JP2022554113A - 電極組立体およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
課題を解決するための本発明の実施形態に係る電極組立体の製造方法は、第１正極ホイル、正極絶縁層、および第２正極ホイルが順に積層されて形成された正極集電体の少なくとも一部に正極活物質を塗布して正極を製造し、第１負極ホイル、負極絶縁層、および第２負極ホイルが順に積層されて形成された負極集電体の少なくとも一部に負極活物質を塗布して負極を製造するステップと、前記正極と前記負極との間にセパレータを介在させるステップと、前記正極集電体において前記正極活物質が塗布されていない正極タブおよび前記負極集電体において前記負極活物質が塗布されていない負極タブの少なくとも一部の領域から、それぞれ前記正極絶縁層および前記負極絶縁層を除去するステップと、前記正極タブおよび前記負極タブにそれぞれ正極リードおよび負極リードを連結するステップとを含む。
Description
本出願は、２０１９年１１月１９日付けの韓国特許出願第１０－２０１９－０１４８９３４号に基づく優先権の利益を主張し、該当韓国特許出願の文献に開示された全ての内容は、本明細書の一部として組み込まれる。
本発明は、電極組立体およびその製造方法に関し、より詳しくは、電極集電体が電極絶縁層を含む多層構造に形成され、別の連結部が存在しなくても複数の電極タブに１つの電極リードを容易に連結することができる電極組立体およびその製造方法に関する。
一般的に、二次電池の種類としては、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池、およびリチウムイオンポリマー電池などが挙げられる。かかる二次電池は、デジタルカメラ、ポータブルＤＶＤプレイヤー（Ｐ－ＤＶＤ）、ＭＰ３プレイヤー（ＭＰ３Ｐ）、携帯電話、ＰＤＡ、携帯ゲーム機（Ｐｏｒｔａｂｌｅ Ｇａｍｅ Ｄｅｖｉｃｅ）、パワーツール（Ｐｏｗｅｒ Ｔｏｏｌ）、およびＥ－バイク（Ｅ－ｂｉｋｅ）などの小型製品だけでなく、電気自動車やハイブリッド自動車のような高出力が求められる大型製品と、余剰の発電電力や再生可能エネルギーを貯蔵する電力貯蔵装置と、バックアップ用電力貯蔵装置にも適用されて用いられている。
電極組立体を製造するために、正極（Ｃａｔｈｏｄｅ）、セパレータ（Ｓｅｐａｒａｔｏｒ）、および負極（Ａｎｏｄｅ）を製造し、これらを積層する。具体的に、正極活物質スラリーを正極集電体に塗布し、負極活物質スラリーを負極集電体に塗布し、正極（Ｃａｔｈｏｄｅ）および負極（Ａｎｏｄｅ）を製造する。そして、前記製造された正極と負極との間にセパレータ（Ｓｅｐａｒａｔｏｒ）が介在されて積層されると、単位セル（Ｕｎｉｔ Ｃｅｌｌ）が形成され、単位セルが互いに積層されることで、電極組立体が形成される。そして、かかる電極組立体が特定のケースに収容され、電解液を注入すると、二次電池が製造される。
ところで、従来は、正極および負極の電極が単層構造に形成され、電極の両面同士で電気が流れる可能性があった。よって、外部からの衝撃により電極組立体が破損すると、電極の一面に短絡が発生し、前記電極の他面にも短絡が発生した際、爆発などの危険が発生し得るという問題があった。
本発明が解決しようとする課題は、電極集電体が電極絶縁層を含む多層構造に形成され、別の連結部が存在しなくても複数の電極タブに１つの電極リードを容易に連結することができる電極組立体およびその製造方法を提供することにある。
本発明の課題は、以上で言及した課題に制限されず、言及していないまた他の課題は、下記の記載から当業者に明らかに理解できるものである。
上記の課題を解決するための本発明の実施形態に係る電極組立体の製造方法は、第１正極ホイル、正極絶縁層、および第２正極ホイルが順に積層されて形成された正極集電体の少なくとも一部に正極活物質を塗布して正極を製造し、第１負極ホイル、負極絶縁層、および第２負極ホイルが順に積層されて形成された負極集電体の少なくとも一部に負極活物質を塗布して負極を製造するステップと、前記正極と前記負極との間にセパレータを介在させるステップと、前記正極集電体において前記正極活物質が塗布されていない正極タブおよび前記負極集電体において前記負極活物質が塗布されていない負極タブの少なくとも一部の領域から、それぞれ前記正極絶縁層および前記負極絶縁層を除去するステップと、前記正極タブおよび前記負極タブにそれぞれ正極リードおよび負極リードを連結するステップとを含む。
また、前記正極絶縁層および前記負極絶縁層を除去するステップは、前記正極タブおよび前記負極タブを有機溶媒に浸漬するステップを含んでもよい。
また、前記正極絶縁層および前記負極絶縁層は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）を含んでもよい。
また、前記有機溶媒は、アセトンを含んでもよい。
また、前記正極絶縁層および前記負極絶縁層は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）を含んでもよい。
また、前記有機溶媒は、アセトンを含んでもよい。
また、前記正極タブおよび前記負極タブの全長の２０％～８０％は、前記有機溶媒に浸漬されてもよい。
また、前記正極タブおよび前記負極タブは、前記有機溶媒に３０秒～２分間浸漬されてもよい。
また、前記正極タブおよび前記負極タブは、前記有機溶媒に３０秒～２分間浸漬されてもよい。
また、前記正極絶縁層および前記負極絶縁層を除去するステップは、前記正極タブおよび前記負極タブを有機溶媒に浸漬するステップ後に、前記有機溶媒を乾燥するステップをさらに含んでもよい。
また、前記正極絶縁層および前記負極絶縁層を除去するステップは、有機溶媒を前記正極タブおよび前記負極タブに噴射するステップを含んでもよい。
また、前記正極絶縁層および前記負極絶縁層を除去するステップは、有機溶媒を前記正極タブおよび前記負極タブに噴射するステップを含んでもよい。
上記の課題を解決するための本発明の実施形態に係る電極組立体は、正極集電体の少なくとも一部に正極活物質が塗布された正極と、負極集電体の少なくとも一部に負極活物質が塗布された負極と、前記正極と前記負極との間に介在されるセパレータとを含み、前記正極集電体は、第１正極ホイル、正極絶縁層、および第２正極ホイルが順に積層されて形成され、前記負極集電体は、第１負極ホイル、負極絶縁層、および第２負極ホイルが順に積層されて形成され、前記正極集電体において正極活物質が塗布されていない正極タブは、少なくとも一部の領域から前記正極絶縁層が除去され、前記負極集電体において負極活物質が塗布されていない負極タブは、少なくとも一部の領域から前記負極絶縁層が除去される。
また、前記正極絶縁層が前記正極タブから前記正極タブの全長の２０％～８０％除去され、前記負極絶縁層が前記負極タブから前記負極タブの全長の２０％～８０％除去されてもよい。
また、前記正極絶縁層および前記負極絶縁層は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）を含んでもよい。
本発明のその他の具体的な事項は、詳細な説明および図面に含まれている。
また、前記正極絶縁層および前記負極絶縁層は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）を含んでもよい。
本発明のその他の具体的な事項は、詳細な説明および図面に含まれている。
本発明の実施形態によると、少なくとも次のような効果がある。
電極集電体が電極絶縁層を含む多層構造に形成され、有機溶媒を用いて複数の電極タブの電極絶縁層をエッチングすることにより、隣り合う電極タブ同士で互いに接触することで複数の電極タブを全て電気的に連結させることができるため、１つの電極リードを複数の電極タブに容易に連結することができる。
電極集電体が電極絶縁層を含む多層構造に形成され、有機溶媒を用いて複数の電極タブの電極絶縁層をエッチングすることにより、隣り合う電極タブ同士で互いに接触することで複数の電極タブを全て電気的に連結させることができるため、１つの電極リードを複数の電極タブに容易に連結することができる。
本発明に係る効果は以上で例示された内容により制限されず、さらに多様な効果が本明細書内に含まれている。
本発明の利点および特徴、そして、それらを達成する方法は、添付図面とともに詳細に後述している実施形態を参照すれば明らかになるであろう。但し、本発明は、以下に開示される実施形態に限定されるものではなく、互いに異なる多様な形態で実現できるものであり、本実施形態は、単に本発明の開示が完全になるようにし、本発明が属する技術分野における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り、本発明は、請求項の範囲によって定義されるのみである。明細書の全体にわたって、同一の参照符号は、同一の構成要素を指し示す。
他の定義がなければ、本明細書で用いられる全ての用語（技術および科学的用語を含む）は、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者に共通に理解できる意味として用いられてもよい。また、一般的に用いられる辞書に定義されている用語は、明らかに特に定義していない限り、理想的にまたは過度に解釈されない。
本明細書で用いられた用語は、実施形態を説明するためのものであって、本発明を制限しようとするものではない。本明細書において、単数形は、語句において特に言及しない限り、複数形も含む。明細書で用いられる「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」および／または「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」は、言及された構成要素の他に、１つ以上の他の構成要素の存在または追加を排除するものではない。
以下、添付図面を参照して、本発明の好ましい実施形態について詳しく説明することにする。
図１は、本発明の一実施形態に係るパウチ型二次電池１の組立図である。
パウチ型二次電池１を製造する過程は、先ず、電極活物質とバインダーおよび可塑剤を混合したスラリーを正極集電体１０１および負極集電体１０２に塗布して正極および負極などの電極を製造し、それをセパレータ（Ｓｅｐａｒａｔｏｒ）の両側に積層することで所定形状の電極組立体１０を形成した後、電極組立体１０を電池ケース１３に挿入し、電解液の注入後にシールする。
図１は、本発明の一実施形態に係るパウチ型二次電池１の組立図である。
パウチ型二次電池１を製造する過程は、先ず、電極活物質とバインダーおよび可塑剤を混合したスラリーを正極集電体１０１および負極集電体１０２に塗布して正極および負極などの電極を製造し、それをセパレータ（Ｓｅｐａｒａｔｏｒ）の両側に積層することで所定形状の電極組立体１０を形成した後、電極組立体１０を電池ケース１３に挿入し、電解液の注入後にシールする。
電極組立体（Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ Ａｓｓｅｍｂｌｙ）１０は、電極およびセパレータが積層されて形成される。具体的に、電極組立体１０は、正極および負極などの２種類の電極と、前記電極を互いに絶縁させるために電極の間に介在されるセパレータとを含む。かかる電極組立体１０には、スタック型、ゼリーロール型、スタックアンドフォールディング（ｓｔａｃｋ ＆ ｆｏｌｄｉｎｇ）型などがある。２種類の電極、すなわち、正極および負極は、それぞれ、電極絶縁層１０１３、１０２３を含む多層構造の電極集電体１０１、１０２に活物質スラリーが塗布された構造である。本発明の一実施形態に係る電極集電体１０１、１０２は、２つの電極ホイルの間に電極絶縁層１０１３、１０２３が積層された多層構造に形成される。電極集電体１０１、１０２に関する詳しい説明は後述する。スラリーは、通常、粒状の活物質、補助導体、バインダー、および可塑剤などが、溶媒が添加された状態で撹拌されて形成されてもよい。溶媒は、後続工程において除去される。
電極組立体１０は、図１に示されたように、電極タブ（Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ Ｔａｂ）１１を含む。電極タブ１１は、電極組立体１０の正極および負極からそれぞれ突出し、電極組立体１０の内部と外部との間に電子が移動可能な経路となる。電極組立体１０の電極集電体１０１、１０２は、電極活物質が塗布された部分と、電極活物質が塗布されていない末端部分、すなわち、無地部とから構成される。そして、電極タブ１１は、無地部を裁断して形成されるか、または無地部に別の導電部材を超音波溶接などにより連結して形成されてもよい。かかる電極タブ１１は、図１に示されたように、電極組立体１０の一側から同じ方向に並んで突出してもよいが、これに制限されず、それぞれ異なる方向に突出してもよい。
電極組立体１０の電極タブ１１には、二次電池１の外部に電気を供給する電極リード（Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ Ｌｅａｄ）１２がスポット（Ｓｐｏｔ）溶接などにより連結される。そして、電極リード１２の一部は、絶縁部１４により周りが取り囲まれる。絶縁部１４は、電池ケース１３の上部ケース１３１および下部ケース１３２が熱融着されるシール部１３４に限定されて位置し、電池ケース１３に接着される。そして、電極組立体１０から生成される電気が電極リード１２を介して電池ケース１３に流れるのを防止し、電池ケース１３のシールを維持する。よって、かかる絶縁部１４は、電気がよく通じない非導電性を有する不導体から製造される。一般的に、絶縁部１４としては、電極リード１２に付着しやすく、厚さが比較的に薄い絶縁テープを多く用いるが、これに制限されず、電極リード１２を絶縁可能であれば、多様な部材を用いてもよい。
電極リード１２は、正極タブ１１１に一端が連結され、正極タブ１１１が突出した方向に延びる正極リード１２１と、負極タブ１１２に一端が連結され、負極タブ１１２が突出した方向に延びる負極リード１２２とを含む。一方、正極リード１２１および負極リード１２２は、図１に示されたように、何れも他端が電池ケース１３の外部に突出する。それにより、電極組立体１０の内部で生成された電気を外部に供給することができる。また、正極タブ１１１および負極タブ１１２がそれぞれ多様な方向に向かって突出形成されるため、正極リード１２１および負極リード１２２もそれぞれ多様な方向に向かって延びることができる。
正極リード１２１および負極リード１２２は、その材質が互いに異なってもよい。すなわち、正極リード１２１は、正極集電体１０１の正極ホイルと同一のアルミニウム（Ａｌ）材質であり、負極リード１２２は、負極集電体１０２の負極ホイルと同一の銅（Ｃｕ）材質またはニッケル（Ｎｉ）がコーティングされた銅材質であってもよい。そして、電池ケース１３の外部に突出した電極リード１２の一部分は、端子部となり、外部端子と電気的に連結される。
電池ケース１３は、電極組立体１０を内部に収納する、軟性の材質から製造されたパウチである。以下、電池ケース１３は、パウチであるものと説明する。電池ケース１３は、電極リード１２の一部、すなわち、端子部が露出されるように電極組立体１０を収容しシールされる。かかる電池ケース１３は、図１に示されたように、上部ケース１３１および下部ケース１３２を含む。下部ケース１３２には、カップ部１３３が形成され、電極組立体１０を収容可能な収容空間１３３１が備えられ、上部ケース１３１は、前記電極組立体１０が電池ケース１３の外部に離脱しないように前記収容空間１３３１を上部からカバーする。この際、図１に示されたように、上部ケース１３１にも収容空間１３３１が備えられたカップ部１３３が形成され、電極組立体１０を上部から収容してもよい。上部ケース１３１および下部ケース１３２は、図１に示されたように一側が互いに連結されて製造されてもよいが、これに制限されず、互いに分離されて別に製造されるなど、多様に製造されてもよい。
電極組立体１０の電極タブ１１に電極リード１２が連結され、電極リード１２の一部分に絶縁部１４が形成されると、下部ケース１３２のカップ部１３３に備えられた収容空間１３３１に電極組立体１０が収容され、上部ケース１３１が前記空間を上部からカバーする。そして、内部に電解液を注入し、上部ケース１３１および下部ケース１３２の縁から外側に延長形成されたシール部１３４をシールする。電解液は、二次電池１の充放電時、電極の電気化学的反応により生成されるリチウムイオンを移動させるためのものであり、リチウム塩と高純度の有機溶媒２類との混合物である非水系有機電解液、または高分子電解質を用いたポリマーを含んでもよい。かかる方法により、パウチ型二次電池１を製造することができる。
図２は、本発明の一実施形態に係る電極集電体１０１、１０２の側面を示した概略図である。
上記で記述したように、正極および負極などの電極は、電極活物質とバインダーおよび可塑剤を混合したスラリーを正極集電体１０１および負極集電体１０２などの電極集電体１０１、１０２にそれぞれ塗布して製造する。
上記で記述したように、正極および負極などの電極は、電極活物質とバインダーおよび可塑剤を混合したスラリーを正極集電体１０１および負極集電体１０２などの電極集電体１０１、１０２にそれぞれ塗布して製造する。
従来は、正極集電体１０１および負極集電体１０２がそれぞれ単層構造に形成されていた。よって、外部からの衝撃により電極組立体１０が破損すると、短絡による爆発などの危険が発生し得るという問題があった。しかし、本発明の一実施形態によると、図２に示されたように、電極集電体１０１、１０２は、２つの電極ホイルの間に電極絶縁層１０１３、１０２３が積層された多層構造に形成される。具体的には、正極集電体１０１は、第１正極ホイル１０１１、正極絶縁層１０１３、および第２正極ホイル１０１２が順に積層されて形成される。そして、負極集電体１０２は、第１負極ホイル１０２１、負極絶縁層１０２３、および第２負極ホイル１０２２が順に積層されて形成される。
第１正極ホイル１０１１および第２正極ホイル１０１２は、化学的変化を誘発せず且つ高い導電性を有する材料から製造される。例えば、ステンレススチール、アルミニウム、ニッケル、チタン、焼成炭素、またはアルミニウムやステンレススチールの表面にカーボン、ニッケル、チタン、銀などを表面処理したものであってもよく、特にアルミニウムであることが好ましいが、これに制限されない。そして、第１正極ホイル１０１１および第２正極ホイル１０１２は、正極活物質の接着力を高めるために、表面に微細な凹凸を形成してもよい。
第１負極ホイル１０２１および第２負極ホイル１０２２は、化学的変化を誘発せず且つ導電性を有する材料から製造される。例えば、銅、ステンレススチール、ニッケル、チタン、焼成炭素、または銅やステンレススチールの表面にカーボン、ニッケル、チタン、銀などを表面処理したもの、またはアルミニウム－カドミウム合金であってもよく、特に銅またはニッケルをメッキした銅であることが好ましいが、これに制限されない。そして、第１負極ホイル１０２１および第２負極ホイル１０２２は、負極活物質の結合力を高めるために、表面に微細な凹凸を形成してもよい。
正極絶縁層１０１３は、第１正極ホイル１０１１と第２正極ホイル１０１２との間に積層され、第１正極ホイル１０１１と第２正極ホイル１０１２との間を絶縁させる。そして、負極絶縁層１０２３は、第１負極ホイル１０２１と第２負極ホイル１０２２との間に積層され、第１負極ホイル１０２１と第２負極ホイル１０２２との間を絶縁させる。これにより、外部からの衝撃により電極組立体１０が破損しても、１つの電極において一面と他面を電気的に断絶させることで、短絡による爆発などの危険を予め防止して安全性を確保することができる。かかる正極絶縁層１０１３および負極絶縁層１０２３は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリ塩化ビニル、アクリル系高分子、ポリアクリロニトリル、ポリイミド、ポリアミド、セルロース、アラミド、ナイロン、ポリエステル、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール、ポリアリレート、テフロン（登録商標）、およびガラス繊維からなる群から選択された１つ以上の物質からなってもよい。特に、主に耐摩耗性および耐熱性を有するナイロン（Ｎｙｌｏｎ）樹脂またはポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などのポリマーが用いられる。
図３は、電極タブ１１の正極ホイルおよび負極ホイルに連結部１１３が形成された様子をそれぞれ側面から示した概略図であり、図４は、連結部１１３に電極リード１２が連結された様子を上面から示した概略図である。
上記で記述したように、電極タブ１１は、電極集電体１０１、１０２において無地部を裁断して形成されるか、または無地部に別の導電部材を超音波溶接などにより連結して形成されてもよい。そして、電極リード１２は、電極タブ１１に一端が連結され、電極タブ１１が突出した方向に延び、他端が電池ケース１３の外部に突出する。以下、電極タブ１１は、無地部を単に裁断して形成したものと説明するが、これは説明の便宜のためのものであって、権利範囲を制限するためのものでない。
電極集電体１０１、１０２が単層構造に形成されるのであれば、互いに隣り合う電極タブ１１を接触させて連結することで、複数の電極タブ１１が全て電気的に連結される。よって、１つの電極リード１２が１つの電極タブ１１にだけ連結されても、電極リード１２を介して電極組立体１０の内部で生成された電気を全て十分に二次電池１の外部に供給することができる。
しかしながら、本発明の一実施形態によると、電極集電体１０１、１０２が電極絶縁層１０１３、１０２３を含む多層構造に形成されるため、互いに隣り合う電極タブ１１を接触させて連結しても、複数の電極タブ１１が全て電気的に連結されない。よって、複数の電極タブ１１同士で全て連結するとともに、１つの電極リード１２とも連結する複数の連結部１１３が別に形成されなければならない。
複数の連結部１１３は、図３に示されたように、複数の第１正極ホイル１０１１、第２正極ホイル１０１２にそれぞれ連結される正極連結部１１３１と、複数の第１負極ホイル１０２１、第２負極ホイル１０２２にそれぞれ連結される負極連結部１１３２とを含む。そして、図４に示されたように、互いに隣り合う複数の正極連結部１１３１を接触させて連結し、１つの正極連結部１１３１に１つの正極リード１２１を連結する。同様に、互いに隣り合う複数の負極連結部１１３２を接触させて連結し、１つの負極連結部１１３２に１つの負極リード１２２を連結する。それにより、電極組立体１０の内部で生成された電気を全て１つの正極リード１２１および１つの負極リード１２２を介して十分に二次電池１の外部に供給することができる。
しかしながら、かかる方法は、複数の連結部１１３が別に必要であり、かかる複数の連結部１１３を、それぞれ、第１正極ホイル１０１１および第２正極ホイル１０１２、第１負極ホイル１０２１および第２負極ホイル１０２２に連結する工程も別に必要であるため、製造コストおよび時間が過度にかかるという問題がある。
図５は、本発明の一実施形態に係る複数の正極タブ１１１と複数の負極タブ１１２が積層された様子を正面から示した概略図である。
本発明の一実施形態によると、電極集電体１０１、１０２が電極絶縁層１０１３、１０２３を含む多層構造に形成され、有機溶媒２を用いて複数の電極タブ１１の電極絶縁層１０１３、１０２３をエッチングすることにより、隣り合う電極タブ１１同士で互いに接触することで複数の電極タブ１１を全て電気的に連結させることができるため、１つの電極リード１２を複数の電極タブ１１に容易に連結することができる。
本発明の一実施形態によると、電極集電体１０１、１０２が電極絶縁層１０１３、１０２３を含む多層構造に形成され、有機溶媒２を用いて複数の電極タブ１１の電極絶縁層１０１３、１０２３をエッチングすることにより、隣り合う電極タブ１１同士で互いに接触することで複数の電極タブ１１を全て電気的に連結させることができるため、１つの電極リード１２を複数の電極タブ１１に容易に連結することができる。
このために、本発明の一実施形態に係る電極組立体１０の製造方法は、第１正極ホイル１０１１、正極絶縁層１０１３、および第２正極ホイル１０１２が順に積層されて形成された正極集電体１０１の少なくとも一部に正極活物質を塗布して正極を製造し、第１負極ホイル１０２１、負極絶縁層１０２３、および第２負極ホイル１０２２が順に積層されて形成された負極集電体１０２の少なくとも一部に負極活物質を塗布して負極を製造するステップと、前記正極と前記負極との間にセパレータを介在させるステップと、前記正極集電体１０１において前記正極活物質が塗布されていない正極タブ１１１および前記負極集電体１０２において前記負極活物質が塗布されていない負極タブ１１２の少なくとも一部の領域から、それぞれ前記正極絶縁層１０１３および前記負極絶縁層１０２３を除去するステップと、前記正極タブ１１１および前記負極タブ１１２にそれぞれ正極リード１２１および負極リード１２２を連結するステップとを含む。そして、前記正極絶縁層１０１３および前記負極絶縁層１０２３を除去するステップは、前記正極タブ１１１および前記負極タブ１１２を有機溶媒２に浸漬するステップを含んでもよい。
そして、かかる方法により製造された本発明の一実施形態に係る電極組立体１０は、正極集電体１０１の少なくとも一部に正極活物質が塗布された正極と、負極集電体１０２の少なくとも一部に負極活物質が塗布された負極と、前記正極と前記負極との間に介在されるセパレータとを含み、前記正極集電体１０１は、第１正極ホイル１０１１、正極絶縁層１０１３、および第２正極ホイル１０１２が順に積層されて形成され、前記負極集電体１０２は、第１負極ホイル１０２１、負極絶縁層１０２３、および第２負極ホイル１０２２が順に積層されて形成され、前記正極集電体１０１において正極活物質が塗布されていない正極タブ１１１は、少なくとも一部の領域から前記正極絶縁層１０１３が除去され、前記負極集電体１０２において負極活物質が塗布されていない負極タブ１１２は、少なくとも一部の領域から前記負極絶縁層１０２３が除去される。
図５に示されたように、正極と負極との間にセパレータを介在させると電極積層体が形成され、複数の正極タブ１１１と複数の負極タブ１１２がそれぞれ積層される。そして、かかる複数の正極タブ１１１と負極タブ１１２には、それぞれ複数の正極絶縁層１０１３と負極絶縁層１０２３が挿入されている。
図６は、本発明の一実施形態に係る複数の正極タブ１１１と複数の負極タブ１１２を有機溶媒２に浸漬する様子を示した概略図であり、図７は、本発明の一実施形態に係る複数の正極タブ１１１と複数の負極タブ１１２から、それぞれ正極絶縁層１０１３と負極絶縁層１０２３が除去された様子を正面から示した概略図である。
有機溶媒２を用いて、複数の電極タブ１１の電極絶縁層１０１３、１０２３をエッチングする。特に本発明の一実施形態によると、前記形成された電極積層体の正極タブ１１１および負極タブ１１２を、図６に示されたように有機溶媒２に浸漬する。
上記で記述したように、正極絶縁層１０１３および負極絶縁層１０２３は、種々のポリマーから形成されてもよく、特にポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）を含んでもよい。そして、第１正極ホイル１０１１、第２正極ホイル１０１２、第１負極ホイル１０２１、および第２負極ホイル１０２２は、それぞれ金属から形成されてもよい。この際、有機溶媒２は、金属とは化学的反応性が無いかまたは低く、ポリマーとは化学的反応性が高いことが好ましく、例えば、アセトンを含んでもよい。それにより、有機溶媒２は、金属から形成された第１正極ホイル１０１１、第２正極ホイル１０１２、第１負極ホイル１０２１、および第２負極ホイル１０２２は変化させず、図７に示されたように、ポリマーから形成された正極絶縁層１０１３および負極絶縁層１０２３だけをエッチングさせる。
正極タブ１１１および負極タブ１１２の少なくとも一部の領域から、それぞれ正極絶縁層１０１３および負極絶縁層１０２３が除去されてもよい。すなわち、正極タブ１１１および負極タブ１１２の全体から全て正極絶縁層１０１３および負極絶縁層１０２３が除去されてもよいが、一部の領域からのみ除去されてもよい。このために、正極タブ１１１および負極タブ１１２は、前記有機溶媒２に一部だけ浸漬されてもよく、特に正極タブ１１１および負極タブ１１２の全長の２０％～８０％だけ、好ましくは３０％～７０％だけ浸漬されてもよい。
有機溶媒２は、化学的反応性が高い物質であるため、正極タブ１１１および負極タブ１１２を長時間浸漬させると、金属から形成された第１正極ホイル１０１１、第２正極ホイル１０１２、第１負極ホイル１０２１、および第２負極ホイル１０２２とも化学的反応が発生し得る。よって、正極タブ１１１および負極タブ１１２は、前記有機溶媒２に３０秒～２分間、好ましくは１分～２分間浸漬されてもよい。
一方、本発明の他の実施形態によると、ノズルなどを用いて、有機溶媒２を前記形成された電極積層体の正極タブ１１１および前記負極タブ１１２に噴射してもよい。これにより、単に有機溶媒２に浸漬するよりは、有機溶媒２自体の圧力で電極絶縁層１０１３、１０２３がさらに迅速で且つ容易にエッチングされることができる。
図８は、本発明の一実施形態に係る複数の正極タブ１１１と複数の負極タブ１１２にそれぞれ電極リード１２が連結された様子を正面から示した概略図であり、図９は、本発明の一実施形態に係る複数の正極タブ１１１と複数の負極タブ１１２にそれぞれ電極リード１２が連結された様子を上面から示した概略図である。
正極タブ１１１および前記負極タブ１１２を有機溶媒２に浸漬した後、有機溶媒２を乾燥する。それにより、電極タブ１１から正極絶縁層１０１３および負極絶縁層１０２３だけが除去されることができる。
電極タブ１１から正極絶縁層１０１３および負極絶縁層１０２３が除去されるため、第１正極ホイル１０１１と第２正極ホイル１０１２との間には空いた空間が形成され、第１負極ホイル１０２１と第２負極ホイル１０２２との間にも空いた空間が形成される。それにより、図８に示されたように、隣り合う正極ホイル同士で互いに接触して全て電気的に連結されることができ、隣り合う負極ホイル同士で互いに接触して全て電気的に連結されることができる。
そして、図８および図９に示されたように、１つの正極ホイルに１つの正極リード１２１が連結され、１つの負極ホイルに１つの負極リード１２２が連結される。よって、１つの電極リード１２が１つの電極タブ１１にだけ連結されても、電極リード１２を介して電極組立体１０の内部で生成された電気を全て十分に二次電池１の外部に供給することができる。
本発明が属する技術分野の通常の知識を有する者であれば、本発明がその技術的思想や必須の特徴を変更せず、他の具体的な形態で実施可能であることを理解することができるであろう。よって、以上で記述された実施形態は、全ての面で例示的なものであって、限定的なものではないことを理解しなければならない。本発明の範囲は上記の詳細な説明よりは後述の特許請求の範囲により示され、特許請求の範囲の意味および範囲、そしてその均等概念から導き出される多様な実施形態が本発明の範囲に含まれるものと解釈しなければならない。
１ パウチ型二次電池
２ 有機溶媒
１０ 電極組立体
１１ 電極タブ
１２ 電極リード
１３ 電池ケース
１４ 絶縁部
１０１ 正極集電体
１０２ 負極集電体
１１１ 正極タブ
１１２ 負極タブ
１１３ 連結部
１２１ 正極リード
１２２ 負極リード
１３１ 上部ケース
１３２ 下部ケース
１３３ カップ部
１３４ シール部
１０１１ 第１正極ホイル
１０１２ 第２正極ホイル
１０１３ 正極絶縁層
１０２１ 第１負極ホイル
１０２２ 第２負極ホイル
１０２３ 負極絶縁層
１１３１ 正極連結部
１１３２ 負極連結部
１３３１ 収容空間
２ 有機溶媒
１０ 電極組立体
１１ 電極タブ
１２ 電極リード
１３ 電池ケース
１４ 絶縁部
１０１ 正極集電体
１０２ 負極集電体
１１１ 正極タブ
１１２ 負極タブ
１１３ 連結部
１２１ 正極リード
１２２ 負極リード
１３１ 上部ケース
１３２ 下部ケース
１３３ カップ部
１３４ シール部
１０１１ 第１正極ホイル
１０１２ 第２正極ホイル
１０１３ 正極絶縁層
１０２１ 第１負極ホイル
１０２２ 第２負極ホイル
１０２３ 負極絶縁層
１１３１ 正極連結部
１１３２ 負極連結部
１３３１ 収容空間
Claims (11)
- 第１正極ホイル、正極絶縁層、および第２正極ホイルが順に積層されて形成された正極集電体の少なくとも一部に正極活物質を塗布して正極を製造し、第１負極ホイル、負極絶縁層、および第２負極ホイルが順に積層されて形成された負極集電体の少なくとも一部に負極活物質を塗布して負極を製造するステップと、
前記正極と前記負極との間にセパレータを介在させるステップと、
前記正極集電体において前記正極活物質が塗布されていない正極タブおよび前記負極集電体において前記負極活物質が塗布されていない負極タブの少なくとも一部の領域から、それぞれ前記正極絶縁層および前記負極絶縁層を除去するステップと、
前記正極タブおよび前記負極タブにそれぞれ正極リードおよび負極リードを連結するステップと
を含む、電極組立体の製造方法。 - 前記正極絶縁層および前記負極絶縁層を除去するステップは、前記正極タブおよび前記負極タブを有機溶媒に浸漬するステップを含む、請求項１に記載の電極組立体の製造方法。
- 前記正極絶縁層および前記負極絶縁層は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）を含む、請求項２に記載の電極組立体の製造方法。
- 前記有機溶媒は、アセトンを含む、請求項２または３に記載の電極組立体の製造方法。
- 前記正極タブおよび前記負極タブの全長の２０％～８０％が前記有機溶媒に浸漬される、請求項２から４のいずれか一項に記載の電極組立体の製造方法。
- 前記正極タブおよび前記負極タブは、前記有機溶媒に３０秒～２分間浸漬される、請求項２から６のいずれか一項に記載の電極組立体の製造方法。
- 前記正極絶縁層および前記負極絶縁層を除去するステップは、前記正極タブおよび前記負極タブを有機溶媒に浸漬するステップ後に、前記有機溶媒を乾燥するステップをさらに含む、請求項２から６のいずれか一項に記載の電極組立体の製造方法。
- 前記正極絶縁層および前記負極絶縁層を除去するステップは、有機溶媒を前記正極タブおよび前記負極タブに噴射するステップを含む、請求項１に記載の電極組立体の製造方法。
- 正極集電体の少なくとも一部に正極活物質が塗布された正極と、
負極集電体の少なくとも一部に負極活物質が塗布された負極と、
前記正極と前記負極との間に介在されるセパレータとを含み、
前記正極集電体は、第１正極ホイル、正極絶縁層、および第２正極ホイルが順に積層されて形成され、
前記負極集電体は、第１負極ホイル、負極絶縁層、および第２負極ホイルが順に積層されて形成され、
前記正極集電体において正極活物質が塗布されていない正極タブの少なくとも一部の領域から前記正極絶縁層が除去され、
前記負極集電体において負極活物質が塗布されていない負極タブの少なくとも一部の領域から前記負極絶縁層が除去されている、電極組立体。 - 前記正極絶縁層が前記正極タブから前記正極タブの全長の２０％～８０％除去され、
前記負極絶縁層が前記負極タブから前記負極タブの全長の２０％～８０％除去されている、請求項９に記載の電極組立体。 - 前記正極絶縁層および前記負極絶縁層は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）を含む、請求項９または１０に記載の電極組立体。
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