JP2020510977A

JP2020510977A - 二次電池用の電極、この製造方法及び電極組立体

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Publication number: JP2020510977A
Application number: JP2019549523A
Authority: JP
Inventors: ナム・ウォン・キム; ピル・キュ・パク; ハン・ガブ・ソン; トゥク・ジュン・ユン; タ・ヒョン・キム; アン・ス・チョン
Original assignee: エルジー・ケム・リミテッド
Priority date: 2017-08-21
Filing date: 2018-08-20
Publication date: 2020-04-09
Anticipated expiration: 2038-08-20
Also published as: JP7047202B2; KR102265849B1; EP3595047A2; CN110495019A; US20210126249A1; EP3595047A4; CN110495019B; US11539044B2; KR20190020618A

Abstract

本発明は、二次電池用の電極、この製造方法及び電極組立体に係り、さらに詳しくは、二次電池の安定性を向上させるための二次電池用の電極、この製造方法及び電極組立体に関する。本発明の実施形態に係る二次電池用の電極は、一方向に延設される集電体と、前記集電体の一方の面に形成され、第１の傾斜部及び第１の突出部を含む第１の活物質層と、前記集電体の他方の面に形成され、第２の傾斜部及び第２の突出部を含む第２の活物質層と、を備え、前記第２の突出部は、前記集電体を中心として前記第１の傾斜部と対向しない位置に形成されるように前記第２の活物質層の上の位置が制御される。

Description

本発明は、二次電池用の電極、この製造方法及び電極組立体に係り、さらに詳しくは、二次電池の安定性を向上させるための二次電池用の電極、この製造方法及び電極組立体に関する。

最近、充放電可能な二次電池は、ワイヤレスモバイル機器のエネルギー源として広範に用いられている。また、二次電池は、化石燃料を用いる既存のガソリン車両、ディーゼル車両などの大気汚染などを解決するための方案として提示されている電気自動車（ＥＶ）、ハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）、プラグインハイブリッド電気自動車（Ｐｌｕｇ‐ＩｎＨＥＶ）などの動力源としても注目を集めている。

小型モバイル機器には、１台のデバイス当たりに１個または２〜４個の電池セルが用いられるのに対し、自動車などの中大型デバイスには、高出力・大容量が求められるため、多数個の電池セルを電気的に接続した中大型電池モジュールが用いられる。

中大型電池モジュールは、できる限り、小型・軽量に製造されることが好ましいため、高い集積度にて充電可能であり、容量に比べて重量の小さな角型電池、ポーチ型電池などが中大型電池モジュールの電池セル（単位電池）として主として用いられている。特に、アルミニウムラミネートシートなどを外装部材として用いるポーチ型電池は、軽量であり、製造コストが低い他、変形し易いなどの利点があることから、最近、多大な関心を集めている。

この種の二次電池の電極組立体の製造方法としては種々の方法が挙げられる。中でも、最も一般的に用いられる技術は、正極、負極及び正極と負極との間に介在されるセパレーターを一緒に巻き取ってジェリーロール（Ｊｅｌｌｙｒｏｌｌ）状にする技術である。しかしながら、このようなジェリーロール状の電極組立体は、長尺のシート状の正極と負極を密集された状態で巻き取って断面視で円筒状または長円状の構造にするため、充放電の際に電極の膨張及び収縮により誘起される応力が電極組立体の内部に蓄積され、そのような応力の蓄積が所定の限界を超えると、電極組立体のひび割れなどの変形が生じてしまう。このような電極組立体の変形により、電池の性能が急激に低下され、内部短絡により電池の安全性が脅かされるという問題を招く。

韓国公開特許第１０−２０１５−００５４７０２号公報

本発明は、集電体に印加される圧力を緩和させて集電体の変形を防止し、電極の製造に際してひび割れが生じることを未然に防止することのできる二次電池用の電極、この製造方法及び電極組立体を提供する。

本発明の実施形態に係る二次電池用の電極は、一方向に延設される集電体と、前記集電体の一方の面に形成され、第１の傾斜部及び第１の突出部を含む第１の活物質層と、前記集電体の他方の面に形成され、第２の傾斜部及び第２の突出部を含む第２の活物質層と、を備え、前記第２の突出部は、前記集電体を中心として前記第１の傾斜部と対向しない位置に形成されるように前記第２の活物質層の上の位置が制御される。

前記第２の突出部は、前記第２の傾斜部から所定の間隔だけ離間して形成されてもよい。

前記集電体の一方の面には、前記第１の活物質層が配設されていない無地部が形成されてもよい。

前記第１の傾斜部及び第１の突出部は、前記第１の活物質層の一方の側に形成され、前記第２の傾斜部及び第２の突出部は、前記第１の活物質層の一方の側と同じ方向に位置する前記第２の活物質層の一方の側に形成されてもよい。

前記第１の活物質層及び第２の活物質層は、負極用の電極活物質から形成されるか、あるいは、正極用の電極活物質から形成されてもよい。

また、本発明の実施形態に係る二次電池用の電極の製造方法は、一方の面に第１の傾斜部及び第１の突出部を含む第１の活物質層が形成された集電体を設ける工程と、前記集電体を一方向に搬送する工程と、前記集電体の他方の面に第２の活物質を塗布して、第２の傾斜部及び第２の突出部を含む第２の活物質層を形成する工程と、を含み、前記第２の活物質層を形成する工程において、前記第２の突出部は、前記集電体を中心として前記第１の傾斜部と対向しない位置に形成されるように前記第２の活物質層の上の位置が制御される。

前記第２の活物質層を形成する工程において、前記第２の突出部は、前記第２の傾斜部から所定の間隔だけ離間するように形成されてもよい。

前記第２の突出部の位置は、前記第２の活物質層の塗布圧力を調節して制御されてもよい。

前記第２の突出部の位置は、前記集電体の搬送速度を調節して制御されてもよい。

さらに、本発明の実施形態に係る電極組立体は、正極、負極及び前記正極と負極との間に介在されるセパレーターが巻き取られた電極組立体であって、前記正極及び負極のうちの少なくとも一方は、上述の二次電池用の電極を備える。

本発明の実施形態に係る二次電池用の電極、この製造方法及び電極組立体によれば、集電体を中心として第１の活物質層の傾斜部と対向しない位置に第２の活物質層に形成される突出部の位置を制御することにより、集電体に印加される圧力を緩和させて集電体の変形を防止し、電極の製造に際してひび割れが生じることを未然に防止することができる。

また、本発明の実施形態によれば、電極の厚さが急増しないように集電体の両面にそれぞれ形成される第１の活物質層及び第２の活物質層の形状を制御して、均一な厚さの二次電池用の電極を得ることができ、製品の安定性、経済性及び歩留まり率を向上させることができる。

通常の二次電池用の電極の様子を示す図。通常の二次電池用の電極において、集電体に圧力が印加される様子を示す図。通常の二次電池用の電極において、集電体にひび割れが生じる位置を示す図。通常の二次電池用の電極において、集電体の相当塑性歪みを示す図。本発明の一実施形態に係る二次電池用の電極の様子を示す図。本発明の他の実施形態に係る二次電池用の電極の様子を示す図。本発明の実施形態に係る二次電池用の電極において、集電体に圧力が印加される様子を示す図。本発明の実施形態に係る二次電池用の電極において、集電体の相当塑性歪みを示す図。

以下、添付図面に基づいて、本発明の実施形態をより詳しく説明する。しかしながら、本発明は以下に開示される実施形態に何ら限定されるものではなく、異なる様々な形態に具体化され、単にこれらの実施形態は本発明の開示を完全たるものにし、通常の知識を有する者に発明の範囲を完全に知らせるために提供されるものである。図中、同じ符号は、同じ構成要素を指し示す。

この種の二次電池の電極組立体の製造方法としては種々の方法が挙げられる。中でも、最も一般的に用いられる技術は、正極、負極及び正極と負極との間に介在されるセパレーターを一緒に巻き取ってジェリーロール（Ｊｅｌｌｙｒｏｌｌ）状にする技術である。ここで、二次電池の電極組立体に含まれる正極及び負極などの電極は、集電体に電極活物質層を形成する工程を含む。このような電極活物質層を形成する工程は、電極活物質粒子がバインダー溶液中に吹き付けられた活物質スラリーを集電体に塗布する工程と、集電体に塗布された活物質スラリーを乾燥させて活物質スラリー中に存在する溶液と水分を取り除くことにより、集電体に電極活物質層を形成する工程と、を含む。

活物質スラリーは、物理的な特性からみて、高い粘性係数を有する。したがって、集電体の上に電極活物質層を形成するに当たっては、ドラッグ（ｄｒａｇ）領域として限定されて塗布領域の先端部に先鋭状に生成される傾斜部が形成され、バルコニー（ｂａｌｃｏｎｙ）領域として限定されて傾斜部から所定の間隔だけ離間している位置に凸状に生成される突出部が形成されることになる。

図１は、通常の二次電池用の電極の様子を示す図であり、図２は、通常の二次電池用の電極において、集電体に圧力が印加される様子を示す図である。また、図３は、通常の二次電池用の電極において、集電体にひび割れが生じる位置を示す図であり、図４は、通常の二次電池用の電極において、集電体の相当塑性歪みを示す図である。

図１から図４を参照すると、通常の二次電池用の電極の場合、一方向に延設される集電体１００の一方の面には、第１の傾斜部２１０及び第１の突出部２２０を含む第１の活物質層２００が形成される。また、集電体１００の他方の面には、第２の傾斜部３１０及び第２の突出部３２０を含む第２の活物質層３００が形成される。ここで、傾斜部とは、前述したように、塗布領域の先端部に先鋭状に生成されるドラッグ領域を意味し、突出部とは、傾斜部から所定の間隔だけ離間している位置に凸状に生成されるバルコニー領域を意味する。

ジェリーロールタイプの電極組立体を有する電池は、巻取りに伴う安定性を確保するために、集電体１００の一方の面に第１の活物質層２００が配設されていない無地部Ｎを形成する。しかしながら、このように、集電体１００の一方の面に第１の活物質層２００が配設されていない無地部Ｎを形成し、集電体１００の他方の面に第２の活物質層３００を形成する場合、第１の活物質層２００の第１の傾斜部２１０に対向する領域には、第２の活物質層３００の第２の突出部３２０が位置することになる。

このように、第１の活物質層２００の第１の傾斜部２１０に対向する領域に第２の活物質層３００の第２の突出部３２０が位置すれば、第２の活物質層３００の第２の突出部３２０が位置する領域の電極の厚さが急激に厚くなり、その結果、当該領域には局部的に圧延率が増大して集電体１００の変形が生じてしまう。すなわち、図２に示すように、第１の活物質層２００と第２の活物質層３００との間において、集電体１００は、略１６．７μｍの厚さを保持しているが、第１の活物質層２００の第１の傾斜部２１０に対向して第２の活物質層３００の第２の突出部３２０が位置する領域には、集電体１００は、略１２．８μｍの厚さとなっており、変形が生じたことが判る。

また、一般に、集電体１００の一方の面に第１の活物質層２００が配設されていない無地部Ｎは、集電体１００の延在方向に沿って集電体１００の端部から所定の長さに形成（図２から図４においては、無地部が１３ｍｍの長さに形成）される。この場合、図３に示すように、電極の長さ、すなわち、集電体の端部からの長さが０ｍｍである個所から第１の活物質層２００と集電体１００を含む電極の厚さは増大し続けていて、無地部を通って第２の活物質層３００の第２の突出部３２０が位置する領域においては、第１の傾斜部２１０から始まる第１の活物質層２００が形成される。したがって、無地部Ｎと第２の活物質層３００との間の境界を含む電極の長さが約１５〜２０ｍｍである個所においては、第１の活物質層２００と集電体１００及び第２の活物質層３００を含む電極の厚さは急増してしまう。

このような電極の厚さの増大によって、集電体１００の端部から約１５〜２０ｍｍである個所、すなわち、無地部Ｎと第２の活物質層３００との間の境界を含む所定の領域においては、局部的に圧延率が増大する。すなわち、図４に示すように、集電体の端部から１５〜２０ｍｍの長さにおける集電体１００には、局部的な圧延率の増大によって集電体１００の相当塑性歪み（ＰＥＥＱ）のピーク値が約０．０６以上の値を有する程度に急増してしまい、これにより、集電体１００に変形が生じ、巻取りの際にひび割れ、すなわち、断線が生じるという問題があった。

このため、本発明に係る二次電池用の電極、この製造方法及び電極組立体は、集電体１００に印加される圧力を緩和させて集電体１００の変形を防止し、電極の製造工程において電極の巻取りに際してひび割れが生じることを未然に防止することのできる技術的な特徴を提示する。

図５は、本発明の一実施形態に係る二次電池用の電極の様子を示す図であり、図６は、本発明の他の実施形態に係る二次電池用の電極の様子を示す図である。

図５及び図６を参照すると、本発明の実施形態に係る二次電池用の電極は、一方向に延設される集電体１００と、前記集電体１００の一方の面に形成され、第１の傾斜部２１０及び第１の突出部２２０を含む第１の活物質層２００と、前記集電体１００の他方の面に形成され、第２の傾斜部３１０及び第２の突出部３２０を含む第２の活物質層３００と、を備え、前記第２の突出部３２０は、前記集電体１００を中心として前記第１の傾斜部２１０と対向しない位置に形成されるように前記第２の活物質層３００の上の位置が制御される。

ここで、第１の傾斜部２１０及び第１の突出部２２０は、第１の活物質層２００の一方の側に形成され、第２の傾斜部３１０及び第２の突出部３２０は、第１の活物質層２００の一方の側と同じ方向に位置する第２の活物質層３００の一方の側に形成される。すなわち、図５及び図６に例示するように、第１の傾斜部２１０及び第１の突出部２２０は、第１の活物質層２００の左側に形成されてもよく、第２の傾斜部３１０及び第２の突出部３２０は、これと同じ方向である第２の活物質層３００の左側に形成されてもよい。

前述したように、ジェリーロールタイプの電極組立体を有する電池は、巻取りに伴う安定性を確保するために、集電体１００の一方の面に第１の活物質層２００が配設されていない無地部Ｎを形成する。しかしながら、このように、集電体１００の一方の面に第１の活物質層２００が配設されていない無地部Ｎを形成し、集電体１００の他方の面に第２の活物質層３００を形成する場合、第１の活物質層２００の第１の傾斜部２１０と対向する領域には、第２の活物質層３００の第２の突出部３２０が位置してしまい、局部的に圧延率が増大し、且つ、ひび割れが生じるという問題があった。したがって、本発明の実施形態に係る二次電池用の電極は、第２の活物質層３００に含まれる第２の突出部３２０が集電体１００を中心として第１の活物質層２００に形成される第１の傾斜部２１０と対向しない位置に形成されるように第２の活物質層３００上における位置が制御される。

ここで、無地部Ｎは、集電体１００の延在方向に沿って１０〜２０ｍｍの長さを有するように形成されてもよく、第１の傾斜部２１０とは、第１の活物質層２００の端部に先鋭状に形成されるドラッグ領域を意味し、第２の傾斜部３１０とは、第２の活物質層３００の端部に先鋭状に形成されるドラッグ領域を意味する。

本発明の実施形態のように、第２の活物質層３００に含まれる第２の突出部３２０を集電体１００を中心として第１の活物質層２００に含まれる第１の傾斜部２１０と対向しない位置に形成する場合、第１の活物質層２００の端部、すなわち、第１の傾斜部２１０においては、電極の厚さが急激に変化しなくなる。すなわち、第１の傾斜部２１０及び第２の突出部３２０によって電極の厚さが急激に変化するという問題に対して、第２の突出部３２０を第１の傾斜部２１０と対向しない位置に形成することにより、第１の傾斜部２１０の領域には、第１の傾斜部２１０によってのみ電極の厚さが変化することになって、電極の厚さの急激な変化を防止することが可能になる。

図５は、本発明の一実施形態に係る二次電池用の電極の様子を示す図であり、第２の活物質層３００に含まれる第２の突出部３２０は、第１の傾斜部２１０に対向する位置から集電体１００の端部側（図中の左側）にずらして形成される。したがって、第１の傾斜部２１０に対向する領域において電極の厚さが急激に変化することを防止することができ、これにより、第１の傾斜部２１０及び第２の突出部３２０によって局部的な圧延率が急増することを防止して、電極の巻取りに際して集電体１００の変形及びひび割れを未然に防止することが可能になる。

また、図６は、本発明の他の実施形態に係る二次電池用の電極の様子を示す図であり、第２の活物質層３００に含まれる第２の突出部３２０は、第１の傾斜部２１０に対向する位置から集電体１００の端部の反対側（図中の右側）にずらして形成される。すなわち、第２の突出部３２０は、第２の傾斜部３１０から所定の間隔だけ離間して形成される。これにより、本発明の一実施形態でのように、第１の傾斜部２１０に対向する領域において電極の厚さが急激に変化することを防止することができ、これにより、第１の傾斜部２１０及び第２の突出部３２０によって局部的な圧延率が急増することを防止して、集電体１００の変形及びひび割れを未然に防止する効果を有するということは前述した通りである。ここで、第２の活物質層上において第２の突出部３２０の位置をずらす構成は、以下の二次電池用の電極の製造方法に関連して詳しく説明する。

本発明の実施形態に係る二次電池用の電極の製造方法は、一方の面に第１の傾斜部２１０及び第１の突出部２２０を含む第１の活物質層２００が形成された集電体１００を設ける工程と、前記集電体１００を一方向に搬送する工程と、前記集電体１００の他方の面に第２の活物質を塗布して第２の傾斜部３１０及び第２の突出部３２０を含む第２の活物質層３００を形成する工程と、を含み、前記第２の活物質層３００を形成する工程において、前記第２の突出部３２０は、前記集電体１００を中心として前記第１の傾斜部２１０と対向しない位置に形成されるように前記第２の活物質層３００の上の位置が制御される。

活物質層を形成するためのコーティング装置は、ロール（ｒｏｌｌ）状に巻き取られた集電体１００を繰り出して一方向に連続して供給する供給ロールと、前記一方向に連続して移動中の集電体１００に外部の活物質スラリー供給源から供給された活物質スラリーを塗布するコーティングダイと、集電体１００にコーティングされた活物質スラリーを乾燥させて集電体１００に活物質層を形成する乾燥器と、活物質層の形成された集電体１００を巻き取ってロール状態で回収する回収ロールと、を備える。

まず、一方の面に第１の傾斜部２１０及び第１の突出部２２０を含む第１の活物質層２００が形成された集電体１００を設ける工程は、前述したコーティング装置によって行われ、集電体１００の一方の面に活物質スラリーを塗布し、且つ乾燥させて第１の活物質層２００を形成する。ここで、第１の活物質層２００は、集電体１００の端部から１０〜２０ｍｍの長さに見合う分だけ離間した位置から形成されて集電体１００の一方の面に無地部Ｎを形成してもよく、第１の活物質層２００の端部には、第１の傾斜部２１０が形成され、前記第１の傾斜部２１０から所定の間隔だけ離間している位置には、第１の突出部２２０が形成される。

このような工程によって集電体１００の一方の面に第１の活物質層２００を形成した後、前述したコーティング装置によって集電体１００の他方の面に第２の活物質層３００を形成する。これは、集電体１００を一方向に搬送する工程と、集電体１００の他方の面に第２の活物質、すなわち、第２の活物質スラリーを塗布して第２の傾斜部３１０及び第２の突出部３２０を含む第２の活物質層３００を形成する工程と、を含む。ここで、集電体１００を一方向に搬送する工程及び集電体１００の他方の面に第２の活物質層３００を形成する工程は、前述したコーティング装置によって行われてもよい。

本発明の実施形態に係る二次電池用の電極の製造方法は、第２の活物質層３００を形成する工程において、第２の活物質層３００に含まれる第２の突出部３２０が集電体１００を中心として第１の傾斜部２１０と対向しない位置に形成されるように制御される。

このような第２の突出部３２０の位置の制御は、第２の活物質層３００の塗布圧力を調節して行われてもよい。すなわち、集電体１００の他方の面に第２の活物質層３００を形成するに当たって、第２の活物質スラリーを供給するコーティングダイの塗布圧力を変化させて第２の突出部３２０の位置を制御してもよい。

ここで、第２の活物質スラリーを供給するコーティングダイの塗布圧力を増大させる場合、図４に示すように、第２の活物質層３００に含まれる第２の突出部３２０は、第１の傾斜部２１０に対向する位置から集電体１００の端部側（図中の左側）にずらして形成する。また、第２の活物質スラリーを供給するコーティングダイの塗布圧力を減少させる場合、第２の活物質層３００に含まれる第２の突出部３２０は、第１の傾斜部２１０に対向する位置から集電体１００の端部の反対側（図中の右側）にずらして形成する。のみならず、第２の活物質スラリーを供給するコーティングダイの塗布圧力を局部的に変化させて第２の突出部３２０の位置を調節してもよいということはいうまでもない。すなわち、第２の活物質スラリーを供給するに当たって、第１の傾斜部２１０の位置の上においてコーティングダイの塗布圧力を低くして第２の突出部３２０が集電体１００を中心として第１の傾斜部２１０と対向しない位置に形成されるように制御してもよい。

このように、コーティングダイの塗布圧力を調節することは、第２の活物質スラリーを供給するための弁を制御して行ってもよい。すなわち、コーティングダイは、第２の活物質スラリーを収容する収容部、前記収容部から第２の活物質スラリーを吐き出すノズル及び前記収容部内の圧力を調節するための弁を備えていてもよい。ここで、弁は、例えば、収容部内に昇降自在に配設されて収容部に収容された第２の活物質スラリーを加圧するためのロッド（ｒｏｄ）から構成されてもよい。このとき、弁は、モーターによって駆動されてもよい。このように、弁を駆動するためのモーターとしては、電気的な信号によって動作する電気モーターを用いてもよいが、収容部内の圧力を微調節するために、ボイスコイルモーター（ＶＣＭ：ＶｏｉｃｅＣｏｉｌＭｏｔｏｒ）を用いることが好ましい。ボイスコイルモーターは、均一な磁場中においてコイルが作動して位置による力の変動がなく、数μｍ以下の微細な作業に用いられるモーターであって、応答速度が非常に速いため第２の活物質スラリーを供給するためのコーティングダイの塗布圧力を微調節することが可能になる。

さらに、第２の突出部３２０の位置の制御は、第２の活物質層３００の塗布に際して集電体１００の搬送速度を調節して行ってもよい。すなわち、集電体１００の他方の面に第２の活物質層３００を形成するに当たって、集電体１００を一方向に搬送する供給ロール及び巻取りロールの回転速度を変化させて集電体１００の搬送速度を調節することにより、第２の突出部３２０の位置を制御してもよい。

ここで、第２の活物質層３００を形成するに当たって、集電体１００の搬送速度を減少させる場合、図４に示すように、第２の活物質層３００に含まれる第２の突出部３２０は、第１の傾斜部２１０に対向する位置から集電体１００の端部側（図中の左側）にずらして形成する。また、第２の活物質層３００を形成するに当たって、集電体１００の搬送速度を増大させる場合、第２の活物質層３００に含まれる第２の突出部３２０は、第１の傾斜部２１０に対向する位置から集電体１００の端部の反対側（図中の右側）にずらして形成する。のみならず、集電体１００の搬送速度を局部的に変化させて第２の突出部３２０の位置を調節してもよいということはいうまでもない。すなわち、集電体１００を搬送するに当たって、第１の傾斜部２１０に対向する位置において集電体１００の搬送速度を増大させて、第２の突出部３２０が集電体１００を中心として第１の傾斜部２１０と対向しない位置に形成されるように制御してもよい。

前述した本発明の実施形態に係る電極は、ジェリーロール状の電極組立体に用いられてもよい。すなわち、正極、負極及び正極と負極との間に介在されるセパレーターが巻き取られた電極組立体であって、正極及び負極のうちの少なくとも一方が前述した二次電池用の電極であってもよい。

図７は、本発明の実施形態に係る二次電池用の電極において、集電体に圧力が印加される様子を示す図である。ここで、図７（ａ）は、第１の活物質層２００の第１の傾斜部２１０に対向する位置に第２の活物質層３００の突出部３２０が位置する場合、集電体１００に圧力が印加される様子を示し、図７（ｂ）は、第１の活物質層２００の第１の傾斜部２１０に対向する位置に第２の活物質層３００の突出部３２０が位置しない場合、集電体１００に圧力が印加される様子を示す。

ここで、第２の活物質層３００の突出部３２０は、略８ｍｍの幅と８μｍの高さを有するように形成され、第１の活物質層２００の第１の傾斜部２１０は、集電体１００から２０μｍの厚さを有するように形成されている。

図７（ａ）に示すように、第１の活物質層２００の第１の傾斜部２１０に対向する位置に第２の活物質層３００の突出部３２０が位置する場合、第１の活物質層２００と第２の活物質層３００との間において、集電体１００は略１３．２μｍの厚さを有する。しかしながら、図７（ｂ）に示す本発明の実施形態に係る二次電池用の電極の場合、集電体１００は略１７．５μｍの厚さを有して、集電体１００に加えられる圧力が減少してしまい、これにより生じる局部的な圧延率が効率よく低下するということが判る。

このような集電体１００の厚さの変化に伴う集電体の相当塑性歪みは、図８に示す。図８において点線にて示されている部分は、第１の活物質層２００の第１の傾斜部２１０に対向する位置に第２の活物質層３００の突出部３２０が位置する場合における集電体１００の相当塑性歪み（ＰＥＥＱ）を示し、図８において実線にて表示されている部分は、第１の活物質層２００の第１の傾斜部２１０に対向する位置に第２の活物質層３００の突出部３２０が位置しない場合における集電体１００の相当塑性歪み（ＰＥＥＱ）を示す。

図８において点線にて示すように、第１の活物質層２００の第１の傾斜部２１０に対向する位置に第２の活物質層３００の突出部３２０が位置する場合、集電体１００の端部から１０〜２０ｍｍの長さにおける集電体１００は、局部的な圧延率の増大によって集電体１００の相当塑性歪み（ＰＥＥＱ）のピーク値が約０．０６以上の値を有する程度に急増してしまうということが判る。しかしながら、本発明の実施形態に従い、図８において実線にて示すように、第１の活物質層２００の第１の傾斜部２１０に対向する位置に第２の活物質層３００の突出部が位置しない場合、相当塑性歪み（ＰＥＥＱ）のピーク値が略最大で０．０３であって、約５０％減少するということが判る。これにより、集電体１００の変形は防止可能であり、第１の活物質層２００の第１の傾斜部２１０に対向する位置に第２の活物質層３００の突出部３２０が位置する場合、電極の巻取りによって製造された６，７６３Ｋ（Ｋ＝１，０００）個の二次電池用の電極に対して１０４Ｋ個の二次電池用の電極にひび割れが生じて約１．５４％の不良率を有するのに対し、本発明の実施形態のように第１の活物質層２００の第１の傾斜部２１０に対向する位置に第２の活物質層３００の突出部３２０が位置しない場合、製造された５，９１０Ｋ（Ｋ＝１，０００）個の二次電池用の電極に対して全くひび割れが生じないので、０％の不良率を有するように二次電池用の電極を製造することが可能になって、電極の製造に際してひび割れが生じることを未然に防止することが可能になる。

このように、本発明の実施形態に係る二次電池用の電極、この製造方法及び電極組立体によれば、集電体１００を中心として第１の活物質層２００の傾斜部と対向しない位置に第２の活物質層３００に形成される突出部の位置を制御することにより、集電体１００に印加される圧力を緩和させて集電体１００の変形を防止し、電極の製造に際してひび割れが生じることを未然に防止することができる。

また、本発明の実施形態によれば、電極の厚さが急増しないように集電体１００の両面にそれぞれ形成される第１の活物質層２００及び第２の活物質層３００の形状を制御して、均一な厚さの二次電池用の電極を得ることができ、製品の安定性、経済性及び歩留まり率を向上させることができる。

以上、本発明の好適な実施形態について特定の用語を用いて説明され且つ示されたが、これらの用語は、単に本発明を明確に説明するためのものに過ぎず、本発明の実施形態及び記述された用語は、特許請求の範囲の技術的思想及び範囲から逸脱することなく、種々の変更及び変化が加えられるということは明らかである。これらの変形された実施形態は、本発明の思想及び範囲から個別的に理解されてはならず、本発明の特許請求の範囲内に属するものといえるべきである。

１００集電体
２００第１の活物質層
２１０第１の傾斜部
２２０第１の突出部
３００第２の活物質層
３１０第２の傾斜部
３２０第２の突出部
Ｎ無地部

Claims

一方向に延設されている集電体と、
前記集電体の一方の面に形成され、第１の傾斜部及び第１の突出部を含む第１の活物質層と、
前記集電体の他方の面に形成され、第２の傾斜部及び第２の突出部を含む第２の活物質層と、
を備え、
前記第２の突出部は、前記集電体を中心として前記第１の傾斜部と対向しない位置に形成されるように前記第２の活物質層の上の位置が制御されている、二次電池用の電極。
前記第２の突出部は、前記第２の傾斜部から所定の間隔だけ離間して形成されている、請求項１に記載の二次電池用の電極。
前記集電体の一方の面には、前記第１の活物質層が配設されていない無地部が形成されている、請求項１又は２に記載の二次電池用の電極。
前記第１の傾斜部及び前記第１の突出部は、前記第１の活物質層の一方の側に形成され、
前記第２の傾斜部及び前記第２の突出部は、前記第１の活物質層の一方の側と同じ方向に位置する前記第２の活物質層の一方の側に形成されている、請求項１から３のいずれか一項に記載の二次電池用の電極。
前記第１の活物質層及び前記第２の活物質層は、負極用の電極活物質から形成されるか、あるいは、正極用の電極活物質から形成されている、請求項１から４のいずれか一項に記載の二次電池用の電極。
一方の面に第１の傾斜部及び第１の突出部を含む第１の活物質層が形成された集電体を設ける工程と、
前記集電体を一方向に搬送する工程と、
前記集電体の他方の面に第２の活物質を塗布して、第２の傾斜部及び第２の突出部を含む第２の活物質層を形成する工程と、
を含み、
前記第２の活物質層を形成する工程において、
前記第２の突出部は、前記集電体を中心として前記第１の傾斜部と対向しない位置に形成されるように前記第２の活物質層の上の位置が制御される、二次電池用の電極の製造方法。
前記第２の活物質層を形成する工程において、
前記第２の突出部は、前記第２の傾斜部から所定の間隔だけ離間するように形成される、請求項６に記載の二次電池用の電極の製造方法。
前記集電体の一方の面には、前記第１の活物質層が配設されていない無地部が形成される、請求項６又は７に記載の二次電池用の電極の製造方法。
前記第２の突出部の位置は、前記第２の活物質層の塗布圧力を調節して制御される、請求項６から８のいずれか一項に記載の二次電池用の電極の製造方法。
前記第２の突出部の位置は、前記集電体の搬送速度を調節して制御される、請求項６から９のいずれか一項に記載の二次電池用の電極の製造方法。
正極、負極及び前記正極と前記負極との間に介在されるセパレーターが巻き取られた電極組立体であって、
前記正極及び前記負極のうちの少なくとも一方は、請求項１から５のいずれか一項に記載の二次電池用の電極を備える、電極組立体。