JP2015534233A - ポリマー二次電池セル用電極組立体 - Google Patents

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Abstract

本発明は電極組立体に関し、第1電極、第1分離膜、第2電極及び第2分離膜が順次積層され、4層構造を形成する基本単位体が少なくとも一つ積層される単位体スタック部を含み、前記第1電極又は前記第2電極のうち少なくともいずれか一つは、前記第1分離膜又は前記第2分離膜の99.7％〜100％の大きさで形成され、前記第1分離膜又は前記第2分離膜の端部に一致されるように、又は近接するように整列されることを特徴とする。【選択図】図2

Description

本発明は、ポリマー二次電池セル用電極組立体に関し、より詳しくはフォールディング工程なしに積層工程だけで製造される新しいタイプの電極組立体において、電極を分離膜に同一に、又は近接して整列されるように形成するポリマー二次電池セル用電極組立体に関する。
二次電池は、電極組立体の構造によって多様に分類され得る。一例として、二次電池はスタック型構造、巻取型(ゼリロール型)構造及びスタック/フォールディング型構造で分類され得る。
ここで、スタック型構造は、正極、分離膜、負極を所定の大きさに切断した後、これらを順次積層して電極組立体を形成する。このとき、分離膜は、正極と負極との間ごとに配置される。
巻取型構造は、正極、分離膜、負極、分離膜をシート状に形成した後、これらを順次積層し巻き取って電極組立体を形成する。
スタック/フォールディング型構造は、フルセル又はバイセルを形成した後、これらを分離膜シートを介して巻き取って電極組立体を形成する。正極、分離膜、負極を所定の大きさに切断した後、これらを順次積層すれば、フルセル又はバイセルを形成することができる(フルセル又はバイセルは、それぞれ一つ以上の正極、分離膜、負極を含む。)。
ところが、スタック型構造は、電極組立体を構成する電極単位(正極、分離膜及び負極)が互いに別に積層されるので、電極組立体を精密に整列するのが非常に困難であるだけでなく、電極組立体を生産するために非常に多くの工程が求められるとの短所がある。また、スタック/フォールディング型構造は、一般的に2台のラミネーション装備と1台のフォールディング装備が求められるため、電極組立体の製造工程が非常に複雑であるとの短所がある。特に、スタック/フォールディング型構造は、フォールディングを介してフルセルやバイセルを積層するため、フルセルやバイセルを精密に整列し難いとの短所もある。
このような短所を補完するため、最近は積層のみで電極組立体を製造しながらも、電極組立体を精密に整列させ得るだけでなく、生産性を向上させることができる製造方法が提案されたことがある。
ここで、従来の技術に係るスタック型電極組立体は、図1を参照すれば、第1極性電極14及び第2極性電極12の大きさが、分離膜16の大きさより非常に小さく形成され、これによって分離膜16の間に第1極性電極14及び第2極性電極12が動くようになり、規則的な整列が可能でないため、安全性に問題があった。このような問題を解決するため、別途の整列工程をさらに行わなければならない問題があった。
本発明が達成しようとする技術的課題は、電極を分離膜に同一に、又は近接して整列されるように形成し、これによって電極と分離膜の規則的な整列が可能であるため安全性を確保することができ、さらに電極の容量が増大されるポリマー二次電池セル用電極組立体を提供することにある。
前述した技術的課題を達成するための手段として、本発明の第1実施例によるポリマー二次電池セル用電極組立体は、第1電極、第1分離膜、第2電極及び第2分離膜が順次積層され、4層構造を形成する基本単位体が少なくとも一つ積層される単位体スタック部を含み、前記第1電極又は前記第2電極のうち少なくともいずれか一つは、前記第1分離膜又は前記第2分離膜の99.7％〜100％の大きさで形成され、前記第1分離膜又は前記第2分離膜の端部に一致されるように、又は近接するように整列されることを特徴とする。
前記第1電極又は前記第2電極のうち少なくともいずれか一つは、幅又は長さのうちいずれか一つにおいて、前記第1分離膜又は前記第2分離膜と同一であり、他の一つにおいて前記第1分離膜又は前記第2分離膜と同一であるか、小さく形成することができる。
一方、本発明の第2実施例によるポリマー二次電池セル用電極組立体は、第1電極、第1分離膜、第2電極及び第2分離膜が順次積層され、4層構造を形成する基本単位体が少なくとも一つ積層される単位体スタック部を含み、前記第1電極又は前記第2電極のうち少なくともいずれか一つは、幅又は長さを基準に前記第1分離膜又は前記第2分離膜より0〜0.3mmだけ小さく形成され、前記第1分離膜又は前記第2分離膜の端部に一致されるように、又は近接するように整列されることを特徴とする。
前記単位体スタック部は、最上側又は最下側に位置する第1電極である第1末端電極に積層される第1補助単位体をさらに含み、前記第1補助単位体は、前記第1電極が正極で且つ前記第2電極が負極であるとき、前記第1末端電極から順次、分離膜、負極、分離膜及び正極が積層されて形成され、前記第1電極が負極で且つ前記第2電極が正極であるとき、前記第1末端電極から順次、分離膜及び正極が積層されて形成され得る。
前記単位体スタック部は、最上側又は最下側に位置する第2分離膜である第2末端分離膜に積層される第2補助単位体をさらに含み、前記第2補助単位体は、前記第1電極が正極で且つ前記第2電極が負極であるとき、正極として形成され、前記第1電極が負極で且つ前記第2電極が正極であるとき、前記第2末端分離膜から順次、負極、分離膜及び正極が積層されて形成され得る。
本発明によれば、電極を分離膜に同一に、又は近接して整列されるように形成することによって、電極と分離膜をより容易に積層させることができるので、安全性を増大させ、さらに電極の容量が増大され電極組立体の商品性を向上させることができる効果がある。
従来技術に係るスタック型構造を有する電極組立体を示した図である。 本発明に係るポリマー二次電池セル用電極組立体の第1構造を示した分離斜視図である。 本発明に係るポリマー二次電池セル用電極組立体の第1構造の組み立てられた状態における幅方向の断面図である。 本発明に係るポリマー二次電池セル用電極組立体の第1構造の組み立てられた状態における長さ方向の断面図である。 本発明に係るポリマー二次電池セル用電極組立体の第2構造を示した図である。 本発明に係るポリマー二次電池セル用電極組立体の製造工程を示した工程図である。 本発明に係る基本単位体と第1補助単位体を含む単位体スタック部の第1構造を示している側面図である。 本発明に係る基本単位体と第1補助単位体を含む単位体スタック部の第2構造を示している側面図である。 本発明に係る基本単位体と第2補助単位体を含む単位体スタック部の第3構造を示している側面図である。 本発明に係る基本単位体と第2補助単位体を含む単位体スタック部の第4構造を示している側面図である。 本発明に係る基本単位体、第1補助単位体と第2補助単位体を含む単位体スタック部の第5構造を示している側面図である。 本発明に係る基本単位体と第1補助単位体を含む単位体スタック部の第6構造を示している側面図である。 本発明に係る基本単位体と第2補助単位体を含む単位体スタック部の第7構造を示している側面図である。
本発明に係るポリマー二次電池セル用電極組立体は、第1電極、第1分離膜、第2電極及び第2分離膜が順次積層され、4層構造を形成する基本単位体が少なくとも一つ積層される単位体スタック部を含むものの、前記電極の大きさは分離膜に同一に、又は近接して整列されるように形成して、積層の効率性及び容量の増大による商品性の向上を得ることができる構成である。
以下、図を参照して本発明の属する技術分野で通常の知識を有する者が容易に実施できるように、本発明の実施例を詳しく説明する。しかし、本発明は幾つかの形態に具現され得、ここで説明する実施例に限定されない。また、図で本発明を明確に説明するため、説明と関わりのない部分は略しており、明細書の全体を通して類似の部分に対しては類似の図面符号を付けた。
[本発明の第1実施例によるポリマー二次電池セル用電極組立体]
本発明の第1実施例によるポリマー二次電池セル用電極組立体は、単位体スタック部を含み、前記単位体スタック部は基本単位体を少なくとも一つ積層されて形成され、基本単位体は、第1電極、第1分離膜、第2電極、第2分離膜が順次積層されて形成される。
以下、本発明の第1実施例によるポリマー二次電池セル用電極組立体の構成をより明確に説明する。
基本単位体110の第1構造は図2ないし図4に示されているように、第1電極111、第1分離膜112、第2電極113及び第2分離膜114が順次積層されて形成される。このように基本単位体110は基本的に4層構造を有する。
すなわち、基本単位体110は、図2ないし図4を参照すれば、第1電極111、第1分離膜112、第2電極113及び第2分離膜114が上側から下側に順次積層されて形成される。このとき、第1電極111と第2電極113は互いに逆の電極である。例えば、第1電極111が正極であれば、第2電極113は負極である。もちろん、その逆もあり得る。
ここで、第1電極111又は第2電極113のうち少なくともいずれか一つは、第1分離膜112又は第2分離膜114の99.7％〜100％の大きさで形成され、これによって第1電極111、第1分離膜112、第2電極113及び第2分離膜114を積層すれば、第1電極111又は第2電極113が第1分離膜112又は第2分離膜114の端部に一致されるように、又は近接されるように整列されながら、規則的に整列させることができる。
一例として、第1電極111及び第2電極113は、図2を参照すれば、第1分離膜112及び第2分離膜114の99.7％〜100％の大きさで形成され、これによって第1電極111及び第2電極113の幅方向の長さと第1分離膜112及び第2分離膜114の幅方向の長さの差が殆どなくなり(図3参照)、また、第1電極111及び第2電極113の長さ方向の長さと第1分離膜112及び第2分離膜114の長さ方向の長さの差が殆どなくなる(図4参照)。
したがって、基本単位体110は、第1電極111、第1分離膜112、第2電極113及び第2分離膜114の積層時に別途の整列過程がなくとも規則的に整列させることができ、第1電極111及び第2電極113が動く現象を防止して安全性を確保することができ、さらに第1電極111及び第2電極113の容量の増大によって電極組立体の性能を向上させることができる。
一方、本発明の図では示していないが、基本単位体110は、第1電極111又は第2電極113を、第1分離膜112及び第2分離膜114の99.7％〜100％の大きさで形成することができ、これは第1電極111及び第2電極113のうちいずれか一つの容量の増大が必要であるか、又は整列が必要な場合に適用可能である。
ここで、第1電極111又は第2電極113の大きさが、第1分離膜112及び第2分離膜114の99.6％以下の大きさで形成される場合、第1分離膜112及び第2分離膜114内で第1電極111又は第2電極113が動くようになり、これによって別途の整列過程を行わなければならない問題がある。
また、第1電極111又は第2電極113の大きさが、第1分離膜112及び第2分離膜114の100.0％以上の大きさで形成される場合、第1電極111と第2電極113の接触現象によって問題が発生することができる。
また、本発明の図では示していないが、基本単位体110は、第1電極111又は第2電極113のうち少なくともいずれか一つは、幅又は長さのうちいずれか一つにおいて第1分離膜112又は第2分離膜114と同一であり、他の一つにおいて第1分離膜112又は第2分離膜114より小さく形成することができる。
すなわち、基本単位体110は、第1電極111又は第2電極113の幅又は長さのうちいずれか一つのみを増大して、第1分離膜112又は第2分離膜114の幅又は長さに同一に形成され、これによって増大された第1電極111又は第2電極113のいずれか一辺を介して、第1分離膜112又は第2分離膜114と規則的に整列させることができる。
したがって、基本単位体110は、第1電極111、第1分離膜112、第2電極113及び第2分離膜114を順次積層するものの、第1電極111又は第2電極113のうち少なくともいずれか一つの大きさを第1分離膜112又は第2分離膜114の99.7％〜100％大きさで形成することにより、整列性、容量拡大及び安全性を増大させることができる。
また、このような構造を有する基本単位体110を、少なくとも一つ積層して単位体スタック部100を形成する。
すなわち、単位体スタック部100は、図7に示されているように、少なくとも一つの基本単位体110を含む。すなわち、単位体スタック部100は、一つの基本単位体110で形成されるか、又は少なくとも二つの基本単位体110で形成される。また、単位体スタック部100は、基本単位体110が積層されて形成される。
例えば、一つの基本単位体110上に他の一つの基本単位体110が積層されて単位体スタック部100が形成され得る。このように単位体スタック部100は、基本単位体110が基本単位体単位で積層されて形成される。すなわち、基本単位体110を予め形成した後、これを順次積層して単位体スタック部100を形成する。
このように本実施例による単位体スタック部100は、基本単位体110が繰り返して積層されて形成されるとの点に基本的な特徴がある。このような方式で単位体スタック部100を形成すれば、基本単位体110を非常に精密に整列させることができるとの長所と、生産性を向上させることができるとの長所を有することができる。
一方、基本単位体110'の第2構造は、図5に示されているように、第1電極111、第1分離膜112、第2電極113及び第2分離膜114が、下側から上側に順次積層されて形成され得る。
ここで、第1電極111又は第2電極113のうち少なくともいずれか一つは、第1分離膜112又は第2分離膜114の99.7％〜100％の大きさで形成され、第1分離膜112又は第2分離膜114の端部に一致されるように、又は近接するように整列され得る。
一方、基本単位体110'の第2構造は、前述した基本単位体110の第1構造と第1電極111、第1分離膜112、第2電極113及び第2分離膜114が積層される順序に差があるだけで、残りの構成は同一なので、重複される説明は略する。
また、このような構造を有する基本単位体110'を少なくとも一つ積層して単位体スタック部100'を形成する。
すなわち、単位体スタック部100'は、図11に示されているように、少なくとも一つの基本単位体110'を含む。すなわち、単位体スタック部100'は一つの基本単位体110'で形成されるか、又は少なくとも二つの基本単位体110'で形成される。
[本発明の第2実施例によるポリマー二次電池セル用電極組立体]
一方、本発明の第2実施例によるポリマー二次電池セル用電極組立体であって、第1電極111又は第2電極113のうち少なくともいずれか一つは、幅又は長さを基準に第1分離膜112又は第2分離膜114より0〜0.3mmだけ小さく形成され得、これによって第1分離膜112又は第2分離膜114の端部に一致されるように、又は近接するように整列される。ここで、本発明の第2実施例によるポリマー二次電池セル用電極組立体は、前述した第1実施例によるポリマー二次電池セル用電極組立体と単位における差があるだけで、構成及び効果は同一なので、詳しい説明は略する。
[基本単位体の製造工程]
このような積層構造を有する基本単位体110は、次のような工程で形成され得る(図6参照)。
先ず、第1電極材料121、第1分離膜材料122、第2電極材料123及び第2分離膜材料124を準備する。ここで、電極材料121、123は、以下で検討してみるように所定の大きさに切断して電極111、113を形成する。これは、分離膜材料122、124も同一である。工程の自動化のために電極材料と分離膜材料は、ロールに巻き取られている形態を有するのが好ましい。このように材料等を準備した後、第1電極材料121をカッターC1を介して所定の大きさに切断する。また、第2電極材料123もカッターC2を介して所定の大きさに切断する。その後、所定の大きさの第1電極材料121を第1分離膜材料122上に供給する。また、所定の大きさの第2電極材料123も第2分離膜材料124上に供給する。その後、材料等を全て共にラミネータL1、L2に供給する。
単位体スタック部100は、前記で検討してみたように、基本単位体110が繰り返して積層されて形成される。ところが、基本単位体110を構成する電極と分離膜が互いに分離されれば、基本単位体110を繰り返して積層することが非常に困難になり得る。したがって、基本単位体110を形成するとき、電極と分離膜を互いに接着するのが好ましい。ラミネータL1、L2は、このように電極と分離膜を互いに接着するために用いられる。すなわち、ラミネータL1、L2は材料等に圧力を加えるか、又は熱と圧力を加えて、電極材料と分離膜材料を互いに接着する。このように、電極材料と分離膜材料はラミネータL1、L2で互いに接着される。このような接着によって、基本単位体110はより安定的に自分の形状を維持することができる。
最後に、第1分離膜材料122と第2分離膜材料124を共にカッターC3を介して所定の大きさに切断する。このような切断によって基本単位体110が形成され得る。さらに、必要に応じて基本単位体110に対する各種検査を行うこともできる。例えば、厚さ検査、ビジョン検査、ショート検査のような検査を追加して行うこともできる。
一方、分離膜(分離膜材料)は、接着力を有するコーティング物質で表面がコーティングされ得る。このとき、コーティング物質は無機物粒子とバインダ高分子の混合物であり得る。ここで、無機物粒子は分離膜の熱的安全性を向上させることができる。すなわち、無機物粒子は高温における分離膜が収縮することを防止することができる。また、バインダ高分子は、無機物粒子を固定させることができる。このような無機物粒子等によって分離膜の表面に形成されるコーティング層には、所定の気孔構造が形成され得る。このような気孔構造によって無機物粒子が分離膜にコーティングされていても、正極から負極にイオンが円滑に移動することができる。また、バインダ高分子は、無機物粒子を分離膜に安定的に維持させて、分離膜の機械的安全性も向上させることができる。さらに、バインダ高分子は、分離膜を電極により安定的に接着させることができる(このようなコーティングをSRSコーティングという。)。参考までに、分離膜はポリオレフィン系列の分離膜基材で形成され得る。
ところが、図2と図5で示しているように、第1分離膜112は両面に電極111、113が位置するのに反し、第2分離膜114は一面にのみ電極113が位置する。したがって、第1分離膜112は両面にコーティング物質がコーティングされ得、第2分離膜114は一面にのみコーティング物質がコーティングされ得る。すなわち、第1分離膜112は第1電極111と第2電極113に対向する両面にコーティング物質がコーティングされ得、第2分離膜114は第2電極113に対向する一面にのみコーティング物質がコーティングされ得る。
このようにコーティング物質による接着は、基本単位体内でなされるもので十分である。したがって、前記で検討してみたように、第2分離膜114は一面にのみコーティングがなされていても構わない。但し、基本単位体同士もheat pressなどの方法で互いに接着され得るので、必要に応じて第2分離膜114も両面にコーティングがなされ得る。すなわち、第2分離膜114も第2電極113に対向する一面と、その反対面にコーティング物質がコーティングされ得る。このような場合、上側に位置する基本単位体とこの真下に位置する基本単位体は、第2分離膜の外面のコーティング物質を介して互いに接着され得る。
参考までに、接着力を有するコーティング物質を分離膜に塗布した場合、所定の物体で分離膜に直接圧力を加えるのは好ましくない。分離膜は、通常、電極より外側に長く延長される。したがって、第1分離膜112の末端と第2分離膜114の末端を互いに結合させようとする試みがあり得る。例えば、第1分離膜112の末端と第2分離膜114の末端を超音波融着で互いに融着させようとする試みがあり得る。ところが、このような超音波融着は、ホーン(horn)で対象を直接加圧する必要がある。しかし、このようにホーンで分離膜の末端を直接加圧すれば、接着力を有するコーティング物質によって分離膜にホーンがくっ付き得る。これにより装置の故障が招かれ得る。したがって、接着力を有するコーティング物質を分離膜に塗布した場合、所定の物体で分離膜に直接圧力を加える工程を適用するのは好ましくない。
さらに、基本単位体110が必ず4層構造を有しなければならないものではない。例えば、基本単位体110は第1電極111、第1分離膜112、第2電極113、第2分離膜114、第1電極111、第1分離膜112、第2電極113及び第2分離膜114が順次積層されて形成される8層構造を有することもある。すなわち、基本単位体110は4層構造が繰り返して積層されて形成される構造を有することもある。前記で検討してみたように、単位体スタック部100は基本単位体110が繰り返して積層されて形成される。したがって、4層構造を繰り返して積層して単位体スタック部100を形成することもあるが、例えば8層構造を繰り返して積層して単位体スタック部100を形成することもある。
[本発明のポリマー二次電池セル用電極組立体の他の実施例]
一方、単位体スタック部100aは、第1補助単位体130と第2補助単位体140のうち少なくともいずれか一つをさらに含むことができる。先ず、第1補助単位体130に対して検討してみる。基本単位体110は、第1電極111、第1分離膜112、第2電極113及び第2分離膜114が上側から下側に、又は下側から上側に順次積層されて形成される。したがって、このような基本単位体110が繰り返して積層されて単位体スタック部100が形成されれば、単位体スタック部100の最上側(図7参照)、又は最下側(図11参照)に第1電極116（以下「第1末端電極」という)が位置するようになる(第1末端電極は正極であり得、負極でもあり得る。)。第1補助単位体130は、このような第1末端電極116にさらに積層される。
ここで、第1電極111と第2電極113の大きさは、分離膜114、112に同一に、又は近接して整列されるように形成され得、これによって第1補助単位体130の整列特性と安全性を確保することができる。
図7は、本発明に係る基本単位体と第1補助単位体を含む単位体スタック部の第1構造を示した図である。
具体的に説明すれば、単位体スタック部100aは、図7に示されているように、第1補助単位体130aを含み、第1補助単位体130aは第1電極111が正極で且つ第2電極113が負極であれば、第1末端電極116から順次、すなわち第1末端電極116から外側(図7を基準に上側)に、分離膜114、負極113、分離膜112及び正極111が順次積層されて形成される。
図8は、本発明に係る基本単位体と第1補助単位体を含む単位体スタック部の第2構造を示した図である。
また、単位体スタック部100bは、図8に示されているように、第1補助単位体130bを含むことができ、第1補助単位体130bは第1電極111が負極で且つ第2電極113が正極であれば、第1末端電極116から順次、すなわち第1末端電極116から外側に分離膜114及び正極113が順次積層されて形成され得る。
したがって、単位体スタック部100は、図7及び8を参照すれば、第1補助単位体130によって第1末端電極116側の最外側に正極を位置させることができる。
一方、電極は一般的に集電体と集電体の両面に塗布される活物質層(活物質)で構成される。これによって、図7を基準に、正極の活物質層のうち集電体の下側に位置した活物質層は、分離膜を媒介として負極の活物質層のうち集電体の上側に位置した活物質層と互いに反応する。ところが、基本単位体110を同一に形成した後、これを順次積層して単位体スタック部100を形成すれば、単位体スタック部100の最上側又は最下側に位置した第1末端電極は、他の第1電極と同一に集電体の両面に活物質層を備えるしかない。しかし、第1末端電極が集電体の両面に活物質層を塗布した構造を有せば、第1末端電極の活物質層のうち外側に位置した活物質層は、他の活物質層と反応することができない。したがって、活物質層が無駄使いとなる問題が招かれる。
第1補助単位体130はこのような問題を解決するためのものである。すなわち、第1補助単位体130は、基本単位体110とは別に形成される。したがって、第1補助単位体130は集電体の一面にのみ活物質層が形成された正極を備えることができる。すなわち、第1補助単位体130は、集電体の両面のうち基本単位体110に対向する一面(図7を基準に下側に向かう一面)にのみ活物質層がコーティングされた正極を備えることができる。結果的に、第1末端電極116にさらに第1補助単位体130を積層して単位体スタック部100を形成すれば、第1末端電極116側の最外側に片面のみコーティングされた正極を位置させることができる。したがって、活物質層が無駄使いとなる問題を解決することができる。また、正極は(例えば)ニッケルイオンを放出する構成なので、最外側に正極を位置させるのが電池容量に有利である。
次に、第2補助単位体140に対して検討してみる。
第2補助単位体140は、基本的に第1補助単位体130と同一の役割を行う。より具体的に説明する。基本単位体110は、第1電極111、第1分離膜112、第2電極113及び第2分離膜114が上側から下側に、又は下側から上側に順次積層されて形成される。したがって、このような基本単位体110が繰り返して積層されて単位体スタック部100が形成されれば、単位体スタック部100の最上側(図11参照)、又は最下側(図9参照)に第2分離膜117（以下「第2末端分離膜」という)が位置するようになる。第2補助単位体140は、このような第2末端分離膜117にさらに積層される。
ここで、前記第1電極111と第2電極113の大きさは、分離膜114、112に同一に、又は近接して整列されるように形成され得、これによって第2補助単位体140の整列特性と安全性を確保することができる。
図9は、本発明に係る基本単位体と第2補助単位体を含む単位体スタック部の第3構造を示した図である。
より具体的に、単位体スタック部100cは、図9に示されているように、第2補助単位体140aを含むことができ、第2補助単位体140aは、第1電極111が正極で且つ第2電極113が負極であれば、正極111として形成され得る。
図10は、本発明に係る基本単位体と第2補助単位体を含む単位体スタック部の第4構造を示した図である。
また、単位体スタック部100dは、図10に示されているように、第2補助単位体140bを含むことができ、第2補助単位体140bは第1電極111が負極で且つ第2電極113が正極であれば、第2末端分離膜117から順次、すなわち第2末端分離膜117から外側(図10を基準に下側)に、負極111、分離膜112及び正極113が順次積層されて形成され得る。第2補助単位体140も第1補助単位体130と同一に集電体の両面のうち基本単位体110に対向する一面(図10を基準に上側に向かう一面)にのみ活物質層がコーティングされた正極を備えることができる。結果的に、第2末端分離膜117に第2補助単位体140をさらに積層して単位体スタック部100を形成すれば、第2末端分離膜117側の最外側に片面のみコーティングされた正極を位置させることができる。
参考までに、図7と図8、そして図9と図10は、第1電極111、第1分離膜112、第2電極113及び第2分離膜114が上側から下側に順次積層された場合を例示している。これとは逆に、第1電極111、第1分離膜112、第2電極113及び第2分離膜114が下側から上側に順次積層された場合においても、前記で説明したところと同一に説明され得る。また、第1補助単位体130と第2補助単位体140は必要に応じて、最外側に分離膜をさらに含むこともできる。一例として、最外側に位置した正極がケースと電気的に絶縁される必要がある場合、第1補助単位体130と第2補助単位体140は正極の外側に分離膜をさらに含むことができる。同じ理由で、図9のように第2補助単位体140が積層されている側の反対側(すなわち、図10の単位体スタック部の最上側)に露出している正極にも、分離膜がさらに含まれ得る。
一方、図11ないし図12に示されているように、単位体スタック部を形成するのが好ましい。
図11及び図12は、本発明に係る基本単位体、第1補助単位体と第2補助単位体を含む単位体スタック部の第5構造及び第6構造を示した図である。
先ず、図11に示されているように、単位体スタック部100eを形成することができ、単位体スタック部100eは基本単位体110'と第1補助単位体130cと第2補助単位体140cを含む。
すなわち、基本単位体110'は下側から上側に、第1電極111、第1分離膜112、第2電極113及び第2分離膜114が順次積層されて形成され得る。このとき、第1電極111は正極であり得、第2電極113は負極であり得る。
第1補助単位体130cは第1末端電極116から順次、すなわち図１１を基準に上側から下側に分離膜114、負極113、分離膜112及び正極111が積層されて形成され得る。このとき、第1補助単位体130cの正極111は、基本単位体110'に対向する一面にのみ活物質層が形成され得る。
第2補助単位体140cは、第2末端分離膜117から順次、すなわち図11を基準に下側から上側に、正極111(第1正極)、分離膜112、負極113、分離膜114及び正極118(第2正極)が積層されて形成され得る。このとき、第2補助単位体140cの正極のうち最外側に位置した正極118（第2正極)は、基本単位体110'に対向する一面にのみ活物質層が形成され得る。参考までに、補助単位体が分離膜を含めば、単位体の整列に有利である。
次に、図12に示されているように、単位体スタック部100fを形成することができ、単位体スタック部100fは、基本単位体110'と、基本単位体110'の下部に第1補助単位体130dを含む。
基本単位体110'は、下側から上側に第1電極111、第1分離膜112、第2電極113及び第2分離膜114が順次積層されて形成され得る。このとき、第1電極111は正極であり得、第2電極113は負極であり得る。
また、第1補助単位体130dは、第1末端電極116から順次、分離膜114、負極113及び分離膜112が積層されて形成され得る。このとき、第2補助単位体は備えられなくとも構わない。参考までに、負極は電位差によって電極ケース(例えば、パウチ)のアルミニウム層と反応を起こすことができる。したがって、負極は分離膜を介して電極ケースから絶縁されるのが好ましい。
図13は、本発明に係る基本単位体と第2補助単位体を含む単位体スタック部の第7構造を示した図である。
最後に、図13に示されているように、単位体スタック部100gを形成することができ、単位体スタック部100gは基本単位体110と、基本単位体110の下部に第2補助単位体140dを含む。
基本単位体110は、上側から下側に第1電極111、第1分離膜112、第2電極113及び第2分離膜114が積層されて形成され得る。このとき、第1電極111は負極であり得、第2電極113は正極であり得る。
また、第2補助単位体140dは、第2末端分離膜117から順次、負極111、分離膜112、正極113、分離膜114及び負極119が順次積層されて形成され得る。このとき、第1補助単位体は備えられなくとも構わない。
また、本発明の範囲は、前記詳細な説明よりは後述する特許請求の範囲によって表され、特許請求の範囲の意味及び範囲、そしてその均等概念から導出される全ての変更又は変形された形態が、本発明の範囲に含まれるものと解釈されなければならない。

Claims (17)

  1. 第1電極、第1分離膜、第2電極及び第2分離膜が順次積層され、4層構造を形成する基本単位体が少なくとも一つ積層される単位体スタック部を含み、
    前記第1電極又は前記第2電極のうち少なくともいずれか一つは、前記第1分離膜又は前記第2分離膜の99.7％〜100％の大きさで形成され、前記第1分離膜又は前記第2分離膜の端部に一致されるように、又は近接するように整列されることを特徴とするポリマー二次電池セル用電極組立体。
  2. 第1電極、第1分離膜、第2電極及び第2分離膜が順次積層され、4層構造を形成する基本単位体が少なくとも一つ積層される単位体スタック部を含み、
    前記第1電極又は前記第2電極のうち少なくともいずれか一つは、幅又は長さを基準に前記第1分離膜又は前記第2分離膜より0〜0.3mmだけ小さく形成され、前記第1分離膜又は前記第2分離膜の端部に一致されるように、又は近接するように整列されることを特徴とするポリマー二次電池セル用電極組立体。
  3. 前記第1電極又は前記第2電極のうち少なくともいずれか一つは、幅又は長さのうちいずれか一つにおいて、前記第1分離膜又は前記第2分離膜と同一であり、他の一つにおいて、前記第1分離膜又は前記第2分離膜と同一であるか、小さいことを特徴とする請求項1に記載のポリマー二次電池セル用電極組立体。
  4. 前記基本単位体は、前記電極と前記分離膜が互いに接着されて形成されることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のポリマー二次電池セル用電極組立体。
  5. 前記電極と前記分離膜の接着は、前記電極と前記分離膜に圧力を加えることによる接着、又は前記電極と前記分離膜に圧力と熱を加えることによる接着であることを特徴とする請求項4に記載のポリマー二次電池セル用電極組立体。
  6. 前記分離膜は、接着力を有するコーティング物質が表面にコーティングされることを特徴とする請求項4に記載のポリマー二次電池セル用電極組立体。
  7. 前記コーティング物質は、無機物粒子とバインダ高分子の混合物であることを特徴とする請求項6に記載のポリマー二次電池セル用電極組立体。
  8. 前記第1分離膜は、前記第1電極と前記第2電極に対向する両面に前記コーティング物質がコーティングされ、前記第2分離膜は、前記第2電極に対向する一面にのみ前記コーティング物質がコーティングされることを特徴とする請求項6に記載のポリマー二次電池セル用電極組立体。
  9. 前記第1分離膜は、前記第1電極と前記第2電極に対向する両面に前記コーティング物質がコーティングされ、前記第2分離膜は、前記第2電極に対向する一面とその反対面に前記コーティング物質がコーティングされ、
    前記単位体スタック部は、二つ以上の基本単位体が積層されて形成されるものの、前記第2分離膜のコーティング物質によって基本単位体同士が互いに接着されて形成されることを特徴とする請求項6に記載のポリマー二次電池セル用電極組立体。
  10. 前記基本単位体は、前記4層構造が繰り返して積層されて形成されることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のポリマー二次電池セル用電極組立体。
  11. 前記単位体スタック部は、最上側又は最下側に位置する第1電極である第1末端電極に積層される第1補助単位体をさらに含み、
    前記第1補助単位体は、前記第1電極が正極で且つ前記第2電極が負極であるとき、前記第1末端電極から順次、分離膜、負極、分離膜及び正極が積層されて形成され、前記第1電極が負極で且つ前記第2電極が正極であるとき、前記第1末端電極から順次、分離膜及び正極が積層されて形成されることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のポリマー二次電池セル用電極組立体。
  12. 前記第1補助単位体の正極は、集電体、及び前記集電体の両面のうち前記基本単位体に対向する一面にのみコーティングされる活物質を備えることを特徴とする請求項11に記載のポリマー二次電池セル用電極組立体。
  13. 前記単位体スタック部は、最上側又は最下側に位置する第1電極である第1末端電極に積層される第1補助単位体をさらに含み、
    前記第1補助単位体は、前記第1電極が正極で且つ前記第2電極が負極であるとき、前記第1末端電極から順次、分離膜、負極及び分離膜が積層されて形成されることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のポリマー二次電池セル用電極組立体。
  14. 前記単位体スタック部は、最上側又は最下側に位置する第2分離膜である第2末端分離膜に積層される第2補助単位体をさらに含み、
    前記第2補助単位体は、前記第1電極が正極で且つ前記第2電極が負極であるとき、正極として形成され、前記第1電極が負極で且つ前記第2電極が正極であるとき、前記第2末端分離膜から順次、負極、分離膜及び正極が積層されて形成されることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のポリマー二次電池セル用電極組立体。
  15. 前記第2補助単位体の正極は、集電体、及び前記集電体の両面のうち前記基本単位体に対向する一面にのみコーティングされる活物質を備えることを特徴とする請求項14に記載のポリマー二次電池セル用電極組立体。
  16. 前記単位体スタック部は、最上側又は最下側に位置する第2分離膜である第2末端分離膜に積層される第2補助単位体をさらに含み、
    前記第2補助単位体は、前記第1電極が正極で且つ前記第2電極が負極であるとき、前記第2末端分離膜から順次、第1正極、分離膜、負極、分離膜及び第2正極が積層されて形成され、
    前記第2補助単位体の第2正極は集電体、及び前記集電体の両面のうち前記基本単位体に対向する一面にのみコーティングされる活物質を備えることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のポリマー二次電池セル用電極組立体。
  17. 前記単位体スタック部は、最上側又は最下側に位置する第2分離膜である第2末端分離膜に積層される第2補助単位体をさらに含み、
    前記第2補助単位体は、前記第1電極が負極で且つ前記第2電極が正極であるとき、前記第2末端分離膜から順次、負極、分離膜、正極、分離膜及び負極が積層されて形成されることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のポリマー二次電池セル用電極組立体。
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