特開 2024-21083 パウチ外装材、およびそれを用いた二次電池

(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】P2024021083

(43)【公開日】2024-02-15

(54)【発明の名称】パウチ外装材、およびそれを用いた二次電池

(51)【国際特許分類】

   H01M 50/105 20210101AFI20240207BHJP

   H01M 10/613 20140101ALI20240207BHJP

   H01M 10/6554 20140101ALI20240207BHJP

   H01M 10/647 20140101ALI20240207BHJP

   H01M 10/623 20140101ALI20240207BHJP

   H01M 10/625 20140101ALI20240207BHJP

   H01M 10/627 20140101ALI20240207BHJP

   H01M 50/204 20210101ALI20240207BHJP

【ＦＩ】

H01M50/105

H01M10/613

H01M10/6554

H01M10/647

H01M10/623

H01M10/625

H01M10/627

H01M50/204 401H

【審査請求】有

【請求項の数】20

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023202554

(22)【出願日】2023-11-30

(62)【分割の表示】P 2019110630の分割

【原出願日】2019-06-13

(31)【優先権主張番号】10-2018-0072245

(32)【優先日】2018-06-22

(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR

(31)【優先権主張番号】10-2018-0153314

(32)【優先日】2018-12-03

(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR

(71)【出願人】

【識別番号】522151617

【氏名又は名称】エスケー オン カンパニー リミテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100106002

【弁理士】

【氏名又は名称】正林 真之

(74)【代理人】

【識別番号】100120891

【弁理士】

【氏名又は名称】林 一好

(72)【発明者】

【氏名】キム テ イル

(72)【発明者】

【氏名】キム スン ヨプ

(72)【発明者】

【氏名】ジョン ウォン ソク

(57)【要約】

【課題】パウチ外装材と、それを用いた二次電池を提供する。
【解決手段】本発明は、凹状に形成される第１及び第２収納部と、第１及び第２収納部を囲むように、パウチ外装材の外縁に沿って形成されるシール部と、第１及び第２収納部の間に形成され、且つ各収納部の底面から突出形成され、第１及び第２収納部を区画する区画部と、を含み、区画部は、上端がシール部よりも低い高さで形成され、区画部の中間で第１及び第２収納部を区画する第１区画部と、区画部の両端で上面がシール部と同一の高さで形成される第２区画部と、第１区画部と第２区画部を連結する第３区画部と、を含んでパウチ外装材が構成され、パウチ外装材に電極組立体を収納してパッケージングされた二次電池の一側面が平面状に形成される。平らな側面を冷却プレートに密着させることで、二次電池の冷却効率を極大化することができるパウチ外装材と、それを用いた二次電池に関する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

電極組立体を収納してパッケージングするパウチ外装材であって、
凹状に形成される第１収納部および第２収納部と、
前記第１収納部および第２収納部を囲むように、前記パウチ外装材の外縁に沿って形成されるシール部と、
前記第１収納部と第２収納部との間に形成され、且つ前記各収納部の底面から突出形成され、第１収納部と第２収納部を区画する区画部と、を含み、
前記区画部は、
上端が前記シール部よりも低い高さで形成され、前記区画部の中間で前記第１収納部と第２収納部を区画する第１区画部と、
前記区画部の両端で、上面が前記シール部と同一の高さで形成される第２区画部と、
前記第１区画部と第２区画部を連結する第３区画部と、を含む、パウチ外装材。

【請求項2】

前記第３区画部は、第１区画部の長さ方向の端部で第２区画部に向かって傾斜して形成される、請求項１に記載のパウチ外装材。

【請求項3】

前記第３区画部は、第２区画部および第１区画部の上端部とラウンド状に連結される、請求項２に記載のパウチ外装材。

【請求項4】

前記第１区画部は、上端部が曲線状の断面からなる曲面部を含む、請求項１に記載のパウチ外装材。

【請求項5】

前記第１区画部は、前記第１収納部および第２収納部を前記曲面部と直線状に連結する平面部をさらに含む、請求項４に記載のパウチ外装材。

【請求項6】

前記第１区画部の上側面の断面長さが、前記第１収納部の深さと第２収納部の深さとの和よりも小さく形成される、請求項５に記載のパウチ外装材。

【請求項7】

パウチ外装材および電極組立体を含む二次電池であって、
前記パウチ外装材は、
凹状に形成される第１収納部および第２収納部と、
前記第１収納部および第２収納部を囲むように、前記パウチ外装材の外縁に沿って形成されるシール部と、
前記第１収納部と第２収納部との間に形成され、且つ前記各収納部の底面から突出形成され、第１収納部と第２収納部を区画する区画部と、を含み、
前記区画部は、
上端が前記シール部よりも低い高さで形成され、前記区画部の中間で前記第１収納部と第２収納部を区画する第１区画部と、
前記区画部の両端で上面が前記シール部と同一の高さで形成される第２区画部と、
前記第１区画部と第２区画部を連結する第３区画部と、を含み、
前記パウチ外装材の第１収納部と第２収納部が互いに向かい合うように前記区画部に沿って折り畳んで形成された収納空間に、前記電極組立体が収納されてパッケージングされる、二次電池。

【請求項8】

前記第１区画部は、広げられて平面状の側面部として形成され、
前記シール部は、
前記二次電池の側面部の両端と隣接する部分に、前記二次電池の側面部に対して垂直な方向に突出した延長部を含む、請求項７に記載の二次電池。

【請求項9】

前記パウチ外装材の前記第１収納部の深さと第２収納部の深さとの和が、前記電極組立体の厚さと同一であるように形成される、請求項７に記載の二次電池。

【請求項10】

前記第１区画部が広げられて平面状の側面部として形成され、
前記側面部の両端には、凹状のディンプルが形成される、請求項７に記載の二次電池。

【請求項11】

請求項８に記載の１つ以上の二次電池と、
前記二次電池の側面部と面接触される面を備えた冷却プレートと、を含む、二次電池パック。

【請求項12】

前記シール部は、
前記二次電池の側面部の両端と隣接する部分に、前記二次電池の側面部に対して垂直な方向に突出した延長部を含む、請求項１１に記載の二次電池パック。

【請求項13】

前記冷却プレートの第１側面と第２側面との間の幅が、前記二次電池の延長部の間の長さに対応する、請求項１２に記載の二次電池パック。

【請求項14】

前記冷却プレートの第１側面と第２側面との間の幅が、前記二次電池の延長部の間の長さよりも大きい、請求項１２に記載の二次電池パック。

【請求項15】

前記冷却プレートの第１側面および第２側面のそれぞれには、前記二次電池の延長部の長さより大きいかまたは等しい高さで段差が形成されている、請求項１４に記載の二次電池パック。

【請求項16】

前記冷却プレートの第１側面および第２側面のそれぞれには、前記二次電池の延長部を収容するように、前記延長部の長さより深いかまたは等しい深さで１つ以上の溝が形成されている、請求項１４に記載の二次電池パック。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、パウチ外装材、およびそれを用いた二次電池に関し、より詳細には、パウチ外装材を用いた二次電池の一側面が冷却プレートに密着するようにすることで、冷却効率を向上させることができるパウチ外装材、およびそれを用いた二次電池に関する。

【背景技術】

【0002】

一般に、リチウム二次電池は、外装材の形状に応じて、電極組立体が金属缶に収納されている缶型二次電池と、電極組立体がアルミニウムラミネートシートのパウチ外装材に収納されているパウチ型二次電池とに大別される。

【0003】

リチウム二次電池は、小型モバイル装置だけでなく、自動車や電力貯蔵装置などのような中大型装置にも広く用いられている。このような場合には、容量および出力を高めるために、積層が容易で、且つ重量が軽いパウチ型二次電池が多数個連結されて用いられる。

【0004】

しかしながら、多数のパウチ型二次電池を積層して電池モジュールを構成する際には、多数の二次電池から放出される熱が累積されて電池モジュールの温度が急激に上昇し得る。そのため、多数のパウチ型二次電池を用いて電池モジュールを構成する場合には、安定的且つ効果的な冷却性能を確保することが非常に重要である。

【0005】

そこで、近年、効率的な冷却性能が確保され、且つ簡単な構造の冷却方法として、パウチ型二次電池の側面部が冷却プレートの表面に直接接触するようにして冷却する方法が研究されているが、現在のところ、パウチ外装材の形状の限界により、パウチ型二次電池の側面部を冷却プレートに効果的に密着させることが困難であった。

【0006】

上記の問題を解決するために、米国特許登録第８，５０１，３４３号（パウチ型電池）では、パウチ外装材における一対の収納部を独立の空間として分離せず、１つの空間として形成していたが、このような形状のパウチ外装材を用いて二次電池を製造する場合、パウチ外装材が折り畳まれない問題や、折り畳む過程で側面部の両端が外側へ潰れてしまうという問題が発生していた。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】ＵＳ８，５０１，３４３Ｂ２（２０１３．０８．０６．）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

したがって、本発明は、従来技術の問題を解決するためになされたものであって、本発明の目的は、パウチ外装材を用いた二次電池の一側面が完璧な冷却構造を有するようにすることで、二次電池の一側面が冷却プレートに密着して冷却効率を極大化するパウチ外装材、およびそれを用いた二次電池を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記のような目的を達成するために、本発明に係るパウチ外装材は、電極組立体を収納してパッケージングするパウチ外装材であって、凹状に形成される第１収納部および第２収納部と、前記第１収納部および第２収納部を囲むように、前記パウチ外装材の外縁に沿って形成されるシール部と、前記第１収納部と第２収納部との間に形成され、且つ前記各収納部の底面から突出して形成され、第１収納部と第２収納部を区画する区画部と、を含み、前記区画部は、上端が前記シール部よりも低い高さで形成され、前記区画部の中間で前記第１収納部と第２収納部を区画する第１区画部と、前記区画部の両端で、上面が前記シール部と同一の高さで形成される第２区画部と、前記第１区画部と第２区画部を連結する第３区画部と、を含むことができる。

【0010】

また、前記第３区画部は、第１区画部の長さ方向の端部で第２区画部に向かって傾斜して形成されることができる。

【0011】

また、前記第３区画部は、第２区画部および第１区画部の上端部とラウンド状に連結されることができる。

【0012】

また、前記第１区画部は、上端部が曲線状の断面からなる曲面部を含むことができる。

【0013】

また、前記第１区画部は、前記第１収納部および第２収納部を前記曲面部と直線状に連結する平面部をさらに含むことができる。

【0014】

また、前記第１区画部の上側面の断面長さが、前記第１収納部の深さと第２収納部の深さとの和よりも小さく形成されることができる。

【0015】

また、本発明に係る二次電池は、パウチ外装材および電極組立体を含む二次電池であって、前記パウチ外装材は、凹状に形成される第１収納部および第２収納部と、前記第１収納部および第２収納部を囲むように、前記パウチ外装材の外縁に沿って形成されるシール部と、前記第１収納部と第２収納部との間に形成され、且つ前記各収納部の底面から突出して形成され、第１収納部と第２収納部を区画する区画部と、を含み、前記区画部は、上端が前記シール部よりも低い高さで形成され、前記区画部の中間で前記第１収納部と第２収納部を区画する第１区画部と、前記区画部の両端で上面が前記シール部と同一の高さで形成される第２区画部と、前記第１区画部と第２区画部を連結する第３区画部と、を含み、前記パウチ外装材の第１収納部と第２収納部が互いに向かい合うように前記区画部に沿って折り畳んで形成された収納空間に、前記電極組立体が収納されてパッケージングされることができる。

【0016】

また、前記第１区画部は、広げられて平面状の側面部として形成され、前記シール部は、前記二次電池の側面部の両端と隣接する部分に、前記二次電池の側面部に対して垂直な方向に突出した延長部を含むことができる。

【0017】

また、前記パウチ外装材の前記第１収納部の深さと第２収納部の深さとの和が、前記電極組立体の厚さと同一であるように形成されることができる。

【0018】

また、前記第１区画部が広げられて平面状の側面部として形成され、前記側面部の両端には、凹状のディンプルが形成されることができる。

【0019】

また、本発明に係る二次電池パックは、１つ以上の前記二次電池と、前記二次電池の側面部と面接触される面を備えた冷却プレートと、を含むことができる。

【0020】

また、前記シール部は、前記二次電池の側面部の両端と隣接する部分に、前記二次電池の側面部に対して垂直な方向に突出した延長部を含むことができる。

【0021】

また、前記冷却プレートの第１側面と第２側面との間の幅が、前記二次電池の延長部の間の長さに対応することができる。

【0022】

また、前記冷却プレートの第１側面と第２側面との間の幅が、前記二次電池の延長部の間の長さよりも大きいことができる。

【0023】

また、前記冷却プレートの第１側面および第２側面のそれぞれには、前記二次電池の延長部の長さより大きいかまたは等しい高さで段差が形成されることができる。

【0024】

また、前記冷却プレートの第１側面および第２側面のそれぞれには、前記二次電池の延長部を収容するように、前記延長部の長さより深いかまたは等しい深さで１つ以上の溝が形成されることができる。

【発明の効果】

【0025】

本発明に係るパウチ外装材およびそれを用いた二次電池は、二次電池の一側面が完璧な冷却構造を有するようにすることで、二次電池の一側面が冷却プレートに密着することができるため、冷却効率が極大化される効果がある。

【図面の簡単な説明】

【0026】

【図1】本発明の一実施形態に係る電極組立体およびパウチ外装材を含む二次電池を示した分解斜視図である。

【図2】本発明の一実施形態に係るパウチ外装材の上側平面図である。

【図3】図２のＡ－Ａ´線に沿った断面図である。

【図4】図２のＢ－Ｂ´線に沿った断面図である。

【図5】図２のＣ－Ｃ´線に沿った断面図である。

【図6】図５の拡大図である。

【図7】本発明の一実施形態に係る二次電池を示した断面図である。

【図8】本発明の一実施形態に係る電極組立体およびパウチ外装材を含む二次電池を示した組み立て斜視図である。

【図9】本発明の二次電池において、延長部およびディンプルが形成された部分を示した写真、および区画部の高さを収納部の深さと同一に形成した従来の二次電池を比較した写真である。

【図10】本発明に係る二次電池と冷却プレートが結合されて二次電池パックを構成する第１例示図である。

【図11】図１０の部分拡大図である。

【図12】図１１において、二次電池と冷却プレートが結合された状態を示した部分拡大図である。

【図13】本発明に係る二次電池と冷却プレートが結合されて二次電池パックを構成する第２例示図である。

【図14】図１３の部分拡大図である。

【図15】図１４において、二次電池と冷却プレートが結合された状態を示した部分拡大図である。

【図16】本発明に係る二次電池と冷却プレートが結合されて二次電池パックを構成する第３例示図である。

【図17】図１６の部分拡大図である。

【図18】図１７において、二次電池と冷却プレートが結合された状態を示した部分拡大図である。

【発明を実施するための形態】

【0027】

本発明の好ましい実施形態を添付図面を参照して詳細に説明すると、次のとおりである。以下の詳細な説明は例示的なものに過ぎず、本発明の好ましい実施形態を示したものに過ぎない。

【0028】

図１は、本発明の一実施形態に係る電極組立体およびパウチ外装材を含む二次電池を示した分解斜視図である。

【0029】

図１を参照すると、本発明に係る二次電池３００は、パウチ外装材１００と、セパレータを挟んで積層された多数の電極体を含む電極組立体２００と、を含んで構成されることができる。ここで、パウチ外装材１００は、電極組立体２００を収納して囲み、互いに当接するシール部１５０がシールされてパッケージングされる。

【0030】

電極組立体２００の両端には、第１電極タブ２２０および第２電極タブ２３０が形成されることができる。図面では、電極タブが、電極組立体２００の横方向の両側面から突出した形態で形成されているが、本発明の二次電池３００において、電極タブの構成はこれに限定されず、シール部１５０の何れか一側面に第１電極タブ２２０および第２電極タブ２３０をともに配置することも可能である。

【0031】

図２は本発明の一実施形態に係るパウチ外装材の上側平面図であり、図３は図２のＡ－Ａ´線に沿った断面図であり、図４は図２のＢ－Ｂ´線に沿った断面図であり、図５は図２のＣ－Ｃ´線に沿った断面図である。

【0032】

図２から図５を参照すると、本発明の一実施形態に係るパウチ外装材１００は、電極組立体２００を収納するために形成される第１収納部１１０および第２収納部１２０と、第１収納部１１０および第２収納部１２０を囲むようにパウチ外装材１００の外縁に沿って形成されるシール部１５０と、第１収納部１１０と第２収納部１２０を形成する底面から上側に、すなわち、第１収納部１１０と第２収納部１２０の内側に凸状に底面から突出形成され、且つ上端がシール部１５０よりも低い高さで形成され、所定の間隔で第１収納部１１０と第２収納部１２０を区画する第１区画部１３０と、シール部１５０に連結された側面、および前記側面に連結された底面から突出形成された第２区画部１４１と、前記第１区画部１３０と第２区画部１４１を連結する第３区画部１４２と、を含んで構成されることができる。

【0033】

パウチ外装材１００内には、電極組立体２００を収納するための１つの第１収納部１１０および第２収納部１２０が形成されることができる。第１収納部１１０および第２収納部１２０は、平板状に形成されたパウチ外装材１００において、高さ方向の下方へ凹状に窪んだ形状に形成され、パウチ外装材１００の内部をプレスするなどの方式により押圧して形成されることができる。ここで、第１収納部１１０および第２収納部１２０のそれぞれは、電極組立体２００の幅および長さに対応する大きさを有しており、第１収納部１１０および第２収納部１２０のそれぞれの深さの和が、電極組立体２００の厚さに対応するように形成されることができる。この際、第１収納部１１０および第２収納部１２０の深さは、シール部１５０の上面から第１収納部１１０および第２収納部１２０のそれぞれの底面までの直線距離であって、第１収納部１１０の深さは、幅方向および長さ方向の両方において均一形成され、第２収納部１２０の深さも、幅方向および長さ方向の両方において均一に形成されることができる。また、図面では、第１収納部１１０の深さと第２収納部１２０の深さが互いに同一に形成されていると示したが、第１収納部１１０の深さと第２収納部１２０の深さが互いに異なって形成されていてもよい。

【0034】

シール部１５０は、平板状に形成されたパウチ外装材１００の内部をプレスするなどの方式により押圧して第１収納部１１０および第２収納部１２０を形成した際に、押圧により窪まずに残っている部分である。すなわち、第１収納部１１０および第２収納部１２０を囲むようにパウチ外装材１００の外縁に沿って形成される部分が、シール部１５０となることができる。

【0035】

第１区画部１３０は、第１収納部１１０と第２収納部１２０との間の底面から高さ方向上方へ凸状に突出形成されており、長さ方向に沿って延びて形成され、幅方向に第１収納部１１０と第２収納部１２０を区画する部分である。ここで、第１区画部１３０は、平板状に形成されたパウチ外装材１００の内部をプレスするなどの方式により押圧して第１収納部１１０および第２収納部１２０を形成する際に、下側の金型に、第１区画部１３０に対応する形態に凸部が形成されている状態で、パウチ外装材を押圧することにより、第１収納部１１０および第２収納部１２０の外側では凹状に、内側では凸状になるように第１区画部１３０が形成されることができる。この際、第１区画部１３０の上端がシール部１５０より低い高さで形成されており、第１区画部１３０は、長さ方向の両端が第１収納部１１０および第２収納部１２０の長さ方向の両側面から所定距離離隔した位置まで形成されることができる。

【0036】

第２区画部１４１は、パウチ外装材１００が電極組立体２００を収納する収納空間を形成するように、第１収納部１１０と第２収納部１２０が向かい合うようにシール部１５０を折り畳む時に、二次電池３００の側面部３１０の長さ方向両端が歪むことなく、折り畳みやすくするための構成要素である。第２区画部１４１は、第１収納部１１０および第２収納部１２０の長さ方向の両側面および前記長さ方向の両側面に連結された底面部分から突出形成され、上面がシール部１５０と同一の高さとなるように形成されることができる。ここで、第２区画部１４１は、前記第１区画部１３０と同様に、プレス方式などにより押圧することで、第１収納部１１０および第２収納部１２０の外側では凹状に、内側では凸状になるように形成されることができる。また、第２区画部１４１の幅がシール部１５０よりも大きいことを示したが、これに限定されず、電極組立体２００の厚さＴおよび形状に応じて、またはパウチ外装材１００の材質に応じて第２区画部１４１の幅を調節することが可能である。

【0037】

第３区画部１４２は、第１区画部１３０の長さ方向の両端部と第２区画部１４１を滑らかな形態で連結する部分である。第３区画部１４２は、第１区画部１３０および第２区画部１４１と同様に、プレス方式などにより押圧することで、第１収納部１１０および第２収納部１２０の外側では凹状に、内側では凸状になるように形成されることができ、下側の金型に、第１区画部１３０、第３区画部１４２、および第２区画部１４１の形態に対応するように凸部が形成されている状態で、パウチ外装材を押圧することで、第１区画部１３０と第３区画部１４２と第２区画部１４１が連結されている形態となるように一体に形成されることができる。この際、第３区画部１４２は、第１区画部１３０の上端部と第２区画部１４１の上端部が自然に連結されるように、第１区画部１３０の長さ方向の上端部から第２区画部１４１の上端部に向かって上がっていく形態で傾斜して形成されることができる。また、第３区画部１４２が第１区画部１３０の上端部と連結される部分、および第３区画部１４２が第２区画部１４１の上端部と連結される部分は、所定の曲率半径を有するラウンド状に形成されることができる。また、第３区画部１４２の幅方向の両側面も、第１区画部１３０の長さ方向の端部側面から第２区画部１４１の側面に向かって傾斜して形成されることができ、連結される部分はラウンド状に形成されることができる。

【0038】

このように、第２区画部１４１、第３区画部１４２、および第１区画部１３０が不連続的な勾配を有さず滑らかに連結されるように形成することで、パウチ外装材１００が折り畳まれる際に、二次電池３００の側面部３１０に位置した第２区画部１４１および第３区画部１４２の部分の破損や破れを防止する効果を得ることができる。

【0039】

図６は図５の拡大図である。

【0040】

図６を参照すると、第１区画部１３０は、所定の間隔で第１収納部１１０と第２収納部１２０を離隔させて連結する構成要素であって、第１収納部１１０および第２収納部１２０の底面を延長して互いに連結する。ここで、第１区画部１３０は、一側が第１収納部１１０の底面と連結され、第１区画部１３０の他側が第２収納部１２０の底面と連結される。そして、第１区画部１３０の上端は、シール部１５０よりも低い高さで形成されることができ、第１区画部１３０により、第１収納部１１０と第２収納部１２０が区画される。また、示されたように、第１区画部１３０には、第１収納部１１０の底面から上側に直線状に延びた平面部１３２が形成され、第２収納部１２０の底面から上側に直線状に延びた平面部１３２が形成されており、一対の平面部１３２の上端に半円状の曲面部１３１が形成されることができる。

【0041】

これにより、本発明の第１実施形態に係るパウチ外装材１００を用いて二次電池３００を製造する際に、パウチ外装材１００は、第１収納部１１０と第２収納部１２０が互いに向かい合うように第１区画部１３０の中心線に沿って折り畳まれて形成された収納空間に電極組立体２００が収納された後、重なったシール部１５０が密閉されるようにパッケージングされることができる。ここで、パウチ外装材１００が折り畳まれる時に収納空間に収納された電極組立体２００により、第１区画部１３０が支持されて広げられることができる。

【0042】

図７は、本発明の一実施形態に係る二次電池を示した断面図であり、図８は、本発明の一実施形態に係る電極組立体およびパウチ外装材を含む二次電池を示した組み立て斜視図である。

【0043】

図７および図８を参照すると、第１区画部１３０は、二次電池３００が組み立てられた状態で広げられ、平らな平面状の側面部３１０として形成されることができる。また、二次電池３００の製造後に、二次電池３００の側面部３１０の長さ方向の両端に位置したシール部１５０の部分が折り畳まれないか、潰れてしまう現象が防止されることができる。

【0044】

また、第１区画部１３０の上側面の断面長さは、第１収納部１１０の深さＡ１と第２収納部１２０の深さＡ２との和よりも小さく形成されることができる。

【0045】

ここで、第１区画部１３０の上側面は、第１収納部１１０および第２収納部１２０の方の面であり、図６を参照すると、第１区画部１３０の上側面の断面長さは、一対の平面部１３２の長さ（Ｂ１＋Ｂ２）と曲面部１３１の長さ（Ｂ３）との和（Ｂ１＋Ｂ２＋Ｂ３）である。したがって、Ａ１＋Ａ２＞Ｂ１＋Ｂ２＋Ｂ３となるように形成されることができる。そして、第１収納部の深さＡ１と第２収納部の深さＡ２との和（Ａ１＋Ａ２）は、電極組立体の厚さＴと同様に、Ａ１＋Ａ２＝Ｔとなるように形成されることができる。この際、パウチ外装材１００の材質や形態などに応じて、電極組立体の厚さＴよりも第１収納部の深さＡ１と第２収納部の深さＡ２との和（Ａ１＋Ａ２）が僅かに小さいか大きく形成されてもよい。

【0046】

これにより、本発明の一実施形態に係るパウチ外装材１００を用いて二次電池３００を製造する際に、パウチ外装材１００の収納空間に電極組立体２００が収納されるようにパウチ外装材１００を折り畳む時に、第１区画部１３０が広げられながら張られるため、二次電池３００の製造後に、二次電池３００の側面部３１０となる第１区画部１３０は、二次電池３００が組み立てられた状態で平面状の側面部３１０として形成されることができる。

【0047】

ここで、第１区画部１３０の高さは、第１収納部１１０および第２収納部１２０の深さよりは低く、第１収納部１１０および第２収納部１２０の深さの１／２以上となるように形成されることができる。そして、第１区画部１３０の高さは、好ましくは第１収納部１１０および第２収納部１２０の深さの２／３以上、より好ましくは４／５以上となるように形成されることができる。すなわち、第１区画部１３０の高さが上記の条件を満たす場合、二次電池の側面部３１０に第１区画部１３０の形状が現れることなく、側面部が平坦に形成されることができる。また、折り畳まれたパウチ外装材において、折り畳まれた側面への応力の凝集を防止することができるため、二次電池の生産性、冷却効率、およびエネルギー密度を何れも高めることができる。

【0048】

また、本発明に係るパウチ外装材１００を用いた二次電池３００は、本発明のパウチ外装材１００と、電極組立体２００と、を含んで構成されることができ、パウチ外装材１００は、第１収納部１１０と第２収納部１２０が向かい合うようにシール部１５０が折り畳まれて形成された収納空間に電極組立体２００を収納した後、シール部１５０に沿ってシールされる。

【0049】

示されたように、パウチ外装材１００の第１区画部１３０は、二次電池３００の側面部３１０を均一に形成し、二次電池３００の側面部３１０の長さ方向の両端には、第２区画部１４１および第３区画部１４２に対応する位置に、二次電池３００の内部へ凹んだディンプル３２０が形成されることができる。

【0050】

図９は、本発明の二次電池において、延長部およびディンプルが形成された部分を示した写真、および区画部の高さを収納部の深さと同一に形成した従来の二次電池を比較した写真である。

【0051】

図９の写真を参照すると、例えば、本発明の二次電池は、上側の図のように、側面部に凹んでいる部分がなく、側面部の端部に、凹状のディンプルが形成されていることが分かる。一方、従来の二次電池は、下側の図のように、側面部に沿って凹んでいる部分が存在し得る。

【0052】

ディンプル３２０は、パウチ外装材１００を折り畳む際に、側面部３１０の両端側のシール部１５０が容易に折り畳まれるようにガイドする機能を果たし、その大きさおよび形状は、電極組立体２００の厚さＴおよび形状に応じて、またはパウチ外装材１００の材質に応じて適宜調節された第２区画部１４１の高さまたは幅などに応じて、種々の形態を有することができる。

【0053】

示されたように、本発明に係るパウチ外装材１００を用いた二次電池３００は、側面部３１０が全体的に凹陥または突出せず、平らで且つ均一な形態を有することを特徴とする。これにより、本発明に係る二次電池３００は、側面部３１０を冷却プレート５００に接触して冷却させる際に、完全な密着が可能であるため、熱抵抗が低くて高い放熱効率を有することができる。

【0054】

これに加え、本発明に係る二次電池３００は、側面部３１０が突出せずに均一に形成されるため、側面部３１０に外側に折り曲げが形成されるか、別のシール部位を有することで突出する場合に比べて、同一の電池容量に対してより小さい空間を占めるため、本発明の二次電池３００は高いエネルギー密度を有することができるという利点がある。

【0055】

また、二次電池３００の側面部３１０の両端部と隣接する部分に位置したシール部１５０は、パッケージングのために折り畳まれる過程で、二次電池３００の側面部３１０に対して垂直な方向に所定の長さだけ突出する延長部１５１を含むことができる。これにより、延長部１５１の長さＬの分だけ、延長部１５１と側面部３１０との間に空間が形成されることができる。

【0056】

上記のように形成された延長部１５１は、本発明の二次電池３００と冷却プレート５００を結合して二次電池パックを製造する際に、冷却プレート５００の側面に、延長部１５１を収容可能な溝５２０または段差５１０を形成することで、冷却プレート５００に対する二次電池３００の配置を保持または固定する機能を果たすことができる。

【0057】

図１０から図１８は、本発明に係る二次電池３００と冷却プレート５００が結合されて二次電池パックを構成する第１～第３例示を示した図である。

【0058】

先ず、図１０～図１２は、本発明に係る二次電池パックの第１例示図およびそれを拡大した詳細図である。

【0059】

図１０を参照すると、本発明に係る二次電池３００は、冷却プレート５００上に複数個が配置されて二次電池パックを構成することができる。ここで、冷却プレート５００は、第１側面、第１側面に対向する第２側面と、１つ以上の二次電池３００の側面部３１０と面接触される上面を備える。

【0060】

図１０に示された二次電池パックの第１例示によると、冷却プレート５００の第１側面と第２側面との間の幅は、前記二次電池３００の延長部１５１間の長さに対応することができる。図１１および図１２を参照すると、この場合に、冷却プレート５００は、上面と二次電池３００の側面部３１０とが密着する時に、二次電池３００の延長部１５１の間に冷却プレート５００が挟まれる形態となることができる。

【0061】

このような構造により、二次電池３００は、二次電池３００の長さ方向における移動が制限され、冷却プレート５００におけるその位置が離脱されることが防止され、二次電池３００と冷却プレート５００との配置を保持することができる効果がある。

【0062】

図１３から図１５は、本発明に係る二次電池パックの第２例示図およびそれを拡大した詳細図である。

【0063】

図１３に示された二次電池パックの第２例示によると、冷却プレート５００の第１側面と第２側面との間の幅が、二次電池３００の延長部１５１の間の長さよりも大きく形成され、冷却プレート５００の第１側面および第２側面のそれぞれには、二次電池３００の延長部１５１の突出した所定の長さよりも大きいか等しい高さで段差５１０が形成されることができる。図１４および図１５を参照すると、冷却プレート５００は、上面と二次電池３００の側面部３１０とが密着する時に、二次電池３００の延長部１５１が、冷却プレート５００に形成された段差部に載置された形態になることができる。

【0064】

このような構造により、二次電池３００は、二次電池３００の長さ方向における移動が制限され、冷却プレート５００におけるその位置が離脱されることが防止され、二次電池３００と冷却プレート５００との配置が保持される効果がある。これに加え、第２例示による二次電池パックは、冷却プレート５００の幅が、第１例示による冷却プレート５００の幅よりもさらに延びて、冷却効率がさらに増大される効果がある。

【0065】

図１６から図１８は、本発明に係る二次電池パックの第３例示図およびそれを拡大した詳細図である。

【0066】

図１６に示された二次電池パックの第３例示によると、冷却プレート５００の第１側面と第２側面との間の幅が、二次電池３００の延長部１５１の間の長さよりも大きく形成されることができ、冷却プレート５００の第１側面および第２側面のそれぞれには、二次電池３００の延長部１５１を収容するように、延長部１５１の所定の長さよりも深いか等しい深さで１つ以上の溝５２０が形成されることができる。図１７および図１８を参照すると、冷却プレート５００は、上面と二次電池３００の側面部３１０とが密着する時に、二次電池３００の延長部１５１が、冷却プレート５００に形成された溝５２０に収容される形態になることができる。

【0067】

このような構造により、二次電池３００は、二次電池３００の長さ方向だけでなく、それに垂直な方向においても移動が制限され、冷却プレート５００におけるその位置が離脱されることが防止され、二次電池３００と冷却プレート５００との配置が保持される効果がある。これに加え、第３例示による二次電池パックは、冷却プレート５００の幅が、第１例示による冷却プレート５００の幅よりもさらに延びて、冷却効率がさらに増大される効果がある。

【0068】

図１０から図１８に示された事項をまとめると、本発明に係る二次電池パックは、冷却プレート５００に配置された複数個の二次電池３００のそれぞれが、その側面部３１０が冷却プレート５００に密着するように配置されて二次電池３００の放熱を行うことができ、二次電池３００の側面部３１０から所定の長さだけ突出した延長部１５１により、二次電池３００は、冷却プレート５００に対して二次電池３００の長さ方向における移動が制限され、冷却プレート５００におけるその位置が離脱されることが防止されるため、二次電池３００と冷却プレート５００との配置が保持される効果がある。

【0069】

以上、本発明の原理を例示するための好ましい実施形態に基づいて本発明を説明および図示しているが、本発明は、そのように図示および説明されたとおりの構成および作用に限定されるものではない。本発明が属する技術分野において通常の技術者であれば、本発明の技術的思想や必須特徴を変更することなく、本発明が他の具体的な形態に実施され得るということを理解することができる。そのため、以上で記述した実施形態は、全ての面において例示的なものであって限定的なものではないと理解すべきである。本発明の範囲は、後述する特許請求の範囲により開示され、特許請求の範囲の意味および範囲、またその等価概念から導出される全ての変更または変形形態が本発明の範囲に含まれると解釈すべきである。

【符号の説明】

【0070】

１００ パウチ外装材
１１０ 第１収納部
１２０ 第２収納部
１３０ 第１区画部
１３１ 曲面部
１３２ 平面部
１４１ 第２区画部
１４２ 第３区画部
１５０ シール部
１５１ 延長部
Ｌ 延長部の長さ
２００ 電極組立体
２２０ 第１電極タブ
２３０ 第２電極タブ
３００ 二次電池
３１０ 側面部
３２０ ディンプル
５００ 冷却プレート
５１０ 段差
５２０ 溝

【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】

【手続補正書】

【提出日】2023-11-30

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

電極組立体を収納してパッケージングするパウチ外装材であって、
凹状に形成され、幅方向に配列されている第１収納部および第２収納部と、
前記第１収納部および第２収納部を囲むように、前記パウチ外装材の外縁に沿って形成されるシール部と、
前記第１収納部と第２収納部との間に形成され、且つ前記各収納部の底面から突出形成され、第１収納部と第２収納部を区画する区画部と、を含み、
前記区画部は、
上端が前記シール部よりも低い高さで形成され、前記区画部の中間で前記第１収納部と第２収納部を区画する第１区画部と、
前記各収納部の長さ方向の両端で、前記第１区画部に向かってそれぞれ延びる第２区画部と、含み、
前記第２区画部の幅が前記第１区画部の幅よりも大きく形成される、パウチ外装材。

【請求項2】

前記第１区画部と第２区画部を連結する第３区画部をさらに含み、
前記第３区画部の幅は、前記第２区画部の幅から前記第１区画部の幅に次第に小さくなるように形成される、請求項１に記載のパウチ外装材。

【請求項3】

前記第３区画部は、第１区画部の長さ方向の端部で第２区画部に向かって傾斜して形成される、請求項２に記載のパウチ外装材。

【請求項4】

前記第３区画部は、第２区画部および第１区画部の上端部とラウンド状に連結される、請求項３に記載のパウチ外装材。

【請求項5】

前記第１区画部は、上端部が曲線状の断面からなる曲面部を含む、請求項１に記載のパウチ外装材。

【請求項6】

前記第１区画部は、前記第１収納部および第２収納部を前記曲面部と直線状に連結する平面部をさらに含む、請求項５に記載のパウチ外装材。

【請求項7】

前記第１区画部の上側面の断面長さが、前記第１収納部の深さと第２収納部の深さとの和よりも小さく形成される、請求項６に記載のパウチ外装材。

【請求項8】

前記第２区画部、第３区画部、および第１区画部は、前記第１収納部および第２収納部の外側では凹状に、内側では凸状に形成される、請求項２に記載のパウチ外装材。

【請求項9】

前記第２区画部、第３区画部、および第１区画部は、連続的な勾配を有するようになだらかに連結される、請求項２に記載のパウチ外装材。

【請求項10】

前記第１区画部の高さが、第１収納部および第２収納部の深さよりは低く、第１収納部および第２収納部の深さの１／２以上となるように形成される、請求項１に記載のパウチ外装材。

【請求項11】

パウチ外装材および電極組立体を含む二次電池であって、
前記パウチ外装材は、
凹状に形成され、幅方向に配列されている第１収納部および第２収納部と、
前記第１収納部および第２収納部を囲むように、前記パウチ外装材の外縁に沿って形成されるシール部と、
前記第１収納部と第２収納部との間に形成され、且つ前記各収納部の底面から突出形成され、第１収納部と第２収納部を区画する区画部と、を含み、
前記区画部は、
上端が前記シール部よりも低い高さで形成され、前記区画部の中間で前記第１収納部と第２収納部を区画する第１区画部と、
前記各収納部の長さ方向の両端で、前記第１区画部に向かってそれぞれ延びる第２区画部と、含み、
前記第２区画部の幅が前記第１区画部の幅よりも大きく形成され、前記パウチ外装材の第１収納部と第２収納部が互いに向かい合うように前記区画部に沿って折り畳んで形成された収納空間に、前記電極組立体が収納されてパッケージングされる、二次電池。

【請求項12】

前記第１区画部と第２区画部を連結する第３区画部をさらに含み、
前記第３区画部の幅は、前記第２区画部の幅から前記第１区画部の幅に次第に小さくなるように形成される、請求項１１に記載の二次電池。

【請求項13】

前記第１区画部は、広げられて平面状の側面部として形成され、
前記シール部は、
前記二次電池の側面部の両端と隣接する部分に、前記二次電池の側面部に対して垂直な方向に突出した延長部を含む、請求項１１に記載の二次電池。

【請求項14】

前記第１区画部が広げられて平面状の側面部として形成され、
前記側面部の両端には、凹状のディンプルが形成される、請求項１１に記載の二次電池。

【請求項15】

請求項１３に記載の１つ以上の二次電池と、
前記二次電池の側面部と面接触される面を備えた冷却プレートと、を含む、二次電池パック。

【請求項16】

前記シール部は、
前記二次電池の側面部の両端と隣接する部分に、前記二次電池の側面部に対して垂直な方向に突出した延長部を含む、請求項１５に記載の二次電池パック。

【請求項17】

前記冷却プレートの第１側面と第２側面との間の幅が、前記二次電池の延長部の間の長さに対応する、請求項１６に記載の二次電池パック。

【請求項18】

前記冷却プレートの第１側面と第２側面との間の幅が、前記二次電池の延長部の間の長さよりも大きい、請求項１６に記載の二次電池パック。

【請求項19】

前記冷却プレートの第１側面および第２側面のそれぞれには、前記二次電池の延長部の長さより大きいかまたは等しい高さで段差が形成されている、請求項１８に記載の二次電池パック。

【請求項20】

前記冷却プレートの第１側面および第２側面のそれぞれには、前記二次電池の延長部を収容するように、前記延長部の長さより深いかまたは等しい深さで１つ以上の溝が形成されている、請求項１８に記載の二次電池パック。