JP6467440B2 - 電極組立体及びこれを含むポリマー二次電池セル - Google Patents
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Description
本発明において、単位体スタック部は、1種の基本単位体が繰り返して配置された構造を有するか、または2種以上の基本単位体が定められた順序に従い、例えば交互的に配置された構造を有する。よって、以下で先ず基本単位体に対し検討してみる。
本発明に係る電極組立体において、基本単位体は、電極と分離膜が交互に配置されて形成される。このとき、電極と分離膜は同じ数だけ配置される。例えば、図1で示しているように、基本単位体110aは2つの電極111、113と2つの分離膜112、114が積層されて形成され得る。このとき、正極と負極は、当然分離膜を介して互いに対向することができる。基本単位体がこのように形成されると、基本単位体の一側末端に電極(図1と2で図面符号111の電極参照)が位置するようになり、基本単位体の他側末端に分離膜(図1と2で図面符号114の分離膜参照)が位置するようになる。
図7を参照して代表的に第1基本単位体を製造する工程に対し検討してみる。先ず、第1電極材料121、第1分離膜材料122、第2電極材料123及び第2分離膜材料124を準備する。ここで、第1分離膜材料122と第2分離膜材料124は互いに同一の材料であり得る。その後、第1電極材料121をカッターC1を介して所定の大きさに切断し、第2電極材料123もカッターC2を介して所定の大きさに切断する。その後、第1電極材料121を第1分離膜材料122に積層し、第2電極材料123を第2分離膜材料124に積層する。
今まで互いに同一の大きさを有する基本単位体のみを説明した。しかし、基本単位体は互いに異なる大きさを有することもある。互いに異なる大きさを有する基本単位体を積層すると、単位体スタック部を多様な形状に製造することができる。ここで、基本単位体の大きさは、分離膜の大きさに基づいて説明する。通常、分離膜が電極よりも大きいためである。
本発明に係る電極組立体は、単位体スタック部の最上側または最下側のうち少なくともいずれか一方に積層される補助単位体を含むことができる。
本発明は、前述した電極組立体を含んでポリマー二次電池セルを具現することができる。
Claims (14)
- (a)互いに同一の個数の電極と分離膜が交互に配置され、一体に結合された第1基本単位体が繰り返して配置された構造、または(b)互いに同一の個数の電極と分離膜が交互に配置され、一体に結合された第2及び第3基本単位体が交互的に配置された構造を有する単位体スタック部;及び
前記単位体スタック部の最上側または最下側のうち少なくともいずれか一方に配置される補助単位体を含む電極組立体を有し、
前記補助単位体は、前記単位体スタック部の最上側または最下側に位置する電極である末端電極に積層される第1補助単位体を含み、
前記末端電極が正極であるとき、前記第1補助単位体は前記末端電極から順次分離膜、負極、分離膜及び正極が積層されて形成されるか、又は前記第1補助単位体は前記末端電極から順次分離膜、負極及び分離膜が積層されて形成され、
前記末端電極が負極であるとき、前記第1補助単位体は前記末端電極から順次分離膜、正極、分離膜及び負極が積層されて形成され、
前記第1基本単位体は、第1電極、第1分離膜、第2電極及び第2分離膜が順次配置された4層構造や、前記4層構造が繰り返して配置された構造を有し、
前記第2基本単位体は、第1電極、第1分離膜、第2電極、第2分離膜、第1電極及び第1分離膜が順次配置されて一体に結合されており、
前記第3基本単位体は、第2電極、第2分離膜、第1電極、第1分離膜、第2電極及び第2分離膜が順次配置されて一体に結合されており、
前記第2基本単位体及び前記第3基本単位体を交互的に積層すると、4層構造が繰り返して配置された構造を有し、
前記分離膜は、多孔性の分離膜基材、及び前記分離膜基材の一面または両面に全体的にコーティングされる、接着力を有する多孔性のコーティング層を含み、
前記接着力を有する多孔性のコーティング層は、無機物粒子と前記無機物粒子を互いに連結及び固定するバインダー高分子の混合物で形成され、
前記電極は、前記接着力を有する多孔性のコーティング層によって前記隣接した分離膜に接着され、
前記電極は、前記隣接した分離膜に対向する面で全体的に前記隣接した分離膜に接着され、
前記無機物粒子は、充填構造(densely packed structure)を成して前記接着力を有するコーティング層で全体的に無機物粒子の間のインタースティシャルボリューム(interstitial volumes)を形成し、前記無機物粒子が限定するインタースティシャルボリュームによって前記コーティング層に気孔構造が形成され、
前記単位体スタック部内で前記基本単位体は、隣接した基本単位体と結合されないことを特徴とする二次電池のセル。 - 前記補助単位体は、前記単位体スタック部の最上側または最下側に位置する分離膜である末端分離膜に積層される第2補助単位体を含み、
前記基本単位体で前記末端分離膜に接した電極が正極であるとき、前記第2補助単位体は前記末端分離膜から順次負極、分離膜及び正極が積層されて形成されるか、又は前記第2補助単位体は前記末端分離膜から順次第1負極、分離膜、正極、分離膜及び第2負極が積層されて形成され、
前記基本単位体で前記末端分離膜に接した電極が負極であるとき、前記第2補助単位体は前記末端分離膜から順次正極、分離膜及び負極が積層されて形成されるか、又は前記第2補助単位体は前記末端分離膜から順次第1正極、分離膜、負極、分離膜及び第2正極が積層されて形成されることを特徴とする請求項1に記載の二次電池のセル。 - 前記分離膜の末端は、隣接した分離膜の末端と接合されないことを特徴とする請求項1に記載の二次電池のセル。
- 前記(a)の第1基本単位体は複数個に設けられ、互いに異なる大きさを有する少なくとも2つのグループに分けられ、
前記単位体スタック部は、前記(a)の第1基本単位体が大きさ毎に積層され、複数段を形成した構造を有することを特徴とする請求項1に記載の二次電池のセル。 - 前記(a)の第1基本単位体は複数個に設けられ、互いに異なる幾何学的形状を有する少なくとも2つのグループに分けられ、
前記単位体スタック部は、前記(a)の第1基本単位体が幾何学的形状毎に積層され、複数段を形成した構造を有することを特徴とする請求項1に記載の二次電池のセル。 - 前記電極と前記分離膜との間の接着は、前記電極と前記隣接した分離膜に圧力を加えることによる接着、または前記電極と前記隣接した分離膜に圧力と熱を加えることによる接着であることを特徴とする請求項1に記載の二次電池のセル。
- 前記第1補助単位体の正極は、
集電体;及び
前記集電体の両面中に前記基本単位体に対向する一面にのみコーティングされる活物質を備えることを特徴とする請求項1に記載の二次電池のセル。 - 前記第2補助単位体の正極は、
集電体;及び
前記集電体の両面中に前記基本単位体に対向する一面にのみコーティングされる活物質を備えることを特徴とする請求項2に記載の二次電池のセル。 - 前記第1補助単位体は、前記負極の外側に分離膜をさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の二次電池のセル。
- 前記第2補助単位体は、前記負極の外側に分離膜をさらに含むことを特徴とする請求項2に記載の二次電池のセル。
- 前記第2補助単位体の第2正極は、
集電体;及び
前記集電体の両面中に前記基本単位体に対向する一面にのみコーティングされる活物質を備えることを特徴とする請求項2に記載の二次電池のセル。 - 前記電極組立体を内蔵するパウチケースを更に含むことを特徴とする請求項1に記載の二次電池のセル。
- 互いに同一の個数の電極と分離膜が交互に積層された構造を有する第1基本単位体、または互いに同一の個数の電極と分離膜が交互に積層された構造を有する第2及び第3基本単位体を製造する第1段階;
前記第1基本単位体を繰り返して積層するか、または前記第2及び第3基本単位体を交互的に積層して単位体スタック部を製造する第2段階;及び
前記単位体スタック部の最上側または最下側のうち少なくともいずれか一方に補助単位体を積層して電極組立体を製造する第3段階;を含み、
前記第1基本単位体は、第1電極、第1分離膜、第2電極及び第2分離膜が順次積層された4層構造や、前記4層構造が繰り返して積層された構造を有し、
前記第2及び第3基本単位体をそれぞれ1つずつ定められた順序に従い積層すると、前記4層構造や前記4層構造が繰り返して積層された構造が形成され、
前記補助単位体は、前記単位体スタック部の最上側または最下側に位置する電極である末端電極に積層される第1補助単位体を含み、
前記末端電極が正極であるとき、前記第1補助単位体は前記末端電極から順次分離膜、負極、分離膜及び正極が積層されて形成されるか、又は前記第1補助単位体は前記末端電極から順次分離膜、負極及び分離膜が積層されて形成され、
前記末端電極が負極であるとき、前記第1補助単位体は前記末端電極から順次分離膜、正極、分離膜及び負極が積層されて形成され、
前記第2基本単位体は、第1電極、第1分離膜、第2電極、第2分離膜、第1電極及び第1分離膜が順次配置されて一体に結合されており、
前記第3基本単位体は、第2電極、第2分離膜、第1電極、第1分離膜、第2電極及び第2分離膜が順次配置されて一体に結合されており、
前記分離膜は、多孔性の分離膜基材、及び前記分離膜基材の一面または両面に全体的にコーティングされる、接着力を有する多孔性のコーティング層を含み、
前記接着力を有する多孔性のコーティング層は、無機物粒子と前記無機物粒子を互いに連結及び固定するバインダー高分子の混合物で形成され、
前記電極は、前記接着力を有するコーティング層によって前記隣接した分離膜に接着され、
前記電極は、前記隣接した分離膜に対向する面で全体的に前記隣接した分離膜に接着され、
前記無機物粒子は、充填構造(densely packed structure)を成して前記接着力を有するコーティング層で全体的に無機物粒子の間のインタースティシャルボリューム(interstitial volumes)を形成し、前記無機物粒子が限定するインタースティシャルボリュームによって前記コーティング層に気孔構造が形成されることを特徴とする二次電池のセルの製造方法。 - 前記補助単位体は、前記単位体スタック部の最上側または最下側に位置する分離膜である末端分離膜に積層される第2補助単位体を含み、
前記基本単位体で前記末端分離膜に接した電極が正極であるとき、前記第2補助単位体は前記末端分離膜から順次負極、分離膜及び正極が積層されて形成されるか、又は前記第2補助単位体は前記末端分離膜から順次第1負極、分離膜、正極、分離膜及び第2負極が積層されて形成され、
前記基本単位体で前記末端分離膜に接した電極が負極であるとき、前記第2補助単位体は前記末端分離膜から順次正極、分離膜及び負極が積層されて形成されるか、又は前記第2補助単位体は前記末端分離膜から順次第1正極、分離膜、負極、分離膜及び第 2 正極が積層されて形成されることを特徴とする請求項13 に記載の二次電池のセルの製造方法。
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