JP2015026611A - 電極アセンブリおよびこれを含む二次電池 - Google Patents

電極アセンブリおよびこれを含む二次電池 Download PDF

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Abstract

【課題】電極アセンブリおよび二次電池の縦圧軸に対する安全性を向上させる。【解決手段】前記電極アセンブリは、正極、負極、およびセパレータを含み、前記セパレータは、前記正極と負極との間に介在する電極積層体と、前記電極積層体のエッジから突出する正極タブと、前記電極積層体のエッジから突出する負極タブとを含み、前記電極積層体は、高さ方向、幅方向、および厚さ方向を有し、前記厚さ方向は、前記高さ方向および幅方向を含む平面に実質的に直交し、前記電極積層体は、少なくとも１つの正極タブおよび負極タブに対応する第１位置で厚さ方向に第１厚さを有し、前記電極積層体は、前記第１位置の周辺である第２位置で厚さ方向に第２厚さを有し、前記第１厚さは、前記第２厚さよりも大きい。【選択図】図２

Description

本発明は、電極アセンブリおよび二次電池に関するものである。
二次電池（ｒｅｃｈａｒｇｅａｂｌｅ ｂａｔｔｅｒｙ）は、繰り返し充電および放電が可能である。低容量の二次電池は、携帯電話やノートパソコンおよびビデオカメラのように携帯可能な小型電子機器に用いられ、大容量の電池は、ハイブリッド自動車などのモータ駆動用電源として幅広く用いられる。
高エネルギー密度の非水電解液を用いた大容量、高出力の二次電池が開発されており、前記高出力の二次電池は、直列または並列に連結されて高出力大容量の電池モジュールとして構成できる。
通常、二次電池は、正極と負極、および正極と負極との間に介在したセパレータを含む電極アセンブリを備える。正極および負極は、金属からなる集電体に活物質が塗布された構造からなるが、集電体には、活物質がコーティングされたコーティング部と、活物質がコーティングされない無地部とが形成される。
電極アセンブリは、巻き取られた後、熱圧着される。熱圧着された電極アセンブリは、強度が増加して外部衝撃から形状を維持し、セルの厚さが減少して単位体積あたりのエネルギー密度が増加する。また、熱圧着によって厚さが減少した電極アセンブリは、ケースの内部に挿入することが容易である。
しかし、ケースに縦方向に衝撃が作用する場合、電極アセンブリが折れて内部短絡が発生することがある。また、熱圧着で電極アセンブリの間の間隔が減少し、電解液含湿に不利である問題がある。
本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであって、その目的は、電極アセンブリおよび二次電池の縦圧軸に対する安全性を向上させることである。
本発明にかかる電極アセンブリは、正極、負極、およびセパレータを含み、前記セパレータは、前記正極と負極との間に介在する電極積層体と、前記電極積層体のエッジから突出する正極タブと、前記電極積層体のエッジから突出する負極タブとを含み、前記電極積層体は、高さ方向、幅方向、および厚さ方向を有し、前記厚さ方向は、前記高さ方向および幅方向を含む平面に実質的に直交し、前記電極積層体は、少なくとも１つの正極タブおよび負極タブに対応する第１位置で厚さ方向に第１厚さを有し、前記電極積層体は、前記第１位置の周辺である第２位置で厚さ方向に第２厚さを有し、前記第１厚さは、前記第２厚さよりも大きい。
前記第２位置は、前記第１位置と前記電極積層体のエッジとの間で略中間であってよい。
前記電極積層体は、第１エッジおよび第２エッジを有し、前記第１および第２エッジは、高さ方向に離隔しており、前記正極タブおよび負極タブは、前記第１エッジから突出し、前記電極積層体は、実質的に前記第１エッジから前記第２エッジまで前記第１厚さを有することができる。
前記電極積層体は、第１エッジおよび第２エッジを有し、前記第１および第２エッジは、高さ方向に離隔しており、前記正極タブおよび負極タブは、前記第１エッジから突出し、前記電極積層体は、前記第１および第２エッジの間において実質的に前記第１エッジから前記第２エッジまで前記第２厚さを有することができる。
前記電極アセンブリは、加圧領域および非加圧領域を有し、前記第２位置は、前記加圧領域にあり、前記第１位置は、前記非加圧領域にあり、前記加圧領域は圧縮され、非加圧領域よりも小さい厚さを有し、前記非加圧領域は、少なくとも１つの前記正極タブおよび負極タブに対応できる。
前記電極アセンブリは、第１エッジおよび前記第１エッジに対向する第２エッジを有し、前記第１エッジおよび第２エッジを連結する対向する第３エッジおよび第４エッジを有し、前記正極タブは、前記第１エッジから突出し、前記負極タブは、前記第２エッジから突出し、前記加圧領域は、実質的に前記第３エッジおよび第４エッジをすべて含むことができる。
前記電極アセンブリは、第１エッジおよび前記第１エッジに対向する第２エッジを有し、前記第１エッジおよび第２エッジを連結する対向する第３エッジおよび第４エッジを有し、前記正極タブおよび負極タブは、前記第１エッジから突出し、前記加圧領域は、実質的に前記第２エッジ、第３エッジ、および第４エッジをすべて含むことができる。
前記電極アセンブリは、第１エッジおよび前記第１エッジに対向する第２エッジを有し、前記第１エッジおよび第２エッジを連結する対向する第３エッジおよび第４エッジを有し、前記正極タブおよび負極タブは、前記第１エッジから突出し、前記加圧領域は、実質的に前記第３エッジおよび第４エッジをすべて含むことができる。
二次電池は、一実施形態にかかる電極アセンブリを含む。
電極アセンブリは、正極、負極、およびセパレータを含み、前記セパレータは、前記正極と負極との間に介在する電極積層体と、前記電極積層体のエッジから突出する正極タブと、前記電極積層体のエッジから突出する負極タブとを含み、前記電極積層体は、前記電極タブと重なる領域において、前記電極タブの周辺領域においてよりも大きい厚さを有することができる。
本発明にかかる電極アセンブリの製造方法は、正極、負極、およびセパレータを含む電極積層体を提供する段階と、前記第１領域を除いた電極積層体の厚さを減少させるように、前記正極タブおよび負極タブのうちの少なくとも１つに対応する第１領域を除いた第２領域で前記電極積層体を加圧する段階とを含む。
前記電極積層体を加圧する段階は、前記正極タブおよび負極タブのうちの少なくとも１つと共に、整列されたスリット部を有する加圧板を用いて前記電極積層体に圧力を加える段階を含むことができる。
前記加圧板は、前記電極積層体の第１側に提供される第１加圧板と、前記電極積層体の第２側に提供される第２加圧板とを含み、前記電極積層体は、前記第１加圧板および第２加圧板の間に位置し、前記第１加圧板および第２加圧板それぞれは、スリット部によって離隔した複数の部分を含み、前記スリット部それぞれは、前記電極積層体のエッジと重なり、前記正極タブおよび負極タブのうちの少なくとも１つは、スリット部に対応する領域で前記電極積層体のエッジから突出できる。
前記正極タブおよび負極タブそれぞれは、前記電極積層体の同一のエッジから突出できる。
前記正極タブおよび負極タブは、前記電極積層体の対向するエッジから突出できる。
前記加圧板は、前記電極積層体の第１側に提供される第１加圧板と、前記電極積層体の第２側に提供される第２加圧板とを含み、前記電極積層体は、前記第１加圧板および第２加圧板の間に位置し、前記第１加圧板および第２加圧板それぞれは、前記スリット部によって形成された開放領域を除いた、前記電極積層体の実質的にすべての側に重なる連続した板で形成され、前記正極タブおよび負極タブそれぞれは、前記スリット部に対応する領域で前記電極積層体の同一のエッジから突出できる。
本発明の一実施形態によれば、電極アセンブリに厚さおよび柔軟性が互いに異なる部分が形成されるため、縦圧縮力が作用しても、破損することなく容易に撓むことができる。
また、電極アセンブリに熱圧着されない部分が形成されるため、熱圧着された部分に比べて電解液含湿性能が向上する。
本発明の電極アセンブリを熱圧着する前の第１実施形態にかかる二次電池を示した分解斜視図である。 本発明の第１実施形態にかかる電極アセンブリを熱圧着する過程を示した斜視図である。 本発明の第１実施形態にかかる電極アセンブリを熱圧着する過程を示した側面図である。 本発明の第１実施形態により熱圧着された電極アセンブリを示した平面図である。 本発明の第１実施形態にかかる電極アセンブリを示した断面図である。 本発明の第１実施形態にかかる二次電池に縦圧縮力が作用して曲がった状態を示した断面図である。 従来の方式で熱圧着した電極アセンブリの表面を示した写真である。 本発明の第１実施形態にかかる電極アセンブリの表面を示した写真である。 比較例による二次電池が縦圧縮力によって変形した状態を示した写真である。 本発明の第１実施形態にかかる二次電池が縦圧縮力によって変形した状態を示した写真である。 本発明の第２実施形態にかかる電極アセンブリを熱圧着する過程を示した斜視図である。 本発明の第２実施形態により熱圧着された電極アセンブリを示した側面図である。 本発明の第３実施形態にかかる電極アセンブリを熱圧着する過程を示した斜視図である。 本発明の第３実施形態により熱圧着された電極アセンブリを示した側面図である。 本発明の第４実施形態にかかる電極アセンブリを熱圧着する過程を示した斜視図である。 本発明の第４実施形態により熱圧着された電極アセンブリを示した側面図である。 本発明の第５実施形態にかかる電極アセンブリを熱圧着する過程を示した斜視図である。 本発明の第５実施形態により熱圧着された電極アセンブリを示した側面図である。 本発明の第６実施形態にかかる電極アセンブリを熱圧着する過程を示した斜視図である。 本発明の第６実施形態により熱圧着された電極アセンブリを示した側面図である。 本発明の第７実施形態にかかる電極アセンブリを熱圧着する過程を示した斜視図である。 本発明の第７実施形態により熱圧着された電極アセンブリを示した側面図である。 本発明の第８実施形態にかかる電極アセンブリを熱圧着する過程を示した斜視図である。
以下、添付した図面を参照して、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者が容易に実施できるように、本発明の実施形態を詳細に説明する。しかし、本発明は、様々な異なる形態で実現可能であり、以下に説明する実施形態に限定されない。そして、本明細書および図面において、同一の符号は、同一の構成要素を表す。
図１は、本発明の第１実施形態にかかる二次電池を示した分解斜視図である。
図１を参照して説明すれば、本実施形態にかかる二次電池１００は、電極アセンブリ１０と、キャップアセンブリ２０と、キャップアセンブリ２０と接合されたケース６０とを含む。以下では、角形電池を例として説明するが、本発明は、パウチ電池、リチウムポリマー電池などの多様な二次電池に対して適用可能である。
電極アセンブリ１０は、正極１１、負極１２、および正極１１と負極１２との間に配置されたセパレータ１３、１４を含む。電極アセンブリは、電極／セパレータ／負極の繰り返される配列で積層されて配置される正極１１、負極１２、およびセパレータ１３、１４を含むことができる。例えば、ゼリーロールなどを用いた、複数の正極部材、複数の負極部材、および複数のセパレータ部材を使用することができる。正極１１は、帯形状からなり、正極活物質層が形成された領域の正極コーティング部と、活物質がコーティングされない領域の正極無地部とを含む。正極無地部は、正極の長さ方向の一側端部に位置する。
負極１２は、帯形状からなり、負極活物質層が形成された領域の負極コーティング部と、活物質がコーティングされない領域の負極無地部とを含む。負極無地部は、負極の長さ方向の一側端部に位置する。正極１１および負極１２は、絶縁体のセパレータ１３、１４を間に介在した後、巻き取られて、ゼリーロール形態となる。
正極１１には正極タブ３６が固定設置され、負極１２には負極タブ３７が固定設置される。正極タブ３６と負極タブ３７は、巻回軸Ｘ１と平行に配置され、電極アセンブリ１０でレイヤーの露出した断面部から突出するように設けられる。
キャップアセンブリ２０は、回路基板２１と、第１リードタブ２２と、第２リードタブ２３とを備える。キャップアセンブリ２０は、ケース６０の開口６１に結合され、電極アセンブリ１０に連結され、電極アセンブリ１０の作動を制御する。
第１リードタブ２２は、ニッケルのような電気伝導性材質からなり、回路基板２１に電気的に連結される。第１リードタブ２２は、回路基板２１を電極アセンブリ１０に電気的に連結させ、回路基板２１の第１面の中央部に設けられている。第１リードタブ２２は、溶接によって電極アセンブリ１０の正極タブ３６に連結される。
第２リードタブ２３は、回路基板２１の長さ方向の一側端部に位置し、回路基板２１を電極アセンブリ１０に電気的に連結させる。第２リードタブ２３は、ニッケルのような電気伝導性材質からなり、溶接によって負極タブ３７に連結される。
回路基板２１は、配線パターンが印刷された印刷回路基板であって、一方向に沿って長く延びた長方形の薄い板形状からなる。回路基板２１には保護回路素子が実装されている。保護回路素子は、制御ＩＣ、充放電スイッチなどの素子からなる。回路基板２１の下部には、保護回路素子を囲むモールディング部２４が形成される。
回路基板２１には、外部負荷または充電器と電気的に連結される外部端子２１ａが設けられている。回路基板２１には、電解液の注入のための電解液注入口が形成され、電解液注入口には、電解液注入口を密封する密封キャップ２８が設けられている。
キャップアセンブリ２０の周縁には、回路基板２１の周り方向に沿って延びた接合部２５が形成されている。回路基板２１は、長方形の板状からなるが、接合部２５は、回路基板２１の側端から外側に突出して略四角の環形状をなす。接合部２５は、ケース６０に形成された開口６１に溶接などの方式で接合されてケース６０を密封する。
図２は、本発明の第１実施形態にかかる電極アセンブリを熱圧着する過程を示した斜視図であり、図３は、本発明の第１実施形態にかかる電極アセンブリを熱圧着する過程を示した側面図である。
図２および図３に示されているように、電極アセンブリ１０は、巻き取られた後、第１加圧板４１と第２加圧板４２によって熱圧着される。第１加圧板４１と第２加圧板４２は予め加熱され、電極アセンブリ１０を押して圧着し、これにより、正極１１および負極１２は、セパレータ１３、１４と密着する。
第１加圧板４１は、第１板材４１ａと、第１板材４１ａから離隔した第２板材４１ｂとを含む。第１板材４１ａと第２板材４１ｂは、設定された間隔で離隔するが、第１板材４１ａと第２板材４１ｂはそれぞれ、正極タブ３６および負極タブ３７よりも外側に位置する。そのため、第１板材４１ａは、負極タブ３７より電極アセンブリの幅方向にさらに外側に位置し、第２板材４１ｂは、正極タブ３６より電極アセンブリ１０の幅方向にさらに外側に位置する。
第２加圧板４２は、第１加圧板４１と同一の形状からなり、第１板材４２ａと、第１板材４２ａから離隔した第２板材４２ｂとを含む。第１板材４２ａと第２板材４２ｂは、設定された間隔で離隔するが、第１板材４２ａと第２板材４２ｂはそれぞれ、正極タブ３６および負極タブ３７よりも外側に位置する。そのため、第１板材４２ａは、負極タブ３７より電極アセンブリ１０の幅方向にさらに外側に位置し、第２板材４２ｂは、正極タブ３６より電極アセンブリ１０の幅方向にさらに外側に位置する。第１加圧板４１と第２加圧板４２は、電極アセンブリ１０で平らな前面および後面をそれぞれ加圧する。
図４は、本発明の第１実施形態により熱圧着された電極アセンブリを示した平面図であり、図５は、本発明の第１実施形態にかかる電極アセンブリを示した断面図である。
図４および図５を参照して説明すれば、電極アセンブリ１０には、加圧板４１、４２によって圧着された領域の加圧領域５１と、圧着されない非加圧領域５２とが形成される。電極アセンブリ１０を加圧する段階は、１つ以上の正極タブ３６および負極タブ３７と共に、整列された開口またはスリットに加圧板を用いて電極アセンブリに圧力を加える段階を含むことができる。
２つの加圧領域５１が電極アセンブリ１０の幅方向を基準として外側にそれぞれ形成され、非加圧領域５２は、加圧領域５１の間に形成される。非加圧領域５２は、電極アセンブリ１０の幅方向の中央に位置し、加圧領域５１によって側面が囲まれる。非加圧領域５２は、電極アセンブリ１０が巻き取られる巻回軸Ｘ１の長さ方向に延びて形成され、電極アセンブリ１０の一側端部から他側端部まで延びて形成される。
電極アセンブリ１０は、電極タブ３６、３７の周辺領域においてより、電極タブ３６、３７と重なる領域においてより大きい厚さを有することができる。図５を参照すれば、加圧領域５１における正極１１および負極１２は、セパレータ１３、１４と密着し、これにより、加圧領域５１の厚さＴ１は、非加圧領域５２の厚さＴ２よりも小さく形成される。電極アセンブリ１０は、非加圧領域５２の側面の間の中央位置で第２厚さＴ２を有することができる。第２厚さＴ２を有する非加圧領域５２は、非加圧領域５２で高さ方向にエッジからエッジまで延びることができる。加圧領域５１における正極１１とセパレータ１３、１４との間の間隔は、非加圧領域５２における正極１１とセパレータ１３、１４との間の間隔よりも小さく形成される。また、加圧領域５１における負極１２とセパレータ１３、１４との間の間隔は、非加圧領域５２における負極１２とセパレータ１３、１４との間の間隔よりも小さく形成される。これにより、非加圧領域５２は、加圧領域５１よりも多量の電解液を含湿することができる。
また、非加圧領域５２は熱圧着されず、加圧領域５１に比べて柔軟性がより大きいので、簡単につぶれることなく容易に撓むことができる。例えば、図６に示されているように、二次電池１００に縦方向に圧縮力が作用する場合、非加圧領域５２が撓みながら電極アセンブリ１０が破損するのを防止することができる。
図７Ａは、比較例による熱圧着した電極アセンブリの表面を示した写真であり、図７Ｂは、本発明の第１実施形態にかかる電極アセンブリの表面を示した写真である。
図７Ａおよび図７Ｂを参照して説明すれば、比較例による電極アセンブリは、正極タブおよび負極タブの位置する部分で負極の表面にリチウムが析出したことが分かる。
正極タブおよび負極タブの位置する部分は、他の部分に比べて相対的に厚さが厚いので、加圧板によってさらに多く加圧されてリチウムが析出した。
図７Ｂを参照すれば、正極タブおよび負極タブの位置する部分は、非加圧領域であって加圧板によって加圧されないので、負極の表面にリチウムが析出しない。
図８Ａは、比較例による二次電池が縦圧縮力によって変形した状態を示した写真であり、図８Ｂは、本発明の第１実施形態にかかる二次電池が縦圧縮力によって変形した状態を示した写真である。
図８Ａおよび図８Ｂを参照して説明すれば、容量が２８００ｍＡ、電圧が３．８Ｖ、厚さが５ｍｍ、幅が５７ｍｍ、高さが６１ｍｍの金属ケースを有する角形二次電池を充電した後、縦圧縮力を作用させて安全性テストを行った。
図８Ａに示されているように、比較例による電極アセンブリの前面を加圧した場合には、二次電池に縦圧縮力が作用する時、１０個の二次電池のうち、４個の二次電池が発火して黒く煤けていることが分かる。しかし、図８Ｂに示されているように、第１実施形態の二次電池は、二次電池が変形しただけで、火災が発生しなかったことが分かる。
図９は、本発明の第２実施形態にかかる電極アセンブリを熱圧着する過程を示した斜視図であり、図１０は、本発明の第２実施形態により熱圧着された電極アセンブリを示した側面図である。
図９および図１０を参照して説明すれば、本実施形態にかかる電極アセンブリは、熱圧着された構造を除いては、前記第１実施形態にかかる二次電池と同一の構造からなるので、同一の構造に関する重複説明は省略する。
図９を参照すれば、電極アセンブリ１０は、巻き取られた後、第１加圧板４３と第２加圧板４４によって熱圧着される。第１加圧板４３と第２加圧板４４は予め加熱され、電極アセンブリ１０を押して圧着し、これにより、正極１１および負極１２は、セパレータ１３、１４と密着する。
本実施形態において、第１加圧板４３は、四角形の板形状からなり、第１加圧板４３には切開またはスリット部４３ａが形成されている。スリット部４３ａは、電極アセンブリ１０において、正極タブ３６および負極タブ３７の位置する上部の端部に対応する位置に形成される。
また、第２加圧板４４は、第１加圧板４３と同一の形状からなり、第２加圧板４４には切開またはスリット部４４ａが形成されている。スリット部４４ａは、第２加圧板４４の上端に形成される。
前記加圧板４３、４４を用いて電極アセンブリ１０を熱圧着すると、電極アセンブリ１０には、図１０に示されているように、加圧領域５３と、非加圧領域５４とが形成される。本実施形態によれば、Ｔ２の厚さを有し得る非加圧領域５４は、電極タブ３６、３７が高さ方向で対向するエッジから離隔した位置に突出する地点のエッジから延びることができ、非加圧領域５４を囲む加圧領域５３は、Ｔ１の厚さを有することができる。電極タブ３６、３７が突出する地点のエッジ以外のエッジは、Ｔ１の厚さを有することができ、電極タブ３６、３７が突出する地点のエッジの側面部分も、Ｔ１の厚さを有することができる。非加圧領域５４は、電極アセンブリ１０の幅方向の中央でリードタブ３６、３７の突出した端部と接するように形成される。非加圧領域５４は、リードタブ３６、３７の突出した端部から巻回軸Ｘ１の長さ方向に延びて形成され、非加圧領域５４は、加圧領域５３によって囲まれている。
図１１は、本発明の第３実施形態にかかる電極アセンブリを熱圧着する過程を示した斜視図であり、図１２は、本発明の第３実施形態により熱圧着された電極アセンブリを示した側面図である。
図１１および図１２を参照して説明すれば、本実施形態にかかる電極アセンブリは、熱圧着された構造を除いては、前記第１実施形態にかかる二次電池と類似の構造からなるので、同一の構造に関する重複説明は繰り返さない。
電極アセンブリ１０は、巻き取られた後、第１加圧板４５と第２加圧板４６によって熱圧着される。第１加圧板４５と第２加圧板４６は予め加熱され、電極アセンブリ１０を押して圧着し、これにより、正極１１および負極１２は、セパレータ１３、１４と密着する。
本実施形態によれば、第１加圧板４５は、第１板材４５ａと、第１板材４５ａから離隔した第２板材４５ｂと、第１板材４５ａと第２板材４５ｂとの間に配置された第３板材４５ｃとを含む。
第３板材４５ｃは、それぞれの第１板材４５ａおよび第２板材４５ｂと離隔できる。
図１２を参照すれば、第１板材４５ａと第２板材４５ｂはそれぞれ、正極タブ３６および負極タブ３７よりも外側に位置する。また、負極タブ３７は、第１板材４５ａと第３板材４５ｃとの間に配置され、正極タブ３６は、第２板材４５ｂと第３板材４５ｃとの間に配置される。
また、第２加圧板４６は、第１加圧板４５と同一の形状からなり、第１板材４６ａと、第１板材４６ａから離隔した第２板材４６ｂと、第１板材４６ａと第２板材４６ｂとの間に配置された第３板材４６ｃとを含む。第１板材４６ａと第２板材４６ｂは、設定された間隔で離隔するが、第１板材４６ａと第２板材４６ｂはそれぞれ、正極タブ３６および負極タブ３７よりも外側に位置する。また、負極タブ３７は、第１板材４６ａと第３板材４６ｃとの間に配置され、正極タブ３６は、第２板材４６ｂと第３板材４６ｃとの間に配置される。
電極アセンブリ１０には、加圧板４５、４６によって圧着された領域の加圧領域５５と、加圧板によって圧着されない非加圧領域５６とが形成される。３つの加圧領域５５が電極アセンブリ１０の幅方向を基準として両外側および中央にそれぞれ形成され、２つの非加圧領域５６が加圧領域５５の間に形成される。非加圧領域５６は、加圧領域５５によって囲まれる。
非加圧領域５６は、電極アセンブリ１０が巻き取られる巻回軸Ｘ１の長さ方向に延びて形成され、電極アセンブリ１０の一側端部から他側端部まで、例えば、図１２において、上部から下部まで延びて形成される。
図１３は、本発明の第４実施形態にかかる電極アセンブリを熱圧着する過程を示した斜視図であり、図１４は、本発明の第４実施形態により熱圧着された電極アセンブリを示した側面図である。
図１３および図１４を参照して説明すれば、本実施形態にかかる電極アセンブリは、熱圧着された構造を除いては、前記第１実施形態にかかる二次電池と同一の構造からなるので、同一の構造に関する重複説明は繰り返さない。
電極アセンブリ１０は、巻き取られた後、第１加圧板４７と第２加圧板４８によって熱圧着される。第１加圧板４７と第２加圧板４８は予め加熱され、電極アセンブリ１０を押して圧着し、これにより、正極１１および負極１２は、セパレータ１３、１４と密着する。
本実施形態によれば、第１加圧板４７は、四角形の板形状からなり、第１加圧板４７には、第１スリット部４７ａと、第２スリット部４７ｂとが形成されている。第１スリット部４７ａと第２スリット部４７ｂは、電極アセンブリの幅方向に離隔配置され、第１スリット部４７ａと第２スリット部４７ｂとの間には、突起４７ｄが形成される。そして、板部４７ｃ、４７ｅはそれぞれ、スリット部４７ａ、４７ｂの外側に位置する。
第１スリット部４７ａは、電極アセンブリ１０において負極タブ３７に対応する位置に形成され、第２スリット部４７ｂは、電極アセンブリ１０において正極タブ３６に対応する位置に形成される。
第２加圧板４８は、第１加圧板４７と同一の形状からなり、第２加圧板４８には、第１スリット部４８ａと、第２スリット部４８ｂとが形成されている。第１スリット部４８ａと第２スリット部４８ｂは、電極アセンブリの幅方向に離隔配置され、第１スリット部４８ａと第２スリット部４８ｂとの間には、突起４８ｃが形成される。
第１スリット部４８ａは、電極アセンブリ１０において負極タブ３７に対応する位置に形成され、第２スリット部４８ｂは、電極アセンブリ１０において正極タブ３６に対応する位置に形成される。
前記加圧板４７、４８を用いて電極アセンブリ１０を熱圧着すると、電極アセンブリ１０には、図１４に示されているように、加圧領域５７と、非加圧領域５８とが形成される。離隔配置された２つの非加圧領域５８が、電極アセンブリ１０でリードタブ３６、３７の突出した端部と重なるように形成される。非加圧領域５８は、リードタブ３６、３７の突出した端部から巻回軸Ｘ１の長さ方向に延びて形成され、非加圧領域５８は、加圧領域５７によって囲まれている。
図１５は、本発明の第５実施形態にかかる電極アセンブリを熱圧着する過程を示した斜視図であり、図１６は、本発明の第５実施形態により熱圧着された電極アセンブリを示した側面図である。
図１５および図１６を参照して説明すれば、本実施形態にかかる電極アセンブリは、リードタブの設置構造と熱圧着された構造を除いては、前記第１実施形態にかかる二次電池と同一の構造からなるので、同一の構造に関する重複説明は繰り返さない。
電極アセンブリ１０は、正極と負極がセパレータを間において巻き取られた構造からなり、電極アセンブリ１０には、正極タブ３８と負極タブ３９が設けられる。正極タブ３８と負極タブ３９は、電極アセンブリ１０の幅方向の中央に配置され、正極タブ３８は、電極アセンブリ１０の一側端部から突出し、負極タブ３９は、一側端部と反対方向に向かう端部から突出する。また、本実施形態において、正極タブ３８と負極タブ３９は、一直線上に配置される。
電極アセンブリ１０は、第１加圧板７１と第２加圧板７２によって熱圧着される。第１加圧板７１と第２加圧板７２は予め加熱され、電極アセンブリ１０を押して圧着し、これにより、正極１１および負極１２は、セパレータ１３、１４と密着する。
本実施形態によれば、第１加圧板７１は、第１板材７１ａと、第１板材７１ａから離隔した第２板材７１ｂとを含む。第１板材７１ａと第２板材７１ｂはそれぞれ、正極タブ３８および負極タブ３９よりも外側に位置し、第１板材７１ａと第２板材７１ｂとの間に正極タブ３８および負極タブ３９が配置される。
第２加圧板７２は、第１加圧板７１と同一の形状からなり、第１板材７２ａと、第１板材７２ａから離隔した第２板材７２ｂとを含む。第１板材７２ａと第２板材７２ｂは、設定された間隔で離隔するが、第１板材７２ａと第２板材７２ｂとの間に正極タブ３８と負極タブ３９が位置する。
図１６を参照すれば、電極アセンブリ１０には、加圧板７１、７２によって圧着された領域の加圧領域８１と、圧着されない非加圧領域８２とが形成される。加圧領域８１が電極アセンブリ１０の幅方向を基準として正極タブ３８および負極タブ３９の外側にそれぞれ形成され、非加圧領域８２が加圧領域８１の間に形成される。
図１７は、本発明の第６実施形態にかかる電極アセンブリを熱圧着する過程を示した斜視図であり、図１８は、本発明の第６実施形態により熱圧着された電極アセンブリを示した側面図である。
図１７および図１８を参照して説明すれば、本実施形態にかかる電極アセンブリは、熱圧着された構造を除いては、前記第１実施形態にかかる二次電池と類似の構造からなるので、同一の構造に関する重複説明は繰り返さない。
電極アセンブリ１０は、正極と負極がセパレータを間において巻き取られた構造からなり、電極アセンブリ１０には、正極タブ３６と負極タブ３７が設けられる。本実施形態において、正極タブ３６と負極タブ３７は、電極アセンブリ１０の幅方向に離隔配置される。
電極アセンブリ１０は、第１加圧板７３と第２加圧板７４によって熱圧着される。第１加圧板７３と第２加圧板７４は予め加熱され、電極アセンブリ１０を押して圧着し、これにより、正極１１および負極１２は、セパレータ１３、１４と密着する。
第１加圧板７３は、第１板材７３ａと、第１板材７３ａから離隔した第２板材７３ｂとを含む。第１板材７３ａと第２板材７３ｂは、正極タブ３６よりも外側に位置し、第１板材７３ａと第２板材７３ｂとの間に正極タブ３８が配置される。本実施形態において、負極タブ３７は、第１板材７３ａと重なるように配置され、第１板材７３ａによって加圧される。
また、第２加圧板７４は、第１加圧板７３と同一の形状からなり、第１板材７４ａと、第１板材７４ａから離隔した第２板材７４ｂとを含む。第１板材７４ａと第２板材７４ｂは、設定された間隔で離隔するが、第１板材７４ａと第２板材７４ｂとの間に正極タブ３６が位置する。一方、負極タブ３７は、第１板材７４ａと重なるように配置され、第１板材７４ａによって加圧される。
図１８を参照すれば、電極アセンブリ１０には、加圧板７３、７４によって圧着された領域の加圧領域８３と、圧着されない非加圧領域８４とが形成される。加圧領域８３が電極アセンブリ１０の幅方向を基準として外側にそれぞれ形成され、非加圧領域８４が加圧領域８３の間に形成され、非加圧領域は、電極アセンブリ１０の幅方向の中央から一方向に偏心して配置される。
図１９は、本発明の第７実施形態にかかる電極アセンブリを熱圧着する過程を示した斜視図であり、図２０は、本発明の第７実施形態により熱圧着された電極アセンブリを示した側面図である。
図１９および図２０を参照して説明すれば、本実施形態にかかる電極アセンブリは、リードタブの設置構造と熱圧着された構造を除いては、前記第１実施形態にかかる二次電池と類似の構造からなるので、同一の構造に関する重複説明は繰り返さない。
電極アセンブリ１０は、正極と負極がセパレータを間において巻き取られた構造からなり、電極アセンブリ１０には、正極タブ６５と負極タブ６６が設けられる。正極タブ６５と負極タブ６６は、電極アセンブリ１０の幅方向の中央に配置され、正極タブ６５と負極タブ６６は、電極アセンブリ１０で同一の端部で端部から突出する。正極タブ６５と負極タブ６６は、電極アセンブリ１０の厚さ方向に離隔配置され、重なるように配置される。
電極アセンブリ１０は、第１加圧板７５と第２加圧板７６によって熱圧着される。第１加圧板７５と第２加圧板７６は予め加熱され、電極アセンブリ１０を押して圧着し、これにより、正極１１および負極１２は、セパレータ１３、１４と密着する。
第１加圧板７５にはスリット部７５ａが形成され、このスリット部７５ａは、正極タブ６５および負極タブ６６に対応する位置に形成される。また、第２加圧板７６は、第１加圧板７５と同一の構造からなるが、第２加圧板７６にはスリット部７６ａが形成され、このスリット部７６ａは、正極タブ６５および負極タブ６６に対応する位置にそれぞれ形成される。
図２０を参照すれば、前記加圧板７５、７６を用いて電極アセンブリ１０を熱圧着すると、電極アセンブリ１０には、加圧領域８５と、非加圧領域８６とが形成される。非加圧領域８６は、電極アセンブリ１０の幅方向の中央でリードタブ３６、３７の突出した端部と重なるように形成される。非加圧領域８６は、リードタブ３６、３７の突出した端部から巻回軸Ｘ１の長さ方向に延びて形成され、非加圧領域８６は、加圧領域８５によって囲まれている。
図２１は、本発明の第８実施形態にかかる電極アセンブリを熱圧着する過程を示した斜視図である。
図２１を参照して説明すれば、本実施形態にかかる電極アセンブリは、巻き取られた構造と熱圧着された構造を除いては、前記第１実施形態にかかる二次電池と同一の構造からなるので、同一の構造に関する重複説明は繰り返さない。
電極アセンブリ９０は、正極９１と負極９２がセパレータ９３を間において巻き取られた構造からなり、電極アセンブリ９０には、正極タブ９６と負極タブ９７が設けられる。本発明において、電極アセンブリは、積層されたレイヤの露出した断面部と、巻かれた外周面を有し、外周面は、平らな前面部と、前面部を連結する屈曲面とを含む。
本実施形態において、電極アセンブリ９０には、正極タブ９６と負極タブ９７が設けられ、正極タブ９６と負極タブ９７は、屈曲面から突出するように設けられる。正極タブ９６と負極タブ９７は、電極アセンブリ９０の巻回軸Ｘ２に垂直に交差する方向に突出する。
電極アセンブリ１０は、第１加圧板４１と第２加圧板４２によって熱圧着される。第１加圧板４１と第２加圧板４２は予め加熱され、電極アセンブリ１０を押して圧着し、これにより、正極１１および負極１２は、セパレータ１３、１４と密着する。
本実施形態において、第１加圧板４１は、第１板材４１ａと、第１板材４１ａから離隔した第２板材４１ｂとを含む。第１板材４１ａと第２板材４１ｂは、正極タブ９６および負極タブ９７よりも外側に位置し、第１板材４１ａと第２板材４１ｂとの間に正極タブ９６および負極タブ９７が配置される。
また、第２加圧板４２は、第１加圧板４１と同一の形状からなり、第１板材４２ａと、第１板材４２ａから離隔した第２板材４２ｂとを含む。第１板材４２ａと第２板材４２ｂは、設定された間隔で離隔するが、第１板材４２ａと第２板材４２ｂとの間に正極タブ９６と負極タブ９７が位置する。
電極アセンブリ１０には、加圧板４１、４２によって圧着された領域の加圧領域と、圧着されない非加圧領域とが形成される。加圧領域が電極アセンブリ１０の幅方向を基準として両外側にそれぞれ形成され、非加圧領域が加圧領域の間に形成され、非加圧領域は、巻回軸Ｘ２に垂直な方向に延びて形成される。
本発明の実施形態によれば、電極アセンブリに厚さおよび柔軟性が互いに異なる部分が形成されるため、縦圧縮力が作用しても、破損することなく容易に撓むことができる。
また、電極アセンブリに熱圧着されない部分が形成されるため、熱圧着された部分に比べて電解液含湿性能が向上する。
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明がこれに限定されるものではなく、特許請求の範囲と発明の詳細な説明および添付した図面の範囲内で多様に変形して実施することができる。
１０、９０：電極アセンブリ
１００：二次電池
１１、９１：正極
１２、９２：負極
１３：第１セパレータ
１３ａ、１４ａ：セラミック層
１３ｂ、１４ｂ：ポリマー層
１３ｃ、１３ｄ：接着層
１４：第２セパレータ
２０：キャップアセンブリ
２１：回路基板
２１ａ：外部端子
２２：第１リードタブ
２３：第２リードタブ
２４：モールディング部
２５：接合部
２８：密封キャップ
３６、３８、６５、９６：正極タブ
３７、３９、６６、９７：負極タブ
４１、４３、４５、４７、７１、７３、７５：第１加圧板
４１ａ、４２ａ、４５ａ、４６ａ、７１ａ、７２ａ、７３ａ、７４ａ：第１板材
４１ｂ、４２ｂ、４５ｂ、４６ｂ、７１ｂ、７２ｂ、７３ｂ、７４ｂ：第２板材
４２、４４、４６、４８、７２、７４、７６：第２加圧板
４３ａ、４４ａ、７５ａ、７６ａ：スリット部
４５ｃ、４６ｃ：第３板材
４７ａ、４８ａ：第１スリット部
４７ｂ、４８ｂ：第２スリット部
４７ｃ、４８ｃ：突起
５１、５３、５５、５７、８１、８３、８５：加圧領域
５２、５４、５６、５８、８２、８４、８６：非加圧領域
６０：ケース

Claims (16)

  1. 正極、負極、およびセパレータを含み、前記セパレータは、前記正極と負極との間に介在する電極積層体と、
    前記電極積層体のエッジから突出する正極タブと、
    前記電極積層体のエッジから突出する負極タブとを含み、
    前記電極積層体は、高さ方向、幅方向、および厚さ方向を有し、
    前記厚さ方向は、前記高さ方向および幅方向を含む平面に実質的に直交し、
    前記電極積層体は、少なくとも１つの正極タブおよび負極タブに対応する第１位置で厚さ方向に第１厚さを有し、
    前記電極積層体は、前記第１位置の周辺である第２位置で厚さ方向に第２厚さを有し、
    前記第１厚さは、前記第２厚さよりも大きいことを特徴とする、電極アセンブリ。
  2. 前記第２位置は、前記第１位置と前記電極積層体のエッジとの間で略中間であることを特徴とする、請求項１に記載の電極アセンブリ。
  3. 前記電極積層体は、第１エッジおよび第２エッジを有し、前記第１および第２エッジは、高さ方向に離隔しており、
    前記正極タブおよび負極タブは、前記第１エッジから突出し、
    前記電極積層体は、実質的に前記第１エッジから前記第２エッジまで前記第１厚さを有することを特徴とする、請求項１に記載の電極アセンブリ。
  4. 前記電極積層体は、第１エッジおよび第２エッジを有し、前記第１および第２エッジは、高さ方向に離隔しており、
    前記正極タブおよび負極タブは、前記第１エッジから突出し、
    前記電極積層体は、前記第１および第２エッジの間において実質的に前記第１エッジから前記第２エッジまで前記第２厚さを有することを特徴とする、請求項１に記載の電極アセンブリ。
  5. 前記電極アセンブリは、加圧領域および非加圧領域を有し、前記第２位置は、前記加圧領域にあり、前記第１位置は、前記非加圧領域にあり、前記加圧領域は圧縮され、非加圧領域よりも小さい厚さを有し、前記非加圧領域は、少なくとも１つの前記正極タブおよび負極タブに対応することを特徴とする、請求項１に記載の電極アセンブリ。
  6. 前記電極アセンブリは、第１エッジおよび前記第１エッジに対向する第２エッジを有し、前記第１エッジおよび第２エッジを連結する対向する第３エッジおよび第４エッジを有し、前記正極タブは、前記第１エッジから突出し、前記負極タブは、前記第２エッジから突出し、
    前記加圧領域は、実質的に前記第３エッジおよび第４エッジをすべて含むことを特徴とする、請求項５に記載の電極アセンブリ。
  7. 前記電極アセンブリは、第１エッジおよび前記第１エッジに対向する第２エッジを有し、前記第１エッジおよび第２エッジを連結する対向する第３エッジおよび第４エッジを有し、前記正極タブおよび負極タブは、前記第１エッジから突出し、
    前記加圧領域は、実質的に前記第２エッジ、第３エッジ、および第４エッジをすべて含むことを特徴とする、請求項５に記載の電極アセンブリ。
  8. 前記電極アセンブリは、第１エッジおよび前記第１エッジに対向する第２エッジを有し、前記第１エッジおよび第２エッジを連結する対向する第３エッジおよび第４エッジを有し、前記正極タブおよび負極タブは、前記第１エッジから突出し、
    前記加圧領域は、実質的に前記第３エッジおよび第４エッジをすべて含むことを特徴とする、請求項５に記載の電極アセンブリ。
  9. 請求項１に記載の電極アセンブリを含むことを特徴とする、二次電池。
  10. 正極、負極、およびセパレータを含み、前記セパレータは、前記正極と負極との間に介在する電極積層体と、
    前記電極積層体のエッジから突出する正極タブと、
    前記電極積層体のエッジから突出する負極タブとを含み、
    前記電極積層体は、前記電極タブと重なる領域において、前記電極タブの周辺領域においてよりも大きい厚さを有することを特徴とする、電極アセンブリ。
  11. 正極、負極、およびセパレータを含む電極積層体を提供する段階と、
    前記第１領域を除いた電極積層体の厚さを減少させるように、前記正極タブおよび負極タブのうちの少なくとも１つに対応する第１領域を除いた第２領域で前記電極積層体を加圧する段階とを含むことを特徴とする、電極アセンブリの製造方法。
  12. 前記電極積層体を加圧する段階は、前記正極タブおよび負極タブのうちの少なくとも１つと共に、整列されたスリット部を有する加圧板を用いて前記電極積層体に圧力を加える段階を含むことを特徴とする、請求項１１に記載の電極アセンブリの製造方法。
  13. 前記加圧板は、前記電極積層体の第１側に提供される第１加圧板と、前記電極積層体の第２側に提供される第２加圧板とを含み、前記電極積層体は、前記第１加圧板および第２加圧板の間に位置し、
    前記第１加圧板および第２加圧板それぞれは、スリット部によって離隔した複数の部分を含み、前記スリット部それぞれは、前記電極積層体のエッジと重なり、前記正極タブおよび負極タブのうちの少なくとも１つは、スリット部に対応する領域で前記電極積層体のエッジから突出することを特徴とする、請求項１２に記載の電極アセンブリの製造方法。
  14. 前記正極タブおよび負極タブそれぞれは、前記電極積層体の同一のエッジから突出することを特徴とする、請求項１３に記載の電極アセンブリの製造方法。
  15. 前記正極タブおよび負極タブは、前記電極積層体の対向するエッジから突出することを特徴とする、請求項１３に記載の電極アセンブリの製造方法。
  16. 前記加圧板は、前記電極積層体の第１側に提供される第１加圧板と、前記電極積層体の第２側に提供される第２加圧板とを含み、前記電極積層体は、前記第１加圧板および第２加圧板の間に位置し、
    前記第１加圧板および第２加圧板それぞれは、前記スリット部によって形成された開放領域を除いた、前記電極積層体の実質的にすべての側に重なる連続した板で形成され、前記正極タブおよび負極タブそれぞれは、前記スリット部に対応する領域で前記電極積層体の同一のエッジから突出することを特徴とする、請求項１２に記載の電極アセンブリの製造方法。
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