(57)【要約】  本発明は電池セルの加圧を行う、加圧ジグであって、前記加圧ジグは、複数の電池セルの最外郭、およびその間に位置して複数の電池セルが内蔵される空間を分離し、複数の電池セルに対して加圧を行う複数の加圧板；ならびに前記複数の加圧板の上部および下部で前記加圧板を互いに連結する加圧フレーム；を含む加圧部を含み、前記複数の加圧板のすべて、または一側の最外郭に位置する一つの加圧板のみを除いた残りの加圧板は、前記加圧フレームに連結された状態で加圧方向と水平方向に移動可能であり、前記複数の加圧板のうち両側の最外郭に位置する一対の加圧板には、互いに反対極性が対向する形態で磁石が含まれる、加圧ジグ、および前記加圧ジグに複数の電池セルが内蔵された状態でモジュールケースに挿入されている電池モジュールを提供する。
2021517344.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池セルの加圧を行う、加圧ジグであって、
前記加圧ジグは、
複数の電池セルの最外郭、およびその間に位置して複数の電池セルが内蔵される空間を分離し、複数の電池セルに対して加圧を行う複数の加圧板；ならびに前記複数の加圧板の上部および下部で前記加圧板を互いに連結する加圧フレーム；を含む加圧部を含み、
前記複数の加圧板のすべて、または一側の最外郭に位置する一つの加圧板のみを除いた残りの加圧板は、前記加圧フレームに連結された状態で加圧方向と水平方向に移動可能であり、
前記複数の加圧板のうち両側の最外郭に位置する一対の加圧板には、互いに反対極性が対向する形態で磁石が含まれる、加圧ジグ。
【請求項２】
前記加圧フレームは、電池セルの電極端子が突出する方向に位置する上部加圧フレームおよび前記上部加圧フレームと平行であり、電極端子が突出する方向と逆方向に位置する下部加圧フレームを含む、請求項１に記載の加圧ジグ。
【請求項３】
前記上部加圧フレームは、互いに平行である構造の二つ以上のバー（ｂａｒ）形状からなる、請求項２に記載の加圧ジグ。
【請求項４】
前記下部加圧フレームは、一つの板（ｐｌａｔｅ）形状からなる、請求項２または３に記載の加圧ジグ。
【請求項５】
すべての前記加圧板には互いに反対極性が対向する形態で磁石が含まれている、請求項１から４のいずれか一項に記載の加圧ジグ。
【請求項６】
前記磁石は、加圧板の一部または全部に形成されている、請求項１から５のいずれか一項に記載の加圧ジグ。
【請求項７】
前記磁石は、電池セルと対面する加圧板の内面または両面に付着している、請求項１から６のいずれか一項に記載の加圧ジグ。
【請求項８】
前記磁石の占める面積は、電池セルの面積と同一であるか、またはより大きい、請求項１から７のいずれか一項に記載の加圧ジグ。
【請求項９】
前記加圧ジグは、駆動部による加圧部の移動に伴う機械的加圧と、磁石の互いに異なる極性の磁性による加圧とが同時に行われる、請求項１から８のいずれか一項に記載の加圧ジグ。
【請求項１０】
前記磁性による加圧力は、加圧板に含まれる磁石のガウスによって決定される、請求項９に記載の加圧ジグ。
【請求項１１】
前記ガウスは、２０００ガウス以上である、請求項１０に記載の加圧ジグ。
【請求項１２】
前記ガウスは、２０００〜７０００ガウスである、請求項１１に記載の加圧ジグ。
【請求項１３】
複数の電池セルが請求項１から１２のいずれか一項による加圧ジグに内蔵されて加圧された状態で、モジュールケースに挿入されている、電池モジュール。
【請求項１４】
前記複数の電池セルは、リチウム金属イオン電池である、請求項１３に記載の電池モジュール。
【請求項１５】
前記モジュールケースは、上部が開放された構造のボックス形態の下部モジュールケースと、前記下部モジュールケースと機械的に結合して複数の電池セルが内蔵された加圧ジグを外部から完全に遮断できる板またはボックス形態の上部モジュールケースを含む、請求項１３または１４に記載の電池モジュール。
【請求項１６】
前記モジュールケースは、加圧ジグの磁性を遮蔽できるように遮蔽物質からなる、請求項１３から１５のいずれか一項に記載の電池モジュール。
【請求項１７】
前記遮蔽物質は、ポリエステル系物質である、請求項１６に記載の電池モジュール。
【請求項１８】
前記モジュールケースは、磁性の遮蔽機能を有する遮蔽膜を含む、請求項１３から１７のいずれか一項に記載の電池モジュール。
【請求項１９】
前記遮蔽膜は、モジュールケースの全体内面または外面に付着している、請求項１８に記載の電池モジュール。
【請求項２０】
前記遮蔽膜は、ポリエステル系物質からなる不織布に導電性物質が一部または全部コートされている構造である、請求項１８または１９に記載の電池モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２０１９年２月１日付韓国特許出願第１０−２０１９−００１４０１６号に基づいた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。
【０００２】
本発明は、磁石を含む加圧ジグおよびそれを含む電池モジュールに関する。
【背景技術】
【０００３】
一般に、電池といえば、少なくとも一つのセットの端子間で電位を供給する電気化学セル（ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ  ｃｅｌｌ）および電池の集合を含む装置を意味する。電池の端子は電気的に、例えば直流負荷に接続されてその負荷にエネルギー、すなわち電圧を提供することができる。電池は乾電池、湿電池（例えば、鉛酸（ｌｅａｄ−ａｃｉｄ）電池）、および一般的に化学的に利用可能な起電力を電流に変換するその他装置を含む。
【０００４】
このような電池のうち二次電池は、正極板／セパレータ／負極板の３単層構造または正極板／セパレータ／負極板／セパレータ／正極板の５単層以上の多層構造からなる電極組立体を作って、このような電極組立体をパウチに収容して製作されるが、このような二次電池をパウチ型二次電池ともいう。
【０００５】
二次電池の特性は、使用後再充電され得、その容量が無制限ではないが、ある程度まで放電処理を逆に行うことによって同一電池の反復的な使用が可能である。すなわち、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として、携帯電話、ノートブックコンピュータ、ビデオカメラなどの先端電子機器分野で広く使われている。特に、リチウム二次電池は従来の鉛蓄電池と、ニッケル−カドミウム電池、ニッケル−水素電池、ニッケル−亜鉛電池など他の二次電池と比較して単位重量当たりエネルギー密度が高く急速充電が可能であるため、使用増加が活発に進行している傾向である。
【０００６】
このようなリチウム二次電池に使われる正極活物質としてはリチウム系酸化物、負極活物質としては炭素材を使用している。このような活物質を利用して正極活物質が形成された正極集電体に正極タップが備えられた正極板、負極活物質が形成された負極集電体に負極タップが備えられた負極板および前記正極板と負極板との間に介在しているセパレータを積層することによって所定面積の電極組立体を製造し、このような電極組立体をパウチに収容してパウチの一側の開放部を介してパウチの内部に電解液を注入して開放部を密封後、充放電、エイジング（ａｇｉｎｇ）工程およびガス除去工程（ｄｅｇａｓ工程）時ガスが捕集されたパウチ面の一部を除去する工程を含む活性化工程を行ってパウチ型電池セルの製造を完了する。
【０００７】
一方、パウチ型電池セルのパウチ内部に電解液が満たされると、パウチ自体の両面部分が外部に突出するので、電池の容量を高めるために電池セルのパウチの両面部分を押す加圧作業が必要である。すなわち、電池セルのパウチの内部に充填された電解液が均等に広がることにより電池の容量が大きくなるので、電解液が均等に広がるように電池セルの加圧作業が必要である。
【０００８】
また、前記加圧で電池セルの内部の電極組立体の各構成要素の間隙が最大限コンパクトに密着して電池の容量が大きくなり、以後充放電の過程で発生するリチウムデンドライトの成長抑制も可能であるため、寿命性能にも優れる。これは、特にリチウム金属を負極活物質として使用するリチウム金属電池でより明らかに現れる。
【０００９】
一方、このような電池セルの加圧のためには、加圧ジグを利用して電池セルを加圧してきた。
【００１０】
しかし、単に機械的圧力による加圧には限界があるため、容量および寿命性能向上に限界があった。
【００１１】
したがって、電池セルをより効果的に加圧して加圧力を高めることによって、より優れた性能を発揮できる技術に対する必要性が高い実情である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、前記のような従来技術の問題と過去から要請されてきた技術的課題を解決することを目的とする。
【００１３】
本発明は、電池セルに機械的加圧力を行う加圧ジグに磁石を含ませることによって、電池セルに付加される加圧力をより向上させ、より均一な加圧力を提供することによって電池性能を改善させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
したがって、本発明は、
電池セルの加圧を行う、加圧ジグであって、
複数の電池セルの最外郭、およびその間に位置して複数の電池セルが内蔵される空間を分離し、複数の電池セルに対して加圧を行う複数の加圧板；ならびに前記複数の加圧板の上部および下部で前記加圧板を互いに連結する加圧フレーム；を含む加圧部を含み、
前記複数の加圧板のすべて、または一側の最外郭に位置する一つの加圧板のみを除いた残りの加圧板は、前記加圧フレームに連結された状態で加圧方向と水平方向に移動可能であり、
前記複数の加圧板のうち両側の最外郭に位置する一対の加圧板には、互いに反対極性が対向する形態で磁石が含まれる、加圧ジグを提供する。
【００１５】
以下、本発明に対する理解を深めるために本発明をより詳細に説明する。
【００１６】
本明細書および特許請求の範囲に使われた用語や単語は通常的または辞典的な意味に限定して解釈されてはならず、発明者らは、発明者の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し得るという原則に則して本発明の技術的思想に符合する意味と概念に解釈されなければならない。
【００１７】
本明細書で使われる用語は、単に例示的な実施例を説明するために使われ、本発明を限定しようとする意図ではない。単数の表現は文脈上明白に異なる意味を示さない限り、複数の表現を含む。
【００１８】
本明細書で「含む」、「備える」または「有する」などの用語は実施された特徴、数字、段階、構成要素またはこれらを組み合わせたものが存在することを指定しようとするものであり、一つまたはそれ以上の他の特徴や数字、段階、構成要素、またはこれらを組み合わせたものなどの存在または付加の可能性をあらかじめ排除しないものとして理解されなければならない。
【００１９】
本発明によれば、加圧部が加圧ジグに内蔵される複数の電池セルを支持しながらも加圧する役割を同時に行う。
【００２０】
このような構造によって本発明における加圧ジグは、複数の電池セルに機械的加圧を遂行できながらも、体積を最小化することができる。
【００２１】
これとは異なり、加圧板とは別に支持部材を含まなければならない場合、それだけ体積が増加するため、好ましくない。
【００２２】
したがって、前記加圧部で、前記複数の加圧板は電池セルが内蔵される空間を分離し、電池セルが外部に露出しないように最外郭に存在しなければならないので、複数の加圧板の個数は複数の電池セルの個数より常にさらに一つ多い。
【００２３】
また、前記機能を遂行するために、加圧板の少なくとも一部は移動が可能でなければならず、この時、前記加圧部を移動させる駆動部の位置によって、前記加圧板のうち移動可能な加圧板が決まる。
【００２４】
例えば、駆動部が両側に位置して最外郭に位置する一対の加圧板を互いに対向する方向に両側で加圧するように形成されている場合、すべての加圧板は加圧方向と水平方向に移動可能であり得る。
【００２５】
反面、駆動部が一側に位置して一方向に電池セルを加圧するように形成されている場合は、加圧力が伝達されるために駆動部が位置する反対側の一側の最外郭加圧板は固定されなければならない。したがって、この場合、すべての加圧板が移動可能であり、かつ一側の最外郭加圧板は任意に固定される構造であり得、一側の最外郭加圧板は移動不可である形態であり得る。
【００２６】
したがって、本発明による加圧ジグで複数の加圧板は全部、または一側の最外郭に位置する一つの加圧板を除いた残りの加圧板が移動可能な形態でありうる。
【００２７】
また、前記加圧板は、電池セル全体に均一な加圧力を加えられるように屈曲がなく電池セルの形状に対応する板形状であり得、一定の剛性を有する材質および所定の厚さからなる。
【００２８】
一方、前記加圧部は複数の電池セルを内蔵できながらも、前記複数の加圧板を支持、連結させる加圧フレームをさらに含む。
【００２９】
前記加圧フレームは、複数の加圧板を堅固にするために、複数の加圧板の上部および下部で加圧板を連結する構造でありうる。
【００３０】
したがって、本発明による加圧フレームは、電池セルが内蔵された時、電池セルの電極端子が突出する方向に位置する上部加圧フレームおよび前記上部加圧フレームと平行であり、電極端子が突出する方向と逆方向に位置する下部加圧フレームを含み得る。
【００３１】
上記のように上部ベースフレームおよび下部ベースフレームを含むことによって、加圧板が全体的に駆動部から力を受け得る。
【００３２】
ここで、前記上部および下部は電極端子の突出方向を基準として電極端子が突出した方向を上部、電極端子が突出した方向の逆方向を下部という。
【００３３】
前記上部加圧フレームおよび下部加圧フレームの形状は、加圧板を連結させる構造であれば限定されないが、前記上部加圧フレームは内蔵される電池セルの電極端子が突出した方向に位置するので、以後電極端子同士の電気的連結を円滑に遂行できるように電極端子が位置する部位が開放された形態を有することがより好ましい。
【００３４】
したがって、前記上部加圧フレームは、互いに平行である構造の二つ以上のバー形状からなり、このようなバーの間で以後内蔵される電池セルの電極端子が露出することができる。
【００３５】
反面、下部加圧フレームは、加圧板と共に電池セルを内蔵できる空間を設けなければならないので、電池セルが安定的に安着するように一つの板（ｐｌａｔｅ）形状からなる。
【００３６】
一方、前記で説明したように、本発明によれば、加圧ジグが以後電池セルが内蔵された状態でコンパクトな構造を有しながらも両側の最外郭に位置する一対の加圧板の間で電池セルの加圧が行われなければならないため、加圧板は加圧フレームに連結された状態で加圧方向と水平方向に移動が可能でなければならない。
【００３７】
したがって、前記加圧フレームには前記加圧板を移動可能にするための特定の部材、または装置が形成されていてもよく、一つの例として、レールのような構造が形成されていてもよい。もちろん、加圧板の移動および固定が可能な構造であれば限定されない。
【００３８】
前記駆動部は前記で説明した加圧部を移動させ得る構造であれば限定されない。例えば、前記駆動部は一側または両側に存在することができ、一側または両側の最外郭に存在する加圧板に連結された構造であり得、その形態は加圧板または加圧棒形態に限定されない。
【００３９】
前記で説明したように、前記駆動部が一側に形成された構造であれば、駆動部が形成された方向の反対側の最外郭加圧板は固定されなければならず、駆動部が両側に形成された構造であれば、すべての加圧板が移動可能な構造でありうる。
【００４０】
一方、本発明によれば、加圧ジグは、互いに反対極性が対向する形態で最外郭の加圧板に磁石を含み、電池セルに対して駆動部による加圧部の移動に伴う機械的加圧と、これとは別に互いに異なる極性を有する磁石の磁性によっても電池セルの加圧を同時になすことができる構造を有する。
【００４１】
具体的には、本発明によれば、前記複数の加圧板のうち両側の最外郭に位置する一対の加圧板には互いに反対極性が対向する形態で磁石が含まれ得る。
【００４２】
また、前記すべての加圧板に互いに反対極性が対向する形態で磁石が含まれ得る。
【００４３】
すなわち、両側の最外郭にのみ含まれることもでき、全体的にすべての加圧板に含まれることもできるが、この時、磁石は互いに反対極性が対向する形態で含まれ得る。
【００４４】
ここで対向する形態とは、一側にＮ／Ｓの形態で含まれている時、他側はＮ／Ｓ形態で含まれ、一側のＳと他側のＮが対向する形態になる。
【００４５】
したがって、前記磁石を含む加圧板の間で内蔵される複数の電池セルに前記反対極性の磁石による引力を加えることがあるので、磁性による加圧が同時に行われる。
【００４６】
本出願の発明者らはこのように機械的加圧の他に磁性による加圧が同時に行われる場合は、より電池セルに対する加圧力を高めることができるため、電極をなす構成要素の堅固な結合、ガス発生およびリチウムデンドライト成長の抑制などでより優れた電池性能を発揮することを確認した。
【００４７】
この時、磁石が含まれる形態は限定されず、例えば、加圧板の一部または全部が磁石からなってもよく、前記電池セルと対面する加圧板の内面または両面に磁石が付着していってもよい。詳細には最外郭の加圧板には加圧板の内面に中間位置の加圧板には両面に付着することができる。
【００４８】
この時、前記磁石の占める面積は限定されないが、電池セル全体に加圧力を適用して電池セルの内部で加圧力の偏差が無いようにするために、内蔵される電池セルの面積と同一であるか、またはそれより大きいことが好ましい。
【００４９】
このような構造で、前記磁性による加圧力は、加圧板に含まれる互いに異なる極性の磁石のガウスによって決定されることができる。
【００５０】
上記のように磁石が含まれる場合は、少しでも磁性による加圧力が生じるが、磁性による加圧は機械的加圧と同時に行われるため、磁性による加圧力の追加適用効果を最大化させるためには、前記ガウスが少なくとも２０００ガウス以上であることが好ましく、または３０００ガウス以上の場合がより好ましい。そして、７０００ガウス以下、６０００ガウス以下、または５０００ガウス以下であることが好ましく、現在の技術により製造可能な磁石のガウス範囲は最大７０００ガウスであり、５０００ガウス以下が容易であるからである。
【００５１】
一方、本発明はまた、複数の電池セルが前記加圧ジグに内蔵されて加圧された状態でモジュールケースに挿入されている電池モジュールを提供する。
【００５２】
すなわち、前記加圧ジグが全体的に電池モジュールに挿入され、電池モジュールの作動中にも電池セルに対する加圧が継続して持続することができる。
【００５３】
この時、加圧ジグに内蔵される電池セルは、薄い板形状であり得、その種類は限定されないが、詳細には電池の作動中に外形変形が多いため継続的な加圧がより必要なパウチ型電池セルでありうる。
【００５４】
また、その種類は限定されず、例えば、リチウムイオン電池、リチウムポリマー電池、リチウムイオンポリマー電池、リチウム金属イオン電池、リチウムフリー（ｆｒｅｅ）イオン電池などが可能であるが、電池セルの充放電による体積変化が大きく、リチウムデンドライトの成長が主に問題になり、加圧部による機械的加圧力と同時に磁石による追加加圧により電池セルをより強く加圧することによってこのような問題を効果的に解決できる、Ｓｉおよび／またはＳｎを負極に適用したリチウムイオン電池、リチウムポリマー電池、リチウムイオンポリマー電池、または負極活物質としてリチウム金属を使うリチウム金属イオン電池または負極活物質なしで負極集電体だけで負極を構成するリチウムフリー（ｆｒｅｅ）イオン電池であり得、より詳細にはリチウム金属イオン電池でありうる。
【００５５】
また、前記モジュールケースは、上部が開放された構造のボックス形態の下部モジュールケースと、前記下部モジュールケースと機械的に結合して複数の電池セルが内蔵された加圧ジグを外部から完全に遮断できる板またはボックス形態の上部モジュールケースを含み得る。
【００５６】
前記下部モジュールケースと上部モジュールケースは、前記電池セルが内蔵された加圧ジグを外部から完全に遮断できる形態であれば、前記形態に限定されず、多様な構造が可能であることもちろんである。
【００５７】
このように、前記モジュールケースが加圧ジグを外部から遮断する理由は、加圧ジグに含まれた磁石が以後前記電池モジュールが取り付けられるデバイスの他の構成に影響を及ぼす問題を解決するためである。
【００５８】
したがって、前記モジュールケースは、一歩進んで、加圧ジグに含まれる磁石の磁性を遮蔽できるように遮蔽物質からなり、または磁性の遮蔽機能を有する遮蔽膜をさらに含むこともできる。
【００５９】
ここで、前記モジュールケースが遮蔽物質からなる場合、前記遮蔽物質は、磁性遮蔽機能を有する物質であれば限定されず、例えば、ポリエステル系物質でありうる。この時、モジュールケースは一定の剛性を有するように一定の厚さを有する従来の公知されたモジュールケースの形態で製造されることができる。
【００６０】
一方、前記モジュールケースが遮蔽膜を含む場合、前記遮蔽膜は、モジュールケースの全体内面または外面に付着していることができる。もちろん、モジュールケースをなす内面および外面の両面のすべて付着し得ることはもちろんである。
【００６１】
この場合、前記遮蔽膜の形態は限定されないが、モジュールケースに付着する形態であるため、剛性を有する必要がないため、全体モジュールケースの重量が増加することを最小化できるように、軽い繊維形態であることが好ましい。
【００６２】
具体的には、前記遮蔽膜は、遮蔽機能を有する物質であれば限定されず、例えば、ポリエステル系物質からなる不織布でありうる。
【００６３】
さらに、前記遮蔽膜は、上記のように遮蔽機能を有する高分子、例えば、ポリエステル系物質からなる不織布に導電性物質が一部または全部コートされている構造であり得る。
【００６４】
前記遮蔽膜がモジュールケースに付着する形態である場合、モジュールケースは、従来公知された物質で製造され得るので、これについては詳しい説明を省略する。
【００６５】
上記のように構造の電池モジュールは、電池セルに電池の作動中にも機械的加圧と共に磁性による加圧が続くので、リチウムデンドライト抑制などの効果が持続でき、電池セルの寿命性能を向上させることができるだけでなく、万が一発生しうる磁石による他の構成品への影響を防止できるので、安全性も確保することができる。
【００６６】
一方、モジュールケースのその他構成事項、例えば、外部端子などの細部的構造は従来の公知されたすべてを含み得る。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明の一つの実施例による電池セルが内蔵された状態で加圧される前の状態を示す加圧ジグの平面図である。
【図２】前記図１で電池セルが加圧された状態を示す加圧ジグの平面図である。
【図３】図２の上面図である。
【図４】本発明の一つの実施例によるモジュールケースの斜視図である。
【図５】図４の下部モジュールケースに電池セル加圧ジグが挿入された形態を示す上面図である。
【図６】本発明の他の一つの実施例による電池セルが内蔵された状態で加圧された状態を示す加圧ジグの平面図である。
【図７】本発明の一つの実施例による電池セルが内蔵された状態で加圧された状態を示す加圧ジグの平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００６８】
以下では、本発明の実施例による図面を参照して本発明をより詳細に説明するが、本発明の範疇がそれによって限定されるものではない。
【００６９】
図１には本発明の一つの実施例による電池セルが内蔵された状態で加圧される前状態の加圧ジグの平面図を示し、図２は電池セルが加圧された状態の加圧ジグの平面図を示し、図３は前記加圧ジグの上面図を示した。
【００７０】
図１ないし図３を参照すると、加圧ジグ１００は、
複数の電池セル１１１，１１２，１１３の最外郭、およびその間に位置し、複数の電池セル１１１，１１２，１１３が内蔵される空間を分離し、これらに対して加圧を行う複数の加圧板１２０：１２１，１２２，１２３，１２４と、前記加圧板１２１，１２２，１２３，１２４を上部および下部で互いに連結する加圧フレーム１３０：１３１，１３２を含む加圧部と；
前記加圧板１２１，１２２，１２３，１２４で電池セル１１１，１１２，１１３を加圧させるために、加圧部を実質的に移動させる駆動部１６０とを含む。
【００７１】
以下、より具体的に説明する。
【００７２】
加圧フレーム１３０：１３１，１３２は、電池セル１１１，１１２，１１３を内蔵することができ、かつ加圧板１２１，１２２，１２３，１２４を支持、連結する役割を遂行する。
【００７３】
この時、加圧フレーム１３０は、複数の加圧板１２１，１２２，１２３，１２４を堅固にするために、加圧板１２１，１２２，１２３，１２４の上部および下部で加圧板１２１，１２２，１２３，１２４を連結する構造で、上部加圧フレーム１３１および下部加圧フレーム１３２を含むことによって、加圧板が全体的に駆動部によって力を受けることができる。
【００７４】
上部加圧フレーム１３１は、電池セル１１１，１１２，１１３の電極端子１１１ｂが突出した方向に位置し、したがって、図３のように、電極端子１１１ｂが位置する部位が開放された形態になるように、二つ以上のバーからなっており、このようなバーの間で電池セル１１１，１１２，１１３の電極端子１１１ｂが露出する。図面に示していないが、以後このように露出した電極端子１１１ｂは上部でその極性に合うように一つのリードにそれぞれ連結される。すなわち、負極端子は負極端子同士が一つのリードに連結され、正極端子は正極端子同士が一つのリードに連結される。
【００７５】
反面、下部加圧フレーム１３２は、加圧板１２１，１２２，１２３，１２４と共に電池セル１１１，１１２，１１３を内蔵できる空間を設けなければならないので板形状からなる。
【００７６】
一方、本発明によれば、加圧ジグ１００は、電池セルが内蔵された状態でコンパクトな構造を有しながらも両側の最外郭に位置する一対の加圧板１２１，１２４の間で電池セル１１１，１１２，１１３の加圧が行われなければならない一方、一側に駆動部１６０を含むので、一側の最外郭に位置する一つの加圧板１２１は固定され、残りの加圧板１２２，１２３，１２４は加圧フレームに連結された状態で加圧方向と水平方向に移動を可能にする（矢印表示）。したがって、図１のように、電池セル１１１，１１２，１１３をそれぞれの位置に内蔵した後、駆動部１６０によって矢印方向に機械的加圧を行うと一側の最外郭加圧板１２１を除いた加圧板１２２，１２３，１２４が一側の最外郭加圧板１２１の方向に移動し、図２のように電池セル１１１，１１２，１１３が加圧された状態のコンパクトな加圧ジグ１００となる。
【００７７】
このように、加圧板１２１，１２２，１２３，１２４が移動、固定するようにするために、加圧フレーム１３０：１３１，１３２には加圧板１２１，１２２，１２３，１２４を移動、固定するようにするレールのような装置１３１ａ、１３１ｂが形成されている。
【００７８】
加圧板１２１，１２２，１２３，１２４は、電池セル１１１，１１２，１１３全体に均一な加圧力を加えられるように屈曲がなく電池セルの形状に対応する板形状であり、一定の剛性を有する材質および所定の厚さからなる。
【００７９】
駆動部１６０は前記で説明した加圧部を移動させることができる構造であり、他側の最外郭に位置する加圧板１２４に連結された構造で加圧棒形状を有する。駆動部１６０が加圧板１２１，１２２，１２３，１２４の移動を遂行する。
【００８０】
一方、本発明による加圧ジグ１００は、複数の加圧板１２１，１２２，１２３，１２４のうち両側の最外郭に位置する一対の加圧板１２１，１２４に、互いに反対極性が対向するように磁石１７１，１７２を含む。具体的には、前記最外郭に位置する一対の加圧板１２１，１２４の全部または一部が磁石１７１，１７２からなる。この時、前記磁石１７１，１７２の大きさはこれらと対面する電池セル１１１，１１３の大きさより大きい。
【００８１】
このような構造で、前記最外郭に位置する加圧板１２１，１２４の間に内蔵された複数の電池セル１１１，１１２，１１３には前記反対極性が対向する磁石１７１，１７２による引力が加えられるので、駆動部１６０の移動による機械的加圧の他に磁性による加圧も同時に行われる。
【００８２】
一方、このような加圧ジグ１００は、複数の電池セル１１１，１１２，１１３を内蔵した状態でモジュールケースに挿入されて電池モジュールを構成する。
【００８３】
図４には一つの実施例による前記加圧ジグ１００が内蔵されるモジュールケースを示し、図５には加圧ジグ１００が内蔵された状態の下部モジュールケース２１０の上面図を模式的に示した。
【００８４】
先に、図４を参照すると、モジュールケースは、上部が開放された構造のボックス形態の下部モジュールケース２１０と、前記下部モジュールケース２１０と機械的に結合して複数の電池セルが内蔵された加圧ジグを外部から完全に遮断できる板形状の上部モジュールケース２２０を含む。
【００８５】
さらに、モジュールケースはモジュールケースの内面全体に前記加圧ジグ１００に含まれる磁石の磁性を遮蔽できるように、磁性の遮蔽機能を有する遮蔽膜２３０をさらに含む。
【００８６】
この時、遮蔽膜２３０はポリエステル系物質からなる不織布２３１に導電性物質２３２が一部コートされている構造を有する。
【００８７】
このようなモジュールケースに複数の電池セル１１１，１１２，１１３が内蔵、加圧された加圧ジグ１００を挿入して電池モジュール３００を製造する。
【００８８】
具体的には下部モジュールケース２１０に加圧ジグ１００を挿入し、上部モジュールケース２２０を結合して電池モジュールを製造する。
【００８９】
したがって、このような電池モジュールは、電池セル１１１，１１２，１１３に電池の作動中にも機械的加圧と共に磁性による加圧が続くので、リチウムデンドライトの抑制などの効果が持続することができ、電池セル１１１，１１２，１１３の寿命性能を向上させることができるだけでなく、加圧ジグ１００に含まれる磁石によって他の構成品が影響を受けないように遮蔽機能を有する遮蔽膜２３０を含むモジュールケースを使うことにより安全性も確保することができる。
【００９０】
一方、図３および図４に示すモジュールケースおよび電池モジュールは本発明による特性を示すために模式的に示す図であり、モジュールケースをなす細部的な追加構成は従来に公知されているものをすべて含み得る。
【００９１】
図６には本発明のまた他の実施例による電池セルが内蔵された状態の加圧ジグの平面図が示されている。
【００９２】
図６を参照すると、図２と比較して加圧ジグ３００は、電池セル３１１，３１２，３１３の移動方向の水平方向を基準として最外郭に位置する加圧板３２１，３２４の両側に連結された構造で加圧棒形態の駆動部３６１，３６２が存在する。
【００９３】
駆動部３６１，３６２が両側に存在して両側に加圧を行うので、すべての加圧板３２１，３２２，３２３，３２４は加圧フレーム３３０：３３１，３３２に連結された状態で加圧方向と水平方向に移動が可能である（矢印表示）。すなわち、駆動部３６１，３６２によって互いに対向する方向に機械的加圧を行うと、加圧板３２１，３２２，３２３，３２４が左右に移動し、図６のように電池セル３１１，３１２，３１３を加圧することができる。
【００９４】
最後に、図７には本発明のまた他の実施例による電池セルが内蔵された状態の加圧ジグの平面図が示されている。
【００９５】
図７を参照すると、図２と比較して加圧ジグ４００はすべての加圧板４２１，４２２，４２３，４２４が磁石で形成されており、より加圧力を向上させることができる。
【００９６】
以下では実施例により本発明の内容を詳細に説明するが、下記実施例は本発明を例示するためであり、本発明の範疇がそれによって限定されるものではない。
【００９７】
＜製造例＞
正極活物質としてＬｉＮｉ０．６Ｃｏ０．２Ｍｎ０．２Ｏ２  ８２重量％、導電材としてカーボンブラック（Ｃａｒｂｏｎ  ｂｌａｃｋ）９重量％、バインダとしてＰＶｄＦ  ９重量％を溶剤であるＮＭＰに入れてミキシング（ｍｉｘｉｎｇ）して正極スラリーを製造し、これを厚さ２０μｍのアルミニウム集電体に５０μｍの厚さで塗布した後、１３０℃で乾燥して正極を製造した。
【００９８】
負極として５０μｍ厚さのＬｉ金属を使用した。
【００９９】
前記正極と負極との間に多孔性ポリエチレン基材の両面、バインダ（ＰＶｄＦ）と無機物粒子（Ａｌ２Ｏ３）が２：８重量比で混合された有機／無機混合層が形成されたＳＲＳ分離膜を介在する形態で、正極／負極／正極のスタックセルを製造し、ＥＣ：ＥＭＣ＝１：２のカーボネート溶媒（ｃａｒｂｏｎａｔｅ  ｓｏｌｖｅｎｔ）にＬｉＰＦ６が１Ｍ溶け合っている電解液を注入して２．１Ａパウチ型電池セルを製造した。
【０１００】
＜実施例１＞
前記製造例で製造された電池セルを３個の内蔵した、下記図１のような形態の加圧ジグを準備し、これを図４の電池モジュールケースに内蔵した。加圧ジグの最外郭加圧板には磁力が２０００ガウスのネオジム磁石を反対極性が互いに対向するようにそれぞれ付着した。
【０１０１】
また、前記加圧ジグに、機械的加圧（加圧力：０．８０Ｍｐａ）を行った。
【０１０２】
＜実施例２＞
前記実施例１で、加圧ジグの最外郭加圧板に磁力が３５００ガウスのネオジム磁石を反対極性が互いに対向するようにそれぞれ付着したことを除いては実施例１と同様に電池セルに対する加圧を行った。
【０１０３】
＜実施例３＞
前記実施例１で、加圧ジグの最外郭加圧板に磁力が５０００ガウスのネオジム磁石を反対極性が互いに対向するようにそれぞれ付着したことを除いては実施例１と同様に電池セルに対する加圧を行った。
【０１０４】
＜実施例４＞
前記実施例１で、加圧ジグの加圧板を図７のようにすべて磁力が３５００ガウスのネオジム磁石で反対極性が互いに対向させたことを除いては実施例１と同様に電池セルに対する加圧を行った。
【０１０５】
＜比較例１＞
前記製造例１で製造された電池セルを準備し、別途の加圧を行わなかった。
【０１０６】
＜比較例２＞
前記実施例１で、加圧ジグに磁石を付着せず、電池セルに対する機械的加圧（加圧力：２．００Ｍｐａ）のみ行った。
【０１０７】
＜実験例１＞
前記実施例１〜４、比較例１〜２による電池セルが加圧ジグ内で加圧された状態で、２５℃で定電流／定電圧（ＣＣ／ＣＶ）の条件で４．２５Ｖ／５０ｍＡまで０．２Ｃで充電した後、定電流（ＣＣ）の条件で３Ｖまで０．５Ｃで放電することを１サイクルとして５０サイクルでの電池セルの１個の厚さを測定し、その時の容量維持率（（５０ｔｈ容量／１ｓｔ容量）ｘ１００）を下記表１に示した。
【０１０８】
【表１】
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【０１０９】
表１を参照すると、ガウスが高い磁石であるほど加圧力が高まって、加圧力が増加して寿命特性が改善できることを確認することができる。
【０１１０】
また、比較例２を実施例１と比較すると、作用した総加圧力は同一であるが、磁石による加圧を実施した実施例１の寿命特性がより優れることを確認することができる。これにより磁石による加圧を追加する場合、機械的圧力と異なるように全体的に均等の加圧が行われると見ることができる。
【０１１１】
本発明が属する分野における通常の知識を有する者であれば上記の内容に基づいて本発明の範疇内で多様な応用および変形を行うことが可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１１２】
本発明による加圧ジグは、電池セルを機械的加圧だけでなく、磁性による加圧力も付加されるように磁石を含むことによって、電池セルに付加される加圧力をより向上させ、より均一な加圧力を提供することによって電池性能を改善させることができる。
【０１１３】
また、本発明による電池モジュールは、このような前記加圧ジグを含み、前記加圧ジグからの磁性がそれを含むデバイスの他の構成に影響を及ぼさないように磁性を遮蔽できる構造からなることによって、磁性によって現れる問題を解決して安全性も確保することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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