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特表2024-547054スタック型電極体のサイドシーリング装置、スタック型電極体を有する二次電池およびその製造方法

書誌要約請求の範囲詳細な説明課題実施例実施するための形態図面の説明

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(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】2024-12-26

(54)【発明の名称】スタック型電極体のサイドシーリング装置、スタック型電極体を有する二次電池およびその製造方法

(51)【国際特許分類】

H01M 10/04 20060101AFI20241219BHJP

H01M 10/0585 20100101ALI20241219BHJP

【ＦＩ】

H01M10/04 Z

H01M10/0585

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024536982

(86)(22)【出願日】2023-04-27

(85)【翻訳文提出日】2024-06-19

(86)【国際出願番号】 KR2023005749

(87)【国際公開番号】W WO2023211179

(87)【国際公開日】2023-11-02

(31)【優先権主張番号】10-2022-0051767

(32)【優先日】2022-04-27

(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】リー、ウーウォン

【テーマコード（参考）】

5H028

5H029

【Ｆターム（参考）】

5H028AA05

5H028BB04

5H028BB05

5H028BB15

5H028BB19

5H028CC08

5H028CC11

5H028CC26

5H028EE10

5H028HH00

5H029AJ14

5H029BJ12

5H029CJ02

5H029CJ03

5H029CJ05

5H029CJ28

5H029CJ30

5H029DJ04

5H029HJ12

5H029HJ15

(57)【要約】

本発明の好ましい実施形態によるスタック型電極体のシーリング装置は、正電極、分離膜と負電極が交差積層されたスタック型電極体が載置する載置部と、前記スタック型電極体の非電極辺の両側を上下に加圧し、前記分離膜の末端が上下に互いに当接して密着して前記分離膜からなるシーリング面を形成するプレス部と、前記シーリング面を形成する分離膜の間に固着力を付与して前記シーリング面を強化する強化部と、を含み得る。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

正電極、分離膜と負電極が交差積層されたスタック型電極体を載置する載置部と、
前記スタック型電極体の非電極辺の両側を上下に加圧し、前記分離膜の末端が上下に互いに当接して密着して前記分離膜からなるシーリング面を形成するプレス部と、
前記シーリング面を形成する分離膜の間に固着力を付与して前記シーリング面を強化する強化部と、を含むスタック型電極体のサイドシーリング装置。

【請求項2】

前記プレス部は、前記正電極または前記負電極よりも前記スタック型電極体の幅方向にさらに延長された前記分離膜の延長部を加圧するように備えられる請求項１に記載のスタック型電極体のサイドシーリング装置。

【請求項3】

前記プレス部は、回転加圧を行うローラ部を含む請求項２に記載のスタック型電極体のサイドシーリング装置。

【請求項4】

前記ローラ部は、前記スタック型電極体の高さ方向を基準として、中央から上端および下端に行くほど、前記分離膜の曲がる程度が増加するように加圧する請求項３に記載のスタック型電極体のサイドシーリング装置。

【請求項5】

前記強化部は、前記分離膜の末端を加熱して固着力を付与するヒーティング部を含む請求項４に記載のスタック型電極体のサイドシーリング装置。

【請求項6】

前記ヒーティング部は、前記分離膜の末端を前記スタック型電極体の幅方向を基準として、前記スタック型電極体の中央方向に加圧し、前記分離膜の熱融着によって前記シーリング面を形成する請求項５に記載のスタック型電極体のサイドシーリング装置。

【請求項7】

前記熱融着によるシーリング面は、上下積層された前記分離膜の延長部全体に形成され、前記スタック型電極体の非電極辺側の断面は、上端と下端の前記分離膜および前記シーリング面によって台形の形状に形成される請求項６に記載のスタック型電極体のサイドシーリング装置。

【請求項8】

前記ヒーティング部は、
前記スタック型電極体の長手方向と並んで配置されるヒーティングバーと、
前記ヒーティングバーを前記スタック型電極体の幅方向に前後移動させる前後移動部材と、を含む請求項７に記載のスタック型電極体のサイドシーリング装置。

【請求項9】

前記載置部に載置した前記スタック型電極体のアライメント情報を生成する検査部を含む請求項１に記載のスタック型電極体のサイドシーリング装置。

【請求項10】

前記プレス部および前記強化部の動作を制御し、前記検査部で生成されたアライメント情報によって前記プレス部および前記強化部の位置および角度を補正するように制御するコントロール部を含む請求項９に記載のスタック型電極体のサイドシーリング装置。

【請求項11】

前記プレス部および前記強化部が備えられる本体フレームを含み、前記本体フレームの移動と回転によって前記プレス部および前記強化部の位置および角度を調整する本体部を含む請求項１に記載のスタック型電極体のサイドシーリング装置。

【請求項12】

前記本体部は、前記載置部の両側にそれぞれ備えられる請求項１１に記載のスタック型電極体のサイドシーリング装置。

【請求項13】

前記プレス部は、前記本体フレームの上端および下端からそれぞれ下方および上方に延長されて備えられ、前記強化部は、前記本体フレームで前記スタック型電極体に向かって側方に延長されて備えられる請求項１１に記載のスタック型電極体のサイドシーリング装置。

【請求項14】

前記本体フレームと連結されて前記本体フレームを一体に前記スタック型電極体の幅方向に前後に移動させる位置調整部を含む請求項１１に記載のスタック型電極体のサイドシーリング装置。

【請求項15】

前記本体フレームと連結されて前記本体フレームを一体に水平方向に回転させる角度調整部を含む請求項１４に記載のスタック型電極体のサイドシーリング装置。

【請求項16】

前記位置調整部と前記本体フレームは、前記角度調整部を介して互いに連結される請求項１５に記載のスタック型電極体のサイドシーリング装置。

【請求項17】

前記位置調整部は、
前記スタック型電極体の幅方向に並んで前記本体フレームより上側に配置されるＹ軸ガイドレールと、
前記Ｙ軸ガイドレールに移動可能に備えられるＹ軸移動部材と、
前記Ｙ軸移動部材に駆動力を提供する駆動モータと、を含む請求項１４に記載のスタック型電極体のサイドシーリング装置。

【請求項18】

前記載置部に備えられて載置したスタック型電極体の電極辺を固定するグリッパを含む請求項１に記載のスタック型電極体のサイドシーリング装置。

【請求項19】

正極、分離膜および負極が交差積層されて形成されるスタック型電極体を含む二次電池において、
前記スタック型電極体の非電極辺の両側には、前記分離膜の延長部が上下に互いに密着してなるシーリング面が備えられ、
前記スタック型電極体の高さ基準の中央から上下両端に行くほど、前記分離膜の延長部の曲がる程度が増加し、
前記シーリング面には、熱加圧によって前記分離膜の延長部の間に固着力が付与される二次電池。

【請求項20】

前記熱加圧によって形成されたシーリング面は、上下積層された前記分離膜の延長部全体に形成され、前記スタック型電極体の非電極辺側の断面は、上端と下端の前記分離膜および前記シーリング面によって台形の形状に形成される請求項１９に記載の二次電池。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、スタック型電極体のサイドシーリング装置、スタック型電極体を含む二次電池、およびその製造方法に関するものであって、具体的には、スタック型電極体の非電極辺側に強固なシーリング面を形成するサイドシーリング装置および製造方法に関する。

【0002】

本出願は、２０２２年０４月２７日付の韓国特許出願第１０－２０２２－００５１７６７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すべての内容は、本明細書の一部として含まれる。

【背景技術】

【0003】

一般に、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。

【0004】

これらの二次電池は、デジタルカメラ、Ｐ－ＤＶＤ、ＭＰ３Ｐ、携帯電話、ＰＤＡ（登録商標）、ＰｏｒｔａｂｌｅＧａｍｅＤｅｖｉｃｅ、ＰｏｗｅｒＴｏｏｌ、Ｅ－ｂｉｋｅなどの小型製品だけでなく、電気自動車（ＥＶ）、ハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）、並列型ハイブリッド電気自動車（ＰＨＥＶ）などの動力源としても注目されている。

【0005】

自動車などの中大型デバイスには、高出力、大容量の必要性のために、複数のバッテリーセルを電気的に接続した中大型バッテリーモジュールが使用される。しかしながら、中大型電池モジュールは、できるだけ小さく軽量に製造されることが好ましいため、高い集積度で充電でき、容量に比べて軽い角型電池、ポーチ型電池などが中大型電池モジュールの電池セルとして主に使用されている。

【0006】

これらの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および負極集電体に塗布して正極（Ｃａｔｈｏｄｅ）と負極（Ａｎｏｄｅ）を製造し、これを分離膜（Ｓｅｐａｒａｔｏｒ）の両側に積層することにより所定形状のスタック型電極体を形成する。そして、電池ケースにスタック型電極体を収納し、電解液注入後にシールする。

【0007】

本出願人の韓国公開特許第２００１－００８２０５９号公報および韓国公開特許第２００１－００８２０６０号公報に開示されているスタック／フォールディング型電極組立体は、正極／分離膜／負極が順次積層された構造であるフルセル（ＦｕｌｌＣｅｌｌ）を単位セルとして有し、複数のフルセルが長い分離膜シート上に配置された状態で分離膜シートを単位長さだけ繰り返し巻き取って製造する。

【0008】

このような、スタック／フォールディング型電極組立体の場合、すべてのフルセルの外郭が分離膜シートによって囲まれているため、電極組立体の構造をなす各層間の相対位置は、固定されている。

【0009】

図１および図２は、従来技術によるスタック型電極組立体のテーピング構造を説明するための図である。

【0010】

スタック／フォールディング型電極組立体とは異なり、電極および分離膜間の相対位置が固定されていないため、各層間の相対位置を固定するために電極組立体の側面をテープを用いてテーピングする。図１および図２に示すように、従来は、テープ２１、２２が帯状にスタック型電極体を囲む。

【0011】

図２を参照すると、スタック型電極組立体は、正極１１、分離膜１２、負極１３が順次積層される。分離膜１２は、正極１１と負極１３との間に配置され、正極１１と負極１３間の物理的接触による電気的短絡を防止する。

【0012】

このようなスタック型電極組立体の場合、通常、分離膜１２が電極（正極１１、負極１３）よりも横幅および縦幅が広く製造され、分離膜の横幅または縦幅に対応する幅を有するマガジンまたはジグに分離膜を積層し、その上に電極を積層する工程を繰り返し行い、スタック型電極組立体を製造する。その後、スタック型電極組立体は、後続工程に一体に投入され、二次電池を製造することになる。

【0013】

スタック型電極組立体は、１つのアセンブリで一体に後続工程に投入されるため、後続工程過程で積層がねじれないようにすることが好ましい。このために、従来は、テープを介してスタック型電極組立体の積層がねじれないように固定した。

【0014】

具体的に、テープ２１、２２をスタック型電極体の外面を囲みながらテーピングするが、このときテープの端部が重なることによって、テープの重なり厚さだけ段差が発生する。テーピングによる段差のため、段差部分（図１のＡ参照）において、リチウム析出による不良が発生し得る。

【0015】

また、スタック工程後のテーピング工程において、スタック型電極組立体の上端と下端に位置する分離膜が剥がれたり破れたりして電極が露出して不良が発生し得る。

【0016】

そして、パッケージング工程で電解液が電池ケース内部に注入されるとき、長辺（非電極辺）でシールされていないため、末端分離膜が剥離する現象が発生することがあり、これは電極露出を引き起こす問題を発生させることがある。また、パッケージング完了後の二次電池の物流移動時に電解液の揺れによって波動が発生し、発生した波動が剥離した分離膜に影響を与えて分離膜が破れる現象が発生することもある。

【0017】

さらに、従来のスタック型電極体は、側面への異物の流入が遮断されず、使用経過によってスタック型電極体への異物の流入時に、異物による低電圧不良が発生する問題があった。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0018】

本発明は、スタック型電極体の長辺（非電極辺）側で発生し得る分離膜の破れ現象を防止できるスタック型電極体のサイドシーリング装置、製造方法を提供することを目的とする

【0019】

本発明の一実施形態によって、スタック型電極体の長辺側にシーリング面が形成されるようにスタック型電極体の長辺側を予め成形した後、分離膜で構成されたシーリング面が強固に維持されるように加圧および加熱するスタック型電極体のサイドシーリング装置を提供しようとする。

【0020】

本発明の一実施形態によって、長辺側で分離膜が互いに連続的に密着してなるシーリング面が形成され、分離膜の損傷が防止されるスタック型電極体およびこれを含む二次電池を提供しようとする。

【0021】

本発明の一実施形態によって、長辺側における分離膜の延長部の上下プレスおよび側方向への加圧を通じて効果的かつ容易に長辺側における分離膜の延長部に剛性を付与することができるサイドシーリング装置およびその方法を提供しようとする。

【0022】

本発明の一実施形態によって、従来の分離膜をそのまま用いながらも分離膜の上下加圧および側方向熱加圧を通じて長辺側で効果的かつ容易に分離膜を保護できるスタック型電極体およびこれを含む二次電池を提供しようとする。

【課題を解決するための手段】

【0023】

前述の目的を達成するために、本発明の一実施形態によると、正電極、分離膜と負電極が交差積層されたスタック型電極体を載置する載置部と、前記スタック型電極体の非電極辺の両側を上下に加圧し、前記分離膜の末端が上下に互いに当接して密着して前記分離膜からなるシーリング面を形成するプレス部と、前記シーリング面を形成する分離膜の間に固着力を付与して前記シーリング面を強化する強化部と、を含むことを特徴とするスタック型電極体のサイドシーリング装置を提供し得る。

【0024】

前記プレス部は、前記正電極または負電極よりも前記スタック型電極体の幅方向にさらに延長された分離膜の延長部を加圧するように備えられることが好ましい。前記分離膜は、従来の分離膜をそのまま用い得る、すなわち、シーリング面を形成するための追加の構造または形状の変更や材質の変更、およびコーティング層または接着層の追加などが不要になることがある。

【0025】

前記プレス部は、回転加圧を行うローラ部を含み得る。

【0026】

前記ローラ部は、前記スタック型電極体の高さ方向を基準として、中央から上端および下端に行くほど、前記分離膜の曲がる程度が増加するように加圧することが好ましい。すなわち、分離膜の末端は、スタック型電極体の高さ方向を基準として、中央に収束するように形成されることが好ましい。

【0027】

前記強化部は、前記分離膜の末端を加熱して固着力を付与するヒーティング部を含むことが好ましい。

【0028】

前記ヒーティング部は、前記分離膜の末端を前記スタック型電極体の幅方向を基準として、前記スタック型電極体の中央方向に加圧し、前記分離膜の熱融着によって前記シーリング面を形成することが好ましい。

【0029】

前記熱融着によるシーリング面は、上下積層された分離膜の延長部全体に形成され、前記スタック型電極体の非電極辺側の断面は、上端と下端の分離膜および前記シーリング面によって台形の形状に形成され得る。

【0030】

前記ヒーティング部は、前記スタック型電極体の長手方向と並んで配置されるヒーティングバーと、前記ヒーティングバーを前記スタック型電極体の幅方向に前後移動させる前後移動部材と、を含み得る。

【0031】

前記載置部に載置した前記スタック型電極体のアライメント情報を生成する検査部を含むことが好ましい。

【0032】

前記プレス部および強化部の動作を制御し、前記検査部で生成されたアライメント情報によって前記プレス部および強化部の位置および角度を補正するように制御するコントロール部を含むことが好ましい。

【0033】

前記プレス部および強化部が備えられる本体フレームを含み、前記本体フレームの移動と回転によって前記プレス部および強化部の位置および角度を調整する本体部を含むことが好ましい。

【0034】

前記本体部は、前記載置部の両側にそれぞれ備えられることが好ましい。

【0035】

前記プレス部は、前記本体フレームの上端および下端からそれぞれ下方および上方に延長されて備えられ、前記強化部は、前記本体フレームで前記スタック型電極体に向かって側方に延長されて備えられ得る。

【0036】

前記本体フレームと連結されて前記本体フレームを一体に前記スタック型電極体の幅方向に前後に移動させる位置調整部を含み得る。

【0037】

前記本体フレームと連結されて前記本体フレームを一体に水平方向に回転させる角度調整部を含み得る。

【0038】

前記位置調整部と前記本体フレームは、前記角度調整部を介して互いに連結されることが好ましい。

【0039】

前記位置調整部は、前記スタック型電極体の幅方向に並んで前記本体フレームより上側に配置されるＹ軸ガイドレールと、前記Ｙ軸ガイドレールに移動可能に備えられるＹ軸移動部材と、前記Ｙ軸移動部材に駆動力を提供する駆動モータと、を含み得る。

【0040】

前記載置部に備えられて載置したスタック型電極体の電極辺を固定するグリッパを含み得る。

【0041】

前述の目的を達成するために、本発明の一実施形態によると、正極、分離膜および負極が交差積層されて形成されるスタック型電極体を含む二次電池において、前記スタック型電極体の非電極辺の両側には、前記分離膜の延長部が上下に互いに密着してなるシーリング面が備えられ、前記スタック型電極体の高さ基準の中央から上下両端に行くほど、前記分離膜の延長部の曲がる程度が増加し、前記シーリング面には、熱加圧によって前記分離膜の延長部の間に固着力が付与されることを特徴とする二次電池を提供し得る。

【0042】

前記熱加圧によって形成されたシーリング面は、上下積層された分離膜の延長部全体に形成され、前記スタック型電極体の非電極辺側の断面は、上端と下端の分離膜および前記シーリング面によって台形の形状に形成されることが好ましい。

【0043】

本発明の好ましい実施形態によるスタック型電極体のシーリング装置は、正電極、分離膜と負電極が交差積層されたスタック型電極体を載置する載置部と、スタック型電極体の長辺側を上下に加圧ローリングし、分離膜の端部が互いに当接して分離膜で構成されたシーリング面が設けられるように、スタック型電極体を予め成形するローリング部と、シーリング面に面接触しながらシーリング面を加熱し、スタック型電極体の長辺側をシールするヒーティング部と、を含むことを特徴とする。

【0044】

本発明の好ましい実施形態において、ローリング部は、スタック型電極体の長手方向と並んで配置され、スタック型電極体の高さ方向に下降動作しながら、スタック型電極体の上面を加圧ローリングする上部ローラと、上部ローラと向かい合うが、上部ローラと並んで配置され、スタック型電極体の高さ方向に上昇動作しながら、スタック型電極体の下面を加圧ローリングする下部ローラと、を含み、上部ローラと下部ローラは、スタック型電極体の幅方向においてスタック型電極体の外側方向に移動しながら、スタック型電極体を上下に加圧ローリングし、分離膜の端部が互いに当接してシーリング面が設けられるように、スタック型電極体の長辺側を予め成形することを特徴とする。

【0045】

本発明の好ましい実施形態において、ヒーティング部は、スタック型電極体の長手方向と並んで配置され、シーリング面に面接触するヒーティングバーと、ヒーティングバーに結合され、ヒーティングバーをスタック型電極体の幅方向に前後移動させるヒーティングバー前後移動部材と、を含み、ヒーティングバーは、ヒーティングバー前後移動部材によりスタック型電極体の長辺側に向かって前進移動しながらシーリング面に面接触し、シーリング面を加圧および加熱することを特徴とする。

【0046】

本発明の好ましい実施形態によるスタック型電極体のシーリング装置は、載置部の上部でスタック型電極体を撮影し、載置部の整列ラインに対するスタック型電極体の長辺アライメントを検査するビジョン検査部と、ローリング部およびヒーティング部が設けられる本体フレームを含むが、ビジョン検査部の長辺アライメント情報に基づいて、ローリング部およびヒーティング部がスタック型電極体の長辺側に並んで配置されるように、本体フレームの位置を調整する本体部をさらに含むことを特徴とする。

【0047】

本発明の好ましい実施形態において、本体フレームに結合され、長辺アライメント情報に基づいて、本体フレームを基準位置からアライメント角度θだけ回転させる角度調整部と、角度調整部に結合されて本体フレームに連結され、スタック型電極体の幅方向に本体フレームを前後移動させ、スタック型電極体に対するローリング部の位置を調整する位置調整部と、を含み、基準位置は、本体フレームが載置部の整列ラインと並んで配置された位置であり、アライメント角度θは、載置部の整列ラインに対するスタック型電極体の長辺側の角度であることを特徴とする。

【0048】

本発明の好ましい実施形態において、ビジョン検査部から長辺アライメント情報を受け、アライメント角度θ、進入位置およびヒーティング位置を算出し、予め設定されたステップ別に角度調整部、位置調整部、ローリング部とヒーティング部の動作を制御するコントロール部をさらに含み、進入位置は、スタック型電極体の長辺側とスタック型電極体の中央との間に設定された位置であり、ヒーティング位置は、シーリング面の位置であることを特徴とする。

【0049】

本発明の好ましい実施形態において、コントロール部は、本体フレームが角度調整部によって基準位置からアライメント角度θだけ回転され、位置調整部によってスタック型電極体の幅方向に基準位置から進入位置に前進移動し、ローリング部が進入位置でスタック型電極体を上下に加圧し、本体フレームが位置調整部によって進入位置から基準位置に後進移動しながら、ローリング部がスタック型電極体の長辺側を上下に加圧ローリングするように、本体部およびローリング部の動作を制御することを特徴とする。

【0050】

本発明の好ましい実施形態において、コントロール部は、ローリング部の動作完了後に、ヒーティング部のヒーティングバーがスタック型電極体の幅方向にヒーティング位置に前進移動し、ヒーティング位置でシーリング面と面接触し、予め設定された加熱時間の間、シーリング面を加圧および加熱するように、ヒーティング部の動作を制御することを特徴とする。

【0051】

本発明の好ましい実施形態において、本体フレームは、スタック型電極体の長辺側に向かう部分が開放された構造を有し、本体フレームの開放された側には、ローリング部がスタック型電極体の高さ方向に昇降可能に設けられ、ヒーティング部がスタック型電極体の幅方向に前後移動可能に設けられることを特徴とする。

【0052】

本発明の好ましい実施形態において、位置調整部は、スタック型電極体の幅方向に並んで本体フレームの上部に配置されるＹ軸ガイドレールと、スタック型電極体の幅方向に前後移動可能にＹ軸ガイドレールに設けられ、角度調整部に結合されるＹ軸移動部材と、Ｙ軸移動部材に結合され、Ｙ軸移動部材に駆動力を提供する駆動モータと、を含み、駆動モータの回転方向および回転速度の制御を通じて、本体フレームがスタック型電極体に進入または後退するように本体フレームの位置を調整することを特徴とする。

【0053】

本発明の好ましい実施形態において、ローリング部は、スタック型電極体の長手方向に並んで本体フレームの上端部に設けられ、スタック型電極体の上面を加圧ローリングする上部ローラと、本体フレームの上端部で上部ローラに結合され、スタック型電極体の高さ方向に上部ローラを昇降させる上部昇降部材と、上部ローラと並んで対向して本体フレームの下端部に設けられ、スタック型電極体の下面を加圧ローリングする下部ローラと、本体フレームの下端部で下部ローラに結合され、スタック型電極体の高さ方向に下部ローラを昇降させる下部昇降部材と、を含み、本体フレームが進入位置に到達すると、上部ローラが上部昇降部材によって下降し、下部ローラが下部昇降部材によって上昇しながらスタック型電極体を上下に加圧するように動作し、進入位置は、スタック型電極体の長辺側とスタック型電極体の中央との間に設定された位置であることを特徴とする。

【0054】

本発明の好ましい実施形態において、ローリング部は、本体フレームが基準位置に移動すると、上部ローラが上部昇降部材によって上昇し、下部ローラが下部昇降部材によって下降しながら、スタック型電極体に対する加圧を解除するように動作することを特徴とする。

【0055】

本発明の好ましい実施形態において、本体部は、予め成形されたスタック型電極体の長辺の一側をシールする第１ヒーティング部が設けられる第１本体部と、予め成形されたスタック型電極体の長辺の他側をシールする第２ヒーティング部が設けられる第２本体部と、を含み、第１本体部と第２本体部は、載置部を挟んで互いに対向するように配置され、スタック型電極体の長辺の両側を同時にシールするように動作することを特徴とする。

【0056】

本発明の好ましい実施形態において、第１本体部は、第１ヒーティング部および第１ローリング部が設けられる第１本体フレームと、第１本体フレームに結合され、長辺アライメント情報に基づいて、スタック型電極体の長辺の一側に対応するように、第１本体フレームの回転角度を調整する第１角度調整部と、第１角度調整部に結合されて第１本体フレームに連結され、第１本体フレームをスタック型電極体の幅方向に前後移動させる第１位置調整部と、を含むことを特徴とする。

【0057】

本発明の好ましい実施形態において、第１位置調整部は、スタック型電極体の幅方向に並んで第１本体フレームの上部に配置される第１Ｙ軸ガイドレールと、スタック型電極体の幅方向に前後移動可能に第１Ｙ軸ガイドレールに設けられ、第１角度調整部に結合される第１Ｙ軸移動部材と、第１Ｙ軸移動部材に結合され、第１Ｙ軸移動部材に駆動力を提供する第１駆動モータと、を含み、第１駆動モータの回転方向および回転速度制御を通じて、第１Ｙ軸移動部材が第１基準位置から第１進入位置に前進移動し、第１進入位置から第１基準位置に後進移動しながら、本体フレームの位置を調整し、第１基準位置は、第１本体フレームが載置部の整列ラインに並んで配置された位置であり、第１進入位置は、スタック型電極体の長辺の一側とスタック型電極体の中央との間の位置であることを特徴とする。

【0058】

本発明の好ましい実施形態において、第１ローリング部は、互いに対向するように配置される第１上部ローラと第１下部ローラとを含み、第１上部ローラと第１下部ローラがスタック型電極体を上下に加圧ローリングし、スタック型電極体の長辺の一側に第１シーリング面が形成されるように、スタック型電極体の長辺の一側を予め成形することを特徴とする。

【0059】

本発明の好ましい実施形態において、第１ヒーティング部は、第１シーリング面に面接触する第１ヒーティングバーと、第１ヒーティングバーと第１本体フレームに結合され、スタック型電極体の幅方向に第１ヒーティングバーを第１本体フレームに対して前後移動させる第１ヒーティングバー前後移動部材と、を含み、第１ヒーティングバーは、第１ヒーティングバー前後移動部材によりスタック型電極体の長辺の一側に向かって第１ヒーティング位置に前進移動され、スタック型電極体の長辺の一側の第１シーリング面に面接触し、第１シーリング面を加圧および加熱してスタック型電極体の長辺の一側をシールし、第１ヒーティング位置は、スタック型電極体の長辺の一側の位置であることを特徴とする。

【0060】

本発明の好ましい実施形態において、第２本体部は、第２ヒーティング部および第２ローリング部が設けられる第２本体フレームと、第２本体フレームに結合され、長辺アライメント情報に基づいて、スタック型電極体の長辺の他側に対応するように、第２本体フレームの回転角度を調整する第２角度調整部と、第２角度調整部に結合されて第２本体フレームに連結され、第２本体フレームをスタック型電極体の幅方向に前後移動させる第２位置調整部と、を含むことを特徴とする。

【0061】

本発明の好ましい実施形態において、第２位置調整部は、スタック型電極体の幅方向に並んで第２本体フレームの上部に配置される第２Ｙ軸ガイドレールと、スタック型電極体の幅方向に前後移動可能に第２Ｙ軸ガイドレールに設けられ、第２角度調整部に結合される第２Ｙ軸移動部材と、第２Ｙ軸移動部材に結合され、第２Ｙ軸移動部材に駆動力を提供する第２駆動モータと、を含み、第２駆動モータの回転方向および回転速度制御を通じて、第２Ｙ軸移動部材が第２基準位置から第２進入位置に前進移動し、第２進入位置から第２基準位置に後進移動しながら、本体フレームの位置を調整し、第２基準位置は、第２本体フレームが載置部の整列ラインに並んで配置された位置であり、第２進入位置は、スタック型電極体の長辺の他側とスタック型電極体の中央との間の位置であることを特徴とする。

【0062】

本発明の好ましい実施形態において、第２ローリング部は、互いに対向するように配置される第２上部ローラと第２下部ローラとを含み、第２上部ローラと第２下部ローラがスタック型電極体を上下に加圧ローリングし、スタック型電極体の長辺の他側に第２シーリング面が形成されるように、スタック電極体の長辺の他側を予め成形することを特徴とする。

【0063】

本発明の好ましい実施形態において、第２ヒーティング部は、第２シーリング面に面接触する第２ヒーティングバーと、第２ヒーティングバーと第２本体フレームに結合され、スタック型電極体の幅方向に第２ヒーティングバーを第２本体フレームに対して前後移動させる第２ヒーティングバー前後移動部材と、を含み、第２ヒーティングバーは、第２ヒーティングバー前後移動部材によりスタック型電極体の長辺の他側に向かって第２ヒーティング位置に前進移動され、スタック型電極体の長辺の他側の第２シーリング面に面接触し、第２シーリング面を加圧および加熱してスタック型電極体の長辺の他側をシールし、第２ヒーティング位置は、スタック型電極体の長辺の他側の位置であることを特徴とする。

【0064】

本発明の好ましい実施形態によるスタック型電極体のシーリング装置は、載置部に設けられ、スタック型電極体の短辺側を把持し、スタック型電極体の動きを制限するグリッパをさらに含むことを特徴とする。

【0065】

本発明の好ましい実施形態によるスタック型電極体は、前記スタック型電極体のシーリング装置を用いて製作されることを特徴とする。

【0066】

本発明の好ましい実施形態によるスタック型電極体の製造方法は、前記スタック型電極体のシーリング装置を用いてスタック型電極体を製作することを特徴とする。

【発明の効果】

【0067】

本発明によって、スタック型電極体の長辺（非電極辺）側で発生し得る分離膜の破れ現象を防止できるスタック型電極体のサイドシーリング装置、製造方法を提供し得る。

【0068】

本発明の一実施形態によって、スタック型電極体の長辺側にシーリング面が形成されるようにスタック型電極体の長辺側を予め成形した後、分離膜で構成されたシーリング面が強固に維持されるように加圧および加熱するスタック型電極体のサイドシーリング装置を提供し得る。

【0069】

本発明の一実施形態によって、長辺側で分離膜が互いに連続的に密着してなるシーリング面が形成され、分離膜損傷が防止されたスタック型電極体およびこれを含む二次電池を提供し得る。

【0070】

本発明の一実施形態によって、長辺側における分離膜の延長部の上下プレスおよび側方向への加圧を通じて効果的かつ容易に長辺側における分離膜の延長部に剛性を付与することができるサイドシーリング装置およびその方法を提供し得る。

【0071】

本発明の一実施形態によって、従来の分離膜をそのまま用いながらも分離膜の上下加圧および側方向熱加圧を通じて長辺側で効果的かつ容易に分離膜を保護できるスタック型電極体およびこれを含む二次電池を提供し得る。

【図面の簡単な説明】

【0072】

【図1】従来技術によるスタック型電極組立体のテーピング構造を説明するための図である。

【図2】従来技術によるスタック型電極組立体のテーピング構造を説明するための図である。

【図3】本発明の一実施形態によるスタック型電極体のサイドシーリング装置の構成図を概略的に示す。

【図4】本発明の一実施形態によるスタック型電極体のサイドシーリング装置の斜視図を概略的に示す。

【図5】本発明の一実施形態によるスタック型電極体のサイドシーリング装置の斜視図を概略的に示す。

【図6】本発明の一実施形態によるスタック型電極体に対する基準位置、進入位置およびヒーティング位置を説明するための図である。

【図7】本発明の一実施形態によるスタック型電極体に対する本体部の位置調整を説明するための図である。

【図8】本発明の一実施形態において、第１本体フレームが第１進入位置に移動され、第２本体フレームが第２進入位置に移動される過程を説明するための図である。

【図9】本発明の一実施形態において、第１ローリング部と第２ローリング部がスタック型電極体を加圧ローリングする過程を説明するための図である。

【図10】本発明の一実施形態において、第１ローリング部と第２ローリング部がスタック型電極体を加圧ローリングする過程を説明するための図である。

【図11】本発明の一実施形態において、第１ローリング部と第２ローリング部がスタック型電極体を加圧ローリングする過程を説明するための図である。

【図12】（ａ）は、本発明の一実施形態による予め成形前のスタック型電極体の断面を概略的に示し、（ｂ）は、本発明の一実施形態による第１ローリング部および第２ローリング部によって予め成形されたスタック型電極体の断面を概略的に示す。

【図13】本発明の一実施形態による予め成形されたスタック型電極体の斜視図を概略的に示す。

【図14】本発明の一実施形態による第１ヒーティング部および第２ヒーティング部がヒーティング位置に移動され、スタック型電極体の長辺の両側をシールする過程を説明するための図である。

【図15】本発明の一実施形態によって製作されたスタック型電極体の斜視図を概略的に示す。

【図16】図１５のｘ－ｘ線に沿った断面図を概略的に示す。

【発明を実施するための形態】

【0073】

以下、添付図面を参照して本発明の好ましい実施形態によるスタック型電極体のサイドシーリング装置、スタック型電極体およびスタック型電極体の製造方法について説明する。ただし、添付の図面は、例示的なものであって、本出願のスタック型電極体のサイドシーリング装置、スタック型電極体およびスタック型電極体の製造方法の範囲が添付の図面によって限定されるものではない。

【0074】

図３～図５を参照すると、本発明の好ましい実施形態によるスタック型電極体のサイドシーリング装置１００は、載置部１１０と、シーリング装置の動作を制御するコントロール部１３０と、を含む。

【0075】

載置部１１０には、正電極２１２、分離膜２１１、および負電極２１３が交差積層されたスタック型電極体２００が載置する。前記載置部１１０に位置したスタック型電極体２００の長辺側にシーリングが行われる。したがって、前記載置部１１０をサイドシーリングステーションと呼ぶことができる。

【0076】

載置部１１０には、グリッパ１１５が備えられ得る。グリッパ１１５は、サイドシーリングステーションでスタック型電極体２００を固定させることができる。具体的に、グリッパ１１５は、スタック型電極体２００の短辺の両側を把持し、スタック型電極体２００の動きを制限するように備えられ得る。ここで、スタック型電極体２００の短辺側とは、リードタブが設けられた側面部分を指し、長辺側とは、リードタブが設けられていない側面部分を意味する。図示のように、長方形のスタック型電極体２００で向かい合う短辺にリードタブが形成され得、いずれか１つの短辺にのみリードタブが形成され得る。場合によっては、長辺にリードタブが形成された形状でスタック型電極体を製作することができるが、便宜上、本明細書において長辺とは、互いに対向する非電極辺を意味する。

【0077】

本発明の好ましい実施形態によるスタック型電極体のサイドシーリング装置１００は、プレス部１５０ａ、１５０ｂを含み得る。

【0078】

スタック型電極体の長辺側において、正極および負極の幅よりも分離膜の幅が大きい。すなわち、スタック型電極体の長辺側において、分離膜は、正極および負極よりも両側にさらに延長されて末端が形成される。これを分離膜の延長部と呼ぶことができる。言い換えれば、長辺側において、分離膜末端から分離膜の延長部の直上部および直下部には、正極および負極が位置せず、分離膜の間には、正極または負極の高さまたは厚さによって上下ギャップが形成される。このような分離膜の末端または延長部は、弱い剛性によって損傷を受ける可能性がある。そして、後続工程で積層された状態にねじれが発生し得る。

【0079】

前記プレス部１５０ａ、１５０ｂは、長辺側で上下ギャップを置いて位置する複数の分離膜を互いに密着させてシーリング面を形成するように備えられ得る。すなわち、複数の分離膜が曲がるまたはベンディングになるように加圧し、より具体的には、曲げられた複数の分離膜が互いに密着するように加圧して備えられ得る。

【0080】

スタック型電極体の高さ、すなわち、厚さを基準として、最上端と最下端の分離膜から中央分離膜に至るまで、前記プレス部１５０ａ、１５０ｂの加圧力が伝達されるようにすることが好ましい。最上端と最下端における分離膜の曲がる角度は最も大きく、中心における分離膜の曲がる角度は、最小になるか、水平に維持できる。

【0081】

すなわち、プレス部１５０ａ、１５０ｂの加圧によって、最上端と最下端における分離膜を除いた残りの分離膜は、すべて上下に隣接する分離膜と密着するように加圧されることができる。上部に位置する分離膜は、プレスの加圧によって真上の分離膜により下部に加圧されながら、真下の分離膜を下部に加圧する。下部に位置する分離膜は、プレスの加圧によって真下の分離膜により上部に加圧されながら、真上の分離膜を上部に加圧する。このような加圧過程を通じて分離膜は、互いに上下に密着しつつ中央に収束するようになる。したがって、このような密着により長辺側の分離膜は、シーリング面を形成することになる。

【0082】

前記プレス部１５０ａ、１５０ｂは、プレスブロックの形で備えられてもよく、ローラの形で備えられてもよい。前記プレス部についての詳細は後述する。

【0083】

本発明の好ましい実施形態によるスタック型電極体のサイドシーリング装置１００は、プレス部１５０ａ、１５０ｂを介して形成されたシーリング面をより強固にする強化部１６０ａ、１６０ｂを含み得る。

【0084】

プレス部１５０ａ、１５０ｂを介して分離膜の末端または延長部を加圧して分離膜を曲げて互いに密着させた分離膜によりシーリング面が形成される。しかし、時間が経つにつれて曲がった分離膜は原形に復帰しようとする傾向を有し、特に、上下両端に行くほどこの傾向は、より顕著になることがある。すなわち、分離膜の密着が解除されることができる。

【0085】

したがって、分離膜の密着をより強固に維持できるようにする方案が必要であり、このために本実施形態においては、シーリング面強化部を含み得る。

【0086】

前記強化部１６０ａ、１６０ｂは、分離膜の末端が形成するシーリング面で分離膜の末端の間に固着力が形成されるようにするか、または固着力を付与するように備えられ得る。このような固着力は、加熱融着によって形成され得、ヒーティングバーの形を通じて固着力を付与することができる。前記強化部についての詳細は後述する。

【0087】

本発明の好ましい実施形態によるスタック型電極体のサイドシーリング装置１００は、スタック型電極体のアライメントを検査する検査部１２０を含み得る。前記検査部１２０は、ビジョンによってアライメントを検査することができる。したがって、検査部１２０をビジョン検査部１２０と呼ぶことができる。ビジョン検査部１２０は、載置部１１０の上部に設けられ得る。ビジョン検査部１２０は、スタック型電極体２００を撮影し、載置部１１０を基準にしてスタック型電極体２００の長辺アライメントを検査する。ビジョン検査部１２０は、予め設定された整列ラインＬにスタック型電極体２００の長辺がマッチングされる程度を検査することができる。

【0088】

例えば、図７に示すように、ビジョン検査部１２０は、スタック型電極体２００の長辺が載置部１１０の整列ラインＬに対するアライメント角度θを算出する。アライメント角度θは、載置部１１０の整列ラインＬに対するスタック型電極体２００の長辺側の角度である。

【0089】

例えば、スタック型電極体２００の長辺が予め設定された整列ラインＬにマッチングされると、アライメント角度θは、「０」として算出される。スタック型電極体２００の長辺が予め設定された整列ラインＬに対して５°だけねじれると、アライメント角度θは、「５°」として算出される。

【0090】

本実施形態によるサイドシーリング装置１００は、スタック型電極体２００の長辺側にシーリング面を形成して前記シーリング面を強化する装置といえる。シーリング面の形成およびシーリング面の強化は、長辺両側の全体にわたって均一に行わなければならない。したがって、スタック型電極体２００のアライメントが行われた後にシーリングを行うか、ミスアライメントを反映および補正してシーリングを行うことが好ましい。

【0091】

コントロール部１３０は、ビジョン検査部１２０で感知した長辺アライメント情報を受けて後続のサイドシーリング工程が精密に行われるように制御できる。アライメント情報を反映してシーリング面形成工程を行う具体的な事項については後述する。

【0092】

本発明の好ましい一実施形態によると、サイドシーリング装置は、シーリング面形成工程を行うための本体および本体部１４０ａ、１４０ｂを含み得る。シーリング面形成工程は、スタック型電極体２００の対向する２つの長辺側の両方に形成され得るため、本体部は、一対で備えられることが好ましい。２つの本体部１４０ａ、１４０ｂが載置部１１０を挟んでスタック型電極体２００の長辺側に対向するように配置され、スタック型電極体２００の長辺の両側に同時にシーリング面を形成し得る。もちろん、１つの本体部が備えられて長辺の一側にシーリング面を形成した後に、長辺の他側にシーリング面を形成し得る。この場合、本体部全体が移動したり、載置部が移動したりすることができる。具体的には、本体部が１８０度回転移動したり、載置部が１８０度回転移動したりすることができる。

【0093】

本実施形態において、説明の便宜上、２つの本体部１４０ａ、１４０ｂが備えられていることを前提としており、この場合、「第１本体部１４０ａ」と「第２本体部１４０ｂ」に区分して指すことができる。２つの本体部は、互いに対称的に形成され、対称的に動作を行い得る。したがって、第１本体部１４０ａと第２本体部１４０ｂとの相違点を除いて重複した説明は省略する。

【0094】

以下に説明される本体部およびこれを成す構成は、第１本体部およびこれを成す構成であることがあり、または単一の本体部およびこれを成す構成であることもある。

【0095】

本体部１４０ａは、載置部１１０の一側からスタック型電極体２００の長辺の一側に対向して設けられ得る。

【0096】

本体部１４０ａは、本体フレーム１４１ａを含み、前記本体フレーム１４１ａにプレス部１５０ａおよび強化部１６０ａが備えられ得る。前記本体フレーム１４１ａで前記プレス部１５０ａと強化部１６０ａが相対的に移動しながら、シーリング面の形成および強化が行われ得る。

【0097】

また、前記本体部１４０ａは、前記プレス部１５０ａと強化部１６０ａの位置および角度を調整するための装置であり得る。すなわち、アライメント情報に基づいて、前記プレス部１５０ａと強化部１６０ａが適切な位置および角度を有してシーリング面の形成および強化が行われるようにする装置であり得る。

【0098】

前述したように、前記プレス部１５０ａは、ローラ部を含み、加圧ローラによって加圧する装置であり得る。また、前記プレス部１５０ａをローリング部１５０ａと呼ぶことができる。また、前記強化部１６０ａは、分離膜を加熱するヒーティング部を含み得る。具体的に、前記強化部１６０ａは、シーリング面を形成する分離膜の末端を加熱して融着させるヒーティング部を含み得る。また、前記強化部１６０ａをヒーティング部１６０ａと呼ぶことができる。前記ヒーティング部１６０ａは、ヒーターおよびヒーティングブロックを含み得る。

【0099】

本体フレーム１４１ａには、ローリング部１５０ａおよびヒーティング部１６０ａが設けられ得る。そして、本体フレーム１４１ａは、角度調整部１４３ａおよび位置調整部１４５ａに結合され得る。本体フレーム１４１ａは、コの字の形状の構造で、スタック型電極体２００の長辺側に向かう部分が開放された構造を有し得る。

【0100】

本体フレーム１４１ａの開放された側には、ローリング部１５０ａがスタック型電極体の高さ方向ｚに昇降可能に設けられ、ヒーティング部１６０ａが前記スタック型電極体の幅方向ｙに前後移動可能に設けられ得る。

【0101】

具体的に、前記ローリング部１５０ａは、上部ローラ１５２ａと下部ローラ１５４ａとを含み得る。

【0102】

前記上部ローラ１５２ａは、前記本体フレーム１４１ａの上側から下方に延長されて位置し得る。前記下部ローラ１５４ａは、前記本体フレーム１４１ａの下側から上方に延長されて位置し得る。

【0103】

前記ヒーティング部１６０ａは、前記本体フレームの中間部分から前記載置部方向に延長されて位置し得る。前記ヒーティング部１６０ａは、前記上部ローラ１５２ａと下部ローラ１５４ａとの間に位置し得る。

【0104】

前記ローリング部１５０ａとヒーティング部１６０ａは、前記本体フレーム１４１ａに取り付けられるため、前記本体フレーム１４１ａと一体に移動可能に備えられ得る。

【0105】

一方、前述したように、ビジョン検査部によってシーリング面が形成される電極体のアライメント情報が生成され得る。アライメント情報に基づいて、コントロール部１３０は、ローリング部１５０ａとヒーティング部１６０ａの位置および／または角度を補正する必要がある。

【0106】

本実施形態によると、ローリング部１５０ａとヒーティング部１６０ａは、本体フレーム１４１ａに取り付けられるため、前記本体フレーム１４１ａの位置および／または角度調整によってローリング部１５０ａとヒーティング部１６０ａの位置および／または角度を補正することができる。これは、長辺側全体に対して均一なシーリング面を形成するためである。すなわち、長辺側全体にわたって同じ位置で同じ加圧深さで加圧するためである。

【0107】

図７を参照すると、角度調整部１４３ａは、本体フレーム１４１ａに結合され、長辺アライメント情報に基づいて本体フレーム１４１ａを第１基準位置Ｐ－１Ａでアライメント角度θだけ回転させることができる。ここで、第１基準位置Ｐ－１Ａは、本体フレーム１４１ａが載置部１１０の整列ラインＬと並んで配置された位置を指すことができる。

【0108】

すなわち、角度調整部１４３ａは、本体フレーム１４１ａに設けられたローリング部１５０ａおよびヒーティング部１６０ａがスタック型電極体２００の長辺の一側に並んで位置するように、本体フレーム１４１ａの位置を調整できる。

【0109】

図４を参照すると、位置調整部１４５ａは、角度調整部１４３ａに結合され、本体フレーム１４１ａに連結され得る。位置調整部１４５ａは、Ｙ軸ガイドレール１４６ａ、Ｙ軸移動部材１４７ａおよび駆動モータ１４８ａを含み得る。

【0110】

Ｙ軸ガイドレール１４６ａは、スタック型電極体の幅方向ｙに、本体フレーム１４１ａよりも上側に備えられ得る。Ｙ軸ガイドレール１４６ａには、Ｙ軸移動部材１４７ａが前後移動可能に設けられ得る。

【0111】

前記Ｙ軸ガイドレール１４６ａは、常に固定される構成で天井面に固定され得る。

【0112】

Ｙ軸移動部材１４７ａは、駆動モータ１４８ａに結合され、駆動モータ１４８ａの動作時にＹ軸ガイドレール１４６ａに沿って前進または後進移動することができる。前記Ｙ軸移動部材１４７ａは、本体フレーム１４１ａに連結される。したがって、駆動モータ１４８ａの動作により、本体フレームが全体として電極体方向に前進または後進することができる。これは、ローリング部１５０ａとヒーティング部１６０ａの前進または後進を意味し、ここでの前進または後進は、直接シーリング面を形成するための移動ではなく、シーリング面形成前に位置補正をするための移動を意味する。

【0113】

Ｙ軸移動部材１４７ａには、角度調整部１４３ａが結合され得る。すなわち、Ｙ軸移動部材１４７ａと本体フレーム１４１ａとの間に角度調整部１４３ａが備えられ得る。

【0114】

本体フレーム１４１ａは、角度調整部１４３ａに結合され、Ｙ軸移動部材１４７ａに連結され得る。本体フレーム１４１ａは、Ｙ軸移動部材１４７ａの移動方向に移動しながら、スタック型電極体２００に対する位置が調整される。

【0115】

角度調整部１４３ａは、本体フレーム１４１ａを時計方向または反時計方向に回転するように備えられ得る。

【0116】

位置調整部１４５ａおよび角度調整部１４３ａは、コントロール部１３０に予め設定されたステップ別に、本体フレーム１４１ａの角度および位置を調整できる。

【0117】

図８を参照すると、例えて説明すると、スタック型電極体２００の長辺側の予め成形時、位置調整部１４５ａは、Ｙ軸移動部材１４７ａがＹ軸ガイドレール１４６ａに沿って第１基準位置Ｐ－１Ａから第１進入位置Ｐ－２Ａに移動するように駆動モータ１４８ａの動作を制御する。ここで、進入位置Ｐ－２Ａは、スタック型電極体２００の中央とスタック型電極体２００の長辺の一側との間でコントロール部１３０に予め設定された位置である。

【0118】

位置調整部１４５ａは、Ｙ軸移動部材１４７ａが第１進入位置Ｐ－２Ａに到達すると、駆動モータ１４８ａの動作を停止する。位置調整部１４５ａは、ローリング部１５０ａがスタック型電極体２００を上下に加圧すると、Ｙ軸移動部材１４７ａが第１進入位置Ｐ－２Ａから第１基準位置Ｐ－１Ａに向かって後進移動するように、第１駆動モータ１４８ａの動作を制御する。

【0119】

この過程において、図１１を参照すると、ローリング部１５０ａは、本体フレーム１４１ａとともに後進移動しながら、スタック型電極体２００を上下に加圧ローリングし、スタック型電極体２００の長辺の一側で分離膜２１１の末端がスタック型電極体２００の外側方向に集まるように、互いに当接するようにスタック型電極体２００の長辺の一側を予め成形し得る。すなわち、シーリング面を形成し得る。

【0120】

予め成形されたスタック型電極体２００は、分離膜２１１の末端が細かく当接してシーリング面を形成する。例えば、予め成形されたスタック型電極体２００の長辺側は、三角形断面または台形断面を形成し得る。本実施形態においては、説明の便宜のために、スタック型電極体２００の長辺の一側で分離膜２１１の末端で構成された面について「シーリング面２１１ａ、２１１ｂ」と呼ぶ。

【0121】

図９および図１０を参照すると、ローリング部１５０ａは、上部昇降部材１５１ａ、上部ローラ１５２ａ、下部昇降部材１５３ａ、および下部ローラ１５４ａを含み得る。

【0122】

上部ローラ１５２ａは、スタック型電極体の長手方向ｘに並んで本体フレーム１４１ａの上端部に設けられ得る。上部ローラ１５２ａは、スタック型電極体２００の上部で分離膜の延長部を加圧ローリングするローラである。

【0123】

上部昇降部材１５１ａは、本体フレーム１４１ａの上端部と上部ローラ１５２ａに結合される。上部昇降部材１５１ａは、スタック型電極体の高さ方向ｚに上部ローラ１５２ａを上昇または下降させる。

【0124】

上部昇降部材１５１ａは、Ｙ軸移動部材１４７ａが第１進入位置Ｐ－２Ａに到達すると、上部ローラ１５２ａが下降しながら、スタック型電極体２００の上部で分離膜の延長部を加圧するように動作する。

【0125】

上部昇降部材１５１ａは、Ｙ軸移動部材１４７ａが第１進入位置Ｐ－２Ａから第１基準位置Ｐ－１Ａに移動すると、上部ローラ１５２ａを上昇させる。上部昇降部材１５１ａの上昇動作時に、スタック型電極体２００に対する上部ローラ１５２ａの加圧が解除される。ここで、前記上部ローラ１５２ａによる加圧は、電極には直接加えられず、分離膜の延長部にのみ加えられるようにすることが好ましい。

【0126】

下部ローラ１５４ａは、スタック型電極体の長手方向ｘに並んで本体フレーム１４１ａに設けられる。下部ローラ１５４ａは、スタック型電極体２００の下部で分離膜の延長部を上方に加圧ローリングするローラである。下部ローラ１５４ａは、上部ローラ１５２ａと対向するように本体フレーム１４１ａの下端部に設けられる。

【0127】

下部昇降部材１５３ａは、本体フレーム１４１ａの下端部と下部ローラ１５４ａに結合される。下部昇降部材１５３ａは、スタック型電極体の高さ方向ｚに下部ローラ１５４ａを上昇または下降させる。

【0128】

下部昇降部材１５３ａは、Ｙ軸移動部材１４７ａが第１進入位置Ｐ－２Ａに到達すると、下部ローラ１５４ａが上昇しながら、スタック型電極体２００の下部から上方に分離膜の延長部を加圧するように動作する。

【0129】

下部昇降部材１５３ａは、Ｙ軸移動部材１４７ａが第１進入位置Ｐ－２Ａから第１基準位置Ｐ－１Ａに移動すると、下部ローラ１５４ａを下降させる。下部昇降部材１５３ａの下降動作時に、スタック型電極体２００に対する下部ローラ１５４ａの加圧が解除される。

【0130】

図１２を参照すると、前記のような本体部１４０ａおよびローリング部１５０ａの動作により、スタック型電極体２００は、スタック型電極体２００の長辺の一側で分離膜２１１の末端が上下に互いに当接してシーリング面２１１ａを予め成形する。

【0131】

図１４を参照すると、ヒーティング部１６０ａは、シーリング面２１１ａを加圧および加熱してスタック型電極体２００の長辺の一側のシーリング面を強化することができる。すなわち、生成されたシーリング面に固着力をさらに付与してシーリング面を強化することができる。

【0132】

ヒーティング部１６０ａは、本体フレーム１４１ａに設けられ得る。ヒーティング部１６０ａは、ヒーティングバー１６１ａとヒーティングバー前後移動部材１６３ａとを含み得る。

【0133】

ヒーティングバー１６１ａは、スタック型電極体２００のシーリング面２１１ａに面接触しながら、第１シーリング面２１１ａを加圧および加熱する。ヒーティングバー１６１ａは、前述した本体部１４０ａの位置調整により、スタック型電極体２００の長辺の一側と並んで配置される。

【0134】

ヒーティングバー前後移動部材１６３ａは、ヒーティングバー１６１ａと本体フレームに結合され得る。ヒーティングバー前後移動部材１６３ａは、スタック型電極体の幅方向ｙに第１ヒーティングバー１６１ａを前後移動させる。

【0135】

ヒーティング部１６０ａは、ローリング部１５０ａの動作完了後、ヒーティングバー１６１ａが第１ヒーティング位置Ｐ－３Ａに移動するように、ヒーティングバー前後移動部材１６３ａの動作を制御する。ここで、第１ヒーティング位置Ｐ－３Ａは、シーリング面２１１ａの位置を指す。

【0136】

ヒーティングバー１６１ａは、ヒーティングバー前後移動部材１６３ａによって第１ヒーティング位置Ｐ－３Ａまで前進移動される。次いで、ヒーティングバー１６１ａは、第１ヒーティング位置Ｐ－３Ａでシーリング面２１１ａと面接触しながら、予め設定された加熱時間の間、シーリング面２１１ａに熱を供給する。

【0137】

予め設定された加熱時間の経過後、ヒーティングバー１６１ａは、ヒーティングバー前後移動部材１６３ａによって第１ヒーティング位置Ｐ－３Ａから元の位置に後進移動される。

【0138】

前記のようなヒーティング部１６０ａの動作により、スタック型電極体２００の長辺の一側のシーリング面は、より強固に強化されることができる。

【0139】

一方、シーリング面２１１ａは、ヒーティングバーの熱加圧によって最終的に形成されるシーリング面であり、ローラの加圧によって予め成形されたシーリング面とは異なる形状を有し得る。

【0140】

具体的に、ローラによって加圧されて形成されたシーリング面は、分離膜の延長部をベンディングさせて密着加圧して形成される。加圧前の分離膜の延長部が同じ長さを有する場合、ベンディング後の延長の長さは、互いに異なり得る。すなわち、上端と下端に行くほど延長の長さは小さく、中央に行くほど延長の長さが長くなる。この場合、延長部が形成するシーリング面の断面は、実質的に三角形の形状を有し得る。

【0141】

ローラによる加圧後に、ヒーティングバーによる加圧は、十分な移動距離を提供する必要がある。ヒーティングバーを加圧するときに不十分な移動は、中央部分の分離膜の延長部のみを加熱するだけで、上端と下端部分の分離膜の延長部を加熱できないことがある。したがって、ヒーティングバーを加圧するとき、ヒーティングバーが上端と下端部分の分離膜の延長部に接触できる程度に十分にヒーティングバーが移動することが好ましい。

【0142】

ヒーティングバーによる熱融着によって実質的に台形の形状の断面を有するシーリング面が最終的に形成され得る。シーリング面で上下に隣接する分離膜の延長部は、互いに熱融着によって結合されている。すなわち、分離膜の延長部は、すべて熱融着によって結合されるようにしてシーリング面全体が分離膜の延長部のすべてを連結する連結リブおよび連結壁を形成するようになる。これにより、分離膜の延長部の剛性が非常に効果的に補強されることができる。

【0143】

前述したように、本実施形態によると、本体部１４０ａ、１４０ｂは、一対で備えられ、したがって、各構成も対称的に備えられ得る。本体フレーム１４１ａ、１４１ｂの位置および角度調整は、両側で同時に行われ得、ローリング部１５０ａ、１５０ｂの駆動およびヒーティング部１６０ａ、１６０ｂの駆動も両側で同時に行われ得る。

【0144】

したがって、第２本体部１４０ｂおよびその構成の説明および動作についての説明は省略する。

【0145】

以下、本発明の一実施形態によるシーリング装置の制御方法についてより具体的に説明する。

【0146】

コントロール部１３０は、ビジョン検査部から長辺アライメント情報を受けてアライメント角度θ、進入位置およびヒーティング位置を算出し、予め設定されたステップ別に角度調整部１４３ａ、１４３ｂ、位置調整部１４５ａ、１４５ｂ、ローリング部１５０ａ、１５０ｂとヒーティング部１６０ａ、１６０ｂの動作を制御できる。

【0147】

ここで、進入位置は、スタック型電極体２００の長辺側とスタック型電極体２００の中央との間に設定された位置である。ヒーティング位置は、シーリング面が設けられたスタック型電極体２００の長辺側の位置である。

【0148】

本実施形態においては、説明の便宜のために、進入位置について「第１進入位置Ｐ－２Ａと第２進入位置Ｐ－２Ｂ」と区分して説明する。図６を参照すると、第１進入位置Ｐ－２Ａは、スタック型電極体２００の長辺の一側上の任意の位置である。そして、第２進入位置Ｐ－２Ｂは、スタック型電極体２００の長辺の他側上の任意の位置である。

【0149】

コントロール部１３０は、本体フレーム１４１ａ、１４１ｂが基準位置からアライメント角度θだけ回転するように角度調整部１４３ａ、１４３ｂの動作を制御する。コントロール部１３０は、本体フレーム１４１ａ、１４１ｂがスタック型電極体の幅方向ｙに基準位置から進入位置に前進移動するように位置調整部１４５ａ、１４５ｂの動作を制御する。

【0150】

これに連続して、コントロール部１３０は、ローリング部１５０ａ、１５０ｂが進入位置でスタック型電極体２００を上下に加圧し、本体フレーム１４１ａ、１４１ｂが位置調整部１４５ａ、１４５ｂによって進入位置から基準位置に後進移動しながら、ローリング部１５０ａ、１５０ｂがスタック型電極体２００の長辺側を上下に加圧ローリングするように、位置調整部１４５ａ、１４５ｂおよびローリング部１５０ａ、１５０ｂの動作を制御する。

【0151】

次に、コントロール部１３０は、ローリング部１５０ａ、１５０ｂの動作完了後、ヒーティング部のヒーティングバー１６１ａ、１６１ｂが本体フレーム１４１ａ、１４１ｂによってヒーティング位置に移動するように、ヒーティング部のヒーティング前後移動部材１６３ａ、１６３ｂと位置調整部１４５ａ、１４５ｂの動作を制御する。

【0152】

続いて、コントロール部１３０は、ヒーティングバー１６１ａ、１６１ｂがヒーティング位置に到達すると、スタック型電極体２００のシーリング面に面接触しながら、予め設定された加熱時間および加熱温度でシーリング面を加圧および加熱してヒーティング部１６０ａ、１６０ｂの動作を制御する。

【0153】

従来のスタック型電極体２００のシーリング工程において、粘着テープによるスタック型電極体２００の上端分離膜２１１と下端分離膜２１１の損傷が発生し得る。しかし、図１５および図１６を参照すると、本発明の一実施形態によると、スタック型電極体２００の両側面が加熱方式でシールされ、分離膜損傷を効果的に防止できるスタック型電極体およびこれを含む二次電池を提供し得る。

【0154】

また、本発明の一実施形態によると、スタック型電極体２００の両側面を加熱方式でスタック型電極体２００を固定し、従来、粘着テープとスタック型電極体２００間の接触面との段差および粘着テープ間の重なり段差を除去して従来の粘着テープにおいてスタック型電極体２００との粘着部分で発生するリチウム析出を防止できる。

【0155】

また、本発明の一実施形態によると、スタック型電極体２００の両側面を加熱方式でスタック型電極体２００を固定し、スタック型電極体２００に対するジグフォーメーション（Ｊｉｇｆｏｒｍａｔｉｏｎ）工程において、スタック型電極体２００に加えられるＪ／Ｆ面圧の均一性を確保できる。

【0156】

また、本発明の一実施形態によると、スタック型電極体２００の両側面を加熱方式でスタック型電極体２００を固定し、活性化工程時にスタック型電極体２００への異物の流入を防止できる。

【0157】

また、従来の粘着テープを用いたスタック型電極体２００がシールされるものと比較して、本発明の一実施形態によると、スタック型電極体２００の長辺側において、スタック型電極体２００を構成する分離膜２１１をシールすることによって、粘着テープがスタック型電極体２００を囲む厚さだけスタック型電極体２００の厚さを減らし、スタック型電極体２００の超スリム化を図ることができる。

【0158】

従来のスタック型電極体２００は、粘着テープがスタック型電極体２００の外面を囲みながらシールされるときに、粘着テープがスタック型電極体２００に粘着する過程でスタック型電極体２００を構成する分離膜２１１、正電極２１２および負電極２１３のねじれが発生するおそれがあった。

【0159】

これに対して、本発明の一実施形態によると、グリッパ１１５がスタック型電極体２００の短辺側を把持した状態でスタック型電極体２００の長辺側にシールされるにつれて、スタック型電極体２００を構成する分離膜２１１、正電極２１２および負電極２１３のねじれを防止し、スタック型電極体２００の品質を向上させることができる。

【0160】

本発明の範囲は、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および範囲、そして、その均等概念から導出されるすべての変更または変形された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。

【産業上の利用可能性】

【0161】

本発明の詳細な説明に記載されている。

【図1】