特表 2022-548229 パウチ型電池ケースおよびそれを製造する製造装置、並びにパウチ型二次電池

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2022-11-17

(54)【発明の名称】パウチ型電池ケースおよびそれを製造する製造装置、並びにパウチ型二次電池

(51)【国際特許分類】

   H01M 50/105 20210101AFI20221110BHJP

   H01M 50/131 20210101ALI20221110BHJP

【ＦＩ】

H01M50/105

H01M50/131

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2022515908

(86)(22)【出願日】2020-09-16

(85)【翻訳文提出日】2022-03-10

(86)【国際出願番号】 KR2020012502

(87)【国際公開番号】W WO2021054722

(87)【国際公開日】2021-03-25

(31)【優先権主張番号】10-2019-0114298

(32)【優先日】2019-09-17

(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR

(81)【指定国・地域】

(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】ヒュン・イル・キム

(72)【発明者】

【氏名】スン・ヒュン・キム

(72)【発明者】

【氏名】ウ・ヨン・イ

(72)【発明者】

【氏名】キ・ヒュン・パク

【テーマコード（参考）】

5H011

【Ｆターム（参考）】

5H011AA09

5H011CC02

5H011DD03

5H011KK03

(57)【要約】

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電池ケースは、電極およびセパレータが積層されて形成される電極組立体を内部に収容するカップ部が形成され、この際、前記カップ部は、底を形成する底部と、側面を形成し、前記底部と交わる外壁と、前記底部と前記外壁をそれぞれ連結する第１エッジと、隣接した２つの前記外壁を互いに連結する第２エッジと、互いに隣接した２つの前記第１エッジと前記第２エッジが連結されて形成されたコーナーとを含み、前記第１エッジは、少なくとも１つがラウンド状に形成され、前記第２エッジは、少なくとも１つがラウンド状に形成され、前記コーナーは、少なくとも１つがラウンド状に形成され、曲率半径が前記第１エッジおよび前記第２エッジの曲率半径とは異なる。

【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る電極組立体を内部に収容するカップ部が形成され、
前記カップ部は、
底を形成する底部と、
側面を形成し、前記底部と交わる外壁と、
前記底部と前記外壁をそれぞれ連結する第１エッジと、
隣接した２つの前記外壁を互いに連結する第２エッジと、
互いに隣接した２つの前記第１エッジと前記第２エッジが連結されて形成されたコーナーとを含み、
前記第１エッジは、
少なくとも１つがラウンド状に形成され、
前記第２エッジは、
少なくとも１つがラウンド状に形成され、
前記コーナーは、
少なくとも１つがラウンド状に形成され、
曲率半径が前記第１エッジの曲率半径および前記第２エッジの曲率半径と異なる、パウチ型電池ケース。

【請求項2】

前記コーナーは、
曲率半径が前記第１エッジおよび前記第２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１に記載のパウチ型電池ケース。

【請求項3】

前記コーナーは、
内部で前記曲率半径が変化する、請求項２に記載のパウチ型電池ケース。

【請求項4】

前記コーナーは、
中心部の曲率半径が周辺部の曲率半径よりも大きい、請求項３に記載のパウチ型電池ケース。

【請求項5】

前記第１エッジは、
曲率半径が２ｍｍ以下である、請求項１～４の何れか一項に記載のパウチ型電池ケース。

【請求項6】

前記第２エッジは、
曲率半径が０．５ｍｍ～５ｍｍである、請求項１～５の何れか一項に記載のパウチ型電池ケース。

【請求項7】

前記第２エッジは、
曲率半径が前記第１エッジの曲率半径以上に形成される、請求項１～６の何れか一項に記載のパウチ型電池ケース。

【請求項8】

前記コーナーは、
前記第２エッジから前記カップ部の長さ方向および幅方向と、前記第１エッジから厚さ方向とにおいて所定の範囲内に形成される、請求項１～７の何れか一項に記載のパウチ型電池ケース。

【請求項9】

前記コーナーが形成される範囲は、
前記カップ部の深さが深いほど、広くなる、請求項８に記載のパウチ型電池ケース。

【請求項10】

前記コーナーの周縁のうち互いに隣接した２つの前記第１エッジを連結する周縁は、
曲線状に形成される、請求項１～９の何れか一項に記載のパウチ型電池ケース。

【請求項11】

前記コーナーの周縁のうち前記第１エッジと前記第２エッジを連結する周縁は、
曲線状に形成される、請求項１～１０の何れか一項に記載のパウチ型電池ケース。

【請求項12】

前記コーナーの周縁のうち互いに隣接した２つの前記第１エッジを連結する周縁は、
少なくとも１つの直線を含む、請求項１～１１の何れか一項に記載のパウチ型電池ケース。

【請求項13】

前記コーナーの周縁のうち前記第１エッジと前記第２エッジを連結する周縁は、
少なくとも１つの直線を含む、請求項１～１２の何れか一項に記載のパウチ型電池ケース。

【請求項14】

パウチフィルムを加圧し、パウチ型電池ケースに湾入した形状を有するカップ部を形成するパンチを含み、
前記パンチは、
底を形成する加圧底部と、
前記加圧底部と交わるように形成され、側面を形成する加圧外壁と、
前記加圧底部と前記加圧外壁を互いに連結する加圧エッジと、
隣接した２つの前記加圧外壁を互いに連結する加圧厚さ部と、
互いに隣接した２つの加圧エッジと加圧厚さ部が連結されて形成される加圧コーナーとを含み、
前記加圧コーナーは、
少なくとも１つがラウンド処理され、
曲率半径が前記加圧エッジの曲率半径および前記加圧厚さ部の曲率半径と異なる、パウチ型電池ケース製造装置。

【請求項15】

請求項１～１３の何れか一項に記載のパウチ型電池ケースを含む二次電池。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本出願は、２０１９年０９月１７日付けの韓国特許出願第１０－２０１９－０１１４２９８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、パウチ型電池ケースおよびそれを製造する製造装置、並びにパウチ型二次電池に関し、より詳しくは、耐久性が向上し、成形時にクラックの発生および白化現象の発生を防止することができる、パウチ型電池ケースおよびそれを製造する製造装置、並びにパウチ型二次電池に関する。

【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。かかる二次電池は、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 Ｔｏｏｌ）、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】

かかる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料に応じて、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、柔軟なポリマー材料から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料から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】

かかるプレス加工中でドローイング（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。ところで、パウチフィルムは、相当に薄い厚さを有するフィルムまたはシート状であるため、パウチフィルムが延伸される際、エッジおよびコーナーに応力が集中した。よって、パウチフィルムにクラックが発生したり、白化現象が発生したりする問題があった。

【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、成形時にクラックの発生および白化現象の発生を防止することができる、パウチ型電池ケースおよびそれを製造する製造装置、並びにパウチ型二次電池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電池ケースは、電極およびセパレータが積層されて形成される電極組立体を内部に収容するカップ部が形成され、前記カップ部は、底を形成する底部と、側面を形成し、前記底部と交わる外壁と、前記底部と前記外壁をそれぞれ連結する第１エッジと、隣接した２つの前記外壁を互いに連結する第２エッジと、互いに隣接した２つの前記第１エッジと前記第２エッジが連結されて形成されたコーナーとを含み、前記第１エッジは、少なくとも１つがラウンド状に形成され、前記第２エッジは、少なくとも１つがラウンド状に形成され、前記コーナーは、少なくとも１つがラウンド状に形成され、曲率半径が前記第１エッジの曲率半径および前記第２エッジの曲率半径と異なる。

【0011】

また、前記コーナーは、曲率半径が前記第１エッジおよび前記第２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。
また、前記コーナーは、内部で前記曲率半径が変化してもよい。
また、前記コーナーは、中心部の曲率半径が周辺部の曲率半径よりも大きくてもよい。

【0012】

また、前記第１エッジは、曲率半径が２ｍｍ以下であってもよい。
また、前記第２エッジは、曲率半径が０．５ｍｍ～５ｍｍであってもよい。
また、前記第２エッジは、曲率半径が前記第１エッジの曲率半径以上に形成されてもよい。

【0013】

また、前記コーナーは、前記第２エッジから前記カップ部の長さ方向および幅方向と、前記第１エッジから厚さ方向とにおいて所定の範囲内に形成されてもよい。
また、前記コーナーが形成される範囲は、前記カップ部の深さが深いほど、広くなっていてもよい。

【0014】

また、前記コーナーの周縁のうち互いに隣接した２つの前記第１エッジを連結する周縁は、曲線状に形成されてもよい。
また、前記コーナーの周縁のうちの前記第１エッジと前記第２エッジを連結する周縁は、曲線状に形成されてもよい。

【0015】

また、前記コーナーの周縁のうち互いに隣接した２つの前記第１エッジを連結する周縁は、少なくとも１つの直線を含んでもよい。
また、前記コーナーの周縁のうち前記第１エッジと前記第２エッジを連結する周縁は、少なくとも１つの直線を含んでもよい。

【0016】

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電池ケース製造装置は、パウチフィルムを加圧し、パウチ型電池ケースに湾入した形状を有するカップ部を形成するパンチを含み、前記パンチは、底を形成する加圧底部と、前記加圧底部と交わるように形成され、側面を形成する加圧外壁と、前記加圧底部と前記加圧外壁を互いに連結する加圧エッジと、隣接した２つの前記加圧外壁を互いに連結する加圧厚さ部と、互いに隣接した２つの加圧エッジと加圧厚さ部が連結されて形成される加圧コーナーとを含み、前記加圧コーナーは、少なくとも１つがラウンド処理され、曲率半径が前記加圧エッジの曲率半径および前記加圧厚さ部の曲率半径と異なる。

【0017】

また、本発明は、前記パウチ型電池ケースを含む二次電池を提供する。
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】

【0018】

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奏する。パウチフィルムを成形して電池ケースを製造する際、カップ部の少なくとも１つのコーナーがラウンド状に形成されているので、電池ケースの耐久性が向上し、パウチフィルムの成形時にクラックの発生および白化現象の発生を防止することができる。

【0019】

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】

【0020】

【図1】従来技術に係る電池ケースに形成されたカップ部に形成された角およびその周辺の様子を拡大して示した拡大斜視図である。

【図2】本発明に係るパウチ型電池ケース１０に形成されたカップ部１００を示した斜視図である。

【図3】本発明の一実施形態に係る電池ケース１０に形成されたカップ部１００に形成されたコーナー１５０を示した拡大斜視図である。

【図4】本発明の他の実施形態に係る電池ケース１０に形成されたカップ部１００に形成されたコーナー１５０を示した拡大斜視図である。

【図5】本発明に係る電池ケース製造装置２０の構造を示した垂直断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

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。但し、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、請求項の範囲によって定義されるのみである。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し示す。

【0022】

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。

【0023】

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、語句において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。以下、添付図面を参照して、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明することにする。

【0024】

パウチ型電池ケース
図１は、従来技術に係る電池ケースに形成されたカップ部に形成された角およびその周辺の様子を拡大して示した拡大斜視図である。

【0025】

従来は、パンチの複数のエッジに対して何れも同一の曲率半径でラウンド処理を行い、それにより、パンチのコーナーにも自然に同一の曲率半径でラウンド処理が行われた。よって、かかるパンチでパウチフィルムを成形し、パウチフィルムが延伸されると、コーナーも自然にパンチエッジと同じ曲率半径でラウンド状に形成された。

【0026】

したがって、図１に示されたように、従来技術に係るパウチ型電池ケースに形成されるカップ部における第１パンチエッジＡ１の曲率半径、第２パンチエッジＡ２の曲率半径、および前記第１パンチエッジＡ１と前記第２パンチエッジＡ２を連結する第１コーナーＡ３の曲率半径は、互いに同一であった。

【0027】

ところで、パウチフィルムが延伸されると、応力が集中してパウチフィルムの厚さが薄くなるという問題があった。特に、コーナーは、３つのエッジ、すなわち、２つのパンチエッジ（第１エッジ）と１つの厚さエッジ（第２エッジ）が交わって形成されるため、パンチエッジまたは厚さエッジよりもさらに多く延伸され、パンチエッジまたは厚さエッジよりもさらに多く応力が集中した。これは、図１において、第１パンチエッジＡ１と第２パンチエッジＡ２が延びる方向をそれぞれ第１ベクトルと第２ベクトルとし、第１厚さエッジＡ４が延びる方向を第３ベクトルとする際、コーナーＡ３においては、第１ベクトル、第２ベクトル、および第３ベクトルを合わせたベクトルが向かう方向に延伸が起こるためである。

【0028】

したがって、図１に示されたように、パウチフィルムの延伸が過度に起こるため、コーナーに該当する領域において耐久性が低下し、クラックが発生する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、クラックが容易に発生するという問題があった。

【0029】

ここで、クラックの発生有無に対し、パウチフィルムに含まれたアルミニウム合金の残存率を基準に、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、パウチフィルムの特定の地点で、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割合を意味する。実際に、前記残存率が６０％未満である場合には、パウチフィルムにカップ部１００をドローイング成形すると、特定の地点に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。よって、以下、クラックが容易に発生し得るとは、残存率が相対的に低いため、クラックが発生する頻度が高いことを意味する。

【0030】

図２は、本発明に係るパウチ型電池ケース１０に形成されたカップ部１００を示した斜視図である。本発明は、従来技術に係る上記の問題を解決するための発明であることができる。すなわち、本発明によると、パウチフィルムを成形して電池ケース１０を製造する際、カップ部１００の少なくとも１つのコーナー１５０がラウンド状に形成されており、電池ケース１０の耐久性が向上し、パウチフィルムの成形時にクラックの発生および白化現象の発生を防止することができる。

【0031】

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１０は、電極およびセパレータが積層されて形成される電極組立体を内部に収容するカップ部１００が形成され、この際、前記カップ部１００は、底を形成する底部１１０と、側面を形成し、前記底部１１０と交わる外壁１２０と、前記底部１１０と前記外壁１２０をそれぞれ連結するパンチエッジ１３０と、隣接した２つの前記外壁１２０を互いに連結する厚さエッジ１４０と、互いに隣接した２つの前記パンチエッジ１３０と前記厚さエッジ１４０が連結されて形成されたコーナー１５０とを含み、前記コーナー１５０は、少なくとも１つがラウンド状に形成され、曲率半径が前記パンチエッジ１３０の曲率半径および前記厚さエッジ１４０の曲率半径と異なる。

【0032】

図２に示されたように、パウチ型電池ケース１０は、フィルムまたはシート状のパウチフィルムをドローイング成形して製造される。かかるパウチフィルムは、各層が互いに異なる材料からなる複数の層状構造を有してもよい。

【0033】

図２に示されたように、電池ケース１０は、下方に湾入した形状を有するカップ部１００を含んでもよい。カップ部１００は、電極およびセパレータを含む電極組立体（図示せず）が収容される空間であってもよい。図２には電池ケース１０に１つのカップ部１００が形成された様子が示されているが、これとは異なり、電池ケース１０には複数のカップ部１００が形成されてもよく、複数のカップ部１００により形成された空いた空間に電極組立体が収容されてもよい。

【0034】

カップ部１００は、底を形成する底部１１０と、カップ部１００の側面を形成し、前記底部１１０と交わる外壁１２０とを含んでもよい。図2に示されたように、底部１１０の周縁は、四角形状を有してもよく、外壁１２０は、底部１１０の周縁を形成する各角と交わるように形成されてもよい。この際、底部１１０の周縁が四角形状を有するとは、底部１１０の周縁が幾何学的な意味の四角形状を有する場合のみを意味するのではなく、一見した際に概略的に四角形状を有する場合も含むものと解釈しなければならない。

【0035】

図２に示されたように、底部１１０の周縁が四角形状を有する場合、外壁１２０は、第１外壁１２２、第２外壁１２４、第３外壁１２６、および第４外壁１２８を含んでもよい。

【0036】

カップ部１００は、多様な種類のエッジを含み、特にパンチ２６（図５に図示）の加圧エッジに対応して形成されるパンチエッジ１３０を含む。パンチエッジ１３０は、カップ部１００の前記底部１１０と前記外壁１２０をそれぞれ連結し、底部１１０と外壁１２０の境界を形成することができる。図２に示されたように、底部１１０と第１外壁１２２が互いに交わる領域には、第１パンチエッジ１３２が形成されてもよく、底部１１０と第２外壁１２４が互いに交わる領域には、第２パンチエッジ１３４が形成されてもよい。そして、底部１１０と第３外壁１２６が互いに交わる領域には、第３パンチエッジ１３６が形成されてもよく、底部１１０と第４外壁１２８が互いに交わる領域には、第４パンチエッジ１３８が形成されてもよい。

【0037】

仮にパンチ２６の加圧エッジにラウンド処理が行われないのであれば、パンチ２６の加圧エッジが尖鋭になるため、パウチフィルムを成形する際、カップ部１００のパンチエッジ１３０に応力が集中してクラックが容易に発生するという問題がある。よって、本発明の一実施形態によると、パンチ２６の加圧エッジにラウンド処理を行い、カップ部１００のパンチエッジ１３０の少なくとも１つが外側に凸状に突出した、ラウンド状に形成されてもよい。それにより、カップ部１００のパンチエッジ１３０に集中する応力も分散させることができる。ここで、パンチエッジ１３０の曲率半径は、パンチエッジ１３０が延びる方向と垂直な方向にパンチエッジ１３０を切断した際の断面周縁の曲率半径と定義されてもよい。パンチエッジ１３０は、曲率半径が２ｍｍ以下、特に０．７ｍｍ以下であってもよい。

【0038】

互いに隣接したパンチエッジ１３０は、互いに垂直に交わってもよい。すなわち、図２に示されたように、第１パンチエッジ１３２と第２パンチエッジ１３４、第２パンチエッジ１３４と第３パンチエッジ１３６、第３パンチエッジ１３６と第４パンチエッジ１３８、第４パンチエッジ１３８と第１パンチエッジ１３２は、互いに垂直に交わってもよい。

【0039】

また、カップ部１００は、互いに隣接した２つの外壁１２０を互いに連結する厚さエッジ１４０を含んでもよい。かかる厚さエッジ１４０は、カップ部１００の厚さ方向に形成され、パウチフィルムが延伸される際、ダイ２２（図５に図示）のコーナーとパンチ２６の加圧コーナーとの間で延伸されて形成される。図２に示されたように、第１外壁１２２と第２外壁１２４が互いに交わる領域には、第１厚さエッジ１４２が形成されてもよく、第２外壁１２４と第３外壁１２６が互いに交わる領域には、第２厚さエッジ１４４が形成されてもよい。そして、第３外壁１２６と第４外壁１２８が互いに交わる領域には、第３厚さエッジ１４６が形成されてもよく、第４外壁１２８と第１外壁１２２が互いに交わる領域には、第４厚さエッジ１４８が形成されてもよい。第１～第４厚さエッジ１４２、１４４、１４６、１４８は、それぞれカップ部１００の深さに対応する厚さを有してもよい。より好ましくは、第１～第４厚さエッジ１４２、１４４、１４６、１４８の長さは、カップ部１００の深さから前記パンチエッジ１３０の幅を引いた値であってもよい。第１～第４厚さエッジ１４２、１４４、１４６、１４８の長さは、互いに同一であってもよいが、仮にカップ部１００が非対称に形成されるのであれば、互いに異なってもよい。

【0040】

本発明の一実施形態によると、カップ部１００の厚さエッジ１４０も外側に凸状に突出した、ラウンド状に形成されてもよい。それにより、カップ部１００の厚さエッジ１４０に集中する応力も分散させることができる。ここで、厚さエッジ１４０の曲率半径は、厚さエッジ１４０が延びる方向と垂直な方向に厚さエッジ１４０を切断した際の断面周縁の曲率半径と定義されてもよい。

【0041】

そして、本発明の一実施形態によると、厚さエッジ１４０は、曲率半径が、互いに隣接した２つのパンチエッジ１３０の曲率半径とは異なるように形成されてもよい。かかる厚さエッジ１４０は、曲率半径が０．５ｍｍ～５ｍｍ、特に０．５ｍｍ～３ｍｍであってもよく、厚さエッジ１４０は、曲率半径がパンチエッジ１３０の曲率半径以上に形成されてもよい。

【0042】

図３は、本発明の一実施形態に係る電池ケース１０に形成されたカップ部１００に形成されたコーナー１５０を示した拡大斜視図である。一方、図２とは異なり、図３にはカップ部１００が地面に向かって突出した形状を有するものとして示されているが、かかる図示は説明および理解の便宜のためのものである。すなわち、図３は、図２に示された第１コーナー１５２およびその周辺を電池ケース１０の下方から眺めた際の様子を拡大して示したものと見ることができる。

【0043】

図３に示されたように、カップ部１００は、互いに隣接した２つのパンチエッジ１３０と厚さエッジ１４０が連結されて形成されるコーナー１５０を含んでもよい。すなわち、第１パンチエッジ１３２と第２パンチエッジ１３４、および第１厚さエッジ１４２が互いに交わる領域には、第１コーナー１５２が形成されてもよく、第２パンチエッジ１３４と第３パンチエッジ１３６、および第２厚さエッジ１４４が互いに交わる領域には、第２コーナー１５４が形成されてもよい。そして、第３パンチエッジ１３６と第４パンチエッジ１３８、および第３厚さエッジ１４６が互いに交わる領域には、第３コーナー１５６が形成されてもよく、第４パンチエッジ１３８と第１パンチエッジ１３２、および第４厚さエッジ１４８が互いに交わる領域には、第４コーナー１５８が形成されてもよい。そして、図３に示されたように、第１パンチエッジ１３２、第２パンチエッジ１３４、第１厚さエッジ１４２、および第１コーナー１５２には、凹状に湾入した領域が存在しなくてもよい。

【0044】

上記で記述したように、パンチ２６の加圧コーナーにラウンド処理が行われないと、パンチ２６の加圧コーナーが尖鋭になるため、パウチフィルムを成形する際、カップ部１００のコーナー１５０に応力が集中してクラックが容易に発生するという問題がある。よって、本発明の一実施形態によると、パンチ２６の加圧コーナーにラウンド処理を行い、カップ部１００の少なくとも１つのコーナー１５０が外側に凸状に突出した、ラウンド状に形成される。この際、コーナー１５０は、曲率半径が、前記パンチエッジ１３０および前記厚さエッジ１４０のうち少なくとも１つの曲率半径とは異なってもよい。特に、コーナー１５０は、曲率半径が、前記パンチエッジ１３０および前記厚さエッジ１４０のうち少なくとも１つの曲率半径以上であってもよい。例えば、図３に示されたように、第１コーナー１５２の曲率半径は、第１パンチエッジ１３２、第２パンチエッジ１３４、および第１厚さエッジ１４２のうち少なくとも１つの曲率半径以上であってもよい。それにより、カップ部１００のコーナー１５０に集中する応力を分散させることができる。

【0045】

さらに、本発明の一実施形態によると、コーナー１５０は、内部で曲率半径が変化してもよい。すなわち、コーナー１５０の中心部の曲率半径とコーナー１５０の周辺部の曲率半径が互いに異なってもよい。特に、コーナー１５０の中心部の曲率半径が、コーナー１５０の周辺部の曲率半径よりもさらに大きくてもよい。例えば、図３に示されたように、第１コーナー１５２の周辺部１５２２の曲率半径は、第１パンチエッジ１３２、第２パンチエッジ１３４、および第１厚さエッジ１４２に相対的に隣接しているため、第１パンチエッジ１３２、第２パンチエッジ１３４、および第１厚さエッジ１４２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。その反面、コーナー１５０の中心部１５２１の曲率半径は、第１パンチエッジ１３２、第２パンチエッジ１３４、および第１厚さエッジ１４２から相対的に離れているため、第１パンチエッジ１３２、第２パンチエッジ１３４、および第１厚さエッジ１４２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。

【0046】

したがって、コーナー１５０は、曲率半径が、前記パンチエッジ１３０および前記厚さエッジ１４０のうち少なくとも１つの曲率半径以上であってもよい。そして、コーナー１５０の曲率半径は、コーナー１５０の周辺部からコーナー１５０の中心部に行くほど、次第に大きくなってもよい。また、上記で記述したように、コーナー１５０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１５０の中心部は、正確な球面形状ではなく、非球面形状を有してもよい。

【0047】

コーナー１５０は、パンチエッジ１３０とは異なり、曲率半径だけでなく、カップ部１００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１５０がカップ部１００において形成される範囲が過度に狭いのであれば、依然としてパウチフィルムが過度に延伸され、白化現象またはクラックが発生するという問題がある。その反面、コーナー１５０がカップ部１００において形成される範囲が過度に広いのであれば、かえってカップ部１００の外壁１２０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の体積と対比してエネルギー密度が増加し得る。特に本発明の一実施形態によると、図３に示されたように、コーナー１５０は、厚さエッジ１４０からカップ部１００の長さ方向ｌｃおよび幅方向ｗｃ、パンチエッジ１３０からカップ部１００の厚さ方向ｄｃに何れも所定の範囲内に形成されてもよい。そして、かかるコーナー１５０が形成される範囲は、カップ部１００の深さが深いほど、広くなっていてもよい。カップ部１００のコーナー１５０がこのように形成されることで、コーナー１５０に集中する応力をさらに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。

【0048】

一方、図３に示されたように、本発明の一実施形態によると、コーナー１５０の周縁のうち互いに隣接した２つのパンチエッジ１３０を互いに連結する周縁は、曲線状に形成されてもよい。また、コーナー１５０の周縁のうちパンチエッジ１３０と厚さエッジ１４０を連結する周縁も、曲線状に形成されてもよい。この場合、電池ケース１０の内部空間の活用度が向上することができるため、かかる電池ケース１０が適用された二次電池の単位体積当たりの容量が増加することができる。

【0049】

図４は、本発明の他の実施形態に係る電池ケース１０に形成されたカップ部１００に形成されたコーナー１５０を示した拡大斜視図である。
図４に示されたように、本発明の他の実施形態によると、コーナー１５０の周縁のうち互いに隣接した２つのパンチエッジ１３０を連結する周縁は、少なくとも１つの直線を含んでもよい。また、コーナー１５０の周縁のうちパンチエッジ１３０と厚さエッジ１４０を連結する周縁も、少なくとも１つの直線を含んでもよい。この場合、電池ケース１０を製造するための工程の簡素化の面で利点があり得る。

【0050】

一方、図３および図４を参照して、第１パンチエッジ１３２および第２パンチエッジ１３４に関して前述した内容は、第３パンチエッジ１３６および第４パンチエッジ１３８にも同様に適用されてもよく、第１厚さエッジ１４２に関する内容は、第２～第４厚さエッジ１４４、１４６、１４８にも同様に適用されてもよい。また、第１コーナー１５２に関する内容は、第２～第４コーナー１５４、１５６、１５８にも同様に適用されてもよい。

【0051】

二次電池
一方、本発明に係る二次電池は、電極とセパレータが交互に配置された構造を有する電極組立体と、電極組立体を収容する電池ケース１０とを含んでもよい。この際、電極組立体が電極とセパレータが交互に配置された構造を有するとは、電極組立体を垂直に切った際に電極とセパレータが交互に配置された構造を有することを意味するものであって、電極組立体の製造方法を限定しようとするものではない。一方、電池ケース１０に関する内容は、図面を参照して前述した内容に替えることにする。

【0052】

電池ケース製造装置
図５は、本発明に係る電池ケース製造装置２０の構造を示した垂直断面図である。本発明の一実施形態に係る電池ケース製造装置２０は、パウチフィルムを加圧し、パウチ型電池ケースに湾入した形状を有するカップ部１００を形成するパンチ２６を含み、前記パンチ２６は、底を形成する加圧底部と、前記加圧底部と交わるように形成され、側面を形成する加圧外壁と、前記加圧底部と前記加圧外壁を互いに連結する加圧エッジと、隣接した２つの前記加圧外壁を互いに連結する加圧厚さ部と、互いに隣接した２つの加圧エッジと加圧厚さ部が連結されて形成される加圧コーナーとを含み、前記加圧コーナーは、少なくとも１つがラウンド処理され、曲率半径が前記加圧エッジおよび前記加圧厚さ部の曲率半径とは異なる。

【0053】

図５に示されたように、本発明に係る電池ケース製造装置２０は、ダイ２２およびストリッパ２４を含んでもよい。ダイ２２およびストリッパ２４は、パウチフィルム（図示せず）にカップ部１００を形成する過程で、パウチフィルムを固定する構成であってもよい。すなわち、パウチフィルムにカップ部１００を形成するためには、パウチフィルムにおいて、加圧される領域を除いた他の領域は固定される必要があり、ダイ２２およびストリッパ２４は、それぞれパウチフィルムの下面および上面を加圧することで、パウチフィルムを固定する構成であってもよい。

【0054】

また、本発明に係る電池ケース製造装置２０は、パウチフィルムを加圧し、電池ケース１０に湾入した形状を有するカップ部１００を形成するパンチ２６をさらに含んでもよい。パンチ２６は、上部固定部２４の中央領域に形成された貫通孔内に収容された構成であってもよい。

【0055】

パンチ２６におけるパウチフィルムを加圧して電池ケース１０にカップ部１００を形成する領域は、前述した電池ケース１０のカップ部１００（図１参照）に形成された底部１１０、外壁１２０、パンチエッジ１３０、厚さエッジ１４０、およびコーナー１５０の形状に対応する形状を有してもよい。よって、パンチ２６におけるパウチフィルムを加圧して電池ケース１０にカップ部１００を形成する領域は、前述した電池ケースのカップ部１００に形成された底部１１０、外壁１２０、パンチエッジ１３０、厚さエッジ１４０、およびコーナー１５０の形状と同一であってもよい。

【0056】

一方、パンチ２６は、カップ部１００の底部１１０と交わるように形成され、パンチ２６の底を形成する加圧底部と、カップ部１００の外壁１２０と交わるように形成され、パンチ２６の側面を形成する加圧外壁とを含んでもよい。パンチ２６の加圧底部および加圧外壁は、前述した電池ケース１０のカップ部１００の底部１１０（図１参照）および外壁１２０（図１参照）を加圧する構成であって、カップ部１００の底部１１０および外壁１２０に対応する形状を有してもよい。

【0057】

一方、加圧外壁は、複数の加圧外壁を含んでもよく、第１～第４加圧外壁は、前述したカップ部１００の第１～第４外壁１２２、１２４、１２６、１２８（図１参照）にそれぞれ対応する形状を有してもよい。

【0058】

パンチ２６は、加圧底部と加圧外壁を互いに連結する加圧エッジを含んでもよい。加圧エッジは、前述したカップ部１００のパンチエッジ１３０（図１参照）に対応する形状を有してもよい。すなわち、加圧底部と第１～第４加圧外壁が互いに交わる領域には、カップ部１００の第１～第４パンチエッジ１３２、１３４、１３６、１３８（図１参照）にそれぞれ対応する形状を有する第１～第４加圧エッジがそれぞれ形成されてもよい。よって、加圧エッジは、少なくとも１つが外側に凸状に突出してラウンド処理されてもよい。

【0059】

また、パンチ２６は、隣接した２つの加圧外壁を互いに連結する加圧厚さ部を含んでもよい。加圧厚さ部は、前述したカップ部１００の厚さエッジ１４０（図１参照）に対応する形状を有してもよい。すなわち、第１～第４加圧厚さ部は、カップ部１００の第１～第４厚さエッジ１４２、１４４、１４６、１４８（図１参照）にそれぞれ対応する形状を有してもよい。よって、加圧厚さ部は、少なくとも１つが外側に凸状に突出してラウンド処理されてもよい。

【0060】

また、パンチ２６は、互いに隣接した２つの加圧エッジと加圧厚さ部が連結されて形成される加圧コーナーを含んでもよい。加圧コーナーは、前述したカップ部１００のコーナー１５０に対応する形状を有してもよい。すなわち、第１～第４加圧コーナーは、カップ部１００の第１～第４コーナー１５２、１５４、１５６、１５８（図１参照）にそれぞれ対応する形状を有してもよい。よって、加圧コーナーは、少なくとも１つが外側に凸状に突出してラウンド処理されてもよい。

【0061】

加圧エッジ、加圧厚さ部、および加圧コーナーは、それぞれ所定の曲率半径を有し、外側に凸状に突出してラウンド処理されてもよい。そして、加圧エッジの曲率半径は、前述したカップ部１００のパンチエッジ１３０の曲率半径に対応してもよく、加圧厚さ部の曲率半径は、前述したカップ部１００の厚さエッジ１４０の曲率半径に対応してもよく、加圧コーナーの曲率半径は、前述したカップ部１００のコーナー１５０の曲率半径に対応してもよい。

【0062】

本発明の一実施形態によると、厚さエッジ１４０は、曲率半径がパンチエッジ１３０の曲率半径とは異なり、特にパンチエッジ１３０の曲率半径以上に形成されてもよいため、加圧厚さ部の曲率半径は、加圧エッジの曲率半径とは異なり、特に加圧エッジの曲率半径以上に形成されてもよい。

【0063】

そして、コーナー１５０は、曲率半径がパンチエッジ１３０および厚さエッジ１４０のうち少なくとも１つの曲率半径とは異なり、特にパンチエッジ１３０および厚さエッジ１４０のうち少なくとも１つの曲率半径以上であってもよいため、加圧コーナーは、曲率半径が加圧エッジおよび加圧厚さ部のうち少なくとも１つの曲率半径と異なり、特に加圧エッジおよび加圧厚さ部のうち少なくとも１つの曲率半径以上に形成されてもよい。

【0064】

本発明が属する技術分野の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。よって、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】

【0065】

１ 二次電池
１０ 電池ケース
１０ 電極組立体
２０ 電池ケース製造装置
２６ パンチ
１００ カップ部
１１０ 底部
１２０ 外壁
１３０，１３２，１３４，１３６，１３８ パンチエッジ
１４０，１４２，１４４，１４６，１４８ 厚さエッジ
１５０ コーナー
１５２１ 中心部
１５２２ 周辺部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【国際調査報告】