特許 7080256 二次電池の製造方法、二次電池用パウチの製造方法及び二次電池用パウチ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-05-26

(45)【発行日】2022-06-03

(54)【発明の名称】二次電池の製造方法、二次電池用パウチの製造方法及び二次電池用パウチ

(51)【国際特許分類】

   H01M 50/105 20210101AFI20220527BHJP

【ＦＩ】

H01M50/105

【請求項の数】 13

(21)【出願番号】P 2019564800

(86)(22)【出願日】2018-12-10

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2020-07-16

(86)【国際出願番号】 KR2018015622

(87)【国際公開番号】W WO2019151638

(87)【国際公開日】2019-08-08

【審査請求日】2019-11-22

(31)【優先権主張番号】10-2018-0012481

(32)【優先日】2018-01-31

(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR

(73)【特許権者】

【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】シ・ウン・オ

(72)【発明者】

【氏名】ス・ジ・ファン

(72)【発明者】

【氏名】ジュン・ファ・ジュン

(72)【発明者】

【氏名】ホ・スブ・イ

(72)【発明者】

【氏名】ジン・ソ・パク

【審査官】井原 純

(56)【参考文献】

【文献】特開平１１－２２４６５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－２０６６７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１１／０２８７３０８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１２／０１７７９５３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２００４－０７１３０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－２２９８８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１５／００４４５４７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】韓国登録特許第１０－１２５３６７１（ＫＲ，Ｂ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｍ ５０／１０－５０／１９８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電極組立体を収容するためのパウチを準備する段階、
前記パウチ上の互いに離隔された二つの領域を加圧し、一定の深さを有するように凹んで陥没された凹部を形成し、互いに離隔されている第１コップ及び第２コップを形成する第１成形段階、及び
前記第１コップを更に加圧し、前記第１成形段階で形成された前記第２コップの凹部の深さと異なる深さを有する凹部が形成された前記第１コップを形成する第２成形段階、を含む二次電池用パウチの製造方法。

【請求項2】

前記第１成形段階において、
前記第１コップの凹部の深さと前記第２コップの凹部の深さは互いに同一である、請求項１に記載の二次電池用パウチの製造方法。

【請求項3】

前記第１成形段階において、
前記第１コップの凹部と前記第２コップの凹部は同時に形成される、請求項１または２に記載の二次電池用パウチの製造方法。

【請求項4】

前記第１成形段階で前記第１コップを形成する成形部と、前記第２成形段階で前記第１コップを加圧する成形部は互いに同一である、請求項１～３の何れか一項に記載の二次電池用パウチの製造方法。

【請求項5】

前記第１成形段階で前記第１コップを形成する成形部と、前記第２成形段階で前記第１コップを加圧する成形部は互いに異なる、請求項１～４の何れか一項に記載の二次電池用パウチの製造方法。

【請求項6】

前記第２成形段階後において、
前記第１コップの凹部の深さと前記第２コップの凹部の深さの和は９．０ｍｍ超過１１．５ｍｍ以下である、請求項１～５の何れか一項に記載の二次電池用パウチの製造方法。

【請求項7】

前記第２成形段階後において、
前記第１コップの凹部の深さは４．５ｍｍ超過１０．０ｍｍ以下であり、
前記第２コップの凹部の深さは１．０ｍｍ以上３．０ｍｍ以下である、請求項６に記載の二次電池用パウチの製造方法。

【請求項8】

二次電池用パウチであって、
凹部が形成された第１コップ及び第２コップ、及び
前記第１コップと前記第２コップとの間に形成される中間領域、を含み、
前記中間領域を中心にフォールディングされて前記第１コップ及び前記第２コップが互いに向かい合うように備えられ、
前記第１コップの凹部の深さと前記第２コップの凹部の深さの和は９．０ｍｍ超過１１．５ｍｍ以下であり、
前記第１コップの凹部の深さと前記第２コップの凹部の深さとが互いに異なり、
前記中間領域は、
前記第１コップと連結される領域として曲面が形成される第１曲面領域と、前記第２コップと連結される領域として曲面が形成される第２曲面領域のみからなる、二次電池用パウチ。

【請求項9】

前記第１コップの凹部の深さは４．５ｍｍ超過１０．０ｍｍ以下であり、
前記第２コップの凹部の深さは１．０ｍｍ以上３．０ｍｍ以下である、請求項８に記載の二次電池用パウチ。

【請求項10】

前記第２コップの凹部の深さに対する前記第１コップの凹部の深さの比は、１．３３から１０の範囲を有する、請求項８または９に記載の二次電池用パウチ。

【請求項11】

前記第１曲面領域の長さは１．５ｍｍであり、
前記第２曲面領域の長さは０．５ｍｍである、請求項１０に記載の二次電池用パウチ。

【請求項12】

電極組立体を収容するためのパウチを準備する段階、
前記パウチ上の互いに離隔された二つの領域を加圧し、一定の深さを有するように凹んで陥没された凹部が形成され、互いに離隔されている第１コップ及び第２コップを形成する第１成形段階、
前記第１コップを更に加圧し、前記第１成形段階で形成された第２コップの凹部の深さと異なる深さを有する凹部が形成された前記第１コップを形成する第２成形段階、
前記第１コップまたは前記第２コップに電極組立体を収容する段階、及び
前記第１コップと前記第２コップとの間に形成される中間領域を中心にフォールディングして、前記第１コップ及び前記第２コップが互いに向かい合うように備えることで、前記第１コップ及び前記第２コップに電極組立体が収容されるようにするフォールディング段階、を含む二次電池の製造方法。

【請求項13】

請求項８～１１の何れか一項に記載の二次電池用パウチ、及び
前記二次電池用パウチに収容される電極組立体、を含む二次電池。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

［関連出願の相互参照］
本出願は、２０１８年１月３１日付韓国特許出願第１０－２０１８－００１２４８１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含まれる。

【0002】

本発明は、二次電池の製造方法及び二次電池用パウチに関し、二次電池のケース成形過程で発生し得るケースの耐久性低下の問題を解決することができる二次電池の製造方法、及び二次電池用パウチに関する。

【背景技術】

【0003】

繰り返して充電及び放電が可能な二次電池は多様な種類があるが、一例としてパウチ型二次電池は、パウチ外装材の内部に電極組立体及び電解液を収容した後、外装材を密封することで製造される二次電池を意味する。

【0004】

このとき、外装材の内部に電極組立体が収容される空間を形成するために、パウチ型二次電池の製造過程では、パウチの一部領域を加圧してパウチのうち一部の領域が凹んで陥没されて一定の深さを有するコップを形成する段階を経ることが一般的である。

【0005】

このようにパウチにコップを形成する段階で、従来技術によれば、コップは二つが形成されることが一般的である。すなわち、パウチのうち第１領域及び第１領域と離隔されている第２領域を加圧して、二つのコップを形成するようになる。それ以後、パウチで二つのコップの間の領域をフォールディングして二つのコップが互いに向かい合うようになるが、二つのコップが互いに向かい合うことで形成される空間に電極組立体が収容される。

【0006】

一方、最近は、二次電池に要求される電気容量が増大される傾向である。二次電池の容量は、二次電池に備えられる電極組立体の大きさと直結されるが、大きい容量の二次電池を製造するためには、電極組立体の大きさが大きくならなければならず、これは結局、電極組立体が収容されるケースの内部空間の体積もまたより大きくならなければならないことを意味する。しかし、多様な制約条件のため、電極組立体が収容されるケースの内部空間の体積が無限に大きくなることはできないことが現実である。

【0007】

特に、パウチ型二次電池の場合、パウチに形成されるコップの深さが無限に大きくなることができないという問題点があった。すなわち、パウチに形成されるコップの深さが一定範囲より深くなる場合、パウチに微細なクラックなどが発生してパウチに破断が発生しやすく、クラックの周りにパウチが白くなる白化現象が発生するなど、脆弱領域が発生するという問題点があった。これはパウチ型二次電池の容量を増大するのに制約条件として作用した。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

したがって、本発明の目的は、パウチに互いに異なる深さを有するコップを形成する過程で発生し得るパウチの耐久性弱化の問題を解決することにある。

【0009】

また、本発明の他の目的は、パウチ型二次電池の容量を従来に比べて増大させることにある。

【課題を解決するための手段】

【0010】

前記目的を達成するための本発明の第１側面によれば、電極組立体を収容するためのパウチを準備する段階、前記パウチ上の互いに離隔された二つの領域を加圧し、一定深さを有するように凹んで陥没された凹部が形成され、互いに離隔されている第１コップ及び第２コップを形成する第１成形段階、及び前記第１コップを更に加圧し、前記第１成形段階で形成された第１コップの凹部の深さと異なる深さを有する凹部が形成された前記第１コップを形成する第２成形段階、を含む二次電池用パウチの製造方法が提供される。

【0011】

前記第１成形段階において、前記第１コップの凹部の深さと前記第２コップの凹部の深さは、互いに同一であってよい。

【0012】

前記第１成形段階において、前記第１コップの凹部と前記第２コップの凹部は、同時に形成されてよい。

【0013】

前記第１成形段階で前記第１コップを形成する成形部と、前記第２成形段階で前記第１コップを加圧する成形部は、互いに同一であってよい。

【0014】

前記第１成形段階で前記第１コップを形成する成形部と、前記第２成形段階で前記第１コップを加圧する成形部は、互いに異なってよい。

【0015】

前記第１コップの凹部の深さと前記第２コップの凹部の深さの和は、９．０ｍｍ超過１１．５ｍｍ以下であってよい。

【0016】

前記第２成形段階において、前記第１コップの凹部の深さは４．５ｍｍ超過１０．０ｍｍ以下であり、前記第２コップの凹部の深さは１．０ｍｍ以上３．０ｍｍ以下であってよい。

【0017】

前記目的を達成するための本発明の第２側面によれば、二次電池用パウチとして、凹部が形成された第１コップ及び第２コップ、及び前記第１コップと前記第２コップとの間に形成される中間領域、を含み、前記の中間領域を中心にフォールディングされて前記第１コップ及び第２コップが互いに向かい合うように備えられ、前記第１コップの凹部の深さと前記第２コップの凹部の深さの和は９．０ｍｍ超過１１．５ｍｍ以下である二次電池用パウチが提供される。

【0018】

前記第１コップの凹部の深さは４．５ｍｍ超過１０．０ｍｍ以下であり、前記第２コップの凹部の深さは１．０ｍｍ以上３．０ｍｍ以下であってよい。

【0019】

前記第２コップの凹部の深さに対する前記第１コップの凹部の深さの比は、１．３３から１０の範囲を有してよい。

【0020】

前記中間領域は、前記第１コップと連結される領域として曲面が形成される第１曲面領域と、前記第２コップと連結される領域として曲面が形成される第２曲面領域のみになされてよい。

【0021】

前記第１曲面領域の長さは１．５ｍｍであり、前記第２曲面領域の長さは０．５ｍｍであってよい。

【0022】

前記目的を達成するための本発明の第３側面によれば、電極組立体を収容するためのパウチを準備する段階、前記パウチ上の互いに離隔された二つの領域を加圧し、一定の深さを有するように凹んで陥没された凹部が形成され、互いに離隔されている第１コップ及び第２コップを形成する第１成形段階、前記第１コップを更に加圧し、前記第１成形段階で形成された第１コップの凹部の深さと異なる深さを有する凹部が形成された前記第１コップを形成する第２成形段階、前記第１コップまたは前記第２コップに電極組立体を収容する段階、及び前記第１コップと前記第２コップとの間に形成される中間領域Ｒを中心にフォールディングして、前記第１コップ及び前記第２コップが互いに向かい合うように備えることで、前記第１コップ及び前記第２コップに電極組立体が収容されるようにするフォールディング段階、を含む二次電池の製造方法が提供される。

【発明の効果】

【0023】

本発明によれば、パウチに互いに異なる深さを有するコップを形成する過程で発生し得るパウチの耐久性弱化の問題を解決することができる。

【0024】

また、本発明によれば、パウチ型二次電池の容量が従来に比べて増大することができる。

【図面の簡単な説明】

【0025】

【図1】本発明の一例による、互いに異なる深さを有する複数のコップが形成されるパウチを製造する方法のうち、第１成形段階を示した側面図である。

【図2】本発明の一例による、互いに異なる深さを有する複数のコップが形成されるパウチを製造する方法のうち、第２成形段階を示した側面図である。

【図3】本発明の一例によって製造された、互いに異なる深さを有する複数のコップが形成されたパウチを示した側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0026】

以下、図面を参考にして本発明に係る二次電池の製造方法を説明する。

【0027】

一方、本明細書では、第１コップの図面符号が１０２’及び１０２と記載されているが、１０２’と記載された第１コップは、下記で検討してみる第１成形段階を経て第２成形段階を経る前の第１コップを意味するものであり、１０２と記載された第１コップは、下記で検討してみる第１成形段階及び第２成形段階を経た後の第１コップを意味するものである。

【0028】

（二次電池の製造方法）
図１は、本発明の一例による、互いに異なる深さを有する複数のコップが形成されるパウチを製造する方法のうち、第１成形段階を示した側面図である。

【0029】

本発明の一例による二次電池の製造方法は、電極組立体を収容する外装材としてのパウチを準備する段階を含んでよい。パウチＰは、図１に示す通り、平らな板状を有してよく、パウチの全体に亘って一定の厚さを有してよい。パウチの厚さは６０μｍから２００μｍであってよく、例えば、パウチの厚さは６０μｍから１６０μｍであってよい。

【0030】

また、パウチは、複数の層状構造を有してよい。例えば、図１を基準にパウチは、下部から順次、第１高分子層、金属層及び第２高分子層を含んでよい。このとき、金属層は、アルミニウム層であってよく、第１から第２高分子層に用いられる高分子は、ナイロン（ｎｙｌｏｎ）、ポリプロピレン（ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ：ＰＰ）、ポリエチレンテレフタラート（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ：ＰＥＴ）、またはそれらの組み合わせであってよい。

【0031】

また、本発明の一例による二次電池の製造方法は、図１に示す通り、パウチＰ上の互いに離隔された二つの領域を加圧し、一定の深さを有するように凹んで陥没された凹部が形成（図２参照）され、互いに離隔されている第１コップ及び第２コップを形成する第１成形段階を含んでよい。

【0032】

第１成形段階を経た後、図２に示すパウチ状のように、パウチＰには、それぞれＤ１’深さを有する凹部Ｃ１’及びＤ２の深さを有する凹部Ｃ２が備えられた第１コップ１０２’及び第２コップ１０４が形成されてよい。第１成形段階で形成された第１コップ１０２’及び第２コップ１０４に形成されたそれぞれの凹部の深さＤ１’とＤ２は、互いに同一であってよいが、これとは異なりＤ１’とＤ２は互いに異なってもよい。例えば、Ｄ１’は、Ｄ２より大きくてもよく、小さくてもよい。

【0033】

第１成形段階で第１コップ１０２’及び第２コップ１０４それぞれの凹部の深さＤ１’及びＤ２が互いに同一である場合、第１コップ及び第２コップの間に対称性を有するようになるので、第１成形段階以後にパウチが特定の方向に傾くことを防止することができる。

【0034】

一方、本明細書で「二つの構成の大きさ、深さまたは厚さが同一である」との意味は、二つの構成の大きさが完全に同一ではなくとも、本発明の当該分野で通常の知識を有する者が二つの構成の大きさ、深さまたは厚さが実質的に同一であると判断できる程度の差を有する場合も含むものと解釈されなければならない。

【0035】

前述したように、第１成形段階では、パウチＰ上の互いに離隔された二つの領域を加圧することにより、第１コップ及び第２コップが形成され得るが、このようにパウチ上の二つの領域を加圧することは、図１に示すように、第１成形部２０２及び第２成形部２０４によって行われ得る。すなわち、第１成形部２０２によって第１コップ１０２’が形成されてよく、第２成形部２０４によって第２コップ１０４が形成されてよい。図１には、Ｄ３の厚さを有する第１成形部２０２、及びＤ４の厚さを有する第２成形部２０４が示されている。また、第１成形段階において、第１成形部２０２は第１コップ１０２’を形成し、第２成形部２０４は第２コップ１０４を形成するので、第１成形部の厚さ（すなわち、Ｄ３）は第１成形段階以後に第１コップの凹部Ｃ１’の深さ（すなわち、Ｄ１’）に対応され、第２成形部の厚さ（すなわち、Ｄ４）は第１成形段階以後に第２コップの凹部Ｃ２の深さ（すなわち、Ｄ２）に対応され得る。よって、第１成形部２０２の厚さＤ３と第２成形部２０４の厚さＤ４は互いに同一であってよいが、これとは異なりＤ３とＤ４は互いに異なってもよい。例えば、Ｄ３は、Ｄ４より大きくてもよく、小さくてもよい。

【0036】

また、本発明の第１成形段階において、第１コップ１０２’の凹部と第２コップ１０４の凹部は、同時に形成されてよい。すなわち、第１成形段階において、第１成形部２０２と第２成形部２０４がそれぞれ第１コップ１０２’及び第２コップ１０４を形成する工程は、同時に行われてよい。また、第１成形段階で第１コップの凹部Ｃ１’の深さは、第２コップの凹部Ｃ２の深さと同一であってよい。

【0037】

第１成形部及び第２成形部を用いて第１コップ及び第２コップを形成する工程が時間的に別に行われる場合、パウチの傾き現象が発生し得る。例えば、第１成形段階で第１成形部がパウチを先に加圧して第１コップを形成した後、第２成形部がパウチを加圧して第２コップを形成する場合、第１成形部によって先に形成される第１コップの方向にパウチの傾き現象が発生することができる。しかし、第１成形部及び第２成形部を用いて第１コップ及び第２コップを形成する工程が同時に行われる場合、このようなパウチの傾き現象を防止することができる。

【0038】

図２は、本発明の一例による、互いに異なる深さを有する複数のコップが形成されるパウチを製造する方法のうち、第２成形段階を示した側面図である。

【0039】

図２に示す通り、本発明の一例による二次電池の製造方法は、第１成形段階で形成された第１コップ１０２’を更に加圧し、第１成形段階で形成された第１コップ１０２’の凹部Ｃ１’の深さ（すなわち、Ｄ１’）と異なる深さ（すなわち、Ｄ１）の凹部Ｃ１が形成される第１コップ１０２を形成する第２成形段階をさらに含んでよい。第１成形段階の場合と類似に第２成形段階で第１コップ１０２’を更に加圧することは、第３成形部２０６によって行われ得る。

【0040】

したがって、Ｄ１はＤ１’より大きくてよく、Ｄ１はＤ２より大きくてよい。

【0041】

図３は、本発明の一例によって製造された、互いに異なる深さを有する複数のコップが形成されたパウチを示した側面図である。

【0042】

すなわち、本発明の一例によれば、第１成形段階でＤ１’の深さを有する凹部Ｃ１’を有する第１コップ１０２’を第２成形段階で更に加圧することで、より深い深さ（すなわち、Ｄ１）を有する凹部Ｃ１が形成された第１コップ１０２を形成することができ、互いに異なる深さの凹部が形成されたコップ等を備えた、非対称形状の二次電池用外装材パウチが製造され得る。このとき、第１コップ１０２と第２コップ１０４との間の距離は、２．０ｍｍから６．０ｍｍであってよく、好ましくは２．０ｍｍから４．０ｍｍであってよい。第１コップ１０２と第２コップ１０４との間の距離が近すぎる場合、それ以後、第１コップと第２コップとの中間領域をフォールディングすることで、パウチ型二次電池を製造する過程でフォールディングが適切に行われないため、パウチに不良が発生することがあり、第１コップ１０２と第２コップ１０４との間の距離が遠すぎる場合には、パウチの体積が大きくなるため、二次電池の単位体積当たりの容量が減少するようになる。

【0043】

一方、第１成形段階で第１コップ１０２’を形成する成形部と第２成形段階で第１コップ１０２’を加圧する成形部は、互いに異なってよい。すなわち、図１及び図２を参考すれば、第１成形部２０２と第３成形部２０６は、別の構成であり得る。図１及び図２には、Ｄ３の厚さを有する第１成形部２０２と、Ｄ３より大きいＤ５の厚さを有する第３成形部２０６が示されている。

【0044】

しかし、これとは異なり、第１成形段階で第１コップ１２０’を形成する成形部と、第２成形段階で第１コップ１０２’を加圧する成形部は、互いに同一であってよい。すなわち、第１成形部２０２と第３成形部２０６は、同一の構成であってよい。第１成形部２０２と第３成形部２０６が互いに同一の構成である場合、本発明に係る二次電池の製造方法を実施するための構成等が簡素化される効果が発生することができる。

【0045】

本発明の一例によって第１成形段階及び第２成形段階を経た後、パウチには中間領域Ｒほど互いに離隔される第１コップ１０２及び第２コップ１０４を含むコップ１００が形成される。

【0046】

第１成形段階及び第２成形段階を経た後、パウチに形成される第１コップの凹部の深さと第２コップの凹部の深さとの間には、一定の比率を有してよい。例えば、第２コップの凹部の深さに対する第１コップの凹部の深さの比は、１．３３から１０の範囲を有してよい。より好ましくは、第２コップの凹部の深さに対する第１コップの凹部の深さの比は、４から１０、２から４．７５または１．３３から２．６７の範囲を有してよい。

【0047】

第２コップの凹部の深さに対する第１コップの凹部の深さの比が前記範囲等を外れて第１コップの凹部の深さが大きくなる場合には、パウチにクラックが発生することができ、第２コップの凹部の深さに対する第１コップの凹部の深さの比が前記範囲等を外れて第１コップの凹部の深さが小さくなる場合には、パウチのコップ等の深さを十分に確保できなくなるので、二次電池の容量が充分に増大され得ない。

【0048】

逆に、第２コップの凹部の深さに対する第１コップの凹部の深さの比が前記範囲等を外れて第２コップの凹部の深さが小さくなる場合には、パウチのコップ等の深さを十分に確保できなくなるので、二次電池の容量が充分に増大されず、第２コップの凹部の深さに対する第１コップの凹部の深さの比が前記範囲等を外れて第２コップの凹部の深さが大きくなる場合には、パウチにクラックが発生することができる。第２コップの凹部の深さに対する第１コップの凹部の深さの比の数値範囲に対する内容は、下記で検討してみる実施例１から実施例３によって裏付けられ得る。

【0049】

一方、中間領域Ｒは、第１コップ１０２と連結される領域として曲面を含む第１曲面領域、第２コップ１０４と連結される領域として曲面を含む第２曲面領域、及び第１曲面領域と第２曲面領域との間に形成されて、平面からなる平面領域を含んでよい。第１コップ１０２と中間領域Ｒが連結される領域、及び第２コップ１０４と中間領域Ｒが連結される領域が角張って形成される場合、角張った領域でクラックが発生したり、破断が起きたりしやすい。第１曲面領域及び第２曲面領域は、そのような問題を解決するための構成であり得る。すなわち、第１曲面領域と第２曲面領域が形成されることで、第１コップ１０２と中間領域Ｒが連結される領域、及び中間領域Ｒと第２コップ１０４が連結される領域がスムーズに連結されるので、パウチの耐久性が向上することができる。

【0050】

中間領域が第１曲面領域及び第２曲面領域を含むことは、本発明が適用され得る中大型容量のパウチ型二次電池を製造する過程の特性を反映したものとみることもできる。すなわち、小型容量のパウチ型二次電池に用いられるパウチに比べて、中大型容量のパウチ型二次電池に用いられるパウチの場合、成形されるコップの凹部の厚さが相対的に大きく、パウチの変形程度も大きいので、パウチの厚さもまた相対的に大きいことが一般的である。よって、中大型容量のパウチ型二次電池に用いるパウチにコップを成形する過程で、コップとコップとの間に曲面領域が形成されるしかなく、これを反映したことが本発明に係る曲面領域であり得る。

【0051】

その反面、小型容量のパウチ型二次電池に用いられるパウチを構成する材料の厚さは６０μｍであって、相対的に小さい厚さを有することが一般的である。よって、コップの成形過程でパウチの変形程度が相対的に小さいので、コップとコップとの間に曲面領域が形成されない状態でパウチが成形され得る。

【0052】

したがって、本発明は、中大型容量のパウチ型二次電池に適用される発明であり得る。すなわち、本発明によれば、中大型容量のパウチ型二次電池の製造過程でパウチに形成されるしかない、コップ間の中間領域を最小化することで中間領域によって外部に突出される部分を最小化し、中大型容量のパウチ型二次電池の容量を最大化することができる。

【0053】

一方、前述したところと異なり、中間領域Ｒは平面領域を含まず、第１曲面領域及び第２曲面領域のみを含んでもよい。この場合、中間領域Ｒで平面領域が占める比重がなくなるので、中間領域Ｒの面積及び長さを最小化することができる。この場合、下記で検討してみるように、中間領域Ｒを中心にパウチがフォールディングされることでパウチ型二次電池が製造される場合、二次電池で中間領域によって二次電池の幅方向に突出される部分が最小化されるので、二次電池の単位体積当たりの面積を最大化することができる。このとき、前述したように、第１コップと第２コップとの間の距離（すなわち、中間領域の長さ）は２．０ｍｍから６．０ｍｍ、または２．０ｍｍから４．０ｍｍであってよいので、二次電池の単位体積当たりの面積を最大化するために中間領域の長さ（すなわち、第１曲面領域の長さ及び第２曲面領域の長さの和）は２．０ｍｍであってよい。

【0054】

本発明によれば、互いに異なる深さの凹部を有する複数のコップを形成する過程で発生し得る、パウチが一方向に傾く現象が発生しなくなるので、コップ間の領域（すなわち、中間領域Ｒ）で発生できるクラック現象を防止することができるので、パウチ及び二次電池の耐久性が向上することができる。

【0055】

すなわち、第１成形段階で第１コップと第２コップが共に成形されるので、パウチを構成する材料が特定の方向に傾かなくなる。それ以後、第２成形段階で追加の加圧を介して第１コップの凹部の深さがさらに深く形成されるが、第１成形段階で第１コップ及び第２コップが先に形成された以上、第２成形段階では第１コップを更に加圧しても、パウチを構成する材料が第１コップの方向に傾かなくなる。

【0056】

本発明の一例による二次電池の製造方法は、第１成形段階及び第２成形段階以後に行われ、中間領域Ｒを中心にフォールディングして第１コップ１０２及び第２コップ１０４が互いに向かい合うように備えることで、第１コップ及び第２コップに電極組立体が収容されるようにするフォールディング段階をさらに含んでよい。

【0057】

一方、本発明の一例による二次電池の製造方法によって製造されるパウチは、中大型容量の二次電池に用いられるパウチであってよい。このため、フォールディング段階まで進められた後のパウチを上から眺めたとき（すなわち、図１から図３を基準にパウチを上から眺めたとき）、パウチの周縁は四角形状を有してよく、上から眺めた四角形状のパウチの横辺は１００ｍｍ以上５００ｍｍ以下の範囲を有してよく、縦辺は１００ｍｍ以上５００ｍｍ以下の範囲を有してよい。例えば、四角形状のパウチの横辺は１００ｍｍ以上３００ｍｍ以下の範囲を有してよく、縦辺は１００ｍｍ以上３００ｍｍ以下の範囲を有してよい。

【0058】

また、前述したように、本発明の一例によって製造されるパウチは、中大型容量の二次電池に用いられるパウチであってよいので、パウチを構成する材料の厚さもまたそれに合わせて一定の範囲を有してよい。よって、前述したように、パウチを構成する材料の厚さは６０μｍから２００μｍであってよく、例えば、パウチを構成する材料の厚さは１００μｍから１６０μｍであってよい。また、パウチを上から眺めたとき、パウチは矩形状または正方形状を有してよい。

【0059】

前記内容に基づいて本発明に係る二次電池の製造方法を説明すれば、次の通りである。

【0060】

本発明に係る二次電池の製造方法は、電極組立体を収容するためのパウチを準備する段階、パウチ上の互いに離隔された二つの領域を加圧し、一定の深さを有するように凹んで陥没された凹部が形成され、互いに離隔されている第１コップ及び第２コップを形成する第１成形段階、第１コップを更に加圧し、第１成形段階で形成された第１コップの凹部の深さと異なる深さを有する凹部が形成された第１コップを形成する第２成形段階、第１コップまたは第２コップに電極組立体を収容する段階、及び第１コップと第２コップとの間に形成される中間領域Ｒを中心にフォールディングして、第１コップ及び第２コップが互いに向かい合うように備えることで、第１コップ及び第２コップに電極組立体が収容されるようにするフォールディング段階、を含んでよい。

【0061】

（実施例１）
厚さが１５０μｍであるラミネートシートを加圧して第１コップ及び第２コップを形成してパウチを製造した。前記ラミネートシートは、下段から順次３０μｍのナイロン層、４０μｍのアルミニウム層、８０μｍのＰＰ層が順次積層されたラミネートシートを用いた。

【0062】

第１コップ及び第２コップは、それぞれ金型でラミネートシートを加圧することで形成された。実施例１で金型は、０．５Ｍｐａの圧力及び４０ｍｍ／ｓｅｃの速度でラミネートシートを加圧した。

【0063】

第１成形段階で第１コップの凹部の深さと第２コップの凹部の深さは、全て１．０ｍｍになるまで成形した。その後、第２成形段階で第１コップを構成するラミネートシートを更に加圧して、第１コップの凹部の深さがそれぞれ４．０ｍｍ、５．０ｍｍ、６．０ｍｍ、７．０ｍｍ、８．０ｍｍ、９．０ｍｍ、１０．０ｍｍ、１０．５ｍｍ、１１．０ｍｍである９つのパウチを形成した。

【0064】

このとき、前記第１コップと第２コップとの間の中間領域の長さは、２．０ｍｍであった。すなわち、中間領域のうち、第１コップと連結されて曲面からなる第１曲面領域の長さは１．５ｍｍであり、第２コップと連結されて曲面からなる第２曲面領域の長さは０．５ｍｍであった。第１曲面領域と第２曲面領域との間に平面領域は形成されなかった。

【0065】

前記のように製造されたパウチをフォールディングした後、パウチを上から眺めたとき、パウチの周縁は横１００ｍｍ、縦２５０ｍｍの矩形状を有した。

【0066】

（実施例２）
実施例２によるラミネートシートの厚さ、ラミネートシートを構成する各層の厚さ、ラミネートシートを構成する各層の物質に対する内容は、実施例１と同一であった。ラミネートシートを加圧する金型の圧力速度及び加圧速度もまた、実施例１と同一であった。

【0067】

第１成形段階で第１コップの凹部の深さと第２コップの凹部の深さは、全て２．０ｍｍになるまで成形した。その後、第２成形段階で第１コップを構成するラミネートシートを更に加圧して、第１コップの凹部の深さがそれぞれ４．０ｍｍ、５．０ｍｍ、６．０ｍｍ、７．０ｍｍ、８．０ｍｍ、９．０ｍｍ、９．５ｍｍ、１０．０ｍｍ、１０．５ｍｍである９つのパウチを形成した。

【0068】

このとき、前記第１コップと第２コップとの間の中間領域の長さは２．０ｍｍであった。すなわち、中間領域のうち、第１コップと連結されて曲面からなる第１曲面領域の長さは１．５ｍｍであり、第２コップと連結されて曲面からなる第２曲面領域の長さは０．５ｍｍであった。第１曲面領域と第２曲面領域との間に平面領域は形成されなかった。

【0069】

前記のように製造されたパウチをフォールディングした後、パウチを上から眺めたとき、パウチの周縁は横１００ｍｍ、縦２５０ｍｍの矩形状を有した。

【0070】

（実施例３）

【0071】

実施例３によるラミネートシートの厚さ、ラミネートシートを構成する各層の厚さ、ラミネートシートを構成する各層の物質に対する内容は、実施例１と同一であった。ラミネートシートを加圧する金型の圧力速度及び加圧速度もまた、実施例１と同一であった。

【0072】

第１成形段階で第１コップの凹部の深さと第２コップの凹部の深さは、全て３．０ｍｍになるまで成形した。その後、第２成形段階で第１コップを構成するラミネートシートを更に加圧して、第１コップの凹部の深さがそれぞれ４．０ｍｍ、５．０ｍｍ、６．０ｍｍ、７．０ｍｍ、８．０ｍｍ、８．５ｍｍ、９．０ｍｍ、１０．０ｍｍである８つのパウチを形成した。

【0073】

このとき、前記第１コップと第２コップとの間の中間領域の長さは２．０ｍｍであった。すなわち、中間領域のうち、第１コップと連結されて曲面からなる第１曲面領域の長さは１．５ｍｍであり、第２コップと連結されて曲面からなる第２曲面領域の長さは０．５ｍｍであった。第１曲面領域と第２曲面領域との間に平面領域は形成されなかった。

【0074】

前記のように製造されたパウチをフォールディングした後、パウチを上から眺めたとき、パウチの周縁は横１００ｍｍ、縦２５０ｍｍの矩形状を有した。

【0075】

（比較例）
比較例に係るラミネートシートの厚さ、ラミネートシートを構成する各層の厚さ、ラミネートシートを構成する各層の物質に対する内容は、実施例１と同一であった。ラミネートシートを加圧する金型の圧力速度及び加圧速度もまた、実施例１と同一であった。

【0076】

比較例で第１コップの凹部の深さと第２コップの凹部の深さは、互いに同一に形成された。このとき、第１コップの凹部と第２コップの凹部は同時に形成された。比較例では、第１コップの凹部と第２コップの凹部の深さがそれぞれ１．０ｍｍ、２．０ｍｍ、３．０ｍｍ、４．０ｍｍ、４．５ｍｍ、５．０ｍｍ、５．５ｍｍである７つのパウチを形成した。

【0077】

このとき、前記第１コップと第２コップとの間の中間領域の長さは３．０ｍｍであった。すなわち、中間領域のうち、第１コップと連結されて曲面からなる第１曲面領域の長さは１．５ｍｍであり、第２コップと連結されて曲面からなる第２曲面領域の長さは１．５ｍｍであった。第１曲面領域と第２曲面領域との間に平面領域は形成されなかった。

【0078】

（実験例）
実施例１から３及び比較例によって製造された二次電池用パウチにクラックが発生したか否かを測定した。パウチにクラックが発生したか否かは、パウチにピンホール（ｐｉｎ ｈｏｌｅ）が発生したか否かに基づいて測定しており、ピンホールの発生の有無は目視で観察し、この際、明りを照らして観察した。すなわち、第１コップと第２コップを含む二次電池用パウチにピンホールが形成される場合には、クラックが発生したものと判断しており、第１コップと第２コップを含む二次電池用パウチにピンホールが形成されない場合には、クラックが発生しないものと判断した。

【0079】

実施例１から実施例３によって製造された二次電池用パウチに対する実験結果は、下記の表１の通りであり、比較例によって製造された二次電池用パウチに対する実験結果は、下記の表２の通りである。

【0080】

一方、表１及び表２で「ａ／ｂ（このとき、ａとｂは全て数字）」は、該当コップを形成するために行われたｂ回の実験のうちａ回のクラックが発生したことを意味する。

【0081】

【表1】

【0082】

【表2】

【0083】

表２に記載されたように、比較例によって製造された二次電池用パウチとして、特に、第１コップ及び第２コップの凹部の深さが互いに同一に形成された場合、第１コップの凹部の深さと第２コップの凹部の深さの和を最大化するのに相当制限があることが確認できた。すなわち、表１を参考すれば、比較例によって第１コップの凹部の深さと第２コップ凹部の深さが互いに同一である場合、第１コップ及び第２コップの深さの最大値はそれぞれ４．５ｍｍであり、第１コップの深さと第２コップの深さの和の最大値は９．０ｍｍであることが確認できる。すなわち、比較例によれば、第１コップ及び第２コップの深さが４．５ｍｍを超過する場合、パウチにクラックが発生する問題が生じることが分かる。

【0084】

第１コップの厚さと第２コップの深さの和は、結局、パウチ型二次電池の厚さと直結されるものである。よって、第１コップの厚さと第２コップの深さの和が大きいほど、パウチの内部に備えられる電極組立体の厚さも大きくなり得るので、パウチ型二次電池の容量が最大化され得る。このような観点で検討してみたとき、比較例によって製造された二次電池用パウチを適用したパウチ型二次電池の容量は、９．０ｍｍの第１コップの厚さ及び第２コップの厚さの和に対応する容量に制限される。

【0085】

しかし、本発明の実施例１から実施例３によって製造された二次電池用パウチを用いてパウチ型二次電池を製造する場合、二次電池の容量が顕著に増加することが確認できる。すなわち、本発明の実施例１による二次電池用パウチで第１コップの深さと第２コップの深さの和の最大値は１１．０ｍｍであり、実施例２による二次電池用パウチで第１コップの深さと第２コップの深さの和の最大値は１１．５ｍｍであり、実施例３による二次電池用パウチで第１コップの深さと第２コップの深さの和は１１．０ｍｍであることが分かる。したがって、比較例と対比したとき、実施例１と実施例３の場合、約２２％の容量増大の効果を奏することができ、実施例２の場合、約２７．８％の容量増大の効果を奏することができる（実施例１から３と比較例でパウチの他の規格等は全て同一であると仮定）。

【0086】

特に、比較例によって二次電池用パウチを製造する場合、第１コップ及び第２コップの深さが４．５ｍｍを超過できなかったが、本発明の実施例１から実施例３によって二次電池用パウチを製造する場合、相対的に大きい深さを有する第１コップの深さが４．５ｍｍを超過して最大１０．０ｍｍまで形成され得ることが確認できる。

【0087】

以上で本発明は、たとえ限定された実施例と図面によって説明されたとしても、本発明はこれによって限定されず、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者によって本発明の技術思想と下記に記載する特許請求の範囲の均等範囲内で多様な実施が可能であることは勿論である。

【符号の説明】

【0088】

１００ コップ
１０２ 第１コップ
１０２’ 第１コップ
１０４ 第２コップ
１２０’ 第１コップ
２０２ 第１成形部
２０４ 第２成形部
２０６ 第３成形部

【図1】

【図2】

【図3】