特許 7475766 サイドフォールディング装置および方法

(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】2024-04-19

(45)【発行日】2024-04-30

(54)【発明の名称】サイドフォールディング装置および方法

(51)【国際特許分類】

   H01M 50/105 20210101AFI20240422BHJP

   H01M 50/126 20210101ALI20240422BHJP

   H01M 50/121 20210101ALI20240422BHJP

   H01M 50/119 20210101ALI20240422BHJP

   H01M 10/058 20100101ALI20240422BHJP

   H01M 10/04 20060101ALI20240422BHJP

【ＦＩ】

H01M50/105

H01M50/126

H01M50/121

H01M50/119

H01M10/058

H01M10/04 Z

【請求項の数】 16

(21)【出願番号】P 2022550816

(86)(22)【出願日】2021-08-30

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2023-04-12

(86)【国際出願番号】 KR2021011608

(87)【国際公開番号】W WO2022065720

(87)【国際公開日】2022-03-31

【審査請求日】2022-08-23

(31)【優先権主張番号】10-2020-0123360

(32)【優先日】2020-09-23

(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR

(31)【優先権主張番号】10-2021-0000522

(32)【優先日】2021-01-04

(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】グン・ヒ・キム

(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】ジ・ス・パク

【審査官】小川 進

(56)【参考文献】

【文献】韓国登録特許第１０－２１０４３１９（ＫＲ，Ｂ１）

【文献】韓国登録特許第１０－１７６６９６６（ＫＲ，Ｂ１）

【文献】韓国公開特許第１０－２０１９－００２４７５５（ＫＲ，Ａ）

【文献】特開２００１－２８３７９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－０１４４４５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｍ ５０／１０５

Ｈ０１Ｍ ５０／１２６

Ｈ０１Ｍ ５０／１２１

Ｈ０１Ｍ ５０／１１９

Ｈ０１Ｍ １０／０５８

Ｈ０１Ｍ １０／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

パウチ型二次電池の電池ケースのカップ部の外側に延長形成されたサイドをフォールディングするサイドフォールディング装置であって、
プレート形状を有し、前記サイドに隣接するように、前記二次電池の長さ方向に長く配置されるボディーを含み、
前記ボディーは、
一側に位置し、前記サイドの相対的に内側に位置する内側部を加熱する加熱部と、
他側に位置し、前記サイドの相対的に外側に位置する外側部を加圧する加圧部とを含み、
前記加熱部が前記内側部を加熱すると、前記ボディーが回転して前記加圧部が前記外側部を加圧する、サイドフォールディング装置において、
前記サイドの内側部は、シーリングされておらず、前記サイドの外側部は、シーリングされており、
前記サイドは、
相対的に外側端部により近い位置でフォールディングされた第１フォールディング部と、
相対的にカップ部により近い位置でフォールディングされた第２フォールディング部とを含み、
前記サイドは、前記第１フォールディング部を基準に、１７０゜～１８０゜の角度でフォールディングされており、
前記サイドは、前記第２フォールディング部を基準に、８５゜～９５゜の角度でフォールディングされており、
前記加熱部は、１６５℃～２２０℃の温度で前記内側部を加熱し、
前記加熱部は、１秒～３秒の時間にわたって前記内側部を加熱し、
前記電池ケースは、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ポリマーで製造され、最内層に形成されるシーラント層と、
第２ポリマーで製造され、最外層に形成される表面保護層と、
合金番号ＡＡ８０ＸＸ系のアルミニウム合金を含む金属で製造され、前記表面保護層と前記シーラント層との間に積層されるガスバリアー層とを含み、
前記ガスバリアー層は、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、サイドフォールディング装置。

【請求項2】

前記サイドは、前記カップ部に接着されず、前記内側部でフォールディングされる、請求項１に記載のサイドフォールディング装置。

【請求項3】

前記サイドは、前記カップ部の外壁に接触してフォールディングされる、請求項２に記載のサイドフォールディング装置。

【請求項4】

前記第１フォールディング部は、前記外側部に位置し、
前記第２フォールディング部は、前記内側部に位置する、請求項１に記載のサイドフォールディング装置。
装置。

【請求項5】

前記サイドは、前記第２フォールディング部を基準に、８８゜～９２゜の角度でフォールディングされている、請求項１に記載のサイドフォールディング装置。

【請求項6】

前記加熱部は、内部に外部から電力の供給を受けて熱を発生させるヒーティングコイルを含む、請求項１から５のいずれか一項に記載のサイドフォールディング装置。

【請求項7】

前記加熱部は、内部に流体が流動するチューブを含む、請求項１から５のいずれか一項に記載のサイドフォールディング装置。

【請求項8】

請求項１～７のいずれか一項に記載のサイドフォールディング装置によって、パウチ型二次電池の電池ケースのカップ部の外側に延長形成されたサイドをフォールディングするサイドフォールディング方法において、
プレート形状を有するボディーを、サイドに隣接するように、二次電池の長さ方向に長く配置するステップと、
前記ボディーの一側に位置する加熱部が、前記サイドの相対的に内側に位置する内側部に接触して前記内側部を加熱するステップと、
前記ボディーが回転して、前記ボディーの他側に位置する加圧部が、前記サイドの相対的に外側に位置する外側部を加圧するステップとを含む、サイドフォールディング方法。

【請求項9】

パウチ型二次電池の電池ケースのカップ部の外側に延長形成されたサイドをフォールディングするサイドフォールディング装置であって、
前記サイドを１次フォールディングする第１サイドフォールディング装置および前記サイドを２次フォールディングする第２サイドフォールディング装置を含み、
前記第１サイドフォールディング装置は、断面が円形である形状を有し、前記サイドに隣接するように、前記二次電池の長さ方向に長く配置される第１ボディーを含み、
前記第１ボディーは、前記サイドの相対的に内側に位置する内側部を加熱し、内側部がフォールディングされる方向に前記内側部を加圧し、
前記第２サイドフォールディング装置は、プレート形状を有し、前記サイドに隣接するように、前記二次電池の長さ方向に長く配置される第２ボディーとを含み、
前記第２ボディーは、
一側に位置し、前記サイドの相対的に内側に位置する内側部を加熱する加熱部と、
他側に位置し、前記サイドの相対的に外側に位置する外側部を加圧する加圧部とを含み、
前記第１サイドフォールディング装置が、前記第１ボディーを用いて、前記内側部を加熱加圧した後、前記第２サイドフォールディング装置の前記第２ボディーが前記カップ部に近くなる方向に移動し、前記加熱部が前記内側部を加熱し、前記加圧部が前記外側部を加圧する、前記サイドフォールディング装置において、
前記サイドの内側部は、シーリングされておらず、前記サイドの外側部は、シーリングされており、
前記サイドは、
相対的に外側端部により近い位置でフォールディングされた第１フォールディング部と、
相対的にカップ部により近い位置でフォールディングされた第２フォールディング部とを含み、
前記サイドは、前記第１フォールディング部を基準に、１７０゜～１８０゜の角度でフォールディングされており、
前記サイドは、前記第２フォールディング部を基準に、８５゜～９５゜の角度でフォールディングされており、
前記加熱部は、１６５℃～２２０℃の温度で前記内側部を加熱し、
前記加熱部は、１秒～３秒の時間にわたって前記内側部を加熱し、
前記電池ケースは、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ポリマーで製造され、最内層に形成されるシーラント層と、
第２ポリマーで製造され、最外層に形成される表面保護層と、
合金番号ＡＡ８０ＸＸ系のアルミニウム合金を含む金属で製造され、前記表面保護層と前記シーラント層との間に積層されるガスバリアー層とを含み、
前記ガスバリアー層は、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、サイドフォールディング装置。

【請求項10】

前記カップ部は、下側に位置する第１カップ部および前記第１カップ部の上側に位置する第２カップ部を含み、
前記第１サイドフォールディング装置の前記第１ボディーは、前記第１カップ部から前記第２カップ部に向かう方向と同じ方向である下側から上側方向に移動しながら前記内側部を加熱および加圧することを特徴とする、請求項９に記載のサイドフォールディング装置。

【請求項11】

前記第１サイドフォールディング装置が前記内側部を加熱加圧した後に、前記第２サイドフォールディング装置の前記第２ボディーがカップ部に近くなる方向に移動する際に、前記第２ボディーは、前記カップ部に近くなる方向に直線移動することを特徴とする、請求項９または１０に記載のサイドフォールディング装置。

【請求項12】

前記第２ボディーの前記直線移動は、前記カップ部の底部がなす平面と平行な仮想の平面に沿って移動する直線移動である、請求項１１に記載のサイドフォールディング装置。

【請求項13】

請求項９～１２のいずれか一項に記載のサイドフォールディング装置によって、パウチ型二次電池の電池ケースのカップ部の外側に延長形成されたサイドをフォールディングするサイドフォールディング方法であって、
第１サイドフォールディング装置を用いて、前記サイドを１次フォールディングする１次サイドフォールディングステップと、第２サイドフォールディング装置を用いて、前記サイドを２次フォールディングする２次サイドフォールディングステップとを含み、
前記１次サイドフォールディングステップは、断面が円形である形状を有し、前記サイドに隣接するように、前記二次電池の長さ方向に長く配置される第１ボディーを含む第１サイドフォールディング装置が、前記第１ボディーを用いて、前記サイドの相対的に内側に位置する内側部を加熱し、前記内側部がフォールディングされる方向に前記内側部を加圧するステップであり、
前記１次サイドフォールディングステップの後に行われる前記２次サイドフォールディングステップは、プレート形状を有し、前記サイドに隣接するように、前記二次電池の長さ方向に長く配置される第２ボディーを含む第２サイドフォールディング装置が、前記第２ボディーを、前記カップ部に近くなる方向に移動させ、一側の加熱部により前記内側部を加熱し、他側の加圧部により前記サイドの相対的に外側に位置する外側部を加圧するステップであることを特徴とする、サイドフォールディング方法。

【請求項14】

前記カップ部は、下側に位置する第１カップ部および前記第１カップ部の上側に位置する第２カップ部を含み、
前記１次サイドフォールディングステップにおいて、前記第１サイドフォールディング装置の前記第１ボディーは、前記第１カップ部から前記第２カップ部に向かう方向と同じ方向である下側から上側方向に移動しながら前記内側部を加熱および加圧することを特徴とする、請求項１３に記載のサイドフォールディング方法。

【請求項15】

前記２次サイドフォールディングステップにおいて、前記第２サイドフォールディング装置の前記第２ボディーが前記カップ部に近くなる方向に移動する際に、前記第２ボディーは、前記カップ部に近くなる方向に直線移動することを特徴とする、請求項１３または１４に記載のサイドフォールディング方法。

【請求項16】

前記第２ボディーの前記直線移動は、前記カップ部の底部がなす平面と平行な仮想の平面に沿って移動する直線移動であることを特徴とする、請求項１５に記載のサイドフォールディング方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本出願は、２０２０年９月２３日付けの韓国特許出願第１０－２０２０－０１２３３６０号および２０２１年１月４日付けの韓国特許出願第１０－２０２１－００００５２２号に基づく優先権の利益を主張し、該当韓国特許出願の文献に開示されている全ての内容は、本明細書の一部として組み込まれる。

【0002】

本発明は、サイドフォールディング装置および方法に関し、より詳細には、二次電池のサイドをフォールディングする際に、サイドとカップ部が互いに接着されず、サイドの保持力が増加して、カップ部に接触した状態でフォールディング状態を維持するサイドフォールディング装置および方法に関する。

【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ある。このような二次電池は、デジタルカメラ、ポータブルＤＶＤプレイヤー（Ｐ－ＤＶＤ）、ＭＰ３プレイヤー（ＭＰ３Ｐ）、携帯電話、ＰＤＡ、携帯型ゲーム装置（Ｐｏｒｔａｂｌｅ Ｇａｍｅ Ｄｅｖｉｃｅ）、パワーツール（Ｐｏｗｅｒ Ｔｏｏｌ）および電動自転車（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、余剰発電電力や新・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使用されている。

【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と負極を製造し、これをセパレータ（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、電解質を注入した後、シーリングする。

【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）などに分けられる。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。また、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施し、カップ部を形成することで製造される。また、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、サイドをシーリングして二次電池を製造する。

【0007】

このようなプレス加工のうち、絞り（Ｄｒａｗｉｎｇ）成形は、プレス機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て、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、複数の層で形成され、そのうち、内部に位置した水分バリアー層は、金属で製造される。しかし、従来、このような水分バリアー層の金属がアルミニウム合金の中で結晶粒度が大きく、水分バリアー層の厚さが薄く形成されていた。したがって、体積に対するエネルギー密度を減少させるためにサイドをフォールディングしても、サイドが固定されず、所定の角度で再度アンフォールディングされてしまっていた。そのため、サイドに別にテープを貼り付けると、テープ自体の厚さによって二次電池の全体の厚さが増加する問題があった。また、サイドをフォールディングする工程の後に、テープを貼り付けるさらなる工程が必要となり、工数を増加させ、二次電池の製造歩留まりを低下させる問題もあった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【文献】韓国公開特許第２０１９－００４８８６３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

本発明が解決しようとする課題は、二次電池のサイドをフォールディングする際に、サイドとカップ部が互いに接着されず、サイドの保持力が増加して、カップ部に接触した状態でフォールディング状態を維持するサイドフォールディング装置および方法を提供することである。

【0010】

本発明の課題は、以上で言及した課題に制限されず、言及していない他の課題は、以下の記載から、当業者が明確に理解することができる。

【課題を解決するための手段】

【0011】

上記課題を解決するための本発明の実施形態によるサイドフォールディング装置は、パウチ型二次電池の電池ケースのカップ部の外側に延長形成されたサイドをフォールディングするフォールディング装置であって、プレート形状を有し、前記サイドに隣接するように、前記二次電池の長さ方向に長く配置されるボディーを含み、前記ボディーは、一側に位置し、前記サイドの相対的に内側に位置する内側部を加熱する加熱部と、他側に位置し、前記サイドの相対的に外側に位置する外側部を加圧する加圧部とを含み、前記加熱部が前記内側部を加熱すると、前記ボディーが回転して前記加圧部が前記外側部を加圧する。

【0012】

また、前記サイドの内側部は、シーリングされておらず、前記サイドの外側部は、シーリングされていることができる。

【0013】

また、前記サイドは、前記カップ部に接着されず、前記内側部でフォールディングされることができる。

【0014】

また、前記サイドは、前記カップ部の外壁に接触してフォールディングされることができる。

【0015】

また、前記サイドは、相対的に外側端部により近い位置でフォールディングされた第１フォールディング部と、相対的にカップ部により近い位置でフォールディングされた第２フォールディング部とを含むことができる。

【0016】

また、前記第１フォールディング部は、前記外側部に位置し、前記第２フォールディング部は、前記内側部に位置することができる。

【0017】

また、前記サイドは、前記第１フォールディング部を基準に、１７０゜～１８０゜の角度でフォールディングされていることができる。

【0018】

また、前記サイドは、前記第２フォールディング部を基準に、８５゜～９５゜の角度でフォールディングされていることができる。

【0019】

また、前記サイドは、前記第２フォールディング部を基準に、８８゜～９２゜の角度でフォールディングされていることができる。

【0020】

また、前記加熱部は、１６５℃～２２０℃の温度で前記内側部を加熱することができる。

【0021】

また、前記加熱部は、１秒～３秒の時間にわたって前記内側部を加熱することができる。

【0022】

また、前記電池ケースは、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ポリマーで製造され、最内層に形成されるシーラント層と、第２ポリマーで製造され、最外層に形成される表面保護層と、合金番号ＡＡ８０ＸＸ系のアルミニウム合金を含む金属で製造され、前記表面保護層と前記シーラント層との間に積層されるガスバリアー層とを含み、前記ガスバリアー層は、厚さが５０～８０μｍであり、前記シーラント層は、厚さが６０～１００μｍであることができる。

【0023】

また、前記加熱部は、内部に外部から電力の供給を受けて熱を発生させるヒーティングコイルを含むことができる。

【0024】

また、前記加熱部は、内部に流体が流動するチューブを含むことができる。

【0025】

上記課題を解決するための本発明の実施形態によるサイドフォールディング方法は、プレート形状を有するボディーを、前記サイドに隣接するように、前記二次電池の長さ方向に長く配置するステップと、前記ボディーの一側に位置する加熱部が、前記サイドの相対的に内側に位置する内側部に接触して前記内側部を加熱するステップと、前記ボディーが回転して、前記ボディーの他側に位置する加圧部が、前記サイドの相対的に外側に位置する外側部を加圧するステップとを含む。

【0026】

また、前記内側部を加熱するステップにおいて、前記加熱部は、１６５℃～２２０℃の温度で前記内側部を加熱することができる。

【0027】

また、前記内側部を加熱するステップにおいて、前記加熱部は、１秒～３秒の時間にわたって前記内側部を加熱することができる。

【0028】

本発明の他の実施形態によるサイドフォールディング装置は、パウチ型二次電池の電池ケースのカップ部の外側に延長形成されたサイドをフォールディングするサイドフォールディング装置に関し、サイドを１次フォールディングする第１サイドフォールディング装置およびサイドを２次フォールディングする第２サイドフォールディング装置を含み、第１サイドフォールディング装置は、断面が円形である形状を有し、サイドに隣接するように、二次電池の長さ方向に長く配置される第１ボディーを含み、第１ボディーは、サイドの相対的に内側に位置する内側部を加熱し、内側部がフォールディングされる方向に内側部を加圧し、第２サイドフォールディング装置は、プレート形状を有し、サイドに隣接するように、二次電池の長さ方向に長く配置される第２ボディーとを含み、第２ボディーは、一側に位置し、サイドの相対的に内側に位置する内側部を加熱する加熱部と、他側に位置し、サイドの相対的に外側に位置する外側部を加圧する加圧部とを含み、第１サイドフォールディング装置が、第１ボディーを用いて、内側部を加熱、加圧した後、第２サイドフォールディング装置の第２ボディーがカップ部に近くなる方向に移動し、加熱部が内側部を加熱し、加圧部が外側部を加圧することができる。

【0029】

カップ部は、下側に位置する第１カップ部および第１カップ部の上側に位置する第２カップ部を含み、第１サイドフォールディング装置の第１ボディーは、第１カップ部から第２カップ部に向かう方向と同じ方向である下側から上側方向に移動しながら内側部を加熱および加圧することができる。

【0030】

第１サイドフォールディング装置が内側部を加熱、加圧した後に、第２サイドフォールディング装置の第２ボディーがカップ部に近くなる方向に移動する際に、第２ボディーは、カップ部に近くなる方向に直線移動することができる。

【0031】

第２ボディーの直線移動は、カップ部の底部がなす平面と平行な仮想の平面に沿って移動する直線移動であることができる。

【0032】

本発明の他の実施形態によるサイドフォールディング方法は、パウチ型二次電池の電池ケースのカップ部の外側に延長形成されたサイドをフォールディングするサイドフォールディング方法に関し、第１サイドフォールディング装置を用いて、サイドを１次フォールディングする１次サイドフォールディングステップと、第２サイドフォールディング装置を用いて、サイドを２次フォールディングする２次サイドフォールディングステップとを含み、１次サイドフォールディングステップは、断面が円形である形状を有し、サイドに隣接するように、二次電池の長さ方向に長く配置される第１ボディーを含む第１サイドフォールディング装置が、第１ボディーを用いて、サイドの相対的に内側に位置する内側部を加熱し、内側部がフォールディングされる方向に内側部を加圧するステップであり、１次サイドフォールディングステップの後に行われる２次サイドフォールディングステップは、プレート形状を有し、サイドに隣接するように、二次電池の長さ方向に長く配置される第２ボディーを含む第２サイドフォールディング装置が、第２ボディーを、カップ部に近くなる方向に移動させ、一側の加熱部により内側部を加熱し、他側の加圧部によりサイドの相対的に外側に位置する外側部を加圧するステップであることができる。

【0033】

カップ部は、下側に位置する第１カップ部および第１カップ部の上側に位置する第２カップ部を含み、１次サイドフォールディングステップにおいて、第１サイドフォールディング装置の第１ボディーは、第１カップ部から第２カップ部に向かう方向と同じ方向である下側から上側方向に移動しながら内側部を加熱および加圧することができる。

【0034】

２次サイドフォールディングステップにおいて、第２サイドフォールディング装置の第２ボディーがカップ部に近くなる方向に移動する際に、第２ボディーは、カップ部に近くなる方向に直線移動することができる。

【0035】

第２ボディーの直線移動は、カップ部の底部がなす平面と平行な仮想の平面に沿って移動する直線移動であることができる。

【0036】

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】

【0037】

本発明の実施形態によると、少なくとも以下のような効果がある。

【0038】

サイドフォールディング装置の加熱部がサイドの内側部を加熱してシーラント層の第１ポリマーを軟化させた後、サイドフォールディング装置の加圧部がサイドの外側部を加圧することから、サイドがカップ部の外壁に完全に接触することができ、別のテープが貼り付けられる必要がなく、サイドが再度アンフォールディングされることを防止することができる。

【0039】

本発明による効果は、以上で例示されている内容によって制限されず、より様々な効果が本明細書内に含まれている。

【図面の簡単な説明】

【0040】

【図1】本発明の一実施形態による二次電池１の組立図である。

【図2】本発明の一実施形態によるパウチフィルム１３５の断面図である。

【図3】本発明の一実施形態による電池ケース１３のサイド１３４をシーリングした様子を示す概略図である。

【図4】従来のサイド３３４をフォールディングした様子を側面で示す概略図である。

【図5】従来のサイド３３４をフォールディングした様子を上面で示す概略図である。

【図6】本発明の一実施形態によるサイドフォールディング装置２の加熱部２１１がサイド１３４の内側部１３４２を加熱する様子を側面で示す概略図である。

【図7】本発明の一実施形態によるサイドフォールディング装置２の加圧部２１２がサイド１３４の外側部１３４１を加圧する様子を側面で示す概略図である。

【図8】本発明の一実施形態によるサイド１３４をフォールディングした様子を側面で示す概略図である。

【図9】本発明の他の実施形態による第１サイドフォールディング装置の第１ボディーがサイドの内側部を加熱、加圧する様子を側面で示す概略図である。

【図10】本発明の他の実施形態による第２サイドフォールディング装置の第２ボディーが前記カップ部に近くなる方向に直線移動する様子を側面で示す概略図である。

【図11】本発明の他の実施形態による第２サイドフォールディング装置の加熱部がサイドの内側部を加熱し、加圧部がサイドの外側部を加圧する様子を側面で示す概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0041】

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、添付の図面と共に詳細に後述している実施形態を参照すると明確になる。しかし、本発明は、以下に開示する実施形態に限定されるものではなく、互いに異なる様々な形態に実現されることができ、ただし、本実施形態は、本発明の開示を完全にし、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者に発明の範疇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、請求項の範疇によって定義されるだけである。明細書の全体にわたり同一の参照符号は、同一の構成要素を指す。

【0042】

他の定義がなければ、本明細書で使用されているすべての用語（技術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いて通常の知識を有する者が共通して理解することができる意味で使用されることができる。また、一般的に使用される辞書に定義されている用語は、明らかに特別に定義されていない限り、理想的にまたは過剰に解釈されない。

【0043】

本明細書で使用されている用語は、実施形態を説明するためのものであって、本発明を制限するものではない。本明細書において、単数型は、句で特別に言及していない限り、複数型も含む。明細書で使用される「含む」は、言及された構成要素の他に、一つ以上の他の構成要素の存在または追加を排除しない。

【0044】

一実施形態
以下、添付の図面を参照して、本発明の好ましい実施形態について詳細に説明する。

【0045】

図１は本発明の一実施形態による二次電池１の組立図である。

【0046】

電極組立体１０は、電極およびセパレータを交互に積層して形成される。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て正極と負極などの電極を製造する。そして、セパレータ（Ｓｅｐａｒａｔｏｒ）を電極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、電解質を注入した後、シーリングする。

【0047】

具体的には、電極組立体（Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ Ａｓｓｅｍｂｌｙ）１０は、正極および負極の２種の電極と、前記電極を互いに絶縁させるために電極の間に介在するセパレータとを含む。このような電極組立体１０は、スタック型、ゼリーロール型、スタックアンドフォールディング型などがある。２種の電極、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。スラリーは、通常、粒状の活物質、補助導体、バインダーおよび可塑剤などが溶媒が添加された状態で撹拌されて形成されることができる。溶媒は、後続工程で除去される。

【0048】

電極組立体１０は、図１に図示されているように、電極タブ（Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ Ｔａｂ）１１を含む。電極タブ１１は、電極組立体１０の正極および負極とそれぞれ連結され、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することができる経路になる。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、無地部で構成される。また、電極タブ１１は、無地部を裁断して形成されるか、無地部に別の導電部材を超音波溶接などで連結して形成されることもできる。このような電極タブ１１は、図１に図示されているように、電極組立体１０のそれぞれ異なる方向に突出することもできるが、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、様々な方向に向かって突出形成されることもできる。

【0049】

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）溶接などで連結される。そして、電極リード１２の一部は、絶縁部１４で周りが囲まれる。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（側部）１３４に限定して位置し、電極リード１２を電池ケース１３に接着させる。また、電極組立体１０から生成される電気が電極リード１２を介して電池ケース１３に流れることを防止し、電池ケース１３のシーリングを維持する。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伝導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、厚さが比較的薄い絶縁テープを多く使用するが、これに制限されず、電極リード１２を絶縁することができれば、様々な部材を使用することができる。

【0050】

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に図示されているように、いずれも他端が電池ケース１３の外部に突出する。これにより、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、それぞれ様々な方向に向かって突出形成されることから、正極リード１２１および負極リード１２２もそれぞれ様々な方向に向かって延びることができる。

【0051】

正極リード１２１および負極リード１２２は、互いにその材質が異なることができる。すなわち、正極リード１２１は、正極集電体と同じアルミニウム（Ａｌ）材質であり、負極リード１２２は、負極集電体と同じ銅（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ることができる。また、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、端子部になり、外部端子と電気的に連結される。

【0052】

電池ケース１３は、電極組立体１０を内部に収納する、柔軟性の材質で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。パンチなどを用いて、柔軟性を有するパウチフィルム１３５を絞り（Ｄｒａｗｉｎｇ）成形すると、一部が延伸されて袋状の収容空間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。

【0053】

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、シーリングされる。このような電池ケース１３は、図１に図示されているように、第１ケース１３１と第２ケース１３２を含む。第１ケース１３１には、カップ部１３３が形成されて電極組立体１０を収容することができる収容空間１３３１が設けられ、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に図示されているように、一側が互いに連結されて製造されることができるが、これに制限されず、互いに分離されて別に製造されるなど、様々に製造されることができる。

【0054】

パウチフィルム１３５にカップ部１３３を成形する際に、一つのパウチフィルム１３５に一つのカップ部１３３だけが形成されることもできるが、これに制限されず、一つのパウチフィルム１３５に二つのカップ部１３３を、互いに隣合うように絞り成形することもできる。これにより、図１に図示されているように、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、互いに深さＤが同一であることができるが、これに制限されず、互いに深さＤが相違することもできる。第１ケース１３１のカップ部１３３に設けられた収容空間１３３１に電極組立体１０を収納した後、二つのカップ部１３３が互いに対向するように、電池ケース１３で二つのカップ部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。これにより、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、二つのカップ部１３３が一つの電極組立体１０を収容することから、カップ部１３３が一つである時よりも厚さがより厚い電極組立体１０も収容することができる。また、電池ケース１３がフォールディングされることで、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ことから、以降、シーリング工程を行う際に、シーリングするサイド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、シーリング工数も減少させることもできる。

【0055】

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が設けられたカップ部１３３と、カップ部１３３の側部に形成され、ガス抜き孔を介して、前記カップ部１３３の内部に生成されるガスを排出するガス抜き部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ガス抜き工程を行う。

【0056】

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に設けられた収容空間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をシーリングする。電解質は、二次電池１の充放電時に電極の電気化学的反応によって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の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むこともでき、このような固体電解質は、外力によって容易に変形する柔軟性を有することもできる。このような方法により、パウチ型二次電池１が製造されることができる。

【0057】

図２は本発明の一実施形態によるパウチフィルム１３５の断面図である。

【0058】

本発明の一実施形態によ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を絞り（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に図示されているように、シーラント層（Ｓｅａｌａｎｔ Ｌａｙｅｒ）１３５１と、水分バリアー層（Ｍｏｉｓｔｕｒｅ ｂａｒｒｉｅｒ Ｌａｙｅｒ）１３５２と、表面保護層（Ｓｕｒｆａｃｅ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ Ｌａｙｅｒ）１３５３と、延伸補助層（Ｄｒａｗｉｎｇ Ａｓｓｉｓｔａｎｃｅ Ｌａｙｅｒ）１３５４とを含む。

【0059】

シーラント層１３５１は、第１ポリマーで製造され、最内層に形成されて電極組立体１０と直接接触することができる。ここで、最内層とは、前記水分バリアー層１３５２を基準に電極組立体１０が位置する方向に向かう際に、最端に位置した層を意味する。電池ケース１３は、前記のような積層構造のパウチフィルム１３５を、パンチなどを用いて絞り（Ｄｒａｗｉｎｇ）成形すると、一部が延伸されて袋状の収容空間１３３１を含むカップ部１３３を形成しながら製造される。また、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を熱圧着すると、シーラント層１３５１同士が接着されることで、パウチがシーリングされる。この際、シーラント層１３５１は、電極組立体１０と直接接触するため、絶縁性を有する必要があり、電解質とも接触するため、耐食性を有する必要がある。また、内部を完全に密閉して内部と外部との間の物質の移動を遮断しなければならないため、高いシーリング性を有する必要がある。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する必要がある。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る一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使用される。ポリプロピレン（ＰＰ）は、引張強度、剛性、表面硬度、耐磨耗性、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、シーラント層１３５１を製造するために主に使用される。さらに、無延伸ポリプロピレン（Ｃａｓｔｅｄ Ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ）または酸処理されたポリプロピレン（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ることもできる。ここで、酸処理されたポリプロピレンは、ＭＡＨ ＰＰ（マレイックアンハイドライドポリプロピレン）であることができる。また、シーラント層１３５１は、いずれか一つの物質からなる単一膜構造を有するか、２個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することができる。

【0060】

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であることができ、特に、７５～８５μｍであることができる。仮に、シーラント層１３５１の厚さが６０μｍより薄いと、シーリング時に内部が破壊されるなど、シーリング耐久性が低下する問題があり得る。逆に、仮に、シーラント層１３５１の厚さが１００μｍより厚いと、パウチ全体の厚さが過剰に厚くなるため、かえって、二次電池１の体積に対するエネルギー密度が低下し得る。

【0061】

水分バリアー層１３５２は、表面保護層１３５３とシーラント層１３５１との間に積層されてパウチの機械的強度を確保し、二次電池１の外部のガスまたは水分などの出入りを遮断し、電解質の漏れを防止する。水分バリアー層１３５２は、金属で製造され、特に、本発明の一実施形態による水分バリアー層１３５２は、合金番号ＡＡ８０ＸＸ系のアルミニウム合金を含む金属で製造されることができる。アルミニウムは、所定水準以上の機械的強度を確保することができ、且つ重量が軽く、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。

【0062】

従来、合金番号ＡＡ３０ＸＸ系のアルミニウム合金がよく使用されていたが、鉄の含量が０．７ｗｔ％以下であるため、機械的強度が低い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、アルミニウム合金は、合金番号ＡＡ８０ＸＸ系である。このようなアルミニウム合金には、様々な素材が含まれることができる。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。

【0063】

また、本発明の一実施形態によると、水分バリアー層１３５２の厚さは、５０μｍ～８０μｍであることができ、特に、５５μｍ～６５μｍであることができる。従来、水分バリアー層の厚さが５０μｍより薄くて成形性が低下していた。そのため、パウチフィルム１３５を絞り成形すると、カップ部３３３（図４に図示）の深さＤを深く形成する際に、カップ部３３３の外壁３３３３（図４に図示）が垂直に近く形成されることに限界があった。

【0064】

逆に、仮に、水分バリアー層の厚さが略８０μｍより厚いと、製造コストが増加するだけでなく、二次電池の全体の厚さが過剰に厚くなって、二次電池の体積に対するエネルギー密度が低下する問題がある。仮に、二次電池の全体の厚さを減少させるために、シーラント層の厚さを６０μｍより薄く減少させると、シーリング耐久性が低下する問題がある。

【0065】

したがって、本発明の一実施形態によると、水分バリアー層１３５２の成形性が向上するため、パウチフィルム１３５を絞り成形する際に、カップ部１３３の深さＤを深く形成し、且つカップ部１３３の外壁１３３３が垂直に近くなることができる。これにより、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の体積に対するエネルギー効率も増加することができる。また、製造コストがあまり増加せず、且つシーラント層１３５１の厚さを減少させなくても、パウチ全体の厚さもあまり増加せず、シーリング耐久性も低下しないことができる。

【0066】

表面保護層１３５３は、第２ポリマーで製造され、最外層に形成されて、外部との摩擦および衝突から二次電池１を保護し、且つ電極組立体１０を外部から電気的に絶縁させる。ここで、最外層とは、前記水分バリアー層１３５２を基準に電極組立体１０が位置する方向の反対方向に向かう際に、最端に位置した層を意味する。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る一つ以上の物質であることができる。特に、主に、耐磨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）などのポリマーが使用されることが好ましい。また、表面保護層１３５３は、いずれか一つの物質からなる単一膜構造を有するか、２個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することもできる。

【0067】

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であることができ、特に、７μｍ～１２μｍであることができる。仮に、表面保護層１３５３の厚さが５μｍより薄いと、外部絶縁性が低下する問題があり得る。逆に、仮に、表面保護層１３５３の厚さが２５μｍより厚いと、パウチ全体の厚さが厚くなるため、かえって、二次電池１の体積に対するエネルギー密度が低下し得る。

【0068】

一方、ＰＥＴは、安価であり、耐久性に優れ、電気絶縁性に優れるが、前記水分バリアー層１３５２としてよく使用さ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時の挙動も互いに相違し得る。したがって、表面保護層１３５３と水分バリアー層１３５２を直接接着すると、絞り成形の途中に表面保護層１３５３と水分バリアー層１３５２と剥離されることもある。そのため、水分バリアー層１３５２が均一に延伸されず、成形性が低下する問題が発生し得る。

【0069】

本発明の一実施形態によると、電池ケース１３は、第３ポリマーで製造され、表面保護層１３５３と水分バリアー層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と水分バリアー層１３５２との間に積層され、表面保護層１３５３と水分バリアー層１３５２が延伸される際に剥離されること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る一つ以上の物質であることができる。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、水分バリアー層１３５２のアルミニウム合金とは延伸される時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）樹脂が使用されることができる。また、延伸補助層１３５４は、いずれか一つの物質からなる単一膜構造を有するか、２個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することもできる。

【0070】

従来、水分バリアー層が略３０～５０μｍ、特に、４０μｍの厚さを有し、これに伴い、延伸補助層は、略１５μｍの相当薄い厚さを有していた。すなわち、延伸補助層と水分バリアー層の厚さの比率が１：２．６７であり、水分バリアー層の厚さの比率が相当高かった。しかし、上述のように、本発明の一実施形態によると、水分バリアー層１３５２が略５０～８０μｍ、特に、５５μｍ～６５μｍの厚さを有するため、水分バリアー層１３５２の成形性が向上する。この際、延伸補助層１３５４も成形性を向上させるために、延伸補助層１３５４は、２０μｍ～５０μｍの厚さを有することができ、特に、２５μｍ～３８μｍの厚さを有することが好ましい。仮に、２０μｍより薄いと、延伸補助層１３５４が水分バリアー層１３５２の向上した成形性に対応することができず、延伸される途中に破損されることがある。逆に、仮に、５０μｍより厚いと、パウチ全体の厚さが厚くなるため、二次電池の体積が増加し、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と水分バリアー層１３５２の厚さの比率が１：２．５より小さいことができる。すなわち、従来より延伸補助層１３５４の厚さの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の厚さが過剰に厚くなると、パウチ全体の厚さが厚くなるため、過剰な厚さにならないために、前記厚さの比率は、１：１．５より大きくなることができる。すなわち、前記厚さの比率は、１：１．５～１：２．５であることができる。

【0071】

図３は本発明の一実施形態による電池ケース１３のサイド１３４をシーリングした様子を示す概略図である。

【0072】

パウチフィルム１３５を絞り成形して形成されたカップ部１３３に電極組立体１０を収納し、第１ケース１３１および第２ケース１３２の二つのカップ部１３３が互いに対向するようにブリッジ１３６を中心に電池ケース１３をフォールディングする。そして、サイド１３４をシーリングし、ガス抜き部１３７を介してガス抜き工程を行った後、ガス抜き部１３７を切断する。これにより、図３に図示されているように、ガス抜き部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。

【0073】

ガス抜き部１３７を切断して残ったサイド１３４は、複数のサイド１３４のうち、電極リード１２が突出形成されない。しかし、サイド１３４をシーリングした後、そのまま放置すると、二次電池１の全体の体積が増加する。そのため、体積に対する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。

【0074】

一方、サイド１３４は、図３に図示されているように、外側部１３４１および内側部１３４２を含むことができる。外側部１３４１は、サイド１３４で相対的に外側に位置し、シーリングされた部分であり、内側部１３４２は、サイド１３４で相対的に内側に位置し、シーリングされていない領域である。

【0075】

具体的には、前記電池ケース１３のサイド１３４をシーリングして外側部１３４１を形成する際に、外側部１３４１がカップ部１３３からすぐ連結されず、ある程度離隔して形成されることができる。サイド１３４をシーリングする際には、別のシーリングツール（図示せず）を用いて、サイド１３４に熱および圧力を印加する必要がある。ところで、仮に、このようなシーリングツールをカップ部１３３に密着した状態でサイド１３４をシーリングすると、サイド１３４の内側に位置したシーラント層１３５１が一部溶融されて電極組立体１０に向かって漏れ、電極組立体１０を汚染させることがある。また、シーリングツールの熱が電極組立体１０まで伝達されて電極組立体１０が損傷されることもある。したがって、シーリングツールをカップ部１３３からある程度離隔した状態でサイド１３４をシーリングすることが好ましい。これにより、シーリングツールにシーリングされた部分が外側部１３４１になり、シーリングツールがカップ部１３３から離隔してシーリングされない部分が内側部１３４２になる。

【0076】

図４は従来のサイド３３４をフォールディングした様子を側面で示す概略図であり、図５は従来のサイド３３４をフォールディングした様子を上面で示す概略図である。

【0077】

従来、サイド３３４をフォールディングしても、サイド３３４が固定されず、所定の角度で再度アンフォールディングされてしまう問題があった。具体的には、上述のように、パウチフィルム１３５は、シーラント層１３５１、水分バリアー層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。このうち、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、最初の状態に戻ろうとする復元力が大きい。一方、水分バリアー層１３５２は、金属、特に、アルミニウム合金で製造されるため、サイド３３４がフォールディングされると、弾性変形の限界を超え、フォールディングされた状態を維持しようとする保持力が大きい。

【0078】

しかし、従来のパウチフィルム１３５は、水分バリアー層１３５２が略３０～５０μｍの厚さを有し、シーラント層１３５１が略６０～１００μｍの厚さを有する。すなわち、水分バリアー層１３５２の厚さがシーラント層１３５１の厚さに比べて相当薄く形成されていた。したがって、保持力よりも復元力が大きく、サイド３３４が固定されず、所定の角度だけ再度アンフォールディングされていた。これにより、サイド３３４によって二次電池３の不要な体積が増加する問題があった。

【0079】

これを解決するために、従来、図４および図５に図示されているように、サイド３３４に別にテープ３８を貼り付けていた。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にともに貼り付けられ、これにより、サイド３３４がカップ部３３３に固定され、再度アンフォールディングされることを防止することができた。しかし、このような場合には、図４に図示されているように、テープ３８自体の厚さによって、二次電池３の全体の厚さが増加する問題があった。また、図５に図示されているように、テープ３８によって、二次電池３の外観が美麗ではなく、商品性も低下する問題もあった。

【0080】

本発明の一実施形態によると、水分バリアー層１３５２の厚さは、略５０～８０μｍ、特に、５５μｍ～６５μｍであることができ、シーラント層１３５１の厚さは、６０～１００μｍ、特に、７５～８５μｍであることができる。したがって、水分バリアー層１３５２の厚さが従来に比べて増加するため、水分バリアー層１３５２の成形性が向上し、サイド１３４の保持力が増加して、サイド１３４がフォールディングされた後に再度アンフォールディングされることをある程度緩和することができる。しかし、シーラント層１３５１の厚さが薄くなったものではないため、サイド１３４が最初の状態に戻ろうとする復元力もある程度大きい。したがって、サイド１３４がフォールディングされた後にも、依然として、カップ部１３３の外壁１３３３に完全に接触せず、ある程度は再度アンフォールディングされることがある。

【0081】

図６は本発明の一実施形態によるサイドフォールディング装置２の加熱部２１１がサイド１３４の内側部１３４２を加熱する様子を側面で示す概略図である。

【0082】

パウチフィルム１３５に一つのカップ部１３３のみを形成すると、カップ部１３３の深さＤが充分に深いことから、サイド１３４を一回だけフォールディングすることができる。一方、パウチフィルム１３５に二つのカップ部１３３を形成すると、一つのカップ部１３３を形成する時よりもカップ部１３３の深さＤが浅くなり得る。パウチフィルム１３５を成形する際には、カップ部１３３だけが集中して延伸されるものではなく、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。しかし、サイド１３４の幅がこのようなカップ部１３３の深さＤより長いと、サイド１３４を一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することもある。

【0083】

したがって、仮に、パウチフィルム１３５に二つのカップ部１３３が形成されると、図６に図示されているように、サイド１３４を二度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）方法を使用することができる。具体的には、サイド１３４は、第１フォールディング部１３４４と第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により近い位置から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により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を基準にサイド１３４を１次フォールディングをした後に、第２フォールディング部１３４５を基準にサイド１３４を２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において外側部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から内側部１３４２に位置することができる。これにより、サイド１３４の外側端部１３４３がカップ部１３３の底部１３３２よりさらに外側に突出することを防止することができる。

【0084】

サイド１３４は、第１フォールディング部１３４４を基準に、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。また、サイド１３４は、第２フォールディング部１３４５において、サイド１３４がカップ部１３３の外壁１３３３に完全に接触するようにフォールディングされることが好ましい。しかし、上述のように、シーラント層１３５１の復元力もある程度大きいため、サイド１３４がフォールディングされた後にも、依然として、カップ部１３３の外壁１３３３に完全に接触せず、ある程度は再度アンフォールディングされることがある。

【0085】

本発明の一実施形態によると、サイドフォールディング装置２の加熱部２１１がサイド１３４の内側部１３４２を加熱してシーラント層１３５１の第１ポリマーを軟化させた後、サイドフォールディング装置２の加圧部２１２がサイド１３４の外側部１３４１を加圧するため、サイド１３４がカップ部１３３の外壁１３３３に完全に接触することができ、別のテープが貼り付けられる必要がなく、サイド１３４が再度アンフォールディングされることを防止することができる。

【0086】

このために、本発明の一実施形態によるサイドフォールディング装置２は、パウチ型二次電池１の電池ケース１３において、カップ部１３３の外側に延長形成されたサイド１３４をフォールディングするフォールディング装置において、プレート形状を有し、前記サイド１３４に隣接するように、前記二次電池１の長さ方向に長く配置されるボディー２１を含み、前記ボディー２１は、一側に位置し、前記サイド１３４の相対的に内側に位置する内側部１３４２を加熱する加熱部２１１と、他側に位置し、前記サイド１３４の相対的に外側に位置する外側部１３４１を加圧する加圧部２１２とを含み、前記加熱部２１１が前記内側部１３４２を加熱すると、前記ボディー２１が回転して前記加圧部２１２が前記外側部１３４１を加圧する。

【0087】

サイドフォールディング装置２は、厚さが非常に薄いプレート形状を有するボディー２１を含むことができる。このようなボディー２１は、幅が相対的に狭く、長さが相対的に長く形成されることができる。また、ボディー２１は、図６に図示されているように、二次電池１のサイド１３４に隣接するように配置され、この際、二次電池１の長さ方向に長く配置されることができる。

【0088】

ボディー２１は、一側に位置し、内側部１３４２を加熱する加熱部２１１と、他側に位置し、外側部１３４１を加圧する加圧部２１２とを含む。ボディー２１がサイド１３４に隣接するように配置される際に、ボディー２１の加熱部２１１がサイド１３４の内側部１３４２に隣接するように配置されることができる。また、加熱部２１１がサイド１３４の内側部１３４２に接触して熱を印加することで、サイド１３４の内部に含まれたシーラント層１３５１の第１ポリマーが軟化することができる。加熱部２１１は、１６５℃～２２０℃の温度で、１秒～３秒、好ましくは１．５秒～２秒の時間にわたって前記内側部１３４２を加熱することができる。仮に、加熱部２１１が１６５℃より温度が低いか、１秒より短い時間で加熱すると、シーラント層１３５１の第１ポリマーが充分に軟化しないこともある。また、仮に、加熱部２１１が２２０℃より温度が高いか、３秒より長い時間で加熱すると、サイド１３４の内側に位置したシーラント層１３５１が一部溶融されて電極組立体１０に向かって漏れ、電極組立体１０を汚染させることがあり、加熱部２１１の熱が電極組立体１０まで伝達されて電極組立体１０が損傷されることもある。

【0089】

上述のように、第２フォールディング部１３４５が内側部１３４２に位置し、サイド１３４は、第２フォールディング部１３４５を基準に２次フォールディングされることから、内側部１３４２は曲面を含む。一方、上述のように、ボディー２１がプレート形状を有するため、加熱部２１１はある程度平坦に形成されることができる。したがって、加熱部２１１が内側部１３４２に容易に接触するために、図６に図示されているように、ボディー２１は、長さ方向に向かう軸を中心に傾斜を有し、サイド１３４に隣接するように配置されることができる。また、加熱部２１１がサイド１３４の内側部１３４２を加熱するために内側部１３４２に接触しても、接触する面積が広くないため、ボディー２１において、加熱部２１１は、加圧部２１２に比べて相対的に狭く形成されることができる。

【0090】

本発明の一実施形態によると、ボディー２１の加熱部２１１は、内部に、外部から電力の供給を受けて熱を発生させるヒーティングコイル（図示せず）を含むこともできる。このために、ボディー２１には、バッテリー、外部電源などの電力供給部が連結されることができる。また、本発明の他の実施形態によると、ボディー２１の加熱部２１１は、内部に高い温度の流体が流動する細いチューブを含むこともできる。このために、ボディー２１には、流体が流入および排出されることができる流出入管（図示せず）が連結されることができ、このような流出入管には、別のポンプ（図示せず）が連結されることができる。すなわち、加熱部２１１が熱を発生させることができれば、制限されず、様々な方法を使用することができる。

【0091】

図７は本発明の一実施形態によるサイドフォールディング装置２の加圧部２１２がサイド１３４の外側部１３４１を加圧する様子を側面で示す概略図であり、図８は本発明の一実施形態によるサイド１３４をフォールディングした様子を側面で示す概略図である。

【0092】

加熱部２１１がサイド１３４の内側部１３４２を加熱した後、ボディー２１が回転し、加圧部２１２がサイド１３４の外側部１３４１を加圧する。この際、加圧部２１２は、サイド１３４の第２フォールディング部１３４５から距離が離れた位置を加圧することが好ましい。加圧位置がサイド１３４の回転中心になる第２フォールディング部１３４５から距離が離れているほど、小さいトルクでも加圧部２１２がサイド１３４を容易に加圧することができるためである。このために、図７に図示されているように、ボディー２１の幅は、サイド１３４の幅よりも長く形成されることが好ましい。

【0093】

加熱部２１１がサイド１３４の内側部１３４２を加熱すると、シーラント層１３５１の第１ポリマーが軟化する。その後に、加圧部２１２がサイド１３４の外側部１３４１を加圧すると、シーラント層１３５１の第１ポリマーが変形され、その状態である程度時間が経過すると、シーラント層１３５１の第１ポリマーが冷却されて硬化する。したがって、加圧部２１２は、０．５秒以上、好ましくは、１秒以上の時間にわたって前記外側部１３４１を加圧することができる。仮に、加圧部２１２が０．５秒より短い時間で加圧すると、シーラント層１３５１の第１ポリマーが充分に硬化されず、サイド１３４が再度アンフォールディングされることがある。

【0094】

サイドフォールディング装置２は、ボディー２１を移動および回転させる動力部（図示せず）をさらに含むこともできる。このような動力部は、ボディー２１をサイド１３４に隣接するように移動させ、加熱部２１１が内側部１３４２に接触するように移動させ、加圧部２１２が外側部１３４１を加圧するように回転させることができる。

【0095】

上記のような過程を経て、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に接着されないとともに、フォールディングされた状態を維持してアンフォールディングされないようにすることができる。この際、サイド１３４は、第２フォールディング部１３４５を基準に、８５゜～９５゜の角度、好ましくは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１３３３に接触することができる。特に、サイド１３４がフォールディングされる際に、カップ部１３３に相対的により近い内側部１３４２がフォールディングされることが好ましい。これにより、二次電池１の不要な体積をより減少させることができる。しかし、このような場合にもサイド１３４とカップ部１３３は互いに接着されるものではなく、サイド１３４の保持力が増加してフォールディング状態を維持するものである。

【0096】

他の実施形態
図９は本発明の他の実施形態による第１サイドフォールディング装置の第１ボディーがサイドの内側部を加熱、加圧する様子を側面で示す概略図である。図１０は本発明の他の実施形態による第２サイドフォールディング装置の第２ボディーが前記カップ部に近くなる方向に直線移動する様子を側面で示す概略図である。図１１は本発明の他の実施形態による第２サイドフォールディング装置の加熱部がサイドの内側部を加熱し、加圧部がサイドの外側部を加圧する様子を側面で示す概略図である。

【0097】

本発明の他の実施形態では、第１サイドフォールディング装置５００および第２サイドフォールディング装置７００が直線移動しながらサイド１３４のフォールディング作業を行うという点で、上述の一実施形態とは差がある。

【0098】

一実施形態と共通した内容はなるべく省略し、相違点を中心に他の実施形態について説明する。すなわち、他の実施形態で説明していない内容が、必要な場合、一実施形態の内容として見なされ得ることは自明である。

【0099】

図９～図１１を参照すると、本発明の他の実施形態によるサイドフォールディング装置は、パウチ型二次電池の電池ケース１３において、カップ部１３３の外側に延長形成されたサイド１３４をフォールディングするサイドフォールディング装置に関し、第１サイドフォールディング装置５００および第２サイドフォールディング装置７００を含むことができる。

【0100】

第１サイドフォールディング装置５００は、電池ケース１３のサイド１３４を１次フォールディングする装置であることができる。また、第２サイドフォールディング装置７００は、電池ケース１３のサイド１３４を２次フォールディングする装置であることができる。

【0101】

図９を参照すると、第１サイドフォールディング装置５００は、断面が円形である形状を有し、サイド１３４に隣接するように、二次電池の長さ方向に長く配置される第１ボディー５１０を含むことができる。第１ボディー５１０は、サイド１３４の相対的に内側に位置する内側部１３４２を加熱し、内側部１３４２がフォールディングされる方向に内側部１３４２を加圧することができる。

【0102】

カップ部１３３は、下側に位置する第１カップ部１３３－１および第１カップ部１３３－１の上側に位置する第２カップ部１３３－２を含むことができ、第１サイドフォールディング装置５００の第１ボディー５１０は、第１カップ部１３３－１から第２カップ部１３３－２に向かう方向と同じ方向である下側から上側方向に移動しながら内側部１３４２を加熱および加圧することができる。図９では、第１ボディー５１０が下側から上側方向Ｕに移動して、内側部１３４２に接触して内側部１３４２を加熱し、また、内側部１３４２をフォールディングされる方向に加圧する様子が図示されている。

【0103】

図１０および図１１を参照すると、第２サイドフォールディング装置７００は、プレート形状を有し、サイド１３４に隣接するように、二次電池の長さ方向に長く配置される第２ボディー７２１を含むことができる。ここで、第２ボディー７２１は、加熱部７１１と加圧部７１２を含むことができる。加熱部７１１は、第２ボディー７２１の一側に位置し、サイド１３４の相対的に内側に位置する内側部１３４２を加熱する構成であることができる。また、加圧部７１２は、第２ボディー７２１の他側に位置し、サイド１３４の相対的に外側に位置する外側部１３４１を加圧する構成であることができる。

【0104】

本発明の他の実施形態によるサイドフォールディング装置では、第１サイドフォールディング装置５００が、第１ボディー５１０を用いて、内側部１３４２を加熱および加圧（図９）した後に、第２サイドフォールディング装置７００の第２ボディー７２１がカップ部１３３に近くなる方向に移動し（図１０）、加熱部７１１が内側部１３４２を加熱し、加圧部７１２が外側部１３４１を加圧して、サイド１３４のフォールディングを行うことができる（図１１）。

【0105】

本発明の他の実施形態によるサイドフォールディング装置において、第１サイドフォールディング装置５００が内側部１３４２を加熱、加圧した後に、第２サイドフォールディング装置７００の第２ボディー７２１がカップ部１３３に近くなる方向に移動する際に、第２ボディー７２１は、カップ部１３３に近くなる方向に直線移動することができる。すなわち、第２サイドフォールディング装置７００の第２ボディー７２１が回転運動をせずに直線運動をしながら前記カップ部１３３に近付き、前記サイド１３４部のフォールディング作業を行うことができる。

【0106】

この際、第２ボディー７２１の直線移動は、カップ部１３３の底部１３３２がなす平面と平行な仮想の平面に沿って移動する直線移動であることができる。すなわち、第２ボディー７２１は、第１カップ部１３３－１の方である下側方向、もしくは、第２カップ部１３３－２の方である上側方向には移動せず、サイド１３４部に近くなる方向Ｆにだけ直線移動しながらフォールディング作業を行うことができる。

【0107】

一方、本発明の他の実施形態によるサイドフォールディング装置を用いて、サイド１３４をフォールディングをする方法は、以下のとおりである。

【0108】

図９～図１１を参照すると、本発明の他の実施形態によるサイドフォールディング方法は、パウチ型二次電池の電池ケース１３において、カップ部１３３の外側に延長形成されたサイド１３４をフォールディングするサイドフォールディング方法に関し、１次サイドフォールディングステップと、２次サイドフォールディングステップとを含むことができる。１次サイドフォールディングステップは、第１サイドフォールディング装置５００を用いて、サイド１３４を１次フォールディングするステップであることができる。２次サイドフォールディングステップは、第２サイドフォールディング装置７００を用いて、サイド１３４を２次フォールディングするステップであることができる。

【0109】

図９を参照すると、１次サイドフォールディングステップは、断面が円形である形状を有し、サイド１３４に隣接するように、二次電池の長さ方向に長く配置される第１ボディー５１０を含む第１サイドフォールディング装置５００が、第１ボディー５１０を用いて、サイド１３４の相対的に内側に位置する内側部１３４２を加熱し、内側部１３４２がフォールディングされる方向に内側部１３４２を加圧するステップであることができる。

【0110】

図１０および図１１を参照すると、２次サイドフォールディングステップは、プレート形状を有し、サイド１３４に隣接するように、二次電池の長さ方向に長く配置される第２ボディー７２１を含む第２サイドフォールディング装置７００が、第２ボディー７２１をカップ部１３３に近くなる方向に移動させ（図１０）、一側の加熱部７１１により内側部１３４２を加熱し、他側の加圧部７１２によりサイド１３４の相対的に外側に位置する外側部１３４１を加圧（図１１）するステップであることができる。ここで、２次サイドフォールディングステップは、１次サイドフォールディングステップの後に行われるステップであることができる。

【0111】

本発明の他の実施形態によるサイドフォールディング方法において、カップ部１３３は、下側に位置する第１カップ部１３３－１と、第１カップ部１３３－１の上側に位置する第２カップ部１３３－２とを含むことができ、１次サイドフォールディングステップにおいて、第１サイドフォールディング装置５００の第１ボディー５１０は、第１カップ部１３３－１から第２カップ部１３３－２に向かう方向と同じ方向である下側から上側方向に移動しながら内側部１３４２を加熱および加圧することができる。

【0112】

また、２次サイドフォールディングステップにおいて、第２サイドフォールディング装置７００の第２ボディー７２１が、カップ部１３３に近くなる方向に移動する際に、第２ボディー７２１は、カップ部１３３に近くなる方向Ｆに直線移動することができる。また、この際、第２ボディー７２１の直線移動は、カップ部１３３の底部１３３２がなす平面と平行な仮想の平面に沿って移動する直線移動であることができる。

【0113】

以上で説明したように、本発明の他の実施形態によるサイドフォールディング装置および方法は、第１サイドフォールディング装置５００の第１ボディー５１０と第２サイドフォールディング装置７００の第２ボディー７２１が、回転運動なしに直線移動をしながらフォールディング作業を行うことができるという利点を有することができる。

【0114】

また、第１ボディー５１０がサイド１３４の内側部１３４２を加熱する作業を行うことができ、次いで、第２ボディー７２１も内側部１３４２を加熱する作業を行うことができ、第１ボディー５１０および第２ボディー７２１のいずれか一つが加熱作業をする最小必要時間を相対的に減少させることができるという利点を有することができる。

【0115】

本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者は、本発明がその技術的思想や必須の特徴を変更しなくても、他の具体的な形態に実施されることができ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、すべ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ことを理解すべきである。本発明の範囲は、前記詳細な説明よりは後述する特許請求の範囲によって示され、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様々な実施形態が本発明の範囲に含まれるものと解釈すべきである。

【符号の説明】

【0116】

１ 二次電池
２ サイドフォールディング装置
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
２１ ボディー
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 ガス抜き部
２１１ 加熱部
２１２ 加圧部
１３３１ 収容空間
１３３２ 底部
１３３３ 外壁
１３４１ 外側部
１３４２ 内側部
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 水分バリアー層
１３５３ 表面保護層
１３５４ 延伸補助層
５００ 第１サイドフォールディング装置
５１０ 第１ボディー
７００ 第２サイドフォールディング装置
７２１ 第２ボディー
７１１ 加熱部
７１２ 加圧部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】