JP2021528811A - 二次電池 - Google Patents

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Abstract

本発明は、二次電池に関し、本発明による二次電池は、正極、分離膜、負極が交互に積層された電極組立体、及び前記電極組立体を収容する缶を含み、前記負極は、負極活物質がコーティングされない負極無地部が、前記電極組立体の巻取中心軸方向を基準に、前記分離膜よりさらに突出されるように一側方向の端部に位置し、前記正極は、正極活物質がコーティングされない正極無地部が、前記電極組立体の巻取中心軸方向を基準に、前記分離膜よりさらに突出されるように他側方向の端部に位置し、前記缶は、第１缶及び第２缶を含み、前記負極無地部は、前記第１缶の内面に直接接触し、前記正極無地部は、前記第２缶の内面に直接接触する。

Description

[関連出願の相互参照]
本出願は、２０１８年１０月５日付韓国特許出願第１０−２０１８−０１１８８６５号に基づいた優先権の利益を主張し、当該韓国特許出願の文献に開示されている全ての内容は本明細書の一部として含まれる。
本発明は、二次電池に関する。
二次電池は、一次電池とは異なって再充電が可能であり、また、小型及び大容量化の可能性により、近年、多く研究開発されている。モバイル機器に対する技術の開発と需要の増加に伴い、エネルギー源としての二次電池の需要が急激に増加している。
二次電池は、電池ケースの形状によって、コインセル、円筒状セル、角形セル及びパウチ型セルに分類される。二次電池で電池ケースの内部に取り付けられる電極組立体は、電極及び分離膜の積層構造でなる充放電が可能な発電素子である。
電極組立体は、活物質が塗布されたシート型の正極と負極の間に分離膜を介在して巻き取ったゼリーロール（Ｊｅｌｌｙ−ｒｏｌｌ）型、多数の正極と負極を分離膜が介在された状態で順次積層したスタック型、及びスタック型の単位セルを長い長さの分離フィルムで巻き取ったスタック／フォールディング型に大体分類できる。このうちゼリーロール型の電極組立体は、製造が容易でありながらも、重量当りのエネルギー密度が高いという長所を有しているので広く用いられている。
本発明の一つの観点は、巻き取られた電極組立体で電極の位置別の抵抗と温度偏差を減らすことができる二次電池を提供するためのものである。
本発明の他の観点は、電極組立体の巻き取りの際に優れた蛇行整列度を有する二次電池を提供するためのものである。
本発明の実施形態による二次電池は、正極、分離膜、負極が交互に積層された電極組立体、及び前記電極組立体を収容する缶を含み、前記負極は、負極活物質がコーティングされない負極無地部が、前記電極組立体の巻取中心軸方向を基準に、前記分離膜よりさらに突出されるように一側方向の端部に位置し、前記正極は、正極活物質がコーティングされない正極無地部が、前記電極組立体の巻取中心軸方向を基準に、前記分離膜よりさらに突出されるように他側方向の端部に位置し、前記缶は第１缶及び第２缶を含み、前記負極無地部は前記第１缶の内面に直接接触し、前記正極無地部は前記第２缶の内面に直接接触することができる。
本発明によれば、巻き取られた電極組立体の全ての電極が連続的に缶と直接連結できるので、電極の位置別の抵抗と温度偏差を減らすことができる。
また、本発明によれば、電極を缶の底面と連結する時の溶接面積を増やすために電極集電体を圧着する場合、センターピンが基準面を提供して溶接の品質と抵抗偏差を一定水準に確保することができる。
併せて、本発明によれば、二次電池において電極組立体のコア部にセンターピンが備えられ、充放電サイクル（Ｃｙｃｌｅ）の進行により電極組立体のコア部に位置した電極の破れの発生を防止することができる。
そして、本発明によれば、センターピンに電極組立体を巻き取ることによって、電極及び分離膜の蛇行整列度に優れ得る。
また、本発明によれば、円筒状のセンターピンが、電極組立体が電解液に含浸される前まで電解液の貯蔵空間を提供することができ、充放電サイクルの進行による内部ガスの捕集空間を提供することができる。
本発明の第１実施形態による二次電池を例示的に示した断面図である。 本発明の第１実施形態による二次電池で缶の他の例を例示的に示した断面図である。 本発明の第１実施形態による二次電池で電極組立体を示した斜視図である。 本発明の第１実施形態による二次電池で電極組立体を示した断面図である。 本発明の第１実施形態による二次電池で電極組立体を巻き取る前の広がった状態を示した分解斜視図である。 本発明の第１実施形態による二次電池で電極組立体を巻き取る前の広がった状態を示した平面図である。 本発明の第２実施形態による二次電池を例示的に示した断面図である。 本発明の第２実施形態による二次電池で電極組立体を示した斜視図である。 本発明の第２実施形態による二次電池で電極組立体を示した断面図である。 本発明の第２実施形態による二次電池で電極組立体を巻き取る前の広がった状態を示した分解斜視図である。 本発明の第２実施形態による二次電池で電極組立体を巻き取る前の広がった状態を示した平面図である。 本発明の第３実施形態による二次電池を示した断面図である。 本発明の第３実施形態による二次電池で電極組立体を示した斜視図である。 本発明の第４実施形態による二次電池を示した断面図である。 本発明の第４実施形態による二次電池で電極組立体を示した斜視図である。 本発明の第５実施形態による二次電池を示した断面図である。 本発明の第５実施形態による二次電池で電極組立体を示した斜視図である。 本発明の第６実施形態による二次電池を示した断面図である。
本発明の目的、特定の長所及び新規の特徴は、図面と関連付けられる以下の詳細な説明と好ましい実施形態からさらに明らかになるであろう。本明細書で各図の構成要素に参照番号を付けるに際し、同一の構成要素に限っては、たとえ異なる図上に表示されるとしてもできるだけ同一の番号を有するようにしていることに留意すべきである。また、本発明は幾多の異なる形態に具現されてよく、ここで説明する実施形態に限定されない。そして、本発明を説明するにおいて、本発明の要旨を不要に不明にし得る関連の公知技術に対する詳細な説明は省略する。
図１は、本発明の第１実施形態による二次電池を例示的に示した断面図である。
図１を参照すれば、本発明の第１実施形態による二次電池１００は、正極１１２、分離膜１１４、負極１１１が交互に積層された電極組立体１１０、及び第１缶１２１及び第２缶１２２を含んで電極組立体１１０を収容する缶１２０から構成され、負極無地部１１１ｃは第１缶１２１に接触し、正極無地部１１２ｃは第２缶１２２の内面に接触する。
以下、図１から図６を参照しつつ、本発明の第１実施形態による二次電池に対してより詳細に説明する。
図１を参照すれば、二次電池１００は、電極組立体１１０、及び電極組立体１１０を収容する缶１２０を含む。ここで二次電池１００は、電極組立体１１０とともに缶１２０に収容される電解液をさらに含むことができる。
図２は、本発明の第１実施形態による二次電池で缶の他の例を例示的に示した断面図である。
缶１２０は、第１缶１２１及び第２缶１２２を含んで電極組立体１１０を内部に収容することができる。
また、第１缶１２１に負極１１１の端部が接続され、第２缶１２２の端部に正極１１２の端部が接続されてよいが、本発明がこれに必ず限定されるものではなく、例えば、第１缶１２１に正極１１２の端部が接続され、第２缶１２２に負極１１１の端部が接続されてよいことはもちろんである。このとき、第１缶１２１は負極１１１が接続されて負電位を有するようになり、第２缶１２２は正極１１２が接続されて正電位を有し得る。ここで、第１缶１２１は、例えば、スチール（Ｓｔｅｅｌ）からなり、第２缶１２２は、例えば、アルミニウム（Ａｌ）からなってよい。
図１では、第１缶１２１及び第２缶１２２が電極組立体１１０の上、下部にのみ位置されるものと示されているが、これは二次電池１００で缶１２０の一例として例示的に示したものに過ぎず、図２に示されたところのように、二次電池１００'で缶１２０'の他の例として、第１缶１２１'及び第２缶１２２'は互いに向かい合う方向に開口された筒状に形成されてもよい。このとき、缶１２０'は、第１缶１２１'及び第２缶１２２'の間の重畳部分を絶縁する絶縁体１２３'をさらに含んでよい。
図３は、本発明の第１実施形態による二次電池で電極組立体を示した斜視図であり、図４は、本発明の第１実施形態による二次電池で電極組立体を示した断面図である。
また、図５は、本発明の第１実施形態による二次電池で電極組立体を巻き取る前の広がった状態を示した分解斜視図であり、図６は、本発明の第１実施形態による二次電池で電極組立体を巻き取る前の広がった状態を示した平面図である。
図３及び図４を参照すれば、電極組立体１１０は充放電が可能な発電素子であって、電極１１３と分離膜１１４が結集されて交互に積層された構造を形成する。ここで、電極組立体１１０は、巻き取られた形態を有し得る。
図３から図６を参照すれば、電極１１３は、正極１１２及び負極１１１を含んでよい。そして、分離膜１１４は、正極１１２及び負極１１１を分離して電気的に絶縁させる。ここで、正極１１２及び負極１１１は、シート（Ｓｈｅｅｔ）状に形成されて分離膜１１４とともに巻き取られ、ゼリーロール（Ｊｅｌｌｙ ｒｏｌｌ）状に形成されてよい。このとき、電極組立体１１０は、例えば、円柱状に巻き取られてよい。そして、正極１１２、分離膜１１４及び負極１１１は、電極組立体１１０の巻取中心軸（Ｃ）に対して垂直である電極組立体１１０の厚さ方向にそれぞれ多数の重なり（Ｌａｙｅｒ）を形成し得る。
図４及び図５を参照すれば、負極１１１は、負極集電体１１１ａ及び負極集電体１１１ａに塗布された負極活物質１１１ｂを含むことができる。
また、負極１１１は、負極集電体１１１ａに負極活物質１１１ｂが塗布されていない領域である負極無地部１１１ｃが形成されてよい。
負極無地部１１１ｃは、例えば、電極組立体１１０の巻取中心軸（Ｃ）方向を基準に、分離膜１１４よりさらに突出されるように一側（Ｃ１）方向の端部に位置されてよい。
また、負極無地部１１１ｃは、巻取方向に沿って負極１１１の一側端部の全体に形成されてよい。
併せて、負極無地部１１１ｃは、電極組立体１１０の巻取中心軸（Ｃ）から一側（Ｃ１）方向に正極１１２の端部よりさらに延長されて形成されてよい。すなわち、例えば、図１に示された事項を参考にするとき、負極無地部１１１ｃ領域の負極集電体１１１ａの端部が正極１１２より電極組立体１１０の上部方向にさらに突出して形成されてよい。よって、上部に位置する第１缶１２１の内側上面と直接接触されて第１缶１２１が負極端子を形成することができる。これにより、負極１１１の端部が第１缶１２１に直接接触されて別途の連結線を介して連結されるのに比べて抵抗が顕著に減少し、結局、位置別の熱偏差による特定部位の劣化を防止して全体の熱を下げるので、劣化による電池（ｃｅｌｌ）性能の劣化を防止することができる。
負極集電体１１１ａは、例えば、銅（Ｃｕ）またはニッケル（Ｎｉ）材質でなるホイル（ｆｏｉｌ）からなされてよい。負極活物質１１１ｂは、例えば、人造黒鉛、リチウム金属、リチウム合金、カーボン、石油コークス、活性化カーボン、グラファイト、シリコン化合物、スズ化合物、チタン化合物またはこれらの合金からなされてよい。このとき、負極活物質１１１ｂは、例えば、非黒鉛系のＳｉＯ（ｓｉｌｉｃａ、シリカ）またはＳｉＣ（ｓｉｌｉｃｏｎ ｃａｒｂｉｄｅ、シリコンカーバイド）などがさらに含まれてなされてよい。
図４及び図５を参照すれば、正極１１２は、正極集電体１１２ａ及び正極集電体１１２ａに塗布された正極活物質１１２ｂを含むことができる。
また、正極１１２は、正極集電体１１２ａに正極活物質１１２ｂが塗布されていない領域である正極無地部１１２ｃが形成されてよい。
正極無地部１１２ｃは、例えば、電極組立体１１０の巻取中心軸（Ｃ）方向を基準に、分離膜１１４よりさらに突出されるように他側（Ｃ２）方向の端部に位置されてよい。
また、正極無地部１１２ｃは、巻取方向に沿って正極１１２の他側端部の全体に形成されてよい。
併せて、正極無地部１１２ｃは、電極組立体１１０の巻取中心軸（Ｃ）から一側（Ｃ１）方向に負極１１１の端部よりさらに延長されて形成されてよい。すなわち、例えば、図１に示された事項を参考にするとき、正極無地部１１２ｃ領域の正極集電体１１２ａの端部が負極１１１より電極組立体１１０の下部方向にさらに突出して形成されてよい。よって、例えば、下部に位置する第２缶１２２の内側下面と直接接触されて第２缶１２２が正極端子を形成することができる。これにより、正極１１２の端部が第２缶１２２に直接接触されて別途の連結線を介して連結されるのに比べて抵抗が顕著に減少し、結局、位置別の熱偏差による特定部位の劣化を防止して全体の熱を下げるので、劣化による電池（ｃｅｌｌ）性能の劣化を防止することができる。
このように、本願発明の第１実施形態による二次電池で、電極組立体１１０の全ての電極１１３は連続的に缶１２０と直接連結できるので、電極１１３の位置別の抵抗と温度偏差を減らすことができる。
正極集電体１１２ａは、例えば、アルミニウム材質のホイル（Ｆｏｉｌ）からなされてよく、正極活物質は、例えば、リチウムマンガン酸化物、リチウムコバルト酸化物、リチウムニッケル酸化物、リチウムリン酸鉄、またはこれらのうち１種以上が含まれている化合物及び混合物などからなされてよい。
図３及び図４を参照すれば、分離膜１１４は絶縁材質からなり、正極１１２及び負極１１１と交互に積層される。ここで、分離膜１１４は、正極１１２及び負極１１１の間と、正極１１２及び負極１１１の外側面に位置されてよい。このとき、分離膜１１４は、電極組立体１１０の巻き取りの際、幅方向に最外側にも位置されてよい。
また、分離膜１１４は、軟性のある材質からなされてよい。このとき、分離膜１１４は、例えば、微多孔性を有するポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン系樹脂膜で形成されてよい。
以下では、第２実施形態による二次電池を説明する。
図７は、本発明の第２実施形態による二次電池を例示的に示した断面図である。
図７を参照すれば、本発明の第２実施形態による二次電池２００は、正極２１２、分離膜２１４、負極２１１が交互に積層された電極組立体２１０、第１缶２２１及び第２缶２２２を含んで電極組立体２１０を収容する缶２２０、及び電極組立体２１０の巻取中心部に位置するセンターピン２３０を含み、負極無地部２１１ｃは第１缶２２１に接触し、正極無地部２１２ｃは第２缶２２２の内面に接触する。
本発明の第２実施形態による二次電池２００は、前述の第１実施形態による二次電池と比べるとき、センターピン２３０をさらに含むという違いがある。よって、本実施形態は、第１実施形態と重複される内容は簡単に記述し、相違点を中心に記述する。
図８は、本発明の第２実施形態による二次電池で電極組立体を示した斜視図であり、図９は、本発明の第２実施形態による二次電池で電極組立体を示した断面図である。
また、図１０は、本発明の第２実施形態による二次電池で電極組立体を巻き取る前の広がった状態を示した分解斜視図であり、図１１は、本発明の第２実施形態による二次電池で電極組立体を巻き取る前の広がった状態を示した平面図である。
図８から図１１を参照すれば、本発明の第２実施形態による二次電池２００で、センターピン２３０は、電極組立体２１０の巻取中心部に位置して電極組立体２１０の巻き取りの際に基準軸または基準面を提供することができる。ここで、電極組立体２１０は、センターピン２３０を取り囲んでセンターピン２３０を基準に巻き取られてよい。これによって、正極２１２、分離膜２１４及び負極２１１の巻き取りの際、センターピン２３０を介して正極２１２、分離膜２１４及び負極２１１の蛇行整列度を正すことができる（参考までに、蛇行は巻き取りの際に均等に巻かれずに傾斜して巻かれる現象を意味する）。
また、センターピン２３０が電極組立体２１０の中心部であるコア部に備えられ、充放電サイクル（Ｃｙｃｌｅ）の進行により電極組立体２１０のコア部に位置した電極１１３の破れの発生を防止することができる。
併せて、正極２１２、分離膜２１４及び負極２１１は、センターピン２３０の外周面に巻き取られ、電極組立体２１０の巻取中心軸（Ｃ）に対して垂直である電極組立体２１０の厚さ方向にそれぞれ多数の重なり（Ｌａｙｅｒ）を形成することができる。
そして、電極組立体２１０は、センターピン２３０にテープ（Ｔａｐｅ）２４０で固定されたまま巻き取られてよい（図１１参照）。テープ固定方式を用いる場合、巻取り時の蛇行整列度はさらに良好となり得る。
また、センターピン２３０は、絶縁材質を含んで形成されてよい。
併せて、センターピン２３０は、中心軸を基準に中央側が空いている円筒状の形態に備えられてよい。
そして、センターピン２３０は、厚さが例えば、０．１〜１ｍｍに形成されてよい。ここで、センターピン２３０は、厚さが具体的に、例えば０．２〜０．５ｍｍに形成されてよい。
また、センターピン２３０の外径（ｄ１）は、電極組立体２１０の外径（ｄ２）に対して５〜３０％に形成されてよい。このとき、センターピン２３０の外径（ｄ１）は具体的に、例えば、電極組立体２１０の外径（ｄ２）に対して１０〜２０％に形成されてよい。
併せて、センターピン２３０の長さは、電極組立体２１０の巻取中心軸（Ｃ）の方向に負極無地部２１１ｃの一側端部から正極無地部２１２ｃの他側端部までの長さより短く形成されてよい。ここで、負極無地部２１１ｃは、巻取中心軸（Ｃ）を基準にセンターピン２３０より一側（Ｃ１）方向にさらに長く延長して形成され、正極無地部２１２ｃが巻取中心軸（Ｃ）を基準にセンターピン２３０より他側（Ｃ２）方向にさらに長く延長して形成されてよい。このとき、電極組立体２１０の巻取中心軸（Ｃ）の方向に分離膜２１４の長さは、センターピン２３０の長さと同一に形成されてよい。
そして、センターピン２３０の一側部が第１缶２２１の内面に面接触し、センターピン２３０の他側部が第２缶２２２の内面に面接触してよい。
前記のような構成を有する、本発明の第２実施形態による二次電池２００は、負極無地部２１１ｃが電極組立体２１０の巻取中心軸（Ｃ）方向を基準に分離膜２１４よりさらに突出されるように一側方向の端部に位置し、正極無地部２１２ｃが分離膜２１４よりさらに突出されるように他側（Ｃ２）方向の端部に位置し、電極組立体２１０の巻取中心部に位置されるセンターピン２３０の長さが負極無地部２１１ｃの一側端部から正極無地部２１２ｃの他側端部までの長さより短く形成される。
したがって、負極無地部２１１ｃが第１缶２２１に接触され、正極無地部２１２ｃが第２缶２２２の内面に接触する形態で、溶接の面積を増やすために負極集電体１１１ｂ及び正極集電体１１２ａを圧着する場合、センターピン２３０が基準面を提供して溶接の品質と抵抗の偏差を一定水準に確保することができる。すなわち、第１缶２２１及び第２缶２２２を互いに向かい合う方向に加圧するとき、センターピン２３０が位置した所まで加圧することになると、センターピン２３０よりさらに突出していた、正極無地部２１２ｃ及び負極無地部２１１ｃの突出部位がベンディングされ（図７参照）、第１缶２２１及び第２缶２２２の内面に均等に直接接触されるようにすることができる。これによって、缶２２０の内面に正極２１２及び負極２１１の端部を溶接する時に溶接の品質が向上し、抵抗の偏差を一定水準に確保することができる。
以下では、第３実施形態による二次電池を説明する。
図１２は、本発明の第３実施形態による二次電池を示した断面図である。
図１２及び図１３を参照すれば、本発明の第３実施形態による二次電池３００は、正極３１２、分離膜３１４及び負極３１１が交互に積層された電極組立体３１０、第１缶３２１及び第２缶３２２を含んで電極組立体３１０を収容する缶３２０、及び電極組立体３１０の巻取中心部に位置されるセンターピン３３０を含み、負極無地部３１１ｃは第１缶３２１に接触し、正極無地部３１２ｃは第２缶３２２の内面に接触する。
本発明の第３実施形態による二次電池３００は、前述の第１実施形態及び第２実施形態による二次電池と比べるとき、センターピン３３０と電極組立体３１０の長さに違いがある。よって、本実施形態は、第１実施形態及び第２実施形態と重複される内容は簡単に記述し、相違点を中心に記述する。
図１３は、本発明の第３実施形態による二次電池で電極組立体を示した斜視図である。
図１２及び図１３を参照すれば、本発明の第３実施形態による二次電池３００で、センターピン３３０は、電極組立体３１０の巻取中心部に位置して電極組立体３１０の巻き取りの際に基準軸または基準面を提供することができる。ここで、電極組立体３１０は、センターピン３３０を取り囲んでセンターピン３３０を基準に巻き取られてよい。このとき、正極３１２、分離膜３１４及び負極３１１は、センターピン３３０の外周面に巻き取られ、電極組立体３１０の巻取中心軸（Ｃ）に対して垂直である電極組立体３１０の厚さ方向にそれぞれ多数の重なり（Ｌａｙｅｒ）を形成することができる。
併せて、センターピン３３０は、絶縁材質を含んで形成されてよい。
そして、センターピン３３０は、中心軸を基準に中央側が空いている円筒状の形態に備えられてよい。
また、センターピン３３０の長さは、電極組立体３１０の巻取中心軸（Ｃ）の方向に負極無地部３１１ｃの一側端部から正極無地部３１２ｃの他側端部までの長さと同一に形成されてよい。このとき、電極組立体３１０の巻取中心軸（Ｃ）の方向に分離膜３１４の長さは、センターピン３３０の長さより短く形成されてよい。
併せて、センターピン３３０の一側部が第１缶３２１の内面に面接触し、センターピン３３０の他側部が第２缶３２２の内面に面接触してよい。
以下では、第４実施形態による二次電池を説明する。
図１４は、本発明の第４実施形態による二次電池を示した断面図であり、図１５は、本発明の第４実施形態による二次電池で電極組立体を示した斜視図である。
図１４及び図１５を参照すれば、本発明の第４実施形態による二次電池４００は、正極４１２、分離膜４１４及び負極４１１が交互に積層された電極組立体４１０、第１缶４２１及び第２缶４２２を含んで電極組立体４１０を収容する缶４２０、及び電極組立体４１０の巻取中心部に位置されるセンターピン４３０を含み、負極無地部４１１ｃは第１缶４２１に接触し、正極無地部４１２ｃは第２缶４２２の内面に接触する。
本発明の第４実施形態による二次電池４００は、前述の第１実施形態から第３実施形態による二次電池と比べるとき、センターピン４３０と電極組立体４１０の長さに違いがある。よって、本実施形態は、前述の実施形態と重複される内容は簡単に記述し、相違点を中心に記述する。
本発明の第４実施形態による二次電池４００で、センターピン４３０は、電極組立体４１０の巻取中心部に位置して電極組立体４１０の巻き取りの際に基準軸または基準面を提供することができる。ここで、電極組立体４１０は、センターピン４３０を取り囲んでセンターピン４３０を基準に巻き取られてよい。このとき、正極４１２、分離膜４１４及び負極４１１はセンターピン４３０の外周面に巻き取られ、電極組立体４１０の巻取中心軸（Ｃ）に対して垂直である電極組立体４１０の厚さ方向にそれぞれ多数の重なり（Ｌａｙｅｒ）を形成することができる。
併せて、センターピン４３０は、絶縁材質を含んで形成されてよい。
そして、センターピン４３０は、中心軸を基準に中央側が空いている円筒状の形態に備えられてよい。
また、センターピン４３０の長さは、電極組立体４１０の巻取中心軸（Ｃ）の方向に負極無地部４１１ｃの一側端部から正極無地部４１２ｃの他側端部までの長さより短く形成されてよい。ここで、負極無地部４１１ｃは、巻取中心軸（Ｃ）を基準にセンターピン４３０より一側（Ｃ１）方向にさらに長く延長して形成され、正極無地部４１２ｃが巻取中心軸（Ｃ）を基準にセンターピン４３０より他側（Ｃ２）方向にさらに長く延長して形成されてよい。
このとき、電極組立体４１０の巻取中心軸（Ｃ）の方向に分離膜４１４の長さは、センターピン４３０の長さより長く形成され、負極無地部４１１ｃの一側端部から正極無地部４１２ｃの他側端部までの長さよりは短く形成されてよい。
一方、センターピン４３０の一側部が第１缶４２１の内面と離隔されるように位置し、センターピン４３０の他側部が第２缶４２２の内面と離隔されるように位置してよい。
前記のような構成を有する、本発明の第４実施形態による二次電池４００で、センターピン４３０の長さは、電極組立体４１０の巻取中心軸（Ｃ）の方向に負極無地部４１１ｃの一側端部から正極無地部４１２ｃの他側端部までの長さ及び分離膜より短く形成され、センターピン４３０の両側部が第１缶４２１及び第２缶４２２とさらに多く離隔されるように位置するので、電解液の捕集空間とガスの捕集空間が増加し得る。
以下では、第５実施形態による二次電池を説明する。
図１６は、本発明の第５実施形態による二次電池を示した断面図であり、図１７は、本発明の第５実施形態による二次電池で電極組立体を示した斜視図である。
図１６及び図１７を参照すれば、本発明の第５実施形態による二次電池５００は、正極５１２、分離膜５１４及び負極５１１が交互に積層された電極組立体５１０、第１缶５２１及び第２缶５２２を含んで電極組立体５１０を収容する缶５２０、及び電極組立体５１０の巻取中心部に位置されるセンターピン５３０を含み、負極無地部５１１ｃは第１缶５２１に接触し、正極無地部５１２ｃは第２缶５２２の内面に接触する。
本発明の第５実施形態による二次電池５００は、前述の第１実施形態から第４実施形態による二次電池と比べるとき、センターピン５３０と電極組立体５１０の長さに違いがある。よって、本実施形態は、前述の実施形態と重複される内容は簡単に記述し、相違点を中心に記述する。
本発明の第５実施形態による二次電池５００で、センターピン５３０は、電極組立体５１０の巻取中心部に位置して電極組立体５１０の巻き取りの際に基準軸または基準面を提供することができる。ここで、電極組立体５１０は、センターピン５３０を取り囲んでセンターピン５３０を基準に巻き取られてよい。このとき、正極５１２、分離膜５１４及び負極５１１はセンターピン５３０の外周面に巻き取られ、電極組立体５１０の巻取中心軸（Ｃ）に対して垂直である電極組立体５１０の厚さ方向にそれぞれ多数の重なり（Ｌａｙｅｒ）を形成することができる。
また、センターピン５３０は絶縁材質を含んで形成されてよい。
併せて、センターピン５３０は、中心軸を基準に中央側が空いている円筒状の形態に備えられてよい。
そして、センターピン５３０の長さは、電極組立体５１０の巻取中心軸（Ｃ）の方向に負極無地部５１１ｃの一側端部から正極無地部５１２ｃの他側端部までの長さより長く形成されてよい。このとき、電極組立体５１０の巻取中心軸（Ｃ）の方向に分離膜５１４の長さは、負極無地部５１１ｃの一側端部から正極無地部５１２ｃの他側端部までの長さより短く形成されてよい。
そして、センターピン５３０の一側部が第１缶５２１の内面に面接触し、センターピン５３０の他側部が第２缶５２２の内面に面接触してよい。
以下では、第６実施形態による二次電池を説明する。
図１８は、本発明の第６実施形態による二次電池を示した断面図である。
図１８を参照すれば、本発明の第６実施形態による二次電池６００は、正極６１２、分離膜６１４及び負極６１１が交互に積層された電極組立体６１０、第１缶６２１及び第２缶６２２を含んで電極組立体６１０を収容する缶６２０、及び電極組立体６１０の巻取中心部に位置されるセンターピン６３０を含み、負極無地部６１１ｃは第１缶６２１に接触し、正極無地部６１２ｃは第２缶６２２の内面に接触する。
本発明の第６実施形態による二次電池６００は、前述の第１実施形態から第５実施形態による二次電池と比べるとき、センターピン６３０が端子の機能を行うことに違いがある。よって、本実施形態は、前述の実施形態と重複される内容は簡単に記述し、相違点を中心に記述する。
本発明の第６実施形態による二次電池６００で、センターピン６３０は、電極組立体６１０の巻取中心部に位置して電極組立体６１０の巻き取りの際に基準軸または基準面を提供することができる。ここで、電極組立体６１０は、センターピン６３０を取り囲んでセンターピン６３０を基準に巻き取られてよい。このとき、正極６１２、分離膜６１４及び負極６１１はセンターピン６３０の外周面に巻き取られ、電極組立体６１０の巻取中心軸（Ｃ）に対して垂直である電極組立体６１０の厚さ方向にそれぞれ多数の重なり（Ｌａｙｅｒ）を形成することができる。
また、センターピン６３０は、絶縁材質を含んで形成されてよい。
併せて、センターピン６３０は、円柱状または中心軸を基準に中央側が空いている円筒状の形態に備えられてよい。
そして、センターピン６３０の長さは、電極組立体６１０の巻取中心軸（Ｃ）の方向に負極無地部６１１ｃの一側端部から正極無地部６１２ｃの他側端部までの長さより長く形成されてよい。このとき、電極組立体６１０の巻取中心軸（Ｃ）の方向に分離膜６１４の長さは、負極無地部６１１ｃの一側端部から正極無地部６１２ｃの他側端部までの長さより短く形成されてよい。
一方、センターピン６３０は、第１缶６２１及び第２缶６２２の外側に突出されてよい。このとき、第１缶６２１及び第２缶６２２は、中央側がセンターピン６３０に固定されてよい。
ここで、センターピン６３０は絶縁材質を含んで形成され、電極組立体６１０の巻取中心軸（Ｃ）の方向にセンターピン６３０の一側部及び他側部に伝導性物質６３３、６３４がコーティングされてよい。
このとき、第１缶６２１とセンターピン６３０の一側部が電気的に接続されてセンターピン６３０の一側部が負極端子６３１を形成し、第２缶６２２とセンターピン６３０の他側部が電気的に接続されてセンターピン６３０の他側部が正極端子６３２を形成してよい。
前記のような構成を有する、本発明の第６実施形態による二次電池６００で、センターピン６３０は、第１缶６２１及び第２缶６２２の外側に突出され、センターピン６３０の一側部が負極端子６３１を形成し、他側部が正極端子６３２を形成することにより、電池パックに製造するとき、センターピン６３０を外部ターミナル（Ｔｅｒｍｉｎａｌ）端子として活用することができる。
以上、本発明を具体的な実施形態を介して詳しく説明したが、これは本発明を具体的に説明するためのものであって、本発明による二次電池はこれに限定されない。本発明の技術的思想内で当該分野の通常の知識を有する者により幾多の実施が可能であろう。
また、発明の具体的な保護の範囲は、特許請求の範囲により明確となるであろう。
本発明の第１実施形態による二次電池を例示的に示した断面図である。 本発明の第１実施形態による二次電池で缶の他の例を例示的に示した断面図である。 本発明の第１実施形態による二次電池に含まれる電極組立体を示した斜視図である。 本発明の第１実施形態による二次電池に含まれる電極組立体を示した断面図である。 本発明の第１実施形態による二次電池に含まれる電極組立体を巻き取る前の広がった状態を示した分解斜視図である。 本発明の第１実施形態による二次電池に含まれる電極組立体を巻き取る前の広がった状態を示した平面図である。 本発明の第２実施形態による二次電池を例示的に示した断面図である。 本発明の第２実施形態による二次電池に含まれる電極組立体を示した斜視図である。 本発明の第２実施形態による二次電池に含まれる電極組立体を示した断面図である。 本発明の第２実施形態による二次電池に含まれる電極組立体を巻き取る前の広がった状態を示した分解斜視図である。 本発明の第２実施形態による二次電池に含まれる電極組立体を巻き取る前の広がった状態を示した平面図である。 本発明の第３実施形態による二次電池を示した断面図である。 本発明の第３実施形態による二次電池に含まれる電極組立体を示した斜視図である。 本発明の第４実施形態による二次電池を示した断面図である。 本発明の第４実施形態による二次電池に含まれる電極組立体を示した斜視図である。 本発明の第５実施形態による二次電池を示した断面図である。 本発明の第５実施形態による二次電池に含まれる電極組立体を示した斜視図である。 本発明の第６実施形態による二次電池を示した断面図である。
図３は、本発明の第１実施形態による二次電池に含まれる電極組立体を示した斜視図であり、図４は、本発明の第１実施形態による二次電池に含まれる電極組立体を示した断面図である。
また、図５は、本発明の第１実施形態による二次電池に含まれる電極組立体を巻き取る前の広がった状態を示した分解斜視図であり、図６は、本発明の第１実施形態による二次電池に含まれる電極組立体を巻き取る前の広がった状態を示した平面図である。
図８は、本発明の第２実施形態による二次電池に含まれる電極組立体を示した斜視図であり、図９は、本発明の第２実施形態による二次電池に含まれる電極組立体を示した断面図である。
また、図１０は、本発明の第２実施形態による二次電池に含まれる電極組立体を巻き取る前の広がった状態を示した分解斜視図であり、図１１は、本発明の第２実施形態による二次電池に含まれる電極組立体を巻き取る前の広がった状態を示した平面図である。
また、センターピン２３０が電極組立体２１０の中心部であるコア部に備えられ、充放電サイクル（Ｃｙｃｌｅ）の進行により電極組立体２１０のコア部に位置した電極２１３の破れの発生を防止することができる。
したがって、負極無地部２１１ｃが第１缶２２１に接触され、正極無地部２１２ｃが第２缶２２２の内面に接触する形態で、溶接の面積を増やすために負極集電体２１１ａ及び正極集電体２１２ａを圧着する場合、センターピン２３０が基準面を提供して溶接の品質と抵抗の偏差を一定水準に確保することができる。すなわち、第１缶２２１及び第２缶２２２を互いに向かい合う方向に加圧するとき、センターピン２３０が位置した所まで加圧することになると、センターピン２３０よりさらに突出していた、正極無地部２１２ｃ及び負極無地部２１１ｃの突出部位がベンディングされ（図７参照）、第１缶２２１及び第２缶２２２の内面に均等に直接接触されるようにすることができる。これによって、缶２２０の内面に正極２１２及び負極２１１の端部を溶接する時に溶接の品質が向上し、抵抗の偏差を一定水準に確保することができる。
図１３は、本発明の第３実施形態による二次電池に含まれる電極組立体を示した斜視図である。
図１４は、本発明の第４実施形態による二次電池を示した断面図であり、図１５は、本発明の第４実施形態による二次電池に含まれる電極組立体を示した斜視図である。
図１６は、本発明の第５実施形態による二次電池を示した断面図であり、図１７は、本発明の第５実施形態による二次電池に含まれる電極組立体を示した斜視図である。

Claims (17)

  1. 正極、分離膜、負極が交互に積層された電極組立体；及び
    前記電極組立体を収容する缶を含み、
    前記負極は、負極活物質がコーティングされない負極無地部が、前記電極組立体の巻取中心軸方向を基準に、前記分離膜よりさらに突出されるように一側方向の端部に位置し、
    前記正極は、正極活物質がコーティングされない正極無地部が、前記電極組立体の巻取中心軸方向を基準に、前記分離膜よりさらに突出されるように他側方向の端部に位置し、
    前記缶は第１缶及び第２缶を含み、
    前記負極無地部は前記第１缶の内面に直接接触し、前記正極無地部は前記第２缶の内面に直接接触する二次電池。
  2. 前記負極無地部は、巻取方向に沿って前記負極の一側端部の全体に形成されており、
    前記正極無地部は、巻取方向に沿って前記正極の他側端部の全体に形成されている、請求項１に記載の二次電池。
  3. 前記電極組立体の巻取中心部に位置されるセンターピンをさらに含み、
    前記電極組立体は、前記センターピンを取り囲んで巻き取られている、請求項１に記載の二次電池。
  4. 前記電極組立体は、前記センターピンにテープで固定されたまま巻き取られている、請求項３に記載の二次電池。
  5. 前記正極、前記分離膜、前記負極は、前記センターピンの外周面に巻き取られ、
    前記電極組立体の巻取中心軸に対して垂直である前記電極組立体の厚さ方向にそれぞれ多数の重なり（Ｌａｙｅｒ）を形成する、請求項３に記載の二次電池。
  6. 前記センターピンは、絶縁材質を含む、請求項３に記載の二次電池。
  7. 前記センターピンは、円筒状の形態で備えられる、請求項３に記載の二次電池。
  8. 前記電極組立体の巻取中心軸方向に前記センターピンの長さは、
    前記負極無地部の一側端部から前記正極無地部の他側端部までの長さより短く形成される、請求項３に記載の二次電池。
  9. 前記電極組立体の巻取中心軸方向に前記分離膜の長さは、
    前記センターピンの長さと同一に形成される、請求項８に記載の二次電池。
  10. 前記電極組立体の巻取中心軸方向に前記分離膜の長さは、
    前記センターピンの長さより長く、前記負極無地部の一側端部から前記正極無地部の他側端部までの長さより短く形成される、請求項８に記載の二次電池。
  11. 前記センターピンの一側部が前記第１缶の内面と離隔されるように位置され、
    前記センターピンの他側部が前記第２缶の内面と離隔されるように位置される、請求項１０に記載の二次電池。
  12. 前記電極組立体の巻取中心軸方向に前記センターピンの長さは、
    前記負極無地部の一側端部から前記正極無地部の他側端部までの長さと同一に形成される、請求項３に記載の二次電池。
  13. 前記センターピンの一側部が前記第１缶の内面に面接触し、前記センターピンの他側部が前記第２缶の内面に面接触する、請求項９及び１２に記載の二次電池。
  14. 前記電極組立体の巻取中心軸方向に前記センターピンの長さは、
    前記負極無地部の一側端部から前記正極無地部の他側端部までの長さより長く形成される、請求項３に記載の二次電池。
  15. 前記センターピンは、前記第１缶及び前記第２缶の外側に突出される、請求項１４に記載の二次電池。
  16. 前記センターピンは、絶縁材質を含んで形成され、
    前記電極組立体の巻取中心軸方向に前記センターピンの一側部及び他側部に伝導性物質がコーティングされ、
    前記第１缶と前記センターピンの一側部が電気的に接続され、前記センターピンの一側部が正極端子を形成し、
    前記第２缶と前記センターピンの他側部が電気的に接続され、前記センターピンの他側部が負極端子を形成する、請求項１５に記載の二次電池。
  17. 前記第１缶及び前記第２缶は、中央側が前記センターピンに固定される、請求項１５に記載の二次電池。
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