(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極タブを有する第１電極及び第２電極と、前記第１電極及び前記第２電極との間に介在されるセパレータとを積層して巻き取られてなる電極組立体と、
前記電極組立体が載置される溝の側壁と、前記溝の底面と、前記溝周辺の向かい合う一対の第１側辺から延設されたフランジ部とを含む後面部と、
前記溝周辺の向かい合う一対の第２側辺から延設された２つの延在部とを含み、
前記２つの延在部は、前記電極組立体を覆って前面部を形成し、
前記前面部を形成して残った前記延在部の部分は、内面が向かい合うように互いに重なった部分でシールされて前面シール部を形成し、前記前面シール部から一方向に回って前記前面部及び前記後面部の少なくとも一部を外側から包んでカバーするカバー部が形成されたパウチ型ケースを備え、
前記パウチ型ケースは、前記溝を構成する４つの側壁のうち左右の側壁が前記前面部と繋がる部分で曲面に形成し、
前記前面部と 前記後面部は１つのパウチ材で一体に形成し、
前記２つの延在部は、相対的に短い短延在部と相対的に長い長延在部とから構成され、前記一方向は前記長延在部が前記短延在部を覆いつつ前記一方向に回るようになることを特徴とするパウチ型電池。
【請求項２】
前記パウチ型ケースは、前記電極組立体の外周縁を包む方向に一定の引張力が印加され
て形成されたことを特徴とする請求項１に記載のパウチ型電池。
【請求項３】
前記２つの延在部は、相対的に短い短延在部と相対的に長い長延在部とから構成され、
前記一方向は前記長延在部が前記短延在部を覆って前記長延在部の内面が前記電極組立体
に向かうような方向であることを特徴とする請求項１または請求項２のいずれか１項に記
載のパウチ型電池。
【請求項４】
前記フランジ部を前記延在部で覆ってシールすることで上部シール部と下部シール部を
形成し、前記上部シール部を通じて前記電極組立体から引き出される電極タブを前記パウ
チ型ケースの外部に引き出し、前記下部シール部は前記溝をなす側壁のうち下部側壁の方
へ折り曲げられて接していることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記
載のパウチ型電池。
【請求項５】
前記前面シール部は、前記前面部の中央部に帯状で上下に長く形成されていることを特
徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のパウチ型電池。
【請求項６】
前記電極タブは、前記前面シール部を中心として左右対称に離隔して取り付けられてい
ることを特徴とする請求項５に記載のパウチ型電池。
【請求項７】
前記パウチ型ケースは、前記溝を構成する４つの側壁のうち左右の側壁が前記前面部と
繋がる部分で曲面に形成されていることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１
項に記載のパウチ型電池。
【請求項８】
前記曲面は、前記電極組立体の対応する部分の外周面と同じ形状にすることを特徴とす
る請求項７に記載のパウチ型電池。
【請求項９】
前記カバー部は、前記前面部及び前記後面部を少なくとも１回覆うことを特徴とする請
求項１から請求項８のいずれか１項に記載のパウチ型電池。
【請求項１０】
前記パウチ型ケースの前記後面部及び前記前面部は、最外層膜がナイロン層、最内層膜
がポリオレフィン係樹脂層でなり、前記最外層膜と前記最内層膜の間に金属薄膜を備えて
いることを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか１項に記載のパウチ型電池。
【請求項１１】
電極タブを有する第１電極及び第２電極と、前記第１電極及び前記第２電極との間に介在されるセパレータとを積層して巻き取られてなる電極組立体と、
前記電極組立体が載置される溝の側壁と、前記溝の底面と、前記溝周辺の向かい合う一対の第１側辺の一方から前記溝と前記第１側辺に垂直な方向に同じ幅で延設されたフランジ部と、前記溝周辺の向かい合う一対の第２側辺から延設された２つの延在部とを含む第１面と、
前記第１面に形成された溝を覆い、前記フランジ部及び前記延在部と対向してシールされる第２面とを備え、
前記第１面と前記第２面とを重ねて二重の延在部を形成し、
前記二重の延在部は前記電極組立体を覆うように曲げられ、前記二重の延在部を一方向に回転させて前記溝の少なくとも一部を外側でカバーするカバー部が形成され、
前記二重の延在部は、相対的に長い長延在部と相対的に短い短延在部とから構成され、前記長延在部は前記短延在部を覆いつつ前記一方向に回るようになることを含むパウチ型ケースとを備え、
前記パウチ型ケースは、前記溝を構成する４つの側壁のうち左右の側壁が前記前面部と
繋がる部分で曲面に形成された
ことを特徴とするパウチ型電池。
【請求項１２】
前記第２面は、前記第１面と対称な形状に形成されていることを特徴とする請求項１１に記載のパウチ型電池。
【請求項１３】
前記二重の延在部のうち少なくとも１つは、前記電極組立体の周囲を少なくとも１回包むことを特徴とする請求項１１または請求項１２のいずれか１項に記載のパウチ型電池。
【請求項１４】
前記カバー部は、前記電極組立体の周囲を少なくとも１回包むことを特徴とする請求項１１または請求項１２のいずれか１項に記載のパウチ型電池。
【請求項１５】
前記カバー部は、先端部が融着またはテーピング方法で密着されていることを特徴とする請求項１１から請求項１４のいずれか１項に記載のパウチ型電池。
【請求項１６】
前記第１面及び前記第２面は、外層膜がナイロン層、中間膜はアルミニウム層、内層膜はポリオレフィン係樹脂層で形成されていることを特徴とする請求項１１から請求項１５のいずれか１項に記載のパウチ型電池。
【請求項１７】
前記第１面と前記第２面は、１つのパウチ材で一体に形成され、前記１つのパウチ材の中間部分を折り曲げることで区分されていることを特徴とする請求項１１から請求項１６のいずれか１項に記載のパウチ型電池。
【請求項１８】
前記カバー部が前記一方向に回る際に折り曲がる位置では、前記第１面と前記第２面とをシールしないように前記二重の延在部が形成されていることを特徴とする請求項１１から請求項１６のいずれか１項に記載のパウチ型電池。
【請求項１９】
前記パウチ型ケースの少なくとも一面には、補強部材が取り付けられていることを特徴とする請求項１１から請求項１８のいずれか１項に記載のパウチ型電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二次電池に関し、より詳細には、外装ケースとしてパウチを使うパウチ型二次電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
リチウム二次電池は、リチウムと水分の反応性のため非水電解質を使う。この電解質は、リチウム塩を含む固体ポリマーか、あるいはリチウム塩が有機溶媒で解離した液状である。リチウム二次電池を電解質の種類によって区分して見ると、液体電解質を使うリチウム金属電池と、リチウムイオン電池と、高分子電解質を使うリチウムイオンポリマー電池に区分できる。
【０００３】
完全固体型リチウムイオンポリマー電池の場合には、有機電解液の漏出問題がなく、有機電解液を含むゲル状リチウムイオンポリマー電池の場合には、有機電解液の漏出問題が発生し得る。しかし、液体電解質を使うリチウムイオン電池と比べると、リチウムイオンポリマー電池の場合、電解液の漏出問題はより簡易な対策で防止できる。例えば、リチウムイオンポリマー電池では、金属ホイルと、このホイルの上下面を覆う１つ以上のポリマー膜とから構成された多層膜パウチをリチウムイオン電池の金属缶（ｃａｎ）の代わりに使用できる。
【０００４】
パウチを使う場合には、金属缶を使うときより電池の重さを減らすことができ、厚さも薄くすることができ、また、形状を比較的自由に変更できる。
【０００５】
図１は、従来のパウチ型リチウム二次電池の一例であり、パウチが密封される前の状態を示す斜視図である。
【０００６】
従来のパウチ型リチウム二次電池は、電極組立体３０、電極組立体３０を収容するパウチ２０を備えている。
【０００７】
図１を参照してパウチ型リチウム二次電池の一般的な製造方法を説明すると、まず、略長方形であるパウチ膜の中間を折り畳んで、パウチ２０の前面２１及び後面２２を形成する。後面２２には、プレス（ｐｒｅｓｓ）加工などを経て電極組立体３０を収容できる溝２２３が形成される。溝２２３を形成すると、以後の工程において電極組立体３０を取り付け易くなり、工程を容易にすることができ、溝２２３を中心にパウチ２０の周辺シール部を整えることができるので、パウチをコンパクトに形成することができる。
【０００８】
通常の電極組立体３０は、正極３１、セパレータ３３、負極３５の順に積層された多層膜を渦状に巻き取ってゼリーロール（Ｊｅｌｌｙ Ｒｏｌｌ）を形成する。ゼリーロールを巻取形成する際に、正極３１と負極３５の短絡を防ぐためにロール（ｒｏｌｌ）の外部に露出される電極面、あるいは内部電極面にはセパレータが取り付けられる。形成されたゼリーロールは、パウチ２０の後面２２の溝２２３に載置され、フランジ状の端部２２５において、パウチ２０の前面２１及び後面２２を密着させた状態で加熱加圧し、パウチの密封を施してベアセル電池を形成する。
【０００９】
電極組立体３０の正極３１と負極３５をパウチ２０の外部と電気的に連結するため、正極３１及び負極３５の片側には電極タブ３７、３８、あるいは電極リードが形成される。これら電極タブ３７、３８は、ゼリーロールが巻き取られる方向に対して垂直方向にゼリーロールから突き出るように形成され、パウチ２０の密封される一辺を介して引き出される。
【００１０】
パウチの密封過程において、パウチ２０の内面のポリマー膜と電極タブ３７、３８をなす金属との間の接着を強化するため、ポリマー膜の表面に特定成分を含有させるか、密封の前に電極タブ３７、３８とパウチ２０との間の短絡を防止するための絶縁テープ３９をさらに備えるようにすることも可能である。
【００１１】
パウチの密封が行われて形成されたベアセル（ｂａｒｅ ｃｅｌｌ）に図示していない保護回路モジュール（ＰＣＭ：ｐｒｏｔｅｃｔｉｎｇ ｃｉｒｃｕｉｔ ｍｏｕｄｕｌｅ）やＰＴＣ（ｐｏｓｉｔｉｖｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）のような付属品、あるいは構造体を取り付けて、コアセル（ｃｏｒｅ ｃｅｌｌ）が形成される。
【００１２】
そして、コアセルをハードケースに内蔵して結合させれば、完成したハードパック電池が形成される。最近では、省スペース化や工程の単純化のために、別のハードケースなしにホットメルト樹脂で回路基板やその他の保護装置を取り付けてパウチ電池の長さ方向の両端を仕上げて完成させた電池も開発されている。
【００１３】
図２は、従来のベアセル状態のパウチ形リチウム電池において、電極タブが引き出されていない向かい合う２つの辺の端を折り曲げた状態を示す斜視図であり、図３は図２のＡ−Ａ線に沿って切り取ったパウチ型リチウム二次電池を示す拡大断面図である。
【００１４】
ベアセル状態において、周辺にシール部２５、特に電極タブ３７、３８が引き出される辺以外の向かい合う２つの辺のシール部２５を折り曲げずにそのままハードパックを形成すると、ハードケース内でこれらの部分にあたる幅の分だけ不要な空間が生じてしまう。よって、ベアセルでコアパック状態を形成しつつ、両側のシール部２５を電極組立体３０が内蔵される溝２２３が形成された側に折り曲げる加工が行われる。パウチをハードケースに入れずに完成された電池の場合にも同様に、パウチの両側のシール部２５を折り曲げて電池全体の幅を減らすようにする。
【００１５】
したがって、従来のパウチの形成過程においては、まず後面２２に溝２２３が形成される。その溝２２３の周辺の端部フランジ部と、溝２２３に対するカバーをなす前面２１の周辺部とが融着されてシールされる。シールされた幅方向の両側のシール部２５が溝２２３の方に折り曲げられる。
【００１６】
一方、近年、パウチ型電池そのもののデザイン上の問題から、あるいはパウチ型電池が装着される携帯電話などの電機電子器機におけるデザイン上の問題から、パウチの側面を曲面に形成することが、機器メーカーによって要請されている。また、パウチ電池内の電極組立体の形態も角の付いた状態ではなく、楕円やスタジアム状であるため、パウチ電池の側面を曲面に形成すると、空き空間がなく電極組立体で満たすのに好適であるので、容積に対する電池容量の向上を期待できる。
【００１７】
ところが、既存の溝を形成したパウチの場合、溝の側壁をなす部分と、溝の周辺のフランジ部とは、溝を形成する深絞り（ｄｅｅｐ ｄｒａｗｉｎｇ）段階において、略垂直に近い角度をなす。すなわち、角の付いた端部を形成する。シールの後、この部分で両側のシール部を溝の側に折り曲げると、すでに後面に形成された角の付いた端部の影響で、折曲部は依然として角の付いた端部をなすことになる。したがって、外観上パウチの側面は曲面に形成されないので、容積に対して電池容量の点で不利となる。
【００１８】
また、図３に示すように、ベアセル電池の全体の幅がパウチの両側面に形成されたシール部の厚さ（Ｗ＋Ｗ＝２Ｗ）ほど大きくなる。これにより、幅が一定に定められた電池においては、容量を高めるために必要な電極板と電解質の収容空間を、電池の幅方向に増やすことは難しい。そして、このような形状を有するパウチコアパックをハードケースに組み立てる場合など、後工程において角の付いた端部が外部と当接して擦れによる損傷が発生しやすい。
【００１９】
一方、前記のような構造のパウチケースにおいて、パウチは非常に薄く形成されているため、内部に収納された電極組立体３０を保護するには限界がある。特に、このようなパウチケースにおいて、パウチ基材として使われる金属箔はその厚さが十μｍに過ぎないため、外部の衝撃に脆弱である。
【００２０】
パウチ型のベアセルに対する外観保護を目的としてハードケースを使うことになるが、ハードケースを射出成形する場合、射出物の厚さが０．６ｍｍ程度と厚く、最終的な電池商品が大きくなる問題がある。このように電池が大きくなる場合、電池を装着する電気器機のデザインを制約する要因となり、需要者の多様な要求に応え難いという問題があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
本発明は、前述のような問題点を解決するためになされたものであり、電極組立体を収容するパウチの側壁を曲面に形成できるパウチ型電池を提供することをその目的とする。
【００２２】
本発明は、また電池の容積に対する電池容量を高められるパウチ型電池を提供することをその目的とする。
【００２３】
本発明は、さらに、別のハードケースなしにパウチだけで電池の外観をなし得るパウチ型電池を提供することをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
前記目的を達成するための本発明の第１の実施形態によれば、本発明のパウチ型電池は、第１電極、第２電極、これら電極の間に介在されるセパレータとが積層して巻き取られてなる電極組立体と、パウチ型ケースとからなり、パウチ型ケースは後面部と２つの延在部とに分けられる。
【００２５】
この時、後面部は電極組立体が載置される溝の側壁と、溝の底面と、溝周辺の向かい合う一対の第１側辺から延在されたフランジ部を含んでなり、２つの延在部は、溝周辺の向かい合う一対の第２側辺から延設されて形成された部分であって、電極組立体を覆って前面部を形成し、前面部を形成して残った延在部の部分は、内面が向かい合うように互いに重なった部分でシールされ、シールが行われた状態で一方向に回って前面部及び後面部の少なくとも一部を外側から包んでカバーするカバー部をなす。この時、シールが行われる重なった部分を前面シール部とすると、カバー部は前面シール部を含む概念である。
【００２６】
一方、本発明のパウチ型電池において、２つの延在部の前面シール部を融着するときには、２つの延在部に一定の引張力を印加して互いに引っ張る力が働くようにすることが望ましい。この時、パウチ型ケースには、電極組立体の外周縁部を包む方向に引張力が印加された状態になる。
【００２７】
この場合、第２側辺と繋がる溝の側壁を電極組立体の対応する部分の外周面と同じ形状に形成し易くなり、結果的にパウチ型ケースにおいて左右側面と前面が繋がる角部が電極組立体の外周面に対応した曲面に形成できる。
【００２８】
このようなパウチ型電池の形成方法を見ると、まず、溝と、溝周辺の向かい合う２つののフランジ部と、向かい合う２つのの延在部とを有するパウチ外装材を用意する。
【００２９】
巻取型電極組立体を用意してパウチ外装材の溝に電極組立体の２つの電極タブが一方のフランジ部を横切って外部に引き出されるように電極組立体を配置する。
【００３０】
２つの延在部が電極組立体の前面を包みつつパウチ型ケースの前面部をなす。そして、前面部をなして残った残余部は電極組立体の前面で内面が向かい合うように重なる。重なった部分は熱で融着される。２つの延在部で前面部をなして残った残余部をカバー部とすると、カバー部は融着された部分である前面シール部を含み、前面部と後面部の少なくとも一部を回って包む状態になる。
【００３１】
カバー部は、前面部と後面部を少なくとも１回包むように形成できる。また、２つの延在部の一方は長く形成された長延在部を、他方は短く形成された短延在部を形成し、カバー部の回る方向は短延在部を長延在部が覆って長延在部の内面が電極組立体に向かうような方向にする。
【００３２】
前面シール部は電極組立体の電極タブと並んで電極組立体の前面の中央部に形成することができ、電極タブは前面シール部を中央において左右方向に左右対称をなすように取り付けられている。
【００３３】
本発明の方法において、少なくとも一方を融着するステップに続き、フランジ部と２つの延在部とが重なる部分のうち、開放された部分を通って電解液を注入するステップ、開放された部分をシールするステップ、初期充放電を実施するステップなどがさらに行われる。
【００３４】
前記の目的を達成するための本発明の第２の実施形態によれば、本発明のパウチ型電池は、電極タブを有する第１電極、第２電極及びセパレータとが積層して巻き取られてなる電極組立体と、電極組立体を収容するパウチ型ケースとを備えている。
【００３５】
この時、パウチ型ケースは第１面と第２面を備えており、第１面は電極組立体の少なくとも一部が載置される溝を構成する側壁及び底面、溝の入口周辺の向かい合う一対の第１側辺から延設されたフランジ部及び前記溝周辺の向かい合う一対の第２側辺から延設された２つの延在部とを含んでいる。
【００３６】
第２面は、本発明の第１の実施形態に付加された部分で第１の実施形態と第２の実施形態を区別する部分であり、第１面に形成された溝を覆い、フランジ部及び延在部と対向してシールされている。
【００３７】
第１面と第２面とを重ねて二重の延在部を形成する。
【００３８】
二重の延在部は、電極組立体を覆うように曲げられ、一方向に回転させて前記溝の少なくとも一部を外側でカバーするカバー部となる。
【００３９】
本発明において、第２面は第１面と対称的に形成されている。
【００４０】
本発明において、二重の延在部のうち少なくとも１つは、電極組立体の周囲を少なくとも１回包む長さに形成され、カバー部は電極組立体の周囲を少なくとも１回包む長さに形成される。
【００４１】
前記二重の延在部は、相対的に長い長延在部と相対的に短い短延在部とから構成され、長延在部は、短延在部を覆いつつ電極組立体を一方向に回るようになっている。
【００４２】
本発明において、カバー部は先端部で融着またはテーピング方法で密着できる。
【００４３】
本発明において、第１面と第２面は１つのパウチ材で一体に形成され、１つのパウチ材の中間部分を折り曲げることで区分されている。
【００４４】
本発明において、パウチ型ケースの少なくとも一面には、補強部材が取り付けられている。
【発明の効果】
【００４５】
本発明によれば、従来の溝を形成したパウチとは異なり、電極組立体を収容するパウチの側壁を曲面に形成できるようになり、曲面形状の電池を要請する電気電子機器への装着が容易になる。
【００４６】
また、パウチの側壁を曲面にすると、楕円やトラック状の横断面を有する電極組立体を空き空間なく収容できるようになり、パウチシール部がパウチの側面に位置するものと比べてパウチ幅を減らすことができ、電池の容積に対する電池容量を高められる。
【００４７】
また、電極組立体の上面や下面に対して直接電解液を注入できるため、電解液注入に必要となる時間を減らすことができる。
【００４８】
本発明によれば、パウチ型ケースを形成するとともに、電極組立体を包んで残った残余部を利用して電極組立体を包んでいるパウチ体を外部からカバーすることができ、別のハードケースがなくてもパウチ外装材によって電池の外装を形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４９】
以下、本発明の第１の実施形態を図面に基づいてより詳しく説明する。
【００５０】
図４乃至図７は、本発明の方法によってパウチ型リチウム二次電池を製造するための主要なステップを示す工程図である。
【００５１】
図４は、溝が形成されたパウチ外装材４０に電極組立体３０を設置した状態を示している。溝４３は底面及び四つの側壁で形成されたパウチ壁体である。底面と側壁が接する角は緩やかな曲面となるように深絞り（ｄｅｅｐ ｄｒａｗｉｎｇ）によって溝４３を形成する。溝４３の平面形状は長方形で形成され、短い２つの側辺（第１側辺）には溝４３に接してフランジ部４２、４４が形成されている。溝４３の長い２つの側辺（第２側辺）とフランジ部４２、４４の両側には、２つの延在部４６、４８が位置している。２つの延在部４６、４８は、一方が長く、他方は短くなるように形成する。このような形状は、長方形をしたパウチ外装材４０に溝４３の位置を選択して形成すればよく、選択した位置に溝４３を深絞り加工で形成することにより実現できる。
【００５２】
ここで、パウチをなす多層膜は、アルミニウム（Ａｌ）のような金属材からなる芯部と、芯部のパウチの内側面上に形成された熱融合層と、芯部のパウチの外側面上に形成された絶縁膜とからなる。接着層として作用する熱融合層は、任意のポリマーあるいは樹脂から形成され、好ましくはポリオレフィン係樹脂が用いられ、中でも変性ポリプロピレン、例えばＣＰＰ（Ｃａｓｔｅｄ Ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ）を用いることが好ましい。絶縁膜はナイロン（ｎｙｌｏｎ）やポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）のような樹脂材で形成できる。したがって、パウチ型ケースは、最外層膜がナイロン層、最内層膜がポリオレフィン係樹脂層から構成され、最外層膜と最内層膜の間に金属薄膜となるように形成されていることが好ましい。
【００５３】
電極組立体３０は、通常の角形電池の電極組立体と同様に楕円あるいはトラック状に形成される。このような電極組立体３０は、セパレータ、第１電極、セパレータ、第２電極の順、あるいは第１電極、セパレータ、第２電極、セパレータの順に層状構造を有するように２つの電極とセパレータをメンドレルで巻き取って形成できる。
【００５４】
各電極は、集電体をなす金属ホイルや金属メッシュの少なくとも一面に活物質を含むスラリー層を形成し、集電体の一部に外部への電気的な接続のためのタブを結合して形成される。
【００５５】
この実施例において、第１電極はアルミニウム（Ａｌ）材質からなる集電体に、一定の長さ突き出されたアルミニウムの第１電極タブ３７が熔接されている。第２電極には銅材質の集電体に、一般的にニッケル（Ｎｉ）材質からなり、一定の長さ突き出された第２電極タブ３８が熔接されている。第１電極タブ３７及び第２電極タブ３８とパウチ外装材４０との間の短絡を防止するための絶縁テープがさらに備えられている。
【００５６】
第１電極タブ３７及び第２電極タブ３８は、パウチ外装材４０の上部フランジ部４２を通じて外部に引き出され、パウチの外から保護回路モジュール（図示せず）と電気的に繋がれる。
【００５７】
第１電極集電体の少なくとも一面に形成されるスラリーの活物質としては、カルコゲナイド（ｃｈａｌｃｏｇｅｎｉｄｅ）化合物、たとえばＬｉＣｏＯ２、ＬｉＭｎ２Ｏ４、ＬｉＮｉＯ２、ＬｉＮｉ１−ＸＣｏＸＯ２（０＜ｘ＜１）、ＬｉＭｎＯ２などの複合金属酸化物を使用できる。第２電極集電体の少なくとも一面に形成されるスラリーの活物質としては、炭素（Ｃ）系列物質、Ｓｉ、Ｓｎ、スズ酸化物、スズ合金複合体（ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｔｉｎ ａｌｌｏｙｓ）、遷移金属酸化物、リチウム金属ナイトライドまたはリチウム金属酸化物などを使用できる。
【００５８】
電極タブ３７、３８が引き出される部分では、電極タブ３７、３８が上部フランジ部４２を横切ることになる。この時、パウチ膜の金属箔を通じて互いに短絡することがなく、パウチのシールに役立つように電極タブ３７、３８が引き出される部分には樹脂テープ（絶縁テープ）が取り付けられている。
【００５９】
図４の状態において、パウチ外装材４０の溝４３及びフランジ部４２、４４からなる部分と、２つの延在部４６、４８との間の境界に沿って、延在部４６、４８が溝４３に載置された電極組立体３０を覆うように折り畳まれる。そして、折り畳まれた２つの延在部４６、４８が電極組立体３０を一度覆って残った残余部のうち内面同士が重なって接する部分４６１、４８１は、熱融着が施されて図５に示す前面シール部５１を形成する。この時、パウチ型ケースには、電極組立体３０の外周縁部を包む方向に引張力が印加された状態になる。また、２つの延在部４６、４８と、電極タブ３７、３８が引き出される上部フランジ部４２に対する融着が行われ、上部シール部５２が形成されて図５の状態になる。図５ｂは、図５の横断面を示す横断面図である。図５ｂは、カバー部、すなわち、前面シール部５１及び延在部４６、４８の残余部分５９が一方向に折り曲げられ、パウチ体を包む前の状態を示している。
【００６０】
一方、延在部４６、４８の前面シール部５１を形成するときには、２つの延在部４６、４８を電極組立体３０の前面中央の方に引っ張って融着を実施する。２つの延在部４６、４８が引っ張られる過程において、２つの延在部４６、４８は本来パウチの幅方向の外側に向かっていたものを、パウチの幅方向の内側に向かうようにする。これによって、パウチ外装材に溝４３を形成するときに形成されたパウチ溝４３の長側辺と延在部４６、４８とが繋がれる部分における角をなした状態が伸ばされる。同時に、溝４３の内部に設置された電極組立体３０の外面が支持基準面となり、パウチ溝４３の長側辺部分には電極組立体３０の外面のような状態の曲面が形成され、パウチベアセルの狭い側壁５３は全体が曲面形状となる。
【００６１】
図６を参照すれば、電極タブ３７、３８が引き出される上部シール部５２の反対側にも下部シール部があり、この下部シール部には図５の状態において熱融着が行われず、内部にある電極組立体３０に電解液６０を供給する通路となり得る。開放された下部シール部を通じてパウチ内部に電解液６０が注入される。
【００６２】
このようにして電解液を注入すると、開放されたフランジ部の方から電解液６０が注入されるため、電解液が注入される方向に対して電極板とセパレータとの間の隙間が見える電極組立体の上面あるいは下面が現われる。それゆえに、電解液が電極組立体３０の内部に容易に流れ込むことができる。また、別の実施例としては、電極タブ３７、３８が引き出される上部シール部５２の一部を開放した状態にし、反対側の下部シール部を先にシールして電解液をパウチ５０の上部シール部５２を通じて注入するようにすることも可能である。
【００６３】
図７を参照すれば、電解液を注入する図６の状態において、開放されていたフランジ部分に対する熱融着を施してパウチの下部シール部５７’を形成し、パウチを完全に外部から密封する。これにより、２つの延在部４６、４８の前面シール部５１及びその後段の残余部分５９であるカバー部は、密封形成された状態のパウチの側面を覆うことによって、一重のパウチ外装材で構成されていたパウチの外部をカバーすることになる。
【００６４】
この時、短い方の延在部（短延在部）４６を長い方の延在部（長延在部）４８が覆い、長い延在部４８の内面が電極組立体３０が収容されている空間を覆うようにパウチを回りながらカバー部が電極組立体３０を包むようにすることが望ましく、カバー部の末端は下側にあるパウチ外装材の表面と熱や接着剤を用いて付着するか、あるいはテープで付着する。
【００６５】
下部シール部５７’や、下部シール部５７’から側傍に延在した部分は、折り曲げられて溝４３を構成する４つの側壁のうち下部側壁となるパウチ５０の下面（図６の５５）をカバーする。これにより、パウチの下面をカバーする部分は、一重しかなかったパウチ型ケースの下面部分の強度を補って保護する役割を果たすことができる。
【００６６】
このような過程を経てパウチベアセルが形成できる。
【００６７】
本実施例のこの後の工程は、通常のパウチ型電池の製造工程と同様に行うことが可能である。但し、パウチ型ケースの強度を十分にするため、コアセルの形成後に別のハードケースなしにセルの上部、及び下部を仕上げる樹脂モールドなどでセルの外装を形成することは可能である。
【００６８】
また、パウチを形成する際に、初期充放電の過程においてガス部屋を用いる場合には、パウチ下部のシール部にガス部屋を形成する方法を使用することも可能である。
【００６９】
一方、パウチベアセルの前面部に位置する前面シール部５１は、パウチの幅方向（第１側辺が延びている方向）を基準として、パウチ外部に引き出される２つの電極タブ３７、３８の間に位置することが望ましく、パウチの中央部に位置することが好ましい。例えば、タブは殆ど０．１ｍｍ程度の厚さを有し、パウチの幅方向を基準にして電極組立体３０にタブを形成するためには、電極とセパレータとの間の空間、及び電極組立体とパウチ壁体との間の空間は足りない。したがって、電極タブ３７、３８は互いに重ならないように電極組立体３０の離隔された位置に通常は形成される。そして、電極組立体３０の幅方向の両端部は、屈曲した部分をなしているため、電極組立体３０内において電極間の空間が小さい。一方、電極タブ３７、３８が位置しない他の部分、電極タブ３７と電極タブ３８との間の部分は、相対的に電極間の空間に余裕がある。したがって、パウチの外部において前面シール部５１がこの部分に配置されるようにすると、二次電池の実質的な厚さは殆ど増加させることがないように形成することができる。前面シール部５１が作られる段階において、パウチの狭い側壁は内部の電極組立体３０の外面に沿って曲面を形成する。
【００７０】
以下、本発明の第２の実施形態を図面に基づいてより詳しく説明する。
【００７１】
図８は、本発明の第２の実施形態に係るパウチケースを示す斜視図、図９ａは本発明の第２の実施形態において第１面のフランジ部及び延在部を第２面の蓋周辺部と溝周辺だけで熱融着してシール部を形成した状態を示す平面図、図９ｂは本発明の第２の実施形態において一部シールしていない部分を有するフランジを示したパウチの平面図、図９ｃは本発明の第２の実施形態においてフランジを広く融着して広いシール部を形成した状態を示したパウチの平面図、図１０は本発明の第２の実施形態において第１面及び第２面が同じ溝を有して対称的な形態でパウチを形成した状態を示す断面図である。
【００７２】
図８及び図９ａを参照すれば、一体に形成されたパウチ外装材の第１面の上に第２面１１０を折り畳むことによって、第１面の溝１２１の上方へ延在したフランジ部１２３と、溝１２１の左右から延在された延在部１１７ａ、１１７ｂが第２面１１０の蓋周辺部と重なり、熱融着によって一体に貼り合わせることで二重の上部シール部と２つの延在部を形成することができる。この時、第１面及び第２面は、外層膜がナイロン層、中間膜はアルミニウム層、内層膜はポリオレフィン係樹脂層で形成されている。そして、２つの延在部１１７ａ、１１７ｂが長く形成され、融着による外部圧力が加えられてもパウチ外装材の内層であるポリオレフィン層の一部がはみ出ず外観もきれいであり、尚且つポリオレフィン層の厚さ制限もなく、冷却硬化されて堅い接着部１１４を形成する。
【００７３】
図９ａのようにして融着を行った場合、延在部１１７ａがパウチ体の全体を包むことができる。よって、外部の衝撃から電池を保護してパウチ型二次電池の信頼性を向上させることが可能である。一方、別のハードケースがなくても電池の保護が可能であるため、形成される電池の厚さを薄く製造することができ、需要者の多様な要求に応えることができる。そして、従来のパウチの両側シール部によって占有されていた空間を除去できるので、大容量の二次電池を提供することができる。
【００７４】
本発明のさらに他の実施例によれば、図９ｂに示すように、第１面と第２面１１０を熱融着する際に、延在部１１７ａ、１１７ｂ全体を熱融着するのではなく、パウチ全体を包むときに折り曲げられる部分はシールしないようにした。したがって、容易にパウチ全体を包むことができ、硬化することなくパウチ型電池を製造することができる。
【００７５】
本発明のさらに他の実施例によれば、図９ｃに示すように、長く形成された延在部１１７ａ、１１７ｂを広く熱融着することにより、冷却によって堅くなった部分が外部の衝撃から電極組立体３０をさらに保護することができる。
【００７６】
本発明のさらに他の実施例によれば、図１０に示すように、パウチケースの第１面の溝２２１ａと同様の溝２２１ｂを第２面の蓋部にも同じ高さで形成する。これにより、ドローイング加工の深さによる限界で溝２２１ａ、２２１ｂの深さが低くなり、電池の容量が制限されることを避けることが可能となる。本実施例においても、２つの延在部のうちのいずれかは長く形成される。
【００７７】
以下、図１１ａ〜１１ｄによって、本発明の他の実施例をより具体的に説明する。図１１ａは、本発明の第２の実施形態においてパウチに電極組立体を挿入した後、熱融着された状態を示す平断面図、図１１ｂは本発明の第２の実施形態において両側の延在部がパウチの前面で相互に融着された状態を示す断面図、図１１ｃは本発明の第２の実施形態において両側の延在部が融着された後、パウチを一方向に包むように初めて折り曲げられた状態を示す断面図、図１１ｄは本発明の第２の実施形態において、カバー部がパウチ体の全体を１回包んだ状態を示す断面図、図１１ｅは本発明の第２の実施形態においてカバー部がパウチ体を包んだ後、パウチ表面に密着した状態を示す部分斜視断面図である。
【００７８】
パウチを形成する際に融着が行われた部分のうち、電極タブ３７、３８が引き出されない両側の延在部１１７ａ、１１７ｂは、パウチの第２面の蓋１１０上に折り曲げられて互いの表面の一部を融着し（図１１ｂ）、このうち相対的に長い延在部１１７ａが相対的に短い延在部１１７ｂを覆いつつ（図１１ｃ）、電極組立体１３０が収容されて密封されたパウチ２００の全体を包む（図１１ｄ）。このようにして全体を包んだ後、長い延在部１１７ａの先端はパウチの溝底面、蓋部、または溝底面と蓋部を連結する２つの側壁１１５ａ、１１５ｂのうちいずれか一面に密着させる。この密着は、熱圧着または絶縁テープなど、本発明が属する技術分野で通常的に使われる方法で行われ得る。延在部がパウチ全体を包んだ結果を図１１ｄに示した。
【００７９】
図１１ｄに示すように、前記両側の延在部は蓋部表面で相互に融着され、長い延在部１１７ａが短い延在部１１７ｂの方向に折り曲げられてパウチ体の四つの側壁を少なくとも一回以上包んだ後、両側の延在部１１７ａ、１１７ｂが相互融着された位置で仕上げられている。
【００８０】
本発明のさらに他の実施例によれば、図１２に示すように、前記パウチ体の底面に補強部材１７６を取り付けたものである。ただし、補強部材１７６を取り付ける面としてはその他の側面であってもよい。
【００８１】
この補強部材１７６は、金属薄板で形成するか、接着性樹脂材で覆われた金属薄板、または纎維強化樹脂材、または絶縁テープで形成することができる。絶縁テープのように自己接着性を呈する場合を除き、接着性樹脂を介在させて熱圧着によってパウチの外面に密着させることができる。
【００８２】
このようにして製造されたパウチは、保護回路基板、及び、上端、下端に樹脂モールドや別に付属させたキャップを結合させた後、ＰＤＡなどのバッテリーとして直ちに使用できる。
【００８３】
本発明において、リチウム二次電池を主な実施例として説明していたが、本発明は初期充放電やガス部屋を形成する場合の例を除き、すべてのパウチ型電池に適用できる。
【００８４】
本発明は、上記の実施形態を参照して主に説明したが、これは単なる例示的なものに過ぎず、当業者であれば、これにより各種の変形及び均等な他の実施形態が可能であるという点は理解できるであろう。よって、本発明の真の技術的な保護範囲は、特許請求の範囲によって定まるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】従来のパウチ型リチウム二次電池の一例においてパウチが密封される前の状態を示す斜視図である。
【図２】従来のベアセル状態において、向かい合う２つの辺の端を折った状態を示す斜視図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線に沿って切り取ったパウチ型リチウム二次電池の断面を示す拡大断面図である。
【図４】本発明の方法によってパウチ型電池を製造するための主要ステップを説明するための工程図である。
【図５】本発明の方法によってパウチ型電池を製造するための主要ステップを説明するための工程図である。
【図５ｂ】本発明の方法によってパウチ型電池を製造するための主要ステップを説明するための工程図である。
【図６】本発明の方法によってパウチ型電池を製造するための主要ステップを説明するための工程図である。
【図７】本発明の方法によってパウチ型電池を製造するための主要ステップを説明するための工程図である。
【図８】本発明の第２の実施形態に係るパウチケースを示す斜視図である。
【図９ａ】本発明の第２の実施形態において、第２面を折り曲げて熱融着した状態を示す平面図である。
【図９ｂ】本発明の第２の実施形態において、第２面を折り曲げて熱融着した状態を示す平面図である。
【図９ｃ】本発明の第２の実施形態において、第２面を折り曲げて熱融着した状態を示す平面図である。
【図１０】本発明の第２の実施形態において、第１面及び第２面に同じ溝を形成して対称な形状にした状態を示す断面である。
【図１１ａ】本発明の第２の実施形態におけるパウチに電極組立体を挿入した後、熱融着した状態を示す断面図である。
【図１１ｂ】本発明の第２の実施形態において、両側の延在部がパウチの前面で相互に融着された状態を示す断面図である。
【図１１ｃ】本発明の第２の実施形態において、延在部を一方向に包むように初めて折り曲げた状態を示す断面図である。
【図１１ｄ】本発明の第２の実施形態において、カバー部によってパウチ体の全体を１回包んだ状態を示す断面図である。
【図１１ｅ】本発明の第２の実施形態において、カバー部がパウチ体を包んだ後、パウチ表面に密着させた状態を示す斜視断面図である。
【図１２】底面に補強部材を取り付け、カバー部で包んだ状態を示す断面図である。
【符号の説明】
【００８６】
３０    電極組立体
４０    パウチ外装材
４３    溝
４２、４４    フランジ部
４６、４８    延在部
【図１】
0004559406.tif 000002
【図２】
0004559406.tif 000003
【図３】
0004559406.tif 000004
【図４】
0004559406.tif 000005
【図５】
0004559406.tif 000006
【図５ｂ】
0004559406.tif 000007
【図６】
0004559406.tif 000008
【図７】
0004559406.tif 000009
【図８】
0004559406.tif 000010
【図９ａ】
0004559406.tif 000011
【図９ｂ】
0004559406.tif 000012
【図９ｃ】
0004559406.tif 000013
【図１０】
0004559406.tif 000014
【図１１ａ】
0004559406.tif 000015
【図１１ｂ】
0004559406.tif 000016
【図１１ｃ】
0004559406.tif 000017
【図１１ｄ】
0004559406.tif 000018
【図１１ｅ】
0004559406.tif 000019
【図１２】
0004559406.tif 000020