JP5202515B2 - 二重巻き取り型の電極アセンブリ - Google Patents
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Description
特に、最近多くの注目を集めている電気自動車またはハイブリッド電気自動車などの中型または大型の装置に使用される大型の電池モジュールは、多数の電池セル(単位セル)を必要とする。さらに、大型の電池モジュールは長い実用寿命特性を有する必要がある。したがって、前述の問題をすべて解決できる新しい電極アセンブリが、大いに必要とされている。
図1〜図3は、本発明の一実施形態による電極アセンブリ内で使用できる例示的なA型セルユニットを典型的に示す垂直断面図であり、図5〜図7は、本発明の一実施形態による電極アセンブリ内で使用できる例示的なB型セルユニットを典型的に示す垂直断面図である。説明の便宜上、カソードとアノードの間にそれぞれ配置されたセパレータは、添付の図面から省略する。加えて、前述のように、断面が楕円形のセルユニットは実質上薄い積み重ねシート構造で構成されるが、容易に理解するために、添付の図面ではセルユニットを誇張して示す。
110 アノード、アノードシート
112 内側巻き取り端部
114 外側巻き取り端部
120 カソード
122 内側巻き取り端部
124 外側巻き取り端部
200 A型セルユニット
210 アノード
214 外側巻き取り端部
220 カソード
224 外側巻き取り端部
300 セルユニット、B型セルユニット、Ba型セルユニット
310 アノード
312 内側巻き取り端部
314 外側巻き取り端部
320 カソード
322 内側巻き取り端部
324 外側巻き取り端部
400 セルユニット、B型セルユニット、Bb型セルユニット
410 アノード
414 外側巻き取り端部
420 カソード
424 外側巻き取り端部
501 第1のセルユニット
502 第2のセルユニット
503 第3のセルユニット
504 第4のセルユニット
505 第5のセルユニット
601 第1のセルユニット
602 第2のセルユニット
603 第3のセルユニット
604 第4のセルユニット
605 第5のセルユニット
701 第1のセルユニット
702 第2のセルユニット
703 第3のセルユニット
704 第4のセルユニット
705 第5のセルユニット
801 第1のセルユニット
802 第2のセルユニット
803 第3のセルユニット
804 セルユニット
805 セルユニット
900 電極アセンブリ
901 単位セル
902 単位セル
903 単位セル
910 セパレータシート
Claims (21)
- カソードとアノードが互いに対向し、前記カソードと前記アノードの間にセパレータが配置された構造で構成された二重巻き取り型の電極アセンブリであって、
複数のセルユニットであって、各セルユニットが所定の寸法の巻き取られたカソードシートおよびアノードシートを有し、前記カソードシートと前記アノードシートの間にセパレータが配置され、各セルユニットの断面が楕円形である、複数のセルユニットを作製し、かつ前記セルユニットを長いセパレータシート上に配置して前記セルユニットを順次巻き取ることによって製造される、二重巻き取り型の電極アセンブリ。 - 前記カソードと前記アノードの間に配置された前記セパレータが、各電極の外部巻き取り端部より長く延びる、請求項1に記載の電極アセンブリ。
- 各セルユニットの巻き取り回数が、楕円形構造内のそれぞれの電極シートの曲げ回数に基づき、1〜5回である、請求項1に記載の電極アセンブリ。
- 前記巻き取り工程を実施して各セルユニットを製造するとき、前記カソードの内側巻き取り端部および前記アノードの内側巻き取り端部をほぼ同じ巻き取り開始点に置く、または前記カソードの内側巻き取り端部および前記アノードの内側巻き取り端部を巻き取り開始点で互いの反対側に置く、請求項1に記載の電極アセンブリ。
- 各セルユニットが、上端電極および下端電極が異なる極性を有する構造で構成されたセルユニット(A型セルユニット)、または上端電極および下端電極が同じ極性を有する構造で構成されたセルユニット(B型セルユニット)である、請求項1に記載の電極アセンブリ。
- 前記A型セルユニットが、前記カソードの外側巻き取り端部および前記アノードの外側巻き取り端部が同じ平面上に位置する構造、または前記カソードの外側巻き取り端部および前記アノードの外側巻き取り端部が同じ平面上に位置しない構造で構成される、請求項5に記載の電極アセンブリ。
- 各セルユニットの円形の両端が前記アノードシートで囲まれた、請求項6に記載の電極アセンブリ。
- 前記B型セルユニットが、前記アノードが外部巻き取り表面を形成する構造、または前記カソードが外部巻き取り表面を形成する構造で構成される、請求項5に記載の電極アセンブリ。
- 前記B型セルユニットを構成する前記アノードの外側巻き取り端部が、前記B型セルユニットを構成する前記カソードの外側巻き取り端部より長く延びる、請求項8に記載の電極アセンブリ。
- 前記セパレータシート上に配置されたセルユニットのうち、前記巻き取り工程が開始される前記第1のセルユニットと、第2のセルユニットとが、前記巻き取り工程中に第1のセルユニットの外面が前記セパレータシートで完全に覆われた後で前記第1のセルユニットの下端電極が前記セパレータシートを介して前記第2のセルユニットの上端電極に接触するのに十分な長さだけ互いから隔置される、請求項1に記載の電極アセンブリ。
- 前記セルユニットが、前記第1のセルユニットの上端電極および第3のセルユニットの上端電極が逆の極性を有し、前記第2のセルユニットの下端電極および第4のセルユニットの上端電極が逆の極性を有し、また前記第3のセルユニットの下端電極および第5のセルユニットの上端電極が逆の極性を有する構造で巻き取られた、請求項10に記載の電極アセンブリ。
- 前記セパレータシート上の最後のセルユニット(n番目のセルユニット)の下端電極および前記n番目のセルユニットに隣接したn-1番目のセルユニットの下端電極がそれぞれアノードである、請求項1に記載の電極アセンブリ。
- 前記第1のセルユニットおよび前記第2のセルユニットが、上端電極がカソードであるA型セルユニット(Ac型セルユニット)であり、前記第3のセルユニットが、上端電極がアノードであるA型セルユニット(Aa型セルユニット)であり、前記第4のセルユニットおよび後続のセルユニットが、Ac型セルユニットとAa型セルユニットが交互に配置された構造で順次配列されており、また前記n番目のセルユニットが、外面がアノードであるB型セルユニット(Ba型セルユニット)である、請求項11に記載の電極アセンブリ。
- 前記第1のセルユニットおよび前記第2のセルユニットがAa型セルユニットであり、前記第3のセルユニットがAc型セルユニットであり、前記第4のセルユニットおよび前記後続のセルユニットが、Aa型セルユニットとAc型セルユニットが交互に配置された構造で順次配列されており、前記n-1番目のセルユニットがBa型セルユニットであり、また前記n番目のセルユニットがAc型セルユニットである、請求項11に記載の電極アセンブリ。
- 前記第1のセルユニットがBa型セルユニットであり、前記第2のセルユニットおよび前記第3のセルユニットが、外面がカソードであるB型セルユニット(Bc型セルユニット)であり、前記第4のセルユニットおよび前記後続のセルユニットが、Bc型セルユニットとBa型セルユニットが2つずつ交互に配置された構造で順次配列されており、また前記n-1番目のセルユニットおよび前記n番目のセルユニットがそれぞれBa型セルユニットである、請求項11に記載の電極アセンブリ。
- セルユニットの数が2〜10である、請求項1に記載の電極アセンブリ。
- 前記巻き取り工程の開始前に、前記セルユニットが前記セパレータシートに接合される、請求項1に記載の電極アセンブリ。
- 各セルユニットの前記セパレータが接着剤で被覆され、前記セパレータが前記電極に接合されて、断面の前記楕円形構造を維持する、請求項1に記載の電極アセンブリ。
- 請求項1から18のいずれか一項に記載の電極アセンブリを含む、二次電池。
- 前記二次電池がリチウム二次電池である、請求項19に記載の二次電池。
- 請求項19に記載の二次電池を単位セルとして含む、中型または大型の電池モジュール。
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