JP2006324239A - 巻取型電極組立体及びこれを備えるリチウム二次電池 - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明は、リチウムイオン二次電池の落下などの外部衝撃による電池の信頼性及び電池の安定性が向上した巻取型電極組立体及びこれを備えるリチウム二次電池を提供する。
【解決手段】第１電極板１１０と、第２電極板１２０と、第１電極板及び第２電極板間に介されてこれらを絶縁させ、前記第１電極板及び第２電極板より上部に突出した部分の長さが下部に突出した部分の長さより長いセパレータ１３０とを備えてなる。更に電極タブには第１電極板及び第２電極板間のショートを防止するための絶縁テープ１４０を備える。
【選択図】図１ｂ
【解決手段】第１電極板１１０と、第２電極板１２０と、第１電極板及び第２電極板間に介されてこれらを絶縁させ、前記第１電極板及び第２電極板より上部に突出した部分の長さが下部に突出した部分の長さより長いセパレータ１３０とを備えてなる。更に電極タブには第１電極板及び第２電極板間のショートを防止するための絶縁テープ１４０を備える。
【選択図】図１ｂ
Description
本発明は、巻取型電極組立体及びこれを備えるリチウム二次電池に関し、より詳しくは、リチウムイオン二次電池の落下などの外部衝撃による電池の信頼性及び電池の安定性が向上した巻取型電極組立体及びこれを備えるリチウム二次電池に関する。
最近は、セルラーホーン、ノートブックコンピュータ、キャムコーダなどのコンパクトで、かつ、軽量化した電気／電子装置が活発に開発及び生産されている。このような携帯用電気／電子装置は別途の電源が備えられていない場所でも作動できるように電池パックを内蔵している。内蔵された電池パックは携帯用電気／電子装置を一定期間駆動させるために、一定レベルの電圧を出力させることができるように内部に少なくとも１つの電池を備えている。
前記電池パックは、経済的な側面を考慮して最近では充放電可能な二次電池を採用している。二次電池としては、代表的に、ニッケル−カドミウム（Ｎｉ−Ｃｄ）電池とニッケル−水素（Ｎｉ−ＭＨ）電池及びリチウム（Ｌｉ）電池とリチウムイオン（Ｌｉ−ｉｏｎ）電池などのリチウム二次電池などがある。
特に、リチウム二次電池は作動電圧が３．６Ｖであって、携帯用電子装置電源にたくさん使われているニッケル−カドミウム電池や、ニッケル−水素電池より３倍も高くて、単位重量当たりエネルギー密度が高いという側面で急速に伸張されている趨勢である。
このようなリチウム二次電池は、主に正極活物質としてリチウム系酸化物、負極活物質としては炭素材を使用している。一般に、電解液の種類によって液体電解質電池と、高分子電解質電池とに分類され、液体電解質を使用する電池をリチウムイオン電池といい、高分子電解質を使用する電池をリチウムポリマー電池という。また、リチウム二次電池は種々なる形状で製造されているが、代表的な形状としては、円筒形、角形及びポーチ形を挙げることができる。
通常的に、前記リチウムイオン二次電池は、正極活物質がコーティングされた正極電極板、負極活物質がコーティングされた負極電極板及び前記正極電極板と負極電極板との間に位置してショートを防止し、リチウムイオンの移動のみを可能にするセパレータが巻取られた電極組立体と、前記電極組立体を受容する二次電池用外装材と、前記二次電池用外装材の内側に注入されてリチウムイオンの移動を可能にする電解液等からなっている。
このようなリチウムイオン二次電池は、前記正極活物質がコーティングされ、正極タブが連結された正極電極板、負極活物質がコーティングされ、負極タブが連結された負極電極板及びセパレータを積層した後、これを巻き取って電極組立体を製造する。
次に、前記電極組立体を前記リチウムイオン二次電池用外装材に受容して前記電極組立体が離脱しないようにした後、前記リチウムイオン二次電池用外装材に電解液を注入した後、封入してリチウムイオン二次電池を完成する。
しかしながら、前記のようなリチウムイオン二次電池は落下などの外部衝撃に脆弱である。特に、前記キャップ組立体の絶縁ケースが落下などの外部衝撃により傾いて前記電極組立体に圧力を加えることになり、これによって前記電極組立体の正極電極板及び負極電極板間のショートが発生する問題がある。
したがって、前記リチウム二次電池の外部衝撃に対する安定性及び信頼度が低いという問題がある。
本発明は、前記の従来技術の問題を解決するためのものであって、リチウムイオン二次電池の落下などの外部衝撃による電池の信頼性及び電池の安定性が向上した巻取型電極組立体及びこれを備えるリチウム二次電池を提供することをその目的とする。
前記の目的を達成するための本発明の巻取型電極組立体は、第１電極板と、第２電極板と、前記第１電極板及び第２電極板間に介されてこれらを絶縁させ、前記第１電極板及び第２電極板の上部に突出した部分の長さと下部に突出した部分の長さが互いに異なるセパレータと、を備えてなる。
前記セパレータは、前記第１電極板及び第２電極板の上部に突出した部分の長さが下部に突出した部分の長さより長いことが好ましい。
前記セパレータは、前記第１電極板及び第２電極板の上部に突出した部分の長さが前記下部に突出した部分の長さより０．３ｍｍ乃至１．０ｍｍ長いことが好ましい。
前記セパレータは、前記第１電極板及び第２電極板の上部に突出した部分の長さが１．０ｍｍ乃至２．０ｍｍであることが好ましい。
前記セパレータは、前記第１電極板及び第２電極板の下部に突出した部分の長さが１．０ｍｍ乃至２．０ｍｍであるであることが好ましい。
前記第１電極板及び第２電極板に付着されて所定長さ突出する第１電極タブ及び第２電極タブを更に備え、前記第１電極タブ及び第２電極タブが突出する境界部には前記第１電極板及び第２電極板間のショートを防止するための絶縁テープを更に備えることが好ましい。
また、本発明の電極組立体は、第１電極板と、第２電極板と、前記第１電極板及び第２電極板間に介されてこれらを絶縁させ、前記第１電極板及び第２電極板の上部に突出した部分の長さが下部に突出した部分の長さより長くて、前記上部に突出した部分の長さは全幅（Ｗ）の２％乃至４％であるセパレータとを備えてなる。
前記セパレータは、前記上部に突出した部分の長さが下部に突出した部分の長さより１．３倍乃至２倍長いことが好ましい。
前記セパレータは、下部に突出した部分の長さが全幅（Ｗ）の２％乃至３％であることが好ましい。
また、本発明のリチウム二次電池は、第１電極板と、第２電極板と、前記第１電極板及び第２電極板間に介されてこれらを絶縁させ、前記第１電極板及び第２電極板の上部に突出した部分の長さと下部に突出した部分の長さが互いに異なるセパレータを備える巻取型電極組立体と、前記電極組立体を受容するための二次電池用外装材を含んでなる。
前記セパレータは、前記第１電極板及び第２電極板の上部に突出した部分の長さが前記下部に突出した部分の長さより長いことが好ましい。
前記二次電池用外装材は、円筒形ケース、角形ケース及びポーチ外装材の中から選択されるいずれか１つであることが好ましい。
本発明によれば、リチウムイオン二次電池の落下などの外部衝撃による電池の信頼性及び電池の安定性が向上した巻取型電極組立体及びこれを備えるリチウム二次電池を提供することができる。
以下、添付の図面を参照しつつ本発明の実施形態を説明する。
図面の同一な参照符号は同一な構成要素を表す。
図１ａは本発明の一実施形態に係る巻取型電極組立体の広げた状態を説明するための平面図であり、図１ｂは本発明の一実施形態に係る巻取型電極組立体を説明するための斜視図である。
図１ａ及び図１ｂを参照すれば、本発明の一実施形態に係る巻取型電極組立体１００は第１電極タブ１１５が付着された第１電極板１１０、第２電極タブ１２５が付着された第２電極板１２０及びセパレータ１３０が各々一枚のストリップ（細長片）からなって、前記第１電極板１１０、セパレータ１３０、第２電極板１２０、セパレータ１３０の順に配置されて、ゼリーロール型で巻き取られる。
または、図示されていないが、前記第１電極板１１０及び第２電極板１２０が各々一枚のストリップからなり、前記第１電極板１１０及び第２電極板１２０のうち、いずれか１つの電極板、例えば、第２電極板１２０を前記セパレータ１３０が覆いかさる形態からなる状態でゼリーロール型で巻き取られる。
また、前記第１電極タブ１１５及び第２電極タブ１２５が前記電極組立体１００から引出される境界部には前記第１電極板１１０及び第２電極板１２０間の短絡を防止するために絶縁テープ１４０で各々絶縁されている。
この際、前記第１電極板１１０及び第２電極板１２０の中のいずれか１つ、例えば、前記第１電極板１１０は正極電極板として使われて、もう１つ、例えば、前記第２電極板１２０は負極電極板として使われる。
前記第１電極板１１０及び第２電極板１２０は、第１集電体１１１及び第２集電体１２１と、前記第１集電体１１１及び第２集電体１２１の少なくとも一面にコーティングされた第１活物質層１１２及び第２活物質層１２２を備える。また、前記第１電極板１１０及び第２電極板１２０の両端部は前記第１活物質層１１２及び第２活物質層１２２が形成されていない第１集電体１１１及び第２集電体１１２の領域、即ち第１無地部１１３及び第２無地部１２３である。また、前記第１無地部１１３及び第２無地部１２３の各々のいずれか一方には第１電極タブ１１５及び第２電極タブ１２５が電気的に連結されている。
また、前記第１活物質層１１２及び第２活物質層１２２は、前記第１電極板１１０及び第２電極板１２０が１回巻き取られた以後から始まる。即ち、前記第１活物質層１１２及び第２活物質層１２２は、前記第１無地部１１３及び第２無地部１２３と前記第１活物質層１１２及び第２活物質層１２２の境界面で巻取が始まるのである。
前記第１電極板１１０及び第２電極板１２０のうち、正極電極板として使われる電極板、例えば第１電極板１１０の第１集電体１１１は正極集電体として使われ、導電性の優れる金属薄板、例えば、アルミニウム（Ａｌ）ホイル（foil）からなる。
また、前記第１電極板１１０及び第２電極板１２０のうち、負極電極板として使われる電極板、例えば、第２電極板１２０の第２集電体１２１は負極集電体として使われ、導電性金属薄板、例えば、銅（Ｃｕ）またはニッケル（Ｎｉ）ホイルからなる。
また、前記第１集電体１１１にコーティングされる第１活物質層１１２は、正極活物質、導電剤及び接着剤からなり、前記正極活物質としてはカルコゲナイド化合物が使われており、その例として、ＬｉＣｏＯ２、ＬｉＭｎ２Ｏ４、ＬｉＮｉＯ２、ＬｉＮｉ１−ｘＣｏｘＯ２（０＜ｘ＜１）、ＬｉＭｎＯ２などの複合金属酸化物が使われているが、本実施形態はその物質を限定するものではない。
また、前記第２集電体１２１にコーティングされる第２活物質層１２２は、負極活物質、導電剤及び接着剤からなり、前記負極活物質としては炭素（Ｃ）系物質、Ｓｉ、Ｓｎ、酸化スズ、スズ合金複合体、遷移金属酸化物、リチウム金属窒化物、または、リチウム金属酸化物などが使われているが、本実施形態はその物質を限定するものではない。
前記セパレータ１３０は、前記第１電極板１１０と第２電極板１２０の短絡（ショート）を防止し、リチウム二次電池の電荷、例えばリチウムイオンの移動のみ可能にするものであって、ポリエチレン、ポリプロピレン及びポリエチレンとポリプロピレンの共重合体からなる群から選択されるいずれか１つからなっているが、本実施形態はその材質を限定するものではない。前記セパレータ１３０の幅（Ｗ）は前記第１電極板１１０及び第２電極板１２０より幅が広いものが好ましくて、前記セパレータ１３０は前記第１電極板１１０及び第２電極板１２０の上・下部に所定長さ突出するように巻き取られて、前記第１電極板１１０及び第２電極板１２０間の短絡を防止する。
この際、前記セパレータ１３０は、前記第１電極板１１０及び第２電極板１２０の上部に突出する部分の長さ（Lupper）が下部に突出する部分の長さ（Llower）と互いに異なるように形成されることができ、好ましくは、上部に突出した部分の長さ（Lupper）が下部に突出した部分の長さ（Llower）より長く形成される。より好ましくは、前記セパレータ１３０は前記第１電極板１１０及び第２電極板１２０の上部に突出する部分の長さ（Lupper）が下部に突出する部分の長さ（Llower）より０．３ｍｍ乃至１．０ｍｍ長いものが好ましい。言い換えると、前記セパレータ１３０は前記第１電極板１１０及び第２電極板１２０の上部に突出する部分の長さ（Lupper）が下部に突出する部分の長さ（Llower）の０．３倍乃至２倍であるものが好ましい。
また、前記セパレータ１３０は、前記第１電極板１１０及び第２電極板１２０の上部に突出する部分の長さ（Lupper）が１ｍｍ乃至２．０ｍｍ以内であるものが好ましい。即ち、前記セパレータ１３０は前記第１電極板１１０及び第２電極板１２０の上部に突出した部分の長さ（Lupper）が前記セパレータ１３０幅（Ｗ）の２％乃至４％であるものが好ましい。
また、前記セパレータ１３０は、前記第１電極板１１０及び第２電極板１２０の下部に突出する部分の長さ（Llower）が１．０ｍｍ乃至２．０ｍｍであるものが好ましい。即ち、前記セパレータ１３０は、前記第１電極板１１０及び第２電極板１２０の下部に突出した部分の長さ（Lupper）が前記セパレータ１３０幅（Ｗ）の２％乃至３％であるものが好ましい。
これは、前記電極組立体１００が二次電池用外装材（図示していない）に受納されて二次電池を形成した後、落下テストなどにより前記二次電池が外部圧力を受けることになる場合、前記電極組立体１００の上部に位置することになるキャップ組立体などの構成要素と前記電極組立体との間の衝突による相互損傷を最小化して、二次電池の信頼性及び安定性を向上させるためである。言い換えると、前記電極組立体１００の上部に突出するセパレータ１３０の長さを下部に突出するセパレータ１３０の長さより長くして、二次電池が外部圧力を受けることになる場合、キャップ組立体の損傷及び電極組立体１００の第１電極板１１０及び第２電極板１２０間のショートを防止するためである。
図２は、本発明の一実施形態に係る電極組立体を備える角形リチウム二次電池を説明するための分解斜視図である。
図２を参照すれば、本発明の一実施形態に係る電極組立体を備える角形リチウム二次電池２００は、略角形の缶からなる二次電池用外装材２１０と、前記二次電池用外装材２１０の内部に受容されるゼリーロール型の電極組立体２２０と、前記二次電池用外装材２１０の上部に結合されるキャップ組立体２３０とを含む。
前記リチウムイオン二次電池用外装材２１０は、略四角形状の金属材の缶からなり、それ自体が端子の役割を遂行することが可能である。
前記電極組立体２２０は、一般的に正極タブとして使われる第１電極タブ２２１ａ及び負極タブとして使われる第２電極タブ２２２ａの中のいずれか１つ、例えば、第１電極タブ２２１ａが付着された第１電極板２２１と、前記第１電極タブ２２１ａ及び第２電極タブ２２２ａの中のもう１つ、例えば、第２電極タブ２２２ａが付着された第２電極板２２２と、前記第１電極板２２１及び第２電極板２２２間に介されたセパレータ２２３が巻き取られた形態からなって、前記リチウムイオン二次電池用外装材２１０に受容される。この際、前記セパレータ２２３は、前記第１電極板２２１及び第２電極板２２２の上部に突出する部分の長さが下部に突出する部分の長さと異なるように形成され、上部に突出する部分の長さが下部に突出する部分の長さより長く形成されることが好ましい。
また、前記第１電極タブ２２１ａ及び第２電極タブ２２２ａが前記電極組立体２２０から引出される境界部には、前記第１電極板２２１及び第２電極板２２２間の短絡を防止するために絶縁テープ２２４により各々絶縁されている。
前記キャップ組立体２３０には前記二次電池用外装材２１０の開口部と対応する大きさと形状を備える平板型キャッププレート２３１が設けられている。前記キャッププレート２３１の中央部には端子通孔２３１ａが形成されており、前記キャッププレート２３１の一側には電解液を注入するための電解液注入孔２３１ｂが形成されており、前記電解液注入孔２３１ｂはボール２３１ｃと結合されて密閉される。
前記端子通孔２３１ａには電極端子２３２、例えば、負極端子が挿入可能に位置している。前記電極端子２３２の外部面には前記キャッププレート２３１との電気的絶縁のためのチューブ形状のガスケット２３３が設けられている。前記キャッププレート２３１の下面には絶縁プレート２３４が配置されている。前記絶縁プレート２３４の下面には端子プレート２３５が設けられている。
前記電極端子２３２は、前記ガスケット２３３が外周面を覆いかぶせた状態で前記端子通孔２３１ａを通じて挿入されている。前記電極端子２３２の底面部は前記絶縁プレート２３４を介した状態で端子プレート２３５と電気的に連結されている。
前記キャッププレート２３１の下面には前記第１電極板２２１から引出された第１電極タブ２２１ａが熔接されており、前記電極端子２３２の下段部には前記第２電極板２２２から引出された第２電極タブ２２２ａが熔接される。
一方、前記電極組立体２２０の上面には前記電極組立体２２０とキャップ組立体２３０を電気的に絶縁させてやり、これと共に前記電極組立体２２０の上段部がカバーできる絶縁ケース２３６が設けられている。前記絶縁ケース２３６は、前記キャッププレート２３１の電解液注入孔２３１ｂと対応する位置に電解液注入通孔２３６ｂを備えて、電解液を注入できるようにする。前記絶縁ケース２３６は絶縁性を有する高分子樹脂であって、好ましくはポリプロピレンからなるが、本発明の実施形態はその材質を限定するものではない。
前記したように、本発明の一実施形態に係る電極組立体２２０を備える角形リチウム二次電池２００は、落下などの外部圧力が作用する場合、前記電極組立体２２０と前記電極組立体２２０の上部の構成要素、例えば、キャップ組立体２３０間の衝突による相互損傷を最小化して角形リチウム二次電池２００の信頼性及び安定性が向上する。
図３は、本発明の一実施形態に係る電極組立体を備える円筒形リチウム二次電池を説明するための斜視図である。
図３を参照すれば、本発明の一実施形態に係る電極組立体を備える円筒形リチウム二次電池３００は、略円筒形からなる二次電池用外装材３１０と、略円筒形で巻き取られて充・放電時に電圧差を発生させる電極組立体３２０と、前記二次電池用外装材３１０の上部に組み立てられて前記電極組立体３２０が離脱しないようにするキャップ組立体３３０を備える構造からなっている。
前記二次電池用外装材３１０は略円筒形からなって、前記電極組立体３２０を受容する。このような二次電池用外装材３１０は、前記電極組立体３２０が結合できるように所定空間を有して一定の直径を有する円筒面と、前記円筒面の下部空間を塞いだ下面を備え、前記円筒面の上部は前記電極組立体３２０を挿入するために開口されている。また、前記二次電池用外装材３１０は、一般的にアルミニウム（Ａｌ）、鉄（Ｆｅ）またはこれらの合金で形成される。
前記電極組立体３２０は、正極活物質及び負極活物質の中のいずれか１つ、例えば、正極活物質がコーティングされた第１電極板３２１、前記正極活物質及び負極活物質の中のもう１つ、例えば、負極活物質がコーティングされた第２電極板３２２、前記第１電極板３２１及び第２電極板３２２間に位置して前記第１電極板３２１と第２電極板３２２のショートを防止し、リチウムイオンの移動のみ可能にするセパレータ３２３からなる。また、前記第１電極板３２１、第２電極板３２２及びセパレータ３２３は略円形で巻き取られて前記二次電池用外装材３１０に受納される。この際、前記セパレータ３２３は、前記第１電極板３２１及び第２電極板３２２の上部に突出する部分の長さが下部に突出する部分の長さと異なるように形成され、上部に突出する部分の長さが下部に突出する部分の長さより長く形成されることが好ましい。
また、前記第１電極板３２１には、一般的にアルミニウム（Ａｌ）材質からなり、上部に一定の長さ突出し、正極タブ及び負極タブの中のいずれか１つ、例えば正極タブとして作用する第１電極タブ３２１ａが接合されている。前記第２電極板３２２には一般的にニッケル（Ｎｉ）材質からなり、下部に一定の長さ突出し、前記正極タブ及び負極タブの中のもう１つ、例えば、負極タブとして作用する第２電極タブ（図示していない）が接合されているが、本発明は前記の材質に限定するものではない。また、前記第１電極タブ３２１ａ及び第２電極タブ（図示していない）が前記電極組立体３２０から引出される境界部には、前記第１電極板３２１及び第２電極板３２２間の短絡を防止するために絶縁テープ３２４により各々絶縁されている。
前記キャップ組立体３３０は、前記第１電極タブ３２１ａが熔接されると共に、過充電または異常発熱時に形態が反転される導電性安全ベント３３１と、前記導電性安全ベント３３１の上部に電気的及び機械的に連結されて、前記導電性安全ベント３３１の反転時に回路が切れる印刷回路基板（ＰＣＢ；Printed Circuit board）３３２と、前記印刷回路基板３３２の上部に電気的及び機械的に連結されて所定温度以上で回路が切れる正温度特性（ＰＴＣ）素子３３３と、前記正温度特性素子３３３の上部に電気的及び機械的に連結されて実際の電流を外部に印加する導電性電極キャップ３３４と、前記導電性安全ベント３３１、印刷回路基板３３２、正温度特性素子３３３及び導電性電極キャップ３３４の側部の周りを覆いかぶせる形態をなし、前記二次電池用外装材３１０から前記羅列したものを絶縁させる絶縁ガスケット３３５からなる。この際、前記導電性電極キャップ３３４は、前記電極組立体３２０の第１電極タブ３２１ａ及び第２電極タブの中のいずれか１つ、例えば、第１電極タブ３２１ａが接合されて第１電極板３２１と同一な電極、例えば正極端子の役割を遂行する。
一方、図示してはいないが、前記略円筒形の二次電池用外装材３１０に注入されて前記電極組立体３２０間のイオンの移動を可能にする電解液を更に備えることが好ましい。前記電解液は、充・放電の際、電池の内部の正極及び負極で電気化学的反応により生成されるリチウムイオンの移動媒体の役割をし、これはリチウム塩と高純度有機溶媒類の混合物である非水有機電解液であることができる。併せて、前記電解液は高分子電解質を利用したポリマーであることができ、ここに前記電解液物質の種類を限定するものではない。
前記したように、本発明の一実施形態に係る電極組立体３２０を備える円筒形リチウム二次電池３００は、落下などの外部圧力が作用する場合、前記電極組立体３２０と前記電極組立体３２０の上部の構成要素、例えば、キャップ組立体３３０間の衝突による相互損傷を最小化して円筒形リチウム二次電池３００の信頼性及び安定性が向上する。
図４は、本発明の一実施形態に係る電極組立体を備えるポーチ型リチウム二次電池を説明するための分解斜視図である。
図４を参照すれば、本発明の一実施形態に係る電極組立体を備えるポーチ型リチウム二次電池は、ポーチからなる二次電池用外装材４１０と、前記ポーチに受容されて、充・放電の際、電圧差を発生させる電極組立体４２０を含む構造からなる。
前記二次電池用外装材４１０は、その材質がアルミニウム（Ａｌ）のような金属材からなる芯部４１０ａと、前記芯部の上部面上に形成された熱融着層４１０ｂと、前記芯部４１０ａの下部面上に形成された絶縁膜４１０ｃからなる。前記熱融着層４１０ｂはポリマー樹脂である変性ポリプロピレン、例えば、無延伸ポリプロピレン（ＣＰＰ：Casted Polypropylene）を使用して接着層として作用し、前記絶縁膜４１０ｃはナイロンやポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）のような樹脂材が形成されていることができるが、ここに、前記二次電池用外装材４１０の構造及び材質を限定するものではない。また、前記二次電池用外装材４１０は、前記電極組立体４２０が受容される空間４１１ａを備える下面４１１と、前記空間４１１ａが形成された下面４１１をカバーする上面４１２からなる。また、前記電極組立体４２０を受容するための空間４１１ａはプレス加工などを通じて形成される。また、前記二次電池用外装材４１０は、前記下面４１１の空間４１１ａに前記電極組立体４２０を受容した後、上面４１２を覆って接合して封入される。
前記電極組立体４２０は、正極活物質及び負極活物質の中のいずれか１つ、例えば、正極活物質がコーティングされた第１電極板４２１、前記正極活物質及び負極活物質の中のもう１つ、例えば、負極活物質がコーティングされた第２電極板４２２、前記第１電極板４２１及び第２電極板４２２間に位置して前記第１電極板４２１と第２電極板４２２のショートを防止し、リチウムイオンの移動のみ可能にするセパレータ４２３からなる。この際、前記セパレータ４２３は、前記第１電極板４２１及び第２電極板４２２の上部に突出する部分の長さは下部に突出する部分の長さと互いに異なるように形成され、上部に突出する部分の長さが下部に突出する部分の長さより長いものが好ましい。
また、前記第１電極板４２１、第２電極板４２２及びセパレータ４２３は、略円形で巻き取られて前記二次電池用外装材４１０に受納される。また、前記第１電極板４２１には一般的にアルミニウム（Ａｌ）材質からなり、上部に一定の長さ突出し、正極タブ及び負極タブの中のいずれか１つ、例えば正極タブとして作用する第１電極タブ４２１ａが接合されている。前記第２電極板４２２には、一般的にニッケル（Ｎｉ）材質からなり、下部に一定の長さ突出し、前記正極タブ及び負極タブの中のもう１つ、例えば、負極タブとして作用する第２電極タブ４２２ａが接合されているが、本発明は上記の材質を限定するものではない。また、前記第１電極タブ４２１ａ及び第２電極タブ４２２ａが前記電極組立体４２０から引出される境界部には、前記第１電極板４２１及び第２電極板４２２間の短絡を防止し、前記第１電極タブ４２１ａ及び第２電極タブ４２２ａと前記二次電池用外装材４１０との間の短絡を防止するために絶縁テープ４２４により各々絶縁されている。
また、前記第１電極タブ４２１ａ及び第２電極タブ４２２ａは、前記電極組立体４２０が前記ポーチからなる二次電池用外装材４１０に受納された後、所定方向に所定長さが外部に引出される。
一方、図示していないが、本発明の一実施形態に係る電極組立体を備えるポーチ型リチウム二次電池は、保護回路モジュールを更に備えることが好ましい。前記保護回路モジュールは、前記電極組立体４２０の充・放電及び誤作動を制御するためのものであって、例えば、前記電極組立体４２０から過電流が流れた際、前記過電流を遮断する役割を遂行する。また、前記保護回路モジュールは、一般的に多様な保護回路を備える構造からなる。この際、前記保護回路モジュールは、前記電極組立体４２０の第１電極タブ４２１ａ及び第２電極タブ４２２ａと電気的に連結される。
前記したように、本発明の一実施形態に係る電極組立体４２０を備えるポーチ型リチウム二次電池４００は、落下などの外部圧力が作用する場合、前記電極組立体４２０の流動により前記電極組立体４２０の上部のポーチからなる二次電池用外装材４１０の封入が破壊されることを防止する。特に、前記第１電極タブ４２１ａ及び第２電極タブ４２２ａが引出される部分の二次電池用外装材４１０の封入が損傷されることを防止してポーチ型リチウム二次電池４００の信頼性及び安定性が向上する。
前記では本発明の好ましい実施形態を参照して説明したが、該当技術分野の熟練した当業者は特許請求範囲に記載された本発明の思想及び領域から外れない範囲内で本発明を多様に修正及び変更させることができることが理解できるはずである。
１００、２２０、３２０、４２０ 電極組立体
１１０ 第１電極板
１１１、１２１ 電極集電体
１１２、１２２ 活物質層
１１３、１２３ 無地部
１１５ 第１電極タブ
１２０ 第２電極板
１２５ 第２電極タブ
１３０ セパレータ
１４０ 絶縁テープ
２００ 角形リチウム二次電池
２１０、３１０、４１０ 二次電池用外装材
２３０、３３０ キャップ組立体
３００ 円筒形リチウム二次電池
４００ ポーチ型リチウム二次電池
１１０ 第１電極板
１１１、１２１ 電極集電体
１１２、１２２ 活物質層
１１３、１２３ 無地部
１１５ 第１電極タブ
１２０ 第２電極板
１２５ 第２電極タブ
１３０ セパレータ
１４０ 絶縁テープ
２００ 角形リチウム二次電池
２１０、３１０、４１０ 二次電池用外装材
２３０、３３０ キャップ組立体
３００ 円筒形リチウム二次電池
４００ ポーチ型リチウム二次電池
Claims (18)
- 第１電極板と、
第２電極板と、
前記第１電極板及び第２電極板間に介されてこれらを絶縁させ、前記第１電極板及び第２電極板の上部に突出した部分の長さと下部に突出した部分の長さが互いに異なるセパレータと、
を備えることを特徴とする巻取型電極組立体。 - 前記セパレータは、前記第１電極板及び第２電極板の上部に突出した部分の長さが下部に突出した部分の長さより長くなるように形成されることを特徴とする請求項１に記載の巻取型電極組立体。
- 前記セパレータは、前記第１電極板及び第２電極板の上部に突出した部分の長さが前記下部に突出した部分の長さより０．３ｍｍ乃至１．０ｍｍ長いことを特徴とする請求項１に記載の巻取型電極組立体。
- 前記セパレータは、前記第１電極板及び第２電極板の上部に突出した部分の長さが１．０ｍｍ乃至２．０ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載の巻取型電極組立体。
- 前記セパレータは、前記第１電極板及び第２電極板の下部に突出した部分の長さが１．０ｍｍ乃至２．０ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載の巻取型電極組立体。
- 前記第１電極板及び第２電極板に付着されて所定長さ突出する第１電極タブ及び第２電極タブを更に備え、
前記第１電極タブ及び第２電極タブが突出する境界部には前記第１電極板及び第２電極板間のショートを防止するための絶縁テープを更に備えることを特徴とする請求項１に記載の巻取型電極組立体。 - 第１電極板と、
第２電極板と、
前記第１電極板及び第２電極板間に介されてこれらを絶縁させ、前記第１電極板及び第２電極板の上部に突出した部分の長さが下部に突出した部分の長さより長くて、前記上部に突出した部分の長さは全幅（Ｗ）の２％乃至４％であるセパレータと、
を備えることを特徴とする巻取型電極組立体。 - 前記セパレータは、前記上部に突出した部分の長さが下部に突出した部分の長さより１．３倍乃至２倍長いことを特徴とする請求項７に記載の巻取型電極組立体。
- 前記セパレータは、前記下部に突出した部分の長さが全幅（Ｗ）の２％乃至３％であることを特徴とする請求項７に記載の巻取型電極組立体。
- 前記第１電極板及び第２電極板に付着されて所定長さ突出する第１電極タブ及び第２電極タブを更に備え、
前記第１電極タブ及び第２電極タブが突出する境界部には前記第１電極板及び第２電極板間のショートを防止するための絶縁テープを更に備えることを特徴とする請求項７に記載の巻取型電極組立体。 - 第１電極板と、第２電極板と、前記第１電極板及び第２電極板間に介されてこれらを絶縁させ、前記第１電極板及び第２電極板の上部に突出した部分の長さと下部に突出した部分の長さが互いに異なるセパレータと、を備える巻取型電極組立体と、
前記電極組立体を受容するための二次電池用外装材と、
を含むことを特徴とする二次電池。 - 前記セパレータは、前記第１電極板及び第２電極板の上部に突出した部分の長さが前記下部に突出した部分の長さより長いことを特徴とする請求項１１に記載の二次電池。
- 前記セパレータは、前記第１電極板及び第２電極板の上部に突出した部分の長さが前記下部に突出した部分の長さより０．３ｍｍ乃至１．０ｍｍ長いことを特徴とする請求項１１に記載の二次電池。
- 前記セパレータは、上部に突出した部分の長さが下部に突出した部分の長さの１．３倍乃至２倍であることを特徴とする請求項１１に記載の二次電池。
- 前記セパレータは、前記上部に突出した部分の長さが全幅（Ｗ）の２％乃至３％であることを特徴とする請求項１１に記載の二次電池。
- 前記セパレータは、下部に突出した部分の長さが全高さの２％乃至３％であることを特徴とする請求項１１に記載の二次電池。
- 前記第１電極板及び第２電極板に付着されて所定長さ突出する第１電極タブ及び第２電極タブを更に備え、
前記第１電極タブ及び第２電極タブが突出する境界部には前記第１電極板及び第２電極板間のショートを防止するための絶縁テープを更に備えることを特徴とする請求項１１に記載の二次電池。 - 前記二次電池用外装材は、円筒形ケース、角形ケース及びポーチ外装材の中から選択されるいずれか１つであることを特徴とする請求項１１に記載の二次電池。
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