特許 7279974 電気化学セル及びこれに備えられる外装材

(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】2023-05-15

(45)【発行日】2023-05-23

(54)【発明の名称】電気化学セル及びこれに備えられる外装材

(51)【国際特許分類】

   H01M 50/105 20210101AFI20230516BHJP

   H01M 50/557 20210101ALN20230516BHJP

   H01M 10/052 20100101ALN20230516BHJP

   H01M 10/04 20060101ALN20230516BHJP

   H01M 10/058 20100101ALN20230516BHJP

   H01M 50/55 20210101ALN20230516BHJP

【ＦＩ】

H01M50/105

H01M50/557

H01M10/052

H01M10/04 Z

H01M10/058

H01M50/55 301

【請求項の数】 14

(21)【出願番号】P 2021549932

(86)(22)【出願日】2020-06-17

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2022-04-15

(86)【国際出願番号】 KR2020007853

(87)【国際公開番号】W WO2020256412

(87)【国際公開日】2020-12-24

【審査請求日】2021-08-26

(31)【優先権主張番号】10-2019-0071669

(32)【優先日】2019-06-17

(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR

(73)【特許権者】

【識別番号】518050539

【氏名又は名称】リベスト インコーポレイテッド

【氏名又は名称原語表記】ＬＩＢＥＳＴ ＩＮＣ．

【住所又は居所原語表記】（Ｍｕｎｊｉ－ｄｏｎｇ， ＫＡＩＳＴ Ｍｕｎｊｉ Ｃａｍｐｕｓ） Ｔ３０６， １９３ Ｍｕｎｊｉ－ｒｏ， Ｙｕｓｕｎｇ－ｇｕ， Ｄａｅｊｅｏｎ ３４０５１， Ｒｅｐｕｂｌｉｃ ｏｆ Ｋｏｒｅａ

(74)【代理人】

【識別番号】100087398

【弁理士】

【氏名又は名称】水野 勝文

(74)【代理人】

【識別番号】100128783

【弁理士】

【氏名又は名称】井出 真

(74)【代理人】

【識別番号】100128473

【弁理士】

【氏名又は名称】須澤 洋

(74)【代理人】

【識別番号】100160886

【弁理士】

【氏名又は名称】久松 洋輔

(74)【代理人】

【識別番号】100209060

【弁理士】

【氏名又は名称】冨所 剛

(72)【発明者】

【氏名】キム，ジュ ソン

(72)【発明者】

【氏名】イム，スン キュ

(72)【発明者】

【氏名】ハ，ジン ホン

(72)【発明者】

【氏名】イ，ギル ジュ

【審査官】井原 純

(56)【参考文献】

【文献】特許第５７５３２５８（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】特開２０１５－１３０３３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１３６５０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－１７３５５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１１７７７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１５７５５６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｍ ５０／１０－５０／１９８

Ｈ０１Ｍ ５０／５０－５０／５９８

Ｈ０１Ｍ １０／００－１０／３９

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電気化学セルにおいて、
複数個の電極を備える電極組立体と、
前記電極組立体を収容する収容部及び前記収容部の縁に沿ってシール面を接合することにより前記電極組立体を封止するシール部を備える外装材と、
前記電極組立体と連結され、外部に露出されるように延びる電極リードとを含み、
前記収容部は、一方向に延びて前記一方向と交差する方向に配置される凹凸パターンを備え、
前記凹凸パターンの少なくとも一部は、前記一方向への端部に前記シール部と当接する境界線を形成する隣接部分を備え、
前記凹凸パターンは、前記隣接部分の両端に前記一方向へ行くほど凹凸パターン幅が狭くなるように形成される部分をさらに含む、電気化学セル。

【請求項2】

前記シール部は、厚さ方向に前記凹凸パターンよりも低い高さのパターンを有することを特徴とする、請求項１に記載の電気化学セル。

【請求項3】

前記凹凸パターン幅が狭くなるように形成される部分は、予め設定された曲率半径を有するように形成されるラウンド部分であることを特徴とする、請求項１に記載の電気化学セル。

【請求項4】

前記曲率半径（Ｒｐ）と前記一方向への前記ラウンド部分の長さ（ｄ）との差（Ｗｐ＝Ｒｐ－ｄ）は、数式１を満たすことを特徴とする、請求項３に記載の電気化学セル。
（数１）
Ｒｐ／２≦Ｗｐ＜Ｒｐ

【請求項5】

前記凹凸パターン幅の半分（Ｒｐ）と前記一方向へ前記凹凸パターン幅が狭くなるように形成される部分の長さ（ｄ）との差（Ｗｐ＝Ｒｐ－ｄ）は、数式１を満たすことを特徴とする、請求項１に記載の電気化学セル。
（数１）
Ｒｐ／２≦Ｗｐ＜Ｒｐ

【請求項6】

前記シール部は、前記シール面が接合される重畳領域を備える、請求項１に記載の電気化学セル。

【請求項7】

前記一方向への前記シール部の幅（Ｗｓ）と前記重畳領域の幅（Ｗｐ）とは、数式２及び３を満たすことを特徴とする、請求項６に記載の電気化学セル。
（数２）
Ｗｓ－Ｗｐ≧１ｍｍ
（数３）
Ｗｐ≧０．１ｍｍ

【請求項8】

前記凹凸パターンは、
前記一方向への両端部又は一端部に前記隣接部分を備える第１のパターン群と、
前記隣接部分を備えない第２のパターン群とを含む、請求項１に記載の電気化学セル。

【請求項9】

前記凹凸パターンは、
前記収容部の内部空間に向けて突出して形成される凹パターンと、
前記凹パターンに隣り合って配置され、前記一方向と交差する方向に前記凹パターンと互いに異なる幅を有し、前記凹パターンと反対方向へ突出する凸パターンとを含む、請求項１に記載の電気化学セル。

【請求項10】

外装材内部に封止される電極組立体を含む電気化学セルの製造方法において、
前記外装材に、一方向に延びて前記一方向と交差する方向に繰り返される凹凸パターンを形成するステップと、
前記外装材の２つのシール面を互いに重ねて結合することでシール部を形成するステップとを含み、
前記凹凸パターンを形成するステップにおいて、前記凹凸パターンには、前記一方向の端部に前記一方向へ行くほど凹凸パターン幅（２Ｒｐ）が狭くなるように形成される部分が形成され、
前記シール部を形成するステップにおいては、前記凹凸パターンの一部領域である重畳領域を前記シール部に重ね、前記凹凸パターン幅が狭くなるように形成される部分の一部は前記重畳領域に含まれるように結合することを特徴とする、電気化学セルの製造方法。

【請求項11】

前記凹凸パターン幅が狭くなるように形成される部分は、予め設定された曲率半径（Ｒｐ）を有するラウンド部分であり、
前記一方向への前記重畳領域の幅（Ｗｐ）は、数式１を満たすことを特徴とする、請求項１０に記載の電気化学セルの製造方法。
（数１）
Ｒｐ／２≦Ｗｐ＜Ｒｐ

【請求項12】

前記一方向への前記重畳領域の幅（Ｗｐ）は、数式１を満たすことを特徴とする、請求項１０に記載の電気化学セルの製造方法。
（数１）
Ｒｐ／２≦Ｗｐ＜Ｒｐ

【請求項13】

前記一方向への前記シール部の幅（Ｗｓ）と前記重畳領域の幅（Ｗｐ）とは、数式２及び３を満たすことを特徴とする、請求項１０に記載の電気化学セルの製造方法。
（数２）
Ｗｓ－Ｗｐ≧１ｍｍ
（数３）
Ｗｐ≧０．１ｍｍ

【請求項14】

電極組立体を封止する外装材において、
前記電極組立体を収容し、一方向に延びて前記一方向と交差する方向に配置される凹凸パターンを備える収容部と、
２つのシール面の接合により前記収容部の縁に沿って形成されるシール部とを含み、
前記凹凸パターンの少なくとも一部は、前記一方向への端部に前記シール部と当接する境界線を形成する隣接部分を備え、
前記凹凸パターンは、前記隣接部分の両端に前記一方向へ行くほど凹凸パターン幅が狭くなるように形成される部分をさらに含む、外装材。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、充電及び放電が可能であり、モバイル又はフレキシブルデバイスなどの電源として提供されることができる電気化学セルに関する。

【背景技術】

【0002】

電気化学セル（ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ ｃｅｌｌ）は、少なくとも２つの電極、並びに電解質により構成され、電気エネルギーを提供することのできる組立体を意味し、特に、充電及び放電が可能な二次電池（ｓｅｃｏｎｄａｒｙ ｃｅｌｌ）により構成されるリチウムイオンバッテリは、スマートフォンを含む各種の先端電子機器に広く使用されている。

【0003】

最近は、スマートフォンを含むモバイルデバイス、各種ウェアラブルデバイスのデザインにおいて従来の形状から脱皮した様々な試みがなされており、さらに、機能を維持しつつ曲げられることのできるフレキシブル機器に対する注目度が高くなっている。そこで、このようなフレキシブルデバイスに内蔵し、電源として使用できるフレキシブル電気化学セルに対して機能及び安全性を確保することが重要である。

【0004】

それに関し、従来技術である特許文献１は、電極組立体を封止する外装材に柔軟性を与えるためのパターンが形成される技術を開示している。但し、特許文献１のパターンは、電極組立体を収容する領域と密閉を確保するシール領域とに全て形成される構造を開示しており、シール工程に特別な形状の装備が必要であるか、シールされた状態の外装材を加圧してパターンを形成しなければならないなど、現実的に製作が難しいか、高いコストがかかることがある。

【0005】

また、従来技術である特許文献２は、電極組立体を収容する領域にパターンが形成され、シール領域にはパターンが形成されない構成を開示している。但し、外装材を加圧して形成するパターンとシール領域の境界部分に応力が集中される場合、クラックや破損、それによる液漏れなどが境界部分に集中的に発生することがあり、特許文献２には、このような境界部分におけるパターンとシール領域の位置や形状については正確に開示されていない。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】ＫＲ１０－２０１６－０１０７０２２Ａ（２０１６年９月１３日付にて公開）

【0007】

【文献】ＫＲ１０－１７８３７０３Ｂ１（２０１７年９月２６日付にて登録）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

本発明の一目的は、柔軟性を向上させるために形成される繰り返しパターン領域と封止のために形成されるシール領域との境界で発生し得るクラックを抑制できるように構成される外装材及び電気化学セルを提供することである。

【0009】

本発明の他の一目的は、柔軟性を確保するためのパターンを形成する過程で生成され得る応力が集中する構造を、シール領域の形成時に除去又は補強できるように構成される電気化学セルの製造方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明の一目的を達成するために、本発明に係る電気化学セルは、複数個の電極を備える電極組立体と、当該電極組立体を収容する収容部及び当該収容部の縁に沿ってシール面を接合することにより当該電極組立体を封止するシール部を備える外装材と、当該電極組立体と連結され、外部に露出されるように延びる電極リードとを含み、当該収容部は、一方向に延びて当該一方向と交差する方向に配置される凹凸パターンを備え、当該凹凸パターンの少なくとも一部は、当該一方向への端部に当該シール部と当接する境界線を形成する隣接部分を備える。

【0011】

当該シール部は、厚さ方向に当該凹凸パターンよりも低い高さのパターンを有していても良い。

【0012】

当該凹凸パターンは、当該隣接部分の両端にそれぞれ予め設定された曲率半径を有するように形成されるラウンド部分をさらに含んでいても良い。

【0013】

当該凹凸パターンは、当該隣接部分の両端に当該一方向へ行くほど凹凸パターン幅が狭くなるように形成される部分をさらに含んでいても良い。

【0014】

当該曲率半径（Ｒｐ）と当該一方向への当該ラウンド部分の長さ（ｄ）との差（Ｗｐ＝Ｒｐ－ｄ）は、Ｒｐ／２≦Ｗｐ≦２Ｒｐの関係式を満たしても良い。

【0015】

当該凹凸パターン幅の半分（Ｒｐ）と当該一方向へ当該凹凸パターン幅が狭くなるように形成される部分の長さ（ｄ）との差（Ｗｐ＝Ｒｐ－ｄ）は、Ｒｐ／２≦Ｗｐ≦２Ｒｐの関係式を満たしても良い。

【0016】

当該シール部は、当該凹凸パターンの形成時に突出又はリセスされた後、当該シール面が接合される重畳領域を備えていても良い。

【0017】

当該一方向への当該シール部の幅（Ｗｓ）と当該重畳領域の幅（Ｗｐ）とは、Ｗｓ－Ｗｐ≧１ｍｍ及びＷｐ≧０．１ｍｍの関係式を満たしても良い。

【0018】

当該凹凸パターンは、当該一方向への両端部又は一端部に当該隣接部分を備える第１のパターン群と、当該隣接部分を備えない第２のパターン群とを含んでいても良い。

【0019】

当該凹凸パターンは、当該収容部の内部空間に向けて突出して形成される凹パターンと、当該凹パターンに隣り合って配置され、当該一方向と交差する方向に当該凹パターンと互いに異なる幅を有し、当該凹パターンと反対方向へ突出する凸パターンとを含んでいても良い。

【0020】

本発明の他の一目的を達成するために、本発明に係る外装材内部に封止される電極組立体を含む電気化学セルの製造方法は、当該外装材に、一方向に延びて当該一方向と交差する方向に繰り返される凹凸パターンを形成するステップと、当該外装材の２つのシール面を互いに重ねて結合することでシール部を形成するステップとを含み、当該シール部を形成するステップにおいては、当該凹凸パターンの一部領域である重畳領域を当該シール部に重ねて結合する。

【0021】

当該凹凸パターンを形成するステップにおいて、当該凹凸パターンには、当該一方向の端部に予め設定された曲率半径（Ｒｐ）を有するラウンド部分が形成され、当該シール部を形成するステップにおいて、当該ラウンド部分の少なくとも一部は当該重畳領域に含まれ、当該一方向への当該重畳領域の幅（Ｗｐ）は、Ｒｐ／２≦Ｗｐ≦２Ｒｐの関係式を満たしても良い。

【0022】

当該凹凸パターンを形成するステップにおいて、当該凹凸パターンには、当該一方向の端部に当該一方向へ行くほど凹凸パターン幅（２Ｒｐ）が狭くなるように形成される部分が形成され、当該シール部を形成するステップにおいて、当該凹凸パターン幅が狭くなるように形成される部分の少なくとも一部は当該重畳領域に含まれ、当該一方向への当該重畳領域の幅（Ｗｐ）は、Ｒｐ／２≦Ｗｐ≦２Ｒｐの関係式を満たしても良い。

【0023】

当該一方向への当該シール部の幅（Ｗｓ）と当該重畳領域の幅（Ｗｐ）とは、Ｗｓ－Ｗｐ≧１ｍｍ及びＷｐ≧０．１ｍｍの関係式を満たしても良い。

【0024】

一方、本発明に係る電極組立体を封止する外装材は、当該電極組立体を収容し、一方向に延びて当該一方向と交差する方向に配置される凹凸パターンを備える収容部と、２つのシール面の接合により当該収容部の縁に沿って形成されるシール部とを含み、当該凹凸パターンの少なくとも一部は、当該一方向への端部に当該シール部と当接する境界線を形成する隣接部分を備える。

【発明の効果】

【0025】

本発明に係る電気化学セル及びこれに備えられる外装材は、収容部の凹凸パターンとシール部が密接に接しているように形成される。これにより、凹凸パターンとシール部との間に応力が集中する空間が生成されることを防止することができる。従って、繰り返して曲げが加えられる使用環境において凹凸パターンの一方向への端部又はシール部が毀損する可能性を大きく減少できる効果がある。また、本発明に係る電気化学セル及び外装材の耐久性が向上し、破損及び液漏れなどによる安全性の憂れが解消されることができる。

【0026】

本発明に係る電気化学セルの製造方法によれば、凹凸パターンの形成時に共に加工される重畳領域をシール部に含めて接合することにより、凹凸パターンとシール部とが当接している形状に製造することができる。従って、凹凸パターンの端部とシール部との間に曲げによる応力が集中する領域が形成されることを未然に防止することができ、特に、別途の材料を補強したり、外装材を強化するなどのようにコストや工程を追加することなく曲げに弱い地点を排除することができる。

【図面の簡単な説明】

【0027】

【図1】本発明の一実施例に係る電気化学セルを示す斜視図である。

【0028】

【図2】本発明の一実施例に係る電気化学セルの外装材及び電極リードの平面形状を示す図である。

【0029】

【図3】図２に示された電気化学セルの外装材及び電極リードの断面形状を示す図である。

【0030】

【図4】本発明の一実施例に係る電気化学セルの凹凸パターンの端部を拡大した図である。

【0031】

【図5】図２に示された外装材と比較するために従来の電気化学セルの外装材及び電極リードの平面形状を示す図である。

【0032】

【図6】図５に示すように設計された従来の電気化学セルを繰り返して曲げる際に発生するクラックを示す図である。

【0033】

【図7】図２に示された領域Ａを拡大して示す図である。

【0034】

【図8】図７に示された本発明に形成される重畳領域の他の例を示す図である。

【0035】

【図9】従来の電気化学セルの断面形状と図１に示された本発明の一実施例に係る電気化学セルの断面形状とを比較して示す図である。

【0036】

【図10】本発明の他の実施例に係る電気化学セルを示す平面図である。

【0037】

【図11】図１に示された凹凸パターンのさらに他の実施例の平面及び断面を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0038】

以下では、添付した図面を参照しながら、本発明の属する技術分野において通常の知識を有する者が容易に実施できるように本発明の実施例を詳しく説明する。ところが、本願は様々な異なる形態に具現されることができ、ここで説明する実施例に限定されるものではない。そして、図面において、本発明を明確に説明するために、説明とは関係ない部分は省略しており、明細書全体に亘って類似した部分に対しては類似した図面符号を付けている。

【0039】

明細書全体において、ある部分がある構成要素を「含む」という場合、これは、特に反対の記載がない限り、他の構成要素を除くのではなく、他の構成要素をさらに含み得ることを意味する。また、明細書全体において、ある部分が他の部分と「連結」されているという場合、これは直接的に連結されている場合だけでなく、その中間に他の部材を介在して連結されている場合と、その中間に他の素子を挟んで電気的に 連結されている場合も含む。さらに、本願の明細書全体において、ある部材が他の部材の「上に」位置しているという場合、これは、ある部材が他の部材に接している場合だけでなく、両部材の間にまた他の部材が存在する場合も含む。

【0040】

本発明に係る電気化学セルは、リチウムイオンバッテリであっても良い。具体的に、本発明に係る電気化学セルは、電極組立体が外装材内部に電解液と共に収容されて封止され、リチウムイオンの移動により充電及び放電されるように構成されても良い。本発明に係る電気化学セルは、その機能を発揮する状態を維持しつつ柔軟性を持って曲げられるように構成されても良い。以下では、図面を参照しながら本発明の実施例を具体的に説明する。

【0041】

図１は、本発明の一実施例に係る電気化学セル１０を示す斜視図である。図２は、本発明の一実施例に係る電気化学セル１０の外装材１００及び電極リード３００の平面形状を示す図であり、図３は、図２に示された電気化学セル１０の外装材１００及び電極リード３００の断面形状を示す図である。図４は、本発明の一実施例に係る電気化学セル１０の凹凸パターン１１１の端部を拡大した図である。また、図５は、図２に示された外装材１００と比較するために従来の電気化学セルの外装材４００及び電極リード３００の平面形状を示す図であり、図６は、図５に示すように設計された従来の電気化学セルを繰り返して曲げる際に発生するクラックＣを示す図である。

【0042】

図１乃至図４を参照すると、本発明の一実施例に係る電気化学セル１０は、外装材１００と、電極組立体２００と、電極リード３００とを含む。電極組立体２００は、複数個の電極を備え、活物質及び分離膜をさらに含んでいても良く、これらが厚さ方向に積層される構造に形成されても良い。

【0043】

電極は、互いに異なる極性の第１及び第２の電極板を含んでいても良く、第１及び第２の電極板のそれぞれの両面又は片面に活物質が塗布されても良い。第１及び第２の電極板の間には分離膜が介在されていても良い。例えば、第１の電極板は負極であり、使用される集電体は、銅、アルミニウムなどであって、カーボン、リチウム、シリコン、ＳｉＯ_ｘなどのシリコン誘導体、シリコン－黒鉛複合体、スズ、シリコン－スズ複合体のうち何れか１つ又はそれ以上の組み合わせにより構成されても良い。また、第２の電極板は正極であり、使用される集電体は、アルミニウム、ステンレススチール材質などであって、リチウムコバルト酸化物、リチウムニッケル酸化物、リチウムマンガン酸化物、リチウムコバルト－マンガン酸化物、リチウムコバルト－ニッケル酸化物、リチウムマンガン－ニッケル酸化物、リチウムコバルト－ニッケル－マンガン酸化物、リチウムコバルト－ニッケル－アルミニウム酸化物、リチウムリン酸鉄のうち何れか１つ又はそれ以上の組み合わせからなっても良い。電極組立体２００は、第１及び第２の電極板が面を形成するように延びる２方向のうち長さ方向に幅方向よりも長く延び、面を形成する方向と交差（例えば、直交）する、活物質及び分離膜が積層される厚さ方向に厚さの薄い形状を有していても良い。

【0044】

また、電極組立体２００は、電極連結タブと、リード連結タブとを含んでいても良い。電極連結タブは、第１及び第２の電極板の長さ方向の一端部から突出して形成されても良く、互いに同じ極性の電極から突出する電極連結タブが互いに結合されても良い。電極連結タブにより、電極は電気的に並列連結されていても良い。リード連結タブは電極リード３００と連結され、正極及び負極の電極板から突出して電極リード３００と結合されても良い。

【0045】

本発明の一実施例に係る外装材１００は、電極組立体２００を収容するように形成される。外装材１００は、例えば、ＰＰ（ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ）、金属及びナイロン層を含む積層構造のフィルムからなっても良い。

【0046】

具体的に、外装材１００は、収容部１１０と、シール部１２０とを含む。収容部１１０は、電極組立体２００を収容する空間を形成し、シール部１２０は、収容される電極組立体２００を外部と密閉するように接合されても良い。図３に示すように、収容部１１０は、２つの外装材１００が互いに離れて対面する領域に該当しても良い。収容部１１０を形成するために、外装材１００の予め設定された領域が略四角状の器（又はカップ）の形状になるよう、外装材１００は厚さ方向に加圧されて突出するように加工されても良い。

【0047】

さらに具体的に、本実施例の収容部１１０は、凹凸パターン１１１を備えていても良い。凹凸パターン１１１は、一方向に延びて一方向と交差する方向に繰り返して配置されるパターンであり、具体的に、厚さ方向に交互に突出又はリセス（即ち、互いに反対方向に交互に突出）され、一方向に沿って凹凸形状を有していても良い。ここで、一方向は上述した幅方向、凹凸パターン１１１が繰り返される方向は長さ方向となっても良い。突出及びリセスされる凹凸パターン１１１により、図３に示すように、収容部１１０を形成する外装材１００は、長さ方向に波又はしわパターンを形成しても良い。

【0048】

シール部１２０は、２つのシール面の接合により形成される。シール面は外装材１００の表面を意味し、収容部１１０の縁に沿って重ねられた２つのシール面が互いに接合されることにより、内部空間（収容部１１０）を外部と隔離することができる。内部空間には上述した電極組立体２００及び電解液が収容され、電極組立体２００及び電解液は封止状態が維持されても良い。

【0049】

また、シール部１２０は、幅方向又は長さ方向に延びる平板状であっても良い。例えば、シール部１２０の平板状は、表面が互いに対向して曲げられていない形状であっても良い。または、シール部１２０は、凹凸パターン１１１と異なるパターンを有していても良く、例えば、凹凸パターン１１１よりも厚さ方向に高さの低いパターンを有していても良い。

【0050】

一方、電極リード３００は、外装材１００内部の電極組立体２００と連結され、外装材１００の外部へ露出されるように延びる。電極リード３００は外装材１００内部に収容される電極組立体２００との電気的連結のための端子として機能し、シール部１２０を形成する際にシール面の間に挟まれる状態でシール部１２０を貫通するように接合されても良い。正極及び負極の一対の電極リード３００は、電極組立体２００に備えられるリード連結タブと同じ極同士で結合されても良い。

【0051】

以下では、本発明の一実施例に係る外装材１００において、凹凸パターン１１１とシール部１２０の位置及び形状の関係について説明する。

【0052】

本実施例の外装材１００に形成される凹凸パターン１１１の端部は、シール部１２０と当接する隣接部分１１１ａを備える。隣接部分１１１ａは、凹凸パターン１１１とシール部１２０との間の境界線を含んでいても良い。つまり、図２に示すように、隣接部分１１１ａは、各凹凸パターン１１１のうち、シール部１２０に接している２つの地点と、２つの地点の間に沿って延びる境界線を含んでいても良い。隣接部分１１１ａの境界線は、平板状のシール部１２０に沿って略直線に延びても良く、隣り合う凹凸パターン１１１の隣接部分１１１ａの境界線と連結されて１つの線として延びても良い。

【0053】

本実施例に係る凹凸パターン１１１を示す図２とは異なり、図５に示す外装材４００は、収容部４１０領域の内部に凹凸パターン４１１が形成されており、よって、シール部４２０と凹凸パターン４１１とは互いに離れている。図５のようにシール部４２０と凹凸パターン４１１の端部とが離れている場合、繰り返される曲げなどによってクラックＣが発生し易い。具体的に、図６に示すように、クラックＣは、凹凸パターン４１１のうち窪んで加工される凹凸パターンの端部毎にシール部４２０に向けて割れていく形態に発達し得る。

【0054】

図２及び図４に示すように、本発明の一実施例に係る外装材１００は、収容部１１０の凹凸パターン１１１とシール部１２０とが密接に接しているように形成される。これにより、図５及び図６に存在する応力が集中し得る凹凸パターン４１１とシール部４２０との間の空間が、本実施例では形成されない。構造的に脆弱な部分が除去されることにより、繰り返してベンディングが加えられる使用環境において凹凸パターンの一方向への端部又はシール部１２０が毀損する可能性を大きく減少できる効果がある。従って、本発明に係る電気化学セル１０及び外装材１００は、材料をさらに補強又は追加することなく耐久性が向上されることができ、破損及び液漏れなどの可能性が低くなり、安全性が向上されることができる。

【0055】

図７は、図２に示された領域Ａを拡大して示す図であり、図８は、図７に示された本発明に形成される重畳領域１２１ａの他の例を示す図である。以下では、図７及び図８をさらに参照しながら、本発明において互いに隣接する凹凸パターン１１１とシール部１２０についてより具体的に説明する。

【0056】

図２及び図８を参照すると、凹凸パターン１１１は、ラウンド部分１１１ｂをさらに含んでいても良い。ラウンド部分１１１ｂは、隣接部分１１１ａの両端にそれぞれ連結され、予め設定された曲率半径を有していても良い。ラウンド部分１１１ｂは、凹凸パターン１１１の一方向の両端部に形成されても良く、凹凸パターン１１１の一方向の両端部において凹凸パターン１１１の幅（一方向と交差する方向への幅、例えば、図２、図５、図７及び図８において左右方向への幅）が一方向へ行くほど狭くなる部分であっても良い。

【0057】

ラウンド部分１１１ｂの形成に関し、シール部１２０は、重畳領域１２１ａを備えていても良い。重畳領域１２１ａは、凹凸パターン１１１の形成時に突出又はリセスされた後、２つのシール面が接合されることで形成されても良い。つまり、重畳領域１２１ａは、凹凸パターン１１１（ラウンド部分１１１ｂ）の形成時に共に外装材１００の厚さ方向に突出するか、リセスされるように加工される領域であっても良く、その後、シール部１２０の形成時に再び平らになるように加圧されて２つのシール面が接合されても良い。

【0058】

また、重畳領域１２１ａは、凹凸パターン１１１のラウンド部分１１１ｂと連結される円弧状のしわを有していても良い。重畳領域１２１ａと各凹凸パターン１１１との間には２つの地点を連結する直線の隣接部分１１１ａが位置しても良い。但し、図８に示すように、本発明に係る重畳領域１２１ａは、シール部１２０を形成した後はその跡が殆ど残らない領域であっても良い。重畳領域１２１ａの跡が残る程度により、シール部１２０は平板状を有するか、シール部１２０又は重畳領域１２１ａは凹凸パターン１１１よりも低い高さのパターン又はしわを有することができる。

【0059】

一方、重畳領域１２１ａの幅（Ｗｐ）とラウンド部分１１１ｂの曲率半径（Ｒｐ）とは、Ｒｐ／２≦Ｗｐ≦２Ｒｐの数式を満たすように設計されても良い。ここで、重畳領域１２１ａの幅（Ｗｐ）は一方向（幅方向）を基準にするものであり、曲率半径（Ｒｐ）と一方向へのラウンド部分１１１ｂの長さ（ｄ）との差（Ｒｐ－ｄ）と同一であっても良い（Ｗｐ＝Ｒｐ－ｄ）。図７に示された一実施例の場合はＷｐ＝Ｒｐの関係式を満たし、図８に示された他の例の場合はＷｐ≦Ｒｐの関係式を満たす。図７及び図８に示すように、曲率半径（Ｒｐ）は凹凸パターン１１１の幅の半分（１／２）と同一であっても良い。

【0060】

一方、図２を参照すると、一方向（幅方向）を基準にシール部１２０の幅（Ｗｓ）と重畳領域１２１ａの幅（Ｗｐ）とは、Ｗｓ－Ｗｐ≧１ｍｍ及びＷｐ≧０．１ｍｍの関係式を満たすように設計されても良い。つまり、重畳領域１２１ａの幅（Ｗｐ）を所定値以上に確保することで凹凸パターン１１１をシール部１２０に十分に密着させるのはもちろん、全シール部１２０の幅（Ｗｓ）から重畳領域１２１ａが形成される幅（Ｗｐ）を差し引いた領域を所定値以上に確保することで封止のための領域を確保することができる。

【0061】

図９は、従来の電気化学セルの断面形状と図１に示された本発明の一実施例に係る電気化学セル１０の断面形状とを比較して示す図である。

【0062】

図９を参照すると、収容部４１０に形成される凹凸パターン４１１とシール部４２０とが互いに離れた場合（ａ）に比べて、本発明の一実施例により凹凸パターン１１１とシール部１２０とが当接する場合（ｂ）、電極組立体２００及び電解液が満たされる収容部１１０の空間をより広く確保できることが分かる。つまり、凹凸パターン１１１を従来に比べて一方向（幅方向）に長く形成することによって、結果的にシール部１２０の境界で収容部１１０を形成する外装材１００が厚さ方向により急激に拡がる形状を有するようになり、内部空間が広く形成されることができる。

【0063】

このように追加確保される空間には、従来に比べて電解液がより多く満たされることができる。従って、内部空間の拡張を通じて空間に対する電解液の量を調節することで、電気化学セル１０の柔軟性が向上する効果があり、電気化学セル１０の充放電サイクルの累積時に発生し得るガスが満たされる内部空間がさらに確保され、電気化学セルのスェリング（ｓｗｅｌｌｉｎｇ）又は体積増加を抑制することができる。このような体積増加の抑制により、本発明に係る電気化学セル１０は、ウェアラブルデバイスなどのように狭小な空間に取り付けられて機能を発揮しなければならないという要求条件を満たすのに有利である利点がある。

【0064】

図１０は、本発明の他の実施例に係る電気化学セルを示す平面図である。以下では、図１０を参照しながら、隣接部分１１１ａが凹凸パターン１１１のうち一部に形成される様々な実施例について説明する。

【0065】

本発明の他の実施例に係る凹凸パターン１１１は、一方向（幅方向）への両端部又は一端部に隣接部分１１１ａを備える第１のパターン群１１１ｘ、１１１ｙを含んでいても良い。図１０の（ａ）は、全ての凹凸パターン１１１の両端部がシール部１２０と当接して隣接部分１１１ａが形成される実施例を示すものであり、凹凸パターン１１１は、両端部に隣接部分１１１ａを備える第１のパターン群１１１ｘを含んでいても良い。図１０の（ｂ）及び（ｃ）は、一方向のうち何れか一方のみに隣接部分１１１ａが形成された実施例を示すものであり、凹凸パターン１１１は、一端部に隣接部分１１１ａを備える第１のパターン群１１１ｙを含んでいても良い。

【0066】

さらに、凹凸パターン１１１は、隣接部分１１１ａを備えない第２のパターン群１１１ｚを含んでいても良い。図１０の（ｄ）及び（ｅ）を参照すると、凹凸パターン１１１は、隣接部分１１１ａを備えずシール部１２０と離れている第２のパターン群１１１ｚを含んでいても良い。

【0067】

具体的に、図１０の（ｄ）を参照すると、凹凸パターン１１１は、両端部に隣接部分１１１ａを備える第１のパターン群１１１ｘと、隣接部分１１１ａを備えない第２のパターン群１１１ｚとが長さ方向に同じ個数（例えば、３つ）ずつ繰り返されるように構成されても良い。

【0068】

または、図１０の（ｅ）を参照すると、凹凸パターン１１１は、幅方向の一端部に隣接部分１１１ａを備える第１のパターン群１１１ｙと、隣接部分１１１ａを備えない第２のパターン群１１１ｚと、幅方向の他端部に隣接部分１１１ａを備える第１のパターン群１１１ｙとがそれぞれ同じ個数で繰り返されるように構成されても良い。

【0069】

以上のように、隣接部分１１１ａの有無を様々に変えることによって、本発明に係る外装材１００又は電気化学セル１０をデバイスに適用する際、局所的な脆弱地点に対応して凹凸パターン１１１を設計することができる。また、隣接部分１１１ａの位置に予め設定された方向性を与えることによって、本発明に係る外装材１００又は電気化学セル１０の曲げ特性を予め設定された方向へと強化する設計が可能となる。

【0070】

一方、図１１は、図１に示された凹凸パターン１１１のさらに他の実施例を示す図である。以下では、図１１を参照しながら、凹凸パターン１１１及び重畳領域１２１ａの様々な実施例について説明する。

【0071】

図１１を参照すると、本実施例に備えられる外装材１００の凹凸パターン１１１は、凹パターン１１１ｃａ及び凸パターン１１１ｃｖを含んでいても良い。凹パターン１１１ｃａは、収容部１１０の内部空間、即ち、収容される電極組立体２００に向けて突出して形成されても良い。また、凸パターン１１１ｃｖは、２つの凹パターン１１１ｃａの間に配置され、凹パターン１１１ｃａとは反対方向へ突出して形成されても良い。

【0072】

図１１を参照すると、凹パターン１１１ｃａと凸パターン１１１ｃｖとは長さ方向に同じ幅を有するか、あるいは、互いに異なる幅を有していても良い。具体的に、図１１の（ａ）のように、凹パターン１１１ｃａと凸パターン１１１ｃｖとは、凹凸パターン１１１が繰り返される方向（長さ方向）に互いに同じ幅を有するように形成されても良い。または、図１１の（ｂ）又は（ｃ）に示すように、凹パターン１１１ｃａが凸パターン１１１ｃｖよりも長い幅を有したり、凸パターン１１１ｃｖが凹パターン１１１ｃａよりも長い幅を有するように形成されても良い。

【0073】

図１１に示すように、凹パターン１１１ｃａと凸パターン１１１ｃｖの幅に応じて本実施例の重畳領域１２１ａの幅も互いに異なるように形成されても良い。凸パターン１１１ｃｖの幅が凹パターン１１１ｃａの幅よりも大きい場合（図１１の（ｂ））は、凹パターンの端部に形成される重畳領域１２１ｃａが凸パターンの端部に形成される重畳領域１２１ｃｖよりも小さく形成されることができる。一方、凹パターン１１１ｃａの幅が凸パターン１１１ｃｖの幅よりも大きい場合（図１１の（ｃ））は、凸パターンの端部に形成される重畳領域１２１ｃｖが凹パターンの端部に形成される重畳領域１２１ｃａよりも小さく形成されることができる。

【0074】

上述したように、凹凸パターン１１１及び重畳領域１２１ａを凹パターン１１１ｃａと凸パターン１１１ｃｖに対して互いに異なる大きさに形成することによって、本実施例に係る外装材１００及び電気化学セル１０は、特定の曲げ方向に対してさらに補強された特性が具現されることができる。本発明に係る電気化学セル１０がウェアラブルデバイスなどに適用されれば、所定方向への曲げに対する耐久性が他の方向に比べて多く求められる場合に、材料の追加及びそれによる重さの増加なしに求められる条件を達成するように設計できる利点がある。

【0075】

上述した本発明に係る外装材１００及び電気化学セル１０は、重畳領域１２１ａの確保によって製造されることができる。以下では、本発明に係る外装材１００の製造方法について具体的に説明する。

【0076】

本発明に係る外装材１００の製造方法は、外装材１００を加工し、電極組立体２００を収容して封止することにより電気化学セル１０を組み立てる方法であっても良い。本発明に係る外装材１００の製造方法は、凹凸パターン１１１を形成するステップと、シール部１２０を形成するステップとを含む。凹凸パターン１１１を形成するステップは、外装材１００を加圧などにより変形させるステップであっても良く、シール部１２０を形成するステップは、電極組立体２００を収容するように外装材１００を接合するステップであっても良い。

【0077】

凹凸パターン１１１を形成するステップにおいては、外装材１００に、一方向（幅方向）に延びて一方向と交差する方向（長さ方向）に繰り返される凹凸パターン１１１が形成される。凹凸パターン１１１が外装材１００の厚さ方向に突出又はリセスされ、外装材１００は長さ方向にしわ寄って形成されても良い。

【0078】

シール部１２０を形成するステップにおいては、外装材１００の２つのシール面が互いに重ねられて結合されることによりシール部１２０が形成される。シール部１２０は、予め形成された収容部１１０の４つの縁又は３つの縁に沿って２つのシール面が接合することにより形成されても良い。

【0079】

また、本発明のシール部１２０を形成するステップにおいては、凹凸パターン１１１の一部領域である重畳領域１２１ａが上記シール部１２０に重なるように結合されても良い。重畳領域１２１ａは凹凸パターン１１１の一方向（幅方向）の端部であっても良く、重畳領域１２１ａはシール部１２０に重ねられて２つのシール面が接合されても良い。結果的に、重畳領域１２１ａは、凹凸パターン１１１の形成時に凹凸パターン１１１の一部を形成するように加工された後、最終的にはシール部１２０の一領域に含まれても良い。これにより、重畳領域１２１ａと凹凸パターン１１１との間には隣接部分１１１ａが形成されても良い。

【0080】

さらに具体的に、凹凸パターン１１１を形成するステップにおいて、凹凸パターン１１１には、上記一方向の端部に予め設定された曲率半径（Ｒｐ）を有するラウンド部分１１１ｂが形成されても良い。そして、シール部１２０を形成するステップにおいて、ラウンド部分１１１ｂの少なくとも一部は、シール部１２０に含まれる重畳領域１２１ａとなっても良い。ここで、一方向（幅方向）への上記重畳領域１２１ａの幅（Ｗｐ）は、Ｒｐ／２≦Ｗｐ≦２Ｒｐの数式を満たしても良い。また、シール部１２０を形成するステップにおいて、一方向への上記シール部１２０の幅（Ｗｓ）と上記重畳領域１２１ａの幅（Ｗｐ）とは、Ｗｓ－Ｗｐ≧１ｍｍ及びＷｐ≧０．１ｍｍの関係式を満たすように形成されても良い。

【0081】

以上のように、凹凸パターン１１１と共に重畳領域１２１ａを加工した後、重畳領域１２１ａをシール部１２０に含めて接合する製造方法によれば、凹凸パターン１１１の端部とシール部１２０との間に曲げによる応力が集中する部分が形成されることを未然に防止することができる。本発明に係る製造方法によれば、別途の材料を補強したり、外装材１００を強化するなど、コストや工程を追加することなく曲げに弱い地点が生成されることを防止することができる。

【0082】

上述した本発明の説明は例示のためのものであり、本発明の属する技術分野において通常の知識を有する者であれば、本発明の技術的思想や必須の特徴を変更せずに他の具体的な形態に容易に変形可能であるということを理解できるはずである。それゆえ、上記した実施例は全ての面において例示的なものであり、限定的なものではないと理解すべきである。例えば、単一型で説明されている各構成要素は分散して実施されても良く、同様に、分散したものと説明されている構成要素も結合された形態で実施されても良い。

【0083】

本発明の範囲は、詳細な説明よりは後述する請求の範囲によって示され、請求の範囲の意味及び範囲、並びにその均等概念から導出される全ての変更又は変形された形態が本発明の範囲に含まれると解釈されなければならない。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】