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特表2023-542175電池ケースシーリング装置及びこれを用いて製造される二次電池
(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】2023-10-05
(54)【発明の名称】電池ケースシーリング装置及びこれを用いて製造される二次電池
(51)【国際特許分類】
H01M 50/105 20210101AFI20230928BHJP
【ＦＩ】
H01M50/105
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2023518027
(86)(22)【出願日】2021-10-12
(85)【翻訳文提出日】2023-03-17
(86)【国際出願番号】 KR2021014049
(87)【国際公開番号】W WO2022080834
(87)【国際公開日】2022-04-21
(31)【優先権主張番号】10-2020-0131454
(32)【優先日】2020-10-12
(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR
(31)【優先権主張番号】10-2021-0134480
(32)【優先日】2021-10-08
(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】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
【テーマコード（参考）】
5H011
【Ｆターム（参考）】
5H011AA09
5H011BB03
5H011DD13
5H011DD26
5H011KK01
(57)【要約】
前記課題を解決するための本発明の実施形態に係る電池ケースシーリング装置は、パウチ型二次電池のサイドをシーリングするシーリングツールを含み、且つ前記シーリングツールは、本体と、前記本体の一側に形成され、前記サイドを直接加圧してシーリングするシーリング部と、を含み、前記シーリング部は、前記サイドの内側部をシーリングし、内側に陥没形成された弱シーリング部と、前記サイドの外側部をシーリングし、外側に突出形成されたリブと内側に陥没形成されたグルーブとが互いに一定に繰り返し形成されるパターン部と、を含む。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
パウチ型の二次電池のサイドをシーリングするシーリングツールを含み、且つ前記シーリングツールは、
本体と、
前記本体の一側に形成され、前記サイドを直接加圧してシーリングするシーリング部と、
を含み、
前記シーリング部は、
前記サイドの内側部をシーリングするように構成された弱シーリング部であって、内側に陥没形成された弱シーリング部と、
前記サイドの外側部をシーリングするように構成されたパターン部であって、外側に突出形成されたリブと内側に陥没形成されたグルーブとが互いに一定に繰り返し形成されるパターン部と、
を含む、電池ケースシーリング装置。
【請求項2】
前記グルーブは、前記パターン部の長さ方向に沿って形成される長さグルーブを含む、請求項１に記載の電池ケースシーリング装置。
【請求項3】
前記グルーブは、前記パターン部の幅方向に沿って形成される幅グルーブをさらに含む、請求項１または２に記載の電池ケースシーリング装置。
【請求項4】
前記パターン部の前記グルーブは、前記弱シーリング部よりも深く陥没形成された、請求項１から３のいずれか一項に記載の電池ケースシーリング装置。
【請求項5】
前記弱シーリング部は、内側に１０μｍ～２０μｍの厚さだけ陥没形成された、請求項４に記載の電池ケースシーリング装置。
【請求項6】
前記パターン部は、前記グルーブが内側に４０μｍ～６０μｍの厚さだけ陥没形成された、請求項４に記載の電池ケースシーリング装置。
【請求項7】
前記リブと前記グルーブとは、互いに同じ幅を有する、請求項１から６のいずれか一項に記載の電池ケースシーリング装置。
【請求項8】
前記弱シーリング部は、角（Ｒ１）がラウンド処理された、請求項１から７のいずれか一項に記載の電池ケースシーリング装置。
【請求項9】
前記弱シーリング部は、角（Ｒ１）が０．７ｍｍ～０．８ｍｍの曲率半径でラウンド処理された、請求項８に記載の電池ケースシーリング装置。
【請求項10】
前記パターン部は、角（Ｒ２）がラウンド処理された、請求項１から９のいずれか一項に記載の電池ケースシーリング装置。
【請求項11】
前記パターン部は、角（Ｒ２）が０．２ｍｍ～０．３ｍｍの曲率半径でラウンド処理された、請求項１０に記載の電池ケースシーリング装置。
【請求項12】
前記シーリングツールは、前記サイドの一面を加圧する第１シーリングツールと、
前記第１シーリングツールと前記サイドを間に挟んで当接し、前記サイドの他面を加圧する第２シーリングツールと、
をさらに含み、
前記第１シーリングツールの第１シーリング部は、
前記サイドの内側部をシーリングするように構成された第１弱シーリング部であって、内側に陥没形成された第１弱シーリング部と、
前記サイドの外側部をシーリングするように構成された第１パターン部であって、外側に突出形成された第１リブと内側に陥没形成された第１グルーブとが互いに一定に繰り返し形成される第１パターン部と、
を含み、
前記第２シーリングツールの第２シーリング部は、
前記サイドの内側部をシーリングするように構成された第２弱シーリング部であって、内側に陥没形成された第２弱シーリング部と、
前記サイドの外側部をシーリングするように構成された第２パターン部であって、外側に突出形成された第２リブと内側に陥没形成された第２グルーブとが互いに一定に繰り返し形成される第２パターン部と、
を含む、請求項１から１１のいずれか一項に記載の電池ケースシーリング装置。
【請求項13】
前記第１パターン部及び前記第２パターン部は、前記第１リブと前記第２グルーブとが前記サイドを間に挟んで当接し、
前記第２リブと前記第１グルーブとが前記サイドを間に挟んで当接する、請求項１２に記載の電池ケースシーリング装置。
【請求項14】
前記シーリング部は、前記二次電池の電極リードが挿入される溝が内側に陥没形成される、請求項１から１３のいずれか一項に記載の電池ケースシーリング装置。
【請求項15】
請求項１から１４のいずれか一項に記載の電池ケースシーリング装置を用いて製造される二次電池であって、電極とセパレータとを交互に積層して形成される電極組立体と、
前記電極組立体が内部に収容されてシーリングされる電池ケースと、
を含み、
前記電池ケースは、
前記電極組立体が収容される空間であるカップ部が形成される第１ケースと、
前記第１ケースを上方からカバーする第２ケースと、
前記カップ部の外側に延長形成されて前記第１ケースと前記第２ケースとが互いにシーリングされる領域を有するサイドと、
を含み、
前記サイドは、
シーリングされる領域の外表面で突出または陥没する形態の凹凸が形成される、二次電池。
【請求項16】
前記サイドは、シーリングされる領域の内表面で突出または陥没する形態の凹凸が形成され、且つ
前記外表面に形成される凹凸の突出または陥没の形態と反対になるように形成されることを特徴とする、請求項１５に記載の二次電池。
【請求項17】
前記凹凸は、前記サイドの長さ方向に沿って長さを有するように形成されることを特徴とする、請求項１５または１６に記載の二次電池。
【請求項18】
前記凹凸は、突出または陥没する形態が複数個で形成され、
突出する形態または陥没する形態の間の間隔が一定に形成されることを特徴とする、請求項１５から１７のいずれか一項に記載の二次電池。
【請求項19】
前記凹凸は、突出または陥没する形態の断面が、四角形または菱形の形状のうちの少なくとも一つの形状に形成されることを特徴とする、請求項１５から１８のいずれか一項に記載の二次電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本出願は、２０２０年１０月１２日付けの韓国特許出願第１０－２０２０－０１３１４５４号及び２０２１年１０月８日付けの韓国特許出願第１０－２０２１－０１３４４８０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、電池ケースシーリング装置及びこれを用いて製造される二次電池に関し、より詳細には、ポリボールのサイズを軽減させ、サイドのシーリング力を向上させる電池ケースシーリング装置及びこれを用いて製造される二次電池に関する。
【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、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、Ｐ－ＤＶＤ、ＭＰ３Ｐ、携帯電話、ＰＤＡ、携帯ゲームデバイス（Ｐｏｒｔａｂｌｅ Ｇａｍｅ Ｄｅｖｉｃｅ）、電動工具（Ｐｏｗｅｒ Ｔｏｏｌ）、及びＥ－バイク（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要求される大型製品と、余剰の発電電力や新再生エネルギーを蓄える電力貯蔵装置と、バックアップ用の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、まず、電極活物質スラリーを正極集電体及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により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にシーリングする。
【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）及び缶型（Ｃａｎ Ｔｙｐｅ）などに分類される。パウチ型（Ｐｏｕｃｈ Ｔｙｐｅ）は、柔軟なポリマー材質で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行って、カップ部を形成することにより製造される。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、サイドをシーリングして二次電池を製造する。
【0007】
サイドをシーリングする工程では、電池ケースシーリング装置を使用し、電池ケースシーリング装置はシーリングツールを含む。ところで、従来のシーリングツールでは、シーリング部の表面が全体的に平坦に形成されていた。したがって、二次電池のサイドでシーリングされた領域も外表面が平坦に形成され、サイドの内部でシーリングされたシーラント層も表面が平坦な状態でシーリングされた。これにより、サイドのシーリング力が低下し、二次電池の内部で圧力が僅かに増加してもサイドが容易にベンティングされるという問題があった。
【0008】
仮に、シーリングツールがサイドを加圧する圧力を増加させると、シーラント層の一部が溶融してカップ部の収容空間に向かって突出する、ポリボール（Ｐｏｌｙ－Ｂａｌｌ）が大きく形成された。このようなポリボールのサイズが大きいと、カップ部の内部に収容された電極組立体と接触することがあり、このような電極組立体がポリボールによって汚染されるという問題があった。さらに、サイドのシーラント層の厚さも薄くなり、絶縁の不良が発生するという問題もあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0009】
【特許文献1】韓国特許登録第１２９６９４９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0010】
本発明が解決しようとする課題は、ポリボールのサイズを軽減させ、サイドのシーリング力を向上させる電池ケースシーリング装置及びこれを用いて製造される二次電池を提供することである。
【0011】
本発明の課題は、前述した課題に限定されず、言及されていないまた他の課題は、以下の記載から当業者に明確に理解されることができる。
【課題を解決するための手段】
【0012】
前記課題を解決するための本発明の実施形態に係る電池ケースシーリング装置は、パウチ型二次電池のサイドをシーリングするシーリングツールを含み、且つ前記シーリングツールは、本体と、前記本体の一側に形成され、前記サイドを直接加圧してシーリングするシーリング部と、を含み、前記シーリング部は、前記サイドの内側部をシーリングし、内側に陥没形成された弱シーリング部と、前記サイドの外側部をシーリングし、外側に突出形成されたリブと内側に陥没形成されたグルーブとが互いに一定に繰り返し形成されるパターン部と、を含む。
【0013】
また、前記グルーブは、前記パターン部の長さ方向に沿って形成される長さグルーブを含んでもよい。
【0014】
また、前記グルーブは、前記パターン部の幅方向に沿って形成される幅グルーブをさらに含んでもよい。
【0015】
また、前記パターン部の前記グルーブは、前記弱シーリング部よりも深く陥没形成されていてもよい。
【0016】
また、前記弱シーリング部は、内側に１０μｍ～２０μｍの厚さだけ陥没形成されてもよい。
【0017】
また、前記パターン部は、前記グルーブが内側に４０μｍ～６０μｍの厚さだけ陥没形成されてもよい。
【0018】
また、前記リブと前記グルーブは、互いに同じ幅を有してもよい。
【0019】
また、前記弱シーリング部は、角がラウンド処理されてもよい。
【0020】
また、前記弱シーリング部は、角が０．７ｍｍ～０．８ｍｍの曲率半径でラウンド処理されてもよい。
【0021】
また、前記パターン部は、角がラウンド処理されてもよい。
【0022】
また、前記パターン部は、角が０．２ｍｍ～０．３ｍｍの曲率半径でラウンド処理されてもよい。
【0023】
また、前記シーリングツールは、前記サイドの一面を加圧する第１シーリングツールと、前記第１シーリングツールと前記サイドを間に挟んで当接し、前記サイドの他面を加圧する第２シーリングツールと、をさらに含み、且つ前記第１シーリングツールの第１シーリング部は、前記サイドの内側部をシーリングするように構成された第１弱シーリング部であって、内側に陥没形成された第１弱シーリング部と、前記サイドの外側部をシーリングするように構成された第１パターン部であって、外側に突出形成された第１リブと内側に陥没形成された第１グルーブとが互いに一定に繰り返し形成される第１パターン部と、を含み、前記第２シーリングツールの第２シーリング部は、前記サイドの内側部をシーリングするように構成された第２弱シーリング部であって、内側に陥没形成された第２弱シーリング部と、前記サイドの外側部をシーリングするように構成された第２パターン部であって、外側に突出形成された第２リブと内側に陥没形成された第２グルーブとが互いに一定に繰り返し形成される第２パターン部と、を含むことができる。
【0024】
また、前記第１パターン部と前記第２パターン部は、前記第１リブと前記第２グルーブとが前記サイドを間に挟んで当接し、前記第２リブと前記第１グルーブとが前記サイドを間に挟んで当接することができる。また、前記シーリング部は、前記二次電池の電極リードが挿入される溝が内側に陥没形成されてもよい。
【0025】
前記課題を解決するための本発明の実施形態に係る二次電池は、電極とセパレータとを交互に積層して形成される電極組立体、前記電極組立体が内部に収容されてシーリングされる電池ケースを含み、前記電池ケースは、前記電極組立体が収容される空間であるカップ部が形成される第１ケース、前記第１ケースを上方からカバーする第２ケース、及び前記カップ部の外側に延長形成されて前記第１ケースと前記第２ケースとが互いにシーリングされる領域を有するサイドを含み、前記サイドは、シーリングされる領域の外表面で突出または陥没する形態の凹凸が形成される。
【0026】
また、前記サイドは、シーリングされる領域の内表面で突出または陥没する形態の凹凸が形成され、且つ前記外表面に形成される凹凸の突出または陥没の形態と反対になるように形成されてもよい。また、前記凹凸は、前記サイドの長さ方向に沿って長さを有するように形成されてもよい。
【0027】
また、前記凹凸は、突出または陥没する形態が複数個で形成され、突出する形態または陥没する形態の間の間隔が一定に形成されてもよい。また、前記凹凸は、突出または陥没する形態の断面が四角形または菱形の形状のうち少なくとも一つの形状に形成されてもよい。
【0028】
本発明のその他の具体的な事項は、詳細な説明及び図面に含まれている。
【発明の効果】
【0029】
本発明の実施形態によれば、少なくとも次のような効果がある。サイドの内側部をシーリングする弱シーリング部が内側に陥没形成され、シーリングツールがサイドを加圧する圧力を増加させても、サイドの外側部を加圧する圧力が大きく増加し、内側部を加圧する圧力は大きく増加しないため、ポリボールのサイズを軽減することができる。
【0030】
また、サイドの外側部をシーリングするパターン部が、外側に突出形成されたリブと内側に陥没形成されたグルーブとが互いに一定に繰り返し形成され、サイドのシーリングされた領域の面積及びサイドがベンティングされる経路の長さが増加するため、サイドのシーリング力を増加することができる。
【0031】
本発明による効果は、以上で例示された内容によって限定されず、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】
【0032】
【図1】本発明の一実施形態に係る二次電池１の組立図である。
【図2】本発明の一実施形態に係るパウチフィルム１３５の断面図である。
【図3】従来の電池ケースシーリング装置のシーリングツール３１の概略図である。
【図5】従来のシーリングツール３１を用いてサイド３３４をシーリングした二次電池の部分拡大図である。
【図6】従来の電池ケースシーリング装置のシーリングツール３１を用いて二次電池１のサイド１３４をシーリングする様子を示す概略図である。
【図7】本発明の一実施形態に係る電池ケースシーリング装置の第１シーリングツール２１の概略図である。
【図9】本発明の一実施形態に係る第１シーリング部２１２の部分拡大図である。
【図10】本発明の一実施形態に係る電池ケースシーリング装置の第２シーリングツール２２の概略図である。
【図12】本発明の一実施形態に係る第２シーリング部２２２の部分拡大図である。
【図13】本発明の一実施形態に係るシーリングツールを用いてサイド１３４をシーリングした二次電池１の部分拡大図である。
【図14】本発明の実施形態に係る電池ケースシーリング装置のシーリングツールを用いて二次電池１のサイド１３４をシーリングする様子を示す概略図である。
【図15】本発明の他の実施形態に係る電池ケースシーリング装置の第１シーリングツール２１ａの概略図である。
【図16】本発明の他の実施形態に係る第１シーリング部２１２ａの部分拡大図である。
【図17】本発明の他の実施形態に係る電池ケースシーリング装置の第２シーリングツール２２ａの概略図である。
【図18】本発明の他の実施形態に係る第２シーリング部２２２ａの部分拡大図である。
【図19】本発明の他の実施形態に係るシーリングツール２１ａ、２２ａを用いてサイド１３４をシーリングした二次電池１の部分拡大図である。
【図20】本発明の実施形態に係るシーリングツール２１の側面図である。
【図22】従来のシーリングツールを用いてシーリングしたサイド１３４、本発明の一実施形態に係るシーリングツール２１、２２を用いてシーリングしたサイド１３４、及び本発明の他の実施形態に係るシーリングツール２１ａ、２２ａを用いてシーリングしたサイド１３４のシーリング強度を比較したボックスプロットである。
【発明を実施するための形態】
【0033】
本発明の利点及び特徴、並びにそれらを達成する方法は、添付の図面と共に詳細に後述されている実施形態を参照すれば明らかになる。しかし、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、互いに異なる様々な形態で実現されることができ、単に本実施形態は、本発明の開示を完全にし、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者に発明の範疇を完全に理解させるために提供されるものであり、本発明は、特許請求の範囲によって定義されるだけである。明細書全体にわたって、同じ参照番号は同じ構成要素を指す。
【0034】
他の定義がない限り、本明細書で使用されるすべての用語（技術及び科学的な用語を含む）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できる意味として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、明らかに別段の定義がない限り、理想的または過度に解釈されない。
【0035】
本明細書で使用される用語は、実施形態を説明するためのものであり、本発明を限定しようとするものではない。本明細書において、単数形は文脈で特に断らない限り、複数形も含む。本明細書で使用される「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）及び／または含んでいる（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」は、言及された構成要素のほかに、一つ以上の他の構成要素の存在または追加を除外しない。以下、添付の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。
【0036】
図１は、本発明の一実施形態に係る二次電池１の組立図である。電極組立体１０は、電極及びセパレータを交互に積層して形成する。まず、電極活物質とバインダー及び可塑剤を混合したスラリーを正極集電体及び負極集電体に塗布して正極及び負極等の電極を製造する。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にシーリングする。
【0037】
具体的には、電極組立体（Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ Ａｓｓｅｍｂｌｙ）１０は、正極及び負極の２種類の電極と、前記電極を相互絶縁させるために電極の間に介在されるセパレータとを含む。このような電極組立体１０としては、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種類の電極、すなわち、正極及び負極は、それぞれアルミニウム及び銅を含む金属箔または金属メッシュ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、通常的に、粒状の活物質、補助導体、バインダー、可塑剤などが、溶媒が添加された状態で攪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。
【0038】
電極組立体１０は、図１に示すように、電極タブ（Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ Ｔａｂ）１１を含む。電極タブ１１は、電極組立体１０の正極及び負極とそれぞれ連結され、電極組立体１０から外部に突出して、電極組立体１０の内部と外部との間に電子が移動できる経路となる。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、無地部とから構成される。そして、電極タブ１１は、無地部を裁断して形成されるか、又は無地部に別途の導電部材を超音波溶接等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に示すように、電極組立体１０のそれぞれ異なる方向に突出してもよいが、これに限定されず、一側から同じ方向に並んで突出するなど、多様な方向に向かって突出形成されてもよい。
【0039】
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）溶接等で連結される。そして、電極リード１２の一部は絶縁部１４によって周囲が取り囲まれる。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とが熱融着するサイド１３４に限定されて位置し、電極リード１２を電池ケース１３に接着させる。そして、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のシーリングを保持する。したがって、このような絶縁部１４は、電気がよく通ら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、これに限定されず、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。
【0040】
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長される正極リード１２１及び負極タブ１１２に一端が連結され、負極タブ１１２が突出した方向に延長される負極リード１２２を含む。一方、正極リード１２１及び負極リード１２２は、図１に示すように、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及び負極タブ１１２がそれぞれ様々な方向に向かって突出形成されるため、正極リード１２１及び負極リード１２２もそれぞれ様々な方向に向かって延長させることができる。
【0041】
正極リード１２１及び負極リード１２２は、互いにその材質が異なってもよい。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ってもよい。そして、電池ケース１３の外部に突出した電極リード１２の一部分は端子部となり、外部端子と電気的に連結される。
【0042】
電池ケース１３は、電極組立体１０を内部に収納する、柔軟性のある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して説明する。パンチ２２等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が形成されることにより、電池ケース１３が製造される。
【0043】
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を収容してシーリングされる。このような電池ケース１３は、図１に示すように、第１ケース１３１と第２ケース１３２とを含む。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を収容可能な収容空間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及び第２ケース１３２は、図１に示すように、一側が互いに連結されて製造されてもよいが、これに限定されず、互いに分離して別途に製造されるなど、多様に製造されてもよい。
【0044】
パウチフィルム１３５にカップ部１３３を成形する際、一つのパウチフィルム１３５に一つのカップ部１３３のみが形成されてもよいが、これに限定されず、一つのパウチフィルム１３５に２つのカップ部１３３を互いに隣り合うように絞り成形することもできる。すると、図１に示すように、第１ケース１３１及び第２ケース１３２にはそれぞれカップ部１３３が形成される。このとき、第１ケース１３１及び第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が同じであってもよいが、これに限定されず、互いに深さＤが異なってもよい。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を収納した後に、２つのカップ部１３３が互いに対向するように、電池ケース１３において２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。すると、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、２つのカップ部１３３が一つの電極組立体１０を収容するため、カップ部１３３が一つであるときよりも、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により、第１ケース１３１と第２ケース１３２とが互いに一体に連結されるため、後で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、シーリング工程数も減少させることができる。
【0045】
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、カップ部１３３の側部に形成され、デギャッシングホールＨを介して前記カップ部１３３の内部に生成されたガスを排出するデギャッシング部１３７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を収納して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デギャッシング工程を行う。
【0046】
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及び第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り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って、リチウム塩と高純度有機溶媒類の混合物である非水質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、外力によって変形されやすい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を製造することができる。
【0047】
図２は、本発明の一実施形態に係るパウチフィルム１３５の断面図である。本発明の一実施形態に係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２３等で延伸させてカップ部１３３を形成することにより製造される。本発明の一実施形態によれば、このようなパウチフィルム１３５は、図２に示すように、シーラント層（Ｓｅａｌａｎｔ Ｌａｙｅｒ）１３５１、水分バリア層（Ｍｏｉｓｔｕｒｅ Ｂａｒｒｉｅｒ Ｌａｙｅｒ）１３５２、及び表面保護層（Ｓｕｒｆａｃｅ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ Ｌａｙｅｒ）１３５３を含む。
【0048】
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、前記水分バリア層１３５２を基準に電極組立体１０が位置する方向に向かうとき、最も最後に位置する層をいう。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２３等を用いて絞り（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。そして、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。その後に、第１ケース１３１と第２ケース１３２とを互いに対向するように接触させ、サイド１３４に熱圧着を行うと、シーラント層１３５１同士が接着されることで、電池ケース１３がシーリングされる。このとき、シーラント層１３５１は電極組立体１０と直接に接触するため絶縁性を有するべきであり、電解質とも接触するため耐食性を有するべきである。また、内部を完全に密閉して内部及び外部間の物質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べきである。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しなければならない。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）、及びガラス繊維からなる群から選択された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、耐摩耗性、耐熱性などの機械的物性及び耐食性などの化学的物性に優れ、シーラント層１３５１を製造するのに主に使用される。さらに、無延伸ポリプロピレン（Ｃａｔｅｄ 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－エチレンの三元共重合体から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（無水マレイン酸ポリプロピレン）であってもよい。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してもよく、２つ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してもよい。
【0049】
水分バリア層１３５２は、表面保護層１３５３及びシーラント層１３５１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等の出入りを遮断し、電解質の漏れを防止する。水分バリア層１３５２は金属で製造され、特にアルミニウム合金を含む金属で製造されてもよい。アルミニウムは所定のレベル以上の機械的強度が確保できながらも重量が軽く、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及び放熱性等を確保することができる。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）及び亜鉛（Ｚｎ）からなる群から選択される１種または２種以上が含まれてもよい。このとき、前記水分バリア層１３５２を鉄が含有された材質で製造する場合は機械的強度が向上し、アルミニウムが含有された材質とする場合には柔軟性が向上するため、それぞれの特性を考慮して使用することができる。
【0050】
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及び衝突から二次電池１を保護しながら、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とき、最も最後に位置した層をいう。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）及びガラス繊維からなる群から選択された一つ以上の物質であってもよい。特に、主に耐摩耗性及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。そして、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してもよく、２つ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してもよい。
【0051】
一方、ＰＥＴは安価であり、耐久性及び電気絶縁性に優れているが、前記水分バリア層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、応力を加えて延伸されるときの挙動も互いに異なる。したがって、表面保護層１３５３と水分バリア層１３５２を直接接着すると、絞り成形の途中に表面保護層１３５３と水分バリア層１３５２が剥離する可能性もある。これにより、水分バリア層１３５２が均一に延伸されず、成形性が低下するという問題が発生することがある。
【0052】
本発明の一実施形態によれば、電池ケース１３は、第３ポリマーで製造され、表面保護層１３５３及び水分バリア層１３５２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及び水分バリア層１３５２の間に積層されて、表面保護層１３５３と水分バリア層１３５２が延伸されるときに剥離することを防止する。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）及びガラス繊維からなる群から選択された一つ以上の物質であってもよい。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、水分バリア層１３５２のアルミニウム合金とは延伸されるときの挙動が類似しているため、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好ましい。そして、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してもよく、２つ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してもよい。
【0053】
図３は、従来の電池ケースシーリング装置のシーリングツール３１の概略図であり、図４は、従来のシーリングツール３１のシーリング部３１２を図３のＡ－Ａ’線に沿って切断した断面図であり、図５は、従来のシーリングツール３１を用いてサイド３３４をシーリングした二次電池の部分拡大図である。
【0054】
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及び第２ケース１３２の２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、デギャッシング部１３７を介してデギャッシング工程を行った後に、デギャッシング部１３７を切断する。これにより、デギャッシング部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。
【0055】
このとき、サイド３３４をシーリングする工程では、電池ケースシーリング装置を使用することができる。このような電池ケースシーリング装置は、サイド３３４に加熱及び加圧してシーリングするシーリングツール３１及び前記シーリングツール３１をサイド３３４のシーリング位置に移動させ、シーリングツール３１がサイド３３４に圧力を加えるように移動させる動力伝達部（図示せず）を含む。そして、シーリングツール３１は、本体２１１及び前記本体２１１の一側に形成され、サイド３３４を直接加圧してシーリングするシーリング部３１２を含む。
【0056】
ところが、従来のシーリングツール３１は、図３及び図４に示すように、シーリング部３１２の表面が全体的に平坦に形成されている。したがって、図５に示すように、二次電池のサイド３３４でシーリングされた領域３３４１も外表面が平坦に形成され、サイド１３４の内部でシーリングされたシーラント層１３５１も表面が平坦な状態でシーリングされている。これにより、サイド３３４のシーリング力が低下し、二次電池の内部で圧力が少しだけ増加してもサイド３３４が容易にベンティングされるという問題があった。
【0057】
図６は、従来の電池ケースシーリング装置のシーリングツール３１を用いて二次電池１のサイド３３４をシーリングする様子を示す概略図である。前記の問題を解決するために、シーリングツール３１がサイド３３４を加圧する圧力を増加させることもできる。しかし、このような場合は、図６に示すように、シーラント層１３５１の一部が溶融しながらカップ部１３３の収容空間１３３１に向かって突出する、ポリボール（Ｐｏｌｙ－Ｂａｌｌ）３５が大きく形成された。このようなポリボール３５のサイズが大きいと、カップ部１３３の内部に収容された電極組立体１０と接触することがあり、このような電極組立体１０がポリボール３５によって汚染されるという問題があった。さらに、サイド３３４のシーラント層１３５１の厚さも薄くなるとともに、絶縁の不良が発生するという問題もあった。
【0058】
図７は、本発明の一実施形態に係る電池ケースシーリング装置の第１シーリングツール２１の概略図である。本発明の一実施形態によれば、サイド１３４の内側部をシーリングする弱シーリング部２１２１、２２２１が内側に陥没形成されて、シーリングツール２１、２２がサイド１３４を加圧する圧力を増加させても、サイド１３４の外側部を加圧する圧力が大きく増加し、内側部を加圧する圧力は大きく増加しないため、ポリボール１５のサイズを軽減することができる。また、サイド１３４の外側部をシーリングするパターン部２１２２、２２２２が、外側に突出形成されたリブ２１２３、２２２３と内側に陥没形成されたグルーブ２１２４、２２２４とが互いに一定に繰り返し形成され、サイド１３４のシーリングされた領域１３４１の面積及びサイド１３４がベンティングされる経路の長さが増加するため、サイド１３４のシーリング力を増加することができる。
【0059】
このために、本発明の一実施形態に係る電池ケースシーリング装置は、パウチ型二次電池１のサイド１３４をシーリングするシーリングツール２１、２２を含み、且つ前記シーリングツール２１、２２は、本体２１１、２１２と、前記本体２１１、２１２の一側に形成され、前記サイド１３４を直接加圧してシーリングするシーリング部２１２、２２２と、を含み、前記シーリング部２１２、２２２は、前記サイド１３４の内側部をシーリングし、内側に陥没形成された弱シーリング部２１２１、２２２１と、前記サイド１３４の外側部をシーリングし、外側に突出形成されたリブ２１２３、２２２３と内側に陥没形成されたグルーブ２１２４、２２２４とが互いに一定に繰り返し形成されるパターン部２１２２、２２２２と、を含む。
【0060】
上述したように、シーリングツール２１、２２は、本体２１１、２２１及び前記本体２１１、２２１の一側に形成され、サイド１３４を直接加圧してシーリングするシーリング部２１２、２２２を含む。このとき、本発明の一実施形態によれば、シーリング部２１２、２２２は、サイド１３４の内側部をシーリングする弱シーリング部２１２１、２２２１及びサイド１３４の外側部をシーリングするパターン部２１２２、２２２２を含む。ここで、サイド１３４の内側部とは、外側部よりも相対的に内側に位置する領域を意味し、サイド１３４の外側部とは、内側部よりも相対的に外側に位置する領域を意味する。
【0061】
図８は、本発明の一実施形態に係る第１シーリングツール２１の第１シーリング部２１２を図７のＢ－Ｂ’線に沿って切断した断面図であり、図９は、本発明の一実施形態に係る第１シーリング部２１２の部分拡大図である。
【0062】
弱シーリング部２１２１、２２２１は、図１４に示すように、サイド１３４の内側部をシーリングし、内側に陥没形成される。これにより、シーリングツール２１、２２がサイド１３４を加圧する圧力を増加させても、サイド１３４の外側部を加圧する圧力が大きく増加し、内側部を加圧する圧力は大きく増加しないため、ポリボール１５のサイズを軽減することができる。このような弱シーリング部２１２１、２２２１は、内側に１０μｍ～２０μｍ、好ましくは１２μｍ～１８μｍの厚さｄ１だけ陥没形成されてもよい。もし１０μｍより小さく陥没すると、サイド１３４の内側部を加圧する圧力が依然として大きいため、ポリボール１５のサイズを軽減させることができないという問題がある。これとは逆に、もし２０μｍより大きく陥没すると、サイド１３４の内側部が十分に加圧されず、シーリング力が低下するという問題がある。
【0063】
弱シーリング部２１２１、２２２１は、図８、図１１に示すように、角が０．７ｍｍ～０．８ｍｍの曲率半径Ｒ１でラウンド処理されてもよい。したがって、サイド１３４でシーリングされた領域１３４１とシーリングされていない領域との間が折り曲げられず、傾きが連続的に変化することができる。これにより、二次電池１の内部で圧力が増加してカップ部１３３の体積が増加するとき、サイド１３４のシーリングされていない領域が互いになす角度が相対的に減少し、サイド１３４をベンティングさせる力の大きさが減少し、シーリング力を増加することができる。
【0064】
パターン部２１２２、２２２２はサイド１３４の外側部をシーリングし、外側に突出形成されたリブ２１２３、２２２３と内側に陥没形成されたグルーブ２１２４、２２２４とが一定に繰り返し形成される。ここで、外側に突出形成されたリブ２１２３、２２２３とは、リブ２１２３、２２２３が弱シーリング部２１２１、２２２１よりもサイド１３４に向かって突出したことを意味することができる。また、内側に陥没形成されたグルーブ２１２４、２２２４とは、外側に突出形成されたリブ２１２３、２２２３が複数個で形成される場合、前記複数個のリブ２１２３、２２２３の間に陥没した形態でグルーブ２１２４、２２２４が形成されることを意味することができる。特に図９、図１２に示すように、グルーブ２１２４、２２２４は、パターン部２１２２、２２２２の長さ方向に沿って形成される長さグルーブ２１２４、２２２４を含むことができる。したがって、サイド１３４、特にサイド１３４でシーリングされた領域１３４１の外表面に、サイド１３４の長さ方向に凹凸が形成され、サイド１３４の内部でシーリングされたシーラント層１３５１も凹凸が形成された状態でシーリングすることができる。特に、グルーブは長さグルーブ２１２４、２２２４を含むため、凹凸の形成方向がサイド１３４のベンティング方向と垂直であってもよい。これにより、サイド１３４のシーリングされた領域１３４１の面積及びサイド１３４がベンティングされる経路の長さが増加するため、サイド１３４のシーリング力が増加することができる。
【0065】
そして、リブ２１２３、２２２３とグルーブ２１２４、２２２４とは互いに同じ幅を有することができる。これにより、サイド１３４の外表面に形成された凹凸、及びシーラント層１３５１の凹凸がいずれも一定の間隔で形成され、サイド１３４がベンティングされる経路の長さをより効果的に増加させることができる。
【0066】
図１０は、本発明の一実施形態に係る電池ケースシーリング装置の第２シーリングツール２２の概略図である。電池ケースシーリング装置は、一つのシーリングツールのみを含み、サイド１３４を特定のダイに安着させた後、シーリングツールを用いてサイド１３４の一面を加熱及び加圧することができる。しかし、電池ケースシーリング装置は、２つのシーリングツール２１、２２を含み、サイド１３４を両面で加熱及び加圧することもできる。
【0067】
このために、本発明の一実施形態に係るシーリングツールは、前記サイド１３４の一面を加圧する第１シーリングツール２１と、前記第１シーリングツール２１と前記サイド１３４を間に挟んで当接し、前記サイド１３４の他面を加圧する第２シーリングツール２２と、をさらに含み、且つ前記第１シーリングツール２１の第１シーリング部２１２は、前記サイド１３４の内側部をシーリングし、内側に陥没形成された第１弱シーリング部２１２１と、前記サイド１３４の外側部をシーリングし、外側に突出形成された第１リブ２１２３と内側に陥没形成された第１グルーブ２１２４とが互いに一定に繰り返し形成される第１パターン部２１２２と、を含み、前記第２シーリングツール２２の第２シーリング部２２２は、前記サイド１３４の内側部をシーリングし、内側に陥没形成された第２弱シーリング部２２２１と、前記サイド１３４の外側部をシーリングし、外側に突出形成された第２リブ２２２３と内側に陥没形成された第２グルーブ２２２４とが互いに一定に繰り返し形成される第２パターン部２２２２と、を含むことができる。
【0068】
図１１は、本発明の一実施形態に係る第２シーリングツール２２の第２シーリング部２２２を図１０のＣ－Ｃ’線に沿って切断した断面図であり、図１２は、本発明の一実施形態に係る第２シーリング部２２２の部分拡大図である。
【0069】
シーリングツールが第１シーリングツール２１及び第２シーリングツール２２を含む場合には、第１シーリングツール２１はサイド１３４の一面を加圧し、第２シーリングツール２２は前記第１シーリングツール２１とサイド１３４を間に挟んで当接し、サイド１３４の他面を加圧する。すなわち、第１シーリングツール２１と第２シーリングツール２２とがサイド１３４の両面をそれぞれ加圧することにより、サイド１３４をより効果的にシーリングすることができる。
【0070】
第１シーリングツール２１の第１シーリング部２１２は、サイド１３４の内側部をシーリングし、内側に陥没形成された第１弱シーリング部２１２１及びサイド１３４の外側部をシーリングし、外側に突出形成された第１リブ２１２３と内側に陥没形成された第１グルーブ２１２４とが互いに一定に繰り返し形成される第１パターン部２１２２を含む。そして、第２シーリングツール２２の第２シーリング部２２２はサイド１３４の内側部をシーリングし、内側に陥没形成された第２弱シーリング部２２２１及びサイド１３４の外側部をシーリングし、外側に突出形成された第２リブ２２２３と内側に陥没形成された第２グルーブ２２２４とが互いに一定に繰り返し形成される第２パターン部２２２２を含む。
【0071】
以下、上述した内容と重複する内容は省略する。但し、これは、説明の便宜のためであり、権利範囲を限定するためではない。
【0072】
第１パターン部２１２２及び第２パターン部２２２２は、第１リブ２１２３及び第２グルーブ２２２４がサイド１３４を間に挟んで当接し、第２リブ２２２３及び第１グルーブ２１２４がサイド１３４を間に挟んで当接することができる。すなわち、第１パターン部２１２２の第１リブ２１２３及び第１グルーブ２１２４が繰り返し形成される順序と、第２パターン部２２２２の第２リブ２２２３及び第２グルーブ２２２４が繰り返し形成される順序とが互いに正反対であってもよい。したがって、サイド１３４に形成された凹凸により、サイド１３４の断面が波状パターンを形成することで、サイド１３４がベンティングされる経路の長さをさらに増加させることができる。
【0073】
また、グルーブ２１２４、２２２４はサイド１３４を全く加圧しないのに対し、リブ２１２３、２２２３はサイド１３４を強く加圧することができる。したがって、リブ２１２３、２２２３によってはサイド１３４のシーリングされた領域１３４１が全て全体的にシーリングされるとともに、グルーブ２１２４、２２２４によってはサイド１３４に凹凸をより鮮明に形成することができる。
【0074】
弱シーリング部２１２１、２２２１は、サイド１３４を加圧する圧力を大きく増加させないだけであり、ある程度サイド１３４を加圧するが、パターン部２１２２、２２２２のグルーブ２１２４、２２２４はサイド１３４を全く加圧しない。したがって、パターン部２１２２、２２２２のグルーブ２１２４、２２２４は、前記弱シーリング部２１２１、２２２１よりも深く陥没形成されることができる。すなわち、パターン部２１２２、２２２２のグルーブ２１２４、２２２４のグルーブは、内側に４０μｍ～６０μｍ、好ましくは４５μｍ～５５μｍの厚さｄ２だけ陥没形成されてもよい。もし、グルーブ２１２４、２２２４が内側に４０μｍより小さく陥没すると、グルーブ２１２４、２２２４がある程度サイド１３４を加圧して凹凸が鮮明に形成されない可能性もある。
【0075】
一方、パターン部２１２２、２２２２は、角が０．２ｍｍ～０．３ｍｍの曲率半径Ｒ２でラウンド処理されてもよい。これにより、サイド１３４でシーリングされた領域１３４１とシーリングされていない領域との間が折り曲げられず、傾きが連続的に変化することができる。
【0076】
図１３は、本発明の一実施形態に係るシーリングツールを用いてサイド１３４をシーリングした二次電池１の部分拡大図であり、図１４は、本発明の一実施形態に係る電池ケースシーリング装置のシーリングツールを用いて二次電池１のサイド１３４をシーリングする様子を示す概略図である。
【0077】
本発明の一実施形態によれば、シーリング部２１２、２２２はパターン部２１２２、２２２２を含み、パターン部２１２２、２２２２のリブ２１２３、２２２３とグルーブ２１２４、２２２４とは互いに一定に繰り返し形成される。したがって、図１３に示すように、二次電池１のサイド１３４でシーリングされた領域１３４１の外表面に凹凸が形成され、サイド１３４の内部でシーリングされたシーラント層１３５１も凹凸が形成された状態でシーリングすることができる。これにより、サイド１３４のシーリングされた領域１３４１の面積及びサイド１３４がベンティングされる経路の長さが増加するため、サイド１３４のシーリング力を増加することができる。
【0078】
また、シーリング部２１２、２２２が弱シーリング部２１２１、２２２１も含むため、パターン部２１２２、２２２２がある程度サイド１３４を加圧する圧力を増加させても、図１４に示すように、ポリボール（Ｐｏｌｙ－Ｂａｌｌ）１５のサイズも軽減させることができる。したがって、カップ部１３３の内部に収容された電極組立体１０と接触することを防止し、電極組立体１０がポリボール１５によって汚染されるという問題を防止することができる。さらに、サイド１３４のシーラント層１３５１の厚さも薄くならないため、絶縁の不良が発生するという問題も防止することができる。
【0079】
図１５は、本発明の他の実施形態に係る電池ケースシーリング装置の第１シーリングツール２１ａの概略図であり、図１６は、本発明の他の実施形態に係る第１シーリング部２１２ａの部分拡大図であり、図１７は、本発明の他の実施形態に係る電池ケースシーリング装置の第２シーリングツール２２ａの概略図であり、図１８は、本発明の他の実施形態に係る第２シーリング部２２２ａの部分拡大図である。
【0080】
本発明の一実施形態によれば、グルーブは、パターン部２１２２、２２２２の長さ方向に沿って形成される長さグルーブ２１２４、２２２４のみを含む。これに対し、本発明の他の実施形態によれば、図１５～図１８に示すように、グルーブは、パターン部２１２２ａ、２２２２ａの幅方向に沿って形成される幅グルーブ２１２５、２２２５をさらに含むことができる。すなわち、２種類のグルーブを互いに交差して形成することができる。
【0081】
本発明の他の実施形態によれば、第１パターン部２１２２ａ及び第２パターン部２２２２ａは、第１リブ２１２３ａと第２長さグルーブ２２２４及び第２幅グルーブ２２２５との交差領域が、サイド１３４を間に挟んで当接し、第２リブ２２２３ａと第１長さグルーブ２１２４及び第１幅グルーブ２１２５との交差領域がサイド１３４を間に挟んで当接することができる。
【0082】
図１９は、本発明の他の実施形態に係るシーリングツール２１ａ、２２ａを用いてサイド１３４ａをシーリングした二次電池１ａの部分拡大図である。本発明の他の実施形態によれば、図１９に示すように、サイド１３４ａ、特にサイド１３４ａでシーリングされた領域１３４１ａの外表面に形成される凹凸は四角形の形状を有してもよく、サイドの内部でシーリングされたシーラント層１３５１に形成された凹凸も四角形の形状に形成された状態でシーラント層１３５１がシーリングされてもよい。
【0083】
さらに、図面には示されていないが、本発明の他の実施形態の変形例によれば、２種類のグルーブがパターン部２１２１ａ、２１２２ａの長さ方向及び幅方向に全て傾斜を有して形成されてもよい。すなわち、サイド１３４でシーリングされた領域１３４１の外表面に形成される凹凸が菱形の形状を有することができる。これにより、サイド１３４がベンティングされる経路がさらに長くなることができ、このような経路ごとにノードが形成されるため、サイド１３４が段階的にベンティングされてシーリング力をさらに増加することもできる。
【0084】
図２０は、本発明の実施形態に係るシーリングツール２１の側面図であり、図２１は、図２０に示されたＤの拡大図である。本発明の実施形態によれば、図２０及び図２１に示すように、シーリングツール２１、２２のシーリング部２１２、２２２には、二次電池１の電極リード１２が挿入される溝２３が内側に陥没形成されてもよい。上述したように、電極リード１２の一部は、絶縁部１４で周囲が取り囲まれる。そして、絶縁部１４はサイド１３４に限定されて位置し、電極リード１２を電池ケース１３に接着させる。したがって、第１ケース１３１と第２ケース１３２とがサイド１３４を介して互いにシーリングされるとき、サイド１３４の一部領域は電極リード１２が位置して外側に突出する。
【0085】
このように電極リード１２によって外側に突出した前記一部領域は、サイド１３４に段差を形成するため、シーリング部２１２、２２２に前記溝２３が形成されることにより電極リード１２を前記溝２３に挿入することができる。
【0086】
前記溝２３は、図２１に示すように、段差を有し、シーリング部２１２、２２２の内側に陥没形成されてもよい。絶縁部１４が電極リード１２の周囲を取り囲み、残りの部分は電極リード１２の両側に延長することができる。すると、前記絶縁部１４が延長された部分は厚さが相対的に薄く、絶縁部１４が電極リード１２を取り囲んだ部分は厚さが相対的に厚く形成される。
【0087】
したがって、前記溝２３が段差を有することにより、相対的に深さの浅い周辺部２３２には前記絶縁部１４のみが挿入され、相対的に深さの深い中心部２３１には絶縁部１４及び電極リード１２が共に挿入されることができる。
【0088】
一方、以下では、図１及び図７～図１９を参照して、上述した実施形態に係る電池ケースシーリング装置を用いて製造される二次電池について説明する。本発明の電池ケースシーリング装置を用いて製造される二次電池は、電極とセパレータとを交互に積層して形成される電極組立体１０及び電極組立体１０が内部に収容されてシーリングされる電池ケース１３を含み、前記電池ケース１３は、前記電極組立体１０が収容される空間であるカップ部１３３が形成される第１ケース１３１、前記第１ケース１３１を上方からカバーする第２ケース１３２及び前記カップ部１３３の外側に延長形成され、前記第１ケース１３１と前記第２ケース１３２とが互いにシーリングされる領域１３４１を有するサイド１３４を含み、前記サイド１３４は、シーリングされる領域１３４１の外表面で突出または陥没形成される形態の凹凸が形成される。ここで、サイド１３４に形成される突出または陥没する形態の凹凸とは、上述した電池ケースシーリング装置において外側に突出形成されたリブ２１２３、２２２３と内側に陥没形成されたグルーブ２１２４、２２２４とが互いに一定に繰り返し形成されるパターン部２１２２、２２２２によって形成されるものであってもよい。したがって、サイド１３４に形成される突出または陥没する形態の凹凸は、リブ２１２３、２２２３とグルーブ２１２４、２２２４の形態（形状と幅）に対応する形態（形状と幅）を有するように形成されてもよい。より詳細に説明すると、サイド１３４の外表面に形成される突出する形態は、電池ケースシーリング装置において陥没形成されたグルーブ２１２４、２２２４によって形成されるものであり、サイド１３４の外表面に形成される陥没する形態は、電池ケースシーリング装置において突出形成されたリブ２１２３、２２２３によって形成されるものであってもよい。
【0089】
このように、本発明による二次電池は、サイド１３４の凹凸によりシーリングされた領域１３４１の面積及びサイド１３４がベンティングされる経路の長さが増加するため、サイド１３４のシーリング力を増加することができる。
【0090】
また、サイド１３４は、シーリングされる領域の内表面で突出または陥没する形態の凹凸が形成され、且つ前記外表面に形成される凹凸の突出または陥没の形態とは反対になるように形成されてもよい。すなわち、パターン部２１２２、２２２２がサイド１３４の外表面を加圧する場合、加圧されるサイド１３４は、内表面から見たときの形態は、外表面の凹凸形状とは反対になるように形成することができる。
【0091】
また、凹凸は、前記サイド１３４の長さ方向に沿って長さを有するように形成されてもよい。特に図９に示すように、電池ケースシーリング装置のグルーブ２１２４、２２２４は、パターン部２１２２、２２２２の長さ方向に沿って形成される長さグルーブ２１２４、２２２４を含むことができる。したがって、上述した電池ケースシーリング装置により製造される二次電池は、サイド１３４、特にサイド１３４でシーリングされた領域１３４１の外表面に、サイド１３４の長さ方向に凹凸が形成され、サイド１３４の内部でシーリングされたシーラント層１３５１も凹凸が形成された状態でシーリングされてもよい。特に、グルーブは長さグルーブ２１２４、２２２４を含むため、凹凸の形成方向がサイド１３４のベンティング方向と垂直であってもよい。これにより、サイド１３４のシーリング領域１３４１の面積及びサイド１３４がベンティングされる経路の長さが増加するため、サイド１３４のシーリング力が増加することができる。
【0092】
一方、凹凸は、突出または陥没する形態が複数個で形成され、突出する形態または陥没する形態の間の間隔が一定に形成されてもよい。これは、電池ケースシーリング装置において、リブ２１２３、２２２３とグルーブ２１２４、２２２４とが互いに同じ幅を有することができ、これにより、サイド１３４の外表面に形成された凹凸、及びシーラント層１３５１の凹凸が全て一定の間隔で形成され、サイド１３４がベンティングされる経路の長さをより効果的に増加させることができる。
【0093】
この他にも、凹凸は、突出または陥没する形態の断面が四角形または菱形の形状のうち少なくとも一つの形状に形成されてもよい。すなわち、図１９に示すように、サイド１３４、特にサイド１３４でシーリングされた領域１３４１の外表面に形成される凹凸が四角形の形状を有してもよく、サイド１３４の内部でシーリングされたシーラント層１３５１に形成された凹凸も四角形の形状に形成された状態でシーラント層１３５１がシーリングされてもよい。
【0094】
図面には示されていないが、本発明の他の実施形態の変形例に係る電池ケースシーリング装置は、電池ケースのシーリング装置が、２種類のグルーブがパターン部２１２１ａ、２１２２ａの長さ方向及び幅方向に全て傾斜を有して形成されてもよい。したがって、上述した電池ケースシーリング装置によって製造される二次電池のサイド１３４でシーリングされた領域１３４１の外表面に形成される凹凸が菱形の形状を有することができる。これにより、サイド１３４がベンティングされる経路がさらに長くなることができ、このような経路ごとにノードが形成されるため、サイド１３４が段階的にベンティングされてシーリング力がさらに増加することもできる。
【0095】
図２２は、従来のシーリングツールを用いてシーリングしたサイド１３４、本発明の一実施形態に係るシーリングツール２１、２２を用いてシーリングしたサイド１３４、及び本発明の他の実施形態に係るシーリングツール２１ａ、２２ａを用いてシーリングしたサイド１３４のシーリング強度を比較したボックスプロットである。
【0096】
実際に、従来のシーリングツール３１、本発明の一実施形態に係るシーリングツール２１、２２、及び本発明の他の実施形態に係るシーリングツール２１ａ、２２ａを用いて、それぞれ複数のサイド１３４をシーリングした後、シーリング強度を測定した。そして、これらのシーリング強度を図２２に示すようにボックスプロットで示した。
【0097】
従来のシーリングツール３１を用いた場合には、平均値が８．５Ｎ／ｍｍ、最大値が９．６Ｎ／ｍｍ、最小値が７．５Ｎ／ｍｍであった。これに対し、本発明の一実施形態に係るシーリングツール２１、２２を用いた場合には、平均値が１０．５５Ｎ／ｍｍ、最大値が１１．８Ｎ／ｍｍ、最小値が９．１Ｎ／ｍｍであった。そして、本発明の他の実施形態に係るシーリングツール２１ａ、２２ａを用いた場合には、平均値が９．５Ｎ／ｍｍ、最大値が１１．４Ｎ／ｍｍ、最小値が７．２Ｎ／ｍｍであった。
【0098】
これにより、本発明の一実施形態に係るシーリングツール２１、２２を用いた場合には、従来のシーリングツール３１を用いた場合よりもシーリング強度がさらに強いことが導出された。但し、本発明の他の実施形態に係るシーリングツール２１ａ、２２ａを用いた場合には、従来のシーリングツール３１を用いた場合よりもシーリング強度の最小値がさらに低かった。しかし、シーリング強度の平均値及び最大値が従来のシーリングツール３１を用いた場合よりさらに高かった。したがって、本発明の実施形態によれば、シーリング力がさらに向上したことが確認できた。
【0099】
本発明が属する技術分野の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することなく、他の具体的な形態で実施できることを理解することができる。したがって、前述した実施形態はすべての面で例示的なものであり、限定的なものではないものと理解すべきである。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及び範囲、並びにその均等概念から導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されるべきである。
【符号の説明】
【0100】
１：二次電池
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
１５：ポリボール
２１：第１シーリングツール
２２：第２シーリングツール
２３：溝
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：デギャッシング部
２１２：第１シーリング部
２２２：第２シーリング部
１３３１：収容空間
１３５１：シーラント層
１３５２：水分バリア層
１３５３：表面保護層
１３５４：延伸補助層
２１２１：第１弱シーリング部
２１２２：第１パターン部
２１２３：第１リブ
２１２４：第１長さグルーブ
２１２５：第１幅グルーブ
２２２１：第２弱シーリング部
２２２２：第２パターン部
２２２３：第２リブ
２２２４：第２長さグルーブ
２２２５：第２幅グルーブ
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
１５：ポリボール
２１：第１シーリングツール
２２：第２シーリングツール
２３：溝
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：デギャッシング部
２１２：第１シーリング部
２２２：第２シーリング部
１３３１：収容空間
１３５１：シーラント層
１３５２：水分バリア層
１３５３：表面保護層
１３５４：延伸補助層
２１２１：第１弱シーリング部
２１２２：第１パターン部
２１２３：第１リブ
２１２４：第１長さグルーブ
２１２５：第１幅グルーブ
２２２１：第２弱シーリング部
２２２２：第２パターン部
２２２３：第２リブ
２２２４：第２長さグルーブ
２２２５：第２幅グルーブ
【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】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【国際調査報告】