JP5600078B2 - パウチ型二次電池及びその製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、パウチ型二次電池及びその製造方法に関する。
通常、充放電が可能な二次電池は、携帯電話（ｃｅｌｌｕｌａｒ ｐｈｏｎｅ）、ノートパソコン、カムコーダ、電気オートバイ及び電気自動車などの開発に伴って活発に研究されている。
二次電池は様々な形状に製造されているが、代表的には、パウチ形、円筒形、角形などの形状がある。このうち、パウチ型二次電池は、金属箔とこの箔を覆う少なくとも一つのポリマー膜で構成された多層膜パウチの内部に電極組立体を収容する。多層膜パウチを使用する場合は、金属缶を使用するときに比べて、電池の重量を大幅に減少させることができる。具体的に、電極組立体は、パンチ（ｐｕｎｃｈ）とダイ（ｄｉｅ）を利用したフォーミング工程によって形成されたパウチの収容空間に位置する。ところが、パウチに形成される収容空間の深さが深くなるほど、パウチの外形設計が難しくなるため、厚さの厚い電極組立体を収容するのに問題があった。そして、フォーミング工程を含むパウチ型二次電池の製造方法は、パウチ型二次電池の外形の設計にあたっても、柔軟性が低下するという問題があった。
本発明は、厚膜化及び柔軟な外形設計が可能なパウチ型二次電池及びその製造方法を提供する。
本発明の一態様による二次電池の形成方法は、第１のパウチシート及び第２のパウチシートの間に電極組立体を位置させる段階と、第１，第２のパウチシートの少なくとも一側部上で、第１，第２のパウチシートの外郭領域を初期シーリングする段階と、第１，第２のパウチシートの少なくとも一側部上で、第１，第２のパウチシートの外郭領域を追加シーリングする段階と、を含む。
追加シーリング段階では、初期シーリングされた側部のうち少なくとも一つの外郭領域を再びシーリングし、初期シーリングされていない側部のうち電極組立体により近い少なくとも一つの追加の外郭領域をシーリングする。
外郭領域の初期シーリング段階では、第１，第２のパウチシートの第１，第２，第３の側部上で、第１，第２のパウチシートの外郭領域を１次シーリングし、第１，第２のパウチシートの第４の側部上で、第１，第２のパウチシートの外郭領域を２次シーリングする。本発明の一態様による二次電池の形成方法は、第４の側部上で、第１，第２のパウチシートの外郭領域を２次シーリングする前に、第１，第２のパウチシートの第４の側部を通して電解液を注入する段階をさらに含む。電極組立体は、第１の側部から延長される第１の電極タブを有する第１の電極板と、第１の側部から延長される第２の電極タブを有する第２の電極板と、第１の電極板及び第２の電極板の間に介在されたセパレーターと、を含む。第４の側部は、第１の側部から延長される第１，第２の電極タブと反対側に位置する。
外郭領域の初期シーリング段階では、第１，第２のパウチシートと電極組立体との間に空間が形成される。外郭領域の追加シーリング段階で、その空間が除去される。二次電池は、外郭領域の追加シーリング後、円型または角形断面を有する。
初期シーリング段階では、第１，第２のパウチシートの少なくとも三つの側部上で、第１，第２のパウチシートの外郭領域を圧縮し、熱融着する。
初期シーリング段階及び追加シーリング段階では、第１，第２のパウチシートの外郭領域上に複数の対応シーリングマークが形成されるように、複数の突起を有する上部及び下部ジグを用いて第１，第２のパウチシートの外郭領域を圧縮する。
追加シーリング段階では、第１，第２のパウチシートの外郭領域の少なくとも一部分に形状を形成するために、金型を用いる。
本発明の一態様による二次電池の形成方法は、第１，第２のパウチシートの第４の側部の外郭領域を初期シーリング及び追加シーリングする段階をさらに含む。
二次電池の厚さは、１０ｍｍ〜１０００ｍｍである。
本発明の一態様による二次電池は、第１のパウチシート及び第２のパウチシートの間に位置する電極組立体を含み、第１，第２のパウチシートの外郭領域は、第１，第２のパウチシートの少なくとも一側部上で一緒にシーリングされ、外郭領域は、シーリングマーク同士の間に第１のピッチ差を有する複数の第１のシーリングマークと、シーリングマーク同士の間に第２のピッチ差を有する複数の第２のシーリングマークとを有する。
複数の第２のシーリングマークは電極組立体に相対的に近くに形成され、第２のピッチ差が第１のピッチ差より大きい。
シーリングマークは、凹溝、突起、ラインまたは十字形状を有する。
前記複数の第１のシーリングマークは前記第１，第２のパウチシートの四側部上で形成され、前記複数の第２のシーリングマークは前記第１，第２のパウチシートの四側部上中で少なくとも一側部上で形成され、前記電極組立体から電極タブは延長される前記第１，第２のパウチシートの四側部上中で少なくとも一側部上は前記複数の第１のシーリングマークのみを持つ。
本発明の一態様による二次電池の形成方法は、第１のパウチシート及び第２のパウチシートの間に電極組立体を位置させる段階と、第１，第２のパウチシートの第１、第２及び第３の側部のうち少なくとも一側部上で、第１，第２のパウチシートの外郭領域を１次シーリングする段階と、第１，第２のパウチシートの第４の側部上で、第１，第２のパウチシートのシーリングされていない外郭領域を通して電解液を注入する段階と、第１，２のパウチシートの第４の側部上で、第１，第２のパウチシートの外郭領域を２次シーリングする段階と、第１，第２のパウチシートの少なくとも一側部上で、第１，第２のパウチシートの外郭領域を追加シーリングする段階と、を含む。１次シーリング段階では、第１，第２のパウチシートの第１、第２及び第３の側部上で、第１，第２のパウチシートの外郭領域をシーリングする。
本発明の一実施形態によるパウチ型二次電池の製造方法では、電極組立体の厚さに関わらずパウチ型二次電池を製造することができる。そして、本発明の一実施形態によるパウチ型二次電池の製造方法では、追加シーリングを通じてパウチ型二次電池の外形の完成が可能である。したがって、本発明の一実施形態によるパウチ型二次電池及びその製造方法では、電極組立体が厚い場合にも、その製造が容易であり、パウチ型二次電池の厚膜化が可能である。また、本発明の一実施形態によるパウチ型二次電池及びその製造方法によると、パウチ型二次電池の外形設計を柔軟にすることができる。
本発明の一実施形態によるパウチ型二次電池の製造方法を説明するためのフローチャートである。 本発明の一実施形態によるパウチ型二次電池の製造方法を説明するための図である。 本発明の一実施形態によるパウチ型二次電池の製造方法を説明するための図である。 本発明の一実施形態によるパウチ型二次電池の製造方法を説明するための図である。 本発明の一実施形態によるパウチ型二次電池の製造方法を説明するための図である。 本発明の一実施形態によるパウチ型二次電池の製造方法を説明するための図である。 本発明の一実施形態によるパウチ型二次電池の製造方法を説明するための図である。 本発明の一実施形態によるパウチ型二次電池の製造方法のうち１次シーリング段階を示す図である。 本発明の一実施形態によるパウチ型二次電池の製造方法のうち１次シーリング段階を示す図である。 図３ｂの３Ｃ部分の部分拡大図である。 本発明の一実施形態によるパウチ型二次電池の製造方法のうち追加シーリング段階を示す図である。 本発明の一実施形態によるパウチ型二次電池の製造方法のうち追加シーリング段階を示す図である。 図４ｂの４Ｃ部分の部分拡大図である。 本発明の一実施形態によるパウチ型二次電池の製造方法のうち切断段階を示す図である。 本発明の一実施形態によるパウチ型二次電池の製造方法のうち折曲段階を示す図である。 本発明の一実施形態によるパウチ型二次電池の横断面図である。 本発明の一実施形態によるパウチ型二次電池の製造方法のうち第１，第２のパウチシートの第４の側部に対する２次シーリング段階を示す図である。 本発明の一実施形態によるパウチ型二次電池の製造方法のうち第１，第２のパウチシートの第４の側部に対する追加シーリング段階を示す図である。 本発明の一実施形態によるパウチ型二次電池の製造方法のうち第１，第２のパウチシートの第４の側部に対する折曲段階を示す図である。
以下、本発明の属する技術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を図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態によるパウチ型二次電池の製造方法を説明するためのフローチャートである。図２ａ〜図２ｆは、本発明の一実施形態によるパウチ型二次電池の製造方法を説明するための図である。
図１を参照すると、本発明の一実施形態によるパウチ型二次電池の製造方法は、電極組立体安着段階Ｓ１０、１次シーリング段階Ｓ２０、電解液注入段階Ｓ３０及び２次シーリング段階Ｓ４０を含む。また、本発明の一実施形態によるパウチ型二次電池の製造方法は、追加シーリング段階Ｓ５０、切断段階Ｓ６０及び折曲段階Ｓ７０をさらに含んでもよい。以下では、図１の各段階を図２ａ〜図２ｆを参照して詳しく説明する。
図１及び図２ａを参照すると、電極組立体安着段階Ｓ１０では、電極組立体１１０を第１のパウチシート１２０と第２のパウチシート１３０の間に位置させる。
電極組立体１１０は、第１の電極板１１１、第２の電極板１１２、セパレーター１１３、第１の電極タブ１１４及び第２の電極タブ１１５を含む。
第１の電極板１１１には、正極活物質及び負極活物質のうち何れか一つ、例えば、正極活物質がコーティングされていてもよい。
第２の電極板１１２には、負極活物質及び正極活物質のうち他の一つ、例えば、負極活物質がコーティングされていてもよい。
セパレーター１１３は、第１の電極板１１１及び第２の電極板１１２の間に位置し、第１の電極板１１１及び第２の電極板１１２の間の短絡（Ｓｈｏｒｔ）を防止する。
第１の電極タブ１１４は、第１の電極板１１１から延びて一定長さだけ突出形成されてもよい。そして、第１の電極タブ１１４は、アルミニウ（Ａｌ）材質からなってもよいが、ここでその材質を限定するものではない。
第２の電極タブ１１５は、第２の電極板１１２から延びて一定長さだけ突出形成されてもよい。そして、第２の電極タブ１１５は、ニッケル（Ｎｉ）からなってもよいが、ここでその材質を限定するものではない。
電極組立体１１０は、その垂直高さＨが略１０ｍｍ〜１０００ｍｍで厚い場合にも、本発明の一実施形態によるパウチ型二次電池の製造方法に適用可能である。特に、本発明の一実施形態によるパウチ型二次電池の製造方法は、フォーミング工程なしに、後述する追加シーリング段階Ｓ５０によってパウチ型二次電池の外形を完成することができる。よって、電極組立体１１０が厚い場合にも、パウチ型二次電池の製造が容易である。
第１のパウチシート１２０は、基本層１２０ａと、基本層１２０ａの一面に形成される熱融着層１２０ｂと、基本層１２０ａの他面に形成される絶縁層１２０ｃとを含む。基本層１２０ａは、アルミニウムのような金属材質で形成されてもよい。熱融着層１２０ｂは、ポリマー樹脂であるポリプロピレン及びポリエチレンのうち何れか一つからなってもよい。絶縁層１２０ｃは、ナイロン及びポリエチレンテレフタレートのうち何れか一つからなってもよい。ただし、ここで第１のパウチシート１２０の構造及び材質を限定するものではない。
第２のパウチシート１３０は、基本層１３０ａと、基本層１３０ａの一面に形成される熱融着層１３０ｂと、基本層１３０ａの他面に形成される絶縁層１３０ｃとを含む。基本層１３０ａは、アルミニウムのような金属材質で形成されてもよい。熱融着層１３０ｂは、ポリマー樹脂であるポリプロピレン及びポリエチレンのうち何れか一つからなってもよい。絶縁層１３０ｃは、ナイロン及びポリエチレンテレフタレートのうち何れか一つからなってもよい。ただし、ここで第２のパウチシート１３０の構造及び材質を限定するものではない。
図１及び図２ｂを参照すると、１次シーリング段階Ｓ２０では、対向する第１のパウチシート１２０と第２のパウチシート１３０との間に電極組立体１１０が収容されるように、第１のパウチシート１２０と第２のパウチシート１３０の外側部をシーリングする。このとき、シーリングは、第１のジグ及び第２のジグによる熱融着工程を通じて行われてもよい。そして、電極組立体１１０の第１の電極タブ１１４及び第２の電極タブ１１５が外側に露出するように、第１のパウチシート１２０と第２のパウチシート１３０をシーリングしてもよい。また、第１のパウチシート１２０と第２のパウチシート１３０をシーリングするとき、一側をシーリングしないことで電解液注入口を形成することができる。
例えば、内部に収容された電極組立体１１０の一側辺で、第１のパウチシート１２０の第１の側部１２１と第２のパウチシート１３０の第１の側部１３１とがシーリングされる。そして、内部に収容された電極組立体の他側辺で、第１のパウチシート１２０の第２の側部１２２と第２のパウチシート１３０の第２の側部１３２とがシーリングされる。また、第１の電極タブ１１４と第２の電極タブ１１５が外側に露出した状態で、第１のパウチシート１２０と第２のパウチシート１３０の第３の側部１２３、１３３がシーリングされる。また、第１のパウチシート１２０及び第２のパウチシート１３０の第４の側部１２４，１３４はシーリングされず、電解液注入口の役割を果たすことができる。
一方、１次シーリング段階Ｓ２０で、第１のパウチシート１２０と第２のパウチシート１３０がシーリングされた部分を第１のシーリング部１３０ａ，１３０ｂ，１３０ｃと定義する。そして、電極組立体１００の両側のシーリングされた部分の幅をそれぞれＷ１、Ｗ２と定義する。
図１及び図２ｃを参照すると、電解液注入段階Ｓ３０では、１次シーリング段階Ｓ２０でシーリングされていない電解液注入口を通して電解液１０を注入する。好ましくは、第１のパウチシート１２０及び第２のパウチシート１３０の第４の側部１２４，１３４は、１次シーリング段階Ｓ２０でシーリングされず、開放空間、すなわち電解液注入口として電解液を注入するための通路の役割を果たすことができる。
図１及び図２ｄを参照すると、２次シーリング段階Ｓ４０では、電解液注入口をシーリングする。これにより、電極組立体１１０が第１のパウチシート１２０と第２のパウチシート１３０の内部に収容された状態で、密封が行われる。ここで、このようにシーリングされた電解液注入口を第２のシーリング部１３０ｄと定義する。
一方、第１、第２のパウチシート１２０，１３０の第１の側部１２１，１３１が電解液注入口として用いられることもできる。このとき、第１、第２のパウチシート１２０，１３０の第２の側部１２２，１３２、第３の側部１２３、１３３及び第４の側部１２４，１３４が１次シーリングされ、電解液の注入後、第１の側部１２１，１３１が２次シーリングされる。
さらに、第１、第２のパウチシート１２０，１３０の第２の側部１２２，１３２が電解液注入口として用いられることもできる。このとき、第１，第２のパウチシート１２０，１３０の第１の側部１２１，１３１、第３の側部１２３、１３３及び第４の側部１２４，１３４が１次シーリングされ、電解液の注入後、第２の側部１２２，１３２が２次シーリングされる。
場合によって、第１，第２のパウチシート１２０，１３０の第３の側部１２３、１３３が電解液注入口として用いられることもできる。このとき、第１，第２のパウチシート１２０，１３０の第１の側部１２１，１３１、第２の側部１２２，１３２及び第４の側部１２４，１３４が１次シーリングされ、電解液の注入後、第３の側部１２３、１３３が２次シーリングされる。
図１及び図２ｅを参照すると、追加シーリング段階Ｓ５０では、パウチ型二次電池の最終形状を完成するために、２次シーリング段階Ｓ４０以後に、第１のパウチシート１２０と第２のパウチシート１３０の外側部の一部をさらにシーリングする。すなわち、追加シーリング段階Ｓ５０では、パウチ型二次電池の最終形状が第１の金型ジグ及び第２の金型ジグによって完成される。好ましくは、追加シーリング部１３１ａ、１３２ａは、第１のパウチシート１２０の第１の側部１２１と第２のパウチシート１３０の第１の側部１３１に形成されてもよい。また、追加シーリング部１３１ａ、１３２ａは、第１のパウチシート１２０の第２の側部１２２と第２のパウチシート１３０の第２の側部１３２に形成されてもよい。また、追加シーリングにより第１の側部１２１、１３１と第２の側部１２２、１３２にシーリングされた部分の幅Ｗ３、Ｗ４は、１次シーリング段階Ｓ２０で第１の側部１２１、１３１と第２の側部１２２、１３２にシーリングされた幅Ｗ１、Ｗ２より大きくなり得る。追加シーリングによる幅Ｗ３、Ｗ４を相対的に大きくするように金型成形を行って、パウチ型二次電池の外形を完成する。ここで、追加シーリング領域は、１次シーリングされた領域を含めてより広くなるが、本発明の理解を容易にするために、新しく追加シーリングされた領域のみを追加シーリング部１３１ａ、１３２ａと定義する。すなわち、幅Ｗ３から幅Ｗ１を減算した領域及び幅Ｗ４から幅Ｗ２を減算した領域を追加シーリング部１３１ａ、１３２ａと定義する。
さらに、追加シーリングは、第１，第２のパウチシート１２０，１３０の第４の側部１２４，１３４に行われてもよい。すなわち、図面には、追加シーリングが第１，第２のパウチシート１２０，１３０の第１の側部１２１，１３１及び第２の側部１２２，１３２を含めてその内側方向に行われていると示されているが、第４の側部１２４，１３４を含めてその内側方向に行われてもよい。
図１及び図２ｆを参照すると、切断段階Ｓ６０では、パウチ型二次電池の用途によって、第１のパウチシート１２０と第２のパウチシート１３０の縁部を切断して取り除く。これにより、パウチ型二次電池の体積を減らすことができる。また、折曲段階Ｓ７０では、パウチ型二次電池の用途によって、第１のパウチシート１２０と第２のパウチシート１３０の縁部を略電極組立体１１０に向かって折曲する。
図３ａ及び図３ｂは、本発明の一実施形態によるパウチ型二次電池の製造方法のうち１次シーリング段階を示す図であり、図３ｃは、図３ｂの３Ｃ部分を拡大して示す図である。
図３ａに示すように、１次シーリング段階Ｓ２０では、略平らな圧着部２１１を有する第１のジグ２１０及び略平らな圧着部２２１を有する第２のジグ２２０が用いられる。すなわち、高温の第１のジグ２１０及び第２のジグ２２０の平らな圧着部２１１，２２１により、第１のパウチシート１２０と第２のパウチシート１３０の外側部がシーリングされる。例えば、内部に収容された電極組立体１１０の一側辺で、第１のパウチシート１２０の第１の側部１２１と第２のパウチシート１３０の第１の側部１３１が、高温の第１のジグ２１０及び第２のジグ２２０の平らな圧着部２１１，２２１により熱融着される。そして、内部に収容された電極組立体１１０の他側辺で、第１のパウチシート１２０の第２の側部１２２と第２のパウチシート１３０の第２の側部１３２が、他の高温の第１のジグ２１０’及び第２のジグ２２０’の平らな圧着部２１１’，２２１’により熱融着される。
このようにして、第１のパウチシート１２０と第２のパウチシート１３０の縁部に、それぞれ幅Ｗ１、Ｗ２の第１のシーリング部１３０ａが形成される。
ここで、第１のジグ２１０及び第２のジグ２２０の平らな圧着部２１１，２２１には、第１のパウチシート１２０と第２のパウチシート１３０のシーリング効率が向上するように、複数の突起２１２，２２２がさらに形成されてもよい。勿論、このような複数の突起２１２，２２２は、平面上ライン形状、十字形状及びその等価の形状のうち何れか一つを有してもよいが、本発明でこのような突起２１２，２２２の平面形状を限定するものではない。
このような第１のジグ２１０及び第２のジグ２２０の平らな圧着部２１１，２２１に形成された複数の突起２１２，２２２によって、図３ｂ及び図３ｃに示すように、幅Ｗ１またはＷ２を有する第１のシーリング部１３０ａの表面には、一定ピッチのシーリングマーク１２５，１３５が形成される。大体シーリングマーク１２５，１３５は、第１のパウチシート１２０の絶縁層１２０ｃ及び第２のパウチシート１３０の絶縁層１３０ｃに形成される。ここで、シーリングマーク１２５，１３５は、突起２１２，２２２と対応する凹溝の形状を有する。すなわち、第１のジグ２１０及び第２のジグ２２０の平らな圧着部２１１，２２１に形成された複数の突起２１２，２２２が、第１のシーリング部１３０ａに凹溝の形状に転写されることができる。さらに、シーリングマーク１２５，１３５は、平面上ライン形状、十字形状及びその等価の形状のうち何れか一つを有してもよいが、本発明がこのようなシーリングマークの形状を限定するものではない。
一方、このような１次シーリング段階Ｓ２０では、第１のシーリング部１３０ａと電極組立体１１０との間に、空間Ｓが形成され得る。このような空間Ｓは、電解液注入段階Ｓ３０で電解液が流れやすくする通路の役割を果たし、一定時間の間電解液を収容することで、電極組立体に電解液が迅速に浸透するようにする。すなわち、空間Ｓは、電極組立体１１０の電解液への含浸性を向上させる。
さらに、１次シーリング段階Ｓ２０では、まだパウチ型二次電池の外形が完全に決まっていない。すなわち、以後の追加シーリング段階Ｓ５０で、金型成形を通じてパウチ型二次電池の外形が完成される。
図４ａ及び図４ｂは、本発明の一実施形態によるパウチ型二次電池の製造方法のうち追加シーリング段階を示す図であり、図４ｃは、図４ｂの４Ｃ部分を拡大して示す図である。
図４ａに示すように、追加シーリング段階Ｓ５０では、第１の金型ジグ３１０及び第２の金型ジグ３２０が用いられる。すなわち、２次シーリング段階Ｓ４０の以後に、第１のパウチシート１２０と第２のパウチシート１３０の外側部の一部が、第１の金型ジグ３１０及び第２の金型ジグ３２０によりまたシーリングされる。このような追加シーリング段階Ｓ５０によって、パウチ型二次電池の最終形状が決まる。また、このような追加シーリング段階Ｓ５０で、電極組立体１１０と第１のシーリング部１３０ａ，１３０ｂとの間に存在した空間（Ｓ、図３ａ及び図３ｂ参照）が除去されることで、パウチ型二次電池の外形がさらにコンパクトになる。すなわち、図４ａに示すように、電極組立体１１０の全ての外側表面が第１のパウチシート１２０及び第２のパウチシート１３０により完全に覆われる。すなわち、巻回型電極組立体１１０の曲面領域が隙間なく第１のパウチシート１２０及び第２のパウチシート１３０により完全に覆われる。よって、巻回型電極組立体１１０の曲面部分に対応して第１のパウチシート１２０及び第２のパウチシート１３０にも曲面領域が形成される。
図４ａには、断面上略楕円形の巻回型電極組立体１１０が示されているが、断面上略四角形の積層型電極組立体の場合にも本発明は同様に適用される。すなわち、断面上略四角形の積層型電極組立体が用いられた場合にも、その電極組立体の角領域が隙間なく第１のパウチシート及び第２のパウチシートによる完全に覆われる。
上述したように、追加シーリングされる部分は、追加シーリング部１３１ａ、１３２ａと定義される。追加シーリング部１３１ａは、第１のパウチシート１２０の第１の側部１２１と第２のパウチシート１３０の第１の側部１３１に形成される。また、追加シーリング部１３２ａは、第１のパウチシート１２０の第２の側部１２２と第２のパウチシート１３０の第２の側部１３２に形成される。ここで、追加シーリングにより第１の側部１２１、１３１と第２の側部１２２、１３２にシーリングされた部分の幅Ｗ３、Ｗ４は、１次シーリング段階Ｓ２０で第１の側部１２１、１３１と第２の側部１２２、１３２にシーリングされた幅Ｗ１、Ｗ２より大きくなる。ここで、追加シーリングは、１次シーリング部１３０ａを含めてそれよりさらに広く形成できるが、本発明を容易に理解するために、追加シーリングによる幅Ｗ３，Ｗ４から１次シーリングによる幅Ｗ１，Ｗ２を減算した領域を追加シーリング部１３１ａと定義する。
一方、第１の金型ジグ３１０及び第２の金型ジグ３２０は、第１のパウチシート１２０と第２のパウチシート１３０の外形を決める金型部３１１，３２１と、追加シーリング部を形成する略平らな圧着部３１２，３２２とを含む。金型部３１１，３２１は、パウチ型二次電池の外形を形成するように、曲面３１１ａ，３２１ａを含んでもよい。すなわち、金型部３１１，３２１の曲面３１１ａ，３２１ａが追加シーリング部１３１ａ、１３２ａの内側領域である第１のパウチシート１２０及び第２のパウチシート１３０を圧着することで、パウチ型二次電池の外形が完成される。さらに、略平らな圧着部３１２，３２２は、シーリング効率が向上するように、複数の突起３１３，３２３を含む。
これにより、図４ｂ及び図４ｃに示すように、幅Ｗ３またはＷ４を有する追加シーリング部１３１ａ、１３２ａの表面にも、一定ピッチのシーリングマーク１２６，１３６が形成される。すなわち、第１の金型ジグ３１０及び第２の金型ジグ３２０の圧着部３１２，３２２に形成された複数の突起３１３，３２３により、追加シーリング部１３１ａにもシーリングマーク１２６，１３６が転写される。
このような追加シーリングによって、第１のシーリング部１３０ａに形成されたシーリングマーク１２５，１３５のピッチと、追加シーリング部１３１ａに形成されたシーリングマーク１２６，１３６のピッチとに差が発生する。すなわち、第１のシーリング部１３０ａのシーリングマーク１２５，１３５のピッチが追加シーリング部１３１ａに形成されたシーリングマーク１２６，１３６のピッチより小さい。言い換えれば、第１のシーリング部１３０ａのシーリングマーク１２５，１３５の数が、追加シーリング部１３１ａに形成されたシーリングマーク１２６，１３６の数より多い。これは、第１のシーリング部１３０ａには二回のシーリングが行われ、追加シーリング部１３１ａには一回のシーリングが行われるためである。
図５ａ及び図５ｂは、本発明の一実施形態によるパウチ型二次電池の製造方法のうち切断段階及び折曲段階を示す図である。
図５ａに示すように、切断段階Ｓ６０では、第１のパウチシート１２０と第２のパウチシート１３０の不必要な端部を切断して取り除く。
また、図５ｂに示すように、折曲段階Ｓ７０では、第１のパウチシート１２０と第２のパウチシート１３０の端部を電極組立体１１０に向かって折曲する。すなわち、第１のパウチシート１２０と第２のパウチシート１３０に形成された第１のシーリング部１３０ａ，１３０ｂ及び追加シーリング部１３１ａ、１３２ａを、上方または下方に略９０゜折曲する。場合によって、左側のシーリング部と右側のシーリング部は互いに反対方向に折曲されてもよい。このような切断段階Ｓ６０及び折曲段階Ｓ７０により、パウチ型二次電池の体積を最小に抑えることができる。
図６は、本発明の一実施形態によるパウチ型二次電池の横断面図である。
図６に示すように、第１のパウチシート１２０の第４の側部１２４と第２のパウチシート１３０の第４の側部１３４に形成された第２のシーリング部１３０ｄも上方または下方に折曲されてもよい。ここで、第２のシーリング部１３０ｄには追加シーリング工程が行われなかったため、電極組立体１１０と第２のシーリング部１３０ｄとの間には電解液が収容される空間Ｓが形成され得る。
一方、このような第１のパウチシート１２０の第４の側部１２４と第２のパウチシート１３０の第４の側部１３４に形成された第２のシーリング部１３０ｄの折曲方向は、上述した第１のシーリング部１３０ａ，１３０ｂ及び追加シーリング部１３１ａ、１３２ａの折曲方向と同じであったり、または反対方向であってもよく、本発明でシーリング部の折曲方向を限定するものではない。このようなシーリング部の折曲方向は、本発明によるパウチ型二次電池を収容する外部ケースの形状によって様々に変更されることができる。
図７ａ〜図７ｃは、本発明の一実施形態によるパウチ型二次電池の製造方法のうち第１，第２のパウチシートの第４の側部に対する２次シーリング段階、追加シーリング段階及び折曲段階を示す図である。
図７ａに示すように、２次シーリングにより、第１，第２のパウチシート１２０，１３０の第４の側部１２４，１３４に第２のシーリング部１３０ｄが形成される。さらに、このとき、金型を用いた成形が行われなかったため、電極組立体１１０と２次シーリング部１３０ｄとの間には空間Ｓが存在する。ここで、第２のシーリング部１３０ｄは、上述したように、ジグに形成された突起により複数のシーリングマークが形成され得る。
図７ｂに示すように、追加シーリングにより第１，第２のパウチシート１２０，１３０の第４の側部１２４，１３４に追加シーリング部１３３ａが形成される。このような追加シーリングによって、電極組立体１１０と２次シーリング部１３０ｄの間に存在した空間Ｓが除去される。すなわち、電極組立体１１０の一側端部に隙間なく第１，第２のパウチシート１２０，１３０が完全に密着される。
さらに、追加シーリング部１３３ａには、上述したように、金型ジグに形成された突起により複数のシーリングマークが形成され得る。このとき、第２のシーリング部にもシーリングマークが形成されるので、結果として第２のシーリング部に相対的に多いシーリングマークが残るようになる。さらに、このような追加シーリング工程後、不必要な領域のシーリング部が切断されて除去されてもよい。
図７ｃに示すように、第２のシーリング部１３０ｄ及び追加シーリング部１３３ａは、上方または下方に折曲されてもよい。第２のシーリング部１３０ｄ及び追加シーリング部１３３ａの折曲方向は、上述した第１のシーリング部１３０ａ，１３０ｂ及び追加シーリング部１３１ａ、１３２ａの折曲方向と同じであったり、または反対方向であってもよく、本発明でシーリング部の折曲方向を限定するものではない。
以上、説明したように、本発明は上述した特定の好ましい実施形態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要旨を逸脱することなく本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者であれば誰でも様々な変形の実施が可能であり、そのような変更は特許請求の範囲に記載の範囲内に属する。
１１０ 電極組立体
１１１ 第１の電極板
１１２ 第２の電極板
１１３ セパレーター
１１４ 第１の電極タブ
１１５ 第２の電極タブ
１２０ 第１のパウチシート
１３０ 第２のパウチシート
１３１ 第１の側部
１３２ 第２の側部
１３３ 第３の側部
１３４ 第４の側部

Claims (17)

  1. 第１のパウチシート及び第２のパウチシートの間に電極組立体を位置させる段階と、
    前記第１，第２のパウチシートの少なくとも一側部上で、前記第１，第２のパウチシートの外郭領域を初期シーリングする段階と、
    前記第１，第２のパウチシートの少なくとも一側部上で、前記第１，第２のパウチシートの外郭領域を追加シーリングする段階と、
    を含み、
    前記初期シーリング段階及び前記追加シーリング段階では、
    複数の突起を有する上部及び下部ジグを用いて前記第１，第２のパウチシートの前記外郭領域を圧縮することで、前記第１，第２のパウチシートの前記外郭領域上に、前記突起と対応する複数のシーリングマークを形成し、
    前記追加シーリング段階では、
    初期シーリングされた前記側部上の少なくとも一つで、初期シーリングされた前記外郭領域と前記電極組立体との間の初期シーリングされていない外郭領域のうち、初期シーリングされた前記外郭領域に接する領域をシーリングし、
    前記外郭領域は、シーリングマーク同士の間に第１のピッチを有する複数の第１のシーリングマークと、シーリングマーク同士の間に第２のピッチを有する複数の第２のシーリングマークとを有し、
    前記複数の第２のシーリングマークは前記電極組立体に相対的に近くに形成され、前記第２のピッチが前記第１のピッチより大きいことを特徴とする二次電池の形成方法。
  2. 前記外郭領域の初期シーリング段階では、
    前記第１，第２のパウチシートの第１，第２，第３の側部上で、前記第１，第２のパウチシートの外郭領域を１次シーリングし、
    前記第１，第２のパウチシートの第４の側部上で、前記第１，第２のパウチシートの外郭領域を２次シーリングすることを特徴とする請求項１に記載の二次電池の形成方法。
  3. 前記第４の側部上で、前記第１，第２のパウチシートの外郭領域を２次シーリングする前に、
    前記第１，第２のパウチシートの前記第４の側部を通して電解液を注入する段階をさらに含むことを特徴とする請求項２に記載の二次電池の形成方法。
  4. 前記電極組立体は、
    前記第１の側部から延長される第１の電極タブを有する第１の電極板と、
    前記第１の側部から延長される第２の電極タブを有する第２の電極板と、
    前記第１の電極板及び前記第２の電極板の間に介在されたセパレーターと、
    を含むことを特徴とする請求項２に記載の二次電池の形成方法。
  5. 前記第４の側部は、前記第１の側部から延長される前記第１，第２の電極タブと反対側に位置することを特徴とする請求項４に記載の二次電池の形成方法。
  6. 前記外郭領域の初期シーリング段階では、
    前記第１，第２のパウチシートと前記電極組立体との間に空間が形成されることを特徴とする請求項１に記載の二次電池の形成方法。
  7. 前記外郭領域の追加シーリング段階で、前記空間が除去されることを特徴とする請求項６に記載の二次電池の形成方法。
  8. 前記二次電池は、
    前記外郭領域の追加シーリング後、前記第１、第２パウチシートに対して垂直な断面が円型または角形を有することを特徴とする請求項１に記載の二次電池の形成方法。
  9. 前記初期シーリング段階では、
    前記第１，第２のパウチシートの少なくとも三つの側部上で、前記第１，第２のパウチシートの前記外郭領域を圧縮し、熱融着することを特徴とする請求項１に記載の二次電池の形成方法。
  10. 前記追加シーリング段階では、
    前記第１，第２のパウチシートの前記外郭領域の少なくとも一部分に溝形状を形成するために、前記上部及び下部ジグを用いることを特徴とする請求項１に記載の二次電池の形成方法。
  11. 前記第１，第２のパウチシートの前記第４の側部の前記外郭領域を初期シーリング及び追加シーリングする段階をさらに含むことを特徴とする請求項２に記載の二次電池の形成方法。
  12. 前記二次電池の厚さは、１０ｍｍ〜１０００ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載の二次電池の形成方法。
  13. 第１のパウチシート及び第２のパウチシートの間に位置する電極組立体を含み、
    前記第１，第２のパウチシートの外郭領域は、前記第１，第２のパウチシートの少なくとも一側部上で一緒にシーリングされ、
    前記外郭領域は、シーリングマーク同士の間に第１のピッチを有する複数の第１のシーリングマークと、シーリングマーク同士の間に第２のピッチを有する複数の第２のシーリングマークとを有し、
    前記複数の第２のシーリングマークは前記電極組立体に相対的に近くに形成され、第２のピッチが第１のピッチより大きいことを特徴とする二次電池。
  14. 前記シーリングマークは、凹溝、突起、ラインまたは十字形状を有することを特徴とする請求項１３に記載の二次電池。
  15. 前記複数の第１のシーリングマークは前記第１，第２のパウチシートの四側部上で形成され、前記複数の第２のシーリングマークは前記第１，第２のパウチシートの四側部中少なくとも一側部上で形成され、前記電極組立体から電極タブが延長される一側部上であって、前記第１，第２のパウチシートの四側部中少なくとも一側部上は前記複数の第１のシーリングマークのみを持つことを特徴とする請求項１３に記載の二次電池。
  16. 第１のパウチシート及び第２のパウチシートの間に電極組立体を位置させる段階と、
    前記第１，第２のパウチシートの第１、第２及び第３の側部のうち少なくとも一側部上で、前記第１，第２のパウチシートの外郭領域を１次シーリングする段階と、
    前記第１，第２のパウチシートの第４の側部上で、前記第１，第２のパウチシートのシーリングされていない外郭領域を通して電解液を注入する段階と、
    前記第１，２のパウチシートの前記第４の側部上で、前記第１，第２のパウチシートの外郭領域を２次シーリングする段階と、
    前記第１，第２のパウチシートの少なくとも一側部上で、前記第１，第２のパウチシートの前記外郭領域を追加シーリングする段階と、
    を含み、
    前記１次シーリングする段階、前記２次シーリングする段階及び前記追加シーリング段階では、
    複数の突起を有する上部及び下部ジグを用いて前記第１，第２のパウチシートの前記外郭領域を圧縮し、前記第１，第２のパウチシートの前記外郭領域上に、前記突起と対応する複数のシーリングマークを形成し、
    前記追加シーリング段階では、
    初期シーリングされた前記側部上の少なくとも一つで、初期シーリングされた前記外郭領域と前記電極組立体との間の初期シーリングされていない外郭領域のうち、初期シーリングされた前記外郭領域に接する領域をシーリングし、
    前記初期シーリングと前記追加シーリングとが実施された領域は第１のピッチを有し、前記追加シーリングのみが実施された領域は第２のピッチを有し、
    前記第２のピッチが前記第１のピッチより大きいことを特徴とする二次電池の形成方法。
  17. 前記１次シーリング段階では、
    前記第１，第２のパウチシートの第１、第２及び第３の側部上で、前記第１，第２のパウチシートの前記外郭領域をシーリングすることを特徴とする請求項１６に記載の二次電池の形成方法。
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