造するために、複数の二次電池１を順次積層するか一列に整列させる際に、カップ部３３３の位置が正確ではないため、複数の二次電池１の整列度が低下するという問題もあった。
【0213】
そして、二次電池３を別のハウジング５１（図２７に図示）に収納して電池モジュール５を製造する場合、測定値の偏差が大きいため、ハウジング５１を設計する際に設計公差を不要に大きく設定し、電池モジュール５の体積対比エネルギー密度も低下するという問題もあった。
【0214】
【0215】
本発明の一実施形態によると、図２１に示されたように、パウチフィルム１３５の成形性が改善されることで、ブリッジ１３６の厚さｔをさらに薄く、カップ部１３３のパンチエッジ１６１１の曲率半径Ｒ２およびクリアランスＣＬをさらに小さく形成することができ、それにより、コウモリ耳１５の大きさもさらに減少することができる。したがって、二次電池１を電池モジュール５に容易に組み立てることができ、二次電池１の不要な体積を減少させるため、体積対比エネルギー密度を増加させることもできる。
【0216】
また、本発明の一実施形態によると、図２１に示されたように、電池ケース１３を撮影した画像において、カップ部１３３のパンチエッジ１６１１が鮮明に現れるため、検査装置４がカップ部１３３のパンチエッジ１６１を自動で基準ラインＳＴに設定することができ、カップ部１３３のパンチエッジ１６１を基準として電池ケース１３または二次電池１の多様な構成までの距離を正確に測定することができ、さらにはカップ部１３３間の幅ＣＷまでも正確に測定することができる。それにより、電池ケース１３または二次電池１の構成の位置を正確に測定して、測定値の誤差が減少し、二次電池１間の偏差も減少することができる。
【0217】
このために、本発明の一実施形態に係る電池ケース１３または二次電池１の検査装置４は、電池ケース１３を撮影して前記電池ケース１３または二次電池１の画像を取得するビジョンセンサ４１と、前記画像から前記電池ケース１３または二次電池１の構成のアウトラインを抽出するアウトライン抽出部４２１と、前記画像を分析し、前記電池ケース１３において電極組立体１０を収容する収容空間１３３１が備えられた、カップ部１３３のパンチエッジ１６１に該当する前記アウトラインを検出する画像分析部４２２と、前記パンチエッジ１６１に該当する前記アウトラインを基準ラインＳＴに設定する基準ライン設定部４２３と、前記基準ラインＳＴから前記構成までの距離を演算する距離演算部４２４と、を含む。
【0218】
そして、このような検査装置４を用いた本発明の一実施形態に係る電池ケース１３または二次電池１の検査方法は、ビジョンセンサ４１が、電池ケース１３を撮影し、前記電池ケース１３または二次電池１の画像を取得するステップと、アウトライン抽出部４２１が、前記画像から前記電池ケース１３または前記二次電池１の構成のアウトラインを抽出するステップと、画像分析部４２２が、前記画像を分析し、前記電池ケース１３において電極組立体１０を収容する収容空間１３３１が備えられた、カップ部１３３のパンチエッジ１６１に該当する前記アウトラインを検出するステップと、基準ライン設定部４２３が、前記パンチエッジ１６１に該当する前記アウトラインを基準ラインＳＴに設定するステップと、距離演算部４２４が、前記基準ラインＳＴから前記構成までの距離を演算するステップと、を含む。
【0219】
具体的に、検査装置４は、図２２に示されたように、ビジョンセンサ４１および制御部４２を含む。そして、これらの構成要素は、バス（図示せず）を介して相互間に連結されて通信することができる。制御部４２に含まれた全ての構成要素は、少なくとも１つのインターフェースまたはアダプタを介してバスに接続されるか、または直接バスに連結されることができる。また、バスは、上述した構成要素の他に、他のサブシステムと連結されてもよい。このようなバスは、メモリバス、メモリコントローラ、周辺バス（Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ Ｂｕｓ）、ローカルバスを含む。
【0220】
ビジョンセンサ４１は、特定の領域を撮影し、特定の領域に対するイメージ信号を受信することで画像を取得する。このために、一般的に、ビジョンセンサ４１には、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）やＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ－Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）イメージセンサなどの撮像素子が含まれる。特に、本発明の一実施形態に係るビジョンセンサ４１は、電池ケース１３のブリッジ１３６がフォールディングされた後、電池ケース１３を撮影し、電池ケース１３または二次電池１の各構成に対する画像を取得することができる。ここで、構成とは、上述したカップ部１３３、脱気部１３７、電極リード１２、コウモリ耳１５、サイド１３４、フォールディング部１３９、および絶縁部１４などを含む。そして、後ほど脱気部１３７を切断することで、二次電池１の製造が完了する。したがって、ビジョンセンサ４１が脱気部１３７を切断する前に電池ケース１３を撮影すると、電池ケース１３および電極リード１２などの画像を取得することができ、脱気部１３７を切断した後に電池ケース１３を撮影すると、二次電池１の画像を取得することができる。
【0221】
制御部４２は、ビジョンセンサ４１が取得した画像信号を受信し、前記画像信号から電池ケース１３または二次電池１の各構成の位置を把握する。このような制御部４２は、アウトライン抽出部４２１、画像分析部４２２、基準ライン設定部４２３、および距離演算部４２４を含む。制御部４２としては、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＭＣＵ（Ｍｉｃｒｏ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ｕｎｉｔ）、またはＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）などを用いることが好ましいが、これに制限されず、多様な論理演算プロセッサを用いることができる。
【0222】
アウトライン抽出部４２１は、ビジョンセンサ４１から受信された画像から、電池ケース１３または二次電池１の各構成のアウトラインを抽出する。この際、アウトライン抽出部４２１は、前記画像に現れる全ての構成のアウトラインを抽出してもよいが、これに制限されず、画像において、一部分にＲＯＩ（Ｒｅｇｉｏｎ Ｏｆ Ｉｎｔｅｒｅｓｔ）が設定され、前記ＲＯＩ内に現れる構成のアウトラインだけを抽出してもよい。アウトラインを抽出するためには、先ず、前記イメージのピクセルに対する情報を抽出し、このために、一般的に用いられる勾配公式を用いることができる。前記抽出したピクセル情報を介して、電池ケース１３および電極リード１２のアウトラインが現れる。
【0223】
本発明の一実施形態によると、カップ部１３３のパンチエッジ１６１の曲率半径Ｒ２およびクリアランスＣＬをさらに小さく形成することができ、カップ部１３３の外壁１３８が垂直に近く形成されることができるため、画像において、カップ部１３３のパンチエッジ１６１に対応するピクセル情報の勾配が大きい。したがって、アウトラインと背景の境界が明確であるため、カップ部１３３のパンチエッジ１６１に該当するアウトラインを明確に抽出することができる。
【0224】
画像分析部４２２は、前記画像を分析し、電池ケース１３において、カップ部１３３のパンチエッジ１６１に該当するアウトラインを検出する。このために、画像分析部４２２は、予め格納されたカップ部１３３のパンチエッジ１６１の基準アウトライン情報と、前記抽出されたアウトライン情報をマッチングし、カップ部１３３のパンチエッジ１６１に該当するアウトラインを検出することができる。この際、画像分析部４２２は、テンプレートマッチング（Ｔｅｍｐｌａｔｅ Ｍａｔｃｈｉｎｇ）技法を用いて、前記２つの情報をマッチングすることができる。
【0225】
基準ライン設定部４２３は、前記パンチエッジ１６１に該当する前記アウトラインを基準ラインＳＴに設定することができる。カップ部１３３は複数のパンチエッジ１６１を含むため、パンチエッジ１６１に該当するアウトラインも複数抽出される。この際、基準ライン設定部４２３は、電池ケース１３または二次電池１の各構成の位置を正確に測定するために、複数のパンチエッジ１６１のうち、測定対象となる構成と最も近いパンチエッジ１６１に該当するアウトラインを基準ラインＳＴに設定することが好ましい。また、上述したように、構成の位置は、基準ラインＳＴからの垂直距離を測定しなければならないため、基準ライン設定部４２３は、複数のパンチエッジ１６１のうち、測定対象となる構成のエッジと平行なパンチエッジ１６１に該当するアウトラインを基準ラインＳＴに設定することができる。
【0226】
例えば、脱気孔Ｈを打ち抜き、一次シールおよび二次シールを行うために、検査装置４は、脱気部１３７の位置を測定しなければならない。この場合、基準ライン設定部４２３は、複数のパンチエッジ１６１のうち、脱気部１３７に近く、かつ、脱気部１３７に含まれたエッジ１３７１と平行な、ダイエッジ１６２側のパンチエッジ１６１２に該当するアウトラインを基準ラインＳＴに設定することができる。
【0227】
そして、例えば、電極リード１２の位置が全て一定であるか否かを検査するために、検査装置４が電極リード１２の位置を測定しなければならない。この場合、基準ライン設定部４２３は、複数のパンチエッジ１６１のうち、電極リード１２に近く、かつ、電極リード１２の左側または右側エッジと平行な、フォールディング部１３９側のパンチエッジ１６１１に該当する電極リード１２側のアウトラインを基準ラインＳＴに設定してもよい。
【0228】
さらに、カップ部１３３間の幅を測定するためには、基準ライン設定部４２３は、複数のパンチエッジ１６１のうち、カップ部１３３の幅の境界に該当する２つのパンチエッジ１６１のアウトラインのうちいずれか１つのアウトラインを基準ラインＳＴに設定してもよい。
【0229】
すなわち、基準ライン設定部４２３は、電池ケース１３または二次電池１の各構成の位置を正確に測定できるのであれば、制限なく多様なアウトラインを基準ラインＳＴに設定することができる。
【0230】
距離演算部４２４は、前記画像において、前記基準ラインＳＴから前記電池ケース１３または二次電池１の各構成までの距離を演算する。例えば、ダイエッジ１６２側のパンチエッジ１６１２に該当するアウトラインが基準ラインＳＴに設定されると、距離演算部４２４は、前記基準ラインＳＴから脱気部１３７に含まれたエッジまでの距離を演算することができる。または、フォールディング部１３９側のパンチエッジ１６１１に該当するアウトラインが基準ラインＳＴに設定されると、距離演算部４２４は、前記基準ラインＳＴから電極リード１２の一側エッジまでの距離を演算してもよく、前記ダイエッジ１６２側のパンチエッジ１６１２に該当するアウトラインまでの距離を演算してもよい。
【0231】
距離演算部４２４は、予め格納された画像のピクセル数と実際距離の関係に対する情報を用いることができる。すなわち、距離演算部４２４は、前記画像において、前記基準ラインＳＴから前記各構成までの距離をピクセル数でカウントした後、予め格納された画像のピクセル数と実際距離の関係に対する情報を用いて、前記カウントしたピクセル数に対応する実際距離を演算することができる。
【0232】
検査装置４は、格納部４４をさらに含むことができる。格納部４４は、検査装置４の動作を処理および制御するためのプログラム、および各プログラムの実行中に発生する各種データまたは受信された信号などを格納する。特に、画像分析部４２２がカップ部１３３のパンチエッジ１６１１に該当するアウトラインを検出できるように、電池ケース１３に対する基準情報を格納することができる。ここで、電池ケース１３に対する基準情報は、カップ部１３３のパンチエッジ１６１１に対する基準アウトライン情報、および電池ケース１３または二次電池１の構成までの距離に対する基準情報などを含むことができる。これは、ユーザが格納部４４に直接格納してもよいが、検査装置４が繰り返し学習により前記基準情報を生成して格納してもよい。また、格納部４４は、距離演算部４２４が基準ラインＳＴから各構成までの実際距離を演算できるように、画像のピクセル数と実際距離の関係に対する情報を格納してもよい。さらに、検査対象となる電池ケース１３の検査結果情報を格納してもよい。このような格納部４４は、検査装置４に内蔵されてもよいが、別のストレージサーバとして備えられもよい。格納部４４は、不揮発性メモリ装置および揮発性メモリ装置を含む。不揮発性メモリ装置は、体積が小さく、軽く、外部の衝撃に強いＮＡＮＤフラッシュメモリであり、揮発性メモリ装置は、ＤＤＲ ＳＤＲＡＭであってもよい。
【0233】
制御部４２は、検査対象となる電池ケース１３の不良有無を判断する不良判断部４２５をさらに含むことができる。このような不良判断部４２５は、格納部４４に格納された、電池ケース１３に対する基準情報と、検査対象となる電池ケース１３の検査結果情報とを比較することができる。そして、検査結果情報が前記基準情報の誤差範囲内で含まれると、電池ケース１３を正常と判断する。一方、検査結果情報が前記基準情報の誤差範囲から外れると、電池ケース１３を不良と判断する。
【0234】
一方、検査装置４は、画像の信号を受信してディスプレイするディスプレイ部４３をさらに含むことができる。ディスプレイ部４３は、前記画像の信号を受信してユーザにディスプレイする。さらに、前記アウトライン抽出部４２１が電池ケース１３のアウトラインを抽出すると、アウトラインが画像上で表示され、ユーザがディスプレイ部４３を介して確認することもできる。ディスプレイ部４３は、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）、ＯＬＥＤ（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）、ＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ Ｒａｙ Ｔｕｂｅ）、ＰＤＰ（Ｐｌａｓｍａ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｐａｎｅｌ）などの多様な方式が用いられることができる。そして、ディスプレイ部４３は、ビデオインターフェースを介してバスに連結され、ディスプレイ部４３とバスとの間のデータ伝送は、グラフィックコントローラにより制御されることができる。
【0235】
検査装置４は、不良判断部４２５が電池ケース１３を不良と判断すると、アラームを発生させるアラーム部４５をさらに含むこともできる。アラームを発生させる際には、ランプの点灯または警告音など、聴覚的または視覚的にアラームを発生させてユーザが直観的に知ることができるようにすることが好ましい。
【0236】
これまで記述したビジョンセンサ４１、制御部４２、格納部４４、およびディスプレイ部４３の各構成要素は、メモリ上の所定領域で実行されるタスク、クラス、サブルーチン、プロセス、オブジェクト、実行スレッド、プログラムのようなソフトウェア（ｓｏｆｔｗａｒｅ）や、ＦＰＧＡ（ｆｉｅｌｄ－ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｇａｔｅ ａｒｒａｙ）またはＡＳＩＣ（ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ－ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ）のようなハードウェア（ｈａｒｄｗａｒｅ）で実現されてもよく、また、前記ソフトウェアおよびハードウェアの組み合わせからなってもよい。前記構成要素は、コンピュータで読み取り可能なストレージ媒体に含まれていてもよく、複数のコンピュータにその一部が分散して分布していてもよい。
【0237】
また、各ブロックは、特定の論理的機能を実行するための１つ以上の実行可能なインストラクションを含むモジュール、セグメント、またはコードの一部を示すことができる。また、いくつかの代替実行例においては、ブロックにて言及された機能が順序から外れて発生することもできる。例えば、相次いで示されている２つのブロックは、事実上、実質的に同時に行われることもでき、そのブロックが時々該当する機能に応じて逆順に行われることもできる。
【0238】
本発明の一実施形態に係る検査装置４を用いると、カップ部１３３のパンチエッジ１６１１が鮮明に現れるため、検査装置４がカップ部１３３のパンチエッジ１６１を自動で基準ラインＳＴに設定することができ、カップ部１３３のパンチエッジ１６１１を基準として電池ケース１３の各構成までの距離を正確に測定することができる。例えば、脱気部１３７の大きさおよび位置を測定することができ、二次電池１の製造が完了した後にも、カップ部１３３、電極リード１２、コウモリ耳１５、サイド１３４、フォールディング部１３９、および絶縁部１４などの大きさおよび位置を正確に把握することができる。それにより、二次電池１の不良有無を容易に判断することもでき、二次電池１を大量生産しても、これらの規格および品質を効率的かつ一括に管理することもできる。
【0239】
特に、電極リード１２の位置を正確に測定することができるため、電池モジュール５を製造するために電極リード１２を連結する際に容易に連結することができる。また、カップ部３３３の位置を正確に測定することができるため、電池モジュール５を製造するために複数の二次電池１を順次積層するか一列に整列させる際に、複数の二次電池１の整列度を改善することもできる。
【0240】
図２３は、本発明の一実施形態に係る電池ケース１３の脱気部１３７を切断して二次電池１の製造を完了した様子を示した概略図である。
電池ケース１３を二次シールしてシール部１３４１を形成した後、前記シール部１３４１の外側にカットラインＣＴを設定して脱気部１３７を切断する。それにより、図２３に示されたように、脱気部１３７の長さが短くなり、二次電池１の体積が減少することができる。上記のような過程により、パウチ型二次電池１の製造が完了する。
電池ケース１３を二次シールしてシール部１３４１を形成した後、前記シール部１３４１の外側にカットラインＣＴを設定して脱気部１３７を切断する。それにより、図２３に示されたように、脱気部１３７の長さが短くなり、二次電池１の体積が減少することができる。上記のような過程により、パウチ型二次電池１の製造が完了する。
【0241】
一方、脱気部１３７を切断して残ったサイド１３４は、複数のサイド１３４の中で、電極リード１２が突出形成されない。ところで、サイド１３４をシールした後にそのまま放置すると、二次電池１の全体体積が増加する。したがって、体積対比エネルギー密度を減少させるために、サイド１３４をフォールディングすることが好ましい。
【0242】
一方、サイド１３４は、図２３に示されたように、シール部１３４１および未シール部１３４２を含むことができる。シール部１３４１は、相対的に外側に位置し、シールされた領域であり、未シール部１３４２は、相対的に内側に位置し、シールされていない領域である。
【0243】
具体的に、前記電池ケース１３を二次シールしてシール部１３４１を形成する際に、シール部１３４１がカップ部１３３から直ちに連結されず、或る程度離隔して形成されることができる。サイド１３４をシールする際には、別のシールツール（図示せず）を用いて、サイド１３４に熱および圧力を印加しなければならない。ところで、仮に、このようなシールツールをカップ部１３３に密着した状態でサイド１３４をシールすると、サイド１３４の内側に位置したシーラント層１３５１が一部溶融して電極組立体１０に向かって漏れ、電極組立体１０を汚染させ得る。また、シールツールの熱が電極組立体１０まで伝達され、電極組立体１０が損傷し得る。したがって、シールツールをカップ部１３３から或る程度離隔した状態でサイド１３４をシールすることが好ましい。すると、シールツールによりシールされた部分がシール部１３４１になり、シールツールがカップ部１３３から離隔してシールされていない部分が未シール部１３４２になる。
【0244】
【0245】
従来は、サイド３３４をフォールディングすると、サイド３３４が固定されず、所定の角度で再びアンフォールディングされるという問題があった。具体的に、上述したように、パウチフィルム１３５は、シールラント層１３５１、水分バリア層１３５２、延伸補助層１３５４、および表面保護層１３５３が積層されて形成される。中でも、シーラント層１３５１は、第１ポリマー、特にポリプロピレン（ＰＰ）を含むため、柔軟性および弾性力が大きい。したがって、サイド１３４がフォールディングされると、本来の状態に戻ろうとする復原力が大きい。これに対し、水分バリア層１３５２は、金属、特にアルミニウム合金から製造されるため、サイド３３４がフォールディングされてからは、弾性変形の限界を超過し、フォールディングされた状態を維持しようとする保存力が大きい。
【0246】
ところで、従来のパウチフィルムは、水分バリア層が約３０～５０μｍの厚さを有し、シーラント層が約６０～１００μｍの厚さを有するものであった。すなわち、水分バリア層の厚さがシーラント層の厚さに比べて相当に薄く形成された。したがって、保存力よりも復原力がさらに大きいため、サイド３３４が固定されず、所定の角度で再びアンフォールディングされた。すると、サイド３３４により二次電池３の不要な体積が増加するという問題があった。
【0247】
これを解決するために、図２４および図２５に示されたように、サイド３３４に別にテープ３８を付着した。特に、テープ３８は、カップ部３３３の底部３３３２の外側面とサイド３３４に共に付着され、それにより、サイド３３４がカップ部３３３に固定され、再びアンフォールディングされるのを防止することができた。しかし、この場合、図２４に示されたように、テープ３８自体の厚さにより二次電池３の全体厚さが増加するという問題があった。また、サイド３３４をフォールディングする工程以後に、テープ３８を付着する追加の工程が必要であり、このような工程に多くの時間がかかり、工程数を増加させ、二次電池３の製造収率を低下させるという問題もあった。
【0248】
一方、脱気工程を行うと、ガスが電池ケース１３の内部から外部に排出されるにつれ、カップ部１３３の内部圧力が減少する。従来は、電極組立体１０がカップ部３３３の外壁３３８から或る程度離隔して配置された。したがって、カップ部３３３の内部圧力が減少するにつれ、カップ部３３３の外壁３３８と電極組立体１０との間の空間３７の体積も減少するため、カップ部３３３の外壁３３８または底部３３３２が変形し得た。特に、図２４に示されたように、二次電池３のフォールディング部側の外壁３３８が内側に陥没するにつれ、カップ部３３３のフォールディング部３３９側のパンチエッジ３６１が外部に突出して高さが高くなる、エッジハイ（Ｅｄｇｅ Ｈｉｇｈ）現象が発生し得た。このようなエッジハイ現象により二次電池３の不要な厚さが増加し、体積対比エネルギー密度が低下するという問題があった。また、カップ部３３３のフォールディング部３３９側の外壁３３８が変形するため、二次電池３の外観が美しくならず、商品性も低下するという問題もあった。さらに、エッジハイ現象により、コウモリ耳１５は、さらに大きさが増加し、形状が目立つという問題もあった。
【0249】
図２６は、本発明の一実施形態に係るサイド１３４をフォールディングした様子を側面から示した概略図である。
本発明の一実施形態によると、パウチフィルム１３５は、水分バリア層１３５２が５０～７０μｍの厚さを有し、前記シーラント層１３５１が７０～１００μｍの厚さを有するため、従来よりも水分バリア層１３５２の厚さがさらに厚くなる。したがって、サイド１３４をフォールディングした際に、保存力がさらに増加するため、別のテープ３８が付着される必要なく、サイド１３４が再びアンフォールディングされるのを防止することができる。
本発明の一実施形態によると、パウチフィルム１３５は、水分バリア層１３５２が５０～７０μｍの厚さを有し、前記シーラント層１３５１が７０～１００μｍの厚さを有するため、従来よりも水分バリア層１３５２の厚さがさらに厚くなる。したがって、サイド１３４をフォールディングした際に、保存力がさらに増加するため、別のテープ３８が付着される必要なく、サイド１３４が再びアンフォールディングされるのを防止することができる。
【0250】
このために、本発明の一実施形態に係る二次電池１は、電極１０１およびセパレータ１０２が積層されて形成される電極組立体１０と、前記電極組立体１０を内部に収容するカップ部１３３が形成されたパウチ型電池ケース１３と、を含み、前記パウチ型電池ケース１３は、前記カップ部１３３の外側に延長形成されたサイド１３４を含み、前記サイド１３４は、相対的に外側に位置してシールされたシール部１３４４と、相対的に内側に位置してシールされていない未シール部１３４５と、を含み、前記カップ部１３３に接着されておらず、前記未シール部１３４５においてフォールディングされる。
【0251】
すなわち、図２６に示されたように、二次電池１において、サイド１３４がカップ部１３３に向かってフォールディングされた後、サイド１３４がカップ部１３３に接着されておらず、かつ、フォールディングされた状態を維持し、アンフォールディングされない。この際、サイド１３４は、８５°～９５°の角度、特に８８°～９２°の角度でフォールディングされることができる。また、サイド１３４がカップ部１３３に隣接した位置でフォールディングされ、サイド１３４がカップ部１３３の外壁１３８に接触することができる。特に、上述したように、サイド１３４は、相対的に外側に配置されてシールされたシール部１３４１と、相対的に内側に配置されてシールされていない未シール部１３４２と、を含むことができる。そして、サイド１３４がフォールディングされる際には、カップ部１３３に相対的にさらに近い未シール部１３４２がフォールディングされることが好ましい。それにより、二次電池１の不要な体積をさらに減少させることができる。しかし、この場合にもサイド１３４とカップ部１３３は互いに接着されるのではなく、サイド１３４の保存力が増加してフォールディング状態を維持する。
【0252】
パウチフィルム１３５に２つのカップ部１３３を形成すると、１つのカップ部１３３を形成するときよりはカップ部１３３の深さＤが薄くなり得る。上述したように、カップ部１３３だけが集中的に延伸されるのではなく、カップ部１３３の周辺サイド１３４も全体的に微細に延伸されるためである。ところで、サイド１３４の幅がこのようなカップ部１３３の深さＤよりも長いと、サイド１３４を１回だけフォールディングした際に、サイド１３４の外側端部１３４３がカップ部１３３の底部１３３２よりもさらに外側に突出し得る。
【0253】
したがって、パウチフィルム１３５に２つのカップ部１３３が形成されると、図２６に示されたように、サイド１３４を２回フォールディングするダブルサイドフォールディング（Ｄｏｕｂｌｅ Ｓｉｄｅ Ｆｏｌｄｉｎｇ、ＤＳＦ）方法を用いることができる。具体的に、サイド１３４は、第１フォールディング部１３４４および第２フォールディング部１３４５を含むことができる。第１フォールディング部１３４４は、相対的に外側端部１３４３にさらに近い位置でフォールディングされた部分であり、第２フォールディング部１３４５は、相対的にカップ部１３３にさらに近い位置でフォールディングされた部分である。したがって、第１フォールディング部１３４４を基準としてサイド１３４を一次フォールディングした後、第２フォールディング部１３４５を基準としてサイド１３４を二次フォールディングすることができる。この際、第１フォールディング部１３４４は、サイド１３４におけるシール部１３４１に位置することができ、第２フォールディング部１３４５は、サイド１３４における未シール部１３４２に位置することができる。そして、サイド１３４は、第１フォールディング部１３４４において１７０°～１８０°の角度、特に１８０°の角度でフォールディングされることができる。そして、第２フォールディング部１３４５において８５°～９５°、特に８８°～９２°の角度でフォールディングされることができる。それにより、サイド１３４の外側端部１３４３がカップ部１３３の底部１３３２よりもさらに外側に突出するのを防止することができる。
【0254】
一方、本発明の一実施形態によると、電極組立体１０がカップ部１３３の外壁１３８に非常に近く位置することができるため、カップ部１３３の不要な体積が減少する。したがって、脱気工程を行ってカップ部１３３の内部圧力が減少しても、カップ部１３３の外壁１３８または底部１３３２が変形するのを防止することができる。すなわち、図２６に示されたように、エッジハイ現象が発生するのを防止することができるため、体積対比エネルギー密度が低下しない。
【0255】
図２７は、本発明の一実施形態に係る電池モジュール５の概略図である。
自動車などのような中大型電子機器は、出力が大きくなければならないため、多くの二次電池１が必要である。このような二次電池１を容易に移動し設置するために、電池モジュール５を製造することができる。このような電池モジュール５に複数の二次電池１を設置すると、外部に電気を安定的に供給することができる。
自動車などのような中大型電子機器は、出力が大きくなければならないため、多くの二次電池１が必要である。このような二次電池１を容易に移動し設置するために、電池モジュール５を製造することができる。このような電池モジュール５に複数の二次電池１を設置すると、外部に電気を安定的に供給することができる。
【0256】
一方、二次電池１の電極組立体１０から電気が生産されるために、電極１０１と電解液との間の化学反応が発生し、この過程で熱が発生する。ところで、熱により周辺温度が過度に上昇すると、二次電池１が設置された電気機器の回路に誤作動が発生するか、または電気機器の寿命が短縮するという問題がある。したがって、電池モジュール５には、二次電池１を冷却するための冷却システムが含まれる。冷却システムには、大きく、冷却水で冷却する水冷式、および空気で冷却する空冷式などの方式がある。中でも、水冷式冷却システムが空冷式冷却システムよりも冷却効率がさらに高いため、さらに多く活用される。
【0257】
冷却システムは、二次電池１を直接冷却させる冷却プレートを含み、このような冷却プレートの内部には別の流路が形成され、冷却水が流動することができる。そして、流路は、太さが細く長さが長いほど、表面積が広くなり、冷却効率が増加することができる。
【0258】
電池モジュール５を製造するためには、先ず、二次電池１を複数製造した後、このような二次電池１を互いに連結し、ハウジング５１に収納する。この際、二次電池１を一列に整列させて積層することができる。図２７に示されたように、二次電池１がハウジング５１に収納される際に、二次電池１の長さの長い側面が下方に向かい、ハウジング５１の下面には、冷却プレート（図示せず）を形成することができる。したがって、冷却プレートが二次電池１の長さの長い側面から冷却させることで、冷却効率を増大させることができる。
【0259】
一方、二次電池１の一側には、ブリッジ１３６がフォールディングされて形成されたフォールディング部１３９が形成され、他側には、脱気部１３７が切断されて残った領域であるサイド１３４が形成される。ところで、冷却プレートが二次電池１の複数の面のうち、サイド１３４が形成された側面から冷却させると、サイド１３４により冷却プレートと電極組立体１０との間の距離が遠くなるため、冷却効率が低下し得る。したがって、冷却プレートは、二次電池１の長さの長い側面のうち、フォールディング部１３９が形成された側面から冷却させることが好ましい。このために、二次電池１をハウジング５１に収納する際には、フォールディング部１３９が冷却プレートに向かう方向、すなわち、下方に向かうように収納されることができる。
【0260】
図２８は、従来の二次電池３が電池モジュール５のハウジング５１に収納された様子を示した正面拡大図であり、図２９は、従来の二次電池３が電池モジュール５のハウジング５１に収納された様子を示した側面拡大図である。
【0261】
上述したように、従来は、コウモリ耳３５の大きさを減少させるのに限界があった。特に、カップ部３３３の深さＤ’を十分に深く（例えば、６．５ｍｍ以上）成形しながらも、コウモリ耳３５の大きさを一定数値（例えば、１．５ｍｍ）以下に減少させるのに限界があった。
【0262】
また、従来は、フォールディング部３３９とコウモリ耳３５の内側エッジ３５ａがなす角度θ’が１５１度以下に形成された。
ここで、前記角度θ’は、フォールディング部３３９に対応する仮想の第１ラインＬ１と、コウモリ耳３５の内側エッジ３５ａに対応する仮想の第２ラインＬ２がなす角度を意味し得る。特に、前記第１ラインＬ１および第２ラインＬ２は、画像分析により決定されることができる。一例として、前記第１ラインＬ１および第２ラインＬ２は、ビジョン装置において、ＲＯＩ（Ｒｅｇｉｏｎ ｏｆ ｉｎｔｅｒｅｓｔ）内で確認される複数のエッジポイントを連結することで抽出されることができる。したがって、フォールディング部３３９やコウモリ耳３５の内側エッジ３５ａが一部撓むか曲がって形成された場合にも、第１ラインＬ１および第２ラインＬ２が明確に定義されることができる。このような画像分析は周知の技術であるため、詳しい説明は省略する。
ここで、前記角度θ’は、フォールディング部３３９に対応する仮想の第１ラインＬ１と、コウモリ耳３５の内側エッジ３５ａに対応する仮想の第２ラインＬ２がなす角度を意味し得る。特に、前記第１ラインＬ１および第２ラインＬ２は、画像分析により決定されることができる。一例として、前記第１ラインＬ１および第２ラインＬ２は、ビジョン装置において、ＲＯＩ（Ｒｅｇｉｏｎ ｏｆ ｉｎｔｅｒｅｓｔ）内で確認される複数のエッジポイントを連結することで抽出されることができる。したがって、フォールディング部３３９やコウモリ耳３５の内側エッジ３５ａが一部撓むか曲がって形成された場合にも、第１ラインＬ１および第２ラインＬ２が明確に定義されることができる。このような画像分析は周知の技術であるため、詳しい説明は省略する。
【0263】
したがって、図２８に示されたように、二次電池３をハウジング５１に収納すると、コウモリ耳３５がハウジング５１とフォールディング部３３９との間を大きい間隔ｄ’（例えば、１．５ｍｍ超過）で離隔させた。したがって、このような間隔ｄ’が冷却プレートの冷却を妨害して冷却効率が低下し得た。これを解決するために、前記冷却プレートと二次電池１のフォールディング部３３９との間の空間に熱伝達物質５２を注入し、冷却プレートが熱伝達物質５２によりフォールディング部１３９を冷却させるようにした。例えば、前記熱伝達物質５２は、熱グリース（Ｔｈｅｒｍａｌ Ｇｒｅａｓｅ）であってもよい。
【0264】
ところで、コウモリ耳１５の大きさが大きいと、このような熱伝達物質５２を多く注入しなければならないため、費用が増加し、冷却プレートとフォールディング部１３９との間の間隔ｄ’が大きいため、依然として冷却効率が低いという問題があった。
【0265】
また、脱気孔Ｈを通して脱気工程を行うと、電池ケース３３の内部圧力が減少するにつれ、図２９に示されたように、電池ケース３３のフォールディング部３３９が電極組立体１０に密着した。ところで、従来は、クリアランスＣＬ’を減少させるのに限界があり、フォールディング部３３９の幅も大きく形成された。したがって、カップ部３３３の外壁３３８と電極組立体１０との間の空間３７が大きく形成され、二次電池３の体積対比エネルギー密度が減少するという問題があった。さらに、電極組立体１０が熱グリース５２から離隔した距離も増加するため、冷却効率がさらに低くなるという問題もあった。
【0266】
図３０は、本発明の一実施形態に係る二次電池１が電池モジュール５のハウジング５１に収納された様子を示した正面拡大図であり、図３１は、本発明の一実施形態に係る二次電池１が電池モジュール５のハウジング５１に収納された様子を示した側面拡大図である。
【0267】
本発明の一実施形態に係るパウチ型二次電池１は、電極１０１およびセパレータ１０２が積層されて形成される電極組立体１０と、前記電極組立体１０を内部に収容するカップ部１３３が形成されたパウチ型電池ケース１３と、を含み、前記電池ケース１３は、前記カップ部１３３が少なくとも一方に形成された第１ケース１３１および第２ケース１３２と、前記第１ケース１３１と前記第２ケース１３２を一体に連結するフォールディング部１３９と、前記フォールディング部１３９の両端の一部から外側に向かって突出形成されるコウモリ耳１５と、を含み、前記コウモリ耳１５は、長さｄが１．５ｍｍ以下である。
【0268】
また、フォールディング部１３９とコウモリ耳１５の内側エッジ１５ａがなす角度θは、１５１度よりも大きく形成されることができる。また、前記角度θは、１８０度以下であってもよい。そして、前記角度θが１８０度であれば、コウモリ耳１５が存在しない状態を意味し得る。
【0269】
ここで、前記角度θは、フォールディング部１３９に対応する仮想の第１ラインＬ１と、コウモリ耳１５の内側エッジ１５ａに対応する仮想の第２ラインＬ２がなす角度を意味し得る。第１ラインＬ１および第２ラインＬ２に対しては、前述した内容を援用する。そして、本発明の一実施形態に係る電池モジュール５は、電極１０１およびセパレータ１０２が積層されて形成される電極組立体１０が、パウチ型電池ケース１３に形成されたカップ部１３３の内部に収納されたパウチ型二次電池１と、前記二次電池１が内部に収納されたハウジング５１と、を含み、前記電池ケース１３は、前記カップ部１３３がそれぞれ形成された第１ケース１３１および第２ケース１３２と、前記第１ケース１３１と前記第２ケース１３２を一体に連結するフォールディング部１３９と、前記フォールディング部１３９の両端の一部から外側に向かって突出形成されるコウモリ耳１５と、を含み、前記コウモリ耳１５は、長さｄが１．５ｍｍ以下である。
【0270】
上述したように、コウモリ耳１５は、ブリッジ１３６をフォールディングしてフォールディング部１３９の両端の一部から外側に突出形成される。本発明の一実施形態によると、このようなコウモリ耳１５の長さは１．５ｍｍ以下、特に１ｍｍ以下であってもよい。このようなコウモリ耳１５の長さは、前記フォールディング部１３９側の外壁１３８１から前記コウモリ耳１５の最外側端部まで測定した長さであってもよい。この際、上述したように、フォールディング部１３９側の外壁１３８１は、クリアランスＣＬにより底部１３３２から傾斜角が９０°～９５°間の傾斜を有することができる。これを考慮すると、コウモリ耳の測定の一例として、コウモリ耳１５の長さは、フォールディング部１３９側の外壁１３８１中の最も外側に突出した部分から、前記コウモリ耳１５の最外側端部まで測定した長さであってもよい。
【0271】
コウモリ耳１５の長さは、物差しまたはバーニアキャリパーなどを用いて二次電池１に直接接触して測定してもよく、レーザ変位センサまたはビジョンセンサなどを用いて非接触方式で測定してもよい。
【0272】
以上、これはコウモリ耳の長さを測定する方法を一例として記載したものであり、必ずしも前記測定方法に限定される場合だけが本発明の範囲に属するものではない。コウモリ耳の長さは、請求項の記載および本発明の趣旨に該当するものであれば、いずれも本発明で意味するコウモリ耳の長さになることができる。
【0273】
本発明の一実施形態によると、パウチフィルム１３５の成形性が改善されることで、ブリッジ１３６の厚さｔをさらに薄く、カップ部１３３のパンチエッジ１６１１の曲率半径Ｒ２およびクリアランスＣＬをさらに小さく形成することができる。
【0274】
それにより、カップ部１３３の深さＤを３ｍｍ以上、特に６．５ｍｍ以上に成形しながらも、コウモリ耳１５の長さｄも１．５ｍｍ以下、特に１ｍｍ以下にさらに減少することができる。したがって、図３０に示されたように、ハウジング５１とフォールディング部１３９との間の間隔ｄが１．５ｍｍ以下に狭くなることができる。それにより、ハウジング５１の内部において熱伝達物質５２の厚さが１．５ｍｍ以下になることができ、熱グリース５２の注入量をさらに減少させることができるため、費用を節減することができ、冷却効率も増加することができる。
【0275】
また、図３１に示されたように、クリアランスＣＬをさらに小さく形成することができ、フォールディング部１３９の幅ＦＷも小さく形成することができる。したがって、カップ部１３３の外壁１３８と電極組立体１０との間の空間１７が減少することになり、二次電池１の体積対比エネルギー密度が増加することができる。そして、電極組立体１０が熱グリース５２から離隔した距離も減少するため、冷却効率もさらに増加することができる。
【0276】
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であれば、本発明がその技術的思想や必須の特徴を変更せず、他の具体的な形態で実施可能であることを理解することができるであろう。したがって、以上で記述された実施形態は、全ての面で例示的なものであって、限定的なものではないことを理解しなければならない。本発明の範囲は上記の詳細な説明よりは後述の特許請求の範囲により示され、特許請求の範囲の意味および範囲、そしてその均等概念から導き出される多様な実施形態が本発明の範囲に含まれるものと解釈しなければならない。
【符号の説明】
【0277】
１：二次電池
２：成形装置
３：従来の二次電池
４：検査装置
５：電池モジュール
１０：電極組立体
１１：電極タブ
１２：電極リード
１３：電池ケース
１４：絶縁部
１５：コウモリ耳
１６：エッジ
１７：空間
２１：ダイ
２２：パンチ
３３：従来の電池ケース
３５：従来のコウモリ耳
３６：従来のエッジ
３７：従来の空間
３８：従来のテープ
４１：ビジョンセンサ
４２：制御部
４３：ディスプレイ部
４４：格納部
４５：アラーム部
５１：ハウジング
５２：熱グリース
１０１：電極
１０２：セパレータ
１１１：正極タブ
１１２：負極タブ
１２１：正極リード
１２２：負極リード
１３１：第１ケース
１３２：第２ケース
１３３：カップ部
１３４：サイド
１３５：パウチフィルム
１３６：ブリッジ
１３７：脱気部
１３８：外壁
１３９：フォールディング部
１６１：パンチエッジ
１６２：ダイエッジ
１６３：厚さエッジ
１６４：コーナー
２１１：成形部
２１２：隔壁
２１３：ダイのエッジ
２２１：パンチのエッジ
３３３：従来のカップ部
３３４：従来のサイド
３３６：従来のブリッジ
３３７：従来の脱気部
３３８：従来の外壁
３３９：従来のフォールディング部
３６１：従来のパンチエッジ
３６２：従来のダイエッジ
４２１：アウトライン抽出部
４２２：画像分析部
４２３：基準ライン設定部
４２４：距離演算部
４２５：不良判断部
１０２１：周辺部
１３３１：収容空間
１３３２：底部
１３３３：外壁
１３４０：臨時シール部
１３４１：シール部
１３４２：未シール部
１３４３：外側端部
１３４４：第１フォールディング部
１３４５：第２フォールディング部
１３５１：シーラント層
１３５２：水分バリア層
１３５３：表面保護層
１３５４：延伸補助層
１３７１：エッジ
１３８１：ブリッジ側の外壁
１３８２：脱気部側の外壁
１３９１：溝
１６１１：ブリッジ側のパンチエッジ
１６１２：脱気部側のパンチエッジ
１６１３：第１パンチエッジ
１６１４：第２パンチエッジ
２：成形装置
３：従来の二次電池
４：検査装置
５：電池モジュール
１０：電極組立体
１１：電極タブ
１２：電極リード
１３：電池ケース
１４：絶縁部
１５：コウモリ耳
１６：エッジ
１７：空間
２１：ダイ
２２：パンチ
３３：従来の電池ケース
３５：従来のコウモリ耳
３６：従来のエッジ
３７：従来の空間
３８：従来のテープ
４１：ビジョンセンサ
４２：制御部
４３：ディスプレイ部
４４：格納部
４５：アラーム部
５１：ハウジング
５２：熱グリース
１０１：電極
１０２：セパレータ
１１１：正極タブ
１１２：負極タブ
１２１：正極リード
１２２：負極リード
１３１：第１ケース
１３２：第２ケース
１３３：カップ部
１３４：サイド
１３５：パウチフィルム
１３６：ブリッジ
１３７：脱気部
１３８：外壁
１３９：フォールディング部
１６１：パンチエッジ
１６２：ダイエッジ
１６３：厚さエッジ
１６４：コーナー
２１１：成形部
２１２：隔壁
２１３：ダイのエッジ
２２１：パンチのエッジ
３３３：従来のカップ部
３３４：従来のサイド
３３６：従来のブリッジ
３３７：従来の脱気部
３３８：従来の外壁
３３９：従来のフォールディング部
３６１：従来のパンチエッジ
３６２：従来のダイエッジ
４２１：アウトライン抽出部
４２２：画像分析部
４２３：基準ライン設定部
４２４：距離演算部
４２５：不良判断部
１０２１：周辺部
１３３１：収容空間
１３３２：底部
１３３３：外壁
１３４０：臨時シール部
１３４１：シール部
１３４２：未シール部
１３４３：外側端部
１３４４：第１フォールディング部
１３４５：第２フォールディング部
１３５１：シーラント層
１３５２：水分バリア層
１３５３：表面保護層
１３５４：延伸補助層
１３７１：エッジ
１３８１：ブリッジ側の外壁
１３８２：脱気部側の外壁
１３９１：溝
１６１１：ブリッジ側のパンチエッジ
１６１２：脱気部側のパンチエッジ
１６１３：第１パンチエッジ
１６１４：第２パンチエッジ
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28】
【図29】
【図30】
【図31】
【外国語明細書】