▶ エルジー エナジー ソリューション リミテッドの特許一覧
(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】2023-12-07
(54)【発明の名称】電池セル及びそれを製造する電池セル製造装置
(51)【国際特許分類】
H01M 50/342 20210101AFI20231130BHJP
H01M 50/105 20210101ALI20231130BHJP
H01M 50/178 20210101ALI20231130BHJP
H01M 50/184 20210101ALI20231130BHJP
H01M 50/186 20210101ALI20231130BHJP
H01M 50/198 20210101ALI20231130BHJP
【ＦＩ】
H01M50/342 101
H01M50/105
H01M50/178
H01M50/184 C
H01M50/186
H01M50/198
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2023532411
(86)(22)【出願日】2022-07-06
(85)【翻訳文提出日】2023-05-26
(86)【国際出願番号】 KR2022009786
(87)【国際公開番号】W WO2023282632
(87)【国際公開日】2023-01-12
(31)【優先権主張番号】10-2021-0088727
(32)【優先日】2021-07-06
(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR
(31)【優先権主張番号】10-2022-0081997
(32)【優先日】2022-07-04
(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】デ－ウォン・ソン
(72)【発明者】
【氏名】サン－フン・キム
(72)【発明者】
【氏名】ミン－ヒョン・カン
(72)【発明者】
【氏名】ヒュン－キュン・ユ
(72)【発明者】
【氏名】フン－ヒ・リム
(72)【発明者】
【氏名】ス－ジ・ファン
【テーマコード（参考）】
5H011
5H012
【Ｆターム（参考）】
5H011AA13
5H011CC10
5H011DD13
5H011EE04
5H011FF02
5H011GG01
5H011HH02
5H011KK00
5H011KK01
5H012AA03
5H012BB04
5H012BB11
5H012DD01
5H012EE01
5H012FF01
5H012GG01
5H012JJ02
5H012JJ10
(57)【要約】
本発明の一態様による電池セルは、電極組立体が取り付けられる収納部、及び該収納部の外周辺が密封されて形成されるシーリング部を含む電池ケースと、前記電極組立体に含まれた電極タブと電気的に接続され、前記シーリング部を通って前記電池ケースの外側に突出している電極リードと、前記電極リードの上部及び下部の少なくとも一方において、前記シーリング部に対応する部分に位置するリードフィルムと、を含み、前記リードフィルムは前記電極リード側の反対方向に突出している第１段差部を含み、前記シーリング部は前記第１段差部の外面を覆い包む第２段差部を含み、前記第１段差部内にガス排出誘導部が挿入されている。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
電極組立体が取り付けられる収納部、及び該収納部の外周辺が密封されて形成されるシーリング部を含む電池ケースと、前記電極組立体に含まれた電極タブと電気的に接続され、前記シーリング部を通って前記電池ケースの外側に突出している電極リードと、
前記電極リードの上部及び下部の少なくとも一方において、前記シーリング部に対応する部分に位置するリードフィルムと、を含み、
前記リードフィルムは、前記電極リード側の反対方向に突出している第１段差部を含み、
前記シーリング部は、前記第１段差部の外面を覆い包む第２段差部を含み、
前記第１段差部内にガス排出誘導部が挿入されている、電池セル。
【請求項2】
前記第１段差部の第１段差及び前記第２段差部の第２段差はそれぞれ、前記ガス排出誘導部の高さに対応する大きさを有する、請求項１に記載の電池セル。
【請求項3】
前記第１段差と前記第２段差とは、同じ大きさを有する、請求項２に記載の電池セル。
【請求項4】
前記ガス排出誘導部は、前記リードフィルムの幅方向を基準にして前記電極リードの中心部上に位置している、請求項１に記載の電池セル。
【請求項5】
前記ガス排出誘導部は、前記電極リードの突出方向に沿って延在しており、前記電池ケースの外側に隣接した前記ガス排出誘導部の端部は、前記リードフィルムで覆い包まれている、請求項１から４のいずれか一項に記載の電池セル。
【請求項6】
前記電池ケースの内側に隣接した前記ガス排出誘導部の端部は、前記電池ケースの内部に露出している、請求項５に記載の電池セル。
【請求項7】
前記ガス排出誘導部と前記リードフィルムとの界面にガス排出経路が形成されている、請求項１に記載の電池セル。
【請求項8】
前記ガス排出誘導部と前記リードフィルムとの間の接着力は、前記リードフィルムと電極リードとの間の接着力及び前記リードフィルムと前記シーリング部との間の接着力の少なくとも一つよりも小さい、請求項７に記載の電池セル。
【請求項9】
前記ガス排出誘導部は、ポリイミド及びポリエチレンテレフタレートの少なくとも一つからなるフィルム層である、請求項８に記載の電池セル。
【請求項10】
前記ガス排出誘導部は、液状樹脂からなるコーティング層である、請求項８に記載の電池セル。
【請求項11】
前記ガス排出誘導部は、酸化カルシウム（ＣａＯ）、塩化リチウム（ＬｉＣｌ）、シリカ（ＳｉＯ２）、酸化バリウム（ＢａＯ）、バリウム（Ｂａ）、及びカルシウム（Ｃａ）のうちの少なくとも一つを含むゲッター（ｇｅｔｔｅｒ）材料をさらに含む、請求項８に記載の電池セル。
【請求項12】
前記第２段差部の厚さは均一に形成されている、請求項１に記載の電池セル。
【請求項13】
前記ガス排出誘導部は、前記電極リード上に位置し、前記ガス排出誘導部と前記電極リードとの間に接着層が形成されている、請求項１に記載の電池セル。
【請求項14】
前記ガス排出誘導部と前記リードフィルムとの間の接着力は、前記接着層と前記ガス排出誘導部との間の接着力及び前記接着層と前記電極リードとの間の接着力の少なくとも一つよりも小さい、請求項１３に記載の電池セル。
【請求項15】
前記接着層は、接着性テープまたは接着性バインダーからなる、請求項１４に記載の電池セル。
【請求項16】
前記リードフィルムのガス透過度（ｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙ）が６０℃で２０～６０バーラーである、請求項１に記載の電池セル。
【請求項17】
前記リードフィルムの水分浸透量が２５℃、５０％ＲＨで１０年の間に０．０２ｇ～０．２ｇである、請求項１に記載の電池セル。
【請求項18】
前記ガス排出誘導部のガス透過度が６０℃で４０バーラー以上である、請求項１に記載の電池セル。
【請求項19】
請求項１に記載の電池セルを製造する電池セル製造装置であって、前記シーリング部、前記電極リード及び前記リードフィルムを一緒にシーリングするシーリングツールを含み、
前記シーリングツールは、前記シーリング部側の反対方向に凹設された第３段差部を含み、
前記第３段差部は前記第１段差部の外面を覆い包み、前記第３段差部と前記第１段差部の外面との間に前記第２段差部が位置している、電池セル製造装置。
【請求項20】
前記第１段差部の第１段差、前記第２段差部の第２段差、及び前記第３段差部の第３段差はそれぞれ、前記ガス排出誘導部の高さに対応する大きさを有する、請求項１９に記載の電池セル製造装置。
【請求項21】
前記第１段差、前記第２段差及び前記第３段差は互いに同じ大きさを有する、請求項２０に記載の電池セル製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、電池セル及びそれを製造する電池セル製造装置に関し、より具体的には、シーリング強度及び安全性が高まるとともに、電池セルの内部で発生したガスの外部排出能を向上させた電池セル及びそれを製造する電池セル製造装置に関する。本出願は、２０２１年７月６日付け出願の韓国特許出願第１０－２０２１－００８８７２７号及び２０２２年７月４日付け出願の韓国特許出願第１０－２０２２－００８１９９７号に基づく優先権を主張し、当該出願の明細書及び図面に開示された内容は、すべて本出願に組み込まれる。
【背景技術】
【0002】
モバイル機器に対する技術開発及び需要が増加するにつれ、エネルギー源としての二次電池の需要が急増している。特に、二次電池は、携帯電話、デジタルカメラ、ノートパソコン、ウェアラブルデバイスなどのモバイル機器だけでなく、電気自転車、電気自動車、ハイブリッド電気自動車などの動力装置のエネルギー源としても多くの関心を集めている。
【0003】
このような二次電池は、電池ケースの形状によって、電極組立体が円筒形または角形の金属缶に収納されている円筒形電池及び角形電池と、電極組立体がアルミニウムラミネートシートからなるパウチ型ケースに収納されているパウチ型電池とに分けられる。ここで、電池ケースに収納される電極組立体は、正極、負極、及び前記正極と前記負極との間に介在された分離膜を備え、充放電が可能な発電素子であって、活物質が塗布された長尺シート型の正極と負極との間に分離膜を介在して巻き取ったゼリーロール型と、複数の正極と負極とを、分離膜を介在した状態で順次に積層した積層型とに分けられる。
【0004】
中でも、特に積層型または積層／折畳み型電極組立体をアルミニウムラミネートシートからなるパウチ型電池ケースに収納した構造のパウチ型電池は、製造コストが低くて軽量であり、変形が容易であるなどの理由から使用が次第に増加している。
【0005】
【0006】
図１及び図２を参照すると、従来の電池セル１０は、電極組立体１１が収納部２１に収納され、外周辺が密封された構造のシーリング部２５を含む電池ケース２０を含む。また、電池セル１０は、電極組立体１１に含まれた電極タブ１５と電気的に接続され、シーリング部２５を通って電池ケース２０の外側に突出している電極リード３０を含み、電極リード３０の上下部とシーリング部２５との間にはリードフィルム４０が位置する。
【0007】
しかし、近年、電池セルのエネルギー密度の増加とともに、電池セルの内部で発生するガス量も増加する問題がある。従来の電池セル１０の場合、電池セルの内部で発生したガスを排出可能な部品が含まれておらず、長期保管時にガス発生によって電池ケース２０が破裂するベンティング現象が発生するおそれがある。さらに、ベンティング現象によって損傷された電池セルは水分が内部に浸透し得、副反応が生じ、電池性能の低下及び追加的なガス発生につながるという問題がある。そこで、電池セルの内部で発生したガスの外部排出能を向上させた電池セルを開発する必要性が高くなっている。
【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、シーリング強度及び安全性が高まるとともに、電池セルの内部で発生したガスの外部排出能を向上させた電池セル及びそれを製造する電池セル製造装置を提供することである。
【0009】
本発明が解決しようとする課題は、上述した課題に制限されず、言及されていない課題は、本明細書及び添付の図面から当業者に明確に理解されるであろう。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本発明の一態様による電池セルは、電極組立体が取り付けられる収納部、及び該収納部の外周辺が密封されて形成されるシーリング部を含む電池ケースと、前記電極組立体に含まれた電極タブと電気的に接続され、前記シーリング部を通って前記電池ケースの外側に突出している電極リードと、前記電極リードの上部及び下部の少なくとも一方において、前記シーリング部に対応する部分に位置するリードフィルムと、を含み、前記リードフィルムは前記電極リード側の反対方向に突出している第１段差部を含み、前記シーリング部は前記第１段差部の外面を覆い包む第２段差部を含み、前記第１段差部内にガス排出誘導部が挿入されている。
【0011】
前記第１段差部の第１段差及び前記第２段差部の第２段差はそれぞれ、前記ガス排出誘導部の高さに対応する大きさを有し得る。
【0012】
前記第１段差と前記第２段差とは、同じ大きさを有し得る。
【0013】
前記ガス排出誘導部は、前記リードフィルムの幅方向を基準にして前記電極リードの中心部上に位置し得る。
【0014】
前記ガス排出誘導部は、前記電極リードの突出方向に沿って延在しており、前記電池ケースの外側に隣接した前記ガス排出誘導部の端部は、前記リードフィルムで覆い包まれ得る。
【0015】
前記電池ケースの内側に隣接した前記ガス排出誘導部の端部は、前記電池ケースの内部に露出し得る。前記ガス排出誘導部と前記リードフィルムとの界面にガス排出経路が形成され得る。
【0016】
前記ガス排出誘導部と前記リードフィルムとの間の接着力は、前記リードフィルムと電極リードとの間の接着力及び前記リードフィルムと前記シーリング部との間の接着力の少なくとも一つよりも小さくなり得る。
【0017】
前記ガス排出誘導部は、ポリイミド及びポリエチレンテレフタレートの少なくとも一つからなるフィルム層であり得る。
【0018】
前記ガス排出誘導部は、液状樹脂からなるコーティング層であり得る。
【0019】
前記ガス排出誘導部は、酸化カルシウム（ＣａＯ）、塩化リチウム（ＬｉＣｌ）、シリカ（ＳｉＯ２）、酸化バリウム（ＢａＯ）、バリウム（Ｂａ）、及びカルシウム（Ｃａ）のうちの少なくとも一つを含むゲッター（ｇｅｔｔｅｒ）材料をさらに含み得る。
【0020】
前記第２段差部の厚さは均一に形成され得る。
【0021】
前記ガス排出誘導部は、前記電極リード上に位置し、前記ガス排出誘導部と前記電極リードとの間に接着層が形成され得る。
【0022】
前記ガス排出誘導部と前記リードフィルムとの間の接着力は、前記接着層と前記ガス排出誘導部との間の接着力及び前記接着層と前記電極リードとの間の接着力よりも小さくなり得る。
【0023】
前記接着層は、接着性テープまたは接着性バインダーからなり得る。
【0024】
前記リードフィルムのガス透過度（ｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙ）は、６０℃で２０～６０バーラー（ｂａｒｒｅｒ）であり得る。
【0025】
前記リードフィルムの水分浸透量は、２５℃、５０％ＲＨで１０年の間に０．０２ｇ～０．２ｇであり得る。
【0026】
前記ガス排出誘導部のガス透過度は、６０℃で４０バーラー以上であり得る。
【0027】
本発明の他の一態様による電池セル製造装置は、上述した電池セルを製造し、前記シーリング部、前記電極リード及び前記リードフィルムを一緒にシーリングするシーリングツールを含み、前記シーリングツールは、前記シーリング部側の反対方向に凹設された第３段差部を含み、前記第３段差部は前記第１段差部の外面を覆い包み、前記第３段差部と前記第１段差部の外面との間に前記第２段差部が位置する。
【0028】
前記第１段差部の第１段差、前記第２段差部の第２段差、及び前記第３段差部の第３段差はそれぞれ、前記ガス排出誘導部の高さに対応する大きさを有し得る。
【0029】
前記第１段差、前記第２段差及び前記第３段差は、互いに同じ大きさを有し得る。
【発明の効果】
【0030】
本発明の一実施形態によれば、リードフィルム及びシーリング部にそれぞれ段差部が形成されている電池セル及びそれを製造する電池セル製造装置を提供することで、シーリング強度及び安全性が高まるとともに、電池セルの内部で発生したガスの外部排出能を向上させることができる。
【0031】
具体的には、本発明の一実施形態によれば、ガス排出誘導部とリードフィルムとの界面にガス排出経路を形成できて相対的に製造工程が容易であるとともに、電池セル内のガスを効果的に外部に向かって排出することができる。
【0032】
本発明の他の実施形態によれば、リードフィルム上に第１段差部が形成されているにもかかわらず、シーリング部にも第１段差部に対応する位置に第２段差部が形成されているため、シーリング部とリードフィルムとの間のシーリング強度が向上できる。さらに、シーリング部とリードフィルムとの間の高いシーリング強度によって、電池セル内で発生したガスが外部に排出されるときのベント（ｖｅｎｔ）圧力も高くなり、安全性も向上させることができる。
【0033】
本発明のさらに他の実施形態によれば、ガス排出誘導部の形状を調節して、ガス排出誘導部のガス排出性能並びにリードフィルムの耐久性及び気密性を制御することができる。また、必要に応じてガス排出誘導部の形状を変えて、製造工程を簡単にし、コストを節減することができる。
【0034】
本発明のさらに他の実施形態によれば、リードフィルムのガス透過度及び水分浸透量を所定の範囲にすることで、電池セルの内部で発生するガスを排出しながらも、外部からの水分浸透を防止するのにさらに効果的である。
【0035】
本発明のさらに他の実施形態によれば、リードフィルム上に第１段差部が形成されており、シーリング部にも第１段差部に対応する位置に第２段差部が形成されている電池セルを製造する電池セル製造装置が提供される。このような電池セル製造装置によれば、シーリング部上に過剰シーリング部を形成することなく電池セルを製造できるため、過剰シーリング部が形成されるときに過剰シーリング部とリードフィルムとの間のシーリング強度が低下することを防止することができる。シーリング部とリードフィルムとの間のシーリング強度を高く維持できることで、電池セル内で発生したガスが外部に排出されるときのベント圧力も高くなり、安全性も向上可能な電池セルを製造することができる。
【0036】
本発明の効果は上述した効果に制限されず、言及されていない効果は本明細書及び添付された図面から当業者に明確に理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【0037】
【図1】従来の電池セルの上面図である。
【図3】本発明の一実施形態による電池セルの上面図である。
【図7】ガス排出誘導部の多様な形状を示した図である。
【図14】本発明の他の一実施形態による電池セル製造装置、及びそれによって製造された電池セルを示した図である。
【図15】比較例による電池セル製造装置、及びそれによって製造された電池セルを示した図である。
【発明を実施するための形態】
【0038】
以下、図面を参照して本発明の多様な実施形態について当業者が容易に実施できるように詳しく説明する。本発明は、様々な異なる形態で具現でき、後述する実施形態に限定されるものではない。
【0039】
本発明を明確に説明するため、説明と関係ない部分は省略し、明細書の全体を通して同一または類似の構成要素に対しては、同じ参照符号を付することにする。
【0040】
また、図示された各構成の大きさ及び厚さは、説明の便宜上、任意に示されているため、本発明が図示によって限定されることはない。図面においては、多様な層及び領域を明確に示すため、厚さを拡大して示している。そして、図面において、説明の便宜上、一部の層及び領域の厚さを誇張して示している。
【0041】
また、明細書の全体において、ある部分がある構成要素を「含む」とするとき、これは特に言及されない限り、他の構成要素を除外するものではなく、他の構成要素をさらに含み得ることを意味する。
【0042】
また、明細書の全体において、「平面図」とするとき、これは対象部分を上方から眺めた場合を意味し、「断面図」とするとき、これは対象部分を垂直に切った断面を側方から眺めた場合を意味する。
【0043】
以下、本発明の実施形態による電池セルについて説明する。但し、ここでは電池セルの一端部を基準にして説明するが、必ずしもこれに限定されるものではなく、電池セルの他端部の場合にも同一または類似の説明が適用され得る。
【0044】
【0045】
図３及び図４を参照すると、本発明の一実施形態による電池セル１００は、電極組立体１１０が取り付けられる収納部２１０、及び該収納部２１０の外周辺が密封されて形成されたシーリング部２５０を含む電池ケース２００と、電極組立体１１０に含まれた電極タブ１１５と電気的に接続され、シーリング部２５０を通って電池ケース２００の外側に突出している電極リード３００と、電極リード３００の上部及び下部の少なくとも一方において、シーリング部２５０に対応する部分に位置するリードフィルム４００と、を含む。例えば、電池セル１００は、Ｘ軸方向に長辺を有し、Ｙ軸方向に短辺を有し、Ｚ軸方向はＸ軸またはＹ軸の長さに比べて短く形成されることで、略長方形の板状型セルであり得る。電池セル１００の短辺側に電極リード３００が形成され得る。このような電池セル１００は、Ｚ軸方向に集積し、複数の電池セル１００を面対面で積層してエネルギー密度を高めるのに効率的な構造である。
【0046】
電池ケース２００は、樹脂層及び金属層を含むラミネートシートからなり得る。より具体的には、電池ケース２００は、ラミネートシートからなり、最外郭を成す外側樹脂層、物質の通過を防止する遮断性金属層、及び密封のための内側樹脂層で構成され得る。
【0047】
電極組立体１１０は、ゼリーロール型（巻取型）、積層型（スタック型）、または複合型（積層／折畳み型）の構造からなり得る。より具体的には、電極組立体１１０は、正極、負極、これらの間に配置される分離膜を含み得る。
【0048】
電極リード３００は、電極組立体１１０に含まれた電極タブ１１５と電気的に接続され、シーリング部２５０を通って電池ケース２００の外側に突出している。また、リードフィルム４００は、電極リード３００の上部及び下部の少なくとも一方において、シーリング部２５０に対応する部分に位置する。これにより、リードフィルム４００は、シーリング部２５０とともに熱融着またはプレス融着時に電極リード３００で短絡が発生することを防止するとともに、シーリング部２５０と電極リード３００との密封性を向上させることができる。
【0049】
図３及び図４を参照すると、リードフィルム４００は、電極リード３００よりも広い幅を有し得る。ここで、リードフィルム４００の幅とは、電極リード３００の突出方向（Ｘ軸方向）と直交する方向（Ｙ軸方向）におけるリードフィルム４００の一端と他端との間の距離の最大値を意味し、電極リード３００の幅とは、電極リード３００の突出方向と直交する方向における電極リード３００の一端と他端との間の距離の最大値を意味する。
【0050】
リードフィルム４００は、電極リード３００の突出方向を基準にしてシーリング部２５０の長さよりも長く、電極リード３００の長さよりも短い長さを有し得る。ここで、リードフィルム４００の長さとは、電極リード３００の突出方向におけるリードフィルム４００の一端と他端との間の距離の最大値を意味する。シーリング部２５０の長さとは、電極リード３００の突出方向におけるシーリング部２５０の一端と他端との間の距離の最大値を意味する。電極リード３００の長さとは、電極リード３００の突出方向における電極リード３００の一端と他端との間の距離の最大値を意味する。これにより、リードフィルム４００は、電極リード３００の電気的接続を妨害しないとともに、電極リード３００の側面が外部に露出することを防止することができる。
【0051】
【0052】
【0053】
ここで、第１段差部４００ｐは、リードフィルム４００とシーリング部２５０とが接する面を基準にして、電極リード３００側の反対方向に突出している部分を意味し得る。より具体的には、第１段差部４００ｐは、ガス排出誘導部４５０が挿入されている位置において、電極リード３００側の反対方向に突出している部分を意味し得る。換言すると、第１段差部４００ｐは、リードフィルム４００においてガス排出誘導部４５０が挿入されている部分とガス排出誘導部４５０が挿入されていない部分との間に段差が発生した部分を意味し得る。
【0054】
また、シーリング部２５０は、第１段差部４００ｐの外面を覆い包む第２段差部２５０ｐを含む。ここで、第２段差部２５０ｐは、リードフィルム４００とシーリング部２５０とが接する面を基準にして、第１段差部４００ｐの突出方向に沿って突出している部分を意味し得る。より具体的には、第２段差部２５０ｐは、第１段差部４００ｐが形成された位置において、第１段差部４００ｐの突出方向に沿って突出している部分を意味し得る。換言すると、第２段差部２５０ｐは、シーリング部２５０において第１段差部４００ｐが形成された部分と第１段差部４００ｐが形成されていない部分との間に段差が発生した部分を意味し得る。
【0055】
以上の構成によって、本実施形態では、リードフィルム４００上に第１段差部４００ｐが形成されているにもかかわらず、シーリング部２５０にも第１段差部４００ｐに対応する位置に第２段差部２５０ｐが形成されているため、シーリング部２５０とリードフィルム４００との間のシーリング強度を向上できる。さらに、シーリング部２５０とリードフィルム４００との間の高いシーリング強度によって、電池セル１００内で発生したガスが外部に排出されるときのベント圧力も高くなり、安全性も向上させることができる。
【0056】
また、リードフィルム４００及びシーリング部２５０において、第１段差部４００ｐの第１段差ｄ１及び第２段差部２５０ｐの第２段差ｄ２はその大きさに制限がないが、ガス排出誘導部４５０の厚さＤ（Ｚ軸方向の高さ）と対応する大きさを有し得る。より具体的には、第１段差ｄ１及び第２段差ｄ２はそれぞれ、ガス排出誘導部４５０の厚さＤと同一であるか、それよりも大きいかまたは小さくなり得る。一例として、第１段差ｄ１及び第２段差ｄ２はそれぞれ、ガス排出誘導部４５０の厚さＤと同じ大きさを有し得る。他の例として、第１段差ｄ１及び第２段差ｄ２は、ガス排出誘導部４５０の厚さＤに対して５０％～１５０％の大きさを有し得る。
【0057】
このように、本実施形態では、リードフィルム４００上の第１段差部４００ｐ及びシーリング部２５０の第２段差部２５０ｐがガス排出誘導部４５０の厚さＤと対応する大きさを有するため、シーリング部２５０とリードフィルム４００との間のシーリング強度及び電池セル１００内で発生したガスが外部に排出されるときのベント圧力も高くなり、安全性も向上させることができる。
【0058】
より望ましくは、第１段差部４００ｐの第１段差ｄ１と第２段差部２５０ｐの第２段差ｄ２とは同じ大きさを有し、それぞれガス排出誘導部４５０の厚さＤと同一であり得る。
【0059】
これにより、本実施形態では、シーリング部２５０とリードフィルム４００との間のシーリング強度及び電池セル１００内で発生したガスが外部に排出されるときのベント圧力もより高くなり、安全性もより向上させることができる。
【0060】
一方、第２段差ｄ２が第１段差ｄ１よりも大きいかまたは小さい大きさを有する場合、リードフィルム４００とシーリング部２５０との間に未シーリング部分が発生するかまたは過剰シーリング部分が発生して、シーリング部２５０とリードフィルム４００との間のシーリング強度及び電池セル１００内で発生したガスが外部に排出されるときのベント圧力が低くなり、安全性も低下させるおそれがある。
【0061】
また、シーリング部２５０において、第２段差部２５０ｐの厚さは均一に形成され得る。より具体的には、シーリング部２５０において、第２段差部２５０ｐは同じ厚さでリードフィルム４００の外面を覆い包み得る。換言すると、シーリング部２５０において、第２段差部２５０ｐは同じ厚さで第１段差部４００ｐの外面を覆い包み得る。
【0062】
このように、本実施形態では、リードフィルム４００上に第１段差部４００ｐが形成されているにもかかわらず、シーリング部２５０がリードフィルム４００の外面を均一な厚さで覆い包むことができ、シーリング部２５０とリードフィルム４００との間のシーリング強度及びシーリング部２５０のシーリング前後の厚さ変化率が均一に維持される。すなわち、シーリング部２５０とリードフィルム４００との間においてシーリング強度が相対的に弱い部分を最小化することができ、電池セル１００内で発生したガスが外部に排出されるときのベント圧力も高くなり、安全性も向上させることができる。
【0063】
ガス排出誘導部４５０の厚さＤは５０μｍ～１５０μｍであり得る。前記ガス排出誘導部４５０の厚さが上述した範囲を満足する場合、電池ケース２００内部のガスを外部により容易に排出することができる。
【0064】
図４及び図５を参照すると、ガス排出誘導部４５０は、電極リード３００上に位置し得る。より具体的には、ガス排出誘導部４５０は、リードフィルム４００の幅方向を基準にして電極リード３００の中心部上に位置し得る。換言すると、第１段差部４００ｐ及び第２段差部２５０ｐはリードフィルム４００の幅方向を基準にして電極リード３００の中心部上に位置し、ガス排出誘導部４５０は第１段差部４００ｐ内に挿入され得る。
【0065】
このように、リードフィルム４００において、ガス排出誘導部４５０が電極リード３００上に位置することによって、ガス排出誘導部４５０は相対的に広い面積を有し、ガス排出誘導部４５０によって排出されるガスの排出量を効果的に増やすことができる。
【0066】
【0067】
図４及び図６を参照すると、ガス排出誘導部４５０は、電極リード３００の突出方向に沿って延在し得る。より具体的には、ガス排出誘導部４５０において、電池ケース２００の外側に隣接したガス排出誘導部４５０の端部は、リードフィルム４００で覆い包まれ得る。換言すると、電池ケース２００の外側に隣接したガス排出誘導部４５０の端部は、電池ケース２００の外側に露出していない。
【0068】
また、電池ケース２００の内側に隣接したガス排出誘導部４５０の端部は、電池ケース２００の内部に露出し得る。換言すると、電池ケース２００の内側に隣接したガス排出誘導部４５０の端部は、リードフィルム４００の端部と同じ垂直線上に位置するか、または、リードフィルム４００の端部よりも電池ケース２００の内側に位置し得る。
【0069】
このようにリードフィルム４００において、電池ケース２００の外側に隣接したガス排出誘導部４５０の端部は、電池ケース２００の外側に露出せず、リードフィルム４００及びシーリング部２５０による電池ケース２００の密封力が向上できる。さらに、リードフィルム４００において、電池ケース２００の内側に隣接したガス排出誘導部４５０の端部は、電池ケース２００の内側に露出し、ガス排出誘導部４５０によって形成されたガス排出経路に電池セル１００内で発生したガスが流れ込み易く、外側に向かって効果的に排出される。
【0070】
図６をさらに参照すると、ガス排出誘導部４５０の上面にあるリードフィルム４００の厚さＨ（Ｚ軸方向の高さ）は、１００μｍ～３００μｍまたは１００μｍ～２００μｍであり得る。リードフィルム４００の厚さＨが上述した範囲を満足する場合、電池ケース２００内部のガスが外側へとより容易に排出される。
【0071】
図６をさらに参照すると、電極リード３００の突出方向を基準にして、ガス排出誘導部４５０の前面を覆い包むリードフィルム４００の幅Ｗは、２ｍｍ以上または２ｍｍ～３ｍｍであり得る。リードフィルム４００の幅Ｗが上述した範囲を満足する場合、電池ケース２００の内部で発生したガスが外側に排出される過程でリードフィルム４００が破れることを防止することができる。
【0072】
図７は、ガス排出誘導部の多様な形状を示している。ガス排出誘導部４５０は、電池ケース２００内部のガスを排出するために所定のパターンで形成され得る。
【0073】
一例として、ガス排出誘導部４５０は、図４のように、電極リード３００の突出方向に沿って延在している長方形状であり得る。但し、これに限定されず、ガス排出誘導部４５０は、図７の（ａ）のように円形、図７の（ｂ）のように楕円形、その他にも線形、曲線型などの多様な形状を有し得る。
【0074】
他の例として、ガス排出誘導部４５０は、図７の（ｃ）のように電極リード３００の突出方向に沿って延在している第１ガス排出誘導部４５０ａ、及び電極リード３００の突出方向の垂直方向に延在している第２ガス排出誘導部４５０ｂを含み得る。特に、前記第１ガス排出誘導部４５０ａと前記第２ガス排出誘導部４５０ｂとは互いに連結され得る。ここで、前記第２ガス排出誘導部４５０ｂは、図７の（ｃ）のように、シーリング部２５０を基準にしてシーリング部２５０の外側であって且つリードフィルム４００の内側に位置するか、または、図７の（ｄ）のように、シーリング部２５０を基準にしてシーリング部２５０の内側であって且つリードフィルム４００の外側に位置し得る。または、前記第２ガス排出誘導部４５０ｂは、図７の（ｅ）のように、シーリング部２５０を基準にしてリードフィルム４００の外側及びリードフィルム４００の内側の両方に位置し得る。但し、ガス排出誘導部４５０は上述した形状に限定されず、リードフィルム４００に適切な形状で挿入され得る。
【0075】
このようにリードフィルム４００に挿入されているガス排出誘導部４５０の形状を調節することで、ガス排出誘導部４５０のガス排出性能並びにリードフィルム４００の耐久性及び気密性を制御することができる。また、必要に応じてガス排出誘導部４５０の形状を変えて、製造工程を簡便にし、コストを節減することができる。
【0076】
一例として、ガス排出誘導部４５０は、図４のように、リードフィルム４００に一つ含まれ得る。他の例として、ガス排出誘導部４５０は、リードフィルム４００内に複数個挿入され、互いに離隔して位置し得る。
【0077】
このようにリードフィルム４００に挿入されているガス排出誘導部４５０の個数を調節することで、ガス排出誘導部４５０のガス排出性能並びにリードフィルム４００の耐久性及び気密性を制御することができる。また、必要に応じてガス排出誘導部４５０の個数を最小化し、製造工程を簡便にし、コストを節減することができる。
【0078】
【0079】
図８及び図９を参照すると、本実施形態では、ガス排出誘導部４５０とリードフィルム４００との界面にガス排出経路が形成され得る。より具体的には、図９のように、前記ガス排出経路は、ガス排出誘導部４５０とリードフィルム４００との界面のうち、少なくとも一部が電池ケース２００で発生したガスの圧力によって互いに離隔している空間を意味し得る。すなわち、図９の点線矢印方向のように、前記ガス排出経路は、ガス排出誘導部４５０とリードフィルム４００との界面で互いに離隔している空間にガスが流れ込み、外側へと排出される経路を意味し得る。
【0080】
ここで、ガス排出誘導部４５０とリードフィルム４００との間の接着力は、リードフィルム４００と電極リード３００との間の接着力及び／又はリードフィルム４００とシーリング部２５０との間の接着力よりも小さいものであり得る。より具体的には、電池セル１００内で発生したガスによって電池ケース２００内部の圧力が上昇する場合、ガス排出誘導部４５０とリードフィルム４００との界面の接着力がリードフィルム４００と他の構成要素との間の接着力よりも相対的に小さいため、図９のようにガス排出誘導部４５０とリードフィルム４００との界面のうちの少なくとも一部が電池セル１００で発生したガスの圧力によって互いに離隔し得る。
【0081】
すなわち、本実施形態では、ガス排出誘導部４５０とリードフィルム４００との間の相対的に低い接着力により、ガス排出誘導部４５０とリードフィルム４００との間が剥離しながらガス排出誘導部４５０とリードフィルム４００との界面に形成された前記ガス排出通路に電池セル１００内部のガスが流れ込み、ガス排出通路に沿ってガスが移動し、最終的にはリードフィルム４００を通って排出される。前記ガス排出通路に流れ込んだガスは、外部との圧力差によって外部に向かって排出され得る。
【0082】
但し、前記ガス排出経路は、図９のようにガス排出誘導部４５０の上面とリードフィルム４００との界面及びガス排出誘導部４５０の下面とリードフィルム４００との界面が両方とも離隔している場合だけでなく、ガス排出誘導部４５０の上面とリードフィルム４００との界面またはガス排出誘導部４５０の下面とリードフィルム４００との界面が離隔している場合も含み得る。
【0083】
一例として、ガス排出誘導部４５０は、ポリイミド（ＰＩ）及びポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）の少なくとも一つからなるフィルム層であり得る。他の例として、ガス排出誘導部４５０は、液状樹脂からなるコーティング層であり得る。但し、ガス排出誘導部４５０の形態またはそれを構成する物質はこれに限定されず、ガス排出誘導部４５０とリードフィルム４００との界面の接着力がリードフィルム４００と他の構成要素との間の接着力よりも相対的に低くなる形態または物質であれば本実施形態に含まれ得る。
【0084】
このように本実施形態による電池セルは、ガス排出誘導部４５０とリードフィルム４００との間の相対的に低い接着力のためガス排出誘導部４５０とリードフィルム４００との界面にガス排出経路を形成することができ、相対的に製造工程が容易であるだけでなく、電池セル１００内のガスを効果的に外部に向かって排出することができる。
【0085】
図４及び図６をさらに参照すると、電極リード３００の突出方向を基準にして、ガス排出誘導部４５０の一端部はシーリング部２５０の内側面よりも内側に位置し得る。本明細書において、前記シーリング部２５０の内側面とは、電池ケース２００の内部と隣接したシーリング部２５０の端部を意味し、シーリング部２５０の内側面よりも内側に位置するとは、シーリング部２５０の内側面よりも電池ケース２００の内側に位置することを意味する。ガス排出誘導部４５０の一端部がシーリング部２５０の内側面よりも内側に位置する場合、シーリング部２５０による干渉を受けず、ガス排出誘導部４５０にガスが流れ込み易い。
【0086】
また、電極リード３００の突出方向を基準にして、ガス排出誘導部４５０の他端部はシーリング部２５０の外側面よりも外側に位置し得る。本明細書において、前記シーリング部２５０の外側面とは、電池ケース２００の外部と隣接したシーリング部２５０の端部を意味し、シーリング部２５０の外側面よりも外側に位置するとは、シーリング部２５０の外側面よりも電池ケース２００の外側に位置することを意味する。例えば、シーリング部２５０の外側面とガス排出誘導部４５０の他端部との間に間隔Ｐを設ける。このようにガス排出誘導部４５０の他端部がシーリング部２５０の外側面よりも外側に位置する場合、ガス排出誘導部４５０に流れ込んだガスを外側へとより容易に排出可能である。例えば、ガス排出誘導部４５０の他端部がシーリング部２５０による干渉を受けず、ガス排出誘導部４５０に流れ込んだガスを外側へとより容易に排出可能である。
【0087】
これにより、電池セル１００の内部で発生したガスはガス排出誘導部４５０に向かって流れ、ガス排出誘導部４５０に流れ込んだガスは、図９に示したように外部に向かって円滑に排出される。また、電池セル１００の内部で発生したガスの外部排出量も増加する。このようにして、電池ケース２００の内部で発生したガスがガス排出誘導部４５０内に流れ込み易くなり、ガス排出誘導部４５０の外側へとさらに容易に排出可能になる。
【0088】
さらに、図９に示したように、ガス排出誘導部４５０に流れ込んだガスは、ガス排出誘導部４５０上のリードフィルム４００を通ってＺ軸方向にさらに容易に排出され得る。例えば、ガス排出誘導部４５０の他端部がシーリング部２５０の外側面よりも外側に位置する場合、ガス排出誘導部４５０に流れ込んだガスはガス排出誘導部４５０の他端部とシーリング部２５０の外側面との間のリードフィルム４００部分からＺ軸方向に排出され得る。上述したようにガス排出誘導部４５０の上面にあるリードフィルム４００の厚さＨは１００μｍ～３００μｍであり得、電極リード３００の突出方向を基準にして、ガス排出誘導部４５０の前面を覆い包むリードフィルム４００の幅Ｗは２ｍｍ以上または２ｍｍ～３ｍｍであり得る。上記のようにガス排出誘導部４５０の他端部がシーリング部２５０の外側面よりも外側に位置すると、ガスがリードフィルム４００のうちの相対的に薄い部分であるＺ軸方向に沿って排出されるようになるため、ガス排出がより容易になる。さらに、ガスを排出するとき、シーリング部２５０によってガス排出経路が全部覆われると、ガス排出が円滑にならないため、上述したようにシーリング部２５０の外側面とガス排出誘導部４５０の他端部との間に間隔Ｐを設けることでガス排出を円滑にする効果がある。
【0089】
また、ガス排出誘導部４５０は、外側から流入される水分または内部で発生したフッ酸を吸収または吸着する機能を有する物質をさらに含み得る。より具体的には、ガス排出誘導部４５０はゲッター材料をさらに含み得る。ここで、ゲッター材料とは、化学的に活性化された金属膜によって気体が吸着される作用を用いて排気可能な材料を意味し得る。一例として、前記ゲッター材料は、酸化カルシウム（ＣａＯ）、塩化リチウム（ＬｉＣｌ）、シリカ（ＳｉＯ２）、酸化バリウム（ＢａＯ）、バリウム（Ｂａ）、及びカルシウム（Ｃａ）のうちの少なくとも一つを含み得る。他の例として、前記ゲッター材料は、金属有機構造体（ＭＯＦ：Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｆｒａｍｅｗｏｒｋ）の構造を有し得る。但し、前記ゲッター材料はこれに限定されず、一般にゲッター材料として分類されるすべての種類の材料を含み得る。
【0090】
このように本実施形態では、ガス排出誘導部４５０が水分またはフッ酸を吸収または吸着可能な物質をさらに含むことで、ガス排出誘導部４５０は、電池セル１００の外側から電池セル１００の内部に流入される水分またはフッ酸の浸透をより最小化することができる。本発明の一実施形態において、前記ガス排出誘導部４５０のガス透過度は６０℃で４０バーラー以上であり得る。例えば、前記ガス排出誘導部４５０の二酸化炭素透過度が上述した範囲を満足し得る。
【0091】
例えば、ガス排出誘導部４５０は、上述したガス透過度の範囲を満足するポリオレフィン系、フッ素系、及び多孔性セラミック系のうちの少なくとも一つの物質を含み得る。前記ポリオレフィン系物質は、ポリプロピレン、ポリエチレン、及びポリビニルジフルオライド（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌｄｉｆｌｕｏｒｉｄｅ、ＰＶＤＦ）からなる群より選択された１種以上の材料を含み得る。前記フッ素系物質は、ポリテトラフルオロエチレン及びポリビニリデンフルオライドからなる群より選択された１種以上の材料を含み得る。
【0092】
本発明の一実施形態において、前記リードフィルム４００のガス透過度は、６０℃で２０～６０バーラー、または３０～４０バーラーであり得る。例えば、前記リードフィルム４００の二酸化炭素透過度が上述した範囲を満足し得る。また、リードフィルム４００の厚さＨが２００μｍであるときを基準にしてガス透過度が６０℃で上述した範囲を満足し得る。前記リードフィルム４００のガス透過度が上述した範囲を満足する場合、電池セルの内部で発生するガスをより効果的に排出可能である。
【0093】
本明細書において、ガス透過度はＡＳＴＭ Ｆ２４７６－２０で測定し得る。
【0094】
本発明の一実施形態において、前記リードフィルム４００の水分浸透量は、２５℃、５０％ＲＨで１０年の間に０．０２ｇ～０．２ｇ、または０．０２ｇ～０．０４ｇ、または０．０６ｇ、または０．１５ｇであり得る。前記リードフィルム４００の水分浸透量が上述した範囲を満足する場合、前記リードフィルム４００から流入される水分の浸透をより効果的に防止可能である。
【0095】
本発明の一実施形態において、前記リードフィルム４００は、ガス透過度が６０℃で２０～６０バーラーであり、且つ、水分浸透量が２５℃、５０％ＲＨで１０年の間に０．０２ｇ～０．２ｇであり得る。前記リードフィルム４００のガス透過度及び水分浸透量が上述した範囲を満足する場合、電池セル１００の内部で発生するガスを排出しながらも、外部からの水分浸透をより効果的に防止可能である。
【0096】
前記リードフィルム４００の水分浸透量は、ＡＳＴＭ Ｆ １２４９方式を採択して測定し得る。このとき、ＭＣＯＯＮ社から公式認証された装置を使用して測定し得る。
【0097】
本発明の一実施形態において、前記リードフィルム４００は、ポリオレフィン系の材料、エポキシ、及びポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）のうちの少なくとも一つからなる接着組成物からなり得る。前記ポリオレフィン系の材料は、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）などであり得る。例えば、前記リードフィルム４００は、上述したガス透過度及び／又は水分浸透量値を満足するポリエチレン、ポリプロピレンなどを含み得る。
【0098】
また、リードフィルム４００は、上述した材料からなることで、電池セル１００の気密性を維持することができ、内部電解液の漏れも防止することができる。
【0099】
以下、本発明の他の実施形態による電池セルについて説明する。但し、本実施形態による電池セルには、上述した電池セル１００についての説明が大部分で適用され得るため、リードフィルム４００に挿入されるガス排出誘導部４５０を電池セル１００の相違点として中心に説明する。
【0100】
【0101】
図１０を参照すると、本実施形態は、図５と異なり、ガス排出誘導部４５０’が電極リード３００’上に位置し得る。より具体的には、ガス排出誘導部４５０’と電極リード３００’との間には別途のリードフィルム４００’が位置しない。すなわち、ガス排出誘導部４５０’は、リードフィルム４００’の第１段差部４００ｐ’内に挿入され、且つ、電極リード３００’と接して位置し得る。換言すると、本実施形態は、ガス排出誘導部４５０’が電極リード３００’上に付着または固定された後、ガス排出誘導部４５０’の外面をリードフィルム４００’が覆い包む構造であり得る。
【0102】
このようにガス排出誘導部４５０’が電極リード３００’と隣接して位置することで、ガス排出誘導部４５０’を覆い包むリードフィルム４００’の厚さも相対的に減るため、製造コストを節減可能であって製造工程が容易であるという利点がある。
【0103】
また、ガス排出誘導部４５０’と電極リード３００’との間には接着層４７０’が形成され得る。ここで、接着層４７０’は、ガス排出誘導部４５０’と電極リード３００’との界面に沿って延在し得る。このとき、接着層４７０’は、ガス排出誘導部４５０’と電極リード３００’との界面全体または一部に形成され得る。
【0104】
一例として、接着層４７０’は、接着性テープまたは接着性バインダーからなり得る。但し、これに限定されず、ガス排出誘導部４５０’と電極リード３００’との間を固定可能な接着性能を有する物質であれば、制限なく適用され得る。
【0105】
これにより、ガス排出誘導部４５０’は、接着層４７０’によって電極リード３００’に安定的に固定される。すなわち、ガス排出誘導部４５０’と電極リード３００’との間に相対的に高い接着力を有する接着層４７０’が形成されることで、電池セル１００の内圧上昇による剥離を防止することができ、電池セル１００のシーリング強度もより向上できる。
【0106】
図１１は、図１０の断面を有する電池セルにおいて、図３のＡ－Ａ’に沿った断面図である。図１２は、図１１の二点鎖線領域を拡大して示した図である。図１３は、図１２のリードフィルムとガス排出誘導部との界面に形成されたガス排出経路を示した図である。図１３において、ガスの移動経路は点線矢印で示した。
【0107】
図１１～図１３を参照すると、本実施形態は、図６～図９と同様に、ガス排出誘導部４５０’とリードフィルム４００’との界面にはガス排出経路が形成され得る。但し、本実施形態は、図６～図９と異なり、ガス排出誘導部４５０’が電極リード３００’に接して位置し、ガス排出誘導部４５０’と電極リード３００’との間に接着層４７０’が形成されているため、ガス排出誘導部４５０’と電極リード３００’との界面にはガス排出経路が形成されない。
【0108】
より具体的には、本実施形態では、ガス排出誘導部４５０’とリードフィルム４００’との間の接着力は、接着層４７０’とガス排出誘導部４５０’との間の接着力及び／又は接着層４７０’と電極リード３００’との間の接着力よりも小さくなる。
【0109】
より具体的には、本実施形態において、電池セル１００内部の圧力が上昇する場合、ガス排出誘導部４５０’とリードフィルム４００’との界面の接着力がリードフィルム４００’と他の構成要素との間の接着力よりも相対的に小さいため、図１３のようにガス排出誘導部４５０’とリードフィルム４００’との界面のうちの少なくとも一部が電池セル１００の内圧によって互いに離隔し得る。
【0110】
さらに、本実施形態では、ガス排出誘導部４５０’とリードフィルム４００’との界面の接着力がガス排出誘導部４５０’と接着層４７０’との間の接着力及び／又は接着層４７０’と電極リード３００’との間の接着力よりも小さいため、電池セル１００の内圧増加時にガス排出誘導部４５０’と電極リード３００’との界面が剥離することを防止することができる。
【0111】
すなわち、本実施形態では、ガス排出誘導部４５０’とリードフィルム４００’との界面のみが剥離してガス排出経路を形成するため、ガス排出経路によるガス排出性能を維持しながらも電池セル１００のシーリング強度を高めることができる。また、高いシーリング強度によって、電池セル１００内で発生したガスが外部に排出されるときのベント圧力もより高くなり、安全性もより向上させることができる。
【0112】
以下、本発明の他の一実施形態による電池セル製造装置、及びそれによって製造された電池セルを中心に説明する。本実施形態の場合、図３～図９による実施形態を基準にして説明されるが、図１０～図１３による実施形態の場合にも同様に説明され得る。
【0113】
図１４は、本発明の他の一実施形態による電池セル製造装置、及びそれによって製造された電池セルを示した図である。
【0114】
図１４を参照すると、本発明の他の一実施形態による電池セル製造装置は、電池セル１００を製造し、シーリング部２５０、電極リード３００、及びリードフィルム４００を一緒にシーリングするシーリングツール１０００を含む。ここで、シーリングツール１０００は、シーリング部２５０、電極リード３００、及びリードフィルム４００を熱融着またはプレス融着によってシーリングし得る。
【0115】
また、シーリングツール１０００は、シーリング部２５０側の反対方向に凹設された第３段差部１０００ｒを含み、第３段差部１０００ｒは第１段差部４００ｐの外面を覆い包み、第３段差部１０００ｒと第１段差部４００ｐの外面との間に第２段差部２５０ｐが位置し得る。より具体的には、シーリングツール１０００は、図１４の（ａ）のように長く延びているシーリング部２５０に対して、第３段差部１０００ｒがシーリング部２５０を加圧することによって、図１４の（ｂ）のように第１段差部４００ｐと第３段差部１０００ｒとの間に第２段差部２５０ｐを形成し得る。
【0116】
ここで、第３段差部１０００ｒは、シーリングツール１０００とシーリング部２５０とが接する面を基準にして、シーリング部２５０側の反対方向に凹設された部分を意味し得る。より具体的には、リードフィルム４００において第１段差部４００ｐが形成されている位置を基準にして、第３段差部１０００ｒはシーリング部２５０側の反対方向に凹設された部分を意味し得る。換言すると、シーリングツール１０００において第３段差部１０００ｒは、第１段差部４００ｐが形成された部分と第１段差部４００ｐが形成されていない部分との間に段差が発生した部分を意味し得る。
【0117】
以上の構成によって、本実施形態では、リードフィルム４００上に第１段差部４００ｐが形成されているにもかかわらず、シーリングツール１０００の第３段差部１０００ｒが第１段差部４００ｐに対応する位置に第２段差部２５０ｐを形成することができ、シーリング部２５０とリードフィルム４００との間のシーリング強度を向上させることができる。さらに、シーリング部２５０とリードフィルム４００との間の高いシーリング強度によって、電池セル１００内で発生したガスが外部に排出されるときのベント圧力も高くなり、安全性も向上させることができる。
【0118】
図５及び図１４をさらに参照すると、シーリングツール１０００において、第３段差部１０００ｒの第３段差ｄ３は、第１段差ｄ１及び第２段差ｄ２とともにそれぞれ、ガス排出誘導部４５０の厚さＤと対応する大きさを有し得る。より具体的には、第３段差ｄ３の大きさは、ガス排出誘導部４５０と同一であるか、それよりも大きいかまたは小さくなり得る。一例として、第１段差ｄ１～第３段差ｄ３は互いに同じ大きさを有し得る。他の例として、第３段差ｄ３は、ガス排出誘導部４５０の厚さＤに対して５０％～１５０％の大きさを有し得る。
【0119】
このように本実施形態では、シーリングツール１０００の第３段差部１０００ｒがガス排出誘導部４５０の厚さＤと対応する大きさを有することで、第１段差部４００ｐと同じ大きさを有し得、シーリング部２５０の第２段差部２５０ｐも第１段差部４００ｐと同じような大きさを有し得る。すなわち、シーリング部２５０の第２段差部２５０ｐの厚さが第１段差部４００ｐの外面に沿って均一に形成できるため、シーリング部２５０とリードフィルム４００との間のシーリング強度及びシーリング部２５０のシーリング前後の厚さ変化率を均一に維持可能である。また、リードフィルム４００に対するシーリング強度、及び電池セル１００内で発生したガスが外部に排出されるときのベント圧力も高くなり、安全性も向上させることができる。
【0120】
より望ましくは、第１段差ｄ１～第３段差ｄ３は同じ大きさを有し、それぞれガス排出誘導部４５０の厚さＤと同一であり得る。
【0121】
このように本実施形態では、シーリング部２５０とリードフィルム４００との間のシーリング強度、及び電池セル１００内で発生したガスが外部に排出されるときのベント圧力もより高くなり、安全性もより向上させることができる。
【0122】
これと異なり、第３段差ｄ３が第１段差ｄ１よりも大きいかまたは小さい場合、シーリング部２５０の第２段差ｄ２が均一な厚さで形成されないこともある。特に、シーリング部２５０を過剰に高い圧力で加圧して厚さが薄くなるか、または、シーリング部２５０を低過ぎる圧力で加圧して未シーリング領域が発生することがあるため、シーリング部２５０とリードフィルム４００との間のシーリング強度及び電池セル１００内で発生したガスが外部に排出されるときのベント圧力が低くなり、安全性も低下させるおそれがある。図１５は、比較例による電池セル製造装置、及びそれによって製造された電池セルを示した図である。
【0123】
図１５を参照すると、比較例による電池セル製造装置は、シーリングツール１００１が第３段差部１０００ｒを含まない点を除いて、上述した電池セル製造装置１０００と同一である。
【0124】
図１５を参照すると、比較例による電池セル製造装置において、シーリングツール１００１に第１段差部４００ｐと対応する位置に第３段差部１０００ｒが形成されない場合は、図１５の（ｂ）のようにシーリング部２５０に過剰シーリング部２５０ａが形成され得る。
【0125】
より具体的には、図１５の（ａ）のように、シーリングツール１００１は、リードフィルム４００に第１段差部４００ｐが形成されているにもかかわらず、全体位置が同じ高さを有する段差を有する。このとき、シーリングツール１００１は、第１段差部４００ｐによって突出している部分と対面するシーリング部２５０部分により高い圧力を加えるようになる。これにより、シーリング部２５０は、図１５（ｂ）のように、第１段差部４００ｐと対面する部分に相対的に薄い過剰シーリング部２５０ａが形成され得る。
【0126】
これにより、比較例による電池セル製造装置のように、リードフィルム４００に形成された第１段差部４００ｐによって突出している高さを考慮しない同じ高さの段差を有するシーリングツール１００１は、シーリング部２５０上に過剰シーリング部２５０ａを形成し、過剰シーリング部２５０ａとリードフィルム４００との間のシーリング強度が低下する。さらに、過剰シーリング部２５０ａとリードフィルム４００との間の弱いシーリング強度によって、電池セル内で発生したガスが外部に排出されるときのベント圧力が低くなり、安全性も低下させるおそれがある。
【0127】
これと異なり、本実施形態による電池セル製造装置の場合、シーリングツール１０００がリードフィルム４００に形成された第１段差部４００ｐによって突出している高さを考慮した第３段差部１０００ｒを含むことで、図１５の（ｂ）のような過剰シーリング部２５０ａがシーリング部２５０上に形成されず、シーリング部２５０とリードフィルム４００との間のシーリング強度及び安全性も向上可能である。
【0128】
本発明の他の一実施形態による電池モジュールは、上述した電池セルを含む。一方、本実施形態による電池モジュールは、一つまたはそれ以上がパックケース内にパッケージングされて電池パックを形成してもよい。
【0129】
上述した電池モジュール及びそれを含む電池パックは、多様なデバイスに適用され得る。このようなデバイスは、電気自転車、電気自動車、ハイブリッド自動車などの運送手段であり得るが、本発明はこれに制限されず、電池モジュール及びそれを含む電池パックを使用できる多様なデバイスに適用可能であり、これも本発明の権利範囲に属する。
【0130】
以上、本発明の望ましい実施形態について詳細に説明したが、本発明の権利範囲は、これに限定されるものではなく、特許請求の範囲で請求する本発明の基本概念を用いた当業者の多様な変形及び改良形態も本発明の権利範囲に属することは言うまでもない。
【符号の説明】
【0131】
１００：電池セル
１１０：電極組立体
２００：電池ケース
２１０：収納部
２５０：シーリング部
３００：電極リード
４００：リードフィルム
４５０：ガス排出誘導部
１０００：電池セル製造装置
１１０：電極組立体
２００：電池ケース
２１０：収納部
２５０：シーリング部
３００：電極リード
４００：リードフィルム
４５０：ガス排出誘導部
１０００：電池セル製造装置
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7(a)】
【図7(b)】
【図7(c)】
【図7(d)】
【図7(e)】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14(a)】
【図14(b)】
【図15(a)】
【図15(b)】
【国際調査報告】