JP5363444B2 - 二次電池及びその製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、二次電池及びその製造方法に関する。
一般的に、ビデオカメラ、携帯電話、ポータブルコンピュータ等のポータブル電子機器の軽量化及び高機能化に伴い、その駆動電源として使われる二次電池に対して多くの研究が行われている。このような二次電池には、例えば、ニッケル‐カドミウム電池、ニッケル‐水素電池、ニッケル‐亜鉛電池、リチウムイオン電池等がある。このうちリチウムイオン電池は、再充電、小型化及び大容量化が可能で、作動電圧が高くて、単位重量当たりのエネルギー密度が高いという長所から、先端電子機器分野で広く用いられている。
リチウムイオン電池は、バッテリーパック形態に形成されることができる。バッテリーパックは、正極板、負極板及びセパレータを具備する電極組立体と、電極組立体を収容する缶と、缶を密封するキャップ組立体とを含むバッテリーセル；保護回路素子を含み、バッテリーセルに結合される回路モジュール；及び回路モジュールを覆うカバーからなる。
本発明は、電極タブとの結合の際に電極板が損傷されるのを防止することができる二次電池及びその製造方法を提供する。
上述の目的を達成するために、本発明にかかる二次電池は、正極タブが結合された正極板と負極タブが結合された負極板とからなる電極板及びセパレータを具備する電極組立体を含む二次電池であって、前記正極タブ及び負極タブのうち少なくとも何れか一つは、前記電極板の活物質が塗布されない無地部に結合され、端部が保護部材によって覆われ、前記保護部材の外部に露出した領域が前記無地部と結合されることができる。
ここで、前記保護部材には、前記電極タブを溶接するための溶接孔が形成されてもよい。
そして、前記保護部材の下面に、前記電極板の集電体と接着するための接着剤がさらに形成されてもよい。
また、前記保護部材は、前記正極タブまたは負極タブのうち選択された少なくとも何れか一つの周縁下面を覆うように形成されてもよい。
また、前記保護部材は、前記正極タブ又は負極タブのうち少なくとも一つの上部に形成された第１保護部材と、前記第１保護部材の下部に結合されて前記第１保護部材との間に前記正極タブ及び負極タブのうち少なくても一つを覆う第２保護部材と、を含んでもよい。
また、前記保護部材は、テープ又はモールディングで形成されてもよい。
また、前記保護部材は、前記無地部と結合される角部分が曲面に形成されてもよい。
また、前記電極組立体は、前記正極板、セパレータ及び負極板が巻回された巻回型に形成され、前記正極タブ及び負極タブは、巻回方向に互いに離隔するように形成されてもよい。
また、前記電極組立体は、前記正極板、セパレータ及び負極板が複数積層された積層型に形成され、前記複数の正極タブ及び複数の負極タブは極性別にまとめられてそれぞれの電極端子を形成してもよい。
また、前記電極端子は、それぞれ複数の前記正極タブ及び負極タブから選択されたタブを折曲して、他のタブを内部に覆うように形成されてもよい。
また、前記折曲されたタブは、前記複数の正極タブ及び複数の負極タブのうち最下部または最上部に位置したタブであってもよい。
また、前記折曲されたタブの長さは、他のタブの長さより長く形成されてもよい。
前記折曲されたタブの厚さは、他のタブの厚さより厚く形成されてもよい。
さらに、本発明にかかる二次電池の製造方法は、正極タブが接合された正極板と負極タブが接合された負極板とからなる電極板及びセパレータからなる電極組立体を含む二次電池の製造方法であって、前記正極タブ及び負極タブのうち選択された少なくとも何れか一つの端部を覆う保護部材を具備する電極タブ及び保護部材具備段階と；前記保護部材の外部に露出した前記正極タブ及び負極タブのうち少なくとも何れか一つを前記電極板の無地部に溶接して付着させる電極タブ溶接段階と；及び前記正極板及び負極板を前記セパレータと共に積層する積層段階を含むことができる。
ここで、前記電極タブ及び保護部材具備段階では、上面に溶接孔が形成された前記保護部材を具備してもよい。
そして、前記電極タブ溶接段階では、前記溶接孔を通して前記保護部材の上部で溶接を行ってもよい。
また、前記電極タブ及び保護部材具備段階は、前記保護部材をテープで具備するか、モールディングを利用して具備してもよい。
また、前記電極タブ及び保護部材具備段階では、前記正極タブ及び負極タブのうち選択された少なくとも何れか一つの端部を覆う部分の角領域が曲面に形成された前記保護部材を具備してもよい。
また、前記電極タブ及び保護部材具備段階では、前記保護部材が前記電極タブ正極タブ及び負極タブのうち少なくとも一つの周縁下面を覆うように具備してもよい。
また、前記電極タブ及び保護部材具備段階では、前記保護部材を前記正極タブ及び負極タブのうち少なくとも一つの上部に形成された第１保護部材、前記第１保護部材の下部に形成されて前記第１保護部材との間に前記正極タブ及び負極タブのうち少なくとも一つを覆う第２保護部材を含むように形成されるものでもよい。
また、前記積層段階の後に、前記正極板、負極板及びセパレータを巻回して前記電極組立体を形成する巻回段階がさらに行われても良い。
また、前記積層段階の後に、複数の前記正極板、負極板及びセパレータをさらに積層し、複数の前記正極タブ及び負極タブを極性別にまとめてし溶接することで、それぞれの電極端子を形成する電極端子形成段階がさらに行われても良い。
また、前記電極端子形成段階では、複数の前記正極タブ及び負極タブのうち選択されたタブを折曲し、他のタブを内部に覆うようにして、それぞれの前記電極端子を形成してもよい。
また、前記電極端子形成段階では、複数の前記正極タブ及び負極タブのうち最下部または最上部に位置したタブを折曲して、前記電極端子を形成してもよい。
また、前記電極端子形成段階では、複数の前記正極タブ及び負極タブのうち他のタブの長さより長いタブを折曲して、前記電極端子を形成してもよい。
また、前記電極端子形成段階では、複数の前記正極タブ及び負極タブのうち他のタブの厚さより厚いタブを折曲して、前記電極端子を形成してもよい。
本発明にかかる二次電池及びその製造方法は、正極タブ及び負極タブに保護部材を結合して集電体に位置させ、溶接を行うことで、溶接や保護部材付着による集電体の変形を減らすことができる。
また、本発明にかかる二次電池及びその製造方法は、保護部材の外部に露出した位置で溶接を行うことで、保護部材が集電体を保護するようにして、溶接の際に集電体が変形されることを防止することができる。
本発明の属する技術分野において通常の知識を有する者が容易に実施するように、本発明の好ましい実施例について図面を参照して詳しく説明する。
以下では、本発明の一実施例にかかる二次電池の構成を説明する。
図１ａは、本発明の一実施例にかかる二次電池に使用される電極組立体１００を図示した分解斜視図である。図１ｂは、図１ａのＡ部分拡大図である。図１ｃは、図１ｂのＢ‐Ｂ´線断面図である。
図１ａ乃至図１ｃを参照すると、本発明の一実施例にかかる二次電池に使用される電極組立体１００は、正極板１１０、セパレータ１２０及び負極板１３０を含む。
前記電極組立体１００は、正極板１１０とセパレータ１２０及び負極板１３０が順次に積層及び巻回されて、ジェリーロール形態に形成される。また、前記電極組立体１００は、後述する正極板１１０の正極タブ１１３と負極板１３０の負極タブ１３３が上部に突出するように巻回される。この時、前記電極組立体１００は、好ましく、正極板１１０の正極タブ１１３と負極板１３０の負極タブ１３３が互いに離隔するように巻回される。
以下の説明において、電極板は、正極板１１０と負極板１３０の両方を示す意味で使用する。また、電極タブは、正極板１１０の正極タブ１１３と負極板１３０の負極タブ１３３の両方を示す意味で使用する。
前記正極板１１０は、正極集電体１１１と、前記正極集電体１１１の少なくとも一面に形成された正極活物質層１１２と、前記正極集電体１１１の一面に結合された正極タブ１１３と、前記正極タブ１１３の端部を覆う保護部材１１４とを含む。
前記正極集電体１１１は、薄膜形状からなり、化学反応によって発生した電子を集めて外部回路に伝達する。前記正極集電体１１１は、ステンレス鋼、ニッケル、アルミニウム、チタンまたはこれらの合金、アルミニウムまたはステンレス鋼の表面にカーボン、ニッケル、チタン、銀を表面処理したものを使用することができる。なお、通常、これらのうちアルミニウムまたはアルミニウム合金が使用されることが多い。
前記正極活物質層１１２は、前記正極集電体１１１の少なくとも一面にコーティング形成される。前記正極活物質層１１２は、リチウムイオンを吸蔵または脱離できる物質からなり、コバルト、マンガン、ニッケルから選択された少なくとも一つとリチウムとの複合酸化物のうち選択された一つ以上のものからなることができる。また、前記正極集電体１１１の領域のうち前記正極活物質層１１２が形成されない部分は、無地部を形成するようになる。
前記正極タブ１１３は、前記正極集電体１１１の無地部に結合される。前記正極タブ１１３は、前記無地部にレーザまたは抵抗溶接のような溶接方式によって結合されてもよい。また、前記正極タブ１１３は、主にアルミニウムまたはアルミニウム合金で形成され、前記正極集電体１１１に集まった電子を外部回路に伝達する。
前記保護部材１１４は、前記正極タブ１１３の端部を覆うように形成される。特に、前記保護部材１１４は、前記正極タブ１１３の周縁下部を含む端部領域を覆うように形成される。前記保護部材１１４はテープで形成されてもよく、モールディングによって形成されてもよい。また、前記保護部材１１４は、正極タブ１１３の角から正極集電体１１１と溶接される領域の角を覆うように形成される。また、前記保護部材１１４は、少なくとも正極タブ１１３で負極板１３０と対向する領域を含む領域を覆うように形成される。よって、前記保護部材１１４は、前記正極タブ１１３を、対向する負極板１３０と絶縁し、前記正極集電体１１１が前記正極タブ１１３、特に前記正極タブ１１３の端部によって損傷されることを防止する。即ち、前記保護部材１１４は、前記正極タブ１１３の相対的に尖っている端部と角部を覆うことで、正極タブ１１３の角部によって正極集電体１１１が損傷されることを防止するようになる。このために、前記保護部材１１４は、電気絶縁性と弾性のあるポリエステルのような高分子樹脂で形成されることができる。
前記保護部材１１４は、内部に一面から他面に貫通形成される溶接孔１１４ａを具備する。また、前記保護部材１１４の下面には、接着剤が形成されることができる。前記保護部材１１４は、前記正極タブ１１３の端部を覆った状態で前記正極集電体１１１に接着され、前記溶接孔１１４ａを通して前記正極タブ１１３を露出させることができる。そして、前記正極タブ１１３は、前記溶接孔１１４ａを通して前記正極集電体１１１に溶接結合されることができる。また、前記溶接孔１１４ａは、全体的に閉鎖された形態として図示されているが、溶接面積を広げるために、一側が開放された形態に形成されることもできる。
従って、前記正極タブ１１３は、保護部材１１４が付着した状態で正極集電体１１１に溶接されるので、正極タブ１１３の溶接工程と保護部材１１４の付着工程により前記正極集電体１１１に変形が起こる問題を減少させることができる。また、前記保護部材１１４が、前記正極集電体１１１と正極タブ１１３とが直接的に接触することを防止するので、前記正極集電体１１１が前記正極タブ１１３の溶接過程で変形されることを防止することができる。
前記セパレータ１２０は、前記正極板１１０と負極板１３０の間に介在される。前記セパレータ１２０は、前記正極板１１０と負極板１３０の間のショートを防止し、リチウムイオンが移動する通路を提供する。前記セパレータ１２０は、通常、ポリエチレン、ポリプロピレンなどの熱可塑性樹脂で形成され、多孔膜構造に形成される。このような多孔膜構造のセパレータ１２０は、電池内部の温度上昇により前記熱可塑性樹脂の融点に近づくと、溶融されて微細気孔が詰まり、絶縁フィルムになる。よって、二次電池は、電池内部の温度が上昇すると、前記セパレータ１２０が絶縁フィルムに変わることで、前記正極板１１０と負極板１３０の間でリチウムイオンが移動できなくなる。従って、充放電が中断され、電流が流れなくなることで、電池内部の温度上昇を中断できる。。
前記負極板１３０は、負極集電体１３１と、前記負極集電体１３１の少なくとも一面に形成された負極活物質層１３２と、前記負極集電体１３１の一面に結合された負極タブ１３３と、前記負極タブ１３３の端部を覆う保護部材１３４とを含む。
前記負極集電体１３１も、正極集電体１１１と同様に、薄膜形状からなる。前記負極集電体１３１は、銅または銅合金で形成される。
前記負極活物質層１３２は、前記負極集電体１３１の少なくとも一面にコーティング形成される。前記負極活物質層１３２には、リチウムイオンを吸蔵及び脱離できる結晶質炭素、非晶質炭素、炭素複合体、カーボン纎維などの炭素材料、リチウム金属、リチウム合金などが使用されることができる。また、前記負極集電体１３１の領域のうち前記負極活物質層１３２が形成されない部分は、無地部を形成するようになる。
前記負極タブ１３３は、前記負極集電体１１３の無地部に結合される。前記負極タブ１３３は、前記無地部にレーザ溶接または抵抗溶接のような溶接方式を利用して結合されることができる。前記負極タブ１３３は、主に銅またはニッケルで形成され、前記負極集電体１３１に集まった電子を外部回路に伝達する。
前記保護部材１３４は、前記負極タブ１３３の端部を覆うように形成される。特に、前記保護部材１３４は、前記負極タブ１３３の周縁下部を含む端部領域を覆うように形成される。また、前記保護部材１３４は、前記負極タブ１３３の角から負極集電体１３１と溶接される領域の角を覆うように形成される。また、前記保護部材１３４は、負極タブ１３３で正極板１１０と対向する領域を含む領域を覆うように形成される。よって、前記保護部材１３４は、前記負極タブ１３３を正極板１１０と絶縁させ、前記負極集電体１３１が前記負極タブ１３３、特に前記負極タブ１３３の端部によって損傷されることを防止する。即ち、前記保護部材１３４は、前記負極タブ１３３の相対的に尖っている端部と角部を覆うことで、負極タブ１３３の角によって負極集電体１３１が損傷されることを防止するようになる。このために、前記保護部材１３４は、ポリエステルのような高分子樹脂で形成されることができる。前記保護部材１３４の下面にも接着層が形成されることができ、内部に溶接孔１３４ａを具備する。そして、前記負極タブ１３３と前記保護部材１３４が前記負極集電体１３１に付着した状態で、前記負極タブ１３３が溶接されることができる。
従って、前記正極タブ１１３と同様に、負極タブ１３３の溶接工程と保護部材１３４の付着工程によって前記負極集電体１３１に二つの段階にわたる変形が起こる問題を減らすことができる。また、前記負極タブ１３３の溶接の際に、前記保護部材１３４が前記負極集電体１３１を保護して、前記負極集電体１３１が変形されることを防止することができる。
以下では、本発明の他の実施例にかかる二次電池の構成を説明する。
図２は、本発明の他の実施例にかかる二次電池に使用される電極組立体の部分断面図である。
図２を参照すると、本発明の他の実施例にかかる二次電池に使用される電極組立体は、正極板２１０、セパレータ（図示せず）及び負極板（図示せず）を含む。前記セパレータは上述した実施例と同様であり、前記負極板は前記正極板２１０と同一構成を有するが、材質が異なる。この材質については上述した実施例で言及してある。上述した実施例と同一構成及び作用を有する部分には、同一符号を付し、以下では上述した実施例と異なる部分を中心に説明する。
前記正極板２１０は、正極集電体１１１、正極活物質層（図示せず）、正極タブ１１３、及び前記正極タブ１１３の端部を覆う保護部材２１４を含む。
前記保護部材２１４は、前記正極タブ１１３の端部を覆うように形成される。前記保護部材２１４は前記正極タブ１１３を絶縁させ、前記正極集電体１１１が前記正極タブ１１３、特に前記正極タブ１１３の端部によって損傷されることを防止する。
前記保護部材２１４は、内部に溶接孔１１４ａを具備する。また、前記保護部材２１４の下面に接着剤が形成されることができる。よって、前記正極タブ１１３は、前記溶接孔１１４ａを通して前記正極集電体１１１に溶接結合されることができる。
また、前記保護部材２１４は、前記正極タブ１１３の下部に形成された下部保護領域２１４ｂを有する。前記下部領域２１４ｂ、前記正極タブ１１３の周縁下面を覆う。よって、前記保護部材２１４は、前記正極タブ１１３の端部角から前記正極集電体１１１を保護し、前記正極集電体１１１が前記正極タブ１１３によって損傷されることを防止することができる。
以下では、本発明のさらに他の実施例にかかる二次電池の構成を説明する。
図３は、本発明のさらに他の実施例にかかる二次電池に使用される電極組立体の部分斜視図である。
図３を参照すると、本発明のさらに他の実施例にかかる二次電池に使用される電極組立体は、正極板３１０、セパレータ（図示せず）及び負極板（図示せず）を含む。
前記正極板３１０は、正極集電体１１１、正極活物質層（図示せず）、正極タブ１１３、及び前記正極タブ１１３の端部を覆う保護部材３１４を含む。
前記保護部材３１４は、前記正極タブ１１３の端部を覆うように形成される。前記保護部材３１４は、前記正極タブ１１３を絶縁させ、前記正極集電体１１１が前記正極タブ１１３の端部によって損傷されることを防止する。
前記保護部材３１４は、内部に溶接孔１１４ａを具備する。また、前記保護部材３１４の下面に接着剤が形成されることができる。よって、前記正極タブ１１３は、前記溶接孔１１４ａを通して前記正極集電体１１１に溶接結合されることができる。
また、前記保護部材３１４は、前記正極集電体１１１と結合される部分に曲面３１４ｃを有する。即ち、前記保護部材３１４は、前記正極集電体１１１と接する端部の角部の代わりに曲面３１４ｃを具備する。よって、前記保護部材３１４は、前記正極集電体１１１を前記正極タブ１１３の端部から損傷されないようにすると同時に、前記保護部材３１４の端部の角部から損傷されないようにすることができる。
以下では、本発明のまた他の実施例にかかる二次電池の構成を説明する。
図４は、本発明のまた他の実施例にかかる二次電池に使用される電極組立体の部分斜視図である。
図４を参照すると、本発明のまた他の実施例にかかる二次電池に使用される電極組立体は、正極板４１０、セパレータ（図示せず）及び負極板（図示せず）を含む。
前記正極板４１０は、正極集電体１１１、正極活物質層（図示せず）、正極タブ１１３、及び前記正極タブ１１３の端部を覆う保護部材４１４を含む。
前記保護部材４１４は、前記正極タブ１１３が前記正極集電体１１１と結合する面積のうち端部のみを覆う。即ち、前記保護部材４１４は、前記正極集電体１１１の内側に形成され、前記正極集電体１１１と重なる前記正極タブ１１３の一部領域を露出させる。よって、前記正極タブ１１３は、前記露出した領域を通して前記正極集電体１１１と溶接結合されることができる。また、別途に図示されていないが、前記保護部材４１４に溶接孔が具備されることもでき、この場合、溶接面積を増加させることができる。
以下では、本発明のさらに他の実施例にかかる二次電池の構成を説明する。
図５は、本発明のさらに他の実施例にかかる二次電池に使用される電極組立体の部分斜視図である。
図５を参照すると、本発明のさらに他の実施例にかかる二次電池に使用される電極組立体は、正極板５１０、セパレータ（図示せず）、負極板（図示せず）を含む。
前記正極板５１０は、正極集電体１１１、正極活物質層（図示せず）、正極タブ５１３、前記正極タブ５１３の端部を覆う保護部材５１４、５１５を含む。
前記正極タブ５１３は、前記集電体１１１の無地部に結合される。前記正極タブ１１３は、前記無地部にレーザ又は抵抗溶接のような溶接方式によって結合されてもよい。前記正極タブ５１３は、まず前記保護部材５１５によって下面が覆われた状態で前記集電体１１１の無地部に置かれ、その後溶接によって前記無地部と結合される。前記正極タブ５１３は、前記保護部材５１５の厚さに該当する高さで前記無地部の上面に離隔されるように位置してから、溶接によって無地部と結合される。
前記保護部材５１４、５１５は、前記正極タブ５１３の端部を覆いながら形成される。前記保護部材５１４、５１５は、前記正極タブ５１３の上部に形成された第１保護部材５１４と前記正極タブ５１３の下部に形成された第２保護部材５１５を含んで構成される。
前記第２保護部材５１５の上部に前記正極タブ５１３が置かれ、再び前記正極タブ５１３の上部を前記第１保護部材５１４が覆った状態で、前記正極タブ５１３は前記集電体１１１の無地部に置かれる。前記第１保護部材５１４及び第２保護部材５１５は互いに接着剤に接着剤によって結合され、その間に前記正極タブ５１３を含むようになる。
そして前記第１保護部材５１４の内部に形成された溶接孔５１４ａを介して前記正極タブ５１３に溶接が行われ、前記正極タブ５１３は前記第２保護部材５１５の溶接孔５１５ａを介して前記無地部に結合される。この場合、前記溶接をする前に、前記第２保護部材５１５の下面が前記集電体１１１の無地部に接着されていなくても構わない。前記溶接が行われる間、前記第２保護部材５１５が前記集電体１１１の無地部に結合されることができるためである。但し、前記第２保護部材５１５の下面が前記無地部に結合された状態で溶接が行われると前記保護部材５１４、５１５が正確な位置に形成され得るため、前記第２保護部材５１５の下面が前記無地部に付着された状態で溶接が行われる方がより好ましい。
以下では、本発明のさらに他の実施例にかかる二次電池の構成を説明する。
図６は、本発明のさらに他の実施例にかかる二次電池に使用される電極組立体の部分斜視図である。
図６を参照すると、本発明のさらに他の実施例にかかる二次電池に使用される電極組立体は、正極板６１０、セパレータ（図示せず）、負極板（図示せず）を含む。
前記正極板６１０は、前記集電体１１１、正極活物質層（図示せず）、正極タブ５１３、前記正極タブ５１３の端部を覆う保護部材６１４、６１５を含む。
前記保護部材６１４，６１５は、上述した実施例における保護部材５１４、５１５と同じである。但し、前記保護部材６１４、６１５は、前記正極集電体１１１と結合される部分に曲面６１４ｂ、６１５ｂを有する。すなわち、前記保護部材６１４、６１５は、前記正極集電体１１１と接する端部の角の代わりに曲面６１４ｂ、６１５ｂを具備する。従って、前記正極集電体１１１が前記保護部材６１４、６１５によって前記正極タブ５１３の端部から保護されることは勿論、前記保護部材６１４、６１５の端部の角からも損傷を受けなくなる。
以下では、本発明のさらに他の実施例にかかる二次電池の構成を説明する。
図７ａは、本発明のさらに他の実施例にかかる二次電池に使用される電極組立体の分解斜視図である。図７ｂは、本発明のさらに他の実施例にかかる二次電池に使用される電極組立体の結合図である。図７ｃは、図７ｂのＣ部分拡大図である。
図７ａ乃至図７ｃを参照すると、本発明のさらに他の実施例にかかる二次電池に使用される電極組立体７００は、正極板７１０、セパレータ７２０及び負極板７３０を含む。ここで、前記電極組立体７００は積層型に形成される。即ち、前記電極組立体７００は、複数の正極板７１０、セパレータ７２０及び負極板７３０が順次に積層形成される。
前記正極板７１０は、複数個が形成される。また、前記正極板７１０は、それぞれ正極集電体１１１と、前記正極集電体１１１の少なくとも一面に形成された正極活物質層７１２と、前記正極集電体１１１の一面に結合された正極タブ７１３と、前記正極タブ７１３の一端を覆う保護部材７１４と、前記正極タブ７１３の他端に形成された正極端子７１５とを含む。
前記正極活物質層７１２は、前記正極集電体１１１の少なくとも一面に形成される。前記正極活物質層７１２は、好ましく、正極タブ７１３が結合される領域を除いて正極集電体１１１の一面と他面に全体的にコーティング形成される。また、前記正極集電体１１１の領域のうち正極活物質層７１２が形成されない部分は、無地部を形成するようになる。よって、前記正極板７１０は、コーティングされる活物質の量が最大化され、二次電池の容量を増加させるようになる。前記正極活物質層７１２は、リチウムイオンを吸蔵または脱離できる物質からなり、コバルト、マンガン、ニッケルから選択された少なくとも一つとリチウムとの複合酸化物のうち選択された一つ以上からなることができる。また、前記正極活物質層７１２は、複数の前記正極板７１０内でそれぞれ同じ水平位置に形成され、結果的に、前記無地部も複数の正極板７１０内で同じ水平位置に形成される。
前記正極タブ７１３は、主にアルミニウムで形成され、前記正極集電体１１１の無地部に結合される。また、複数の前記正極タブ７１３は、それぞれ前記無地部の同じ水平位置に溶接方式を利用して結合されることができる。即ち、複数の前記正極タブ７１３は、垂直方向に沿って一直線に配列されるように形成される。
前記保護部材７１４は、前記正極タブ７１３の端部を覆うように形成される。前記保護部材７１４は、前記正極タブ７１３を絶縁させ、前記正極集電体１１１が前記正極タブ７１３の端部によって損傷されることを防止する。
また、前記保護部材７１４は、内部に溶接孔７１４ａを具備する。よって、前記正極タブ７１３は、溶接孔７１４ａを通して前記正極集電体１１１に溶接結合されることができる。
結局、前記正極タブ７１３は、保護部材７１４と共に前記正極集電体１１１に付着した状態で溶接が行われるので、正極タブ７１３の溶接工程と保護部材１１４の付着工程によって前記正極集電体１１１に二つの段階にわたる変形が起こる問題を低減することができる。また、前記正極タブ７１３の溶接の際に、前記保護部材７１４が前記正極集電体１１１を保護するので、前記正極集電体１１１が変形されることを防止することができる。
前記正極端子７１５は、前記正極タブ７１３の他端を折曲して形成される。即ち、前記正極端子７１５は、積層された複数の前記正極板７１０の正極タブ７１３のうち最上部または最下部に位置するものを折曲して、他の正極タブ７１３を覆うようにし、溶接することにより形成される。即ち、前記正極端子７１５は、別途の構成を用いず、前記正極タブ７１３を折曲して形成することで、原価を節減することができ、堅固な結合が行われるようにする。また、前記正極端子７１５を形成する折曲されたタブは、他のタブに比べて長さが長く、厚さも厚いことが好ましい。
前記セパレータ７２０も、複数個が形成される。前記セパレータ７２０は、前記正極板７１０と負極板７３０の間に介在され、それらと共に積層される。前記セパレータ７２０は、前記正極板７１０と負極板７２０の間のショートを防止し、リチウムイオンが移動できるように形成される。
前記負極板７３０も、複数個が形成される。また、前記負極板７３０は、それぞれ負極集電体１３１と、前記負極集電体１３１の少なくとも一面に形成された負極活物質層７３２と、前記負極集電体１３１の一面に結合された負極タブ７３３と、前記負極タブ７３３の一端を覆う保護部材７３４と、前記負極タブ７３３の他端に形成された負極端子７３５とを含む。
前記負極活物質層７３２は、前記負極集電体１３１の少なくとも一面にコーティング形成される。前記負極活物質層７３２は、好ましく、負極タブ７３３が結合される領域を除いて負極集電体１３１の一面と他面に全体的にコーティング形成される。また、前記負極集電体１３１の領域のうち前記負極活物質層７３２が形成されない部分は、無地部を形成するようになる。よって、前記負極板７１０は、コーティングされる活物質の量が最大化され、二次電池の容量を増加させるようになる。また、前記負極活物質層７３２は、複数の前記負極板７３０内でそれぞれ同じ水平位置に形成され、無地部も複数の負極板７３０内で同じ水平位置に形成される。
前記負極タブ７３３は、主にニッケルで形成され、前記負極集電体１３１の無地部に結合される。また、前記負極タブ７３３は、それぞれ前記無地部で同じ水平位置に溶接されることができる。即ち、複数の前記負極タブ７３３は、垂直方向に沿って一直線に配列される。また、前記負極タブ７３３は、正極タブ７１３と水平方向に沿って互いに離隔するように形成される。
前記保護部材７３４は、前記負極タブ７３３の一端を覆うように形成される。前記保護部材７３４は、前記負極タブ７３３を絶縁させ、前記負極集電体１３１が前記負極タブ７３３の端部によって損傷されることを防止する。
また、前記保護部材７３４は、内部に溶接孔７３４ａを具備する。よって、前記溶接孔７３４ａを通して前記負極タブ７３３が前記負極集電体１３１に溶接結合されることができる。
結局、前記負極タブ７３３は、保護部材７３４と共に前記負極集電体１３１に付着した状態で溶接が行われるので、負極タブ７３３の溶接工程と保護部材７３４の付着工程によって前記負極集電体１３１に二つの段階にわたる変形が起こる問題を低減することができる。また、前記負極タブ７３３の溶接の際に、前記保護部材７３４が前記負極集電体１３１を保護するので、前記負極集電体１３１が変形されることを防止することができる。
前記負極端子７３５は、前記負極タブ７３３の他端を折曲して形成される。即ち、前記負極端子７３５は、積層された複数の前記負極板７３０の負極タブ７３３のうち最上部または最下部に位置するものを折曲して、他の負極タブ７３３を覆うようにし、溶接することにより形成される。即ち、前記負極端子３５も、別途の構成を用いず、前記負極タブ７３３を折曲して形成することで、原価を節減することができ、堅固な結合が行われるようにする。また、前記負極端子７３５を形成するために折曲されたタブは、他のタブに比べて長さが長く、厚さが厚いことが好ましい。
以下では、本発明の一実施例にかかる二次電池の製造方法に対して説明する。
図８は、本発明の一実施例にかかる二次電池の製造方法を説明するためのフローチャートである。
図８を参照すると、本発明の一実施例にかかる二次電池の製造方法は、電極タブ及び保護部材具備段階Ｓ１、電極タブ溶接段階Ｓ２、積層段階Ｓ３及び巻回段階Ｓ４を含む。以下では、図８の各段階を図１ａ乃至図１ｃと共に参照して説明する。
前記電極タブ及び保護部材具備段階Ｓ１は、正極タブ１１３及びこれを覆う保護部材１１４、負極タブ１３３及びこれを覆う保護部材１３４を具備する段階である。前記保護部材１１４は、前記正極タブ１１３の一端を覆う状態で具備される。この際、前記保護部材１１４はテープで形成されてもよく、又はモールディングを利用して形成されてもよい。前記保護部材１１４は、内部に溶接孔１１４ａを具備し、前記正極タブ１１３の一部領域を露出させる。前記負極タブ１３３を覆う保護部材１３４も同じ構成で具備される。また、場合によって、前記保護部材１１４、１３４は、集電体１１１、１３１との接着力を高めるために、下面に接着不在を具備することもできる。
前記電極タブ溶接段階Ｓ２は、前記正極タブ１１３を正極集電体１１１に、前記負極タブ１３３を負極集電体１３１に、それぞれ溶接結合する段階である。この時、前記正極タブ１１３は、前記保護部材１１４と共に前記正極集電体１１１の無地部に位置した状態で、前記保護部材１１４の溶接孔１１４ａを通して溶接される。また、前記負極タブ１３３も、前記保護部材１３４と共に前記負極集電体１３１の無地部に位置した状態で、前記保護部材１３４の溶接孔１３４ａを通して溶接される。よって、前記保護部材１１４、１３４の付着と電極タブ１１３、１３３の溶接が一度で行われるので、前記正極集電体１１１及び負極集電体１３１に変形が発生することを低減することができる。また、前記溶接孔１１４ａ、１３４ａを通して溶接を行うので、前記正極集電体１１１及び負極集電体１３１が前記保護部材１１４、１３４によって保護され、溶接の際に変形されることを防止することができる。
前記積層段階Ｓ３は、正極タブ１１３及び保護部材１１４が結合された正極板１１０と、負極タブ１３３及び保護部材１３４が結合された負極板１３０とを積層する段階である。この時、前記正極板１１０と負極板１３０の間、前記正極板１１０と負極板１３０のうち少なくとも一つの外部にセパレータ１２０が積層される。よって、前記セパレータ１２０は、前記正極板１１０と負極板１３０のショートを防止すると共に、リチウムイオンが通過するようにする。
前記巻回段階Ｓ４は、前記正極板１１０、セパレータ１２０及び負極板１３０の積層体を巻回する段階である。前記巻回段階Ｓ４で、前記電極組立体１００は、正極板１１０とセパレータ１２０及び負極板１３０が順次に積層されながら巻回されて、ジェリーロール形態に形成される。また、前記電極組立体１００は、前記正極タブ１１３、負極タブ１３３が上部に突出した形態に巻回される。この時、前記電極組立体１００は、好ましく正極板１１０の正極タブ１１３と負極板１３０の負極タブ１３３が互いに離隔するように巻回される。
以後、前記電極組立体１００はケースまたはパウチの内部に挿入され、電解液が注入されて、二次電池を形成するようになる。
以下では、本発明の他の実施例にかかる二次電池の製造方法を説明する。
図９は、本発明の他の実施例にかかる二次電池の製造方法を説明するためのフローチャートである。
図９を参照すると、本発明の他の実施例にかかる二次電池の製造方法は、電極タブ及び保護部材具備段階Ｓ１、電極タブ溶接段階Ｓ２、積層段階Ｓ３及び電極端子形成段階Ｓ４を含む。以下では、図９の各段階を図７ａ乃至図７ｃと共に参照して説明する。
前記電極タブ及び保護部材具備段階Ｓ１は、正極タブ７１３及びこれを覆う保護部材７１４、負極タブ５２３及びこれを覆う保護部材７３４を具備する段階である。前記保護部材７１４は、前記正極タブ７１３の一端を覆う状態で具備される。また、前記保護部材７１４は、内部に溶接孔７１４ａを具備し、前記正極タブ７１３の一部領域を露出させる。前記負極タブ７３３を覆う保護部材７３４も、これと同一構成に具備される。
前記電極タブ溶接段階Ｓ２は、前記正極タブ７１３を正極集電体１１１に、前記負極タブ７３３を負極集電体１３１に、それぞれ溶接結合する段階である。この時、前記正極タブ７１３は、前記保護部材７１４と共に前記正極集電体１１１の無地部に位置した状態で、前記保護部材７１４の溶接孔７１４ａを通して溶接される。また、前記負極タブ７３３も、前記保護部材７３４と共に前記負極集電体１３１の無地部に位置した状態で、前記保護部材７３４の溶接孔７３４ａを通して溶接される。
従って、前記保護部材７１４、７３４の付着と電極タブ７１３、７３３の溶接が一度で行われるたので、前記正極集電体１１１及び負極集電体１３１に変形が発生することを低減することができる。また、前記保護部材７１４、７３４の溶接孔７１４ａ、７３４ａを通して溶接が行われるので、溶接の際に前記正極集電体１１１及び負極集電体１３１に変形が発生することを防止することができる。
前記積層段階Ｓ３は、正極タブ７１３及び保護部材７１４が結合された正極板７１０と、負極タブ７３３及び保護部材７３４が結合された負極板７３０とを積層する段階である。この時、前記正極板７１０と負極板７３０の間、前記正極板７１０と負極板７３０の外部にセパレータ１２０が積層される。この時、前記正極板７１０、セパレータ１２０及び負極板７３０は、それぞれ複数個が形成されて積層される。また、前記複数の正極板７１０の正極タブ７１３及び複数の負極板７３０の負極タブ７３３は、それぞれ同じ水平位置に配列されて積層される。即ち、前記正極タブ７１３及び負極タブ７３３はそれぞれ垂直方向に沿って一直線を成すように配列される。
前記電極端子形成段階Ｓ４は、前記正極タブ７１３を折曲して正極端子７１５を、負極タブ７３３を折曲して負極端子７３５を、それぞれ形成する段階である。前記正極端子７１５は、複数の前記正極タブ７１３のうち最上部または最下部に位置したものを折曲して、内部に他の正極タブ７１３を位置させた状態で、溶接して形成される。即ち、前記正極端子７１５は、別途の構成を用いず、前記正極タブ７１３を折曲して溶接することで、製造単価を低減することができ、堅固に形成されることができる。勿論、前記負極端子７３５も、前記正極端子７１５と同様の方法で前記負極タブ７３３を用いて形成されることができる。
１００、５００：電極組立体
１１０、２１０、３１０、４１０、５１０、６１０、７１０：正極板
１１３、７１３：正極タブ
１１４、２１４、３１４、４１４、５１４、６１４、６１５、７１４：保護部材
１１４ａ：溶接孔
２１４ｂ：下部保護領域
３１４ｃ、６１４ｃ、６１５ｃ：曲面
７１５：正極電極端子
１２０：セパレータ
１３０、７３０：負極板
１３３、７１３：負極タブ
１３４、７３４：保護部材
７３５：負極電極端子
１１０、２１０、３１０、４１０、５１０、６１０、７１０：正極板
１１３、７１３：正極タブ
１１４、２１４、３１４、４１４、５１４、６１４、６１５、７１４：保護部材
１１４ａ：溶接孔
２１４ｂ：下部保護領域
３１４ｃ、６１４ｃ、６１５ｃ：曲面
７１５：正極電極端子
１２０：セパレータ
１３０、７３０：負極板
１３３、７１３：負極タブ
１３４、７３４：保護部材
７３５：負極電極端子
Claims (26)
- 正極タブが結合された正極板と負極タブが結合された負極板とからなる電極板及びセパレータを具備する電極組立体を含む二次電池であって、
前記正極タブ及び負極タブのうち少なくとも何れか一つは、
前記電極板の活物質が塗布されない無地部に結合され、さらに端部が保護部材によって覆われ、前記保護部材の外部に露出した領域が前記無地部と結合されたことを特徴とする二次電池。 - 前記保護部材には、前記正極タブまたは負極タブを溶接するための溶接孔が形成されたことを特徴とする請求項１に記載の二次電池。
- 前記保護部材の下面に、前記電極板の集電体と接着するための接着剤がさらに形成されたことを特徴とする請求項１に記載の二次電池。
- 前記保護部材は、前記正極タブまたは負極タブの周縁下面を覆うように形成されたことを特徴とする請求項１に記載の二次電池。
- 前記保護部材は、
前記正極タブ又は負極タブのうち少なくとも一つの上部に形成された第１保護部材と、
前記第１保護部材の下部に結合されて前記第１保護部材との間に前記正極タブ及び負極タブのうち少なくとも一つを覆う第２保護部材と、を含む請求項１に記載の二次電池。 - 前記保護部材は、テープ又はモールディングで形成された請求項１に記載の二次電池。
- 前記保護部材は、前記無地部と結合される角部分が曲面に形成されたことを特徴とする請求項１に記載の二次電池。
- 前記電極組立体は、前記正極板、セパレータ及び負極板が積層されて巻回されたジェリーロール形態に形成され、前記正極タブ及び負極タブは互いに離隔するように形成されたことを特徴とする請求項１に記載の二次電池。
- 前記電極組立体は、前記正極板、セパレータ及び負極板が複数積層された積層型に形成され、前記複数の正極タブ及び複数の負極タブは極性別にまとめられてそれぞれの電極端子を形成することを特徴とする請求項１に記載の二次電池。
- 前記電極端子は、それぞれ複数の前記正極タブ及び負極タブから選択されたタブを折曲して、他のタブを内部に覆うように形成されたことを特徴とする請求項９に記載の二次電池。
- 前記折曲されたタブは、前記複数の正極タブ及び複数の負極タブのうち最下部または最上部に位置したタブであることを特徴とする請求項１０に記載の二次電池。
- 前記折曲されたタブの長さは、他のタブの長さより長く形成されたことを特徴とする請求項１０に記載の二次電池。
- 前記折曲されたタブの厚さは、他のタブの厚さより厚く形成されたことを特徴とする請求項１０に記載の二次電池。
- 正極タブが接合された正極板と負極タブが接合された負極板とからなる電極板及びセパレータからなる電極組立体を含む二次電池の製造方法であって、
前記正極タブ及び負極タブのうち選択された少なくとも何れか一つの端部を覆う保護部材を具備する電極タブ及び保護部材具備段階と；
前記保護部材の外部に露出した前記正極タブ及び負極タブのうち少なくとも何れか一つを前記電極板の無地部に溶接して付着させる電極タブ溶接段階と；及び
前記正極板、前記セパレータ及び負極板を順次に積層する積層段階を含むことを特徴とする二次電池の製造方法。 - 前記電極タブ及び保護部材具備段階では、上面に溶接孔が形成された前記保護部材を具備することを特徴とする請求項１４に記載の二次電池の製造方法。
- 前記電極タブ溶接段階では、前記溶接孔を通して前記保護部材の上部で溶接を行うことを特徴とする請求項１５に記載の二次電池の製造方法。
- 前記電極タブ及び保護部材具備段階では、前記保護部材をテープで具備するか、モールディングを利用して具備する請求項１４に記載の二次電池の製造方法。
- 前記電極タブ及び保護部材具備段階では、前記正極タブ及び負極タブのうち選択された少なくとも何れか一つの端部を覆う部分の角領域が曲面に形成された前記保護部材を具備することを特徴とする請求項１４に記載の二次電池の製造方法。
- 前記電極タブ及び保護部材具備段階では、前記保護部材が前記正極タブ及び負極タブのうち少なくとも一つの周縁下面を覆うように具備することを特徴とする請求項１４に記載の二次電池の製造方法。
- 前記電極タブ及び保護部材具備段階では、前記保護部材を前記正極タブ及び負極タブのうち少なくとも一つの上部に形成された第１保護部材、前記第１保護部材の下部に形成されて前記第１保護部材との間に前記正極タブ及び負極タブのうち少なくとも一つを覆う第２保護部材を含むように形成される請求項１４に記載の二次電池の製造方法。
- 前記積層段階の後に、前記正極板、負極板及びセパレータを巻回して前記電極組立体を形成する巻回段階をさらに含むことを特徴とする請求項１４に記載の二次電池の製造方法。
- 前記積層段階の後に、複数の前記正極板、負極板及びセパレータをさらに積層し、複数の前記正極タブ及び負極タブを極性別にまとめて溶接することで、それぞれの電極端子を形成する電極端子形成段階をさらに含むことを特徴とする請求項１４に記載の二次電池の製造方法。
- 前記電極端子形成段階では、複数の前記正極タブ及び負極タブのうち選択されたタブを折曲し、他のタブを内部に覆うようにして、それぞれの前記電極端子を形成することを特徴とする請求項２２に記載の二次電池の製造方法。
- 前記電極端子形成段階では、複数の前記正極タブ及び負極タブのうち最下部または最上部に位置したタブを折曲して、前記電極端子を形成することを特徴とする請求項２３に記載の二次電池の製造方法。
- 前記電極端子形成段階では、複数の前記正極タブ及び負極タブのうち他のタブの長さより長いタブを折曲して、前記電極端子を形成することを特徴とする請求項２３に記載の二次電池の製造方法。
- 前記電極端子形成段階では、複数の前記正極タブ及び負極タブのうち他のタブの厚さより厚いタブを折曲して、前記電極端子を形成することを特徴とする請求項２３に記載の二次電池の製造方法。
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