(57)【要約】  リサイクル可能なパウチ型二次電池及びそれを含むバッテリーモジュール、そしてバッテリーモジュールのリサイクル方法を提供する。本発明によるパウチ型二次電池は、隣接する他のパウチ型二次電池の電極リードと自分の電極リードとが互いに溶接されてバッテリーモジュールを構成するパウチ型二次電池であって、電極リード同士が溶接された溶接部を切り取って残った長さの電極リード同士を再度溶接できるように、前記電極リードに長さ延長部を含む。
2020513662.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
隣接する他のパウチ型二次電池の電極リードと自分の電極リードとが互いに溶接されてバッテリーモジュールを構成するパウチ型二次電池であって、
電極リード同士が溶接された溶接部を切り取って残った長さの電極リード同士を再度溶接できるように前記電極リードに長さ延長部を含むことを特徴とするパウチ型二次電池。
【請求項２】
前記パウチ型二次電池は、パウチ外装材と前記電極リードとの間にリードフィルムを備え、前記リードフィルムは、前記長さ延長部まで延設できるように剰余部を含むことを特徴とする請求項１に記載のパウチ型二次電池。
【請求項３】
前記リードフィルムは、前記剰余部を除去できるように、前記パウチ外装材の外側に露出している部分の両側面に切欠を含むことを特徴とする請求項２に記載のパウチ型二次電池。
【請求項４】
前記長さ延長部を覆う絶縁テープをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のパウチ型二次電池。
【請求項５】
電極リード同士が溶接された溶接部を切り取って残った長さの電極リード同士を再度溶接できるように前記電極リードに長さ延長部を含むパウチ型二次電池を多数積層し、隣接するパウチ型二次電池の電極リード同士を溶接させたことを特徴とするバッテリーモジュール。
【請求項６】
前記電極リードは、前記パウチ型二次電池のテラスに折り畳んでおいたことを特徴とする請求項５に記載のバッテリーモジュール。
【請求項７】
前記パウチ型二次電池は、パウチ外装材と前記電極リードとの間にリードフィルムを備え、前記リードフィルムは、前記長さ延長部まで延設できるように剰余部を含むことを特徴とする請求項５または請求項６に記載のバッテリーモジュール。
【請求項８】
前記リードフィルムは、前記剰余部を除去できるように、前記パウチ外装材の外側に露出している部分の両側面に切欠を含むことを特徴とする請求項７に記載のバッテリーモジュール。
【請求項９】
前記長さ延長部を覆う絶縁テープをさらに含むことを特徴とする請求項５または請求項６に記載のバッテリーモジュール。
【請求項１０】
前記電極リードが折り畳まれた部分に他の絶縁テープをさらに含むことを特徴とする請求項６に記載のバッテリーモジュール。
【請求項１１】
電極リード同士が溶接された溶接部を切り取って残った長さの電極リード同士を再度溶接できるように前記電極リードに長さ延長部を含むパウチ型二次電池を多数積層し、隣接するパウチ型二次電池の電極リード同士を溶接させたバッテリーモジュールのリサイクル方法であって、
前記バッテリーモジュールの前記溶接部を切り取る段階；及び
前記パウチ型二次電池を再配列し、残っている電極リード同士を溶接して他のバッテリーモジュールとして製造する段階を含むことを特徴とするリサイクル方法。
【請求項１２】
前記パウチ型二次電池は、パウチ外装材と前記電極リードとの間にリードフィルムを備え、前記リードフィルムは、前記長さ延長部まで延設できるように剰余部を含み、前記リードフィルムは、前記剰余部を除去できるように、前記パウチ外装材の外側に露出している部分の両側面に切欠を含み、
前記バッテリーモジュールの前記溶接部を切り取る段階の前又は後に前記剰余部を除去する段階をさらに含むことを特徴とする請求項１１に記載のリサイクル方法。
【請求項１３】
前記パウチ型二次電池は、前記長さ延長部を覆う絶縁テープをさらに含み、前記バッテリーモジュールの前記溶接部を切り取る段階の前又は後に前記絶縁テープを除去する段階をさらに含むことを特徴とする請求項１１に記載のリサイクル方法。
【請求項１４】
電極リード同士が溶接された溶接部を切り取って残った長さの電極リード同士を再度溶接できるように、前記電極リードに長さ延長部を含むパウチ型二次電池を多数積層して前記電極リード同士を溶接させ、前記電極リードを前記パウチ型二次電池のテラスに折り畳んでおいたバッテリーモジュールのリサイクル方法であって、
前記バッテリーモジュールの前記溶接部を切り取る段階；
折り畳まれた前記電極リードを広げる段階；及び
前記パウチ型二次電池を再配列し広げた電極リードを溶接して、他のバッテリーモジュールとして製造する段階を含むことを特徴とするリサイクル方法。
【請求項１５】
パウチ型二次電池を多数積層し、隣接するパウチ型二次電池の電極リード同士を溶接させたバッテリーモジュールのリサイクル方法であって、
前記電極リード同士を溶接させた溶接部を切り取る段階；
電極リードの長さ延長のための追加リードを残っている電極リードにそれぞれ溶接する段階；及び
前記パウチ型二次電池を再配列し前記追加リード同士を溶接して、他のバッテリーモジュールとして製造する段階を含むことを特徴とするリサイクル方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パウチ型二次電池に関し、より詳しくは、リサイクル可能なパウチ型二次電池及びそれを含むバッテリーモジュールに関する。また、本発明は、このようなバッテリーモジュールのリサイクル方法及び一般的なバッテリーモジュールのリサイクル方法に関する。
【０００２】
本出願は、２０１７年４月２５日出願の韓国特許出願第１０−２０１７−００５２９０６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】
最近、ノートパソコン、ビデオカメラ、携帯電話などのような携帯用電子製品の需要が急激に伸び、電気自動車、エネルギー貯蔵用蓄電池、ロボット、衛星などの開発が本格化するにつれて、繰り返して充放電可能な高性能二次電池に対する研究が活発に行われている。現在常用化している二次電池のうちリチウム二次電池は、ニッケル系列の二次電池に比べてメモリ効果が殆ど起きず充放電が自在であり、自己放電率が非常に低くてエネルギー密度が高いという長所から脚光を浴びている。
【０００４】
さらに最近は、携帯用電子製品のような小型装置だけでなく、自動車や電力貯蔵装置（ＥＳＳ）のような中大型装置にも二次電池が広く適用されている。特に、炭素エネルギーが徐々に枯渇し、環境への関心が高まるとともに、米国、欧州、日本、韓国を含めて全世界にわたってハイブリッド自動車と電気自動車の需要が増加している。このようなハイブリッド自動車や電気自動車において最も核心的な部品は、車両モーターに駆動力を提供するバッテリーパックである。ハイブリッド自動車や電気自動車は、バッテリーパックの充放電を通じて車両の駆動力が得られるため、エンジンのみを用いる自動車に比べて燃費が優れ、公害物質を排出しないか又は減少できるという点で使用者が増えている。
【０００５】
二次電池が電気自動車用として用いられる場合、容量及び出力を高めるため、多数の二次電池を直列及び／または並列で連結したバッテリーモジュールを構成してバッテリーパックとして製造するようになる。このとき、中大型装置には、積層の容易性から、パウチ型二次電池が多く用いられる。
【０００６】
図１には、一般的なパウチ型二次電池が示されている。
【０００７】
図１を参照すれば、一般的なパウチ型二次電池１は、パウチ外装材１０内に電極組立体２０が収容されて密封されたシーリング部３０が形成され、電極リード４０、４５は電極組立体２０の正極タブ及び負極タブにそれぞれ溶接されてパウチ外装材１０の外側に露出している。パウチ外装材１０と電極リード４０、４５との間にはリードフィルム５０が介在される。シーリング部３０のうち、特に電極リード４０、４５が引き出された側をテラスＴと称する。
【０００８】
このようなパウチ型二次電池１は、図２のように、多数が積層され、隣接する２つのパウチ型二次電池１にそれぞれ備えられた電極リード４０、４５同士が連結されて相互直列及び／または並列で連結されることで、容量及び出力を向上させたバッテリーモジュール１１を構成する。参照番号６０は、射出物などバッテリーモジュール１１を構造的に支える構造物である。
【０００９】
バッテリーモジュール１１を製造するためパウチ型二次電池１を連結する場合、電極リード４０、４５間の連結のためにレーザー溶接Ｌを適用している。バッテリーモジュール１１は、自動車バッテリーなどとして使用され、目的とした寿命が尽きた後は、容量維持率やその他の条件があまり厳しくないＥＳＳなどに二番目の用途で活用されることが望ましいであろう。そのためにはバッテリーモジュールの最初の連結構造を解体し、パウチ型二次電池を他の方式で連結し直して新たなバッテリーモジュールとして製造し、リサイクルする必要がある。しかし、従来はレーザー溶接Ｌで接合した電極リード４０、４５を非破壊的な方法では分離できず、リサイクルが容易ではなかった。
【００１０】
図３のように、レーザー溶接Ｌが行われた溶接部Ａを切断面Ｃに沿って切り取る場合、残る電極リード４０’、４５’が短すぎるため、残った電極リード４０’、４５’のみを用いて再度連結及び溶接してリサイクルすることができなかった。
【００１１】
このように、従来はバッテリーモジュールを分解してパウチ型二次電池を新たなバッテリーモジュールとしてリサイクルしようとしても、電極リードの長さが十分でないという課題があった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、上記問題点を解決するために創案されたものであり、本発明が解決しようとする課題は、リサイクル可能なパウチ型二次電池を提供することである。
【００１３】
本発明が解決しようとする他の課題は、リサイクル可能なバッテリーモジュールを提供することである。
【００１４】
本発明が解決しようとするさらに他の課題は、バッテリーモジュールをリサイクルする方法を提供することである。
【００１５】
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】
【００１６】
上記の課題を解決するため、本発明によるパウチ型二次電池は、隣接する他のパウチ型二次電池の電極リードと自分の電極リードとが互いに溶接されてバッテリーモジュールを構成するパウチ型二次電池であって、電極リード同士が溶接された溶接部を切り取って残った長さの電極リード同士を再度溶接できるように前記電極リードに長さ延長部を含む。
【００１７】
本発明の一実施例において、前記パウチ型二次電池は、パウチ外装材と前記電極リードとの間にリードフィルムを備え、前記リードフィルムは前記長さ延長部まで延設できるように剰余部を含む。このとき、前記リードフィルムは、前記剰余部を除去できるように、前記パウチ外装材の外側に露出している部分の両側面に切欠を含むことができる。
【００１８】
本発明の他の実施例において、前記パウチ型二次電池は、前記長さ延長部を覆う絶縁テープをさらに含む。前記絶縁テープは、ＰＩまたはＰＰ材質のフィルムに接着層が備えられた複合フィルムであり得る。
【００１９】
上記の他の課題を解決するため、本発明によるバッテリーモジュールは、上述したパウチ型二次電池を含んで構成される。
【００２０】
本発明によるバッテリーモジュールは、電極リード同士が溶接された溶接部を切り取って残った長さの電極リード同士を再度溶接できるように前記電極リードに長さ延長部を含むパウチ型二次電池を多数積層し、隣接するパウチ型二次電池の電極リード同士を溶接させたものである。
【００２１】
本発明の他の実施例において、前記バッテリーモジュールに含まれる前記パウチ型二次電池の前記電極リードは、前記パウチ型二次電池のテラスに折り畳んでおいたものである。前記電極リードが折り畳まれた部分に他の絶縁テープをさらに含むこともできる。
【００２２】
上記のさらに他の課題を解決するため、本発明によるバッテリーモジュールのリサイクル方法は、本発明によるバッテリーモジュールをリサイクルする方法でもある。
【００２３】
本発明によるバッテリーモジュールのリサイクル方法の一態様は、電極リード同士が溶接された溶接部を切り取って残った長さの電極リード同士を再度溶接できるように前記電極リードに長さ延長部を含むパウチ型二次電池を多数積層し、隣接するパウチ型二次電池の電極リード同士を溶接させたバッテリーモジュールのリサイクル方法であって、前記バッテリーモジュールの前記溶接部を切り取る段階；及び前記パウチ型二次電池を再配列し、残っている電極リード同士を溶接して他のバッテリーモジュールとして製造する段階を含む。
【００２４】
前記パウチ型二次電池がパウチ外装材と前記電極リードとの間にリードフィルムを備え、前記リードフィルムが前記長さ延長部まで延設できるように剰余部を含み、前記リードフィルムが前記剰余部を除去できるように、前記パウチ外装材の外側に露出している部分の両側面に切欠を含む場合、前記バッテリーモジュールの前記溶接部を切り取る段階の前又は後に前記剰余部を除去する段階をさらに含むことができる。
【００２５】
前記パウチ型二次電池が前記長さ延長部を覆う絶縁テープをさらに含む場合、前記バッテリーモジュールの前記溶接部を切り取る段階の前又は後に前記絶縁テープを除去する段階をさらに含むことができる。
【００２６】
本発明によるバッテリーモジュールのリサイクル方法の他の態様は、電極リード同士が溶接された溶接部を切り取って残った長さの電極リード同士を再度溶接できるように、前記電極リードに長さ延長部を含むパウチ型二次電池を多数積層して前記電極リード同士を溶接させ、前記電極リードを前記パウチ型二次電池のテラスに折り畳んでおいたバッテリーモジュールのリサイクル方法であって、前記バッテリーモジュールの前記溶接部を切り取る段階；折り畳まれた前記電極リードを広げる段階；及び前記パウチ型二次電池を再配列し広げた電極リードを溶接して、他のバッテリーモジュールとして製造する段階を含む。
【００２７】
さらに、本発明は、一般的なバッテリーモジュールのリサイクル方法も提案する。このようなリサイクル方法は、パウチ型二次電池を多数積層し、隣接するパウチ型二次電池の電極リード同士を溶接させたバッテリーモジュールのリサイクル方法であって、前記電極リード同士を溶接させた溶接部を切り取る段階；電極リードの長さ延長のための追加リードを残っている電極リードにそれぞれ溶接する段階；及び前記パウチ型二次電池を再配列し前記追加リード同士を溶接して、他のバッテリーモジュールとして製造する段階を含む。
【００２８】
ここで、前記電極リードの長さ延長のための追加リードを残っている電極リードにそれぞれ溶接する段階は、摩擦撹拌溶接（ｆｒｉｃｔｉｏｎ ｓｔｉｒ ｗｅｌｄｉｎｇ）で行うことが望ましい。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、パウチ型二次電池のリサイクルの際、電極リードの長さが足りない問題を解決して、直列／並列の連結構造に係わらず、新たな連結構造のバッテリーモジュールを構成することができる。
【００３０】
本発明の一態様によれば、パウチ型二次電池の電極リードの長さを長くする構造変更を通じてバッテリーモジュールをリサイクルする。レーザー溶接で接合された部分を切り取っても、残っている電極リードの長さが十分であるため、パウチ型二次電池を再度連結して第二の用途として適用することができる。
【００３１】
本発明の他の態様によれば、既存のパウチ型二次電池を含むバッテリーモジュールに追加リードを接合して電極リードの長さを延長することで、バッテリーモジュールをリサイクルすることができる。
【００３２】
本発明のさらに他の態様によれば、パウチ型二次電池の電極リードの長さを長くしても空間を活用できるように、電極リードを折り畳んでおく。バッテリーモジュールのリサイクルの際には、折り畳んでおいた電極リードを広げてパウチ型二次電池の直／並列連結構成を変更し、ＥＳＳなど第二の目的に合わせてリサイクルすることができる。
【００３３】
このように、本発明によればパウチ型二次電池を含むバッテリーモジュールのリサイクルが容易であるため、限られた資源の活用を図り、費用効果を極大化することができる。
【００３４】
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】
【００３５】
【図１】一般的なパウチ型二次電池を概略的に示した図である。
【図２】従来のバッテリーモジュールの側面図である。
【図３】従来のバッテリーモジュールにおいて、パウチ型二次電池をリサイクルし難い様子を示した図である。
【図４】本発明の一実施例によるパウチ型二次電池を含むバッテリーモジュールの側面図である。
【図５】本発明の一実施例によるパウチ型二次電池の上面図である。
【図６】本発明の他の実施例によるパウチ型二次電池の上面図である。
【図７】図５に示したパウチ型二次電池を含むバッテリーモジュールのリサイクル方法を説明するための側面図である。
【図８】図７の（ａ）段階以前の準備状態の上面図である。
【図９】本発明の他の実施例によるリサイクル方法を説明するための側面図である。
【図１０】本発明のさらに他の実施例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側面図である。
【図１１】図１０のバッテリーモジュールのリサイクル方法を説明するための側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
図４は、本発明の一実施例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側面図である。
【００３９】
図４を参照すれば、パウチ型二次電池１０１は多数積層され、隣接する２つのパウチ型二次電池１０１にそれぞれ備えられた電極リード１４０、１４５同士が連結されて相互直列及び／または並列で連結されることで、バッテリーモジュール１１１を構成する。参照番号１６０は射出物などバッテリーモジュール１１１を構造的に支える構造物であり、参照番号１５０はリードフィルムである。パウチ型二次電池１０１の大略的な形態は図１のパウチ型二次電池１と類似し、パウチ外装材１１０内に電極組立体が収容され密封されたシーリング部が形成されており、電極リード１４０、１４５は電極組立体の正極タブ及び負極タブにそれぞれ溶接されてパウチ外装材１１０の外側に露出している。パウチ外装材１１０と電極リード１４０、１４５との間にはリードフィルム１５０が介在される。電極リード１４０、１４５が引き出された側をここでもテラスＴと称する。
【００４０】
電極リード１４０、１４５は、図１〜図３を参照して説明した従来のパウチ型二次電池１の電極リード４０、４５に比べて、その長さが増加したものである。電極リード１４０、１４５は、電極リード１４０、１４５同士が溶接された溶接部Ａを切り取って残った長さの電極リード同士を再度溶接できるように、長さ延長部１４１を含む。長さ延長部１４１は、溶接部を切り取る際に捨てられる長さ、新たな溶接時に必要な長さ及び工程余裕などを考慮してその大きさｄを決定でき、現在用いられる溶接装置及びパウチ型二次電池の構造などを考慮して、長さ延長部１４１の大きさは約７ｍｍ以上であれば良い。長さ延長部ｄが７ｍｍより小さければ、電極リード１４０、１４５を切断した後、残った部分を持って溶接するには溶接装置などを整列し難いとの問題がある。一方、長さ延長部１４１が長すぎれば、電極リード１４０、１４５によってバッテリーモジュール１１１の体積が大きくなるため、エネルギー密度などを考慮したとき不利である。このような状況に鑑みれば、長さ延長部１４１の大きさｄは８ｍｍ以上１５ｍｍ以下であることが望ましい。
【００４１】
このような本発明の一実施例によるパウチ型二次電池１０１は、バッテリーモジュール１１１を使用した後、電極リード１４０、１４５同士が溶接された溶接部Ａを切り取っても、残っている電極リード部分を溶接してパウチ型二次電池１０１を連結し再使用できるように、電極リード１４０、１４５の長さを従来に比べて増加させたものである。このように本発明では、従来に比べて電極リード１４０、１４５の長さを増加させてパウチ型二次電池１０１を製造し、これらを積層した後、各電極リード１４０、１４５を折り曲げてレーザー溶接Ｌで接合してバッテリーモジュール１１１を製造することを提案する。すなわち、本発明によるバッテリーモジュール１１１は、電極リード１４０、１４５同士が溶接された溶接部Ａを切り取って残った長さの電極リード同士を再度溶接できるように、前記電極リード１４０、１４５に長さ延長部１４１を含むパウチ型二次電池１０１を多数積層し、隣接するパウチ型二次電池１０１の電極リード１４０、１４５同士を溶接させたものである。
【００４２】
長さ延長部１４１を含めて電極リード１４０、１４５の長さを従来に比べて増加させたバッテリーモジュールの場合、長くなった電極リード１４０、１４５の間で予期しない接触が起きて短絡する恐れがある。本発明では、絶縁フィルム１５０の長さも長さ延長部１４１を覆うことができるように増加させて絶縁性を確保する。
【００４３】
図５は、本発明の一実施例によるパウチ型二次電池の上面図である。
【００４４】
長さが増加した電極リード１４０、１４５によるバッテリーモジュール１１１使用時の絶縁問題を解決できるように、パウチ型二次電池１０１のパウチ外装材１１０の外側に露出するリードフィルム１５０の長さを増加させて剰余部１５１を形成することができる。剰余部１５１は、前記長さ延長部１４１を覆うように形成される。すなわち、リードフィルム１５０が電極リード１４０、１４５を包む領域を増加させて絶縁性を確保する。バッテリーモジュール１１１の使用後には剰余部１５１を除去することもできる。剰余部１５１の除去を容易にするため、リードフィルム１５０の両側面に切欠Ｎを形成することができる。切欠Ｎの代りに切取線を打ち抜いておくか又は切取線に該当する切開部を予め形成しておいても良い。
【００４５】
切欠Ｎは、図示されたように、複数形成されても良く、１つのみ形成されても良い。切欠Ｎの形状は半円形、円形、Ｕ字状またはＶ字状であり得る。切欠Ｎは、リードフィルム１５０がパウチ外装材１１０の外側に露出している部分の両側面に形成され得る。
【００４６】
リードフィルム１５０は、電極リード１４０、１４５とパウチ外装材１１０の金属層との間で短絡が生じることを防止するだけでなく、パウチ外装材１１０の密封性を向上させることができる。金属材質の電極リード１４０、１４５とポリマー材質のパウチ外装材１１０とを熱融着すれば、接触抵抗が多少大きいため、表面密着力が低下する恐れがある。しかし、本実施例のように、リードフィルム１５０が備えられれば、このような密着力低下現象を防止することができる。また、リードフィルム１５０は絶縁性材質から構成されて、電極リード１４０、１４５からパウチ外装材１１０に電流が印加されることを遮断できることが望ましい。リードフィルム１５０は、絶縁性及び熱融着性を有するフィルムからなる。リードフィルム１５０は、例えば、ポリイミド（ＰＩ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）及びポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などから選択されたいずれか１つ以上の物質層（単一膜または多重膜）から構成できる。本実施例においては、このようなリードフィルム１５０の長さを増加させることで、パウチ外装材１１０の外側に露出した電極リード１４０、１４５部分の短絡を防止する役割を兼ねるようにする。
【００４７】
このように本発明の一実施例によるパウチ型二次電池１０１は、電極リード１４０、１４５の長さとリードフィルム１５０の長さが、リサイクルの際に切断されて除去される長さと追加溶接に必要な部位の長さなどを考慮して従来より増加したものであり、リサイクル可能なバッテリーモジュール１１１はこのようなパウチ型二次電池１０１を含む。
【００４８】
図６は、本発明の他の実施例によるパウチ型二次電池の上面図である。
【００４９】
図６を参照すれば、パウチ型二次電池のパウチ外装材１１０の外部に露出するリードフィルム１５０上や電極リード１４０、１４５上に追加的な絶縁テープ１５５を取り付けることで、長くなった電極リード１４０、１４５の絶縁性を確保することもできる。絶縁テープ１５５は、長さ延長部１４１を覆うものであり得る。そして、絶縁テープ１５５は、ＰＩまたはＰＰであり得る。具体的には、ＰＩまたはＰＰ材質のフィルムにエポキシ接着剤のような接着層が備えられた複合フィルムであり得る。追加的な絶縁テープ１５５は、長い電極リード１４０、１４５によって絶縁問題が生じる可能性を遮断するため、追加的な絶縁部位を提供する。バッテリーモジュール１１１の使用後には絶縁テープ１５５（及びリードフィルムに剰余部があれば、剰余部まで）を除去することができる。絶縁テープ１５５は、剥がす簡単な作業を通じて電極リード１４０、１４５から除去できる。
【００５０】
図７は、図５に示したパウチ型二次電池を含むバッテリーモジュールのリサイクル方法を説明するための側面図である。図８は、図７の（ａ）段階以前の準備状態の上面図である。
【００５１】
バッテリーモジュール１１１は多様な分野に適用されるが、例えば、パワーツール；電気自動車（ＥＶ）、ハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）、及びプラグインハイブリッド電気自動車（Ｐｌｕｇ−ｉｎ Ｈｙｂｒｉｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ、ＰＨＥＶ）を含む電気自動車；電気トラック；電気商用車両；または電力貯蔵用システムのいずれか１つ以上の中大型装置の電源として適用され得る。所望の目的で使用され、寿命が尽きたバッテリーモジュール１１１は、本発明によるリサイクル方法を通じてリサイクルできる。
【００５２】
図７を参照すれば、リサイクルのため、まず（ａ）のように、既存のバッテリーモジュール１１１から電極リード１４０、１４５同士が溶接された溶接部Ａを切断面Ｃに沿って切り取る。このとき、図８のような準備状態から始めることができる。すなわち、図５で説明した剰余部１５１または図６で説明した絶縁テープ１５５をまず除去し、普通の長さほどパウチ外装材１１０の外側に露出しているリードフィルム１５０’が残っている状態で、図７の（ａ）段階を行うことができる。勿論、図５で説明した剰余部１５１または図６で説明した絶縁テープ１５５を除去する段階は、図７の（ａ）又は（ｂ）段階の前又は後の何れの順序にしても良い。
【００５３】
図７の（ａ）のように接合部Ａを切り取った後は、（ｂ）のようにパウチ型二次電池１０１を再配列し、（ｃ）のように残っている電極リード１４０’、１４５’同士を新たに溶接Ｌ’して、新たなバッテリーモジュール２１１として製造する。具体的に、残っている電極リード１４０’、１４５’をそのまま活用し新たな構造物１６５を配置した後、残りの電極リード１４０’、１４５’を折り曲げて折曲部同士を当接させ、溶接Ｌ’を実施する。このようにしてパウチ型二次電池１０１を再配列及び再構成して、新たなバッテリーモジュール２１１としてリサイクルすることができる。
【００５４】
一方、図４で説明したように、電極リードの長さを増加させれば、最初使用したバッテリーモジュール内で電極リード部分が占める空間が増えて、容積率減少などの否定的な影響を及ぼし得る。長さ延長部１４１の大きさは最大限容積率を考慮して選択できるが、容積率を変更せずにバッテリーモジュールをリサイクルできればより望ましいであろう。後述する実施例は電極リードの長さを増加させずにバッテリーモジュールをリサイクル可能な方法に関する。
【００５５】
図９は、本発明の他の実施例によるバッテリーモジュールのリサイクル方法を説明するための側面図である。
【００５６】
図９の（ａ）は、既存のパウチ型二次電池を含むバッテリーモジュール、例えば、図２に示したような一般的なバッテリーモジュール１１の側面図である。バッテリーモジュール１１を本来の目的で使用した後、切断面Ｃに沿って溶接部Ａを切り取り、（ｂ）のような状態にする。残っている電極リード４０’、４５’の長さはそのまま使用するには短すぎる。本発明では、電極リードの長さ延長のための追加リード４１、４６を残った電極リード４０’、４５’にそれぞれ溶接Ｌ’’’することを提案する。電極リードの長さをこのように延長した後、（ｃ）を参照して、追加リード４１、４６の折り曲げ、構造物１６５の配置、及び新たなバッテリーモジュールの構成のため、追加リード４１、４６同士の溶接Ｌ’’を行い、パウチ型二次電池１を再配列及び再構成して新たなバッテリーモジュール３１１としてリサイクルする。
【００５７】
本実施例によれば、最初のバッテリーモジュールを製造するとき、電極リードの長さを増加させなくても、そのバッテリーモジュールをリサイクルすることができる。ただし、溶接部を切り取ってから追加リードを溶接可能な最小限の長さは確保しなければならないため、既存に使用する一般的なパウチ型二次電池よりは電極リードの長さを少しでも長くすることがより望ましい。電極リードの長さ延長のための追加リード４１、４６を残っている電極リード４０’、４５’にそれぞれ溶接Ｌ’’’するときは様々な溶接方法が使用できるが、摩擦撹拌溶接で行えば、１ｍｍ未満の溶接幅を有し得ることから有利である。
【００５８】
摩擦撹拌溶接とは、接合対象（本実施例では追加リード４１、４６と残った電極リード４０’、４５’）にツールを挿入して回転させることで、摩擦によって発生する熱とツールの撹拌によって接合対象が加熱されて軟化し、塑性流動して接合対象が固体相接合、例えば接合領域で一緒に溶接される溶接方法である。摩擦撹拌溶接は、追加リード４１、４６と残った電極リード４０’、４５’とが溶融されずに固体状態で接合されることで、溶融溶接に比べて溶接部の特性が優れるという長所を有する方法である。
【００５９】
図１０は、本発明のさらに他の実施例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側面図である。
【００６０】
図１０を参照すれば、バッテリーモジュールを使用した後、溶接部を切り取っても残っている電極リード部分でパウチ型二次電池を連結して再使用できるように、電極リードの長さを上述した一実施例のように増加させた場合に該当する。
【００６１】
すなわち、図４を参照して説明したパウチ型二次電池１０１がバッテリーモジュール１２１に含まれる。パウチ型二次電池１０１は、多数が積層され、隣接する２つのパウチ型二次電池１０１にそれぞれ備えられた電極リード１４０、１４５同士が連結されて互いに直列及び／または並列で連結されることで、容量及び出力を向上させたバッテリーモジュール１２１を構成する。参照番号１６０は、上述したように、射出物などバッテリーモジュール１２１を構造的に支える構造物である。
【００６２】
電極リード１４０、１４５は、電極組立体の正極タブ及び負極タブにそれぞれ溶接されてパウチ外装材１１０の外側に露出している。電極リード１４０、１４５が引き出された側をここでもテラスＴと称する。
【００６３】
このとき、長さが増加した電極リード１４０、１４５をパウチ型二次電池１０１のテラスＴに畳んでおくことで、横の長さを縮小させた点が本実施例の特徴である。テラスＴと畳まれて重畳している電極リード１４０、１４５の間には、万が一の短絡を防止するため、絶縁確保構造が必要であり、図面に参照符号１７０で示した。絶縁確保構造１７０は、上述したように、長さが増加して剰余部１５１を有するリードフィルム１５０や絶縁テープ１５５を設けた状態で電極リード１４０、１４５を折り畳むことで確保しても良く、電極リード１４０、１４５を折り畳んだ後他の絶縁テープを巻いて確保しても良い。図１０のような構造のバッテリーモジュール１２１は、テラスＴに畳まれて重畳している電極リード１４０、１４５を固定収納できるように、パウチ型二次電池１０１らを固定するための相対物（例えば、カートリッジなど）の形状が変更されるか又は従来に比べて複雑になり得るが、空間活用率／絶縁／２次活用可能性を確保できるため望ましい。
【００６４】
図１１は、図１０のバッテリーモジュールのリサイクル方法を説明するための側面図である。バッテリーモジュール１２１を使用した後、（ａ）に示したように切断面Ｃに沿って溶接部Ａを切り取って、折り畳まれた電極リードを（ｂ）のように広げる。その後、（ｃ）のように電極リード１４０’、１４５’を折り曲げて、構造物１６５の配置及び電極リード１４０’、１４５’同士の溶接Ｌ’’などを行うことで、パウチ型二次電池１０１を再配列及び再構成して新たなバッテリーモジュール２１１としてリサイクルする。
【００６５】
勿論、上述した実施例を相互組み合わせたり適用してリサイクルする方法も可能である。このように本発明によれば、パウチ型二次電池をリサイクルするとき、電極リードの長さが足りない問題を解決して、直列／並列連結構造にかかわらず新たな連結構造のバッテリーモジュールを構成することができる。
【００６６】
このように本発明では、バッテリーモジュールのリサイクル方法を提案する。最初のバッテリーモジュールは、例えば自動車バッテリーなどとして使用され、目的とした寿命が尽きた後は、本発明で提案するリサイクル方法によってパウチ型二次電池を再配列及び再溶接し、他のバッテリーモジュールとして製造することができる。新たに製造されたバッテリーモジュールは、容量維持率やその他の条件が自動車バッテリーよりあまり厳しくないＥＳＳなどの二番目の用途で活用することができる。このように本発明によれば、バッテリーモジュールのリサイクルを通じて限定された資源を廃棄することなく再使用できるため、環境にやさしくて費用効果的である。
【００６７】
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】
【００６８】
１  パウチ型二次電池
１０  パウチ外装材
１１  バッテリーモジュール
２０  電極組立体
３０  シーリング部
４０  電極リード
４１  追加リード
４５  電極リード
４６  追加リード
５０  リードフィルム
１０１  パウチ型二次電池
１１０  パウチ外装材
１１１  バッテリーモジュール
１２１  バッテリーモジュール
１４０  電極リード
１４１  延長部
１４５  電極リード
１５０  絶縁フィルム
１５１  剰余部
１５５  絶縁テープ
１６５  構造物
１７０  絶縁確保構造
２１１  バッテリーモジュール
３１１  バッテリーモジュール
【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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【国際調査報告】
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