(57)【要約】  電極組立体を収納部の定位置に容易に装着でき、大気に接するシーリング部を最小化して電池の寿命特性を向上可能な一体型であり、組立て過程中にパウチ外装材が破裂することを防止でき、さらにセルのエネルギー密度を向上させることができるパウチ外装材、それを用いたパウチ型二次電池及びその製造方法を提供する。本発明による二次電池用パウチ外装材は、電極組立体を装着可能な２つの対応収納部が突出部を介在して両方に対称的に成形され、前記突出部に前記電極組立体の側面を立設した状態で前記突出部の中央部分から外れた２つの折曲線に沿って折り曲げることで、折曲部位が前記電極組立体の側面エッジを囲むようになる。
2019500734.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極組立体を装着可能な２つの対応収納部が突出部を介在して両方に対称的に成形され、前記突出部に前記電極組立体の側面を立設した状態で前記突出部の中央部分から外れた２つの折曲線に沿って折り曲げることで、折曲部位が前記電極組立体の側面エッジを囲むようになる、パウチ外装材。
【請求項２】
前記２つの折曲線の間のパウチ外装材の長さが、前記電極組立体の厚さに対応することを特徴とする請求項１に記載のパウチ外装材。
【請求項３】
前記収納部の前記突出部から遠方の底面エッジの深さが、前記収納部の前記突出部に近方の底面エッジの深さより大きく、前記収納部の底面が傾いていることを特徴とする請求項１に記載のパウチ外装材。
【請求項４】
前記突出部上面の幅が、０より大きく、前記電極組立体の厚さ未満であることを特徴とする請求項１に記載のパウチ外装材。
【請求項５】
前記収納部の前記突出部から遠方の底面エッジの深さが、前記電極組立体の厚さの１／２以上であることを特徴とする請求項１に記載のパウチ外装材。
【請求項６】
前記収納部の前記突出部に近方の底面エッジの深さが、前記電極組立体の厚さから前記突出部上面の幅を引いた値の１／２以上であることを特徴とする請求項５に記載のパウチ外装材。
【請求項７】
前記両方の収納部において前記突出部に近方の底面エッジが前記２つの折曲線になることを特徴とする請求項５に記載のパウチ外装材。
【請求項８】
前記突出部に対向する収納部の外側が相対的に長く延びていることを特徴とする請求項１に記載のパウチ外装材。
【請求項９】
１単位のシート型パウチ外装材上に電極組立体を装着可能な２つの対応収納部が突出部を介在して両方に対称的に成形され、前記突出部に前記電極組立体の側面を立設した状態で前記突出部の中央部分から外れた２つの折曲線に沿って折り曲げて、折曲部位が前記電極組立体の側面エッジを囲むようにしながら前記収納部を重ねて熱融着した、パウチ型二次電池。
【請求項１０】
前記２つの折曲線の間のパウチ外装材の長さが前記電極組立体の厚さに対応して、前記折曲部位の間に余剰部分が形成されないことを特徴とする請求項９に記載のパウチ型二次電池。
【請求項１１】
前記収納部の前記突出部から遠方の底面エッジの深さは前記電極組立体の厚さの１／２以上であり、
前記収納部の前記突出部に近方の底面エッジの深さは前記電極組立体の厚さから前記突出部上面の幅を引いた値の１／２以上であり、
前記両方の収納部において前記突出部に近方の底面エッジが前記２つの折曲線になることを特徴とする請求項９に記載のパウチ型二次電池。
【請求項１２】
電極組立体を装着可能な２つの対応収納部が突出部を介在して両方に対称的に成形され、前記突出部に前記電極組立体の側面を立設した状態で前記突出部の中央部分から外れた２つの折曲線に沿って折り曲げて、折曲部位が前記電極組立体の側面エッジを囲むようにするパウチ外装材を用意する段階と、
前記突出部に前記電極組立体の側面を立設して２つの折曲線に沿って折り曲げて、折曲部位が前記電極組立体の側面エッジを囲むようにしながら前記収納部同士を重ねる段階と、
前記重ねられた収納部の周辺を熱融着する段階と、を含むパウチ型二次電池の製造方法。
【請求項１３】
前記パウチ外装材は、前記突出部に対向する収納部の外側が相対的に長く延びて、前記収納部を重ねた後、前記収納部の外側を除いた部位を熱融着し、前記収納部の外側を通して電解液を注入して熱融着した後、前記収納部の外側を切断することを特徴とする請求項１２に記載のパウチ型二次電池の製造方法。
【請求項１４】
前記２つの折曲線の間のパウチ外装材の長さが前記電極組立体の厚さに対応して、前記折曲部位の間に余剰部分が形成されないことを特徴とする請求項１２に記載のパウチ型二次電池の製造方法。
【請求項１５】
前記収納部の前記突出部から遠方の底面エッジの深さは前記電極組立体の厚さの１／２以上であり、
前記収納部の前記突出部に近方の底面エッジの深さは前記電極組立体の厚さから前記突出部上面の幅を引いた値の１／２であり、
前記両方の収納部において前記突出部に近方の底面エッジが前記２つの折曲線になることを特徴とする請求項１２に記載のパウチ型二次電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二次電池用パウチ外装材、それを用いたパウチ型二次電池及びその製造方法に関し、より詳しくは、セルのエネルギー密度を向上できるように成形形状を改善した二次電池用パウチ外装材、それを用いたパウチ型二次電池及び該パウチ型二次電池を製造する方法に関する。
【０００２】
（関連出願の相互参照）
本出願は、２０１６年９月１２日出願の韓国特許出願第１０−２０１６−０１１７３０１号及び２０１７年８月２３日出願の韓国特許出願第１０−２０１７−０１０６８３３号に基づく優先権を主張し、該当出願の明細書及び図面に開示された内容は、すべて本出願に援用される。
【背景技術】
【０００３】
二次電池は、携帯電話、ノートパソコン、カムコーダーなどモバイル機器の電源として広く使用されている。特に、リチウム二次電池は、作動電圧が高く、単位重量当りエネルギー密度が高いという利点から、その使用が急速に増加しつつある。
【０００４】
このようなリチウム二次電池は、主に、リチウム系酸化物を正極活物質として、炭素材を負極活物質として使用する。一般に、使用される電解質の形態によってリチウムイオン電池、リチウムイオンポリマー電池及びリチウムポリマー電池に分類され、電池の外形によっては円筒型、角形及びパウチ型二次電池に分類されることもある。電池の形状の面では厚さが薄くて携帯電話などのような製品に適用可能な角形二次電池とパウチ型二次電池に対する需要が高い。
【０００５】
その中でも、形態及び大きさに制約がなく、熱融着を通じた組立てが容易であり、異常挙動発生の際に気体や液体を放出し易いことから、軽量の薄型セルの製作に好適なパウチ型二次電池に関心が集中されている。一般にパウチ型二次電池は、アルミニウムラミネートシートからなるパウチ外装材に電極組立体が収納されている構造を有している。すなわち、パウチ型二次電池は、アルミニウムラミネートシートに電極組立体を装着するための収納部を成形し、前記収納部に電極組立体を収納した状態で、前記アルミニウムラミネートシートから分離している別のアルミニウムラミネートシートまたは延びているアルミニウムラミネートシートを熱融着することで製造される。
【０００６】
このようなパウチ外装材は、厚さ約１１３μｍのアルミニウムラミネートシートをダイとパンチを用いて深絞り工程に類似の方式で部分押圧することで収納部を成形することができる。しかし、このように薄いアルミニウムラミネートシートはそれを押圧する過程で破裂などが生じ得るため、一般に深さ１５ｍｍ以上の収納部を成形することが困難である。
【０００７】
一方、分離型のパウチ外装材は、２単位のアルミニウムラミネートシートを相互重ねて密封する方式で結合されるため、二次電池の製造過程で電極組立体を収納した状態で両側収納部を定位置で相互重畳しなければならない。前記電極組立体が定位置に装着されない場合、内部短絡が発生し得るため、別途のガイド装置が必要となって製造コストが嵩むようになる。また、２単位のアルミニウムラミネートシートは４面で結合されてシーリング部を形成するため、４面全てが大気と接するようになって、長期間使用の際には空気流入の可能性が非常に高くなり、それによって電池の寿命が短縮する問題を有している。
【０００８】
このような問題を解決するため、１単位のアルミニウムラミネートシートに相互対応する２つの収納部を成形して相互重畳させ、３面をシーリングする方法に関する技術が提示されている。
【０００９】
図１は、従来の３面シーリングパウチ型二次電池のパウチ外装材の上面図である。図２は、図１のパウチ外装材を用いたパウチ型二次電池の製造方法の段階別断面模式図であって、図１のＩＩ−ＩＩ’矢視図に該当する。図３は、図２のような方法で製造したパウチ型二次電池の上面図である。
【００１０】
まず、図１及び図２の（ａ）を参照すれば、１単位のパウチ外装材１０に２つの完壁に対応する模様と大きさの収納部２０ａ、２０ｂを電極組立体３０の厚さより大きい所定の距離ｄほど離隔して成形する。
【００１１】
その後、図２の（ｂ）のように、一側の収納部（２０ａまたは２０ｂ）に電極組立体３０を装着した状態で、図２の（ｃ）のように収納部２０ａと収納部２０ｂとの間の中央部Ｆを折り曲げて、図２の（ｄ）のように収納部２０ａと収納部２０ｂとを重ね、折り曲げられた面を除いた他の３面をシーリング（Ｓ）して、図３のようなパウチ型二次電池４０を製造する。
【００１２】
このようなパウチ型二次電池４０の製造技術は、パウチ外装材１０に成形する収納部２０ａ、２０ｂの深さｔをセル厚さの略半分に減少でき、パウチ型二次電池の４面のうち１面（折り曲げられた中央部Ｆ側）は密閉された状態を維持することができる。
【００１３】
しかし、隣接した２つの収納部２０ａ、２０ｂを成形するためにパウチ外装材１０を押圧する過程で、後ほど折り曲げられる前記中央部Ｆがその両側に収納部２０ａ、２０ｂを形成するために延伸変形されるため、一方向のみに延伸される場合に比べて機械的強度が弱くなるしかなく、それによって収納部２０ａ、２０ｂを成形する過程及び／または折り曲げる過程で破裂が起きる可能性が非常に高い。したがって、収納部２０ａ、２０ｂを所定の距離ｄに離隔して成形し、また、パウチ外装材１０が折り曲げられる部分の折曲形状を考慮して、折り曲げられる中央部Ｆの周辺に約１．５ｍｍ〜３ｍｍのマージンを持たせて成形している。
【００１４】
パウチ型二次電池には高容量及び小型化のニーズが多く、このようなニーズに応えるため多様な構造及び工程が研究／開発されている。特に、パウチ型二次電池では不要な空間を活用してバッテリー容量を増加させる方法に関して多くの研究が行われている。
【００１５】
しかし、図１〜図３を参照して説明した従来の３面シーリングパウチ型二次電池４０では、折り曲げられる中央部Ｆの周辺に設けた約１．５ｍｍ〜３ｍｍのマージンにより、不要な空間である折曲部ｗが生じて突出する。このような折曲部ｗはセル容量の制限として作用して、モジュール／パックにおけるエネルギー密度を低下させ、冷却構造の面でも不利であるため、改善が必要である。
【００１６】
このように、１単位のパウチ外装材において、電極組立体の収納部を成形する過程及び／または収納部を重畳するために折り曲げる過程で、パウチ外装材の破裂などを防止して不良率を最小化しながらもセルのエネルギー密度を向上できるように、不要な空間を設けないパウチ外装材が求められている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、電極組立体を収納部の定位置に容易に装着でき、大気に接するシーリング部を最小化して電池の寿命特性を向上可能な一体型であり、組立て過程中にパウチ外装材が破裂することを防止でき、さらに、セルのエネルギー密度を向上させることができるパウチ外装材を提供することを目的とする。
【００１８】
本発明は、前記パウチ外装材を用いたパウチ型二次電池及びその製造方法を提供することを他の目的とする。
【００１９】
本発明の他の目的及び長所は、下記する説明によって理解でき、本発明の実施例によってより明らかに分かるであろう。また、本発明の目的及び長所は、特許請求の範囲に示される手段及びその組合せによって実現することができる。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
上記の課題を達成するため、本発明による二次電池用パウチ外装材によれば、電極組立体を装着可能な２つの対応収納部が突出部を介在して両方に対称的に成形され、前記突出部に前記電極組立体の側面を立設した状態で前記突出部の中央部分から外れた２つの折曲線に沿って折り曲げることで、折曲部位が前記電極組立体の側面エッジを囲むようになる。
【００２１】
前記２つの折曲線の間のパウチ外装材の長さは、前記電極組立体の厚さに対応し得る。
【００２２】
前記収納部の前記突出部から遠方の底面エッジの深さが前記収納部の前記突出部に近方の底面エッジの深さより大きく、前記収納部の底面が傾いたものであり得る。
【００２３】
前記突出部上面の幅は、０より大きく、前記電極組立体の厚さ未満である。
【００２４】
前記収納部の前記突出部から遠方の底面エッジの深さは前記電極組立体の厚さの１／２以上であり得る。そして、前記収納部の前記突出部に近方の底面エッジの深さは前記電極組立体の厚さから前記突出部上面の幅を引いた値の１／２以上であり得る。
【００２５】
前記両方の収納部において、前記突出部に近方の底面エッジが前記２つの折曲線になることが望ましい。
【００２６】
前記収納部同士は連通しないことが望ましい。
【００２７】
前記突出部に対向する収納部の外側が、相対的に長く延びているものであり得る。
【００２８】
また、上記の課題を達成するため、本発明によるパウチ型二次電池は、１単位のシート型パウチ外装材上に電極組立体を装着可能な２つの対応収納部が突出部を介在して両方に対称的に成形され、前記突出部に前記電極組立体の側面を立設した状態で前記突出部の中央部分から外れた２つの折曲線に沿って折り曲げて、折曲部位が前記電極組立体の側面エッジを囲むようにしながら、前記収納部を重ねて熱融着したものである。
【００２９】
前記２つの折曲線の間のパウチ外装材の長さが前記電極組立体の厚さに対応して、前記折曲部位の間に余剰部分が形成されないことが望ましい。
【００３０】
前記収納部の前記突出部から遠方の底面エッジの深さは前記電極組立体の厚さの１／２以上であり、前記収納部の前記突出部に近方の底面エッジの深さは前記電極組立体の厚さから前記突出部上面の幅を引いた値の１／２であり、前記両方の収納部において前記突出部に近方の底面エッジが前記２つの折曲線になることが望ましい。
【００３１】
そして、本発明によるパウチ型二次電池の製造方法では、本発明によるパウチ外装材を用意する段階；前記突出部に前記電極組立体の側面を立設して２つの折曲線に沿って折り曲げて、折曲部位が前記電極組立体の側面エッジを囲むようにしながら、前記収納部同士を重ねる段階；及び前記重ねられた収納部の周辺を熱融着する段階を含む。
【００３２】
ここで、前記パウチ外装材は、前記突出部に対向する収納部の外側が相対的に長く延びて、前記収納部を重ねた後、前記収納部の外側を除いた部位を熱融着し、前記収納部の外側を通して電解液を注入して熱融着した後、前記収納部の外側を切断することができる。
【発明の効果】
【００３３】
本発明は、３面シーリングパウチ型二次電池において折曲部の不要な空間を除去できるように成形されたパウチ外装材を提供する。
【００３４】
本発明によるパウチ外装材は、中央部で折り曲げず、収納部の底面エッジ側で折り曲げるため、従来のパウチ外装材のように、中央部周辺での折曲げを考慮した約１．５ｍｍ〜３ｍｍのマージンを持たせる必要がない。従来は電極組立体の側面の中央部でパウチ外装材を折り曲げることで、折曲部の折曲形状によって不要な空間が発生した一方、本発明では折曲部の折曲形状を電極組立体の側面エッジ部分の方へ移動される。したがって、セルで不要な空間を残さず、パウチ外装材内の電極組立体領域を極大化できるため、セルのエネルギー密度を向上させることができる。折曲部の不要な空間を削除してセル容量を増加させるだけでなく、このようなパウチ型二次電池を含むモジュール／パックのエネルギー密度を増加させることができる。そして、折曲部の不要な空間を削除してモジュール／パックの冷却構造及び組立て工程を単純化することができる。
【００３５】
本発明によるパウチ外装材は、製造過程でパウチ外装材が破裂することを防止して不良率を減少できるだけでなく、別途の装置がなくても電極組立体を定位置に装着でき、大気に接するシーリング部を最小化して空気、湿気などの流入及び電解液の漏液可能性を一層減少させ、電池の寿命特性を向上させることができる。
【００３６】
本明細書に添付される次の図面は、本発明の望ましい実施例を例示するものであり、発明の詳細な説明とともに本発明の技術的な思想をさらに理解させる役割をするため、本発明は図面に記載された事項だけに限定されて解釈されてはならない。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】従来の３面シーリングパウチ型二次電池のパウチ外装材の上面図である。
【図２】図１のパウチ外装材を用いたパウチ型二次電池の製造方法の段階別断面模式図であり、図１のＩＩ−ＩＩ’矢視面に該当する。
【図３】図２のような方法で製造したパウチ型二次電池の上面図である。
【図４】本発明の一実施例によるパウチ型二次電池の分解斜視図である。
【図５】図４に含まれるパウチ外装材の上面図である。
【図６】図５のＶＩ−ＶＩ’一部矢視面である。
【図７】図５のＶＩＩ−ＶＩＩ’矢視面である。
【図８】図５のパウチ外装材を用いたパウチ型二次電池の製造方法の段階別断面模式図であり、図５のＶＩ−ＶＩ’矢視面に該当する。
【図９】図８の方法で製造したパウチ型二次電池の上面図である。
【図１０】比較例として収納部同士が連通している場合のパウチ外装材の正面図である。
【図１１】本発明によるパウチ型二次電池を含むバッテリーモジュールの構成を概略的に示した断面図である。
【図１２】比較例であって、例えば図３のような従来の折曲部を有するパウチ型二次電池を含むバッテリーモジュールを構成する場合を仮定して示した図であり、図１１に対応する断面図である。
【図１３】従来の３面シーリングパウチ型二次電池の写真である。
【図１４】本発明によるパウチ外装材の写真である。
【図１５】本発明によるパウチ外装材の写真である。
【図１６】本発明によるパウチ型二次電池の写真である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
以下、添付された図面を参照して本発明の望ましい実施例を詳しく説明する。これに先立ち、本明細書及び請求範囲に使われた用語や単語は通常的や辞書的な意味に限定して解釈されてはならず、発明者自らは発明を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則して本発明の技術的な思想に応ずる意味及び概念で解釈されねばならない。したがって、本明細書に記載された実施例及び図面に示された構成は、本発明のもっとも望ましい一実施例に過ぎず、本発明の技術的な思想のすべてを代弁するものではないため、本出願の時点においてこれらに代替できる多様な均等物及び変形例があり得ることを理解せねばならない。
【００３９】
図４は本発明の一実施例によるパウチ型二次電池の分解斜視図であり、図５は図４に含まれるパウチ外装材の上面図であり、図６は図５のＶＩ−ＶＩ’一部矢視面であり、図７は図５のＶＩＩ−ＶＩＩ’矢視面である。
【００４０】
まず、図４を参照すれば、パウチ型二次電池１００は、電極組立体２００及びパウチ外装材３００から構成されている。
【００４１】
電極組立体２００は、所定の大きさ単位で切り取った複数の正極板と負極板とをセパレータを介在した状態で順次積層したスタック型（積層型）電極組立体であり得る。電極組立体２００の正極２１０と負極２２０とは相互対向してパウチ外装材３００の両側に突出している。
【００４２】
本発明によるパウチ外装材３００には、２つの対応収納部３１０ａ、３１０ｂが成形されている。そして、収納部３１０ａ、３１０ｂ同士の間には突出部３１５が形成されて、収納部３１０ａ、３１０ｂ同士は連通していない。一側の収納部３１０ａの幅は電極組立体２００の下面（図示せず）に該当する幅であり、他側の収納部３１０ｂの幅は電極組立体２００の上面２４０に該当する幅であり得る。
【００４３】
突出部３１５上面の幅Ｐは、０より大きく、電極組立体２００の厚さｔ未満である。従来、収納部同士の間に、電極組立体の厚さより大きい間隔に加えて、約１．５ｍｍ〜３ｍｍのマージンまで考慮して離隔距離を設けたことに比べれば、突出部３１５上面の幅Ｐは電極組立体２００の厚さｔ未満であるため、従来より小さい。
【００４４】
突出部３１５上面の幅Ｐを電極組立体２００の厚さｔ未満にするため、隣接した２つの収納部３１０ａ、３１０ｂを形成するためにパウチ外装材３００を押圧する過程で、従来より近くなった２つの収納部３１０ａ、３１０ｂを形成する際に突出部３１５の機械的強度が弱くなるか又は破裂が生じないように、パウチ外装材３００の材質や成形方法、成形ダイのデザインに変更を伴っても良い。しかし、従来に比べて成形深さが深くなるわけではないため、後述する実験例のように、破裂することなく、パウチ外装材３００を製造することができる。
【００４５】
ここで、部材番号３２０、３３０、３５０は、それぞれ上端シーリング部、下端シーリング部及び側面シーリング部を示す。
【００４６】
望ましい一例において、パウチ外装材３００は、突出部３１５に対向する収納部３１０ａ、３１０ｂの外側が、すなわち側面シーリング部３５０の方が相対的に長く延びている構造であり得る。この場合、パウチ型二次電池１００は、収納部３１０ａ、３１０ｂ同士を重畳させて電極組立体２００を収容し、延びた長さの前記側面シーリング部３５０側を除いた他のシーリング部（相互接する部位）全体、すなわち上端シーリング部３２０、下端シーリング部３３０を密封し、前記側面シーリング部３５０側から電解液を注入した後密封して、前記側面シーリング部３５０側を所定の大きさで切断することで製造することができる。このようなパウチ外装材３００の構造によって、電解液を容易に注入できるだけでなく、注入過程で作業者のミスによって電解液が溢れるなどの問題を解決することもできる。
【００４７】
パウチ外装材３００は、金属層及び樹脂層を含むラミネートシートからなり得る。特に、前記ラミネートシートはアルミニウムラミネートシートであり得る。前記パウチ外装材３００は、その材質が金属層からなる深部、前記深部の上面上に形成された熱融着層、及び前記深部の下面上に形成された絶縁膜からなる。前記熱融着層はポリマー樹脂である変性ポリプロピレン、例えばＣＰＰ（Ｃａｓｔｅｄ Ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ）を使って接着層として作用し、前記絶縁膜はナイロンまたはポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）のような樹脂材から形成され得るが、前記パウチ外装材の構造及び材質がこれらに限定されるものではない。
【００４８】
パウチ外装材３００は、ダイとパンチを用いた深絞り方式で、このようなアルミニウムラミネートシートに対する圧縮成形を通じて、収納部３１０ａ、３１０ｂを一回の工程によって同時に成形することができる。
【００４９】
図５〜図７を参照すれば、収納部３１０ａにおいて、突出部３１５から遠方の底面エッジａ１の深さｔ１は電極組立体２００の厚さｔの１／２以上であり、同様に、収納部３１０ｂにおいて、突出部３１５から遠方の底面エッジｂ１の深さｔ１は電極組立体２００の厚さｔの１／２以上である。底面エッジａ１の深さｔ１及び底面エッジｂ１の深さｔ１は、電極組立体２００の厚さｔの１／２であるので、余る部分がなく理想的であるが、製品によっては、工程の便宜上、余分を少し持たせて深く形成しても良い。したがって、底面エッジａ１の深さｔ１及び底面エッジｂ１の深さｔ１は、電極組立体２００の厚さｔの１／２以上にする。
【００５０】
そして、収納部３１０ａにおいて突出部３１５に近方の底面エッジａ２の深さｔ２、そして、収納部３１０ｂにおいて突出部３１５に近方の底面エッジｂ２の深さｔ２、すなわち、突出部３１５の高さは電極組立体２００の厚さｔから突出部の上面の幅Ｐを引いた値の１／２である。
【００５１】
収納部３１０ａの突出部３１５に近方の底面エッジａ２及び収納部３１０ｂの突出部３１５に近方の底面エッジｂ２は、後ほど折曲線Ｆ１、Ｆ２になる。一側の収納部３１０ａと他側の収納部３１０ｂとは、中央部Ｆを基準にして鏡映対称である。
【００５２】
図６に示されたように、それぞれの収納部３１０ａ、３１０ｂは底面が傾いた形状になる。収納部３１０ａの突出部３１５から遠方の底面エッジａ１の深さｔ１は、収納部３１０ａの突出部３１５に近方の底面エッジａ２の深さｔ２より大きい。同様に、収納部３１０ｂの突出部３１５から遠方の底面エッジｂ１の深さｔ１は、収納部３１０ｂの突出部３１５に近方の底面エッジｂ２の深さｔ２より大きい。突出部上面の幅Ｐが大きくなるほど、深さｔ１と深さｔ２との差は大きくなる。逆に、突出部上面の幅Ｐが小さくなるほど、深さｔ１と深さｔ２との差は小さくなる。突出部上面の幅Ｐは、パウチ外装材３００の材質、延伸率などを考慮して決定され得る。
【００５３】
従来の収納部の深さは電極組立体の厚さの半分程度に一定であり、収納部の底面が傾いていない。一方、本発明の収納部３１０ａ、３１０ｂは、最大深さが深さｔ１であって、電極組立体２００の厚さｔの１／２以上であり、最小深さが深さｔ２であって、電極組立体２００の厚さｔから突出部上面の幅Ｐを引いた値の１／２である。そして、底面は最大深さを有する一方のエッジから最小深さを有する他方のエッジまで徐々に傾斜する形状である。
【００５４】
このように本発明のパウチ外装材３００は、従来のパウチ外装材とは成形深さ及び底面の形状、そして２つの収納部の間にある突出部の幅が異なる。本発明のパウチ外装材３００の成形深さがより小さい。本発明のパウチ外装材３００の収納部３１０ａ、３１０ｂの底面は傾いている。本発明のパウチ外装材３００の突出部３１５の幅がより小さい。
【００５５】
図８は、図５のパウチ外装材を用いたパウチ型二次電池の製造方法の段階別断面模式図であって、図５のＶＩ−ＶＩ’矢視図に該当する。図９は、図８の方法で製造したパウチ型二次電池の上面図である。
【００５６】
図８の（ａ）は、パウチ外装材３００を成形した後、広げた状態の断面図である。その後、図８の（ｂ）のように、中央の突出部３１５に厚さｔを有する電極組立体２００の側面２３０を立設した状態で、図８の（ｃ）及び（ｄ）のような順に、両方の収納部３１０ａ、３１０ｂ側のパウチ外装材３００を折り曲げて、収納部３１０ａ、３１０ｂを電極組立体２００の両面に重畳させる。
【００５７】
図４を一緒に参照すれば、正極２１０及び負極２２０が上端シーリング部３２０及び下端シーリング部３３０に対応するように、電極組立体２００の側面２３０を突出部３１５に装着し、上端シーリング部３２０、下端シーリング部３３０及び側面シーリング部３５０がそれぞれ当接するようにパウチ外装材３００を折り曲げる。
【００５８】
このとき、従来のように収納部３１０ａ、３１０ｂの間の中央部Ｆを折り曲げるのではなく、収納部３１０ａの突出部３１５に近方の底面エッジａ２を基準にする折曲線Ｆ１、及び収納部３１０ｂの突出部３１５に近方の底面エッジｂ２を基準にする折曲線Ｆ２、すなわち突出部３１５の中央部Ｆから外れた２つの折曲線Ｆ１、Ｆ２に沿って折り曲げる。２つの折曲線Ｆ１、Ｆ２の間のパウチ外装材３００の長さは略電極組立体２００の厚さｔに対応し、それにより電極組立体２００の側面２３０を不要に残る空間なしに囲むことができる。パウチ外装材３００は予め成形しておいた底面エッジａ２、ｂ２で容易に折り曲げられ、皺などが発生せず、後続の段階で堅固に密封することができる。このように、従来は２つの収納部の間の中央部分である１つの折曲線を基準に折り曲げて、折り曲げられた部分が電極組立体の側面の中央部分で余剰部分になったが、本発明では中央部分から外れた２つの折曲線に沿って折り曲げ、折曲部位を電極組立体２００の側面エッジを取り囲むように移動されるため、電極組立体２００の側面に不要に残る部分がないようにすることが相違点である。
【００５９】
図９を参照すれば、パウチ型二次電池１００でシーリングされない右側面に従来と違って不要に残る部分がないことが分かる。このように、２つの折曲線Ｆ１、Ｆ２の間のパウチ外装材３００の長さを電極組立体２００の厚さｔに対応させれば、前記折曲部の間に余剰部分が形成されない。
【００６０】
もし、突出部３１５が形成されず、収納部３１０ａ、３１０ｂ同士が完全に連通するようになれば、パウチ外装材を折り曲げる過程でパウチ外装材の外周面の該当部位が変形するため、構造的に安定した電池が得られない。これは比較例として突出部が形成されていない状態の正面図が示されている図１０から容易に確認できる。
【００６１】
図１０は、比較例として収納部同士が連通している場合のパウチ外装材の正面図である。
【００６２】
図１０を参照すれば、パウチ外装材４００を点Ａを基準に折り曲げれば、パウチ外装材４００の下端部３０２は矢印方向に大きい引張力を受けるようになる。上述したように、パウチ外装材４００は非常に薄い構造のラミネートシートからなるため、このような引張力はパウチ外装材４００の下端部３０２の破裂を誘発する恐れがある。
【００６３】
したがって、図１０のような構造のパウチ外装材４００では、下端面に位置した点Ｂを基準にパウチ外装材４００を折り曲げなければならない。しかし、このような折曲の際には、点Ｂを中心に周辺部の変形が伴うため、パウチ外装材４００の上端部３０１は点Ｂの方向に折れながら変形される。したがって、密封性を維持する正常な構造の電池を製造することができない。
【００６４】
しかし、本発明で突出部３１５を設けるためには、所定深さの底面エッジａ２、ｂ２を必ず形成しなければならず、これを基準にする折曲線Ｆ１、Ｆ２に沿ってパウチ外装材３００を折り曲げるため、折り曲げられる過程で折曲周辺部の過度な変形が伴わない。
【００６５】
このように本発明では、パウチ外装材の成形形状を変更することで、２つの折曲線に沿って折り曲げながら、折曲部位が電極組立体の側面エッジを囲むように折り曲げるため、折曲部位に不要な空間を残さないながらも安定的に密封でき、パウチ外装材内の電極組立体の領域を極大化することができ、高容量高密度の電気自動車用電池及び大容量二次電池に使用可能なパウチ型二次電池及びその製造方法を提供することができる。
【００６６】
図４の上端シーリング部３２０、下端シーリング部３３０及び側面シーリング部３５０がそれぞれ当接するようにパウチ外装材３００を折り曲げて重畳させた図８の（ｄ）以後の過程は、上端シーリング部３２０及び下端シーリング部３３０を熱融着し、側面シーリング部３５０の離隔隙間から電解質を注入して側面シーリング部３５０を熱融着した後、側面シーリング部３５０を所定の長さに切断する順に行うことができる。
【００６７】
一方、パウチ型二次電池１００は、正極２１０と負極２２０とが相互対向して突出している電極組立体２００を主に説明したが、正極と負極とが同じ方向に突出している電極組立体に対しても、本発明によるパウチ外装材を使用してパウチ型二次電池を製造することができる。
【００６８】
図９のような本発明によるパウチ型二次電池１００を複数積層してモジュール／パックを製造することができる。図１１は、本発明によるパウチ型二次電池１００を含むバッテリーモジュールの構成を概略的に示した断面図である。
【００６９】
図１１を参照すれば、バッテリーモジュール５００は、パウチ型二次電池１００を複数積層し、シーリングされない一面を下部に位置させてクーリングプレート６００の上面に取り付けて構成することができる。例えば、パウチ型二次電池１００は、図９の構成で右側面に該当する面が下部に位置することで、該面がクーリングプレート６００の上面に安着し接触するように構成することができる。シーリングされない面はシーリングされる面に比べて不要に突出する構成がないため、クーリングプレート６００にパウチ型二次電池１００を完全に密着でき、クーリングプレート６００の上面構造を単純化することができる。
【００７０】
図１２は、比較例であって、例えば図３のような従来の折曲部ｗを有するパウチ型二次電池４０を含むバッテリーモジュールを構成する場合を仮定して示した図であり、図１１に対応する断面図である。
【００７１】
パウチ型二次電池４０に折曲部ｗが存在するため、クーリングプレート６００’は折曲部ｗが挿入されるように、少なくとも図１２にＨで示したようなスリットを有するように複雑な形状でなければならない。折曲部ｗを収容するためにより広い溝構造を有するクーリングプレートを形成するとすれば、パウチ型二次電池４０とクーリングプレートと間の接触面積が小さくなって、十分な冷却性能を期待し難い。
【００７２】
図１１と図１２とを比較してみれば、本発明の構成によれば、パウチ型二次電池１００とクーリングプレート６００とが従来より近く位置することができる。すなわち、シーリングされない面には不要に突出する構成がないため、クーリングプレート６００とパウチ型二次電池１００とを完全に密着させることができる。したがって、全体バッテリーモジュール５００の体積を減らしてエネルギー密度を高めることができる。さらに、このような本発明の構成によれば、パウチ型二次電池１００とクーリングプレート６００との間の接触面積を最大に確保でき、熱伝達を増加させることができる。したがって、パウチ型二次電池１００内部の電極組立体から発生した熱をクーリングプレート６００により迅速且つ円滑に伝達でき、冷却効率を向上させることができる。そして、図１２の場合は折曲部ｗを一つ一つスリットＨに挿入しながら組み立てなければならないが、本発明ではそのような必要がなく、組立て工程の単純化が可能になる。
【００７３】
図１３は、従来の３面シーリングパウチ型二次電池の写真である。
【００７４】
図１３を参照すれば、従来の３面シーリングパウチ型二次電池４０は折曲部ｗを有し、その長さは２．５ｍｍ程度であって、電極組立体３０の側面から突出している。
【００７５】
図１４及び図１５は、本発明によるパウチ外装材の写真であって、図１４はパウチ外装材３００の上面（下段の図は内側面）を示し、図１５はパウチ外装材３００の底面（下段の図は外側面）を示している。
【００７６】
図１４及び図１５から、本発明によるパウチ外装材３００の製造過程によれば、破裂又は破れることなく成形されることが確認できた。また、収納部３１０ａ、３１０ｂと突出部３１５が所望通りに形成され、一ヶ所も歪むか又は応力が集中される現象なく成形されることが確認できた。
【００７７】
図１６は、このようなパウチ外装材３００を用いて製造した、本発明によるパウチ型二次電池の写真である。
【００７８】
図１６と図１３とを比べて見れば、本発明によるパウチ型二次電池１００の場合、シーリングされない面に不要に突出する部分が全くないことが分かる。電極組立体の偏平な側面の形状がパウチ型二次電池１００の側面でもそのまま維持される。このように、従来は電極組立体３０の側面中央部でパウチ外装材１０を折り曲げたため、該部分の折曲形状によって図１３の折曲部ｗのように不要な空間が発生した一方、本発明によれば、パウチ外装材３００の折り曲げられる部分の折曲形状を電極組立体２００の側面エッジ部分の方へ移動させることができ、シーリングされない面から不要な空間を削除し、セル容量を増加させることができる。また、このようなパウチ型二次電池１００を含むモジュール／パックのエネルギー密度を増加させることができる。さらに、不要な空間を削除してモジュール／パックの冷却構造及び組立て工程を単純化することができる。
【００７９】
以上のように、本発明を限定された実施例と図面によって説明したが、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分野で通常の知識を持つ者によって本発明の技術思想と特許請求の範囲の均等範囲内で多様な修正及び変形が可能であることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００８０】
１００  パウチ型二次電池
２００  電極組立体
２１０  正極
２２０  負極
２４０  上面
３００  パウチ外装材
３１０ａ、３１０ｂ  収納部
３１５  突出部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【国際調査報告】
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