JP2014165170A - 電極組立体、該電極組立体を含むバッテリセル、及び該バッテリセルの製造方法 - Google Patents

電極組立体、該電極組立体を含むバッテリセル、及び該バッテリセルの製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】電極組立体、該電極組立体を含むバッテリセル、及び該バッテリセルの製造方法を提供する。
【解決手段】第1電極、第2電極、及び第1電極並びに第2電極の間に介在されたセパレータが積層されて巻き取られた電極組立体であって、該電極組立体は、該電極組立体の長手方向にあるエッジに平行な軸を中心に湾曲され、セパレータの少なくとも一面が、熱可塑性ポリマーでコーティングされた膜を含む電極組立体、該電極組立体を含むバッテリセル、及び該バッテリセルの製造方法である。これにより、該電極組立体を含むバッテリセルは、セパレータと電極板との接着力を向上させることができる。
【選択図】図1

Description

本発明は、電極組立体、該電極組立体を含むバッテリセル、及び該バッテリセルの製造方法に係り、さらに詳細には、バッテリセルが組み込まれる携帯用電子機器の内部空間を効率的に使用することができる湾曲された形状であり、セパレータと電極板との接着力を向上させた電極組立体、該電極組立体を含むバッテリセル、及び該バッテリセルの製造方法に関する。
PDA(personal digital assistant)、移動電話、ノート型パソコンなど情報通信のための携帯用電子機器や、電気自転車、電気自動車などに、二次電池の需要が急増しており、電子機器の小型化及び軽量化の趨勢により、小型軽量化及び高容量で充放電可能なリチウム電池が実用化されている。
前記リチウム電池の代表的な形状としては、携帯電話のような電子機器に適用される薄い角形や薄いポーチ型のようなリチウム電池がある。しかし、角形やポーチ型のようなリチウム電池は、平面形態であり、内部空間を効率的に使用することができず、多様な形状及びサイズの電子機器に適用され難い。
従って、流線形(streamlined)のような形状及び/またはサイズを有する携帯電話のような電子機器に使用するために、電子機器の内部空間を効率的に使用し、高容量を有する形状のバッテリセルが要求される。
また、このような形状のバッテリセルの製造のために、セパレータと電極板との接着力を向上させて高強度を有することが要求される。
本発明の一具現例は、セパレータと電極板との接着力を向上させる電極組立体を提供するものである。
本発明の他の具現例は、前記電極組立体を含むバッテリセルを提供するものである。
本発明のさらに他の具現例は、前記電極組立体を含むバッテリセルの製造方法を提供するものである。
本発明の一局面は、第1電極、第2電極、及び前記第1電極並びに第2電極の間に介在されたセパレータが積層されて巻き取られた電極組立体であって、前記電極組立体は、前記電極組立体の長手方向にあるエッジに平行な軸を中心に湾曲される。望ましくは、前記エッジに平行であって長手方向の中央部に仮想的に設けられる軸を中心に湾曲される。前記セパレータの少なくとも一面が、熱可塑性ポリマーでコーティングされた膜を含む電極組立体が提供される。
本発明の他の局面は、第1電極、第2電極、及び前記第1電極並びに第2電極の間に介在され、少なくとも一面が、熱可塑性ポリマーでコーティングされた膜を含むセパレータが積層されて巻き取られた電極組立体と;前記電極組立体の一側面から突出した1対の電極タブと;前記電極組立体と電解液とを含み、さらに前記電極組立体と同一の軸を中心に湾曲されたケースと;を含むバッテリセルが提供される。
さらに本発明の他の局面は、両面に熱可塑性ポリマーでコーティングされた膜を含むセパレータを準備する段階と、第1電極、第2電極、及び前記第1電極並びに第2電極の間に介在された前記セパレータを含む電極組立体を製造する段階と、前記電極組立体をケースに内蔵させた後、前記ケースにおいて、電解液注液口を除いた部分を密封し、電解液を注入した後、前記電解液注入口を密封して平面形状のバッテリセルを製造する段階と、前記電極組立体の長手方向にあるエッジに平行な軸を中心に、前記平面形状のバッテリセルを湾曲させる段階と、を含むバッテリセルの製造方法が提供される。この場合、望ましくは前記エッジに平行であって長手方向の中央部に仮想的に設けられる軸を中心に湾曲される。
前記平面形状のバッテリセルを湾曲させる段階は、ジグに前記平面形状のバッテリセルを装着させた後で加圧する工程と;及び前記ジグからバッテリセルを分離して放置する工程と;を含んでもよい。
前記バッテリセルの平均曲率半径Rと、前記ジグの曲率半径rとの誤差範囲は、20mm以下である。
本発明による電極組立体は、前記電極組立体の長手方向に平行な軸を中心に湾曲されて、内部空間の効率を高めることができ、セパレータの少なくとも一面が、熱可塑性ポリマーでコーティングされた膜を含み、セパレータと電極板との接着力を向上させることができるので、前記電極組立体を含むバッテリセルは、高強度を有することができる。また、前記バッテリセルは、液状の電解液を含んで密度が高い電極板内に、電解液の含浸が容易に行われる。
本発明の一具現例による電極組立体を概略的に示した斜視図である。 本発明の一具現例による電極組立体が巻き取られる前の状態を概略的に示した断面図である。 本発明の一具現例によるバッテリセルを概略的に示した斜視図である。 図3Aによるバッテリセルを概略的に示した分離斜視図である。 本発明の一具現例によるバッテリパックを概略的に示した斜視図である。 図4Aによるバッテリパックを概略的に示した分離斜視図である。 本発明の一具現例によるバッテリセルの製造方法の概略的なフローチャートである。 本発明の一具現例による曲率半径Rを有するバッテリセルを製造する過程を示した模式図である。 実施例1のバッテリセルの曲率半径及び平均曲率半径Rの頻度を示した分布グラフである。 比較例1のバッテリセルの曲率半径及び平均曲率半径Rの頻度を示した分布グラフである。
本発明は、添付される図面と共に詳細に説明する実施例を参照することにより、明確になる。しかし、本発明は、以下で開示される実施例に限定されるものではなく、互いに異なる多様な形態で具現される。本実施例は、本発明の開示を完全なものにし、本発明が属する技術分野で当業者に、発明の範疇を完全に知らせるために提供され、本発明は、特許請求の範囲の範疇によってのみ定義されるものである。一方、本明細書で使用された用語は、実施例を説明するためのものであり、本発明を制限しようとするものではない。本明細書で、単数形は、文言で特別に言及しない限り、複数形も含む。明細書で使用される「含む(comprises)」及び/または「含むところの(comprising)」は、言及された構成要素、段階、動作及び/または素子は、一つ以上の他の構成要素、段階、動作及び/または素子の存在または追加を排除するものではない。第1、第2のような用語は、多様な構成要素を説明するのに使用されるが、構成要素は、用語によって限定されるものではない。用語は、1つの構成要素を他の構成要素から区別する目的にのみ使用される。
本発明の一局面としては、第1電極、第2電極、及び前記第1電極並びに第2電極の間に介在されたセパレータが積層されて巻き取られた電極組立体であって、前記電極組立体は、前記電極組立体の長手方向にあるエッジに平行な軸を中心に湾曲される。望ましくは、前記エッジに平行であって長手方向の中央部に仮想的に設けられる軸を中心に湾曲される。前記セパレータの少なくとも一面が、熱可塑性ポリマーでコーティングされた膜を含む電極組立体が提供される。
図1は、本発明の一具現例による電極組立体10を概略的に示した斜視図である。
図1を参照すれば、電極組立体10は、電極組立体10の長手方向にあるエッジに平行な軸を中心に湾曲された形状を示す。具体的には、前記エッジに平行であって長手方向の中央部に仮想的に設けられる軸を中心に湾曲される。本明細書で使用された「長手方向」というのはx軸方向を指すものであり、電極組立体10は、長手方向にあるエッジに対して、前記x軸方向に平行な軸を中心に、弧状に曲がっている形状を示す。望ましくは、前記エッジに平行であって長手方向の中央部に仮想的に設けられる軸を中心に湾曲される。
電極組立体10は、流線形(streamlined)のような形状及び/またはサイズを有する携帯電話のような電子機器への適用が非常に容易であり、電子機器の内部空間の効率を高めることができ、このような内部空間を活用して容量を高めることができる。
図2は、本発明の一具現例による電極組立体が巻き取られる前の状態を概略的に示した断面図である。
図2を参照すれば、電極組立体20は、第1電極板11及び第1電極活物質層12を含む第1電極18、第2電極板17及び第2電極活物質層16を含む第2電極19、及び前記第1電極18並びに第2電極19の間に介在されたセパレータ14が積層されている。
第1電極板11及び第1電極活物質層12を含む第1電極18は、正極に該当する。第1電極板11は、正極集電体であって、アルミニウム、チタンまたはそれらの合金などを使用することができる。第1電極活物質層12は、第1電極活物質であって、正極活物質、バインダ及び選択的に導電材を含んでもよく、第1電極活物質層12は、例えば、前記正極活物質、バインダ及び選択的に導電材を溶媒と混合し、スラリの形態に製造された後、第1電極板11に塗布してから熱処理して製造される。
前記正極活物質は、リチウムイオンの吸蔵及び放出が可能な化合物を使用することができ、例えば、LiCoO、LiNiO、LiMnO、LiMn2のようなリチウム含有遷移金属酸化物、またはリチウムカルコゲナイド化合物などを使用することができる。前記バインダは、例えば、フッ化ビニリデン/ヘキサフルオロプロピレンコーポリマー、ポリフッ化ビニリデンまたはポリアクリロニトリルなどを使用することができる。前記導電材は、例えば、炭素材料などを使用することができる。前記溶媒は、N−メチルピロリドン、アセトンまたは水などを使用することができる。
第2電極板17及び第2電極活物質層16を含む第2電極19は、負極に該当する。第2電極板17は、負極集電体であって、銅またはニッケルなどを使用することができる。第2電極活物質層16は、第2電極活物質として、負極活物質、バインダ及び選択的に導電材を含んでもよく、第2電極活物質層16は、例えば、負極活物質、バインダ及び選択的に導電材を溶媒と混合し、スラリの形態に製造された後、第2電極板17に塗布してから熱処理して製造される。
前記負極活物質は、例えば、結晶質炭素、非晶質炭素、炭素複合体、炭素ファイバのような炭素材料;リチウム金属またはリチウム合金などを使用することができる。前記バインダ、導電材及び溶媒は、第1電極の場合と同一のものを使用することができる。
セパレータ14は、少なくとも一面、例えば、両面が熱可塑性ポリマーでコーティングされた膜13,15に形成されている。
前記熱可塑性ポリマーは、フッ素系熱可塑性ポリマーであってもよい。前記熱可塑性ポリマーは、例えば、ポリフッ化ビニリデンまたはポリフッ化ビニリデン−コ−ヘキサフルオロプロピレンを含んでもよい。
両面にフッ素系熱可塑性ポリマーでコーティングされた膜13,15が形成されたセパレータ14は、セパレータ14と第1電極18との接着力、及びセパレータ14と第2電極19との接着力を向上させ、湾曲された形状の電極組立体を含むバッテリセル及びバッテリパックは、非常な高強度を有することができる。
セパレータ14は、多孔性ポリオレフィン系セパレータであってもよい。前記多孔性ポリオレフィン系セパレータは、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブチレン及びポリペンテンからなる群から選択された1種以上のポリマー、またはそれらのうち2種以上の混合物によって形成されてもよい。
セパレータ14の厚みは、5ないし30μmであり、例えば、7ないし27μmであり、例えば、16ないし27μmである。前記コーティングされた膜13,15の厚みは、0.5ないし6μmであり、例えば、3ないし6μmである。
前記範囲内の厚みを有するセパレータ14及び熱可塑性ポリマーでコーティングされた膜13,15は、セパレータ14と第1電極板11との接着力、及びセパレータ14と第2電極板17との接着力を向上させることができ、電解液がセパレータ14を介して、容易に染みこむことが可能である。
図2の電極組立体をゼリーロール型に巻き取り、前記図1に図示したように、前記電極組立体の長手方向にあるエッジに平行な軸を中心に湾曲された形状の電極組立体10を製作することができる。
電極組立体10は、電極組立体10の中心を通る軸を中心に対称的に形成されている。すなわち、電極組立体10の中心の曲率半径と、両側端部の曲率半径とが同一である。
電極組立体10の曲率半径は、150ないし600mmであり、例えば、250ないし600mmである。前記範囲内の曲率半径を有する電極組立体10は、電極極板の損傷を最小化し、前記電極組立体の長手方向にあるエッジに平行な軸を中心に湾曲された形状を維持することができる。
図3Aは、本発明の一具現例によるバッテリセル30を概略的に示した斜視図である。
図3Aを参照すれば、電極組立体10、及び電極組立体10の一側面から突出した第1電極タブ31並びに第2電極タブ32を含む1対の電極タブ33を含んでいる。1対の電極タブ33が位置した面上に、電解液注入口(図示せず)が配置されてもよい。第1電極タブ31並びに第2電極タブ32の上には、第1電極板と第2電極板35との短絡を防止するために、それぞれ絶縁テープ34が具備されてもよい。絶縁テープ34については、図3Aの円内を参照することができる。
図3Bは、図3Aに示されたバッテリセル30と同じバッテリセルをバッテリセル40としてケース43と共に概略的に示した分離斜視図である。
図3Bを参照すれば、第1電極18、第2電極19、及び前記第1電極18並びに第2電極19の間に介在され、少なくとも一面が、熱可塑性ポリマーでコーティングされた膜を含むセパレータ14が積層されて巻き取られた電極組立体10、電極組立体10の一側面から突出した第1電極タブ31並びに第2電極タブ32を含む1対の電極タブ33、及び電極組立体10と電解液(図示せず)とを含み、電極組立体10と同一の軸、すなわち、図面で、ケース43の長手方向のエッジに平行であって長手方向に沿った軸を中心に湾曲されたケース43を含むバッテリセル40を示す。
前記熱可塑性ポリマーは、フッ素系熱可塑性ポリマーであってもよい。例えば、前記熱可塑性ポリマーは、例えば、ポリフッ化ビニリデンまたはポリフッ化ビニリデン−コ−ヘキサフルオロプロピレンを含んでもよい。セパレータ14の少なくとも一面、例えば、両面に前記熱可塑性ポリマーでコーティングされた膜を含むことにより、セパレータ14と第1電極18との接着力、または/及びセパレータ14と第2電極19との接着力を向上させることができるので、バッテリセル40の強度を非常に高めることができる。前記コーティングされた膜13,15の厚みは、0.5ないし6μmであり、例えば、3ないし6μmである。
セパレータ14は、多孔性ポリオレフィン系セパレータであってもよい。前記多孔性ポリオレフィン系セパレータは、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブチレン及びポリペンテンからなる群から選択された1種以上のポリマー、またはそれらのうち2種以上の混合物によって形成されてもよい。セパレータ14の厚みは、5ないし30μmであり、例えば、7ないし27μmであり、例えば、16ないし27μmである。
前記電解液は、リチウム塩及び非水系有機溶媒を含んでもよい。
前記リチウム塩は、有機溶媒に溶解され、電池内で、リチウムイオンの供給源として作用し、基本的なリチウム電池の作動を可能にし、正極と負極との間でのリチウムイオンの移動を促進する役割を行う物質であり、LiPF、LiBF、LiClO、Li(CFSO、LiCFSO、LiSbF及びLiAsFからなる群から選択される1種以上である。前記リチウム塩の濃度は、0.1ないし2.0M範囲内で使用することができる。リチウム塩の濃度が前記範囲に含まれれば、電解液が適切な伝導度及び粘度を有するので、優れた電解液性能を示すことができ、リチウムイオンが効果的に移動することができる。
前記非水系有機溶媒は、電池の電気化学的反応に関与するイオンが移動することができる媒質の役割を行うことができ、カーボネート系、エステル系、エーテル系、ケトン系、アルコール系または非プロトン性溶媒を含んでもよい。前記カーボネート系溶媒としては、ジメチルカーボネート(DMC)、ジエチルカーボネート(DEC)、ジプロピルカーボネート(DPC)、メチルプロピルカーボネート(MPC)、エチルプロピルカーボネート(EPC)、エチルメチルカーボネート(EMC)、エチレンカーボネート(EC)、プロピレンカーボネート(PC)、ブチレンカーボネート(BC)などが使用され、前記エステル系溶媒としては、酢酸メチル、酢酸エチル、n−プロピルアセテート、t−ブチルアセテート、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、γ−ブチロラクトン、デカノライド(decanolide)、バレロラクトン、メバロノラクトン(mevalonolactone)、カプロラクトン(caprolactone)などが使用される。前記エーテル系溶媒としては、ジブチルエーテル、テトラグライム、ジグライム、ジメトキシエタン、2−メチルテトラヒドロフラン、テトラヒドロフランなどが使用され、前記ケトン系溶媒としては、シクロヘキサノンなどが使用される。また、前記アルコール系溶媒としては、エチルアルコール、イソプロピルアルコールなどが使用され、前記非プロトン性溶媒としては、R−CN(Rは、C−C20直鎖状・分枝状・環状構造の炭化水素基であり、二重結合, 芳香族環またはエーテル結合を含んでもよい)などのニトリル類;ジメチルホルムアミドなどのアミド類;1,3−ジオキソランなどのジオキソラン類;スルホラン(sulfolane)類などが使用されてもよい。
前記非水系有機溶媒は、単独で、または一つ以上混合して使用することができ、一つ以上混合して使用する場合の混合の比率は、目的とする電池の性能によって、適切に調節することができ、それは、当該分野に携わる当業者には周知である。
電極組立体10は、電極組立体10の長手方向にあるエッジに平行な軸を中心に湾曲された形状を示す。電極組立体10は、電極組立体10の長手方向の中心を通る軸を中心に対称的に形成されている。
電極組立体10の曲率半径は、150ないし600mmであり、例えば、250ないし600mmである。電極組立体10は、電極板の損傷を最小化し、湾曲された形状を維持することができる。
ケース43は、内部に電極組立体10、補強物140(図4A)及び電解液(図示せず)を収容し、上部ケース41と下部ケース42とを含んでもよい。上部ケース41と下部ケース42は、41a、41bのそれぞれのエッジに沿って一体に接合され、電極組立体10を密封する。下部ケース42には、電極組立体10を収容することができる収容空間がプレス加工の方法によって形成される。
ケース43は、軟性のポーチタイプで製作されてもよい。例えば、熱融着性を有し、シーリング材の役割を行う熱融着層43a、機械的強度を維持しながら、水気と酸素とのバリア役割を行う金属層43b、及び絶縁層43cからなる多層構造であってもよい。金属層43bの内側面には、熱融着層43aが、外側面には、絶縁層43cが形成されてもよい。また、補強物140が、ケース43と電極組立体10との間に含まれもする。ポーチタイプのケース43は、軟性を有するので、補強物を配置することにより、バッテリセル40の強度を全体的に向上させることができる。
ケース43は、電極組立体10と同一の軸を中心に湾曲された形状を示す。すなわち、電極組立体10の長手方向にあるエッジに平行な軸を中心に湾曲された形状を示す。
バッテリセル40は、湾曲された形状を有し、流線形のような形状を有する携帯電話のような電子機器への適用が容易であり、内部空間の効率を高めることができ、よってこのような内部空間を活用して容量を高めることができる。
発明の他の局面としては、第1電極、第2電極、及び前記第1電極並びに第2電極の間に介在され、少なくとも一面が、熱可塑性ポリマーでコーティングされた膜を含むセパレータが積層されて巻き取られた電極組立体であって;前記電極組立体の一側面から突出した1対の電極タブと;前記電極組立体と電解液とを含んで密封し、前記電極組立体と同一の軸を中心に湾曲されたケースと;及び前記1対の電極タブを介して、前記電極組立体と電気的に連結された保護回路モジュール(PCM:protection circuit module);を含むバッテリパックが提供される。
図4Aは、本発明の一具現例によるバッテリパックを概略的に示した斜視図である。図4Bは、図4Aによるバッテリパックを概略的に示した分離斜視図である。
図4A及び図4Bを参照すれば、本発明の一実施例によるバッテリパック100は、第1電極、第2電極、及び前記第1電極並びに第2電極の間に介在され、少なくとも一面が、熱可塑性ポリマーでコーティングされた膜を含むセパレータが積層されて巻き取られた電極組立体と;前記電極組立体の一側面から突出した1対の電極タブと;及び前記電極組立体と電解液とを含んで密封し、前記電極組立体と同一の軸を中心に湾曲されたケースと;を含むバッテリセル30と:保護回路モジュール200と:及び絶縁テープ300と:を含む。
バッテリセル30の上部は、テラス部150を含み、バッテリセル30は、x軸方向を中心に湾曲された形状、すなわち、バッテリセル30に含まれた電極組立体10の長手方向にあるエッジに平行な軸を中心に湾曲された形状を示す。
保護回路モジュール200は、テラス部150に載置され、バッテリセル30と電気的に連結され、バッテリセル30の過充電、過放電または過電流によって生じる過熱及び爆発を防止する。
保護回路モジュール200は、回路基板210、回路基板210上に実装された回路素子220、第1電極リードタブ231、第2電極リードタブ232、安全素子240及びケーブル251を含んでもよい。回路素子220、第1電極リードタブ231及び第2電極リードタブ232、安全素子240並びにケーブル251は、いずれも回路基板210の一側面に配置されてもよい。
回路基板210の一側面には、バッテリセル30との電気的連結のための第1電極リードタブ231と第2電極リードタブ232とが配置される。第1電極リードタブ231は、バッテリセル30の第1電極タブ132と溶接によって電気的に接続され、第2電極リードタブ232は、バッテリセル30の第2電極タブ131と溶接によって電気的に接続される。
回路基板210には、バッテリセル30の充放電を制御することにより、充電状態を均一にさせる充放電回路パターン(図示せず)、または過放電及び過充電を防止する保護回路パターン(図示せず)を含む。回路基板210の一側面に、充放電回路パターン及び保護回路パターンの具現のために設置された回路素子220が含まれもする。
安全素子240は、バッテリセル30の温度が許容温度以上になれば、電流を遮断することにより、バッテリセル30の発熱による異常現象を防止する。安全素子240では、PTC(positive thermal coefficient)が使用される。
ケーブル251は、第1電極端子211及び第2電極端子212に接続され、外部電子機器(例えば、ノート型パソコン、タブレットPC(personal computer)、充電器など)と電気的に連結されもする。ケーブル251のうち一部は、グラウンドに接続されてもよい。また、コネクタが、複数のケーブル251と外部電子機器との接続を容易にする。
絶縁テープ300は、テラス部150と保護回路モジュール200との間に配置されてもよい。例えば、回路素子220、第1電極リードタブ231及び第2電極リードタブ232、安全素子240並びにケーブル251が配置された保護回路モジュール200の一側面を覆い包むように具備され、保護回路モジュール200をテラス部150から電気的に絶縁させ、外部から保護することができる。絶縁テープ300は、保護回路モジュール200上部、及びバッテリセル30の側面に配置されてもよい。
本発明の他の一実施例によるバッテリパックは、バッテリセルの側面に保護回路モジュール及び絶縁テープなどを含んでもよい。
発明の他の局面としては、バッテリセルは、両面に熱可塑性ポリマーでコーティングされた膜を含むセパレータを準備する段階と、第1電極、第2電極、及び前記第1電極並びに第2電極の間に介在された前記セパレータを含む電極組立体を製造する段階と、前記電極組立体をケースに内蔵させた後、前記ケースにおいて、電解液注液口を除いた部分を密封し、電解液を注入した後、前記電解液注入口を密封して平面形状のバッテリセルを製造する段階と、前記電極組立体の長手方向にあるエッジに平行な軸を中心に、前記平面形状のバッテリセルを湾曲させる段階と、を含む製造方法が提供される。
前記熱可塑性ポリマーは、ポリフッ化ビニリデンまたはポリフッ化ビニリデン−コ−ヘキサフルオロプロピレンを含んでもよい。
図5は、本発明の一具現例によるバッテリセルの製造方法の概略的なフローチャートである。
両面に、ポリフッ化ビニリデンまたはポリフッ化ビニリデン−コ−ヘキサフルオロプロピレンでコーティングされた膜が形成されたセパレータを準備する。
前記セパレータの厚みは、5ないし30μmであり、例えば、7ないし27μmであり、例えば、16ないし27μmである。
前記コーティングされた膜は、ディップコーティング、スプレーコーティング、ダイコーティング、ロールコーティング、コンマ(comma)コーティング、またはそれらの混合方法によって形成されてもよい。しかし、それらに制限されるものではなく、当該技術分野で利用することができる全てのコーティング方法が可能である。
前記コーティングされた膜の厚みは、0.5ないし6μmであり、例えば、3ないし6μmである。
前記範囲内の厚みを有するセパレータ及びポリフッ化ビニリデンまたはポリフッ化ビニリデン−コ−ヘキサフルオロプロピレンでコーティングされた膜は、セパレータと第1電極板との接着力、及びセパレータと第2電極板との接着力を向上させることができ、電解液がセパレータを介して容易に染みこむことが可能である。
次に、第1電極、第2電極、及び前記第1電極並びに第2電極の間に介在された前記セパレータを含む電極組立体を製造する。第1電極板及び第1電極活物質層を含む第1電極、第2電極板及び第2電極活物質層を含む第2電極、並びに前記第1電極及び第2電極の間に介在されたセパレータを積層させた後、ゼリーロール型に巻き取ることにより、電極組立体を製造する。
前記電極組立体をケースに内蔵させた後、前記ケースにおいて、電解液注液口を除いた部分を密封し、電解液を注入した後、前記電解液注入口を密封して平面形状のバッテリセルを製造する。
前記電解液注液口を除いた部分とは、上部ケースと下部ケースとのエッジ部分をいう。密封の方法としては、減圧してからの熱融着などの方法を使用することができる。
その後、前記電極組立体の長手方向にあるエッジに平行な軸を中心に、前記平面形状のバッテリセルを湾曲させる段階を含む。前記平面形状のバッテリセルを湾曲させる段階は、電極組立体だけではなく、バッテリセルも加圧して曲げるので、工程効率性において優れている。
前記平面形状のバッテリセルを湾曲させる段階は、ジグに、前記平面形状のバッテリセルを装着させた後で加圧する工程、及び前記ジグからバッテリセルを分離して放置する工程を含む。
前記加圧する工程は、150ないし1,000kgf圧力で実行することができ、95ないし110℃の温度で実行することができる。前記範囲内の圧力及び温度で熱融着することにより、セパレータの両面でコーティングされたポリマー層と、極板コーティング層のバインダポリマーとの接着力が発生し、前記平面形状のバッテリセルを湾曲させることができる。
図6は、本発明の一具現例による曲率半径Rを有するバッテリセルを製造する過程を示した模式図である。
ジグ50は、曲率半径rを有する凹型ジグ51と、これに対応する凸型ジグ52とによって形成されている。ジグ50は、内部にヒータ(図示せず)が装着されていてもよい。
前記ジグの曲率半径rは、150ないし600mmであり、例えば、250ないし600nmである。曲率半径rであるジグは、容量が高いバッテリセルの製造に適した曲率半径Rを有することができる。
曲率半径Rを有するバッテリセルは、曲率半径rを有するジグ50に、平面形状のバッテリセル30’を装着して加圧した後、前記ジグから電極組立体と同一の軸を中心に、すなわち、電極組立体の長手方向にあるエッジに平行な軸を中心に湾曲されたバッテリセル30’を分離して放置する。前記電極組立体と同一の軸を中心に湾曲されたバッテリセル30’は、バッテリセル内に液状の電解液が注入され、電極板内に電解液含浸が容易に行われ、電極板との界面摩擦力による応力を最小化し、平面形状に復元される傾向を低減させ、ジグ50の曲率半径rにほぼ近い曲率半径Rを形成することができる。
前記バッテリセルの平均曲率半径Rと、前記ジグの曲率半径rとの誤差範囲は、20mm以下である。例えば、前記バッテリセルの平均曲率半径Rと、前記ジグの曲率半径rとの誤差範囲は、10mm以下である。本明細書で「平均曲率半径R」というのは、三次元形状測定器(3D optical surface profilers、ZYGO社製)を利用して、2回以上測定したときに測定された曲率半径Rの平均を意味する。
以下、本発明の実施例及び比較例を記載する。しかし、下記実施例は、本発明の一実施例であるのみ、本発明が下記実施例に限定されるものではない。
製造例1
製造例1−1:第1電極の製造
第1電極活物質として、LiCoO粉末97.2重量部、バインダとして、ポリフッ化ビニリデン1.5重量部、及び導電材として、カーボンブラック1.3重量部を、N−メチルピロリドン溶媒の中に分散させ、第1電極スラリを製造した。前記第1電極スラリを、ドクターブレード(doctor blade;ギャップ:170mm)を使用して、アルミニウム電極基材上に、約145μm厚に塗布し、真空中100℃の条件で、5.5時間熱処理を行った後、乾燥させてロールプレスで圧延して、第1電極活物質層が形成された第1電極板を製造し、前記第1電極板を切り取り、横457mm及び縦65.5mmである帯状の第1電極を製造した。
製造例1−2:第2電極の製造
第2電極活物質として、グラファイト98重量部、バインダとして、スチレンブタジエンゴム1重量部、及び増粘剤として、カルボキシメチルセルロース1重量部をN−メチルピロリドン溶媒中に分散させ、第2電極スラリを製造した。前記第2電極スラリを、ドクターブレード(ギャップ:160mm))を使用して、銅電極基材上に約140μm厚に塗布し、真空中145℃の条件で、6.5時間熱処理を行った後、乾燥させてロールプレスで圧延し、第2電極活物質層が形成された第2電極板を製造し、前記第2電極板を切り取り、横448mm及び縦66.5mmである帯状の第2電極を製造した。
製造例1〜3:セパレータの製造
ポリフッ化ビニリデン(Solvay製)バインダ5重量部に対して、N−メチルピロリドン溶媒95重量部を混合してスラリを製造した。前記スラリを、ディップコーティング法で、厚み9μmのポリエチレンセパレータ(Asahi社製)基材の両面に塗布し、3μm厚を有するポリフッ化ビニリデンでコーティングされた膜を含むセパレータを製造した。
比較製造例1
比較製造例1−1:第1電極の製造
前記製造例1−1と同一の方法を実行して、横457mm及び縦65.5mmである帯状の第1電極を製造した。
比較製造例1−2:第2電極の製造
前記製造例1−2と同一の方法を実行して、横448mm及び縦66.5mmである帯状の第2電極を製造した。
比較製造例1−3:セパレータ
厚み14μmのポリエチレンセパレータ(Asahi社製)を準備した。
実施例1:バッテリセルの製造
製造例1−1で製造された第1電極、製造例1−2で製造された第2電極、及び前記第1電極並びに第2電極の間に製造例1−3で製造されたセパレータを積層させた後、長手方向にゼリーロール型に巻き取って電極組立体を製造した。前記電極組立体をケースに内蔵させた後、前記ケースで、上部ケースと下部ケースとのエッジ部分を減圧して熱融着で密封し、1.13M LiPFが、EC(エチレンカーボネート)+DMC(ジメチレンカーボネート)+DEC(ジエチレンカーボネート)(3:5:2体積比)に溶けている電解液を注入した後で密封し、平面形状のバッテリセルを製造した。
前記平面形状のバッテリセルを、内部にヒータが装着されており、曲率半径が400nmである凹型ジグ及び凸型ジグの間に装着させた後、180kgfの圧力及び100℃の温度で加圧し、前記ジグから前記バッテリセルを分離して2分間放置し、電極組立体の長手方向にあるエッジに、平行な軸を中心に湾曲されたバッテリセルを製造した。
比較例1:バッテリセルの製造
比較製造例1−1で製造された第1電極、比較製造例1−2で製造された第2電極、及び前記第1電極並びに第2電極の間に比較製造例1−3のセパレータを積層させた後、長手方向にゼリーロール型に巻き取って電極組立体を製造した。前記電極組立体をケースに装着させた後、前記ケースで、上部ケースと下部ケースとのエッジ部分を減圧してから熱融着で密封し、1.3M LiPFが、EC(エチレンカーボネート)+DMC(ジメチレンカーボネート)+DEC(ジエチレンカーボネート)(3:5:2体積比)に含まれた高分子電解液を作るために、3:1重量%の下記化学式1のアクリレート系モノマー並びにヘキシルアクリレート、及び前記高分子電解液を基準に少量のラウリルペルオキシド(LPO)開始剤が400ppm含まれたポリマー電解液を電池に注入した後で密封し、平面形状のバッテリセルを製造した。
前記平面形状のバッテリセルを、常温で1日間放置した後、真空でガス抜きを行った後で密封し、内部にヒータが装着されており、曲率半径が300nmである凹型ジグ及び凸型ジグの間に装着させた後、180kgFの圧力で加圧した。前記ジグから前記バッテリセルを分離し、75℃から3時間放置して電解液の高分子化反応を進め、電極組立体の長手方向に平行な軸を中心に湾曲されたバッテリセルを製造した。
Figure 2014165170
前記化学式1で、EGは、エチレングリコールであり、DEGは、ジエチレングリコールであり、TMPは、トリメチルロールプロパンであり、l、m、nは、それぞれ0または1以上であり、重量平均分子量は、約25,000であり、分子量が約30,000未満である。
評価例1:復元力評価
前記実施例1のバッテリセルの曲率半径Rと、比較例1のバッテリセルの曲率半径Rとに対して、三次元形状測定器(3D optical surface profilers、ZYGO社製)を利用して20回測定し、ミニタブ(minitab)プログラムを利用して、前記実施例1のバッテリセルの平均曲率半径Rと、比較例1のバッテリセルの平均曲率半径Rとを求めた。
その結果をそれぞれ図7A及び図7Bに示した。また、前記実施例1のバッテリセルの平均曲率半径R、比較例1のバッテリセルの平均曲率半径R、及びジグの曲率半径rをそれぞれ対比させて、下記表1に示した。
Figure 2014165170
図7A及び7B、前記表1を参照すれば、実施例1のバッテリセルの平均曲率半径Rと、ジグの曲率半径rとの誤差が、9.5mmであるところに比べ、比較例1のバッテリセルの平均曲率半径Rと、ジグの曲率半径rとの誤差は64mmであった。
実施例1のバッテリセルの平均曲率半径Rと、ジグの曲率半径rとの誤差が、比較例1のバッテリセルの平均曲率半径Rと、ジグの曲率半径rとの誤差に比べて小さく、実施例1のバッテリセルの平均曲率半径Rと、前記ジグの曲率半径rとの誤差範囲は、10mm以下であった。
これにより、実施例1のバッテリセルが平面形状に復元される傾向が低減されるということが分かる。
前述のところによれば、ケースがポーチタイプで製作される場合について説明したが、本発明は、それに限定されるものではない。例えば、缶タイプで製作されるバッテリパックにも具備されるということは言うまでもない。
たとえ本発明について、前述の望ましい実施例と係わって説明したにしても、発明の要旨及び範囲から外れずに、多様な修正や変形を行うことが可能である。従って、特許請求の範囲には、本発明の要旨に属する限り、このような修正や変形を含むものである。
本発明の電極組立体、該電極組立体を含むバッテリセル、及び該バッテリセルの製造方法は、例えば、バッテリ関連の技術分野に効果的に適用可能である。
10,20 電極組立体
11 第1電極板
12 第1電極活物質層
13,15 熱可塑性ポリマーでコーティングされた膜
14 セパレータ
16 第2電極活物質層
17,35 第2電極板
18 第1電極
19 第2電極
30,30’,40 バッテリセル
31,131 第1電極タブ
32,132 第2電極タブ
33 1対の電極タブ
34 絶縁テープ
41 上部ケース
41a 上部シーリング部
42 下部ケース
42a 下部シーリング部
43 ケース
43a 熱融着層
43b 金属層
43c 絶縁層
50 ジグ
51 凹型ジグ
52 凸型ジグ
100 バッテリパック
140 補強物
150 テラス部
200 保護回路モジュール
210 回路基板
211 第1電極端子
212 第2電極端子
220 回路素子
231 第1電極リードタブ
232 第2電極リードタブ
240 安全素子
251 ケーブル
300 絶縁テープ

Claims (30)

  1. 第1電極、第2電極、及び前記第1電極並びに第2電極の間に介在されたセパレータが積層されて巻き取られた電極組立体であって、
    前記電極組立体は、前記電極組立体の長手方向にあるエッジに平行な軸を中心に湾曲され、前記セパレータの少なくとも一面が、熱可塑性ポリマーでコーティングされた膜を含む電極組立体。
  2. 前記熱可塑性ポリマーが、フッ素系熱可塑性ポリマーであることを特徴とする請求項1に記載の電極組立体。
  3. 前記熱可塑性ポリマーが、ポリフッ化ビニリデンまたはポリフッ化ビニリデン−コ−ヘキサフルオロプロピレンを含むことを特徴とする請求項1に記載の電極組立体。
  4. 前記セパレータは、多孔性ポリオレフィン系セパレータであることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の電極組立体。
  5. 前記セパレータの厚みは、5ないし30μmであることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の電極組立体。
  6. 前記コーティングされた膜の厚みは、0.5ないし6μmであることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の電極組立体。
  7. 前記電極組立体は、前記電極組立体の中心を通る軸を中心に対称的であることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載の電極組立体。
  8. 前記電極組立体の曲率半径が、150ないし600mmであることを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項に記載の電極組立体。
  9. 第1電極、第2電極、及び前記第1電極並びに第2電極の間に介在され、少なくとも一面が、熱可塑性ポリマーでコーティングされた膜を含むセパレータが積層されて巻き取られた電極組立体と、
    前記電極組立体の一側面から突出した1対の電極タブと、
    前記電極組立体と電解液とを含み、前記電極組立体と同一の軸を中心に湾曲されたケースと、を含むバッテリセル。
  10. 前記熱可塑性ポリマーがフッ素系熱可塑性ポリマーであることを特徴とする請求項9に記載のバッテリセル。
  11. 前記熱可塑性ポリマーがポリフッ化ビニリデンまたはポリフッ化ビニリデン−コ−ヘキサフルオロプロピレンを含むことを特徴とする請求項9に記載のバッテリセル。
  12. 前記電解液は、リチウム塩及び非水系有機溶媒を含むことを特徴とする請求項9〜11のいずれか一項に記載のバッテリセル。
  13. 前記リチウム塩は、LiPF、LiBF、LiClO、Li(CFSO、LiCFSO、LiSbF及びLiAsFからなる群から選択される1種以上であることを特徴とする請求項12に記載のバッテリセル。
  14. 前記非水系有機溶媒は、カーボネート系、エステル系、エーテル系、ケトン系、アルコール系、または非プロトン性溶媒を含むことを特徴とする請求項12に記載のバッテリセル。
  15. 前記電極組立体は、前記電極組立体の長手方向にあるエッジに平行な軸を中心に湾曲されたことを特徴とする請求項9〜14のいずれか一項に記載のバッテリセル。
  16. 前記電極組立体は、前記電極組立体の中心を通る軸を中心に対称的であることを特徴とする請求項15に記載のバッテリセル。
  17. 前記電極組立体の曲率半径が、150ないし600mmであることを特徴とする請求項15に記載のバッテリセル。
  18. 前記ケースは、軟性のポーチであることを特徴とする請求項9〜17のいずれか一項に記載のバッテリセル。
  19. 少なくとも一面に熱可塑性ポリマーでコーティングされた膜を含むセパレータを準備する段階と、
    第1電極、第2電極、及び前記第1電極並びに第2電極の間に介在された前記セパレータを含む電極組立体を製造する段階と、
    前記電極組立体をケースに内蔵させた後、前記ケースにおいて、電解液注液口を除いた部分を密封し、電解液を注入した後、前記電解液注入口を密封して平面形状のバッテリセルを製造する段階と、
    前記電極組立体の長手方向にあるエッジに平行な軸を中心に、前記平面形状のバッテリセルを湾曲させる段階と、を含むバッテリセルの製造方法。
  20. 前記熱可塑性ポリマーがポリフッ化ビニリデンまたはポリフッ化ビニリデン−コ−ヘキサフルオロプロピレンを含むことを特徴とする請求項19に記載のバッテリセルの製造方法。
  21. 前記セパレータの厚みは、5ないし30μmであることを特徴とする請求項19又は20に記載のバッテリセルの製造方法。
  22. 前記コーティングされた膜は、ディップコーティング、スプレーコーティング、ダイコーティング、ロールコーティング、コンマコーティング、またはそれらの混合方法によって形成されたことを特徴とする請求項19〜21のいずれか一項に記載のバッテリセルの製造方法。
  23. 前記コーティングされた膜の厚みは、0.5ないし6μmであることを特徴とする請求項19〜20のいずれか一項に記載のバッテリセルの製造方法。
  24. 前記平面形状のバッテリセルを湾曲させる段階は、ジグに前記平面形状のバッテリセルを装着させた後で加圧する工程と、
    前記ジグからバッテリセルを分離して放置する工程と、を含むことを特徴とする請求項19〜23のいずれか一項に記載のバッテリセルの製造方法。
  25. 前記加圧する工程は、150ないし1,000kgF圧力で実行されることを特徴とする請求項24に記載のバッテリセルの製造方法。
  26. 前記加圧する工程は、95ないし110℃の温度で実行されることを特徴とする請求項24に記載のバッテリセルの製造方法。
  27. 前記ジグは、内部にヒータが装着されていることを特徴とする請求項24〜26のいずれか一項に記載のバッテリセルの製造方法。
  28. 前記ジグの曲率半径rは、150ないし600mmであることを特徴とする請求項24〜27のいずれか一項に記載のバッテリセルの製造方法。
  29. 前記バッテリセルの平均曲率半径Rと、前記ジグの曲率半径rとの誤差範囲が20mm以下であることを特徴とする請求項24〜28のいずれか一項に記載のバッテリセルの製造方法。
  30. 前記バッテリセルの平均曲率半径Rと、前記ジグの曲率半径rとの誤差範囲が10mm以下であることを特徴とする請求項29に記載のバッテリセルの製造方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016136518A (ja) * 2015-01-16 2016-07-28 株式会社半導体エネルギー研究所 二次電池、電子機器
JP2022546692A (ja) * 2019-09-05 2022-11-07 エルジー エナジー ソリューション リミテッド 二次電池およびその二次電池の製造方法

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015046751A1 (ko) * 2013-09-30 2015-04-02 주식회사 엘지화학 곡면 구조의 전지팩
USD760643S1 (en) * 2014-05-22 2016-07-05 Samsung Electronics Co., Ltd. Battery
USD760644S1 (en) * 2014-05-22 2016-07-05 Samsung Electronics Co., Ltd. Battery
CN104201423B (zh) * 2014-09-22 2016-08-17 广东国光电子有限公司 一种弧形锂离子电池制造方法
CN104319419A (zh) * 2014-11-10 2015-01-28 海宁兰博电源科技有限公司 一种高电压异形锂聚合物软包装电池
KR102266593B1 (ko) * 2015-03-13 2021-06-17 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지
KR102313728B1 (ko) 2018-04-09 2021-10-15 주식회사 키 파운드리 접합 트랜지스터와 고전압 트랜지스터를 포함한 반도체 소자
KR102376184B1 (ko) * 2015-04-30 2022-03-18 주식회사 아모그린텍 플렉서블 배터리가 내장된 성형품 및 이의 제조방법
KR102350520B1 (ko) * 2015-04-30 2022-01-12 주식회사 아모그린텍 플렉서블 배터리가 내장된 성형품 및 이의 제조방법
EP3261162B1 (en) * 2015-06-23 2021-11-10 LG Chem, Ltd. A method for manufacturing a curved electrode assembly
KR102094463B1 (ko) * 2016-03-24 2020-03-30 주식회사 엘지화학 전지
KR101951344B1 (ko) * 2016-03-31 2019-02-25 주식회사 엘지화학 고 유연성의 전극조립체 및 이를 포함하는 전지셀
EP3349285B1 (en) * 2016-03-31 2024-05-22 LG Energy Solution, Ltd. Electrode assembly having high flexibility and battery cell including the same
US9837682B1 (en) * 2016-08-29 2017-12-05 Microsoft Technology Licensing, Llc Variable layer thickness in curved battery cell
KR102067715B1 (ko) * 2016-12-01 2020-01-17 주식회사 엘지화학 배터리 셀 디가싱 장치
KR102244951B1 (ko) * 2017-11-21 2021-04-27 주식회사 엘지화학 전극 조립체와 이차전지 및 그 전극 조립체와 이차전지의 제조방법
CN108878748A (zh) * 2018-06-25 2018-11-23 宁德新能源科技有限公司 电化学装置
CN111600057B (zh) * 2020-05-15 2021-10-29 郑州仿弦新材料科技有限公司 一种具有曲面结构的复合材料结构电池及其制备方法与应用

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001082393A2 (en) * 2000-04-25 2001-11-01 Polystor Corporation Custom geometry battery cells and methods and tools for their manufacture
JP2008047400A (ja) * 2006-08-14 2008-02-28 Sony Corp 非水電解質二次電池
JP2012151110A (ja) * 2011-01-14 2012-08-09 Samsung Sdi Co Ltd 二次電池およびその製造方法
WO2013062662A1 (en) * 2011-10-28 2013-05-02 Apple Inc. Curved battery cells for portable electronic devices

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5958088A (en) * 1998-03-04 1999-09-28 Duracell, Inc. Prismatic cell construction
US6328770B1 (en) * 1999-11-23 2001-12-11 Valence Technology (Nevada), Inc. Method of making multi-layer electrochemical cell devices
JP4175111B2 (ja) * 2000-11-21 2008-11-05 ソニー株式会社 ポリマー電解質電池およびその製造方法
ATE460753T1 (de) * 2001-07-19 2010-03-15 Greatbatch Ltd Gewölbtes gehäuse für eine implantierbare medizinische vorrichtung
CN1316645C (zh) 2001-08-24 2007-05-16 皇家飞利浦电子股份有限公司 制造锂电池的方法、锂电池和电器
KR100903180B1 (ko) 2006-05-22 2009-06-17 주식회사 엘지화학 리튬이온 폴리머 전지용 분리막의 코팅량 조절방법
US20080006450A1 (en) 2006-07-05 2008-01-10 Simons Gerald S Load Cell Having A Base With A Curved Surface
KR101049841B1 (ko) * 2008-03-12 2011-07-15 주식회사 엘지화학 휘어진 형상의 전지셀 및 이를 포함하는 전지팩
JP2009231244A (ja) 2008-03-25 2009-10-08 Toshiba Digital Media Engineering Corp 携帯型燃料電池
KR101132155B1 (ko) 2009-01-09 2012-04-05 주식회사 엘지화학 신규한 구조의 대용량 전지팩
JP5195499B2 (ja) 2009-02-17 2013-05-08 ソニー株式会社 非水電解質二次電池
JP5670811B2 (ja) 2011-04-08 2015-02-18 帝人株式会社 非水系二次電池用セパレータおよび非水系二次電池

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001082393A2 (en) * 2000-04-25 2001-11-01 Polystor Corporation Custom geometry battery cells and methods and tools for their manufacture
JP2008047400A (ja) * 2006-08-14 2008-02-28 Sony Corp 非水電解質二次電池
JP2012151110A (ja) * 2011-01-14 2012-08-09 Samsung Sdi Co Ltd 二次電池およびその製造方法
WO2013062662A1 (en) * 2011-10-28 2013-05-02 Apple Inc. Curved battery cells for portable electronic devices

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016136518A (ja) * 2015-01-16 2016-07-28 株式会社半導体エネルギー研究所 二次電池、電子機器
JP2022546692A (ja) * 2019-09-05 2022-11-07 エルジー エナジー ソリューション リミテッド 二次電池およびその二次電池の製造方法
JP7362189B2 (ja) 2019-09-05 2023-10-17 エルジー エナジー ソリューション リミテッド 二次電池およびその二次電池の製造方法

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