特表 2024-545549 二次電池用シール装置

(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】2024-12-10

(54)【発明の名称】二次電池用シール装置

(51)【国際特許分類】

   H01M 50/105 20210101AFI20241203BHJP

   H01M 10/04 20060101ALI20241203BHJP

   H01M 50/178 20210101ALI20241203BHJP

   B65B 51/14 20060101ALI20241203BHJP

【ＦＩ】

H01M50/105

H01M10/04 Z

H01M50/178

B65B51/14

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024515698

(86)(22)【出願日】2023-06-29

(85)【翻訳文提出日】2024-03-13

(86)【国際出願番号】 KR2023009121

(87)【国際公開番号】W WO2024101574

(87)【国際公開日】2024-05-16

(31)【優先権主張番号】10-2022-0147040

(32)【優先日】2022-11-07

(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】グワク、ミョンジュン

【テーマコード（参考）】

3E094

5H011

5H028

【Ｆターム（参考）】

3E094AA12

3E094BA13

3E094CA03

3E094CA06

3E094HA02

3E094HA08

5H011AA09

5H011BB04

5H011CC10

5H011DD13

5H011EE04

5H011FF02

5H028AA01

5H028BB04

5H028BB05

(57)【要約】

本発明は、電極組立体が内蔵されたパウチケースの外周面をシールして二次電池を製造する二次電池用シール装置であって、前記パウチケースの外周面をシールし、側面に断熱コーティング層が位置するシールツール；前記シールツールを加熱するかまたは前記パウチケースを支持する１対のシールブロック；および前記シールブロックの内部に位置し、前記シールブロックを加熱する加熱部材を含む、二次電池用シール装置に関する。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

電極組立体が内蔵されたパウチケースの外周面をシールして二次電池を製造する二次電池用シール装置であって、
前記パウチケースの外周面をシールし、側面に断熱コーティング層が位置するシールツール；
前記シールツールを加熱するかまたは前記パウチケースを支持する１対のシールブロック；および
前記シールブロックの内部に位置し、前記シールブロックを加熱する加熱部材
を含む、二次電池用シール装置。

【請求項2】

前記二次電池は、前記パウチケースの外部に延びた電極リードを含み、
前記シールツールは、前記電極リードが位置しない前記パウチケースの領域を加圧および加熱するパウチケースシール部、および前記電極リードが位置する領域を加圧および加熱するリードシール部を含む、請求項１に記載の二次電池用シール装置。

【請求項3】

前記リードシール部は、前記パウチケースシール部よりも高さが低い、請求項２に記載の二次電池用シール装置。

【請求項4】

前記リードシール部に位置する前記断熱コーティング層は、前記パウチケースシール部に位置する前記断熱コーティング層よりも薄い、請求項２に記載の二次電池用シール装置。

【請求項5】

１対の前記シールブロックは、前記シールツールが位置する領域以外の外面に前記断熱コーティング層が位置する、請求項１に記載の二次電池用シール装置。

【請求項6】

前記断熱コーティング層は、一面に前記シールツールと接着する接着層を含む、請求項１に記載の二次電池用シール装置。

【請求項7】

１対の前記シールブロックは、内部に前記加熱部材が引き込まれる空間を含む、請求項１に記載の二次電池用シール装置。

【請求項8】

前記加熱部材は、棒状またはコイル状に構成される、請求項１に記載の二次電池用シール装置。

【請求項9】

前記シールツールは、１対の前記シールブロックのいずれか１つ以上の一面に位置する、請求項１に記載の二次電池用シール装置。

【請求項10】

１対の前記シールブロックのいずれか１つ以上は、１対の前記シールブロックを上下に移動させる移動部材をさらに含む、請求項１から９のいずれか一項に記載の二次電池用シール装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本出願は、２０２２年１１月０７日付にて韓国特許庁に提出された韓国特許出願第１０－２０２２－０１４７０４０号の出願日の利益を主張し、その内容のすべては本明細書に含まれる。

【0002】

本発明は、二次電池用シール装置に関する。

【背景技術】

【0003】

一般に、二次電池（ｓｅｃｏｎｄａｒｙ ｂａｔｔｅｒｙ）は、充電が不可能な一次電池とは異なり、充電および放電が可能な電池を指し、このような二次電池は、携帯電話、ノートパソコン、およびビデオカメラなどの先端電子機器分野で広く用いられている。

【0004】

二次電池は、一面を圧着機で圧着し、内部短絡を測定する安定性試験を経て安定性を確保することができる。

【0005】

二次電池は、電池ケースの形状に応じて、電極組立体が円筒型または角型の金属缶に内蔵されている円筒型電池および角型電池と、電極組立体がアルミニウムラミネートシートのパウチケース型ケースに内蔵されているパウチケース型電池に分類される。

【0006】

パウチケース型電池は、製造時にパウチケースに電極組立体を内部に収容させた後、シールツールでパウチケースの外周面を上下側から加圧および加熱してシールを行った。

【0007】

この際、シールツールにおける電極リードが位置する部分をシールする領域は、シールツールの内側に位置し、相対的にシールツールの外側よりも高温に加熱される。したがって、シール部が均一な温度でシールされないため、均一なシール品質を確保できないという問題がある。

【0008】

そして、シールツールは、表面を通して内部の熱が外部に排出されるため、パウチケースのシール後に次のパウチケースをシールするまで加熱されるのに長い時間がかかった。したがって、二次電池の工程時間を短縮するのに限界がある。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

前述した従来技術の問題に着目し、本発明は、シールツールの温度が外部に拡散するのを防止した二次電池用シール装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明の一実施態様は、電極組立体が内蔵されたパウチケースの外周面をシールして二次電池を製造する二次電池用シール装置であって、前記パウチケースの外周面をシールし、側面に断熱コーティング層が位置するシールツール；前記シールツールを加熱するかまたは前記パウチケースを支持する１対のシールブロック；および前記シールブロックの内部に位置し、前記シールブロックを加熱する加熱部材を含む、二次電池用シール装置を提供する。

【0011】

本発明の一実施態様において、前記二次電池は、前記パウチケースの外部に延びた電極リードを含み、前記シールツールは、前記電極リードが位置しない前記パウチケース領域を加圧および加熱するパウチケースシール部、および前記電極リードが位置する領域を加圧および加熱するリードシール部を含む、二次電池用シール装置を提供する。

【0012】

本発明の一実施態様において、前記リードシール部は、前記パウチケースシール部よりも高さが低い、二次電池用シール装置を提供する。

【0013】

本発明の一実施態様において、前記リードシール部に位置する前記断熱コーティング層は、前記パウチケースシール部に位置する前記断熱コーティング層よりも薄い、二次電池用シール装置を提供する。

【0014】

本発明の一実施態様において、１対の前記シールブロックは、前記シールツールが位置する領域以外の外面に前記断熱コーティング層が位置する、二次電池用シール装置を提供する。

【0015】

本発明の一実施態様において、前記断熱コーティング層は、一面に前記シールツールと接着する接着層を含む、二次電池用シール装置を提供する。

【0016】

本発明の一実施態様において、１対の前記シールブロックは、内部に前記加熱部材が引き込まれる空間を含む、二次電池用シール装置を提供する。

【0017】

本発明の一実施態様において、前記加熱部材は、棒状またはコイル状に構成される、二次電池用シール装置を提供する。

【0018】

本発明の一実施態様において、前記シールツールは、１対の前記シールブロックのいずれか１つ以上の一面に位置する、二次電池用シール装置を提供する。

【0019】

本発明の一実施態様において、１対の前記シールブロックのいずれか１つ以上は、１対の前記シールブロックを上下に移動させる移動部材をさらに含む、二次電池用シール装置を提供する。

【発明の効果】

【0020】

本発明の実施態様による二次電池用シール装置は、パウチケースと接触しないシールツールの外面に断熱コーティング層を位置させ、シールツール内部の熱が外部に拡散するのを最小化することができる。

【0021】

そして、二次電池用シール装置は、パウチケースとリードが積層された領域をシールするシールツールと、パウチケースのみが積層された領域をシールするシールツールとの断熱コーティング層の厚さを異なるように設けることで、シールツールの温度を均一にし、均一なシール品質を確保しやすくすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】本発明の一実施態様による二次電池用シール装置の斜視図である。

【図2】本発明の一実施態様による二次電池用シール装置の分解斜視図である。

【図3】本発明の一実施態様による二次電池用シール装置の平面図である。

【図4】（ａ）は、本発明の一実施態様による二次電池用シール装置の正面図であり、（ｂ）は、本発明の一実施態様による二次電池用シール装置が二次電池を加圧した状態を示す正面図である。

【図5】本発明の他の実施態様による二次電池用シール装置の斜視図である。

【図6】本発明の一実施態様による加熱部材により発生する熱がシールブロックおよびシールツールに伝達されることを示す断面図である。

【図7】本発明の一実施態様による断熱コーティング層の構造を示す概略図である。

【符号の説明】

【0023】

１００ ・・・二次電池用シール装置
１ ・・・パウチケース
２ ・・・電極リード
１０ ・・・シールツール
１１ ・・・パウチケースシール部
１２ ・・・リードシール部
２０ ・・・シールブロック
３０ ・・・加熱部材
４０ ・・・断熱コーティング層
４１ ・・・接着層
４２ ・・・断熱層
５０ ・・・移動部材

【発明を実施するための形態】

【0024】

本発明に関する詳細な説明は、当業界の通常の知識を有する者に本発明を完全に説明するためのものである。明細書の全体にわたって、ある部分がある構成要素を「含む」とするか、またはある構造と形状を「特徴」とする場合、これは、特に反対の記載がない限り、他の構成要素を除くか、または他の構造と形状を排除するものではなく、他の構成要素、構造、および形状を含んでもよいことを意味する。

【0025】

本発明は、様々な変換を加えてもよく、種々の実施形態を有してもよいところ、特定の実施形態を提示し、詳細な説明に詳しく説明しようとする。ただし、これは実施形態により発明の内容を限定しようとするものではなく、本発明の思想および技術範囲に含まれるすべての変換、等価物または代替物を含むものと理解しなければならない。

【0026】

以下、図面を参照して本発明について詳しく説明する。ただし、図面は本発明を例示するためのものであって、本発明の範囲が図面により限定されるものではない。

【0027】

図１は、本発明の一実施態様による二次電池用シール装置１００の斜視図であり、図２は、本発明の一実施態様による二次電池用シール装置１００の分解斜視図であり、図３は、本発明の一実施態様による二次電池用シール装置の平面図である。

【0028】

本発明に係る二次電池用シール装置１００は、シールツール１０、シールブロック２０、および加熱部材３０を含む。

【0029】

二次電池用シール装置１００は、電極組立体（図示せず）が内蔵されたパウチケース１の外周面をシールするものである。ここで、二次電池は、パウチケース型として電極組立体およびパウチケース１を含むことができる。

【0030】

電極組立体は、正極、負極、およびセパレータで構成されることができる。このような前記電極組立体は、エネルギー密度を高めることができるように、パウチケースの内部に最大限の体積を占めるように収容されることができる。これにより、前記二次電池は、同一サイズと比べて大容量および高出力を有する二次電池を実現することができる。

【0031】

パウチケース１は、電極組立体を収容できる収容空間と、収容空間の周縁に位置し、パウチケース１のみが積層されるか、またはパウチケース１と後述する電極リード２が積層されてシールされるシール空間とを含む。収容空間は、電極組立体が最大限の体積を占めるように設けられることができる。収容空間は、電極組立体の体積と同一の体積または広さを有することができる。

【0032】

そして、二次電池は、パウチケース１の外部に延びた電極リード２を含むことができる。電極リード２は、パウチケース１の周縁を通して外部に突出することができる。

【0033】

より詳細には、電極組立体は、負極および正極の集電板が延長形成された負極タブおよび正極タブを含むことができる。電極リード２は、負極タブおよび正極タブから延長形成され、パウチケース１のシール空間を通して外部に突出することができる。したがって、電極リード２は、パウチケース１のシール空間でパウチケース１の間に位置することができる。

【0034】

本発明に係る二次電池用シール装置１００は、パウチケース１のシール空間を加熱および加圧し、パウチケース１のシール空間を密封することができる。

【0035】

シールツール１０は、パウチケース１の周縁をシールする。パウチケース１のシール空間は、接触面にシーラントがコーティングされている。シールツール１０は、パウチケース１のシール空間を加圧および加熱し、シール空間のパウチケース１を接着（ｓｅａｌｉｎｇ）させることができる。

【0036】

シールツール１０は、電極リード２が位置しないパウチケース１のみが積層された領域を加圧および加熱するパウチケースシール部１１、および電極リード２がパウチケース１の間に位置する領域を加圧および加熱するリードシール部１２を含むことができる。

【0037】

電極リード２は、電極組立体の４つの側面のうちの１つまたは対向する２つの面に位置することができる。したがって、パウチケース１のシール領域は、電極リード２を含む第１シール領域、および電極リード２を含まない第２シール領域を含むことができる。

【0038】

シールツール１０は、第１シール領域をシールする構造と、第２シール領域をシールする構造とが互いに異なることができる。第１シール領域をシールするシールツール１０は、パウチケースシール部１１およびリードシール部１２の両方を含むことができる。第２シール領域をシールするシールツール１０は、パウチケースシール部１１のみを含むことができる。

【0039】

図４の（ａ）は、本発明の一実施態様による二次電池用シール装置１００の正面図であり、図４の（ｂ）は、本発明の一実施態様による二次電池用シール装置１００が二次電池を加圧した状態を示す正面図である。

【0040】

リードシール部１２は、パウチケースシール部１１よりも高さが低くてもよい。ここで、高さとは、シールブロック２０と接触するシールツール１０の一面とその反対面との間の距離を意味する。

【0041】

電極リード２が一定の厚さを有しており、シール領域における電極リード２が位置する部分は、電極リード２が位置しない部分よりも厚さが厚い。したがって、リードシール部１２は、パウチケースシール部１１よりも高さが低く設けられ、電極リード２により厚くなったシール領域と接触することができる。すなわち、リードシール部１２は、電極リード２の厚さだけパウチケースシール部１１よりも高さが低く設けられることができる。

【0042】

そして、二次電池用シール装置１００がパウチケース１を同一の圧力で加圧する際、電極リード２によりシール領域の厚さの差にもかかわらず、パウチケースシール部１１とリードシール部１２が同一の圧力で加圧され、第１シール領域および第２シール領域ともに同一のシール品質を確保することができる。

【0043】

シールツール１０は、側面に断熱コーティング層４０が位置することができる。ここで、シールツール１０の側面は、パウチケース１と接触する面に垂直な面を意味する。換言すれば、シールブロック２０と接触する面の反対面を除く外面に断熱コーティング層４０が位置することができる。

【0044】

シールツール１０はパウチケース１のシール前、シール中、およびシール後に外部に熱を奪われるが、断熱コーティング層４０がシールツール１０が外部に熱を奪われるのを防止することができるため、二次電池をシールする際に供給される熱源の供給量を減らす経済的な効果が発生することができる。

【0045】

シールツール１０は、パウチケースシール部１１とリードシール部１２の側面に位置する断熱コーティング層４０の厚さが互いに異なることができる。

【0046】

一実施形態において、シールツール１０は、シールブロック２０の長さ方向に沿ってパウチケースシール部１１、リードシール部１２、パウチケースシール部１１の順に設けられることができる。この際、パウチケースシール部１１の間に位置するリードシール部１２は、パウチケースシール部１１に比べて温度が高く、対流熱（シールツール１０から外部に逃げる熱）が少ない。したがって、シールツール１０は、リードシール部１２に位置する断熱コーティング層４０が、パウチケースシール部１１に位置する断熱コーティング層４０よりも厚さが薄く設けられることができる。

【0047】

パウチケースシール部１１に位置する断熱コーティング層４０が、リードシール部１２に位置する断熱コーティング層４０よりも厚さが厚いことで、リードシール部１２の対流熱よりもパウチケースシール部１１の対流熱が小さくなり、シールツール１０の温度を均一に維持することができる。そして、シールツール１０の温度が均一に維持されることで、パウチケース１のシール品質が均一に維持されることができる。

【0048】

図７は、本発明の一実施態様による断熱コーティング層４０の構造を示す概略図である。

【0049】

断熱コーティング層４０は、シールツール１０またはシールブロック２０のように母材に接着される接着層４１、および接着層４１の一面に設けられ、母材の熱が外部に放出されるのを防止する断熱層４２を含むことができる。接着層４１は、母材の温度により相が変化しなければならないため、例えば、ＮｉＣｏＣｒＡｌＹ、ＮｉＣｒＡｌＹ、およびＣｏＣｒＡｌＹのいずれか１つ以上を含むことができる。そして、断熱層４２は、例えば、安定化ジルコニア、イットリア、および酸化アルミニウムのいずれか１つ以上を含むことができる。

【0050】

シールブロック２０は、シールツール１０を加熱するかまたはパウチケース１を支持する。シールブロック２０は、１対で構成されることができる。

【0051】

一実施形態において、シールブロック２０は、一面にシールツール１０が位置することができる。この際、シールブロック２０は、シールツール１０を加熱し、パウチケース１と接触しない。

【0052】

他の実施形態において、シールブロック２０は、一面にシールツール１０が位置しなくてもよい。この際、シールブロック２０は、電極組立体が収容されたパウチケース１、より詳細にはパウチケース１のシール領域を支持することができる。

【0053】

図５は、本発明の他の実施態様による二次電池用シール装置１００を示す斜視図である。

【0054】

図１を参照すれば、１対のシールブロック２０は、両方とも一実施形態によるシールブロック２０で構成されることができる。

【0055】

または、図５を参照すれば、一方は一実施形態によるシールブロック２０、他方は他の実施形態によるシールブロック２０で構成されることができる。この際、他の実施形態によるシールブロック２０は、一実施形態によるシールブロック２０のシールツール１０と対応する領域に断熱コーティング層４０が位置しない。したがって、他の実施形態によるシールブロック２０は、シールツール１０と対応する領域がパウチケース１を支持すると同時に加熱することができる。

【0056】

二次電池用シール装置１００は、シールブロック２０を上下に移動させる移動部材５０をさらに含むことができる。移動部材５０は、シールブロック２０を移動させてパウチケース１を加圧するものであり、シールブロック２０の他面、すなわちシールツール１０が位置する面の反対面に設けられることができる。

【0057】

例えば、１対のシールブロック２０がともに一実施形態によるシールブロック２０を含む場合、移動部材５０は、１対のシールブロック２０の両方に設けられることができる。

【0058】

または、１対のシールブロック２０が一実施形態および他の実施形態によるシールブロック２０をそれぞれ含む場合、移動部材５０は、１対のシールブロック２０のうち一方のシールブロック２０のみに設けられることができる。この際、一実施形態によるシールブロック２０は、パウチケース１の上部に位置することができ、他の実施形態によるシールブロック２０の一面にパウチケース１がマウントされることができる。

【0059】

または、１対のシールブロック２０が一実施形態および他の実施形態によるシールブロック２０をそれぞれ含む場合、移動部材５０は、１対のシールブロック２０の両方に設けられることができる。

【0060】

シールブロック２０は、シールツール１０が位置しない面を通して対流熱が発生するのを防止するために、シールツール１０が位置しない面に断熱コーティング層４０が位置することができる。断熱コーティング層４０は、シールツール１０が設けられた面にシールツール１０が位置しない部分、シールブロック２０の側面および下面に位置することができる。シールブロック２０の側面とは、シールツール１０が設けられた面に垂直な面を意味し、下面とは、シールツール１０が位置する面の反対面を意味する。

【0061】

シールブロック２０の側面および下面に位置する断熱コーティング層４０は、シールブロック２０側面に接着されるか、またはシールブロック２０の側面および下面と対応する形状のケースとして構成され、脱着が可能である。

【0062】

本発明に係る二次電池用シール装置１００は、シールブロック２０を加熱する加熱部材３０を含む。加熱部材３０は、シールブロック２０の内部に位置することができる。したがって、シールブロック２０は、内部に加熱部材３０が引き込まれる空間を含むことができる。

【0063】

例えば、シールブロック２０は、長さ方向に沿って円柱状の中空空間を含むことができる。そして、加熱部材３０は、シールブロック２０の円柱状またはコイル状の中空空間に引き込まれることができる。

【0064】

図６は、本発明の一実施態様による加熱部材３０により発生する熱がシールブロック２０およびシールツール１０に伝達されることを示す断面図である。

【0065】

加熱部材３０は、シールブロック２０を加熱させ、加熱されたシールブロック２０は、一面に直接接触したシールツール１０を加熱させることができる。そして、シールブロック２０およびシールツール１０の表面に位置する断熱コーティング層４０は、シールブロック２０およびシールツール１０の熱が外部に放出されるのを防止することができる。

【0066】

以上、本発明の好ましい実施形態を参照して説明したが、当該技術分野の熟練した当業者であれば、下記の特許請求の範囲に記載された本発明の思想および領域から逸脱しない範囲内で本発明を多様に修正および変更可能であることを理解することができる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4(a)】

【図4(b)】

【図5】

【図6】

【図7】

【国際調査報告】