特表 2024-532875 パウチ型二次電池のシール方法、パウチ型二次電池の製造方法、パウチ型二次電池のシール装置、及びそれを用いて製造されるパウチ型二次電池

(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】2024-09-10

(54)【発明の名称】パウチ型二次電池のシール方法、パウチ型二次電池の製造方法、パウチ型二次電池のシール装置、及びそれを用いて製造されるパウチ型二次電池

(51)【国際特許分類】

   H01M 50/105 20210101AFI20240903BHJP

   H01M 50/121 20210101ALI20240903BHJP

   H01M 50/124 20210101ALI20240903BHJP

   H01M 10/04 20060101ALI20240903BHJP

   B65B 51/10 20060101ALI20240903BHJP

【ＦＩ】

H01M50/105

H01M50/121

H01M50/124

H01M10/04 Z

B65B51/10 M

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024511994

(86)(22)【出願日】2022-07-29

(85)【翻訳文提出日】2024-02-22

(86)【国際出願番号】 KR2022011243

(87)【国際公開番号】W WO2023038294

(87)【国際公開日】2023-03-16

(31)【優先権主張番号】10-2021-0120045

(32)【優先日】2021-09-08

(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】110000877

【氏名又は名称】弁理士法人ＲＹＵＫＡ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】キム、スン

(72)【発明者】

【氏名】キム、ドン ヨン

(72)【発明者】

【氏名】コン、ジン ハク

【テーマコード（参考）】

3E094

5H011

5H028

【Ｆターム（参考）】

3E094AA12

3E094FA16

5H011AA09

5H011CC02

5H011CC10

5H011DD13

5H011FF02

5H011KK01

5H011KK02

5H028BB04

5H028CC12

5H028CC15

5H028HH01

5H028HH05

(57)【要約】

本発明は、パウチ型二次電池のシール方法に関するものであって、シール装置により上部及び下部パウチのシール領域を上下方向に加圧する１次シールステップ；並びに前記シール装置により前記上部及び下部パウチのシール領域を加圧した状態で前記パウチの内部から外部に向かって移動させる２次シールステップを含むことを特徴とする、パウチ型二次電池のシール方法を提供する。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

パウチ型二次電池のシール方法であって、
シール装置により上部及び下部パウチのシール領域を上下方向に加圧する１次シールステップ；並びに
前記シール装置により前記上部及び下部パウチのシール領域を加圧した状態で前記上部及び下部パウチの内部から外部に向かって移動させる２次シールステップを含む、パウチ型二次電池のシール方法。

【請求項2】

前記１次シールステップは、
前記上部及び下部パウチのシール領域を室温超過温度で圧着して前記シール領域のシール層を熱融着する、請求項１に記載のパウチ型二次電池のシール方法。

【請求項3】

前記２次シールステップは、
前記上部及び下部パウチのシール領域を室温超過温度で圧着しながら前記シール領域のシール層を前記上部及び下部パウチの内部から外部に向かって押して前記シール層を熱融着する、請求項１に記載のパウチ型二次電池のシール方法。

【請求項4】

前記上部及び下部パウチのシール領域のシール層は、
ポリプロピレン（ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ）樹脂を含む、請求項１に記載のパウチ型二次電池のシール方法。

【請求項5】

電極組立体を上部及び下部パウチ間に収納する収納ステップ；
前記上部及び下部パウチのシール領域のうち一部のシール領域をシールする初期シールステップ；並びに
請求項１～４のいずれか１項に記載のパウチ型二次電池のシール方法により前記上部及び下部パウチの前記シール領域のうちシールされていない残りのシール領域をシールする末期シールステップを含む、パウチ型二次電池の製造方法。

【請求項6】

二次電池のパウチをシールするためのパウチ型二次電池のシール装置において、
前記シール装置は、
前記二次電池の上部及び下部パウチのシール領域を加熱して溶融するための加熱部；並びに
前記加熱部を内部に収容し、前記加熱部により加熱される前記上部及び下部パウチのシール領域を圧着してシールする加圧部を含み、
前記パウチの長さ方向に対応する前記加圧部の幅の長さは、前記パウチの長さ方向の長さに対して０．１％～４％未満に形成される、パウチ型二次電池のシール装置。

【請求項7】

前記加圧部は、前記上部及び下部パウチのシール領域を室温超過温度で圧着しながら前記シール領域のシール層を前記パウチの内部から外部に向かって押して前記シール層を熱融着する、請求項６に記載のパウチ型二次電池のシール装置。

【請求項8】

電極組立体；並びに上部及び下部パウチ間に形成された内部空間に前記電極組立体が搭載されるパウチを含み、前記上部及び下部パウチのシール領域のシール層を熱融着して前記電極組立体を密封するパウチ型二次電池であって、
前記熱融着されたシール層は、加圧により前記内部空間方向に押されることにより前記内部空間に向かって突出部が形成され；
前記突出部は、前記シール層に対して鈍角をなす突出角で形成される、パウチ型二次電池。

【請求項9】

前記突出部の縁部は、前記シール層と曲面状に連結される、請求項８に記載のパウチ型二次電池。

【請求項10】

前記突出部は、４５μｍ以下の突出長さで形成される、請求項８に記載のパウチ型二次電池。

【請求項11】

前記上部及び下部パウチのシール領域のシール層は、
ポリプロピレン（ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ）樹脂を含む、請求項８に記載のパウチ型二次電池。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本出願は、２０２１年９月８日付けの韓国特許出願第１０－２０２１－０１２００４５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た全ての内容が本明細書の一部として組み込まれる。

【0002】

本発明は、パウチ型二次電池のシール方法、パウチ型二次電池の製造方法、パウチ型二次電池のシール装置、及びそれを用いて製造されるパウチ型二次電池に関し、より詳細には、パウチの内部空間のシール層に形成されるｐｏｌｙ－ｂａｌｌの発生を最小限に抑えるか、発生するｐｏｌｙ－ｂａｌｌの長さを最小化することにより、二次電池の品質を向上させることのできるパウチ型二次電池のシール方法、パウチ型二次電池の製造方法、パウチ型二次電池のシール装置、及びそれを用いて製造されるパウチ型二次電池に関する。

【背景技術】

【0003】

近年、モバイル機器に対する技術開発と需要が増加するにつれて、エネルギー源としての電池の需要が急激に増加しており、それに伴い、様々な要求に応えられる電池に関する多くの研究が行われている。

【0004】

代表的には、電池の形状面では、薄い厚さで携帯電話などの製品に適用される角型二次電池とパウチ型二次電池に対する需要が高く、材料面では、高いエネルギー密度、放電電圧、出力安定性のリチウムイオン電池、リチウムイオンポリマー電池などのリチウム二次電池に対する需要が高い。

【0005】

近年、スタック型又はスタック／フォルディング型電極組立体をアルミニウムラミネートシートのパウチ型電池ケースに内蔵した構造のパウチ型電池が、低い製造コスト、軽い重量、容易な形態変形などを理由に、多くの関心を集めており、それはスタック型又はスタック／フォルディング型電極組立体の使用量が次第に増加していることにより証明されている。

【0006】

図１には一般的なパウチ型二次電池１０が示されており、図２ａには図１のパウチ型二次電池１０と共に前記パウチ型二次電池１０をシールする従来のシール装置２０が示されている。

【0007】

図１を参照すると、パウチ型二次電池１０は、上部及び下部パウチ１１ａ、１１ｂを含むパウチ１１と、パウチ１１の電気的接続のために備えられる電極タブ１２とを含む。パウチ１１は、開放された状態で内部に電解液が注入され、電極タブ１２は、パウチ１１の外側に突出するようにパウチ１１の内部の電極組立体（図示せず）から延設される。また、パウチ型二次電池１０には、パウチ１１の縁部に沿ってパウチ１１が密閉されるようにシールされるシール領域１０'が形成される。

【0008】

ここで、シール領域１０'に対応する上部及び下部パウチ１１ａ、１１ｂの接合表面には、シール層（図示せず）が形成されてもよい。また、シール領域１０'に対応するパウチ１１及び電極タブ１２の接合表面には、フィルム層１２'が形成されてもよい。

【0009】

ここで、シール層（図示せず）及びフィルム層１２'は、一般にポリプロピレン（ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ）などの合成樹脂材質からなり、シール装置２０により加熱溶融してパウチ１１のシール領域１０'をシールすることによりパウチ１１を密封してもよい。

【0010】

より詳細には、前記シール装置２０は、パウチ１１のシール領域１０'の上部及び下部で上下移動可能に設置され、上下移動によりパウチ１１のシール領域１０'を加圧してもよい。ここで、シール装置２０は、図２ａに示すように、加熱部２１及び加熱部２１が内蔵された加圧部２２によりパウチ１１のシール領域１０'を垂直方向に高温加圧することにより、パウチ１１をシールしてもよい。

【0011】

ただし、上述した従来のシール装置２０は、パウチ型二次電池１０のシール領域１０'を垂直方向にのみ加圧するので、パウチ１１の過シールが発生した場合、図２ｂに示すように、シール装置２０により加圧された加圧部分Ｂの周辺部Ａにシール層が固まったｐｏｌｙ塊部が形成される。また、ｐｏｌｙ塊部の一方向には、パウチ１１の内部空間に向かって突出したｐｏｌｙ－ｂａｌｌが形成される。

【0012】

前記ｐｏｌｙ－ｂａｌｌは、図２ｂに示すように、パウチ１１の内部空間に位置するシール層に対して所定の角度をなす縁部ａを形成する。ここで、縁部ａは、前記ｐｏｌｙ－ｂａｌｌと前記シール層との連結領域においてパウチ１１の外部空間に向かって最も凹んで形成された領域であり得る。ここで、ｐｏｌｙ－ｂａｌｌの縁部ａが鋭く形成された場合、セルの内部で生成されるガス圧力による亀裂の発生に非常に脆弱であるので、絶縁問題など、完成したパウチ型二次電池の品質イシューを起こすことがあるという問題があった。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0013】

本発明は、上記問題を解決するためのものであり、本発明の目的は、パウチの内部空間のシール層に形成されるｐｏｌｙ－ｂａｌｌの発生を最小限に抑えるか、発生するｐｏｌｙ－ｂａｌｌの長さを最小化するパウチ型二次電池のシール方法、パウチ型二次電池の製造方法、パウチ型二次電池のシール装置、及びそれを用いて製造されるパウチ型二次電池を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0014】

上記目的に従い、本発明は、パウチ型二次電池のシール方法に関するものであって、シール装置により上部及び下部パウチのシール領域を上下方向に加圧する１次シールステップ；並びに前記シール装置により前記上部及び下部パウチのシール領域を加圧した状態で前記パウチの内部から外部に向かって移動させる２次シールステップを含むことを特徴とする、パウチ型二次電池のシール方法を提供する。

【0015】

前記１次シールステップは、前記上部及び下部パウチのシール領域を室温超過温度で圧着して前記シール領域のシール層を熱融着してもよい。

【0016】

前記２次シールステップは、前記上部及び下部パウチのシール領域を室温超過温度で圧着しながら前記シール領域のシール層を前記パウチの内部から外部に向かって押して前記シール層を熱融着してもよい。

【0017】

前記上部及び下部パウチのシール領域のシール層は、ポリプロピレン（ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ）樹脂を含んでもよい。

【0018】

また、本発明は、電極組立体を上部及び下部パウチ間に収納する収納ステップ；前記上部及び下部パウチのシール領域のうち一部のシール領域をシールする初期シールステップ；並びに上述したパウチ型二次電池のシール方法により前記上部及び下部パウチの前記シール領域のうちシールされていない残りのシール領域をシールする末期シールステップを含む、パウチ型二次電池の製造方法を提供する。

【0019】

さらに、本発明は、二次電池のパウチをシールするためのパウチ型二次電池のシール装置において、前記シール装置は、前記二次電池の上部及び下部パウチのシール領域を加熱して溶融するための加熱部；並びに前記加熱部を内部に収容し、前記加熱部により加熱される前記上部及び下部パウチのシール領域を圧着してシールする加圧部を含み、前記パウチの長さ方向に対応する前記加圧部の幅の長さは、前記パウチの長さ方向の長さに対して０．１％～４％未満に形成される、パウチ型二次電池のシール装置を提供する。

【0020】

前記加圧部は、前記上部及び下部パウチのシール領域を室温超過温度で圧着しながら前記シール領域のシール層を前記パウチの内部から外部に向かって押して前記シール層を熱融着してもよい。

【0021】

さらに、本発明は、電極組立体；並びに上部及び下部パウチ間に形成された内部空間に前記電極組立体が搭載されるパウチを含み、前記上部及び下部パウチのシール領域のシール層を熱融着して前記電極組立体を密封するパウチ型二次電池であって、前記熱融着されたシール層は、加圧により前記内部空間方向に押されることにより前記内部空間に向かって突出部が形成され；前記突出部は、前記シール層に対して鈍角をなす突出角で形成されることを特徴とする、パウチ型二次電池を提供する。

【0022】

前記突出部の縁部は、前記シール層と曲面状に連結されてもよい。

【0023】

前記突出部は、４５μｍ以下の突出長さで形成されてもよい。

【0024】

前記上部及び下部パウチのシール領域のシール層は、ポリプロピレン（ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ）樹脂を含んでもよい。

【発明の効果】

【0025】

本発明は、パウチ型二次電池のシール方法において、シール装置が上部及び下部パウチのシール領域を加圧する１次シールステップの次に、シール装置が前記シール領域を加圧した状態で前記パウチの内部から外部に向かって移動させる２次シールステップを含むことにより、加熱により溶融したシール層がパウチの外部方向に押されるように誘導し、パウチの内部空間のｐｏｌｙ－ｂａｌｌの発生を最小限に抑えると共に、発生したｐｏｌｙ－ｂａｌｌはその長さを最小化することができるという利点がある。

【0026】

また、本発明は、パウチ型二次電池のシール方法において、パウチの長さ方向に対応する幅の長さがパウチの長さ方向の長さに対して０．１％～４％未満に形成される加圧部を含むシール装置を用いてシールを行うことにより、パウチの内部空間のｐｏｌｙ ｂａｌｌの発生を最小限に抑えると共に、発生したｐｏｌｙ ｂａｌｌはその長さを最小化することができるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

【0027】

【図1】パウチ型二次電池の様子を示す斜視図である。

【図2a】図１のパウチ型二次電池を従来のシール装置を用いてシールする様子を示す斜視図である。

【図2b】図２ａの従来のシール装置によりシールされたパウチ型二次電池のｐｏｌｙ－ｂａｌｌの様子を示す断面画像である。

【図3】図１のパウチ型二次電池を本発明によるシール装置を用いてシールする様子を示す斜視図である。

【図4】本発明によるパウチ型二次電池のシール方法の流れを示すフロー図である。

【図5】本発明によるパウチ型二次電池の製造方法の流れを示すフロー図である。

【図6a】図２ａの従来のシール装置によりシールされたパウチ型二次電池のｐｏｌｙ－ｂａｌｌの突出角及びｐｏｌｙ－ｂａｌｌの長さを示す側断面図である。

【図6b】図３の本発明によるシール装置によりシールされたパウチ型二次電池の突出部の突出角及び突出部の長さを示す側断面図である。

【図6c】図２ａの従来のシール装置によりシールされたパウチ型二次電池のｐｏｌｙ－ｂａｌｌの実験例を示す画像である。

【発明を実施するための形態】

【0028】

以下、添付の図面を参照して、本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者が容易に実施できるように、本発明の好ましい実施形態について詳細に説明する。しかし、本発明は、様々な異なる形態で実現することができ、以下の実施形態により制限又は限定されるものではない。

【0029】

本発明を明確に説明するために、説明と関係ない部分又は本発明の要旨を不明にし得る関連公知技術についての詳細な説明は省略し、本明細書において各図面の構成要素に参照符号を付加するにあたっては、明細書全体にわたって同一又は類似の構成要素には同一又は類似の参照符号を付す。

【0030】

なお、本明細書及び特許請求の範囲に用いられた用語や単語は、通常的又は辞書的な意味に限定して解釈されてはならず、発明者は自らの発明を最も最善の方法で説明するために用語の概念を適切に定義できるという原則に立脚して、本発明の技術的思想に合致する意味と概念に解釈されるべきである。

【0031】

本発明は、パウチ型二次電池のシール方法に関するものであって、シール装置１００により上部及び下部パウチ１１ａ、１１ｂのシール領域１０'を上下方向に加圧する１次シールステップ（Ｓ１０）；並びに前記シール装置１００により前記上部及び下部パウチ１１ａ、１１ｂのシール領域１０'を加圧した状態で前記パウチ１１の内部から外部に向かって移動させる２次シールステップ（Ｓ２０）を含むことを特徴とする、パウチ型二次電池のシール方法を提供する。

【0032】

ここで、前記上部及び下部パウチ１１ａ、１１ｂのシール領域１０'のシール層は、ポリプロピレン（ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ）樹脂を含んでもよく、前記シール層には、ｐｏｌｙ－ｂａｌｌが形成されることがある。

【0033】

まず、本発明の１次シールステップ（Ｓ１０）及び２次シールステップ（Ｓ２０）について説明する前に、本発明に用いられるシール装置１００について先に説明する。

【0034】

本発明によるシール装置１００は、二次電池のパウチ１１をシールするためのパウチ型二次電池１０のシール装置１００であって、前記二次電池の上部及び下部パウチ１１ａ、１１ｂのシール領域１０'を加熱して溶融するための加熱部１１０；並びに前記加熱部１１０を内部に収容し、前記加熱部１１０により加熱される前記上部及び下部パウチ１１ａ、１１ｂのシール領域１０'を圧着してシールする加圧部１２０を含んでもよい。

【0035】

ここで、加熱部１１０は、前記パウチ型二次電池１０の上部及び下部パウチ１１ａ、１１ｂのシール領域１０'を加熱して溶融するための構成であって、様々な構成が可能である。

【0036】

例えば、前記加熱部１１０は、図３に示すように、加圧部１２０の内部空間に高温の流体を投入できるように加圧部１２０の上部に形成された複数の孔（ｈｏｌｅ）として形成されてもよい。

【0037】

すなわち、本発明のシール装置１００は、ホースを介して高温の流体を加熱部１１０に流入させることにより、加圧部１２０の温度を上昇させてシール温度を調節することができる。

【0038】

ただし、加熱部１１０の構成は、上述した構成に限定されるものではなく、加圧部１２０を加熱できる構成であればいかなる構成でも可能である。

【0039】

一方、加圧部１２０は、前記加熱部１１０を内部に収容し、前記加熱部１１０により加熱される前記上部及び下部パウチ１１ａ、１１ｂのシール領域１０'を圧着してシールする構成であって、様々な構成が可能である。

【0040】

特に、前記加圧部１２０は、前記上部及び下部パウチ１１ａ、１１ｂのシール領域１０'を圧着してシールするだけでなく、前記上部及び下部パウチ１１ａ、１１ｂのシール領域１０'を室温超過温度で圧着しながら前記シール領域１０'のシール層を前記パウチの内部から外部に向かって押して前記シール層を熱融着することもできる。

【0041】

また、前記加圧部１２０は、様々な形状を有することができ、図３に示すように、加圧部１２０の下面には電極タブ１２、フィルム層１２'及びパウチ１１の段差の形状に対応する段差が形成されてもよいことは言うまでもない。

【0042】

さらに、加圧部１２０は、様々な大きさ、高さ及び幅を有することができる。

【0043】

ここで、本発明による加圧部１２０は、加圧によりシール層がパウチ１１の内部空間に押されることによって形成されるｐｏｌｙ－ｂａｌｌの発生及び発生するｐｏｌｙ－ｂａｌｌの大きさを最小化するために、加圧部１２０の幅をより小さく形成してもよい。

【0044】

具体的には、本発明によるシール装置１００の加圧部１２０は、従来のパウチ１１の長さ方向に対応するシール装置２０の加圧部２２の幅Ｌ_２'より小さい幅Ｌ_２を有し、シール領域１０'に対する加圧面を最小化するように形成されることが好ましい。

【0045】

より具体的には、従来のパウチ１１の長さ方向に対応するシール装置２０の加圧部２２の幅Ｌ_２'は、一般に前記パウチ１１の長さ方向の長さＬ_１の４％で形成されるので（Ｌ_１：２５０ｍｍ、Ｌ_２'：１０ｍｍ）、それを考慮すると、本発明によるパウチ１１の長さ方向に対応するシール装置１００の加圧部１２０の幅Ｌ_２の長さは、前記パウチ１１の長さ方向の長さＬ_１の４％未満に形成されることが好ましい。

【0046】

例えば、パウチ１１の長さ方向に対応する加圧部１２０の幅Ｌ_２の長さを１ｍｍ（前記パウチ１１の長さ方向の長さＬ_１の０．４％）に形成した場合、本発明のシール装置１００がパウチ１１のシール領域１０'を加圧する加圧面積は、従来のシール装置２０の加圧部２２の１／１０に形成される。こうすることにより、本発明のシール装置１００は、従来のシール装置２０に比べて加圧面積が著しく減少するので、加圧により発生するｐｏｌｙ－ｂａｌｌの数及び発生するｐｏｌｙ－ｂａｌｌの長さを減少させることができる。

【0047】

ただし、前記加圧部１２０は、シール領域１０'の所定面積の加圧を行わなければならないので、前記パウチ１１の長さ方向に対応する加圧部１２０の幅Ｌ_２の長さは、前記パウチ１１の長さ方向の長さＬ_１の０．１％以上に形成されることが好ましい。

【0048】

よって、本発明によるパウチ１１の長さ方向に対応するシール装置１００の加圧部１２０の幅Ｌ_２の長さは、前記パウチ１１の長さ方向の長さＬ_１の０．１％～４％未満に形成されてもよい。

【0049】

一方、図３には上部パウチ１１ａの上側に位置する２つのシール装置１００のみが示されているが、シール装置１００の数及び配置はこれに限定されるものではない。

【0050】

例えば、本発明によるシール装置１００は、パウチ１１の上下方向に互いに対応して位置するように一対備えられてもよく、また、一対のシール装置１００間にパウチ１１を挿入した後に一対のシール装置１００を密着させて上部及び下部パウチ１１ａ、１１ｂのシール領域１０'を圧着してもよいことは言うまでもない。

【0051】

また、前記シール装置１００は、パウチ型二次電池１０の電極タブ１２の形成方向に対応して備えられてもよい。

【0052】

一例として、前記シール装置１００は、電極タブ１２がパウチ型二次電池１０の両端にそれぞれ位置する双方向セルの場合、電極タブ１２の形成方向に対応して互いに反対方向に移動するように２以上のシール装置１００が備えられてもよい。

【0053】

他の例として、前記シール装置１００は、電極タブ１２がパウチ型二次電池１０の一方向に位置する単方向セルの場合、前記電極タブ１２の形成方向に対応して一方向に移動するシール装置１００が備えられてもよい。

【0054】

一方、以下では１次シールステップ（Ｓ１０）及び２次シールステップ（Ｓ２０）について本格的に説明する。

【0055】

１次シールステップ（Ｓ１０）は、シール装置１００により上部及び下部パウチ１１ａ、１１ｂをシール領域１０'を上下方向に加圧して上部及び下部パウチ１１ａ、１１ｂをシールするステップであって、様々な方法で行うことができる。

【0056】

例えば、１次シールステップ（Ｓ１０）は、上部及び下部パウチ１１ａ、１１ｂのシール領域１０'を室温超過温度で圧着して前記シール領域１０'のシール層を熱融着することにより、上部及び下部パウチ１１ａ、１１ｂをシールすることができる。

【0057】

すなわち、１次シールステップ（Ｓ１０）で上部及び下部パウチ１１ａ、１１ｂのシール領域１０'に塗布されたシール層は、前記シール装置１００の熱により加熱溶融して熱融着され、上部及び下部パウチ１１ａ、１１ｂのシール層が密着することにより、上部及び下部パウチ１１ａ、１１ｂがシールされる。

【0058】

ここで、上部及び下部パウチ１１ａ、１１ｂのシール領域１０'のシール層は、ポリプロピレン（ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ）樹脂を含んでもよい。

【0059】

一方、前記室温の意味は、当業界で「ｒｏｏｍ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ」又は常温と呼ばれる温度範囲をいう。すなわち、実験室、研究室などの温度を意味し、特に、温度を指定又は調節することなく実験を行った場合や、試料と物質を室内に放置した場合に用いられる温度条件の表現であって、室内の大気温度をいう。一般に、人間が快適に過ごせる温度であって、通常１５℃～２０℃前後である。

【0060】

よって、前記室温超過温度は、２０℃以上の温度であってもよく、より具体的には、シール領域１０'のシール層がポリプロピレン（ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ）樹脂である場合、１６０℃～１９０℃に設定されてもよい。

【0061】

また、１次シールステップにおいて、シール装置１００がシール領域１０'を加圧するシール圧力は、様々な圧力に設定することができ、例えば０．１ＭＰａ～０．４ＭＰａであってもよい。

【0062】

ただし、前記シール圧力は、これに限定されるものではなく、パウチ及びシール層の材質、シール層の高さなどによって様々に設定できることは言うまでもない。

【0063】

図４に示すように、１次シールステップ（Ｓ１０）が完了すると、シール装置１００により前記上部及び下部パウチ１１ａ、１１ｂのシール領域１０'を加圧した状態で、前記シール装置１００を前記パウチ１１の内部から外部に向かって移動させる２次シールステップ（Ｓ２０）を行う。

【0064】

２次シールステップ（Ｓ２０）は、シール装置１００により前記上部及び下部パウチ１１ａ、１１ｂのシール領域１０'を加圧した状態で、前記シール装置１００を前記パウチ１１の内部から外部に向かって移動させるステップであって、様々な方法で行うことができる。

【0065】

具体的には、２次シールステップ（Ｓ２０）は、前記上部及び下部パウチ１１ａ、１１ｂのシール領域１０'を室温超過温度で圧着しながら前記シール領域１０'のシール層を前記パウチの内部から外部に向かって押して前記シール層を熱融着することにより行われてもよい。

【0066】

ここで、シール装置１００がパウチ１１の内部から外部に向かって移動する方向は、パウチ１１の内部から電極タブ１２が形成された方向に移動するものであってもよい。

【0067】

例えば、２次シールステップ（Ｓ２０）は、図３に示すように、パウチ１１の長さ方向の長さＬ_１方向のシール領域１０'の一領域で、前記シール領域１０'を圧着し、その後電極タブ１２の方向に向かって加圧移動することにより行われてもよい。

【0068】

すなわち、２次シールステップ（Ｓ２０）においては、溶融したシール層がパウチ１１の内部から外部に向かって押されて熱融着され、これにより、パウチ１１の内部空間に形成されたｐｏｌｙ－ｂａｌｌの成長を抑制してｐｏｌｙ－ｂａｌｌの長さを最小化することができる。

【0069】

ここで、シール装置１００は、図３に示すように、パウチ型二次電池１０の上部に位置するシール装置１００だけでなく、上部及び下部に位置する一対のシール装置１００を含むことを意味することは言うまでもない。

【0070】

一方、前記室温の意味は、上述したように、当業界で「ｒｏｏｍ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ」又は常温と呼ばれる温度範囲であって、通常１５℃～２０℃前後である。

【0071】

よって、前記室温超過温度は、２０℃以上の温度であってもよく、より具体的には、シール領域１０'のシール層がポリプロピレン（ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ）樹脂である場合、１６０℃～１９０℃に設定されてもよい。

【0072】

また、２次シールステップ（Ｓ２０）において、シール装置１００がシール領域１０'を加圧するシール圧力は、様々な圧力に設定することができ、例えば０．１ＭＰａ～０．４ＭＰａであってもよい。ただし、前記シール圧力は、これに限定されるものではなく、パウチ及びシール層の材質、シール層の高さなどによって様々に設定できることは言うまでもない。

【0073】

一方、上述したパウチ型二次電池のシール方法は、パウチ型二次電池の製造方法に多様に適用することができる。

【0074】

具体的には、パウチ型二次電池の製造方法は、図５に示すように、電極組立体（図示せず）を上部及び下部パウチ１１ａ、１１ｂ間に収納する収納ステップ（Ｓ１００）と、前記上部及び下部パウチ１１ａ、１１ｂのシール領域１０'のうち一部のシール領域をシールする初期シールステップ（Ｓ２００）と、上述したパウチ型二次電池のシール方法により前記上部及び下部パウチ１１ａ、１１ｂの前記シール領域１０'のうちシールされていない残りのシール領域をシールする末期シールステップ（Ｓ３００）とを含んでもよい。

【0075】

収納ステップ（Ｓ１００）は、電極組立体（図示せず）を上部及び下部パウチ１１ａ、１１ｂ間に収納するステップであって、様々な方法で行うことができる。

【0076】

ここで、電極組立体（図示せず）は、１つ以上の負極、分離膜、正極を順次積層して巻き取ったジェリーロール型電極組立体、負極、分離膜、正極が順次積層された単位セルを長いフィルム状の分離膜に配置した後に単方向に巻き取ったスタック（ｓｔａｃｋ）＆フォルディング（ｆｏｌｄｉｎｇ）型電極組立体、負極、分離膜、正極が順次積層された単位セルを長いフィルム状の分離膜に配置した後にジグザグ方向に巻き取ったスタック＆フォルディング型電極組立体のいずれか１つとして設けられてもよい。

【0077】

具体的には、収納ステップ（Ｓ１００）は、電極組立体（図示せず）をシールされる前の上部及び下部パウチ１１ａ、１１ｂの内部空間（図示せず）に収納することにより行われてもよい。

【0078】

収納ステップ（Ｓ１００）が完了すると、前記上部及び下部パウチ１１ａ、１１ｂのシール領域１０'のうち一部のシール領域をシールする初期シールステップ（Ｓ２００）が行われてもよい。

【0079】

初期シールステップ（Ｓ２００）は、前記上部及び下部パウチ１１ａ、１１ｂのシール領域のうち一部のシール領域をシールするステップであって、様々な方法で行うことができる。

【0080】

一例として、初期シールステップ（Ｓ２００）は、前記上部及び下部パウチ１１ａ、１１ｂのシール領域１０'のうちパウチ１１の長さ方向（Ｌ_１）においてパウチ１１の両端の所定長さを除く一部の領域のシールを行ってもよい。

【0081】

他の例として、初期シールステップ（Ｓ２００）は、前記上部及び下部パウチ１１ａ、１１ｂの４面のシール領域１０'のうち一側のシール領域を除いて他の３面のシール領域のシールを行ってもよい。

【0082】

また、初期シールステップ（Ｓ２００）は、図２ａに示す従来のシール装置２０を用いて上部及び下部パウチ１１ａ、１１ｂのシール領域１０'を加圧のみでシールしてもよく、図３に示す本発明によるシール装置１００及び本発明のパウチ型二次電池のシール方法を用いて上部及び下部パウチ１１ａ、１１ｂのシール領域１０'を加圧及び加圧移動によりシールしてもよいことは言うまでもない。

【0083】

初期シールステップ（Ｓ２００）以降は、前記上部及び下部パウチ１１ａ、１１ｂの前記シール領域１０'のうちシールされていない残りのシール領域をシールする末期シールステップ（Ｓ３００）が行われる。

【0084】

ここで、末期シールステップ（Ｓ３００）は、前記上部及び下部パウチ１１ａ、１１ｂの前記シール領域のうちシールされていない残りのシール領域をシールするステップであって、本発明によるパウチ型二次電池のシール方法により様々な方法で行うことができる。

【0085】

すなわち、末期シールステップ（Ｓ３００）は、前述のパウチ型二次電池のシール方法を用いて前記シール領域１０'のうちシールされていない残りのシール領域をシールすることができ、こうすることにより、上部及び下部パウチ１１ａ、１１ｂの縁部に位置するシール領域１０'が全てシールされてパウチ型二次電池１０が密封される。

【0086】

一方、前記初期シールステップ（Ｓ２００）及び末期シールステップ（Ｓ３００）間には、様々なステップがさらに行われてもよい。

【0087】

例えば、前記初期シールステップ（Ｓ２００）及び末期シールステップ（Ｓ３００）間には、パウチ１１の内部に電解液を注入する電解液注入ステップ、及び前記電解液に含まれるガスを除去するためのガス除去ステップ（ｄｅｇａｓｓｉｎｇ）がさらに行われてもよいことは言うまでもない。

【0088】

一方、本発明は、上述したシール装置を用いて、パウチ型二次電池のシール方法及びパウチ型二次電池の製造方法により製造されるパウチ型二次電池１０を提供することができる。

【0089】

ここで、前記パウチ型二次電池１０は、電極組立体（図示せず）；並びに上部及び下部パウチ１１ａ、１１ｂ間に形成された内部空間に前記電極組立体（図示せず）が搭載されるパウチ１１を含み、前記上部及び下部パウチ１１ａ、１１ｂのシール領域１０'のシール層を熱融着して前記電極組立体（図示せず）を密封するパウチ型二次電池であって、前記熱融着されたシール層が加圧により前記内部空間方向に押されることにより前記内部空間に向かって突出部が形成されたパウチ型二次電池であってもよい。

【0090】

ここで、シール層の材質は、ポリプロピレンなどのポリ系樹脂を含んでもよく、よって、突出部は、従来のパウチ型二次電池のｐｏｌｙ－ｂａｌｌに対応する構成であり得る。

【0091】

ここで、前記突出部は、前記熱融着されたシール層が加圧部分Ｂに加わる加圧により加圧部分Ｂの周辺部Ａに押されることにより前記パウチ１１の内部空間に向かって突出するように形成されてもよい。

【0092】

ここで、前記突出部は、従来のパウチ型二次電池に発生するｐｏｌｙ－ｂａｌｌより大きい突出角θを有するように形成されてもよい。

【0093】

ここで、突出角θは、図６ａ～図６ｂに示すように、前記パウチ型二次電池１０の側面方向の断面を基準として、パウチ１１の内部空間で上部パウチ１１ａ又は下部パウチ１１ｂのシール層とｐｏｌｙ－ｂａｌｌ（突出部）の縁部ａを連結する第１連結線Ｃ_１と、上部パウチ１１ａ又は下部パウチ１１ｂのシール層に最も隣接して形成されるｐｏｌｙ－ｂａｌｌ（突出部）の一側面と前記ｐｏｌｙ－ｂａｌｌ（突出部）の縁部ａを連結する第２連結線Ｃ_２とがパウチの内部空間でなす角と定義される。

【0094】

ここで、従来のシール装置２０及び従来のシール方法によりシールされたパウチ型二次電池の場合、図６ａに示すように、パウチの内部空間に向かってｐｏｌｙ－ｂａｌｌが相対的に大きく長く突設されるので、前記ｐｏｌｙ－ｂａｌｌの突出角θは、９０度未満の鋭角に形成される。

【0095】

しかし、本発明のシール装置１００及び本発明による二次電池のシール方法によりシールされたパウチ型二次電池の場合、図６ｂに示すように、パウチの内部空間に向かって突出部（ｐｏｌｙ－ｂａｌｌ）が相対的に小さく短く突設されることにより、前記突出部の突出角θは、鈍角をなすように形成される。（９０゜＜θ＜１８０゜）

【0096】

ここで、前記突出部の縁部ａは、前記突出角θが鈍角を有する場合、上部パウチ１１ａ及び下部パウチ１１ｂのシール層と曲面状に連結される。すなわち、突出部の縁部ａが鋭く形成されるのではなく、前記突出部の突出方向の反対方向に凹んだ曲面をなすように前記シール層に連結されることにより、パウチの亀裂発生の危険を防止することができる。

【0097】

一方、前記突出部は、従来のパウチ型二次電池に発生するｐｏｌｙ－ｂａｌｌより小さい突出長さを有してもよい。

【0098】

ここで、突出長さＨは、図６ａ～図６ｂに示すように、パウチ型二次電池１０の側面方向の断面を基準として、パウチ１１の内部空間で上部パウチ１１ａ及び下部パウチ１１ｂのシール層とｐｏｌｙ－ｂａｌｌ（突出部）の縁部ａを連結する第１連結線Ｃ_１がｐｏｌｙ塊部において互いに接する地点からパウチ１１の内部空間に向かってｐｏｌｙ ｂａｌｌ（突出部）が最も突出した部分までの長さと定義される。また、前記突出長さＨは、上述した突出角θと反比例の関係を有してもよい。

【0099】

ここで、従来のシール装置２０及び従来のシール方法によりシールされたパウチ型二次電池の場合、最大平均長さが４５０μｍであるｐｏｌｙ－ｂａｌｌが形成されることを確認できた。（図６ｃ参照）

【0100】

それを考慮すると、従来のシール装置２０及び従来のシール方法と同じ圧力及び温度条件で、従来のシール装置２０に対して加圧面積が１／１０であるシール装置１００（Ｌ_２：１ｍｍ）を用いて、本発明によるパウチ型二次電池のシール方法によりパウチ１１のシールを行う場合、前記突出部の長さＨは、最小限ｐｏｌｙ－ｂａｌｌの最大平均長さの１／１０である４５μｍ以下に形成できるものと予想される。

【0101】

以上、本発明は、たとえ限定された実施形態と図面により説明されたが、本発明は、これに限定されるものではなく、本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者により本発明の技術思想と添付の特許請求の範囲の均等範囲内で様々な実施が可能である。

【符号の説明】

【0102】

１０ パウチ型二次電池
１０' シール領域
１１ パウチ
１１ａ 上部パウチ
１１ｂ 下部パウチ
１２ 電極タブ
１２' フィルム層
２０ シール装置
２１ 加熱部
２２ 加圧部
１００ シール装置
１１０ 加熱部
１２０ 加圧部
Ｓ１０ １次シールステップ
Ｓ２０ ２次シールステップ
Ｓ１００ 収納ステップ
Ｓ２００ 初期シールステップ
Ｓ３００ 末期シールステップ
ａ ｐｏｌｙ－ｂａｌｌの縁部（突出部の縁部）
Ｈ 突出長さ
θ 突出角
Ｌ_１ パウチ型二次電池の長さ方向の長さ
Ｌ_２ 本発明のパウチの長さ方向に対応するシール装置の加圧部の幅
Ｌ_２' 従来のパウチの長さ方向に対応するシール装置の加圧部の幅

【図1】

【図2a】

【図2b】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6a】

【図6b】

【図6c】

【手続補正書】

【提出日】2024-02-22

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

パウチ型二次電池のシール方法であって、
シール装置により上部及び下部パウチのシール領域を上下方向に加圧する１次シールステップ；並びに
前記シール装置により前記上部及び下部パウチのシール領域を加圧した状態で前記上部及び下部パウチの内部から外部に向かって移動させる２次シールステップを含む、パウチ型二次電池のシール方法。

【請求項2】

前記１次シールステップは、
前記上部及び下部パウチのシール領域を室温超過温度で圧着して前記シール領域のシール層を熱融着する、請求項１に記載のパウチ型二次電池のシール方法。

【請求項3】

前記２次シールステップは、
前記上部及び下部パウチのシール領域を室温超過温度で圧着しながら前記シール領域のシール層を前記上部及び下部パウチの内部から外部に向かって押して前記シール層を熱融着する、請求項１に記載のパウチ型二次電池のシール方法。

【請求項4】

前記上部及び下部パウチのシール領域のシール層は、
ポリプロピレン（ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ）樹脂を含む、請求項１に記載のパウチ型二次電池のシール方法。

【請求項5】

電極組立体を上部及び下部パウチ間に収納する収納ステップ；
前記上部及び下部パウチのシール領域のうち一部のシール領域をシールする初期シールステップ；並びに
請求項１～４のいずれか１項に記載のパウチ型二次電池のシール方法により前記上部及び下部パウチの前記シール領域のうちシールされていない残りのシール領域をシールする末期シールステップを含む、パウチ型二次電池の製造方法。

【請求項6】

二次電池のパウチをシールするためのパウチ型二次電池のシール装置において、
前記シール装置は、
前記二次電池の上部及び下部パウチのシール領域を加熱して溶融するための加熱部；並びに
前記加熱部を内部に収容し、前記加熱部により加熱される前記上部及び下部パウチのシール領域を圧着してシールする加圧部を含み、
前記パウチの長さ方向に対応する前記加圧部の幅の長さは、前記パウチの長さ方向の長さに対して０．１％～４％未満に形成される、パウチ型二次電池のシール装置。

【請求項7】

前記加圧部は、前記上部及び下部パウチのシール領域を室温超過温度で圧着しながら前記シール領域のシール層を前記パウチの内部から外部に向かって押して前記シール層を熱融着する、請求項６に記載のパウチ型二次電池のシール装置。

【請求項8】

電極組立体；並びに上部及び下部パウチ間に形成された内部空間に前記電極組立体が搭載されるパウチを含み、前記上部及び下部パウチのシール領域のシール層の熱融着により前記電極組立体が密封されるパウチ型二次電池であって、
前記熱融着されたシール層は、前記内部空間に向かって突出部が形成され；
前記突出部は、前記シール層に対して鈍角をなす突出角で形成される、パウチ型二次電池。

【請求項9】

前記突出部の縁部は、前記シール層と曲面状に連結される、請求項８に記載のパウチ型二次電池。

【請求項10】

前記突出部は、４５μｍ以下の突出長さで形成される、請求項８に記載のパウチ型二次電池。

【請求項11】

前記上部及び下部パウチのシール領域のシール層は、
ポリプロピレン（ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ）樹脂を含む、請求項８に記載のパウチ型二次電池。

【国際調査報告】