JP7798433B2 - 電極タブの溶接装置、電極タブの溶接方法および二次電池 - Google Patents

Description

本出願は、２０２１年１１月２９日付けの韓国特許出願第１０－２０２１－０１６７７３８号および２０２２年１１月２９日付けの韓国特許出願第１０－２０２２－０１６３０１８号に基づく優先権の利益を主張し、当該韓国特許出願に開示されている全ての内容は、本明細書の一部として組み込まれる。

本発明は、電極タブの溶接装置、電極タブの溶接方法および二次電池に関する。

一般的に、二次電池は、充電が不可能な一次電池とは異なり、充放電が可能な電池を意味し、携帯電話、ノートパソコン、カムコーダなどの電子機器または電気自動車などに広く使用されている。特に、リチウム二次電池は、ニッケル－カドミウム電池またはニッケル－水素電池より大きい容量を有し、エネルギー密度が高いことから、その活用程度が急速に増加している傾向にある。

二次電池は、電池ケースの形状に応じて、電極組立体が円筒型または角型の金属缶に内蔵されている円筒型電池および角型電池と、電極組立体がアルミニウムラミネートシートのパウチ型ケースに内蔵されているパウチ型電池などに分けられる。

図１は、パウチ型二次電池の一例を図示する図である。パウチ型二次電池１は、電極とセパレータが交互に積層されて形成される電極組立体１０と、電極組立体１０が内部に収容されるパウチ２０（外装材）とを含む。電極組立体１０の電極には、電極タブ１５が連結されることができる。電極タブ１５は、所定の領域で互いに溶接された後、電極リード１７に連結されることができる。パウチ２０は、電極組立体１０の収容のために窪み状のカップ部２１を含む。パウチ２０のカップ部２１は、１個または２個で形成されることができる。図１には、左側カップ部と右側カップ部を含むパウチ２０が例示されている。カップ部２１の周縁にはシーリングのための周辺部２３（テラス）が形成される。

しかし、パウチ２０の周辺部２３の変形によって電極タブ１５に引張力が加えられると、電極タブ１５が次第にピンと張って断線し得る。またはパウチ２０の膨張によって電極タブ１５に引張力が加えられても電極タブ１５が次第にピンと張って断線し得る。このような断線は、火事発生の主な原因として挙げられている。パウチ型二次電池の場合、最近、高容量化および高性能化のニーズに合わせて、エネルギー密度を高めるために、周辺部２３の長さを減少させているが、これは、電極タブ１５の「電極組立体１０から電極タブ１５の溶接地点までの長さ」を減少させているので、断線の可能性をより増加させている。

本発明の課題は、電極タブの「電極組立体から電極タブの溶接地点までの長さ」を増加させることで、高容量および高性能のパウチ型二次電池においても電極タブの断線を防止することができる電極タブの溶接装置、電極タブの溶接方法および二次電池を提供することである。

一例において、電極タブの溶接装置は、電極組立体から突出した電極タブを互いに溶接させる装置に関し、前記電極タブを所定の集合領域に集束させるように設けられたガイド部と、前記ガイド部によって集束された電極タブを溶接するように設けられた溶接部と、前記溶接部による溶接の前に、前記電極タブのうち少なくとも一部において前記電極組立体から前記集合領域までの長さが増加するように、前記電極組立体をベンディングさせるように設けられたベンディング部とを含むことができる。

他の例において、前記ガイド部は、前記電極組立体の電極とセパレータが地面に垂直な鉛直方向に積層されているとしたときに、前記地面に平行な平面として前記電極組立体の前記鉛直方向における中心を通過する基準平面より下側に位置する前記集合領域に前記電極タブを集束するように設けられ、前記ベンディング部は、前記電極タブが連結される前記電極組立体の縁部を上側にベンディングさせるように設けられることができる。

また他の例において、前記ベンディング部は、前記電極組立体の電極とセパレータが地面に垂直な鉛直方向に積層されているとしたときに、前記電極組立体の下面と上面のいずれか一つを支持する支持ブロックと、前記電極組立体の下面と上面のうち他の一つを前記いずれか一つに向かって加圧する加圧ブロックとを含むことができる。

また他の例において、前記支持ブロックが前記電極組立体の下面と上面のうち前記いずれか一つを支持する地点は、前記加圧ブロックが前記電極組立体の下面と上面のうち前記他の一つを加圧する地点より前記電極組立体の外側に近く位置することができる。

また他の例において、前記支持ブロックは、前記電極タブが連結される前記電極組立体の縁部を下側から支持するように設けられ、前記加圧ブロックは、前記支持ブロックによって支持される前記縁部を前記ベンディングのために上側から下側に加圧するように設けられることができる。

また他の例において、前記支持ブロックは、前記縁部の下側に位置する面として前記電極組立体の外側に向かって徐々に高さが増加する傾斜面を含むことができる。

また他の例において、電極タブの溶接装置は、前記電極組立体が載置される載置部をさらに含み、前記ベンディング部は、前記電極組立体の電極とセパレータが地面に垂直な鉛直方向に積層されているとしたときに、前記載置部の内部に配置され、且つ前記電極組立体の下面が載置される前記載置部の上面に突出して、前記電極タブが連結される前記電極組立体の縁部を下側から加圧するように設けられる加圧ブロックを含むことができる。

また他の例において、前記ベンディング部は、前記加圧ブロックによる加圧中に前記電極組立体の上面を部分的に支持する支持ブロックをさらに含むことができる。

また他の例において、前記ベンディング部は、前記電極組立体の電極とセパレータが地面に垂直な鉛直方向に積層されているとしたときに、前記電極タブが連結される前記電極組立体の縁部を下側から支持するように設けられる支持ブロックを含むことができる。

また他の例において、電極タブの溶接装置は、電極組立体から突出した電極タブを互いに溶接させる電極タブの溶接装置に関し、前記電極タブを所定の集合領域に集束させるように設けられたガイド部と、前記ガイド部によって集束された電極タブを溶接するように設けられた溶接部と、前記溶接部による溶接の前に、前記電極タブのうち少なくとも一部において前記電極組立体から前記集合領域までの長さが増加するように、前記電極組立体の電極とセパレータの積層方向に対応する方向に前記電極組立体を前記ガイド部に対して相対移動させる移動部とを含むことができる。

また他の例において、電極タブの溶接方法は、電極組立体から突出した電極タブを互いに溶接させる方法に関し、（ａ）前記電極タブが連結される前記電極組立体の縁部をベンディングするステップと、（ｂ）前記電極組立体のベンディング状態で前記電極タブを溶接するステップとを含むことができる。

また他の例において、電極タブの溶接方法は、前記ステップ（ａ）の前に、または前記ステップ（ａ）と前記ステップ（ｂ）との間に、前記電極タブを集束させるステップをさらに含むことができる。

また他の例において、電極タブの溶接方法は、前記ステップ（ｂ）の後に、前記ステップ（ａ）で前記電極組立体のベンディングのために前記電極組立体に加えた力を除去して前記電極組立体を元に戻すステップをさらに含むことができる。

また他の例において、前記ステップ（ａ）は、前記電極組立体の電極とセパレータが地面に垂直な鉛直方向に積層されているとしたときに、前記縁部の下面と上面のいずれか一つを支持した状態で前記縁部の下面と上面のうち他の一つを前記いずれか一つに向かって加圧するステップであることができる。

また他の例において、前記縁部の下面と上面のうち前記いずれか一つを支持する地点は、前記縁部の下面と上面のうち前記他の一つを加圧する地点より前記電極組立体の外側に近く位置することができる。

また他の例において、二次電池は、電極組立体と、前記電極組立体から突出する電極タブと、前記電極組立体と前記電極タブを収容する外装材と、前記電極タブに電気的に連結され、前記外装材の外側に一部が露出する電極リードとを含むことができ、前記電極タブは、所定の結合領域で互いに結合することができ、前記電極タブのうち少なくとも一部の、前記電極組立体から前記結合領域までの長さは、所定の基準長さより長いことができ、前記基準長さは、各個の電極タブにおいて前記電極組立体から前記結合領域までの最小の長さであることができる。

また他の例において、前記電極タブのうち少なくとも一部の、前記電極組立体から前記結合領域までの長さの増加は、前記電極組立体の電極とセパレータの積層方向に沿って前記結合領域から遠く位置する電極タブであるほど増加することができ、前記長さの増加は、前記電極組立体から前記結合領域までの長さから前記基準長さを減算した値であることができる。

また他の例において、前記結合領域は、前記積層方向を鉛直方向に対応するとしたときに、前記電極組立体の電極タブのうち最下側の電極タブに対応して位置することができ、前記長さの増加は、鉛直上方に位置する電極タブであるほど大きいことができる。

また他の例において、前記電極組立体の電極とセパレータが鉛直方向に積層されるとしたときに、前記結合領域を通過し、前記鉛直方向に直交する基準平面の上側に位置する電極タブと前記基準平面の下側に位置する電極タブは、前記基準平面に対して非対称的な長さを有することができる。

本発明によると、電極組立体をベンディングさせて電極タブのうち少なくとも一部において電極組立体から集合領域（または溶接領域）までの長さを増加させることができ、本発明により製造される電池の場合、パウチの周辺部（テラス）の変形によって電極タブに引張力が加えられても、または電池の膨張によって電極タブに引張力が加えられても、電極タブの断線を防止することができる。

パウチ型二次電池の一例を図示する図である。 パウチ型二次電池の電極タブの溶接に適用可能な一つの例示的な過程を説明するための図である。 パウチ型二次電池の電極タブの溶接に適用可能な一つの例示的な過程を説明するための図である。 パウチ型二次電池の電極タブの溶接に適用可能な一つの例示的な過程を説明するための図である。 パウチ型二次電池の電極タブの溶接に適用可能な一つの例示的な過程を説明するための図である。 複数のパウチ型電池がケースに収容されて設けられる電池モジュールの一部を図示する断面図である。 本発明の実施形態１による電極タブの溶接装置を図示する図である。 図４に図示されている電極組立体と対比してベンディングされていない電極組立体を図示する図である。 図４の溶接装置による電極タブの溶接方法を説明するための図である。 図４の溶接装置による電極タブの溶接方法を説明するための図である。 図４の溶接装置による電極タブの溶接方法を説明するための図である。 図４の溶接装置による電極タブの溶接方法を説明するための図である。 図４の溶接装置による電極タブの溶接方法を説明するための図である。 本発明の実施形態２による電極タブの溶接装置を図示する図である。 本発明の実施形態３による電極タブの溶接装置を図示する図である。 本発明の実施形態４による二次電池の変形例を説明するための図である。

以下、添付の図面を参照して、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者が容易に実施できるように、本発明の好ましい実施形態について詳細に説明する。しかし、本発明は、様々な相違する形態に実現されることができ、以下の実施形態によって制限または限定されるものではない。

本発明を明確に説明するために、説明とは関係のない部分または本発明の要旨を不明瞭にし得る関連する公知の技術に関する詳細な説明は省略し、本明細書において各図面の構成要素に参照符号を付けるに際し、明細書の全体にわたり同一または類似の構成要素に対しては、同一または類似の参照符号を付ける。

また、本明細書および特許請求の範囲に使用されている用語や単語は、通常もしくは辞書的な意味に限定して解釈されてはならず、発明者らは、自分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って本発明の技術的思想に合致する意味と概念で解釈すべきである。

まず、図２を参照して、パウチ型二次電池の電極タブを溶接する過程について説明する。図２は、パウチ型二次電池の電極タブの溶接に適用可能な一つの例示的な過程を説明するための図である。

先ず、図２ａのように、電極組立体１０を準備する。電極組立体１０は、電極１１と複数のセパレータ１３が積層されて設けられることができる。電極１１は、正極と負極を含む。電極１１には、電極タブ１５が連結されることができる。参考までに、図２などには、説明の便宜上、負極に連結された負極タブ１５のみ図示されている。正極に連結された正極タブも負極タブ１５の延長方向とは異なる方向に延びるように電極組立体１０に備えられ、負極タブと同一方式で溶接されることができる。次に、図２ｂのように電極タブ１５を集束させる。例えば、２個のロッド１１１、１１２で電極タブ１５を加圧して電極タブ１５を集束させることができる。次に、図２ｃのように、溶接部１２０を介して電極タブ１５を溶接する。

このような過程を経て、図２ｄのように、所定の溶接領域Ｗで互いに溶接された電極タブ１５が備えられた電極組立体１０が製造されることができる。電極タブ１５に電極リード１７（図１参照）を連結した後、電極組立体１０をパウチ２０（図１参照）に収容させることで、パウチ型電池１が製造されることができる。

複数のパウチ型電池１は、図３に図示されているように、一つのケースＣに収容されて電池モジュールとして製造されることができる。図３は、複数のパウチ型電池がケースに収容されて設けられる電池モジュールの一部を図示する断面図である。

ここで、電池モジュールの製造中に、パウチ２０の周辺部２３が曲げられ得る。周辺部２３の変形は、電極リード１７の折り曲げを誘発することで、電極リード１７に連結された電極タブ１５に引張力を引き起こし得る（例：図３のうち図面符号１５ａの電極タブ参照）。このような力は、電極タブ１５をピンと張るように引っ張り、電極タブ１５の断線を引き起こし得る。このような力は、外側に位置する電極タブ１５ａにおいてより大きく現れ得る。電池の膨張時にも、上記のような断線の問題が引き起こされ得る。

以下で詳細に説明する本発明は、上記のような断線の問題を解決するためのものである。

実施形態１
図４は、本発明の実施形態１による電極タブの溶接装置を図示している図である。本発明の実施形態１による電極タブの溶接装置は、電極組立体１０から突出した電極タブ１５を互いに溶接させる装置に関し、図４に図示されているように、ガイド部１１０と、溶接部１２０と、ベンディング部１３０とを含む。参考までに、以下では、電極組立体１０の電極１１とセパレータ１３が地面に垂直な鉛直方向に積層されているとする。ただし、これは例示的であって、電極１１とセパレータ１３の積層方向は、電極組立体１０を見る方向に応じて異なり得る。本実施形態の内容は、互いに相反しない限り、他の実施形態にも適用可能である。

ガイド部１１０は、電極タブ１５を所定の集合領域Ｇに集束させるように設けられることができる。例えば、ガイド部１１０は、電極タブ１５の上側に配置される第１ロッド１１１と、電極タブ１５の下側に配置される第２ロッド１１２とを含むことができる。第１ロッド１１１と第２ロッド１１２は、互いに向かって移動して電極タブ１５を加圧することで、電極タブ１５を集合領域Ｇに集束させることができる。このような過程で、電極タブ１５は、集合領域Ｇに向かってベンディングされることができる。ここで、集合領域Ｇは、互いに離隔していた電極タブ１５がガイド部１１０によって互いに収束する領域であることができる。参考までに、ガイド部は、停止されている第１プレス（図示せず）と、第１プレスに向かって移動する第２プレス（図示せず）として実現されることもできる。

溶接部１２０は、ガイド部１１０によって集束された電極タブ１５を溶接するように設けられることができる。例えば、溶接部１２０は、超音波溶接を行うためのホーンとアンビルを含むことができる。溶接部１２０によって溶接された電極タブ１５には、電池の外側に電気を供給するための電極リード１７（図１参照）が溶接されることができる。参考までに、図４などには、ガイド部１１０と溶接部１２０が個別に図示されているが、ガイド部と溶接部は、互いに連結されることもできる。例えば、溶接部のホーンに第１ロッドが連結され、溶接部のアンビルに第２ロッドが連結されることもできる。

ベンディング部１３０は、電極組立体１０をベンディングさせるように設けられることができる。ベンディング部１３０は、ベンディングにより電極タブ１５の全部または一部の基準長さＬを増加させることができる。ここで、基準長さＬは、電極タブ１５の「電極組立体１０から集合領域Ｇまでの長さ」であることができる。

例えば、図５の電極組立体１０を上側にベンディングさせると、図４に図示されているように、電極組立体１０の右側縁部１９の上昇によって、電極タブ１５の左側末端（すなわち、電極組立体に連結される末端）が上側に引っ張られることで、電極タブ１５の「電極組立体１０から集合領域Ｇまでの長さＬ」が増加し得る。この際、電極タブ１５の残りの部分（例：図５において第１および第２ロッドによって加圧される地点より右側に位置する電極タブの部分）も左側に引っ張られ得る。図５は、図４に図示されている電極組立体と対比してベンディングされていない電極組立体を図示する図である。参考までに、ガイド部１１０は、電極タブ１５が引っ張られることを許容する程度で電極タブ１５を加圧することができる。このために、ガイド部は、電極タブと接触する側にローラ（図示せず）を備えることができる。例えば、第１ロッドの下端および／または第２ロッドの上端には、電極タブとの接触により回転するローラが設けられることができる。

このようなベンディング状態またはベンディング後の状態で電極タブ１５を溶接すると、電極タブ１５のうち少なくとも一部の「電極組立体１０から集合領域Ｇまでの長さＬ」の増加に伴い、電極タブ１５のうち少なくとも一部の「電極組立体１０から溶接領域Ｗまでの長さ」も増加することができる。このような長さの増加は、電極タブ１５がピンと張るように引っ張られて断線することを防止または遅延させることができる。長さの増加によって、長さ増加の前より電極タブ１５をより多く引っ張ったときに、電極タブ１５がピンと張るためである。参考までに、電極リード１７（図１参照）に加えられる力は、電極タブ１５と電極リード１７の連結地点を介して電極タブ１５に伝達されることができる。

本実施形態の電極タブの溶接装置は、溶接部１２０による溶接の前に、電極タブ１５のうち少なくとも一部において電極組立体１０から集合領域Ｇまでの長さが増加するように、電極組立体１０をベンディングさせるように設けられるベンディング部１３０を含むことから、本実施形態の電極タブの溶接装置によって製造される電池の場合、パウチ２０の周辺部２３（テラス）の変形によって電極タブ１５に引張力が加えられても、または電池の膨張によって電極タブ１５に引張力が加えられても、電極タブ１５が断線しないことができる。

本実施形態のベンディング部１３０は、断線の防止のために求められる長さの増加を考慮して、電極組立体１０のベンディング程度を決定することができる。例えば、パウチ２０の周辺部２３が大きく変形する電池モジュールの場合、ベンディング部１３０は、電極組立体１０をより多くベンディングさせることができる。このような調節は、後述する支持ブロック１３１の大きさを調節することで達成されることができる。

一方、集合領域Ｇは、地面に平行な平面として鉛直方向における電極組立体１０の中心を通過する基準平面Ｐより下側に位置することができる。ガイド部１１０は、このような集合領域Ｇに電極タブ１５を集束させることができる。この際、ベンディング部１３０は、電極タブ１５が連結される電極組立体１０の縁部１９を上側にベンディングさせることができる。図４には、電極組立体１０の最下側に対応して位置する集合領域Ｇが例示されている。

電極組立体１０の縁部１９を上側にベンディングさせると、ベンディングの前に、地面に平行に集合領域Ｇを通過する平面上に位置したか、この平面より上側に位置した電極タブ（例：図面符号１５ｂの電極タブ）は電極組立体１０のベンディングの前より上述の基準長さＬが増加することができる。集合領域Ｇが基準平面Ｐより下側に位置するほど、ベンディング部１３０によって基準長さＬが増加する電極タブ１５の数は増加し得る。参考までに、ここで、上側と下側は、相対的な概念であり得る。例えば、集合領域が基準平面Ｐより上側に位置すると、ベンディング部１３０は、電極組立体１０の縁部１９を下側にベンディングさせることもできる。

一方、本実施形態のベンディング部１３０は、電極組立体１０の下面と上面のいずれか一つを支持する支持ブロック１３１を含むことができる。本実施形態のベンディング部１３０は、電極組立体１０の下面と上面のうち他の一つを上述のいずれか一つに向かって加圧する加圧ブロック１３３を含むことができる。加圧ブロック１３３は、加圧のために、上下方向に移動するように設けられることができる。図４には、電極組立体１０の下面を支持する支持ブロック１３１と、電極組立体１０の上面を下面に向かって加圧する加圧ブロック１３３が例示されている。

支持ブロック１３１による支持だけでも電極組立体１０をベンディングさせることができ、ベンディング部１３０は、支持ブロック１３１のみ含むこともできる。しかし、支持ブロック１３１による支持状態で加圧ブロック１３３で電極組立体１０を加圧すると、電極組立体１０をより簡単にベンディングさせることができ、ベンディング部１３０は、支持ブロック１３１と加圧ブロック１３３の両方を含むこともできる。

支持ブロック１３１が電極組立体１０を支持する地点は、加圧ブロック１３３が電極組立体１０を加圧する地点より電極組立体１０の外側に近いことができる。例えば、図４では、支持ブロック１３１が電極組立体１０の下面を支持する地点が、加圧ブロック１３３が電極組立体１０の上面を加圧する地点より右側に位置する。このような位置関係により、本実施形態のベンディング部１３０は、電極組立体１０の縁部１９を上側または下側に効果的にベンディングさせることができる。

支持ブロック１３１は、図４に図示されているように、電極タブ１５が連結される電極組立体１０の縁部１９を下側から支持するように設けられることができる。加圧ブロック１３３は、支持ブロック１３１によって支持される電極組立体１０の縁部１９をベンディングのために、上側から下側に加圧するように設けられることができる。

支持ブロック１３１は、電極組立体１０を支持することができる様々な形状に実現されることができる。例えば、支持ブロック１３１は、図４に図示されているように、電極組立体１０の縁部１９の下側を支持する傾斜面１３１ａを含む形状に実現されることができる。支持ブロック１３１の傾斜面１３１ａは、縁部１９の下側に位置する面として電極組立体１０の外側（例：図４を基準に右側）に向かって徐々に高さが増加する面であることができる。支持ブロック１３１が傾斜面１３１ａを含むと、電極組立体１０の縁部１９が破損することを防止し、且つ電極組立体１０の縁部１９を支持することができる。加圧ブロック１３３も電極組立体１０を加圧することができる様々な形状に実現されることができる。図４には、ロッド状の加圧ブロック１３３が例示されている。

以下では、図６を参照して、本実施形態の溶接装置による電極タブ１５の溶接過程について説明する。図６は、図４の溶接装置による電極タブの溶接方法を説明するための図である。

まず、図６ａのように、電極組立体１０を準備する。ここで、電極組立体１０は、載置部１４０に載置されることができる。載置部１４０は、電極組立体１０が載置されることができる治具またはダイであることができる。

次に、図６ｂのように、電極タブ１５を集束させる。これは、ガイド部１１０の作動によって実現されることができる。例えば、第２ロッド１１２が電極タブ１５を下側から支持している状態で、第１ロッド１１１が電極タブ１５を上側から下側に加圧することで、電極タブ１５を集合領域Ｇに集束させることができる。

次に、図６ｃのように、電極組立体１０をベンディングする。これは、ベンディング部１３０の作動によって実現されることができる。ベンディング部１３０は、電極タブ１５が連結される電極組立体１０の縁部１９をベンディングすることができる。例えば、支持ブロック１３１が縁部１９の右側下面を支持する状態で、加圧ブロック１３３が縁部１９の右側上面を加圧することで、電極組立体１０の縁部１９をベンディングすることができる。参考までに、電極組立体１０が載置部１４０に載置される時に、載置部１４０の上面に支持ブロック１３１がすでに配置されていてもよい。または支持ブロックが載置部の内側から載置部の上面に突出するように設けられてもよい。

次に、図６ｄのように、電極組立体１０のベンディング状態で、溶接部１２０を介して電極タブ１５を溶接する。

このような過程により、電極タブ１５のうち少なくとも一部に対して、「電極組立体１０から集合領域Ｇまでの長さＬ」が増加することができ、このような状態で、電極タブ１５が互いに溶接されることができる。結果、電極タブ１５のうち少なくとも一部（例：図面符号１５ｃの電極タブ）に対して、図６ｅに図示されているように、ベンディング過程がない時に比べて、電極組立体１０から溶接領域Ｗまでの長さが増加することができる。参考までに、図６には、電極タブ１５の集合後に電極組立体１０がベンディングされる過程が例示されているが、電極組立体１０のベンディング後に電極タブ１５を集束させることも可能である。

一方、溶接後には、電極組立体１０のベンディングのために、電極組立体１０に加えた力を除去することができる。例えば、支持ブロック１３１を除去し、加圧ブロック１３３を上側に移動させることができる。力の除去により、電極組立体１０が最初の形状に戻ることができる。電極組立体１０を構成する電極１１とセパレータ１３は、ある程度の弾性を有することから、ベンディング部１３０による力の適用によってベンディングされることができ、このような力の除去により最初の形状に戻ることができる。

実施形態２
図７は、本発明の実施形態２による電極タブの溶接装置を図示している図である。実施形態２の溶接装置は、支持ブロックと加圧ブロックにおいて実施形態１の溶接装置と差がある。以下では、支持ブロックと加圧ブロックを中心に説明する。参考までに、本実施形態の内容は、互いに相反しない限り、他の実施形態にも適用可能である。

本実施形態のベンディング部２３０は、電極組立体１０が載置される載置部２４０に突出可能に設けられる加圧ブロック２３３を含むことができる。加圧ブロック２３３は、載置部２４０の内部に配置され、且つ電極組立体１０の下面が載置される載置部２４０の上面に突出して、電極組立体１０を加圧することができる。ここで、加圧ブロック２３３は、電極タブ１５が連結される電極組立体１０の縁部１９を下側から加圧することができる。ベンディング部２３０をこのように構成すると、電極組立体１０を載置部２４０に載置した後に加圧ブロック２３３を突出させることができ、電極組立体１０をスムーズに移動しながらも必要な時に（例：電極組立体が載置部に載置された後）、加圧ブロック２３３による加圧を実施することができる。

本実施形態のベンディング部２３０は、加圧ブロック２３３の上下移動のための駆動部２３５を含むことができる。例えば、駆動部２３５は、シリンダロッドが引き出されまたは引き込まれるシリンダであることができる。

本実施形態のベンディング部２３０は、加圧ブロック２３３による加圧中に電極組立体１０を支持するために、支持ブロック２３１を含むことができる。支持ブロック２３１は、電極組立体１０の上面を部分的に支持するように設けられることができる。支持ブロック２３１は、電極組立体１０のベンディングを妨害しないために、加圧ブロック２３３によって加圧される領域以外の領域を支持することができる。例えば、加圧ブロック２３３が電極組立体１０の縁部１９を加圧する場合、支持ブロック２３１は、電極組立体１０の縁部１９以外の領域で電極組立体１０の上面を支持するように設けられることができる。支持ブロック２３１は、電極組立体１０の載置を妨害しないように、上下方向に移動するように設けられることができる。

実施形態３
図８は、本発明の実施形態３による電極タブの溶接装置を図示している図である。実施形態３の溶接装置は、電極タブの「電極組立体から集合領域までの長さ」を増加させる方式において、上述の実施形態の溶接装置と差がある。参考までに、本実施形態の内容は、互いに相反しない限り、他の実施形態にも適用可能である。

本実施形態の電極タブの溶接装置は、電極組立体から突出した電極タブを互いに溶接させる装置に関し、ガイド部１１０と、溶接部１２０と、移動部３４０とを含むことができる。ガイド部１１０および溶接部１２０は、上述のガイド部１１０および溶接部１２０と同一であることができる。

移動部３４０は、電極組立体１０の電極１１とセパレータ１３の積層方向に対応する方向（図８の場合、上下方向）に電極組立体１０をガイド部１１０に対して相対移動させるように設けられることができる。相対移動であるため、移動部３４０は、例えば、電極組立体１０を図８の上方にガイド部１１０から遠くなるように移動させることもでき、ガイド部１１０を図８の下方に電極組立体１０から遠くなるように移動させることもできる。図８には、電極組立体１０を移動させるように設けられる移動部３４０が例示されている。

移動部３４０が溶接部１２０による溶接の前に、ガイド部１１０に対して電極組立体１０を全体的に移動させることから、上述の実施形態において、電極組立体１０をベンディングさせる時と同様に、電極タブ１５のうち少なくとも一部の「電極組立体１０から集合領域（図６ｂのＧ参照）」までの長さが増加することができる。図８の実施形態では、すべての電極タブ１５の長さが増加することができる。

移動部３４０は、電極組立体１０を載置させた状態で、電極組立体１０の積層方向に沿って移動するように設けられる載置部３４０ａを備えることができる。移動部３４０は、載置部３４０ａの反対方向から電極組立体１０を支持する支持部３４０ｂを備えることができる。移動部３４０は、支持部３４０ｂを介して電極組立体１０を安定的に移動させることができる。支持部３４０ｂは、載置部３４０ａに向かって電極組立体１０を加圧させた状態で、載置部３４０ａの移動に連動して移動するように設けられることができる。

実施形態４
実施形態４は二次電池に関し、上述の溶接装置／方法で製造される二次電池に関する。ただし、実施形態４の二次電池を製造する装置／方法が上述の装置／方法に限定されるものではない。

本実施形態の二次電池は、図６ｃに図示されているように、電極組立体１０と、電極組立体１０から突出する電極タブ１５とを含むことができる。また、本実施形態の二次電池は、電極組立体１０と電極タブ１５を収容する外装材２０（図１参照）と、電極タブ１５に電気的に連結される電極リード１７（図１参照）とを含むことができる。電極リード１７の一部は、外装材２０の外側に露出することができる。

電極タブ１５は、所定の結合領域で互いに結合することができる。結合領域は、上述の溶接領域Ｗであることができる。

電極タブ１５のうち少なくとも一部の「電極組立体１０から結合領域Ｗまで」の長さ（図６ｅ参照）は、所定の基準長さより長いことができる。ここで、「電極組立体１０から結合領域Ｗまで」の長さは、電極組立体１０から上述の集合領域Ｇまでの長さＬと、集合領域Ｇから結合領域Ｗ（溶接領域）までの長さを合算した長さであることができる。基準長さは、電極組立体１０から結合領域Ｗまでの最小の長さであることができる（図２ｄ参照）。基準長さは、個別の電極タブごとに定められることができる。基準長さは、例えば、当該電極タブが電極組立体１０から突出する地点から当該電極タブが他の電極タブと結合する地点までの直線の長さとして算出されることができる。ここで、正確な直線の長さの算出のために、必要な場合、電極タブがピンと張って引っ張られた状態、例えば、結合地点を電極組立体から遠くなる方向に引っ張った状態で基準長さを算出することもできる。

例えば、図６ｃの電極タブのうち最上側に位置する電極タブの「電極組立体１０から集合領域Ｇまでの長さＬ_Ｔと、集合領域Ｇから溶接領域Ｗまでの長さとの和」は、図２ｂの電極タブのうち最上側に位置する電極タブの「電極組立体１０から集合領域までの長さＬ_Ｔ’と、集合領域から溶接領域（図２ｄ参照）までの長さとの和」より大きいことができる。これと同様、図６ｃの電極タブのうち最下側に位置する電極タブの「電極組立体１０から集合領域Ｇまでの長さＬ_Ｂと、集合領域Ｇから溶接領域Ｗまでの長さとの和」は、図２ｂの電極タブのうち最下側に位置する電極タブの「電極組立体１０から集合領域までの長さＬ_Ｂ’と、集合領域から溶接領域までの長さとの和」より大いことができる。参考までに、上述の例において、「集合領域から溶接領域までの長さ」は、互いに同一であることができる。

一方、電極タブ１５のうち少なくとも一部の「電極組立体１０から結合領域Ｗまで」の増加長さは、電極とセパレータの積層方向（図６ｃでは、上下方向）に沿って結合領域Ｗから遠く位置する電極タブであるほど増加することができる。図６ｃでは、上下方向を基準に結合領域Ｗが電極組立体１０の最下側に対応して位置しているため、最下側の電極タブの増加長さが最も短く、最上側の電極タブの増加長さが最も長いことができる。

ここで、増加長さは、電極組立体１０から結合領域Ｗまでの長さから前述の基準長さを減算した値であることができる。例えば、図６ｃにおいて最下側に位置する電極タブの増加長さは「電極組立体１０から集合領域Ｇまでの長さＬ_Ｂ＋集合領域Ｇから結合領域Ｗまでの長さ」から図２ｂの「電極組立体１０から集合領域までの長さＬ_Ｂ’＋集合領域から結合領域までの長さ」を減算した値であることができる。

図６ｃの実施形態の場合、上下方向（電極とセパレータの積層方向）を基準に結合領域Ｗが電極組立体１０の最下側の電極タブに対応して位置しているため、ここで、電極タブそれぞれの増加長さは、鉛直上方に位置する電極タブであるほど長いことができる。例えば、最下側に位置する電極タブの増加長さが最も短いことができ、最上側に位置する電極タブの増加長さが最も長いことができる。参考までに、図６ｃは、電極組立体の収容のためのカップ部が１個のみ形成されたタイプのパウチ型電池に適用されることもできる。

図６ｃにおいて、支持ブロック１３１の水平方向の長さ（載置部の上面に水平に配置される面の長さ）をＸ（単位はｍｍ、以下同一）とし、支持ブロック１３１の垂直方向の長さ（載置部の上面に垂直に配置される面の長さ）をＹとしたときに、最下側と最上側にそれぞれ位置する電極タブの「電極組立体１０から結合領域Ｗまで」の長さ（下記表の「全長」参照）と増加長さは、下記表のとおりである。参考までに、Ｙが「０」である場合は、支持ブロック１３１によるベンディングがない場合であるため、図２ｂまたは図２ｄの場合として、増加長さを算出する基準になることができる。また、下記表は、正極タブに関し、電極組立体から集合領域Ｇ（ガイド部の配置位置）までの水平方向の直線距離が２．５ｍｍであり、電極組立体の厚さが１０ｍｍである場合に関する。

上記表にまとめたように、ＸとＹが同一条件である時には、上側の電極タブの増加長さが下側の電極タブの増加長さより大きい。また、同一位置の電極タブにおいては、Ｘが同一であると、Ｙが大きいほど電極タブの増加長さが増加し、これは、下側電極タブと上側電極タブにおいて同一である。電極組立体の縁部を高くベンディングさせるほど、増加長さが増加すると考えられる。また、同一位置の電極タブにおいては、Ｙが同一であると、支持ブロック１３１の傾斜面１３１ａと支持ブロック１３１の下面との角度が大きいほど、増加長さが増加し（例えば、Ｘが３、Ｙが４である場合と、Ｘが４、Ｙが４である場合参照）、これは、下側電極タブと上側電極タブにおいて同一である。電極組立体の縁部を傾斜してベンディングさせるほど、増加長さが増加すると考えられる。

一方、実施形態４の二次電池は、図９のように変形することができる。図９は、本発明の実施形態４による二次電池の変形例を説明するための図である。

図９で説明する二次電池の場合、電極組立体の電極とセパレータが鉛直方向（図９の上下方向）に積層されるとしたときに、結合領域Ｗを通過し、鉛直方向に直交する基準平面Ｐ’の上側に位置する電極タブと基準平面Ｐ’の下側に位置する電極タブは基準平面に対して非対称的な長さを有することができる。例えば、図９のように製造された二次電池の場合、支持ブロック１３１が除去されて、電極組立体が最初の形状に戻ると、電極組立体の中間高さに位置する基準平面Ｐ’に対して最上側の電極タブと最下側の電極タブが対称的に位置することができるが、最上側電極タブの長さＬ _Ｔ’’は、最下側電極タブの長さＬ_Ｂ’’より長いことができる。

以上の説明は、本発明の技術思想を例示的に説明したものに過ぎず、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者であれば、本発明の本質的な特性から逸脱しない範囲で様々な修正および変形が可能である。

したがって、本発明に開示されている実施形態は、本発明の技術思想を限定するためのものではなく、説明するためのものであって、このような実施形態によって本発明の技術思想の範囲が限定されない。

本発明の保護範囲は、以下の特許請求の範囲によって解釈されなければならず、それと同等な範囲内にあるすべての技術思想は、本発明の権利範囲に含まれるものと解釈すべきである。

１ パウチ型二次電池
１０ 電極組立体
１１ 電極
１３ セパレータ
１５、１５ａ、１５ｂ、１５ｃ 電極タブ
１７ 電極リード
１９ 縁部
２０ パウチ
２１ カップ部
２３ 周辺部
１１０ ガイド部
１１１ 第１ロッド
１１２ 第２ロッド
１２０ 溶接部
１３０ ベンディング部
１３１ 支持ブロック
１３１ａ 傾斜面
１３３ 加圧ブロック
１４０ 載置部
２３０ ベンディング部
２３１ 支持ブロック
２３３ 加圧ブロック
２３５ 駆動部
２４０ 載置部
３４０ 移動部
３４０ａ 載置部
３４０ｂ 支持部

Claims (17)

1. 電極組立体から突出した電極タブを互いに溶接させる電極タブ溶接装置であって、
   前記電極タブを所定の集合領域に集束させるように設けられたガイド部と、
   前記ガイド部によって集束された電極タブを溶接するように設けられた溶接部と、
   前記溶接部による溶接の前に、前記電極タブのうち少なくとも一部において前記電極組立体から前記集合領域までの長さが増加するように、前記電極組立体をベンディングさせるように設けられたベンディング部とを含む、電極タブの溶接装置。
2. 前記ガイド部は、
   前記電極組立体の電極とセパレータが地面に垂直な鉛直方向に積層されているとしたときに、前記地面に平行な平面として前記電極組立体の前記鉛直方向における中心を通過する基準平面より下側に位置する前記集合領域に前記電極タブを集束するように設けられ、
   前記ベンディング部は、
   前記電極タブが連結される前記電極組立体の縁部を上側にベンディングさせるように設けられている、請求項１に記載の電極タブの溶接装置。
3. 前記ベンディング部は、
   前記電極組立体の電極とセパレータが地面に垂直な鉛直方向に積層されているとしたときに、前記電極組立体の下面と上面のいずれか一つを支持する支持ブロックと、前記電極組立体の下面と上面のうち他の一つを前記いずれか一つに向かって加圧する加圧ブロックとを含む、請求項１に記載の電極タブの溶接装置。
4. 前記支持ブロックが前記電極組立体の下面と上面のうち前記いずれか一つを支持する地点は、前記加圧ブロックが前記電極組立体の下面と上面のうち前記他の一つを加圧する地点より前記電極組立体の外側に近く位置する、請求項３に記載の電極タブの溶接装置。
5. 前記支持ブロックは、前記電極タブが連結される前記電極組立体の縁部を下側から支持するように設けられ、
   前記加圧ブロックは、前記支持ブロックによって支持される前記縁部を前記ベンディングのために上側から下側に加圧するように設けられる、請求項３に記載の電極タブの溶接装置。
6. 前記支持ブロックは、
   前記縁部の下側に位置する面として前記電極組立体の外側に向かって徐々に高さが増加する傾斜面を含む、請求項５に記載の電極タブの溶接装置。
7. 前記電極組立体が載置される載置部をさらに含み、
   前記ベンディング部は、
   前記電極組立体の電極とセパレータが地面に垂直な鉛直方向に積層されているとしたときに、前記載置部の内部に配置され、且つ前記電極組立体の下面が載置される前記載置部の上面に突出して、前記電極タブが連結される前記電極組立体の縁部を下側から加圧するように設けられる加圧ブロックを含む、請求項１に記載の電極タブの溶接装置。
8. 前記ベンディング部は、
   前記加圧ブロックによる加圧中に前記電極組立体の上面を部分的に支持する支持ブロックをさらに含む、請求項７に記載の電極タブの溶接装置。
9. 前記ベンディング部は、
   前記電極組立体の電極とセパレータが地面に垂直な鉛直方向に積層されているとしたときに、前記電極タブが連結される前記電極組立体の縁部を下側から支持するように設けられる支持ブロックを含む、請求項１に記載の電極タブの溶接装置。
10. 電極組立体から突出した電極タブを互いに溶接させる電極タブの溶接装置であって、
    前記電極タブを所定の集合領域に集束させるように設けられたガイド部と、
    前記ガイド部によって集束された電極タブを溶接するように設けられた溶接部と、
    前記溶接部による溶接の前に、前記電極タブのうち少なくとも一部において前記電極組立体から前記集合領域までの長さが増加するように、前記電極組立体の電極とセパレータの積層方向に対応する方向に前記電極組立体を前記ガイド部に対して相対移動させる移動部とを含む、電極タブの溶接装置。
11. 電極組立体から突出した電極タブを互いに溶接させる電極タブの溶接方法であって、
    （ａ）前記電極タブが連結される前記電極組立体の縁部をベンディングするステップと、
    （ｂ）前記電極組立体のベンディング状態で前記電極タブを溶接するステップと、
    前記ステップ（ａ）の前に、または前記ステップ（ａ）と前記ステップ（ｂ）との間に、前記電極タブを所定の集合領域に集束させるステップと、を含み、
    前記ステップ（ａ）は、前記電極タブのうち少なくとも一部において前記電極組立体から前記集合領域までの長さが増加するように前記電極組立体の縁部をベンディングするステップである、電極タブの溶接方法。
12. 前記ステップ（ｂ）の後に、前記ステップ（ａ）で前記電極組立体のベンディングのために前記電極組立体に加えた力を除去して前記電極組立体を元に戻すステップをさらに含む、請求項１１に記載の電極タブの溶接方法。
13. 電極組立体から突出した電極タブを互いに溶接させる電極タブの溶接方法であって、
    （ａ）前記電極タブが連結される前記電極組立体の縁部をベンディングするステップと、
    （ｂ）前記電極組立体のベンディング状態で前記電極タブを溶接するステップとを含み、
    前記ステップ（ａ）は、
    前記電極組立体の電極とセパレータが地面に垂直な鉛直方向に積層されているとしたときに、前記縁部の下面と上面のいずれか一つを支持した状態で前記縁部の下面と上面のうち他の一つを前記いずれか一つに向かって加圧するステップである、電極タブの溶接方法。
14. 前記縁部の下面と上面のうち前記いずれか一つを支持する地点は、前記縁部の下面と上面のうち前記他の一つを加圧する地点より前記電極組立体の外側に近く位置する、請求項１３に記載の電極タブの溶接方法。
15. 電極組立体と、
    前記電極組立体から突出する電極タブと、
    前記電極組立体と前記電極タブを収容する外装材と、
    前記電極タブに電気的に連結され、前記外装材の外側に一部が露出する電極リードとを含み、
    前記電極タブは、所定の結合領域で互いに結合し、
    前記電極タブのうち少なくとも一部の、前記電極組立体から前記結合領域までの長さは、所定の基準長さより長く、
    前記基準長さは、各個の電極タブにおいて前記電極組立体から前記結合領域までの最小の長さであり、
    前記電極タブのうち少なくとも一部の、前記電極組立体から前記結合領域までの長さの増加は、前記電極組立体の電極とセパレータの積層方向に沿って前記結合領域から遠く位置する電極タブであるほど増加し、
    前記長さの増加は、前記電極組立体から前記結合領域までの長さから前記基準長さを減算した値である、二次電池。
16. 前記結合領域は、前記積層方向を鉛直方向に対応するとしたときに、前記電極組立体の電極タブのうち最下側の電極タブに対応して位置し、
    前記長さの増加は、鉛直上方に位置する電極タブであるほど大きい、請求項１５に記載の二次電池。
17. 前記電極組立体の電極とセパレータが鉛直方向に積層されるとしたときに、前記結合領域を通過し、前記鉛直方向に直交する基準平面の上側に位置する電極タブと前記基準平面の下側に位置する電極タブは、前記基準平面に対して非対称的な長さを有している、請求項１５に記載の二次電池。