(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリーセルであって、
カソード/セパレータ/アノード積層構造の電極アセンブリーが、可変セルケース中に、前記電極アセンブリーが電解質で含浸された状態で取り付けられてなり、
前記電極アセンブリーの対向末端及び前記可変セルケースの対向末端が、前記電極アセンブリーの中央部分及び前記可変セルケースの中央部分を中心にして、同じ方向に向けられた状態で、前記電極アセンブリー及び前記可変セルケースを、それらの軸方向垂直断面で、同じ方向に湾曲させてなり、
前記バッテリーセルの湾曲部の内側の、バッテリーセルの各末端の曲率半径Ｒ１がバッテリーセルの中央部分の曲率半径Ｒ２より大きいことを特徴とする、バッテリーセル。
【請求項２】
積層型バイ-セルまたは積層型フル-セルが、単位電池として、長い分離シートを前記バイ-セルまたは前記フル-セル同士の間に配置した状態で、連続的に巻き上げられる積層/折り重ね型構造に、前記電極アセンブリーが構築されてなる、請求項１に記載のバッテリーセル。
【請求項３】
前記可変セルケースが、金属層及び樹脂層を包含するラミネートシートから形成されたパウチ形ケースである、請求項１に記載のバッテリーセル。
【請求項４】
前記バッテリーセルが、前記電極アセンブリーが前記パウチ形ケースの中に取り付けられた状態で、前記パウチ形ケースの外周部が密封されてなる、請求項３に記載のバッテリーセル。
【請求項５】
前記曲率半径Ｒ１が前記曲率半径Ｒ２より大きいという条件で、前記曲率半径Ｒ１が５１Ｒ〜１８０Ｒであり、前記曲率半径Ｒ２が５０Ｒ〜１５０Ｒである、請求項１に記載のバッテリーセル。
【請求項６】
前記電極アセンブリーの前記湾曲した各末端の少なくとも一方が電極端子を備えてなる、請求項１に記載のバッテリーセル。
【請求項７】
請求項１に記載のバッテリーセルの製造方法であって、
(a)電極アセンブリーを可変セルケース中に取り付け、電解質を前記可変セルケース中に注入し、前記可変セルケースを密封してバッテリーセルを製造し、前記バッテリーセルの初期充電及び放電を行うこと、
(b)前記バッテリーセルを、前記曲率半径Ｒ２より小さい曲率半径ｒを有する上側ジグと下側ジグとの間に配置し、前記上側ジグ及び下側ジグを相互接近させ、前記バッテリーセルをプレス加工すること、及び
(c)前記上側ジグ及び下側ジグを分離し、前記上側ジグ及び下側ジグから前記バッテリーセルを取り出し、前記バッテリーセルの湾曲状態が部分的に回復し、前記バッテリーセルの湾曲部の内側の、バッテリーセルの各末端の曲率半径Ｒ１がバッテリーセルの中央部分の曲率半径Ｒ２より大きくなるように、前記バッテリーセルを予め決められた時間放置することを含んでなる、製造方法。
【請求項８】
前記バッテリーセルの前記プレス加工工程(b)が、圧力150〜500 kgFで行われる、請求項７に記載の製造方法。
【請求項９】
前記バッテリーセルの前記プレス加工工程(b)が、温度10〜90℃で行われる、請求項７に記載の製造方法。
【請求項１０】
前記上側ジグ及び下側ジグの少なくとも一方にヒーターが取り付けられてなる、請求項７に記載の製造方法。
【請求項１１】
前記バッテリーセルの前記プレス加工工程(b)が室温で行われてなる、請求項７に記載の製造方法。
【請求項１２】
請求項１に記載のバッテリーセルが、前記バッテリーセルと同じ形状に湾曲したパックケース中に取り付けられた、バッテリーパック。
【請求項１３】
前記バッテリーパックが携帯電話用の電力供給源として使用される、請求項１２に記載のバッテリーパック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、湾曲したバッテリーセル及びそれを包含するバッテリーパックに関し、より詳しくは、カソード/セパレータ/アノード積層構造の電極アセンブリーが、可変セルケース中に、電極アセンブリーが電解質で含浸された状態で取り付けられるように構築されたバッテリーセルであって、該電極アセンブリーの反対端（対向末端）及び該セルケースの反対端（対向末端）が、該電極アセンブリーの中央部分及び該セルケースの中央部分を中心にして、同じ方向に向けられた状態で、該電極アセンブリー及び該セルケースを、それらの軸方向垂直断面で、同じ方向に湾曲させる、バッテリーセルに関する。
【背景技術】
【０００２】
可動装置の開発が進み、そのような可動装置の需要が増加するにつれて、可動装置用のエネルギー源として二次バッテリーの需要も急速に増加している。特に、高いエネルギー密度及び高い放電電圧を有するリチウム二次バッテリーに多くの研究が行われており、そのような二次バッテリーが、現在商業的に広く使用されている。
【０００３】
バッテリーの形状に関して、携帯電話のような製品に応用するのに十分に薄いプリズム形二次バッテリーまたはパウチ形二次バッテリーの需要が非常に高い。バッテリー用の材料に関しては、リチウム二次バッテリー、例えば高エネルギー密度、高放電電圧、及び高出力安定性を有するリチウムイオンバッテリー及びリチウムイオン重合体バッテリー、の需要が非常に高い。
【０００４】
電子装置のサイズ及び厚さは、消費者の好みを満たすために益々小さくなっている。この理由から、空間を最大限に活用するために、二次バッテリーのサイズ及び厚さも縮小することが求められている。従って、電子装置の形状に対応する様々な形状の二次バッテリーを提供し、さらに、各電子装置の内部空間を効率的に活用する必要がある。
【０００５】
特に、近年、電子装置のデザインは、消費者が電子装置を選択する時の重要な役割を果たしている。この理由から、平型デザインの代わりに様々なデザインが提供されている。例えば、電子装置、例えば携帯電話及びラップトップコンピュータ、は、電子装置が人間工学を考えた様式で湾曲するように設計されることがある。
【０００６】
複数の湾曲した電子装置が開発され、市販されているが、製造されるバッテリーのほとんどは平らな形状に構築されている。その結果、空間活用率が低く、そのような低い空間活用率のために、バッテリーをそれぞれの電子装置に取り付けるのが困難である。従って、外部衝撃が電子装置に作用すると、バッテリーがそれぞれの電子装置の中で自由に移動することができるので、バッテリーが損傷を受けることがある。
【０００７】
従って、バッテリーを中に取り付けるバッテリー取付区域が湾曲するように構築された電子装置の中にバッテリーを取り付けるには、電子装置の湾曲したバッテリー取付区域の中にバッテリーが安定して取り付けられるように、バッテリーを湾曲させる必要がある。
【０００８】
電極アセンブリーを湾曲させるための幾つかの技術が提案されている。例えば、米国特許出願公開第2007/0059595号明細書は、電極アセンブリーの、巻き上げ軸に対して直角の断面が湾曲するように構築されたゼリーロール型電極アセンブリーを有するバッテリーを開示している。この開示によれば、湾曲部は、凹型ヒーター及び凸型ヒーターを使用する熱プレス加工により形成される。
【０００９】
また、日本国特許出願公開第1999-307130号明細書は、異なった直径を有する2本のロールを使用して積層型電極アセンブリーを熱プレス加工し、湾曲構造に構築されたバッテリーを製造する方法を開示している。
【００１０】
しかし、上記の開示によれば、電極アセンブリーが直接熱プレス加工されるので、非常に深刻なバッテリーの劣化が起こる。さらに、前者の技術は、巻き上げ型電極アセンブリー(ゼリーロール)に適用されるので、電極アセンブリーの、応力が集中する中央部分により大きな応力が生じるので、電極アセンブリーの形状変形、例えば捻れ、が大きくなる。他方、後者の技術は、積層型電極アセンブリーに適用されるので、加熱ロールを使用して電極アセンブリーをプレス加工すると、幾つかの電極板が、せん断応力のために不均質に圧迫され、従って、電極アセンブリーの反対端に短絡が起こる場合がある。
【００１１】
さらに、上記の技術は、電極アセンブリーを湾曲させるので、バッテリーケースも同様に湾曲させる必要がある。また、湾曲した電極アセンブリーがバッテリーケース中に取り付けられた状態で、電解質をバッテリーケースの中に注入する場合、電極アセンブリーを湾曲させる際に電極アセンブリー内に存在する応力が電解質の可塑化作用により回復し、従って、電極アセンブリーの末端がバッテリーケースの内側により圧迫されるので、短絡の可能性が増加する。
【００１２】
従って、二次バッテリーの軸方向で緩やかに湾曲し、それによって、上記の問題を解決する二次バッテリー(バッテリーセル)が強く求められている。
【技術的問題】
【００１３】
従って、本発明は、上記の問題及び他の未解決の技術的問題を解決するためになされたものである。
【００１４】
上記の問題を解決するための、様々な広範囲で集中的な研究及び実験の結果、本発明者らは、バッテリーセル、該バッテリーセルは、可変セルケースを有し、該バッテリーセルの反対端が、該バッテリーセルの中央部分を中心にして同じ方向に向けられた状態で、該バッテリーセルの軸方向の垂直断面で湾曲するように構築されている、を、外部形状が湾曲している電子装置に取り付けた場合、空間活用率が最大限になり、消費者の好みを満足する様々なデザインを有する電子装置の開発が可能になり、上記の問題、例えば短絡、が解決されることを見出した。本発明は、これらの知見に基づいて完成された。
【技術的解決策】
【００１５】
本発明の一態様により、上記の、及び他の目的は、カソード/セパレータ/アノード積層構造の電極アセンブリーが、可変セルケース中に、該電極アセンブリーが電解質で含浸された状態で取り付けられるように構築されたバッテリーセルであって、該電極アセンブリーの反対端及び該セルケースの反対端が、該電極アセンブリーの中央部分及び該セルケースの中央部分を中心にして、同じ方向に向けられた状態で、該電極アセンブリー及び該セルケースを、それらの軸方向垂直断面で、同じ方向に湾曲させる、バッテリーセルを提供することにより、達成することができる。
【００１６】
従って、本発明の軸方向で湾曲しているバッテリーセルを、外側形状が湾曲している電子装置中に、または外側形状は平らであるが、バッテリー取付区域が湾曲している電子装置中に取り付けた時、バッテリーセルと電子装置との間の緊密な接触が達成され、それによって、空間活用率が最大限になり、高い効率が得られる。また、消費者の好みを満足させる様々なデザインを有する電子装置を開発することができる。
【００１７】
例えば、積層型または折り重ね型電極アセンブリーを、本発明のバッテリーセルの電極アセンブリーとして使用することができる。しかし、簡単な積層型電極アセンブリーでは、電極板同士の間の界面摩擦が一様ではない場合、電極アセンブリーを湾曲させる際に幾つかの電極板が圧迫され、従って、電極板同士が電極アセンブリーの末端で互いに接触し、短絡が起こることがある。他方、折り重ね型電極アセンブリーでは、電極アセンブリーの、応力が集中する中央部分で、電極アセンブリーの大きな形状変形、例えば捻れ、が生じ、電極アセンブリーがその巻き上げ方向でのみ湾曲することがある。
【００１８】
好ましい例では、電極アセンブリーを、積層型バイ-セルまたはフル-セルが、単位電池として、長い分離シートをバイ-セルまたはフル-セル同士の間に配置した状態で、連続的に巻き上げられる積層/折り重ね型構造に構築することができる。そのような積層/折り重ね型電極アセンブリーでは、電極アセンブリーの反対端が分離シートにより密封され、電極板同士の間の界面摩擦が一様でない場合にも、電極板の積層状態は、分離シートの巻き上げ力により維持され、従って、上記のような短絡の発生を阻止することができる。
【００１９】
積層/折り重ね型電極アセンブリーの詳細は、本出願者の名前で提出された韓国公開特許出願第2001-0082058号、第2001-0082059号、及び第2001-0082060号の各明細書に開示されている。上記公開特許出願の開示全体をここに参考として含める。
【００２０】
本発明により、セルケースは、電極アセンブリーがセルケースの中に取り付けられた状態で、セルケースを容易に湾曲させることができるように、可変である。すなわち、可変セルケースは、電極アセンブリーがセルケースの中に取り付けられた状態で、外部力により変形させることができる。好ましくは、可変セルケースは、金属層及び樹脂層を包含するラミネートシートから形成されたパウチ形ケースでよい。従って、好ましくは、バッテリーセルは、電極アセンブリーがパウチ形ケースの中に取り付けられた状態で、パウチ形ケースの外周部が熱溶接により密封される構造に構築する。
【００２１】
ラミネートシートは、高い耐久性を示す外側樹脂層が、金属遮断(blocking)層の一表面(外側表面)に取り付けられ、高い熱溶接性を示す樹脂密封層が金属遮断層の他の表面(内側表面)に取り付けられるように構築することができる。
【００２２】
外側樹脂層は、外部環境に対する高い耐性を有する必要があり、従って、外側樹脂層は、予め決められた引張強度及び耐腐食性を有する必要がある。このために、外側樹脂層は重合体樹脂、例えばポリエチレンテレフタレート(PET)または延伸ナイロンフィルム、から製造することができる。
【００２３】
金属遮断層は、異物、例えばガスまたは湿分、のバッテリーセル中への侵入またはバッテリーセルからの漏れを阻止し、セルケースの強度を高める必要がある。好ましくは、金属遮断層はアルミニウムから製造する。
【００２４】
樹脂密封層は、電解質の浸透を抑制するのに必要な高い熱溶接性(熱接着性)及び低い吸湿性を示し、電解質により膨脹または腐食しない重合体樹脂、例えばポリオレフィン、より好ましくはキャスティングされたポリプロピレン(CPP)から製造する。
【００２５】
一般的に、ポリオレフィン、特にポリプロピレン、は、金属との接着性が低い。この理由から、樹脂密封層と金属遮断層との間に接着層をさらに配置し、樹脂密封層と金属遮断層との間の接着性を改良することができる。接着層は、例えばウレタン、アクリル、または熱可塑性エラストマーから製造することができるが、これらに限定するものではない。
【００２６】
前に説明したように、本発明のバッテリーセルは、バッテリーセルの反対端が、バッテリーセルの中央部分を中心にして同じ方向に向けられるように、軸方向垂直断面で緩やかに湾曲している。ここで、バッテリーセルが、バッテリーセルの反対端が同じ方向に向けられるように湾曲しているとは、バッテリーセルが、バッテリーセルの反対端の両方が上方向または下方向に向けられていることを意味する。
【００２７】
本発明のバッテリーセルでは、電極端子を、電極アセンブリーの湾曲した反対端の一方にだけ備えることができる。あるいは、電極端子を、電極アセンブリーの湾曲した反対端の両方に備えることができる。しかし、電極端子は、異なった様式で配置することもできる。
【００２８】
電極アセンブリー及びセルケースは、電極アセンブリー及びセルケースが、50Ｒ〜150Ｒの曲率半径Ｒを有するように湾曲することができる。
【００２９】
すなわち、電極アセンブリー及びセルケースの曲率半径Ｒは、所望の形状に基づいて様々に調節することができる。しかし、曲率半径が小さすぎる場合、応力がバッテリーセルの中央部分に集中するので、バッテリーセルが捻れることがある。反対に、曲率半径が大きすぎる場合、曲率半径の制御が困難になり、電極アセンブリー及びセルケースは、本来の状態、すなわち、平らな状態に戻ることがあり、これは好ましくない。
【００３０】
一般的に、複数の板形状を有する積み重ねられた部材を、それらの積み重ねられた部材が予め決められた曲率半径を有するように湾曲させる場合、内側の積み重ねられた部材は、外側の積み重ねられた部材よりも大きいひずみを有する。他方、二次バッテリーの充電及び放電の際、電極板に塗布された活性材料は、繰り返し膨脹及び収縮する。そのため、バッテリーセルを予め決められた湾曲状態に維持することは困難である。従って、曲率半径が小さい二次バッテリー、すなわち、大きく湾曲した二次バッテリーでは、二次バッテリーの湾曲した状態が、二次バッテリーの充電及び放電を繰り返す間に回復することがある。この場合、それぞれの電極板の末端がセルケースにより圧迫されるので、電極板に大きな力が作用し、電極板がセパレータを貫通する。そのため、短絡が生じることがある。
【００３１】
従って、好ましい例では、電極アセンブリー及びセルケースの湾曲した反対端は、電極アセンブリー及びセルケースの中央部分の曲率半径Ｒ２よりも大きい曲率半径Ｒ１を有することができる。具体的には、上記の構造は、電極アセンブリー及びセルケースが平均曲率半径Ｒを有するように湾曲している場合、電極アセンブリー及びセルケースの中央部分の曲率半径Ｒ２は平均曲率半径Ｒより小さく、電極アセンブリー及びセルケースの各末端の曲率半径Ｒ１は平均曲率半径Ｒより大きくなるように構築される。
【００３２】
上記の構造で、電極アセンブリー及びセルケースの、大きな曲率半径Ｒ１を有する反対端における回復によるひずみは、同じ条件における、電極アセンブリー及びセルケースの曲率半径Ｒ２を有する中央部分における回復によるひずみより小さく、従って、電極板に塗布された活性材料が反復する充電及び放電の際に繰り返し膨脹及び収縮する場合、電極アセンブリーの末端に作用する力は小さく、従って、前に説明したように、短絡が発生する可能性を大幅に下げることができる。
【００３３】
また、電極端子が、電極アセンブリーの湾曲した反対端の一方にのみ、または電極アセンブリーの湾曲した反対端の両方に備えられている場合、電極端子は、電極アセンブリーの湾曲した末端に沿って配置されるので、電極端子とキャッププレート、例えば保護回路モジュール(PCM)、との間の連結は容易に達成されない。しかし、電極アセンブリー及びセルケースの反対端の曲率半径Ｒ１が比較的大きい場合、比較的緩やかな湾曲が得られるので、電極端子の湾曲した角度が減少し、従って、電極端子とキャッププレートとの間の安定した連結を達成することができる。
【００３４】
電極アセンブリー及びセルケースの反対端の曲率半径Ｒ１及び電極アセンブリー及びセルケースの中央部分の曲率半径Ｒ２は、ある範囲内で適切に調節し、前に説明したような短絡が発生する可能性を最小に抑えることができる。電極アセンブリー及びセルケースの反対端の曲率半径Ｒ１と電極アセンブリー及びセルケースの中央部分の曲率半径Ｒ２との間の差を大きくする必要はない。好ましくは、曲率半径Ｒ１が曲率半径Ｒ２より大きいという条件で、曲率半径Ｒ１は51R〜180Rであり、曲率半径Ｒ２は50R〜150Rである。
【００３５】
本発明の別の態様により、曲率半径Ｒを有する湾曲したバッテリーセルの製造方法であって、(a)電極アセンブリーを可変バッテリーセル中に取り付け、電解質をセルケース中に注入し、バッテリーセルを密封して直立バッテリーセルを製造し、該直立バッテリーセルを初期充電及び放電すること、(b)該直立バッテリーセルを、該曲率半径Ｒより小さい曲率半径ｒを有する上側ジグと下側ジグとの間に配置し、該上側ジグ及び下側ジグを相互接近させ、該直立バッテリーセルをプレス加工すること、及び(c)該上側ジグ及び下側ジグを分離し、該上側ジグ及び下側ジグから該バッテリーセルを取り出し、該バッテリーセルの湾曲状態が部分的に回復し、該バッテリーセルが該曲率半径Ｒを有するように、該バッテリーセルを予め決められた時間放置することを包含する、方法を提供する。
【００３６】
前に説明したように、電極アセンブリーまたは電極板を直接湾曲させる従来技術が提案されている。しかし、従来技術では、電解質をセルケース中に注入した後に行うバッテリーセルの初期充電及び放電の際に、電極板の膨脹及び収縮による電極アセンブリーの深刻な形状変化が起こる。他方、本発明によるバッテリーセルの製造方法では、電極アセンブリーだけを湾曲させるのではなく、電極アセンブリーをセルケースに取り付け、電解質をセルケース中に注入し、得られたバッテリーの初期充電及び放電を行い、その後の工程でバッテリーセルを湾曲させる。従って、変形は比較的小さく、電極アセンブリーに熱を直接作用させないので、電極アセンブリーの劣化が最小に抑えられる。
【００３７】
また、電極アセンブリーが湾曲するように電極アセンブリーをプレス加工する場合、電極アセンブリーを取り付けることになるセルケースを湾曲させる必要がある。しかし、そのような湾曲加工工程を行うことは容易ではなく、製法全体が複雑になる。他方、本発明では、セルケース及び電極アセンブリーの両方が同時に湾曲し得るように、セルケースを電極アセンブリーと共にプレス加工するので、処理効率が優れている。
【００３８】
さらに、セルケース中の電解質は、一種の可塑剤として作用し、プレス加工工程を行う際に電極板同士の間の界面摩擦により引き起こされるストレスを最小に抑え、従って、バッテリーセルを繰り返し充電及び放電する際のそのようなストレスによる、湾曲したバッテリーセルの回復を大きく軽減することができる。
【００３９】
そのような同時湾曲加工を容易に達成するために、セルケースは、バッテリーセルのプレス加工工程(b)を行う際に容易に変形及び湾曲し得る可変材料から製造することができる。
【００４０】
バッテリーセルのプレス加工工程(b)は、バッテリーセルの外側を湾曲させるために行う。この工程では、バッテリーセルの所望の曲率に対応する形状を有するジグ(例えば凹状ジグ)及びこの凹状ジグの形状に対応する形状を有するジグ(例えば凸状ジグ)を使用してバッテリーセルをプレス加工する。
【００４１】
状況に応じて、バッテリーセルのプレス加工工程の際に熱処理を行うことができる。この場合、熱処理方法には、特に制限は無い。例えば、プレス加工の際にバッテリーセルを加熱できるように、ジグの少なくとも一方にヒーターを取り付けることができる。
【００４２】
バッテリーセルをプレス加工する際は、バッテリーセル中にある電極アセンブリーの劣化を引き起こさない圧力及び温度をバッテリーセルに作用させる。好ましくは、バッテリーセルのプレス加工工程は、圧力150〜500 kgF及び温度10〜90℃で行う。より好ましくは、バッテリーセルのプレス加工工程は、加熱せずに、室温で行う。
【００４３】
バッテリーセルだけを取り出す工程(c)では、バッテリーセルのプレス加工工程を行う際にバッテリーセル中に発生した応力を解除し、バッテリーセルが予め決められた曲率半径Ｒを有するようにバッテリーセルの湾曲形状を安定して維持する。
【００４４】
本発明の別の態様により、上記の湾曲したバッテリーセルが、該バッテリーセルと同じ形状に湾曲したパックケース中に取り付けられるように構築されたバッテリーパックを提供する。
【００４５】
好ましくは、このバッテリーパックは、携帯電話用の電力供給源として使用する。一般的に、携帯電話は、長方形形状に構築され、バッテリーは各携帯電話の下側末端に取り付けられる。好ましくは、携帯電話は、携帯電話の受話部分及び送話部分が、使用者の耳及び口に対応する位置またはそのような位置の近くに配置されるように設計される。この目的に、人間の対応する区域の形状に応じて人間工学を考えて湾曲するように携帯電話を設計する場合、本発明の湾曲したバッテリーセルを使用することにより、空間活用率を最大限にすることができる。
【００４６】
バッテリーパックの他の構成部品及びバッテリーパックの製造方法は、本発明が関与するこの分野で良く知られており、従って、詳細な説明は行わない。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
本発明の上記の、及び他の目的、特徴及び利点は、添付の図面を参照しながら記載する下記の詳細な説明により、より深く理解される。
【図１】図1は、本発明の一実施態様による、率半径Ｒを有する湾曲したバッテリーセルの製造方法を例示する典型的な図である。
【図２】図2は、本発明の別の実施態様による湾曲したバッテリーセルを例示する側面図である。
【図３】図3は、バッテリーセルを繰り返し充電及び放電する際の、図2の部分Ａにおけるバッテリーセルの変化を例示する拡大図である。
【図４】図4は、本発明の実施態様により湾曲したバッテリーセルを包含するバッテリーパックを例示する透視図である。
【最良の形態】
【００４８】
ここで、添付の図面を参照しながら、本発明の代表的な実施態様を詳細に説明する。しかし、本発明の範囲は、例示する実施態様に限定されるものではない。
【００４９】
図1は、本発明の一実施態様による湾曲したバッテリーセルの製造方法を例示する典型的な図である。
【００５０】
図1に関して、湾曲部形成装置は、曲率半径ｒを有する凸状部分211を備えた上側ジグ210及び曲率半径ｒを有する凹状部分221を備えた下側ジグ220を包含し、下側ジグ220は上側ジグ210と係合することができる。バッテリーセル100は、電極アセンブリーが電解質と共にセルケースの中に収容されるように構築される。バッテリーセル100は、バッテリーセル100がその軸方向で湾曲し得るように、下側ジグ220の凹状部分221の中にその軸方向で取り付けられる。
【００５１】
上側ジグ210が、バッテリーセル100をプレス加工するために、下方の下側ジグ220に向かって移動すると、バッテリーセル100は湾曲し、バッテリーセル100は、上側ジグ210の形状及び下側ジグ220の形状に対応する湾曲した形状になる。
【００５２】
従って、電極アセンブリーに熱を加えながら電極アセンブリーを直接プレス加工する従来の場合と異なり、形状が変化し得るセルケースの中に電極アセンブリーを配置し、電解質をセルケースの中に注入してバッテリーセルを製造し、製造されたバッテリーセルに初期充電及び放電を行い、次いでその後工程として、プレス加工工程をバッテリーセルに対して行う。そのため、電極アセンブリーの劣化が最小に抑えられる。さらに、セルケース中の電解質は、一種の可塑剤として作用し、プレス加工工程を行う際に電極板同士の間の界面摩擦により引き起こされる応力を最小に抑え、従って、バッテリーセルを充電及び放電する際のそのような応力による、バッテリーセルの回復を大きく軽減することができる。
【００５３】
一方、プレス加工工程は、好ましくは室温で行う。他方、必要であれば、予め決められた熱処理をさらに行うことができる。この目的には、ヒーター(図には示していない)を上側ジグ210及び/または下側ジグ220に取り付けることができる。
【００５４】
プレス加工工程を行った後、ジグ210及び220を互いに分離し、ジグ210及び220からバッテリーセル100を取り出し、次いで、バッテリーセルの湾曲した状態が部分的に回復し、バッテリーセルの曲率半径がＲになるように、バッテリーセル100を予め決められた時間放置する。その結果、プレス加工工程によりバッテリーセル100に加えられた応力が解除され、バッテリーセルの湾曲した形状が安定して維持される。製造されたバッテリーセル101は、バッテリーセル101の反対端が同じ方向を向くように湾曲している。バッテリーセル101の曲率半径Ｒは、上側ジグ210の曲率半径以上でよい。
【００５５】
図2は、本発明の別の実施態様による湾曲したバッテリーセルを典型的に例示する側面図である。
【００５６】
図2に関して、バッテリーセル102は、バッテリーセル102の各末端の曲率半径Ｒ１が、バッテリーセル102の中央部分の曲率半径Ｒ２より大きくなるように構築される。
【００５７】
これによって、バッテリーセル102の平均曲率半径がＲになる。バッテリーセル102の中央部分の曲率半径Ｒ２は、平均曲率半径Ｒより小さく、バッテリーセル102の各末端の曲率半径Ｒ１は、平均曲率半径Ｒより大きい。
【００５８】
上記の構造を与えることにより得られる効果は、図2の部分Ａを例示する拡大図である図3から確認することができる。図3は、バッテリーセルを繰り返し充電及び放電する際の、図2の部分Ａにおけるバッテリーセルの変化を典型的に例示する拡大図である。
【００５９】
図3に関して、電極アセンブリーの電極板110は、セルケース120とほとんど同じ形状に湾曲している。しかし、バッテリーセル102が繰り返し充電及び放電すると、電極板110に塗布された活性材料(図には示していない)が繰り返し膨脹及び収縮するので、電極板110は、その本来の形状110aに回復する傾向がある。他方、セルケース120の湾曲した形状は維持される。従って、電極板のそのような回復により、各電極板110aの末端はセルケース120の内側により圧迫される。しかし、各電極板110aの曲率半径Ｒ１は大きいので、回復する応力は、曲率半径Ｒより比較的小さい。
【００６０】
具体的には、回復する応力は、曲率半径Ｒにほぼ反比例する。従って、回復する応力は、相対的に小さな曲率半径Ｒで湾曲した電極板130に対して大きい。この理由から、曲率半径Ｒを有する電極板130の末端は、セルケース120により圧迫され、従って、電極板130の末端は、それぞれの電極板130間に配置されたセパレータ(図には示していない)を貫通し、短絡が起こることがある。
【００６１】
従って、バッテリーセル102が、バッテリーセル102全体を通して曲率半径Ｒを有するように製造される場合、図2に示すように、バッテリーセル102の各末端の曲率半径Ｒ１は、バッテリーセル102の中央部分の曲率半径Ｒ２より大きい。
【００６２】
図4は、本発明の実施態様により湾曲したバッテリーセルを包含するバッテリーパックを典型的に例示する透視図である。
【００６３】
図4に関して、バッテリーパックのパックケースは、パックケース本体320と、該パックケース本体320は、該パックケース本体320がバッテリーセルと同じ形状を有するように、その軸方向で緩やかに湾曲して(図2参照)おり、該パックケース本体320の上側末端に取り付けられた上側末端キャップ310と、及び該パックケース本体320の下側末端に取り付けられた下側末端キャップ(図には示していない)とを包含する。上側末端キャップ310は、孔311を備えており、それらの穴を通して、外部入力及び出力端子が外側に突き出る。
【００６４】
バッテリーパック300は、予め決められた湾曲形状を有するので、バッテリーパック300を、様々な湾曲したデザインを有する電子装置、例えば携帯電話、に取り付けることができる。その結果、湾曲した電子装置のそれぞれの内部空間が効率的に活用され、従って、バッテリーパックが電子装置の中に緊密に接触した様式で取り付けられる構造に構築された電子装置を製造することができる。これによって、消費者の好みを満足させる様々なデザインを有する電子装置を開発し、それによって、製品の多様化に貢献することができる。
【００６５】
本発明の代表的な実施態様を例示のために開示したが、当業者には明らかなように、請求項に記載する本発明の範囲及び精神から離れることなく、様々な修正、追加、及び置き換えが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
上記の説明から明らかなように、本発明のバッテリーセルは、電極アセンブリーが可変セルケースの中に、電極アセンブリーが電解質で含浸された状態で取り付けられており、電極アセンブリーの反対端及びセルケースの反対端が、電極アセンブリーの中央部分及びセルケースの中央部分を中心にして、同じ方向に向けられた状態で、電極アセンブリー及びセルケースが、それらの軸方向垂直断面で、同じ方向に湾曲するように構築されている。従って、本発明の湾曲したバッテリーセルを、外部形状が湾曲している電子装置に、またはバッテリー取付区域が湾曲するように構築された電子装置に取り付けた場合、バッテリーセルと電子装置との間の緊密な接触が達成され、それによって、空間活用率を最大限にし、高い効率が得られる。また、消費者の好みを満足させる様々なデザインを有する電子装置を開発することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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