JP2011119262A

JP2011119262A - 二次電池

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Publication number: JP2011119262A
Application number: JP2010271551A
Authority: JP
Inventors: Changbum Ahn; 昶範安
Original assignee: Samsung SDI Co Ltd
Current assignee: Samsung SDI Co Ltd
Priority date: 2009-12-07
Filing date: 2010-12-06
Publication date: 2011-06-16
Anticipated expiration: 2030-12-06
Also published as: JP5484297B2; EP2330665B1; CN102088105A; EP2330665A1; US8557417B2; KR101318573B1; KR20110065341A; US20110135998A1; CN102088105B

Abstract

【課題】本発明の目的は正極板と負極板の整列が容易な二次電池を提供することにある。
【解決手段】本発明は二次電池に関する。本発明によれば、収容部を具備した本体と前記本体をシールするカバーを含むケース、及び前記収容部に収容される電極組立体を含み、前記電極組立体は第１活物質でコーティングされたコーティング部と前記第１活物質がコーティングされていない無地部を具備した第１電極板、第２活物質でコーティングされたコーティング部を具備した第２電極板、及び前記第１電極板と第２電極板の間に介在するセパレータを含み、前記第１電極板、セパレータ及び第２電極板は順に積層されており、前記第１電極板と第２電極板は同じ面積を有する二次電池が提供される。
【選択図】図１

Description

本発明は二次電池に関し、特に正極板と負極板の整列が容易になるように具備された二次電池に関する。

最近、電子、通信コンピュータ産業の急速な発展に伴い携帯用電子機器の普及が増えている。携帯用電子機器の電源としては再充電が可能な二次電池が主に使われている。

一般に、前記二次電池は正極板と負極板及びこれらの二つの電極板の間に介在するセパレータで構成された電極組立体を電解液と共に外装ケースに収納して形成される。

この時、前記電極組立体を前記外装ケースに収納する時、前記正極板と負極板を整列して収納する必要があるが、従来の電極組立体は正極板と負極板の大きさが異なるためこれを整列して収納する際に多くの問題が発生しているのが実情である。

本発明の目的は正極板と負極板の整列が容易な二次電池を提供することにある。

上述の目的を達成するために、本発明による二次電池は、収容部を具備した本体と前記本体をシールするカバーを含むケース、及び前記収容部に収容される電極組立体を含み、前記電極組立体は第１活物質でコーティングされたコーティング部と前記第１活物質がコーティングされていない無地部を具備した第１電極板、第２活物質でコーティングされたコーティング部を具備した第２電極板、前記第１電極板と第２電極板の間に介在するセパレータを含み、前記第１電極板、セパレータ及び第２電極板は順に積層されており、前記第１電極板と第２電極板は同じ面積を有するものであり得る。

また、前記無地部は前記第１電極板のうち少なくとも一つのエッジに沿って位置することができ、前記第１電極板は前記少なくとも一つのエッジのうち第１エッジから延長された第１電極タブを具備し、前記第２電極板はエッジから延長された第２電極タブを具備するものであり得る。

前記無地部は前記第１電極板の少なくとも一つのエッジのうち第１エッジ及び第２エッジに沿って位置することができ、または、前記無地部は前記第１エッジと垂直する方向に延長された少なくとも一つのエッジのうち第３エッジ及び第４エッジに沿って位置することができる。

また、前記第３エッジ及び第４エッジの長さはいずれも前記第１エッジの長さより短いことがあり、前記セパレータの表面積は前記第１電極板及び第２電極板の表面積より大きいことがある。

また、前記セパレータは互いに溶着されて前記第２電極板を覆う第１シート及び第２シートを含むことを特徴とする。

また、前記電極組立体は複数の第１電極板、第２電極板及びセパレータをさらに具備し、前記セパレータのうち一つは各々の前記第１電極板及び各々の前記第２電極板の間に介在し得る。

また、各々の前記第１電極板はそれぞれ少なくとも一つのエッジのうち第１エッジから延長された第１電極タブを具備し、各々の前記第２電極板はエッジから延長された第２電極タブを具備し得る。

また、前記複数の第１電極板のうち一つの第１電極タブは、前記第１電極板のうち少なくとも一つの他の電極板の第１電極タブと電気的に連結され、前記複数の第２電極板のうち一つの第２電極タブは、前記第２電極板のうち少なくとも一つの他の電極板の第２電極タブと電気的に連結されたものであり得る。

また、前記第１電極タブは第１電極リードに電気的に連結され、前記第２電極タブは第２電極リードに電気的に連結されたものであり得る。

また、前記第１電極板、第２電極板及びセパレータらは共に積層されたものであることがあり、前記第１電極板は正極板で、前記第２電極板は負極板であり得る。

一方、前記第２電極板のコーティング部の面積は第１電極板のコーティング部の面積より大きいものであることがある。

本発明の構成によれば、以上に記載した本発明のすべての目的を達成することができる。具体的には本発明によれば、正極板と負極板の整列が容易な二次電池を提供できるという効果がある。

本発明の一実施例による二次電池の図である。本発明の一実施例による二次電池の電極組立体をなす第１電極を図示した図である。本発明の一実施例による二次電池の電極組立体をなす第２電極を図示した図である。本発明の他の実施例による二次電池の第１電極を図示した図である。本発明のさらに他の実施例による二次電池の第１電極を図示した図である。本発明のさらに他の実施例による二次電池の第１電極及び第２電極を図示した図である。本発明のさらに他の実施例による二次電池の第１電極及び第２電極を図示した図である。

以下、添付図面に基づき本発明による実施例を詳細に説明する。

［実施例］
図１は本発明の一実施例による二次電池の図であり、図２Ａは本発明の一実施例による二次電池の電極組立体をなす第１電極を示した図であり、図２Ｂは本発明の一実施例による二次電池の電極組立体をなす第２電極を示した図である。

図１、図２Ａ及び図２Ｂを参照しながら説明すると、二次電池１０００は外装ケース１００及び前記外装ケース１００に収容される電極組立体２００を具備する。この時、前記二次電池１０００はパウチ状をなす。

前記外装ケース１００は本体１１０及びカバー１２０を具備している。

前記本体１１０は前記電極組立体２００が収容される空間である収容部１１２及び前記収容部１１２の入口から延長及び拡張して形成された密封部１１４を具備している。

前記カバー１２０は、前記本体１１０の密封部１１４のいずれかのエッジから延長されている。前記カバー１２０は、前記本体１１０の収容部１１２を全部覆いながら前記本体１１０の密封部１１４と密封される。つまり、前記カバー１２０は、前記本体１１０の収容部１１２に対応する収容部蓋領域１２２及び前記本体１１０の密封部１１４に対応する密封部１２４を具備している。

したがって、本発明の一実施例による二次電池１０００は、前記電極組立体２００が前記本体１１０の収容部１１２に収容されると、前記カバー１２０で前記収容部１１２を覆い、前記本体１１０の密封部１１４と前記カバー１２０の密封部１２４とを熱溶着のような方法で密封して具備される。

この時、前記電極組立体２００が前記収容部１１２に収容される時又は収容された後、前記収容部１１２に電解液が注入されて前記電極組立体２００が含浸される。また、前記二次電池１０００は、前記電極組立体２００が外装ケース１００に収容され、前記外装ケース１００が密封された後は前記電極組立体２００から延長された第１電極リード２３２及び第２電極リード２３４が外装ケース１００の外部に露出された状態で具備される。一方、前記第１電極リード２３２及び第２電極リード２３４はＰＣＭモジュール１３０に連結される。

前記ＰＣＭモジュール１３０は前記電極組立体２００の充放電を制御するだけでなく、二次電池１０００の動作を制御する役割を行う。一方、前記ＰＣＭモジュール１３０にはＩＣ素子などのような制御素子１３２、前記二次電池１０００に過電流が流れることを防止する二次保護素子１３４、及び前記二次電池１０００と外部機器を連結する外部端子１３６などが具備される。

前記電極組立体２００は第１電極板２１０、第２電極板２２０及びセパレータ２３０を具備する。前記電極組立体２００は、前記第１電極板２１０と第２電極板２２０との間に前記セパレータ２３０が介在して前記第１電極板２１０と第２電極板２２０を絶縁させる構造をなす。また、前記電極組立体２００は前記第１電極板２１０、セパレータ２３０、第２電極板２２０、及びセパレータ２３０が順に積層された構造で具備される。また、前記電極組立体２００の前記第１電極板２１０、第２電極板２２０及びセパレータ２３０は複数個に形成され、前記セパレータ２３０は第１電極板２１０及び第２電極板２２０の間に介在し、複数個の第１電極板２１０、第２電極板２２０及びセパレータ２３０のそれぞれは順に繰り返し積層されて形成され得る。

この時、前記第１電極板２１０は正極で、前記第２電極板２２０は負極である。

前記第１電極板２１０は少なくとも一つの表面上に第１電極活物質層２１２が具備された第１電極集電体２１４を含んでいる。図２Ａでは前記第１電極活物質層２１２が前記第１電極集電体２１４の前表面と後表面に具備されている場合を図示しているが、必要に応じて一側表面上にのみ具備されることもある。すなわち、前記第１電極板２１０が前記電極組立体２００の最外縁に具備される場合、前記第２電極板２２０に対応しない側の表面上には前記第１電極活物質層２１２が具備される必要がないこともある。

この時、前記第１電極活物質層２１２は前記第１電極集電体２１４の全面に亘っては具備されていない。すなわち、図２Ａに図示したように前記第１電極集電体２１４の表面上には前記第１電極活物質層２１２が具備されていない無地部が具備されている。

前記第１電極板２１０は略長方形の形状を有するフィルム形態に具備される。前記第１電極板２１０は四つのエッジを具備するようになる。説明の便宜上図２Ａに符号２１７ａで表示された一側のエッジを上部エッジ（又は第１エッジ）と称し、前記上部エッジ２１７ａの反対側のエッジ、すなわち、符号２１７ｂで表示されたエッジを下部エッジ（又は第２エッジ）と称する。また、前記上部エッジ２１７ａ及び下部エッジ２１７ｂとそれぞれ隣接し、前記上部エッジ２１７ａ及び下部エッジ２１７ｂとそれぞれ垂直する方向に延長されて形成される二つのエッジ、すなわち符号２１７ｃ及び２１７ｄで表示された二つのエッジを隣接エッジ（又は第３エッジ及び第４エッジ）と称する。

前記第１電極板２１０は前記上部エッジ２１７ａの域２１６に無地部を具備している。前記上部エッジ２１７ａの域２１６は前記上部エッジ２１７ａから内側に所定の幅を有する所定領域を意味する。また、前記第１電極板２１０は前記上部エッジ２１７ａに第１電極タブ２１８を具備している。

前記第２電極板２２０は少なくとも一つの表面上に第２電極活物質層２２２を具備した第２電極集電体２２４を含んでいる。図２Ｂでは前記第２電極活物質層２２２が前記第２電極集電体２２４の前表面と後表面に具備されている場合を図示しているが、必要に応じて一側表面上にのみ具備されることもある。すなわち、前記第２電極板２２０が前記電極組立体２００の最外縁に具備される場合、前記第１電極板２１０に対応しない側の表面上には前記第２電極活物質層２２２が具備される必要がないこともある。

前記第２電極板２２０は、前記図２Ａを参照しながら説明した上部エッジ２１７ａに対応する上部エッジ２２７に第２電極タブ２２８を具備している。

前記セパレータ２３０は前記第１電極板２１０と第２電極板２２０の間に介在して前記第１電極板２１０と第２電極板２２０の間を絶縁させる役割を行う。したがって、前記セパレータ２３０の面積は前記第１電極板２１０及び第２電極板２２０の面積より大きく形成されることが好ましい。本実施例では前記セパレータは図２Ｂに図示したように二枚のセパレータ２３０が前記第２電極板２２０を覆う形態に具備されていることもある。すなわち、前記セパレータ２３０は前記第２電極板２２０を間に置いて第１シート及び第２シートを配置し、前記二枚のシートの溶着部２３２に沿って前記二枚のシートを熱溶着又は超音波溶着で溶着して前記第２電極板２２０を覆う形態に具備されている。

一方、前記第１電極板２１０と前記二枚のセパレータ２３０が溶着された第２電極板２２０は順に複数個が積層されて電極組立体２００を形成し、前記第１電極タブ２１８と第２電極タブ２２８はそれぞれ溶接又はリベットで締結して第１電極リード２３２及び第２電極リード２３４を形成する。

この時、前記第１電極板２１０と第２電極板２２０は前記第１電極活物質層２１２と第２電極活物質層２２２がなるべく大きな面積で対向するように整列される必要がある。

前記第１電極板２１０と第２電極板２２０の面積は同じ（図１で前記第２電極板２２０が第１電極板２１０より大きくて前記第２電極板２２０が突出しているように見えるが、これは前記第２電極板２２０そのものが大きいからではなく、前記第２電極板２２０を覆うセパレータ２３０の溶着部２３２が突出しているからであって、前記第２電極板２２０が突出しているからではないことを明確にしておく）であるので前記第１電極板２１０と第２電極板２２０を容易に整列させることができる。すなわち、前記第１電極板２１０と前記二枚のセパレータ２３０が熱溶着された第２電極板２２０を順に積層し、前記第１電極板２１０の四つのエッジ２１７ａ、２１７ｂ、２１７ｃ、２１７ｄのうちいずれか一つ以上のエッジを基準に前記第１電極板２１０と第２電極板２２０を整列させることで前記第１電極板２１０と第２電極板２２０を容易に整列させることができる。ただし、前記第２電極板のコーティング部の面積は第１電極板のコーティング部の面積よりも大きいことが好ましい。

この時、前記第１電極板２１０と第２電極板２２０の面積が同じであるということの正確な意味は、前記第１電極板２１０の第１電極集電体２１４と前記第２電極板２２０の第２電極集電体２２４の面積が同じであるという意味である。また、前記第１電極板２１０の第１電極集電体２１４と前記第２電極板２２０の第２電極集電体２２４の形状が同一であることが好ましい。

この時、前記第２電極板２２０から突出した前記セパレータ２３０の溶着部２３２はポリエチレン（ＰＥ）又はポリプロピレン（ＰＰ）などのような高分子物質からなるので、前記第１電極板２１０と第２電極板２２０の整列に特に影響を及ぼさない。

図３は、本発明の他の実施例による二次電池の第１電極を示した図である。

図３を参照しながら説明すると、本実施例による二次電池は前記図１、図２Ａ及び図２Ｂを参照しながら説明した二次電池１０００の第１電極２１０のみが変形されたものである。よって、第１電極２１０ａのみを図示して説明し、他の構成要素に対する図及びそれらの説明は省略する。

本実施例による二次電池の第１電極２１０ａは図３に示すように無地部の位置が異なる。すなわち、前記無地部は前記下部エッジ２１７ｂの域２１６に無地部を具備している。前記下部エッジ２１７ｂの域２１６は前記下部エッジ２１７ｂから内側に所定の幅を有する所定領域を意味する。

図４は本発明のさらに他の実施例による二次電池の第１電極を示した図である。

図４を参照しながら説明すると、本実施例による二次電池は前記図１、図２Ａ及び図２Ｂを参照しながら説明した二次電池１０００の第１電極２１０のみが変形されたものである。よって、第１電極２１０ｂのみを図示して説明し、他の構成要素に対する図及びそれらの説明は省略する。

本実施例による二次電池の第１電極２１０ｂは図４に示すように無地部の位置が異なる。すなわち、前記無地部は前記二つの隣接エッジ２１７ｃ、２１７ｄの域２１６のうちいずれか一つ以上に無地部を具備している。図４では前記二つの隣接エッジ２１７ｃ、２１７ｄの域２１６のすべてに無地部を具備している場合を図示しているが、いずれか一つの隣接エッジに具備されてもよい。前記二つの隣接エッジ２１７ｃ、２１７ｄの域２１６は前記二つの隣接エッジ２１７ｃ、２１７ｄからそれぞれ内側に所定の幅を有する所定領域を意味する。

図５Ａ及び図５Ｂは本発明のさらに他の実施例による二次電池の第１電極及び第２電極を示した図である。

図５Ａ及び図５Ｂを参照しながら説明すると、本実施例による二次電池は前記図１、図２Ａ及び図２Ｂを参照しながら説明した二次電池１０００の第１電極２１０及び第２電極２２０が変形されたものである。よって、第１電極２１０ｃ及び第２電極２２０ａのみを図示して説明し、他の構成要素に対する図及びそれらの説明は省略する。

本実施例による二次電池の第１電極２１０ｃは図５Ａに示すように無地部の位置及び形状が異なる。すなわち、前記無地部は前記二つの隣接エッジ２１７ｃ、２１７ｄの域２１６のうちいずれか一つ以上に無地部を具備している。図５Ａでは前記二つの隣接エッジ２１７ｃ、２１７ｄの域２１６のすべてに無地部を具備している場合を図示しているが、いずれか一つの隣接エッジに具備されてもよい。前記二つの隣接エッジ２１７ｃ、２１７ｄの域２１６は前記二つの隣接エッジ２１７ｃ、２１７ｄからそれぞれ内に所定の幅を有する所定領域を意味する。

また、前記第１電極２１０ｃは前記上部エッジ２１７ａ又は下部エッジ２１７ｂの長さＬ１が前記隣接エッジ２１７ｃ、２１７ｄの長さＬ２より長く形成されている。

また第２電極２２０ａは前記第１電極２１０ｃと同じ面積を有するために前記第１電極２１０ｃと同じ形態に変形される。

以上、本発明を前記実施例を挙げて説明したが、本発明はこれらに制限されない。当業者ならば、本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく修正、変更を行うことができ、このような修正や変更も本発明に属するものであることを理解できるはずである。

１００：外装ケース
２００：電極組立体
２１０：第１電極板
２１２：第１電極活物質層
２１６：域
２１７ａ：上部エッジ
２１７ｂ：下部エッジ
２１７ｃ、２１７ｄ：隣接エッジ
２１８：第１電極タブ
２２０：第２電極板
２２２：第２電極活物質層
２２７：上部エッジ
２２８：第２電極タブ

Claims

収容部を具備した本体と前記本体をシールするカバーを含むケース；及び
前記収容部に収容される電極組立体；を含み、
前記電極組立体は、
第１活物質でコーティングされたコーティング部と前記第１活物質がコーティングされていない無地部を具備した第１電極板；
第２活物質でコーティングされたコーティング部を具備した第２電極板；及び
前記第１電極板と第２電極板の間に介在するセパレータを含み、
前記第１電極板、セパレータ及び第２電極板は順に積層されており、
前記第１電極板と第２電極板は同じ面積を有することを特徴とする二次電池。
前記無地部は前記第１電極板のうち少なくとも一つのエッジに沿って位置することを特徴とする請求項１に記載の二次電池。
前記第１電極板は前記少なくとも一つのエッジのうち第１エッジから延びた第１電極タブを具備し、前記第２電極板はエッジから延長された第２電極タブを具備することを特徴とする請求項２に記載の二次電池。
前記無地部は前記第１電極板の少なくとも一つのエッジのうち第１エッジ及び第２エッジに沿って位置することを特徴とする請求項３に記載の二次電池。
前記無地部は前記第１エッジと垂直する方向に延長された少なくとも一つのエッジのうち第３エッジ及び第４エッジに沿って位置することを特徴とする請求項３に記載の二次電池。
前記第３エッジ及び第４エッジの長さは前記第１エッジの長さより短いことを特徴とする請求項５に記載の二次電池。
前記セパレータの表面積は前記第１電極板及び第２電極板の表面積より大きいことを特徴とする請求項１に記載の二次電池。
前記セパレータは互いに溶着されて前記第２電極板を覆う第１シート及び第２シートを含むことを特徴とする請求項１に記載の二次電池。
前記電極組立体は複数の第１電極板、第２電極板及びセパレータをさらに具備し、前記セパレータのうち一つは各々の前記第１電極板及び各々の前記第２電極板の間に介在することを特徴とする請求項１に記載の二次電池。
各々の前記第１電極板は少なくとも一つのエッジのうち第１エッジから延長された第１電極タブを具備し、各々の前記第２電極板はエッジから延長された第２電極タブを具備することを特徴とする請求項９に記載の二次電池。
前記複数の第１電極板のうち一つの第１電極タブは前記第１電極板のうち少なくとも一つの他の電極板の第１電極タブと電気的に連結され、前記複数の第２電極板のうち一つの第２電極タブは前記第２電極板のうち少なくとも一つの他の電極板の第２電極タブと電気的に連結されることを特徴とする請求項１０に記載の二次電池。
前記第１電極タブは第１電極リードに電気的に連結され、前記第２電極タブは第２電極リードに電気的に連結され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、第２電極板及びセパレータらが共に積層されることを特徴とする請求項９に記載の二次電池。
前記第１電極板は正極板で、前記第２電極板は負極板であることを特徴とする請求項１に記載の二次電池。
前記第２電極板のコーティング部の面積は第１電極板のコーティング部の面積より大きいことを特徴とする請求項１に記載の二次電池。