JP6618677B2 - 電極組み立て体及びこれを備える二次電池 - Google Patents

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Description

本発明は、電極組み立て体及びこれを備える二次電池に係り、さらに詳細には、エネルギー密度を向上させて電池の形状をさらに自由に構成できる電極組み立て体及びこれを備える二次電池に関する。
二次電池とは、充電不可能な一次電池とは異なって充放電可能な電池をいい、セルラーホン、ノート型パソコン、カムコーダなどの先端電子器機分野で広く使われている。
特に、リチウム二次電池は、ポータブル電子装備の電源として多く使われているニッケル−カドミウム電池や、ニッケル−水素電池より電圧が高く、単位重量当りエネルギー密度も高いという長所があって、その需要が増加しつつある。このようなリチウム二次電池は主に、正極活物質としてリチウム系酸化物、負極活物質としては炭素材を使っている。一般的には、電解質の種類によって液体電解質電池と高分子電解質電池とに分類され、液体電解質を使う電池をリチウムイオン電池といい、高分子電解質を使う電池をリチウムポリマー電池という。また、リチウム二次電池は様々な形状に製造されているが、代表的な形状としては、円筒状と、角形と、ポーチ型とを挙げられる。
通常、正極板と負極板との間に分離膜を挿入し、これらを共に螺旋状に巻き取ったジェリーロール状の巻き取り型電極組み立て体、または分離膜を介して複数の正極板と負極板とを積層して形成された積層型電極組み立て体をリチウム二次電池に多く使っている。例えば、円筒状電池は、巻き取り型電極組み立て体を円筒状カンに収納し、電解質を注入した後で密封するものであり、角形電池は、前記巻き取り型電極組み立て体や積層型電極組み立て体を押圧して扁平にした後、角形カンに収納したものである。また、ポーチ型電池は、前記巻き取り型電極組み立て体や積層型電極組み立て体を電解質と共にポーチ型外装材で包装したものである。このような巻き取り型電極組み立て体において、正極板及び負極板からそれぞれ正極タブ及び負極タブが電極組み立て体の外部に引き出され、二次電池の正極及び負極に連結される。
本発明の課題は、エネルギー密度を向上させて電池の形状をさらに自由に構成できる巻き取り型電極組み立て体及びこれを備える二次電池を提供することである。
本発明の一実施形態による電極組み立て体は、第1電極板、第2電極板及び、前記第1電極板と第2電極板との間に介在された分離膜を共に巻き取って形成され、巻回軸に平行な外部表面及び巻回軸に垂直な2個の互いに対向する側面を備える電極ジェリーロールと、前記第1電極板と電気的に連結され、前記電極ジェリーロールの巻回軸方向に引き出される第1電極タブと、前記第2電極板と電気的に連結され、前記電極ジェリーロールの巻回軸と平行な方向に引き出される第2電極タブと、を備え、前記第1電極タブと第2電極タブのうち少なくとも一つの一端部は、引き出し方向から逆方向に折り曲げられて前記電極ジェリーロールの外部表面に対向して配置される。
前記第1電極板は、第1電極集電体及び前記第1電極集電体に塗布された第1活物質を含み、前記第2電極板は、第2電極集電体及び前記第2電極集電体に塗布された第2活物質を含み、前記第1電極タブは、前記第1活物質が塗布されていない前記第1電極集電体の電極無地部に固定されており、前記第2電極タブは、前記第2活物質が塗布されていない前記第2電極集電体の電極無地部に固定されている。
前記第1電極板は、第1電極集電体及び前記第1電極集電体に塗布された第1活物質を含み、前記第2電極板は、第2電極集電体及び前記第2電極集電体に塗布された第2活物質を含み、前記第1電極タブは、前記第1電極集電体の長手方向に垂直に突設している前記第1電極集電体の電極無地部の一部であり、前記第2電極タブは、前記第2電極集電体の長手方向に垂直に突設している前記第2電極集電体の電極無地部の一部である。
前記第1電極タブ及び前記第2電極タブは、それぞれリードタブとして機能するように構成される。
前記電極ジェリーロールの巻回軸と平行な外部表面は、互いに対向する扁平な上部表面と下部表面とを備え、前記電極ジェリーロールは、前記上部表面と下部表面との間の2個の曲面をさらに備える。
前記第1電極タブ及び前記第2電極タブは、同じ一つの側面から引き出される。
前記第1電極タブ及び前記第2電極タブは、互いに反対の2個の側面からそれぞれ引き出される。
一実施形態において、前記第1電極タブを巻回軸方向に延ばした線と、前記第2電極タブを巻回軸方向に延ばした線とが互いに一致する。
他の実施形態において、前記第1電極タブを巻回軸方向に延ばした線と、前記第2電極タブを巻回軸方向に延ばした線とが互いに一致しない。
前記第1電極板と第1電極タブとが連結される部分の位置と、前記第2電極板と第2電極タブとが連結される部分の位置とが、前記電極ジェリーロールの高さ方向に互いに異なる。
前記第1電極タブは、前記上部表面と対向して折り曲げられ、前記第2電極タブは、前記下部表面と対向して折り曲げられる。
前記第1電極タブと前記第2電極タブのうち少なくとも一つは、前記電極ジェリーロールの内部に埋め込められた第1タブ部、前記側面のうち一つに対向する第2タブ部、及び前記上部表面または下部表面に対向する第3タブ部を備え、前記第1タブ部及び第3タブ部は、巻回軸方向に延びており、前記第2タブ部は、前記第1タブ部と第3タブ部とが互いに重畳しないように巻回軸に垂直な方向に延びている。
前記第1電極タブと前記第2電極タブのうち少なくとも一つは、前記第3タブ部から巻回軸に垂直な方向に延びている第4タブ部をさらに備える。
前記第1電極板は、第1電極集電体及び前記第1電極集電体に塗布された第1活物質を含み、前記第2電極板は、第2電極集電体及び前記第2電極集電体に塗布された第2活物質を含み、前記第1活物質が塗布されずに前記電極ジェリーロールの外部に露出されている前記第1電極集電体の電極無地部の端部が前記第1電極タブを形成し、前記第2活物質が塗布されずに前記電極ジェリーロールの外部に露出されている前記第2電極集電体の電極無地部の端部が前記第2電極タブを形成する。
前記電極ジェリーロールの外部に露出されている前記第1電極集電体の電極無地部の端部、及び前記電極ジェリーロールの外部に露出されている前記第2電極集電体の電極無地部の端部のうち少なくとも一つは巻回軸方向に引き出されるように折り畳まれている。
巻回軸方向に引き出されるように折り畳まれている前記第1電極集電体または第2電極集電体の電極無地部の端部の一部が、引き出し方向から逆方向に折り曲げられている。
前記第1電極板は、第1電極集電体及び前記第1電極集電体に塗布された第1活物質を含み、前記第2電極板は、第2電極集電体及び前記第2電極集電体に塗布された第2活物質を含み、前記第1活物質が塗布されていない前記第1電極集電体の電極無地部の端部が前記電極ジェリーロールの外部表面を形成する。
前記第2電極タブの一部は、前記電極ジェリーロールの内部に埋め込められて前記電極ジェリーロールの内部から引き出され、前記第1電極タブは、外部に露出されている前記第1電極集電体の電極無地部の端部上に配置されている。
一つの電極ジェリーロールに対して複数の第1電極タブ及び第2電極タブが配置されている。
前記電極ジェリーロールの外部表面に対向する前記第1電極タブと前記第2電極タブのうち少なくとも一端部は、巻回軸に平行な第1部分、及び巻回軸に垂直して前記電極ジェリーロールの外部表面に平行な方向に前記第1部分から延びている第2部分を備える。
前記電極ジェリーロールの外部表面に対向する前記第1電極タブと第2電極タブのうち少なくとも一つの一端部は、巻回軸に垂直し、かつ前記電極ジェリーロールの外部表面に垂直な方向に前記第2部分から延びている第3部分をさらに備える。
前記第1電極タブと第2電極タブとの長さが互いに異なる。
前記電極組み立て体は、前記第1電極タブと電気的に連結される第1導線、及び前記第2電極タブと電気的に連結される第2導線をさらに備える。
前記電極組み立て体は、前記第1導線と電気的に連結される第1リードタブ、及び前記第2導線と電気的に連結される第2リードタブをさらに備える。
前記第1導線及び前記第2導線はシート状に形成され、前記第1及び第2導線の幅は厚さの10倍ないし10000倍である。
前記第1導線及び前記第2導線は、アルミニウム、銅、ステンレススチール、ニッケルのうち少なくとも一つを含む。
前記電極組み立て体は、前記第1電極タブと電気的に連結される第1リードタブ、及び前記第2電極タブと電気的に連結される第2リードタブをさらに備える。
前記電極組み立て体は、複数の電極ジェリーロール及び前記複数の電極ジェリーロールにそれぞれ配置された複数の第1電極タブ及び第2電極タブを備え、前記複数の電極ジェリーロールが電気的に直列に連結されている。
前記電極ジェリーロールの巻回軸と平行な外部表面は、互いに対向する上部表面と下部表面とを備え、前記電極ジェリーロールは、前記上部表面と下部表面との間の2個の曲面をさらに備え、前記上部表面と下部表面との間隔が一定であり、前記上部表面及び下部表面が折り曲げられている。
前記電極ジェリーロールの外部表面に対向して配置された前記第1電極タブと第2電極タブのうち少なくとも一端部と、前記電極ジェリーロールの外部表面との間隔は1mm以内である。
前記電極ジェリーロールの外部表面に対向して配置された前記第1電極タブと第2電極タブのうち少なくとも一端部の折り曲げられた部分において、最小曲率半径は0.006ないし5mmの範囲にある。
また、他の実施形態による電極組み立て体は、第1電極板と第2電極板との間に分離膜が位置するように前記第1電極板、第2電極板及び分離膜を積層して形成され、積層方向に垂直な外部表面及び積層方向に平行であり、かつ互いに対向する2個の側面を備える電極積層体と、前記第1電極板と電気的に連結され、前記電極積層体の2個の側面のうちいずれか一つの側面に引き出される第1電極タブと、前記第2電極板と電気的に連結され、前記電極積層体の2個の側面のうちいずれか一つの側面に引き出される第2電極タブと、を備え、前記第1電極タブと第2電極タブのうち少なくとも一端部は、引き出し方向から逆方向に折り曲げられて前記電極積層体の外部表面に対向して配置される。
前記電極組み立て体は、前記第1電極タブと電気的に連結され、かつ前記電極積層体の外部表面に対向する第1導線、及び前記第2電極タブと電気的に連結され、かつ前記電極積層体の外部表面に対向する第2導線をさらに備える。
前記電極積層体は、複数の第1電極板及び複数の第2電極板を備え、前記複数の第1電極板にそれぞれ電気的に連結された複数の第1電極タブが、互いに接合されて前記電極積層体の外部表面に共に折り曲げられており、前記複数の第2電極板にそれぞれ電気的に連結された複数の第2電極タブが、互いに接合されて前記電極積層体の外部表面に共に折り曲げられている。
前記第1電極タブは、前記電極積層体のいずれか一つの側面に引き出された第1部分、及び前記電極積層体の外部表面及び前記いずれか一つの側面に同時に対向して略90°折り畳まれている第2部分を備え、前記第1電極タブの第1部分と第2部分とが、前記電極積層体の前記いずれか一つの側面で互いに接合されている。
前記第1電極タブの第1部分は、前記第2部分の端部領域の対向する両表面を取り囲むように略180°折り畳まれている。
また、さらに他の実施形態による二次電池は、電極組み立て体と、前記電極組み立て体を包装する外装材と、前記外装材内で前記電極組み立て体と共に包装される電解質と、を備える。前記電極組み立て体は、第1電極板、第2電極板、及び前記第1電極板と第2電極板との間に介在された分離膜を共に巻き取って形成され、巻回軸に平行な外部表面及び巻回軸に垂直な2個の互いに対向する側面を備える電極ジェリーロールと、前記第1電極板と電気的に連結され、前記電極ジェリーロールの巻回軸方向に引き出される第1電極タブと、前記第2電極板と電気的に連結され、前記電極ジェリーロールの巻回軸方向に引き出される第2電極タブと、を備える。前記第1電極タブと第2電極タブのうち少なくとも一端部は、引き出し方向から逆方向に折り曲げられて前記電極ジェリーロールの外部表面に対向して配置される。
前記電極組み立て体の第1電極タブまたは第2電極タブの少なくとも一部、または前記第1電極タブまたは第2電極タブに連結された第1リードタブまたは第2リードタブの少なくとも一部が、前記外装材の外部に突設している。
さらに他の実施形態による電子機器は、二次電池を備える。前記二次電池は、電極組み立て体と、前記電極組み立て体を包装する外装材と、前記外装材内で前記電極組み立て体と共に包装される電解質と、を備え、前記電極組み立て体は、第1電極板、第2電極板、及び前記第1電極板と第2電極板との間に介在された分離膜を共に巻き取って形成され、巻回軸に平行な外部表面及び巻回軸に垂直な2個の互いに対向する側面を備える電極ジェリーロールと、前記第1電極板と電気的に連結され、前記電極ジェリーロールの巻回軸方向に引き出される第1電極タブと、前記第2電極板と電気的に連結され、前記電極ジェリーロールの巻回軸方向に引き出される第2電極タブと、を備え、前記第1電極タブと第2電極タブのうち少なくとも一端部は、引き出し方向から逆方向に折り曲げられて前記電極ジェリーロールの外部表面に対向して配置される。
一実施形態による電極組み立て体の構成を概略的に示す斜視図である。 図1に示された電極組み立て体で使われる正極板の一部を概略的に示す平面図である。 図1に示された電極組み立て体で使われる負極板の一部を概略的に示す平面図である。 多様な実施形態による電極組み立て体の構成を概略的に示す斜視図である。 多様な実施形態による電極組み立て体の構成を概略的に示す斜視図である。 多様な実施形態による電極組み立て体の構成を概略的に示す斜視図である。 多様な実施形態による電極組み立て体の構成を概略的に示す斜視図である。 多様な実施形態による電極組み立て体の構成を概略的に示す斜視図である。 多様な実施形態による電極組み立て体の構成を概略的に示す斜視図である。 多様な実施形態による電極組み立て体の構成を概略的に示す斜視図である。 多様な実施形態による電極組み立て体の構成を概略的に示す斜視図である。 多様な実施形態による電極組み立て体の構成を概略的に示す斜視図である。 多様な実施形態による電極組み立て体の構成を概略的に示す斜視図である。 多様な実施形態による電極組み立て体の構成を概略的に示す斜視図である。 多様な実施形態による電極組み立て体の構成を概略的に示す斜視図である。 多様な実施形態による電極組み立て体の構成を概略的に示す斜視図である。 多様な実施形態による電極組み立て体の構成を概略的に示す斜視図である。 図17に示された電極組み立て体で使われる正極板及び負極板の一部をそれぞれ概略的に示す平面図である。 図17に示された電極組み立て体で使われる正極板及び負極板の一部をそれぞれ概略的に示す平面図である。 図17に示された電極組み立て体で使われる正極板及び負極板の一部をそれぞれ概略的に示す平面図である。 さらに他の多様な実施形態による電極組み立て体の構成を概略的に示す斜視図である。 さらに他の多様な実施形態による電極組み立て体の構成を概略的に示す斜視図である。 さらに他の多様な実施形態による電極組み立て体の構成を概略的に示す斜視図である。 さらに他の多様な実施形態による電極組み立て体の構成を概略的に示す斜視図である。 さらに他の多様な実施形態による電極組み立て体の構成を概略的に示す斜視図である。 複数の電極ジェリーロールを並列に連結した他の実施形態による電極組み立て体を概略的に示す斜視図である。 複数の電極ジェリーロールを並列に連結した他の実施形態による電極組み立て体を概略的に示す斜視図である。 複数の電極ジェリーロールを直列に連結した他の実施形態による電極組み立て体を概略的に示す斜視図である。 複数の電極ジェリーロールを積層した後、並列に連結した他の実施形態による電極組み立て体を概略的に示す斜視図である。 さらにた他の実施形態による電極組み立て体を概略的に示す斜視図である。 さらにた他の実施形態による電極組み立て体を概略的に示す斜視図である。 さらにた他の実施形態による電極組み立て体を概略的に示す斜視図である。 湾曲している電極ジェリーロールを持つさらに他の実施形態による電極組み立て体を概略的に示す斜視図である。 図32に示された複数の湾曲している電極ジェリーロールを並列に連結した他の実施形態による電極組み立て体を概略的に示す斜視図である。 一実施形態による二次電池の構成を概略的に示す図面である。 比較例による二次電池の構成を概略的に示す図面である。 比較例による二次電池の構成を概略的に示す図面である。 さらに他の実施形態による電極組み立て体を概略的に示す斜視図である。 図37に示された電極組み立て体の電極積層体を概略的に示す断面図である。 さらに他の実施形態による電極組み立て体を概略的に示す斜視図である。 複数の電極積層体を並列に連結した他の実施形態による電極組み立て体を概略的に示す斜視図である。 さらに他の実施形態による電極組み立て体を概略的に示す斜視図である。 さらに他の実施形態による電極組み立て体を概略的に示す斜視図である。
以下、添付した図面を参照して、電極組み立て体及びこれを備える二次電池について詳細に説明する。以下の図面で同じ参照符号は同じ構成要素を示し、図面上で各構成要素のサイズは説明の明瞭性及び便宜のため誇張されている。
図1は、一実施形態による電極組み立て体100の構成を概略的に示す斜視図である。図1を参照すれば、本実施形態による電極組み立て体100は、角形の電極ジェリーロール10、及び前記電極ジェリーロール10から引き出される第1及び第2電極タブ21、22を備える巻き取り型電極組み立て体でありうる。ここで、第1電極タブ21と第2電極タブ22のうち少なくとも一端部は、引き出し方向から逆方向に折り曲げられて電極ジェリーロール10の外部表面に対向して配置される。図1には、例示的に第1電極タブ21と第2電極タブ22とがいずれも電極ジェリーロール10の外部表面に対向すると図示されているが、図4に示したように、いずれか一つの電極タブ21、22のみ電極ジェリーロール10の外部表面に対向してもよい。
電極ジェリーロール10は、第1電極板、第2電極板、及び前記第1電極板と第2電極板との間に介在された分離膜を共に巻き取った後で押圧し、図1に示されたように、扁平な角形に作ったものである。ここで、前記巻き取られた電極ジェリーロール10を押圧する前に、テープ15などで巻き取られた電極ジェリーロール10を仕上げて電極ジェリーロール10が解けないようにする。このような電極ジェリーロール10の外部表面は、巻回軸と平行な上部表面10a及び下部表面10eを備える。また、電極ジェリーロール10は、巻回軸に垂直な2個の互いに対向する側面10d、10f、及び上部表面10aと下部表面10eとの間の2個の曲面10b、10cを持つ。上部表面10a及び下部表面10eは扁平な表面に形成され、上部表面10aと下部表面10eとの間隔が一定になっている。
第1電極タブ21は、第1電極板と電気的に連結され、第2電極タブ22は、第2電極板と電気的に連結されている。また、図1に示されたように、第1及び第2電極タブ21、22は、電極ジェリーロール10の両側面10d、10fから電極ジェリーロール10の巻回軸方向にそれぞれ引き出される。第1電極タブ21は、巻回軸に垂直な第1側面10dから引き出された後、端部が電極ジェリーロール10の上部表面10aに対向するように略180°(すなわち、引き出し方向から逆方向に)折り畳まれる。また、第2電極タブ22は、巻回軸に垂直な第2側面10fから引き出された後、端部が電極ジェリーロール10の上部表面10aに対向するように略180°折り畳まれる。
ここで、第1電極タブ21及び第2電極タブ22の折り曲げ部位において、最小曲率半径は約0.006mmないし5mmの範囲にある。最小曲率半径がそれよりさらに小さい場合には、電極タブ21、22の破損する恐れが増加し、それよりさらに大きい場合には、電極タブ21、22が側面10d、10f方向に過度に突出して電池のエネルギー密度が低くなる。また、電極タブ21、22の端部は、前記電極ジェリーロール10の上部表面10aに密着してもよく、少し間隔を置いて離れていてもよい。例えば、電極タブ21、22の端部と上部表面10aとの間隔が大き過ぎる場合には電池のエネルギー密度が低くなるという点を考慮すれば、電極タブ21、22の端部と上部表面10aとの間隔は1mm以内である。
図2及び図3は、図1の電極ジェリーロール10で使われる電極板11、12及び電極タブ21、22の構成を概略的に示している。先ず、図2を参照すれば、第1電極板11は、例えば、正極板である。この場合、第1電極板11は、一方向に長く延びた基板の役割を行う電極集電体11aと、その上に塗布された正極活物質11bとを備える。正極活物質11bにはまた、導電材及びバインダーがさらに混合されてもよい。第1電極タブ21は、正極活物質11bが塗布されていない電極集電体11aの一部領域(すなわち、正極無地部)に固定される。例えば、第1電極タブ21は、電極集電体11aに溶接または半田付けされる。
また、図3を参照すれば、第2電極板12は、例えば、負極板である。この場合、第2電極板12は、電極集電体12a及びその上に塗布された負極活物質12bを備える。負極活物質12bにも、バインダー及び導電材がさらに混合される。第2電極タブ22は、負極活物質12bが塗布されていない電極集電体12aの一部領域(すなわち、負極無地部)に固定される。例えば、第2電極タブ22は、電極集電体12aに溶接または半田付けされる。
電極ジェリーロール10は、図2及び図3に示された第1及び第2電極板11、12の間に分離膜(示されない)を介在させ、これらを第1及び第2電極タブ21、22が固定されている部分から巻き取って形成される。これにより、第1及び第2電極タブ21、22の一部は電極ジェリーロール10の内部に埋め込められ、残りの一部は電極ジェリーロール10の外部に露出される。前述したように、電極ジェリーロール10を押圧して扁平な角形に作った後には、第1電極タブ21または第2電極タブ22の露出部分を折り曲げて、電極ジェリーロール10の外部表面、すなわち、上部表面10aや下部表面10eに対向させる。
このような本実施形態によれば、第1及び第2電極タブ21、22の電極組み立て体100の側面方向への突出を制限することで、電極組み立て体100を備える二次電池の形状をさらに自由に構成する。よって、開示された実施形態による二次電池を採用した電子装備は、さらに自由な形状を持つことができる。特に、形態的多様性の要求される移動用電子機器に好適な形態の外形を持つ二次電池を構成でき、二次電池のエネルギー密度がさらに向上する。
一方、図1には、第1及び第2電極タブ21、22が、電極ジェリーロール10の両側面10d、10fから電極ジェリーロール10の巻回軸と完全に平行な方向に引き出されると示されているが、必ずしもこれに限定されるものではない。必要に応じて、第1及び第2電極タブ21、22のうち少なくとも一つは、電極ジェリーロール10の巻回軸に対して傾いた方向に引き出されてもよい。電極ジェリーロール10の両側面10d、10fから引き出される第1及び第2電極タブ21、22の引き出し方向が巻回軸方向の成分を含むならば、第1及び第2電極タブ21、22は、いかなる角度でも引き出されうる。
図4ないし図17及び図21ないし図25は、多様な変形された実施形態による電極組み立て体の構成を概略的に示す斜視図である。
先ず、図4を参照すれば、前述したように、第1電極タブ21及び第2電極タブ22とも電極ジェリーロール10の外部表面に対向するものではなく、図4に示されたように、いずれか一つの電極タブ21のみ電極ジェリーロール10の外部表面に対向する。
また、図1には、第1電極タブ21及び第2電極タブ22が、互いに反対の2個の側面10d、10fからそれぞれ引き出されると示されているが、図5に示されたように、第1電極タブ21及び第2電極タブ22が同じ一つの側面10dから引き出されてもよい。ここで、電極ジェリーロール10の外部表面上での第1電極タブ21と第2電極タブ22との長さが同一であっても、図6に示されたように、互いに異なってもよい。
また、図1には、第1電極タブ21及び第2電極タブ22とも電極ジェリーロール10の上部表面10aと対向して折り曲げられているが、必ずしもこれに限定されるものではない。例えば、図7を参照すれば、第1電極タブ21は、上部表面10aと対向して折り曲げられ、第2電極タブ22は、電極ジェリーロール10の下部表面10eと対向して折り曲げられる。
第1電極タブ21及び第2電極タブ22が、電極ジェリーロール10の互いに反対の2個の側面10d、10fからそれぞれ引き出される場合、図1に示されたように、第1電極タブ21と第2電極タブ22とが交互に配置される。すなわち、第1電極タブ21を巻回軸方向に延ばした線と、第2電極タブ22を巻回軸方向に延ばした線とが互いに一致しない。しかし、図8に示されたように、第1電極タブ21と第2電極タブ22とが互いに対向して配置されてもよい。すなわち、第1電極タブ21を巻回軸方向に延ばした線と、第2電極タブ22を巻回軸方向に延ばした線とが互いに一致する。この場合、第1電極板11と第1電極タブ21とが連結される部分の位置と、第2電極板12と第2電極タブ22とが連結される部分の位置とが、電極ジェリーロール10の高さ方向において互いに異なる。よって、図9に示されたように、電極ジェリーロール10の上部表面10aに垂直な方向から見た時、電極ジェリーロール10の内部に埋め込められた第1電極タブ21と第2電極タブ22との部分が互いに重なっていることもある。
また、図10に示されたように、第1電極タブ21及び第2電極タブ22が同じ一つの側面10dから引き出されつつ、第1電極板11と第1電極タブ21とが連結される部分の位置と、第2電極板12と第2電極タブ22とが連結される部分の位置とが、電極ジェリーロール10の高さ方向において互いに異なる。すなわち、第1電極タブ21が引き出される電極ジェリーロール10の高さと、第2電極タブ22が引き出される電極ジェリーロール10の高さとが互いに異なる。
また、図11を参照すれば、一つの電極ジェリーロール10に対して複数の第1電極タブ21及び第2電極タブ22が配置される。図11には、3個の第1電極タブ21が電極ジェリーロール10の第1側面10dから引き出され、3個の第2電極タブ22が電極ジェリーロール10の第2側面10fから引き出されると示されている。また、3個の第1電極タブ21と第2電極タブ22とが互いに対向して配置されるように示されている。しかし、前述したように、複数の第1及び第2電極タブ21、22が一つの側面から引き出されても、または反対の側面にそれぞれ引き出された複数の第1及び第2電極タブ21、22が交互に配置されてもよい。
これまでは、電極ジェリーロール10の外部表面に対向している第1及び第2電極タブ21、22の端部が単純な一直線状であると説明したが、必要に応じて多様な形態で第1及び第2電極タブ21、22の端部を変形できる。
例えば、図12を参照すれば、第1及び第2電極タブ21、22の端部は、電極ジェリーロール10の一側曲面10cに向かって1回折り曲げられる。すなわち、第1及び第2電極タブ21、22の端部は、巻回軸方向に延びる第1部分23、26、及び第1部分23、26から巻回軸に垂直な方向に延びる第2部分24、27をそれぞれ備える。ここで、第1部分23、26は、巻回軸に対して傾いて配置されてもよく、第2部分24、27は、巻回軸に垂直な方向に対して傾いて配置されてもよい。また、第1部分23、26及び第2部分24、27は、いずれも電極ジェリーロール10の外部表面、例えば、上部表面10aに平行な方向に延びる。図12に示されたように、第2部分24、27は、電極ジェリーロール10の曲面10cを超えて電極ジェリーロール10の外方に突出する。
また、図13に示されたように、第1及び第2電極タブ21、22の端部は、巻回軸に垂直、かつ電極ジェリーロール10の上部表面10aに垂直な方向に第2部分24、27からそれぞれ延びた第3部分25、28をさらに備える。例えば、第3部分25、28は、上部表面10aに対して垂直に突出して立てられる。
たとえ図12及び図13には、第1及び第2電極タブ21、22の端部がいずれも第2部分24、27及び第3部分25、28を持つと示されていたとしても、第1及び第2電極タブ21、22のうちいずれか一つの端部のみ第2部分24、27または第3部分25、28を持ってもよい。また、図12及び図13には、第2部分24、27が同一方向に折り曲げられたように示されているが、互いに逆方向に折り曲げられてもよい。例えば、第1電極タブ21の第2部分24は、一側曲面10cに向かって折り曲げられ、第2電極タブ22の第2部分27は、反対側曲面10bに向かって折り曲げられてもよい。
また、図14を参照すれば、第1及び第2電極タブ21、22において、電極ジェリーロール10内に埋め込められた部分と、電極ジェリーロール10の外部表面に対向する部分とが互いに重畳しないように構成されてもよい。例えば、第1及び第2電極タブ21、22は、電極ジェリーロール10の内部に埋め込められた第1タブ部21a、22a、電極ジェリーロール10の側面10dに対向する第2タブ部21b、22b、及び電極ジェリーロール10の外部表面に対向する第3タブ部21c、22cを備える。ここで、第1タブ部21a、22a及び第3タブ部21c、22cは、巻回軸方向に延びており、第2タブ部21b、22bは、第1タブ部21a、22aと第3タブ部21c、22cとが互いに重畳しないように巻回軸に垂直な方向に延びている。このようにすることで、第1及び第2電極タブ21、22が配置された位置で電極組み立て体100の厚さが過度に厚くなることを防止する。図14には、2個の第2タブ部21b、22bとも同じ側面10dと対向すると示されているが、第1電極タブ21が第1側面10dに引き出され、かつ第2電極タブ22が第2側面10fに引き出される場合には、2個の第2タブ部21b、22bが互いに反対の側面10d、10fと対向してもよい。また、第3タブ部21c、22cとも上部表面10aに配置される代りに、第1電極タブ21の第3タブ部21cは上部表面10aに配置され、第2電極タブ22の第3タブ部22cは下部表面10eに配置されてもよい。
図14に示された第1及び第2電極タブ21、22の全体的な形状は一直線状ではないが、一直線状の電極タブ21、22でも、図14に示されたものと同じ効果を奏する。例えば、図15に示されたように、一直線状の電極タブ21、22において側面10dと対向する部分を連続して90°ずつ折り畳んで、第1タブ部21a、22aと第3タブ部21c、22cとを互いに重畳させない。
また、図16を参照すれば、第1及び第2電極タブ21、22は、巻回軸に垂直な方向に第3タブ部21c、22cから延びる第4タブ部21d、22dをさらに備える。第4タブ部21d、22dは、電極ジェリーロール10の外部表面、例えば、上部表面10aに平行な方向に延びる。このような第4タブ部21d、22dは、電極ジェリーロール10の曲面10bを超えて電極ジェリーロール10の外方に突出してもよい。
図17は、第1及び第2電極タブ21、22が電極ジェリーロール10で使われる電極板11、12と一体に形成された例を示している。図18及び図19は、図17の電極ジェリーロール10で使われる電極板11、12及び電極タブ21、22の構成を概略的に示している。
先ず、図18を参照すれば、第1電極板11は、例えば、正極板である。この場合、第1電極板11は、一方向に長く延びた基板の役割を行う電極集電体11aと、その上に塗布された正極活物質11bとを備える。正極活物質11bにはまた、導電材及びバインダーがさらに混合されてもよい。図18に示されたように、第1電極タブ21は、第1電極集電体11aの長手方向に垂直に突設している第1電極集電体11aの一部である。このような第1電極タブ21は、正極活物質11bが塗布されていない第1電極集電体11aの端部(すなわち、正極無地部)から突設する。同様に、図19に示されたように、第2電極タブ22は、第2電極集電体12aの長手方向に垂直に突設している第2電極集電体12aの一部である。このような第2電極タブ22は、負極活物質12bが塗布されていない第2電極集電体12aの端部(すなわち、負極無地部)から突設する。
また、図20に示されたように、第1電極集電体11aの正極無地部の一部を切開した後、第1電極集電体11aの長手方向に垂直な方向に突出するように前記切開された正極無地部の一部を折り曲げることで、第1電極タブ21を形成することもできる。図示されてはいないが、第2電極集電体12aについても、図20に示された方式で処理することで第2電極タブ22を形成できる。すなわち、第2電極集電体12aの負極無地部の一部を切開し、第2電極集電体12aの長手方向に垂直な方向に突出するように、前記切開された負極無地部の一部を折り曲げることで第2電極タブ22を形成できる。
一方、図21を参照すれば、前述した実施形態による電極組み立て体は、第1電極タブ21と電気的に連結され、かつ巻回軸に垂直な方向に延びている第1導線31、及び第2電極タブ22と電気的に連結され、かつ巻回軸に垂直な方向に延びている第2導線32をさらに備える。第1及び第2導線31、32は、例えば、巻回軸に垂直な方向に延びるが、これに限定されるものではない。図21には、第1及び第2導線31、32が右側の曲面10cに突出していると示されているが、左側の曲面10bに突出してもよい。また、図21には、図17に示された実施形態の電極組み立て体が示されているが、他の実施形態による電極組み立て体にも導線31、32が配置される。このような導線31、32は、短冊のシート状に形成される。例えば、導線31、32の幅は、厚さの10倍以上、例えば、約50倍ないし10000倍ほどである。このようなシート状の導線31、32は、複数の電極ジェリーロール10をフレキシブルに連結する時に有用である。また、導線31、32の材料は、例えば、アルミニウム、銅、ステンレススチール、ニッケルのうち少なくとも一つを含む。特に、正極に連結される導線31の材料としては、アルミニウム、ステンレススチールなどを使え、負極に連結される導線32の材料としては、銅、ステンレススチール、ニッケルなどを使える。このような導線31、32の材料は、電極タブ21、22の材料にも適用される。
また、図22に示されたように、前述した実施形態による電極組み立て体は、導線31、32の代りにリードタブ41、42を備えてもよい。すなわち、電極組み立て体は第1電極タブ21と電気的に連結され、かつ巻回軸に垂直な方向に延びている第1リードタブ41、及び第2電極タブ22と電気的に連結され、かつ巻回軸に垂直な方向に延びている第2リードタブ42をさらに備える。例えば、第1及び第2リードタブ41、42は巻回軸に垂直な方向に延びるが、これに限定されるものではない。リードタブ41、42は、電極組み立て体をポーチのような外装材で包装して二次電池を形成する時、二次電池の電極端子を電極組み立て体の電極タブ21、22に連結する役割を行える。リードタブ41、42の中間部分には、外装材と共に結合して電極組み立て体を密封させるために、ポリプロピレン(PP)のような熱可塑性材料43が付着する。しかし、別途のリードタブ41、42を使わず、第1及び第2電極タブ21、22がそれ自体でリードタブの役割を行えるようにしてもよい。例えば、第1及び第2電極タブ21、22の端部近くに熱可塑性材料43を付着してリードタブとして使ってもよい。
また、図23に示されたように、前述した実施形態による電極組み立て体は、導線31、32及びリードタブ41、42をいずれも備える。例えば、電極組み立て体は、第1電極タブ21と電気的に連結される第1導線31、第2電極タブ22と電気的に連結される第2導線32、第1導線31と電気的に連結される第1リードタブ41、及び第2導線32と電気的に連結される第2リードタブ42を備える。ここで、第1及び第2導線31、32と、前記第1及び第2リードタブ41、42とは、例えば、巻回軸に垂直な方向に延びるが、これに限定されるものではない。
一方、別途の電極タブ21、22を使わず、図2及び図3に示された電極板11、12のみで電極タブ21、22の機能を行えるようにすることができる。例えば、図24を参照すれば、一実施形態による電極組み立て体は、第1電極板11、第2電極板12、及び前記第1電極板11と第2電極板12との間に介在された分離膜13を共に巻き取って形成された角形の電極ジェリーロール10を備える。ここで、正極活物質11bが塗布されておらず、かつ電極ジェリーロール10の外部に露出されている第1電極集電体11aの端部が第1電極タブ21の役割を行える。同様に、負極活物質12bが塗布されておらず、かつ電極ジェリーロール10の外部に露出されている第2電極集電体12aの端部が第2電極タブ22の役割を行える。
すなわち、図24に示された実施形態で、第1電極タブ21は、電極ジェリーロール10の外部表面に対向して配置される第1電極集電体11aの電極無地部の露出された端部であり、第2電極タブ22は、電極ジェリーロール10の外部表面に対向して配置される第2電極集電体12aの電極無地部の露出された端部である。ここで、電極ジェリーロール10の外部に露出されている第1電極集電体11aの端部及び第2電極集電体12aの端部がそれぞれ所定の形態に折り畳まれている。例えば、図24に示されたように、第1電極集電体11aの端部及び第2電極集電体12aの端部が、電極ジェリーロール10の巻回軸と平行な方向にそれぞれ略90°折り畳まれているので、巻回軸と平行な方向に引き出される第1電極タブ21及び第2電極タブ22の役割を行える。また、図24を参照すれば、電極ジェリーロール10の巻回軸と平行な方向にそれぞれ折り畳まれた第1電極集電体11aの端部の一部及び第2電極集電体12aの端部の一部が、再び引き出し方向から逆方向に略180°折り畳まれているということが分かる。
また、図25を参照すれば、角形電極ジェリーロール10の外部表面が第1電極集電体11aで形成される。例えば、図25に示された電極組み立て体110は、第1電極板11、第2電極板12、及び前記第1電極板11と第2電極板12との間に介在された分離膜を共に巻き取って形成された角形の電極ジェリーロール10、前記第1電極板11と電気的に連結され、かつ電極ジェリーロール10の外部表面に配置された第1電極タブ21、及び第2電極板12と電気的に連結され、かつ電極ジェリーロール10の巻回軸と平行な方向に引き出される第2電極タブ22を備える。ここで、正極活物質11bが塗布されておらず、かつ電極ジェリーロール10の外部に露出されている第1電極集電体11aの電極無地部の端部が電極ジェリーロール10の外部表面を取り囲んでいる。この場合、第2電極タブ22の一部は、電極ジェリーロール10の内部に埋め込められていて、電極ジェリーロール10の内部から引き出される一方、第1電極タブ21は、外部に露出されている第1電極集電体11aの電極無地部の端部上に形成される。図25に示されたように、第1電極タブ21及び第2電極タブ22は、電極ジェリーロール10の巻回軸と平行な方向に引き出される。図25では、第1電極タブ21のみ引き出し方向から逆方向に折り曲げられていると示されているが、第2電極タブ22も引き出し方向から逆方向に折り曲げられる。
図26A及び図26Bは、複数の電極ジェリーロール10を並列に連結した他の実施形態による電極組み立て体120を概略的に示す斜視図である。図26Aを参照すれば、電極組み立て体120は、複数の電極ジェリーロール10、及び前記複数の電極ジェリーロール10にそれぞれ配置された複数の第1及び第2電極タブ21、22を備える。例えば、このような複数の電極ジェリーロール10は、導線31、32を通じて電気的に並列に連結される。このために、巻回軸に垂直な方向に延びた一つの第1導線31が複数の第1電極タブ21と電気的に連結されており、巻回軸に垂直な方向に延びた一つの第2導線32が複数の第2電極タブ22と電気的に連結される。そして、第1導線31及び第2導線32には、それぞれ第1リードタブ41及び第2リードタブ42が連結されてもよい。
第1及び第2電極タブ21、22と第1及び第2導線31、32との連結は、図26Bに示されたように、第1及び第2電極タブ21、22を電極ジェリーロール10の外部表面上に折り曲げる前に行われる。例えば、電極ジェリーロール10から巻回軸方向に引き出された第1及び第2電極タブ21、22に第1及び第2導線31、32を連結した後、第1及び第2導線31、32を電極ジェリーロール10の外部表面上に付着することで第1及び第2電極タブ21、22が自然に折り曲げられるようにする。
また、複数の電極ジェリーロール10は、複数の導線31、32を通じて電気的に直列に連結されてもよい。図27を参照すれば、電極組み立て体130は、電気的に直列に連結された複数の電極ジェリーロール10を備える。複数の電極ジェリーロール10には、複数の第1及び第2電極タブ21、22がそれぞれ一対ずつ配置され、複数の導線31、32が、隣接している両電極ジェリーロール10の間の電極タブ21、22を連結する。例えば、一つの第1導線31は、隣接している両電極ジェリーロール10の間の2個の第1電極タブ21を電気的に連結する。そして、第2導線32は、第1導線31と行き違う方式で、隣接している両電極ジェリーロール10の間の2個の第2電極タブ22を電気的に連結する。
図26A及び図27に示された実施形態によれば、複数の電極ジェリーロール10間の電気的連結の信頼性が高いため、信頼性及び耐久性の高いフレキシブル電池の具現も可能である。このように構成したフレキシブル電池は、折り畳み可能であり、かつ高いエネルギー密度を持つ。また、複数の電極ジェリーロール10間の電気的連結工程が簡便なため、大容量電池の生産工程を単純化してコストダウンできる。
また、図21に示された電極組み立て体を、互いに重なるように積層してもよい。例えば、図28を参照すれば、電極組み立て体140は、積層された複数の電極ジェリーロール10、複数の電極ジェリーロール10にそれぞれ配置された複数の第1及び第2電極タブ21、22、及び前記第1及び第2電極タブ21、22にそれぞれ電気的に連結された複数の第1及び第2導線31、32を備える。
図26Aの実施形態では、第1及び第2電極タブ21、22が電極ジェリーロール10の互いに反対の側面10d、10fに引き出された場合を示している。しかし、第1及び第2電極タブ21、22が電極ジェリーロール10の同一側面10dに引き出される場合にも、複数の電極ジェリーロール10を連結できる。図29を参照すれば、電極組み立て体150は、複数の電極ジェリーロール10、長さの互いに異なる複数の第1電極タブ21と第2電極タブ22、及び複数の第1電極タブ21の一部を覆うように形成された絶縁性フィルム16を備える。例えば、第2電極タブ22は、第1電極タブ21より長く形成される。絶縁性フィルム16は、第2電極タブ22の端部を除いた残りの部分を覆う。第1電極タブ21は、絶縁性フィルム16上に配置される。次いで、第1導線31を第1電極タブ21及び絶縁性フィルム16上に配置し、第2導線32を第2電極タブ22の端部上に配置する。よって、正極と負極との短絡なしに第1導線31を第1電極タブ21に連結でき、第2導線32を第2電極タブ22に連結できる。
また、図30を参照すれば、電極組み立て体は、複数の電極ジェリーロール10、電極ジェリーロール10の同一側面10dに引き出され、長さの互いに異なる複数の第1電極タブ21と第2電極タブ22、第1電極タブ21に連結される第1導線31、第2電極タブ22に連結される第2導線32、及び第2電極タブ22と第1導線31との間にそれぞれ配置される複数の絶縁性フィルム16を備える。図30に示されたように、複数の電極ジェリーロール10上に第1導線31及び第2導線32が先ず配置される。そして、長さの長い第2電極タブ22は、第1導線31上を通って第2導線32と連結され、長さの短い第1電極タブ21は、第1導線31に連結される。この時、第2電極タブ22と第1導線31との電気的短絡を防止するために、第2電極タブ22と第1導線31との間には絶縁性フィルム16がそれぞれ配置される。また、第1導線31の長さは第2導線32の長さより短い。よって、図30で最左側に配置されている電極ジェリーロール10上で、第1導線は第1電極タブ21のみに接触し、第2電極タブ22とは重畳しないので、最左側に配置されている電極ジェリーロール10には絶縁性フィルム16が要らない。一方、図30では、第2導線32が第2電極タブ22の下側に配置されていると示されているが、第2電極タブ22を先に配置し、第2導線32を後で配置して第2導線32が第2電極タブ22の上側に配置されてもよい。また、第1導線31の下方に第1電極タブ21が配置されてもよい。
また、図31に示された電極組み立て体170は、複数の電極ジェリーロール10、複数の第1電極タブ21と第2電極タブ22、及び複数の第1電極タブ21を覆うように形成された絶縁性フィルム16を備える。本実施形態で、絶縁性フィルム16は、複数の第1電極タブ21、及び前記複数の第1電極タブ21に連結された第1導線31の全体を覆うように形成される。絶縁性フィルム16上には、複数の第2電極タブ22及び前記複数の第2電極タブ22に連結された第2導線32が配置される。この場合、第1電極タブ21及び第2電極タブ22の長さは、互いに同じか、または異なる。また、第1導線31及び第2導線32の幅は電極ジェリーロール10の幅とほぼ同一である。絶縁性フィルム16の幅は、第1導線31及び第2導線32の幅より若干大きい。
図32は、湾曲している電極ジェリーロール10’を持つさらに他の実施形態による電極組み立て体180を概略的に示す斜視図である。図32を参照すれば、電極ジェリーロール10’は、巻回軸と平行な上部表面10aと下部表面10e、巻回軸に垂直な2個の互いに対向する側面10d、10f、及び上部表面10aと下部表面10eとの間の2個の曲面10b、10cを備える。そして、前記上部表面10aと下部表面10eとの間隔はほぼ一定であり、上部表面10a及び下部表面10eが湾曲する。図32に示されたように、上部表面10a及び下部表面10eを湾曲させる軸は、電極ジェリーロール10’の巻回軸と平行している。よって、電極タブ21、22と電極板11、12とが連結される部分のストレスは制限的である。このような電極ジェリーロール10’は、第1電極板、第2電極板及び前記第1電極板と第2電極板との間に介在された分離膜を共に巻き取った後、曲面状の器具で押圧して湾曲形状を持つように形成される。
図33は、図32に示された複数の湾曲している電極ジェリーロール10’を並列に連結した実施形態による電極組み立て体190を概略的に示す斜視図である。図33には湾曲している電極ジェリーロール10’のみ示されているが、必要に応じて扁平な電極ジェリーロール10と湾曲している電極ジェリーロール10’とを混合して連結してもよい。図33に示された電極組み立て体190を用いれば、複合的な曲面を持つ電池の具現が可能であり、このような電池は、身体に着用できる装置(wearable device)の電源として用いられる。例えば、曲面を持ち、かつ折り曲げることができて手首などにはめられる形態の電池を具現できる。
これまで、多様な例による電極組み立て体100、110、120、130、140、150、160、170、180の構成について説明した。開示された電極組み立て体100、110、120、130、140、150、160、170、180は、モバイル器機(例えば、携帯電話、スマートフォン、タブレットパソコン、ノート型パソコン、電子本端末機、遠隔調整器など)のように形態的要素が重要な電子機器の電源、柔軟さの要求される電子機器(例えば、フレキシブルスマートフォン、壊れないスマートフォン、フレキシブルタブレットパソコン、電子本端末機、着用可能な装置など)の電源、またはバッテリー関連システムの空間を効率的に活用せねばならない自動車用電池や電力保存装置で有用に適用される。以下、前述した説明に基づいた電極組み立て体100、110、120、130、140、150、160、170、180を実際に具現した実施例について簡単に説明する。
正極活物質としてLiCoO、バインダーとしてポリビニリデンフルオライド(PVDF)、導電材としてカーボンを使い、順次にそれぞれ92:4:4の重量比で混合し、N−メチル−2−ピロリドンに分散させて正極活物質層組成物を製造した。前記正極活物質層組成物を厚さ13.5μmのアルミニウムホイルに両面コーティングし、乾燥及び圧延して正極を製造した。
負極活物質としては黒煙、第1バインダーとしてはスチレン−ブタジエンラバー(SBR)、第2バインダーとしてはカルボキシメチルセルロース(CMC)を使い、順次にそれぞれ98:1:1の重量比で混合し、水に分散させて負極活物質層組成物を製造した。前記負極活物質層組成物を厚さ8μmの銅ホイルに両面コーティングし、乾燥及び圧延して負極を製造した。
前記のように製造した正極と負極との間にポリエチレン分離膜を介在して電極ジェリーロール10を製作した。電極ジェリーロール10の巻回開始部である中心部で、正極と負極との金属ホイル集電体及び電極タブを溶接して巻回軸方向に平行に配置し、電極ジェリーロール10を巻き取った後、テープを用いて電極ジェリーロール10の最外部エッジを固定させた。そして、互いに反対の側面に突出した正極及び負極の電極タブをそれぞれ180゜ほど折り曲げて外部表面に密着させた。また、正極及び負極の電極タブをもう一回折り曲げて電極タブのエッジを曲面側に突出させた。ここで、電極ジェリーロール10の両曲面部間の最長の長さが約40mm、両方の対向する両側面間の長さが約20mmになるように電極組み立て体を製作した。
一方、エチレンカーボネート(EC)、ジエチルカーボネート(DEC)の混合体積比が3:7の混合溶液に1.3M濃度のLiPFを溶解して電解質を製造した。前述した電極組み立て体をポーチ(DNP社製のD−EL35H、以下、すべての実施例及び比較例で同じポーチを使う)で取り囲んで前記電解質を充填した後、真空シーリングしてラミネート電池を製造した。外部に突出したタップ部分を除いて測定した時、完成された電池の長さは49.5mm、幅は24.0mm、最大厚さは2.78mmであり、測定された放電エネルギーは約822mWhであり、エネルギー密度は約249Wh/lであった(直方体基準)。
実施例1の電池を、内部曲率半径50mmの湾曲形状を持つように折り曲げた。この時に測定された放電エネルギーは、約835mWhであった。
[比較例1]
実施例1と同様に負極及び正極を製造した。前記正極と負極との間にポリエチレン分離膜を介在し、電極ジェリーロールを製作した。電極ジェリーロールの巻回開始部である中心部で、正極と負極との金属ホイル集電体及び電極タブをそれぞれ溶接し、巻回軸方向と平行に配置し、電極ジェリーロールを巻き取った後、テープを用いて電極ジェリーロールの最外部エッジを固定させた。電極タブが電極ジェリーロールの側面に引き出された状態そのままで電極組み立て体を完成した。電極ジェリーロールの両曲面部間の最長の長さが約40mm、両側の対向する両側面部間の長さが約20mmであった。
前記のような電極組み立て体をポーチで取り囲み、実施例1に使ったものと同じ電解質を充填した後、真空シーリングしてラミネート電池を製造した。外部に突出したタップ部分を除いて測定した時、完成された電池の長さは44.5mm、幅は30.0mm、最大の厚さは2.76mmであった。測定された放電エネルギーは、約833mWhであり、エネルギー密度は、約226Wh/lであった(直方体基準)。
[比較例2]
比較例1の電池を、内部曲率半径50mmの湾曲形状を持つように折り曲げた。この時、測定された放電エネルギーは、約823mWhであった。
以上で調べたように、実施例1の場合、電極ジェリーロール形状において、電極タブと導線との連結方向を変更することで、比較例1に比べてエネルギー密度が向上した。実施例2のように湾曲型電池で構成した場合、リードタブ引き出し方向によって有用な電池形状が得られる。実施例2の形状が直方体ではなく、比較例2と直接エネルギー密度を比較はしていないが、それぞれ実施例1及び比較例1の電池を湾曲させて形成したほど、エネルギー密度の側面でも向上したと判断できる。特に、電池リードタブの引き出し方向を考慮すれば、電池が電子機器内で持つ空間活用の有用性の差はさらに大きいといえる。
実施例1と同様に正極及び負極を製造した。前記正極と負極との間にポリエチレン分離膜を介在して電極ジェリーロールを製作した。電極ジェリーロールの巻回開始部である中心部で、正極と負極との金属ホイル集電体及び電極タブをそれぞれ溶接して巻回軸方向と平行に配置し、電極ジェリーロールを巻き取った後、テープを用いて電極ジェリーロールの最外部エッジを固定させた。正極タブ(3mm幅のアルミニウム)と負極タブ(3mm幅のニッケル)とは、電極ジェリーロールの互いに反対の側面に引き出した。正極板の幅は19mm、負極板の幅は21mm、分離膜の幅は23mmであり、完成後の電極ジェリーロールの長さ(すなわち、両側の対向する両側面間の距離)は23mm、幅(すなわち、両曲面部間の距離)は8mm、厚さ(すなわち、上部表面と下部表面との間)は3.7mmであった。
前記のような同じ電極ジェリーロールを総3個製作して、図34に示されたような構造のラミネート電池を製造した。すなわち、隣接する電極ジェリーロールの曲面部間の最短間隔が2.5mmになるように3個の電極ジェリーロールを一列に配置し、負極の導線として幅10mm、厚さ15μmの2枚の銅ホイルを重ねて3個の負極タブとそれぞれ溶接し、正極の導線として幅10mm、厚さ15μmの2枚のアルミニウムホイルを重ねて3個の正極タブとそれぞれ溶接した。電極ジェリーロールの側面近くで各タブを約180゜ほど折り曲げ、導線がそれぞれの電極ジェリーロールの外部表面にほぼ隣接するように配置した。正極及び負極導線のエッジに再び正極リードタブ41と負極リードタブ42とをそれぞれ溶接して連結することで、3個の電極ジェリーロールが並列に連結された電極組み立て体を完成した。
前記電極組み立て体を上部及び下部の2枚のポーチフィルムで取り囲み、実施例1の電解質を充填した後で真空シーリングしてラミネート電池を製造した。シーリング部の幅は、約5mmを確保した。ポーチ50の包装外部への電極リードタブ突出部を除いて完成された電池の長さ(電極ジェリーロールの配列方向)は43mm、幅(電極ジェリーロールの巻回軸方向)は33mm、厚さは4.2mmであった。この時、測定された放電エネルギーは、約1022mWhであり、エネルギー密度は、約171Wh/lであった。
[比較例3]
実施例3と同様に電極ジェリーロールを製造し、正極タブ(3mm幅のアルミニウム)と負極タブ(3mm幅のニッケル)とを電極ジェリーロールの互いに反対の側面で引き出した。同じ電極ジェリーロールを総3個製作し、隣接する電極ジェリーロールの曲面部間の最短間隔が2.5mmになるように、3個の電極ジェリーロールを一列に配置した。但し、実施例3とは異なって3個の電極ジェリーロールを並列に連結せず、図35に示されたように、それぞれの電極タブ21、22を折り曲げず、いずれもポーチ50の外部に引き出した。
上部及び下部の2枚のポーチフィルムで電極ジェリーロールを取り囲み、実施例1の電解質を充填した後、真空シーリングしてラミネート電池を製造した。シーリング部の幅は約5mmを確保した。外部に引き出された3個の正極タブ21は、被覆外径の約1mmの電線に溶接して連結し、外部に引き出された3個の負極タブ22は、被覆外径の約1mmの電線に半田付けして連結した。ポーチ50の包装外部への電線連結部まで含んで完成された電池の長さ(電極ジェリーロールの配列方向)は41mm、幅(電極ジェリーロールの巻回軸方向)は42mm、厚さは4.0mmであった。この時、測定された放電エネルギーは約1007mWhであり、エネルギー密度は約146Wh/lであった。
[比較例4]
実施例3と同様に電極ジェリーロールを製造し、正極タブ(3mm幅のアルミニウム)と負極タブ(3mm幅のニッケル)とを、電極ジェリーロールの互いに反対の側面に引き出した。同じ電極ジェリーロールを総3個製作し、隣接する電極ジェリーロールの曲面部間の最短間隔が2.5mmになるように3個の電極ジェリーロールを一列に配置した。但し、実施例3とは異なって電極タブを折り曲げず、図36に示されたように、リードタブ41、42を各極性の電極タブと溶接することで3個の電極ジェリーロールを並列に連結した。
このように製造した電極組み立て体を上部及び下部の2枚のポーチフィルムで取り囲み、実施例1の電解質を充填した後、真空シーリングしてラミネート電池を製造した。シーリング部の幅は約5mmを確保した。ポーチ50の包装外部への電極リードタブ突出部を除いて完成された電池の長さ(電極ジェリーロールの配列方向)は42mm、幅(電極ジェリーロールの巻回軸方向)は42mm、厚さは4.0mmであった。この時、測定された放電エネルギーは約1014mWhであり、エネルギー密度は約144Wh/lであった。
実施例1と同様に正極及び負極を製造した。前記正極と負極との間にポリエチレン分離膜を介在して電極ジェリーロールを製作した。電極ジェリーロールの巻回開始部である中心部で、正極と負極との金属ホイル集電体及び電極タブをそれぞれ溶接して巻回軸方向と平行に配置し、電極ジェリーロールを巻き取った後、テープを用いて電極ジェリーロールの最外部エッジを固定させた。正極タブ(3mm幅のアルミニウム)と負極タブ(3mm幅のニッケル)とは、電極ジェリーロールの互いに反対の側面に引き出した。正極板の幅は19mm、負極板の幅は21mm、分離膜の幅は23mmであり、完成後の電極ジェリーロールの長さ(すなわち、両方の対向する両側面間の距離)は23mm、幅(すなわち、両曲面部間の距離)は8mm、厚さ(すなわち、上部表面と下部表面との間)は3.3mmであった。
前記のような同じ電極ジェリーロールを総3個製作して図34に示されたような構造のラミネート電池を製造した。すなわち、隣接する電極ジェリーロールの曲面部間の最短間隔が2.5mmになるように、3個の電極ジェリーロールを一列に配置し、負極の導線として幅10mm、厚さ15μmの2枚の銅ホイルを重ねて3個の負極タブとそれぞれ溶接し、正極の導線として幅10mm、厚さ15μmの2枚のアルミニウムホイルを重ねて3個の正極タブとそれぞれ溶接した。電極ジェリーロールの側面近くで各タブを約180゜ほど折り曲げ、導線がそれぞれの電極ジェリーロールの外部表面にほぼ隣接するように配置した。正極及び負極導線のエッジに再び正極リードタブ41及び負極リードタブ42をそれぞれ溶接して連結することで、3個の電極ジェリーロールが並列に連結された電極組み立て体を完成した。
前記電極組み立て体を上部及び下部の2枚のポーチフィルムで取り囲み、実施例1の電解質を充填した後、真空シーリングしてラミネート電池を製造した。シーリング部の幅は約5mmを確保した。ポーチ50の包装外部への電極リードタブ突出部を除いて完成された電池の長さ(電極ジェリーロールの配列方向)は43mm、幅(電極ジェリーロールの巻回軸方向)は33mm、厚さは3.8mmであった。この時、電池を扁平に広げた状態で測定された放電エネルギーは915mWhであり、曲率半径10mmに折り曲げて状態で測定した放電エネルギーは922mWhであった。曲率半径10mmで1000回折り曲げてから広げる動作を繰り返した後で測定した放電エネルギーは、920mWhであった。
前記のような実施形態で、放電容量はTOYO SYSTEM社製のTOSCAT−3000システムで測定した。25℃の条件で充電及び放電を進行し、カットオフ電圧は3.0ないし4.35Vであった。実施例1、実施例2、比較例1、比較例2は、24.4mAで初期充放電を行った後、121.8mAで放電エネルギーを測定した。また、実施形態3、比較例3、比較例4は、30.7mAで初期充放電を行った後、153.3mAで放電エネルギーを測定した。実施形態4は、25.0mAで初期充放電を行った後、125.0mAの電流で放電して放電エネルギーを測定した。
これまでは、角形のジェリーロールを含む巻き取り型電極組み立て体について説明したが、電極積層体を備える積層型電極組み立て体にも前述した構成が同様に適用される。例えば、図37は、さらに他の実施形態による電極組み立て体200を概略的に示す斜視図である。図37を参照すれば、電極積層体70、及び前記電極積層体70から引き出される第1及び第2電極タブ61、62を備える。ここで、第1電極タブ61と第2電極タブ62のうち少なくとも一端部は、引き出し方向から逆方向に折り曲げられて電極積層体70の外部表面に対向して配置される。図37には、例示的に、第1電極タブ61と第2電極タブ62とがいずれも電極積層体70の外部表面に対向すると示されているが、いずれか一つの電極タブ61、62のみが電極積層体70の外部表面に対向してもよい。
図38は、図37に示された電極組み立て体200の電極積層体70を概略的に示す断面図である。図38を参照すれば、電極積層体70は、複数の第1電極板72、73、複数の第2電極板75、76、及び複数の第1電極板72、73と複数の第2電極板75、76との間にそれぞれ介在された複数の絶縁性分離膜74を備える。図38に示されたように、第1電極板72、73と第2電極板75、76との間に分離膜74が位置するように、前記複数の第1電極板72、73、複数の分離膜74及び複数の第2電極板75、76を積層することで電極積層体70を形成する。図38には、電極積層体70の最下部及び最上部に第1電極板72、73が位置していると示されているが、必ずしもこれに限定されるものではない。また、それぞれの第1電極板72、73、第2電極板75、76、及び分離膜74は平板状であるが、必ずしもこれに限定されるものではない。例えば、電極積層体70を製作した後、これを折り曲げてもよい。また、電極積層体70が、ただ一つの第1電極板72、73、分離膜74及び第2電極板75、76のみを備えてもよい。第1電極板72、73、第2電極板75、76、分離膜74のうち少なくとも一つの要素は、折り畳む方式で電極積層体70を構成してもよい。例えば、分離膜74を折り畳む方式で積層することで、複数の第1電極板72、73と複数の第2電極板75、76との間に、一つの湾曲して連結された分離膜74が配置されて電極積層体70を構成する。
また、電極積層体70のそれぞれの第1電極板72、73は、第1電極集電体72と、前記第1電極集電体72に塗布された第1活物質層73と、を備える。同様に、それぞれの第2電極板75、76は、第2電極集電体75と、前記第2電極集電体75に塗布された第2活物質層76と、を備える。例えば、第1電極板72、73は、正極板であり、第1活物質層73は、正極活物質と導電材及びバインダーが混合して形成される。そして、第2電極板75、76は、負極板であり、第2活物質層76は、陰極活物質と導電材及びバインダーが混合して形成される。図38には、電極積層体70が、複数の分離された第1電極集電体72と複数の分離された第2電極集電体75とを備えると示されているが、ただ一つの第1電極集電体72及び第2電極集電体75のみを持つこともできる。
再び図37を参照すれば、このような電極積層体70の外部表面は、電極積層体70の積層方向に垂直し、かつ互いに対向する上部表面70a及び下部表面70eを備える。また、電極積層体70は、電極積層体70の積層方向に平行であり、かつ互いに対向する第1側面70d及び第2側面70f、並びに電極積層体70の積層方向に平行であり、かつ互いに対向する正面70b及び背面70cを備える。上部表面70a及び下部表面70eは滑らかな表面で形成され、上部表面70aと下部表面70eとの間隔が一定である。例えば、上部表面70a及び下部表面70eは、第1電極集電体72と第2電極集電体75のうちいずれか一つで構成される。第1側面70dと第2側面70f、及び正面70bと背面70cには、第1電極板72、73、分離膜74、及び第2電極板75、76のエッジが部分的に露出される。よって、第1側面70dと第2側面70f及び正面70bと背面70cは、滑らかに連結された一つの表面ではなく、第1電極板72、73、分離膜74、及び第2電極板75、76のエッジを連結した仮想の表面であるといえる。
第1電極タブ61は、第1電極板72、73と電気的に連結され、第2電極タブ62は、第2電極板75、76と電気的に連結される。図37に示されたように、第1電極タブ61は、電極積層体70の第1側面70dから第1側面70dに垂直な方向に引き出される。そして、第1電極タブ61は、その端部が電極積層体70の上部表面70aに対向するように略180°(すなわち、引き出し方向から逆方向に)折り畳まれる。また、第2電極タブ62は、電極積層体70の第2側面70fから第2側面70fに垂直な方向に引き出される。次いで、第2電極タブ62は、その端部が電極積層体70の上部表面70aに対向するように略180°折り畳まれる。一方、図37には、第1電極タブ61及び第2電極タブ62が、互いに反対側である第1側面70d及び第2側面70fから引き出されると示されているが、第1電極タブ61と第2電極タブ62とがいずれも第1側面70dから引き出されても、またはいずれも第2側面70fに引き出されてもよい。
ここで、第1及び第2電極タブ61、62の端部は、電極積層体70の上部表面70aに完全に密着されてもよく、若干の間隔を置いて離れていてもよい。第1及び第2電極タブ61、62の端部と上部表面70aとの間隔が大き過ぎる場合には、電池のエネルギー密度が低くなるという点を考慮する時、第1及び第2電極タブ71、72の端部と上部表面70aとの間隔は、例えば、1mm以内である。第1及び第2電極タブ61、62の端部が電極積層体70の上部表面70aに接触する時の電気的短絡の発生を回避するために、電極積層体70の上部表面70aには絶縁膜65が配置されてもよい。
また、図37に示されたように、電極積層体70が複数の第1電極板72、73及び複数の第2電極板75、76を持つ場合、電極積層体70の第1側面70dから複数の第1電極タブ61が引き出され、第2側面70fから複数の第2電極タブ62が引き出される。複数の第1電極タブ61は、互いに接合されて電極積層体70の上部表面70aに共に折り曲げられる。同様に、複数の第2電極タブ62も、互いに接合されて電極積層体70の上部表面70aに共に折り曲げられる。このような複数の第1電極タブ61は、複数の第1電極板72、73とそれぞれ電気的に連結され、複数の第2電極タブ62は、複数の第2電極板75、76とそれぞれ電気的に連結される。例えば、複数の第1電極タブ61は、複数の第1電極集電体72の電極無地部にそれぞれ接合されているか、または複数の第1電極集電体72の電極無地部からそれぞれ一体型に延びたものでありうる。また、複数の第2電極タブ62は、複数の第2電極集電体25の電極無地部にそれぞれ接合されているか、または複数の第2電極集電体25の電極無地部からそれぞれ一体型に延びたものでありうる。
一方、図39を参照すれば、図37に示された電極組み立て体200は、第1電極タブ61に電気的に連結される第1導線31、及び第2電極タブ22に電気的に連結される第2導線32をさらに備える。図39に示されたように、第1導線31及び第2導線32は、第1電極タブ61及び第2電極タブ22の引き出し方向に垂直な方向に延びる。図39には、第1及び第2導線31、32が電極組み立て体200の背面70cから突出することが示されているが、正面70bから突出してもよい。第1及び第2導線31、32は、短冊のシート状に形成される。例えば、第1及び第2導線31、32の幅は、厚さの10倍以上、例えば、略50倍ないし10000倍である。これらのシート状の第1及び第2導線31、32は、複数の電極積層体70をフレキシブルに連結する時に有用できる。また、図39には、第1及び第2導線31、32がそれぞれ第1及び第2電極タブ61、62の下側に配置されると示されているが、第1及び第2電極タブ61、62の上側に配置されてもよい。
図40は、複数の電極積層体70を並列に連結した他の実施形態による電極組み立て体210を概略的に示す斜視図である。図40を参照すれば、電極組み立て体210は、複数の電極積層体70、及び前記複数の電極積層体70にそれぞれ配置された複数の第1及び第2電極タブ61、62を備える。複数の電極積層体70は、第1及び第2導線31、32を通じて電気的に並列に連結される。このために、第1電極タブ61の引き出し方向に垂直な方向に延びた一つの第1導線31が複数の第1電極タブ21と電気的に連結されており、第2電極タブ62の引き出し方向に垂直な方向に延びた一つの第2導線32が複数の第2電極タブ22と電気的に連結される。図40には示されていないが、図23に示された第1及び第2リードタブ41、42が第1及び第2導線31、32にそれぞれ連結される。図40に示された電極組み立て体210を用いれば、信頼性及び耐久性の高いフレキシブル電池を具現でき、フレキシブル電池のエネルギー密度を高められる。
図41は、さらに他の実施形態による電極組み立て体220を概略的に示す斜視図である。図41に示された実施形態で、第1電極タブ61と第2電極タブ62とは、それぞれ2個の部分を備える。例えば、第1電極タブ61は、電極積層体70の第1側面70dに引き出されて互いに接合されている複数の第1部分61a、及び電極積層体70の上部表面70a及び第1側面70dに同時に対向するように略90°折り畳まれている第2部分61bを備える。第1電極タブ61の第1部分61aと第2部分61bとは、電極積層体70の第1側面70d上で互いに接合される。例えば、第1部分61aは、複数の第1電極集電体72の電極無地部が電極積層体70の第1側面70dに突設されたものである。前記第1部分61aは、第2部分61bの対向する2つの外部表面を取り囲むように略180°折り畳まれ、第2部分61bは、第1部分61aが略180°折り畳まれて形成された溝内に挟み込まれる。
同様に、第2電極タブ62は、電極積層体70の第2側面70fに引き出されて互いに接合されている複数の第1部分62a、及び電極積層体70の上部表面70aと第2側面70fとに同時に対向するように略90°折り畳まれている第2部分62bを備える。第2電極タブ62の第1部分62aと第2部分62bとは、電極積層体70の第2側面70f上で互いに接合される。例えば、第2電極タブ62の第1部分62aは、複数の第2電極集電体75の電極無地部が電極積層体70の第2側面70fに突設されたものである。第2電極タブ62の第1部分62aは、第2部分62bの端部領域の対向する両表面を取り囲むように略180°折り畳まれ、第2電極タブ62の第2部分62bは、第1部分62aが略180°折り畳まれて形成された溝内に挟み込まれる。
図42に示されたように、図41に示された電極組み立て体220も、第1電極タブ61に電気的に連結される第1導線31、及び第2電極タブ22に電気的に連結される第2導線32をさらに備える。例えば、第1導線31は、電極積層体70の上部表面70aで第1電極タブ61の第2部分61bに接合され、第2導線32は、電極積層体70の上部表面70aで第2電極タブ62の第2部分62bに接合される。また、第1導線31及び第2導線32を用いて、図40に示された実施形態のように、図41に示された複数の電極積層体70を並列に連結する。これまで、本発明の理解を助けるために電極組み立て体及びこれを備える二次電池についての例示的な実施形態が説明され、添付された図面に示された。しかし、このような実施形態は単に本発明を例示するためのものであり、これを制限しないという点が理解されねばならない。そして、本発明は、図示されて説明された説明に限定されないという点が理解されねばならない。これは、多様な他の変形が当業者によりなされ得るからである。
本発明は、巻き取り型電極組み立て体及びこれを備える二次電池関連の技術分野に好適に用いられる。
10、10’ 電極ジェリーロール
11、12 電極板
13 分離膜
16 絶縁性フィルム
21、22 第1及び第2電極タブ
31、32 導線
41、42 リードタブ
43 熱可塑性材料
50 ポーチ
100、110、120,130、140、150、160、170、180 電極組み立て体

Claims (32)

  1. 第1電極板、第2電極板及び、前記第1電極板と第2電極板との間に介在された分離膜を共に巻き取って形成され、巻回軸に平行な外部表面及び巻回軸に垂直な2個の互いに対向する側面を備える電極ジェリーロールと、
    前記第1電極板と電気的に連結され、前記電極ジェリーロールの巻回軸方向に引き出される第1電極タブと、
    前記第2電極板と電気的に連結され、前記電極ジェリーロールの巻回軸方向に引き出される第2電極タブと、を備え、
    前記第1電極タブと第2電極タブのうち少なくとも一つの一端部は、引き出し方向から逆方向に折り曲げられて前記電極ジェリーロールの外部表面に対向して配置され
    前記電極ジェリーロールの巻回軸に平行な外部表面は、互いに対向する扁平な上部表面と下部表面とを備え、前記電極ジェリーロールは、前記上部表面と前記下部表面との間の2個の曲面をさらに備え、
    前記第1電極タブと第2電極タブのうち少なくとも一つは、前記電極ジェリーロール内部に埋め込められた第1タブ部、前記側面のうち一つに対向する第2タブ部、及び前記上部表面または下部表面に対向する第3タブ部を備え、前記第1タブ部と第3タブ部は、巻回軸方向に延びており、前記第2タブ部は、前記第1タブ部と第3タブ部とが前記上部表面又は前記下部表面からの平面視において互いに重畳しないように、前記上部表面又は前記下部表面と平行に且つ巻回軸に垂直な方向に延びている電極組み立て体。
  2. 前記第1電極板は、第1電極集電体及び前記第1電極集電体に塗布された第1活物質を含み、前記第2電極板は、第2電極集電体及び前記第2電極集電体に塗布された第2活物質を含み、
    前記第1電極タブは、前記第1活物質が塗布されていない前記第1電極集電体の電極無地部に固定されており、前記第2電極タブは、前記第2活物質が塗布されていない前記第2電極集電体の電極無地部に固定されている請求項1に記載の電極組み立て体。
  3. 前記第1電極板は、第1電極集電体及び前記第1電極集電体に塗布された第1活物質を含み、前記第2電極板は、第2電極集電体及び前記第2電極集電体に塗布された第2活物質を含み、
    前記第1電極タブは、前記第1電極集電体の長手方向に垂直に突設している前記第1電極集電体の電極無地部の一部であり、前記第2電極タブは、前記第2電極集電体の長手方向に垂直に突設している前記第2電極集電体の電極無地部の一部である請求項1に記載の電極組み立て体。
  4. 前記第1電極タブ及び前記第2電極タブは、それぞれリードタブとして機能するように構成された請求項1に記載の電極組み立て体。
  5. 前記第1電極タブ及び前記第2電極タブは、同じ一つの前記側面から引き出される請求項1に記載の電極組み立て体。
  6. 前記第1電極タブ及び前記第2電極タブは、互いに反対の2個の前記側面からそれぞれ引き出される請求項1に記載の電極組み立て体。
  7. 前記第1電極タブを巻回軸方向に延ばした線と、前記第2電極タブを巻回軸方向に延ばした線とが互いに一致する請求項6に記載の電極組み立て体。
  8. 前記第1電極タブを巻回軸方向に延ばした線と、前記第2電極タブを巻回軸方向に延ばした線とが互いに一致しない請求項6に記載の電極組み立て体。
  9. 前記第1電極板と前記第1電極タブとが連結される部分の位置と、前記第2電極板と前記第2電極タブとが連結される部分の位置とが、前記電極ジェリーロールの高さ方向に互いに異なる請求項4から8のいずれか一項に記載の電極組み立て体。
  10. 前記第1電極タブは、前記上部表面と対向して折り曲げられ、前記第2電極タブは、前記下部表面と対向して折り曲げられる請求項4から9のいずれか一項に記載の電極組み立て体。
  11. 前記第1電極タブと前記第2電極タブのうち少なくとも一つは、前記第3タブ部から巻回軸に垂直な方向に延びている第4タブ部をさらに備える請求項1に記載の電極組み立て体。
  12. 前記第1電極板は、第1電極集電体及び前記第1電極集電体に塗布された第1活物質を含み、前記第2電極板は、第2電極集電体及び前記第2電極集電体に塗布された第2活物質を含み、
    前記第1活物質が塗布されずに前記電極ジェリーロールの外部に露出されている前記第1電極集電体の電極無地部の端部が前記第1電極タブを形成し、前記第2活物質が塗布されずに前記電極ジェリーロールの外部に露出されている前記第2電極集電体の電極無地部の端部が前記第2電極タブを形成する請求項1に記載の電極組み立て体。
  13. 前記電極ジェリーロールの外部に露出されている前記第1電極集電体の電極無地部の端部、及び前記電極ジェリーロールの外部に露出されている前記第2電極集電体の電極無地部の端部のうち少なくとも一つは巻回軸方向に引き出されるように折り畳まれている請求項12に記載の電極組み立て体。
  14. 巻回軸方向に引き出されるように折り畳まれている前記第1電極集電体または第2電極集電体の電極無地部の端部の一部が、引き出し方向から逆方向に折り曲げられている請求項13に記載の電極組み立て体。
  15. 前記第1電極板は、第1電極集電体及び前記第1電極集電体に塗布された第1活物質を含み、前記第2電極板は、第2電極集電体及び前記第2電極集電体に塗布された第2活物質を含み、
    前記第1活物質が塗布されていない前記第1電極集電体の電極無地部の端部が前記電極ジェリーロールの外部表面を形成する請求項1に記載の電極組み立て体。
  16. 前記第2電極タブの一部は、前記電極ジェリーロールの内部に埋め込められて前記電極ジェリーロールの内部から引き出され、前記第1電極タブは、外部に露出されている前記第1電極集電体の電極無地部の端部上に配置されている請求項15に記載の電極組み立て体。
  17. 一つの前記電極ジェリーロールに対して複数の前記第1電極タブ及び前記第2電極タブが配置されている請求項1から16のいずれか一項に記載の電極組み立て体。
  18. 前記電極ジェリーロールの外部表面に対向する前記第1電極タブと前記第2電極タブのうち少なくとも一つの一端部は、巻回軸に平行な第1部分、及び巻回軸に垂直して前記電極ジェリーロールの外部表面に平行な方向に前記第1部分から延びている第2部分を備える請求項1から17のいずれか一項に記載の電極組み立て体。
  19. 前記電極ジェリーロールの外部表面に対向する前記第1電極タブと前記第2電極タブのうち少なくとも一つの一端部は、巻回軸に垂直し、かつ前記電極ジェリーロールの外部表面に垂直な方向に前記第2部分から延びている第3部分をさらに備える請求項18に記載の電極組み立て体。
  20. 前記第1電極タブと前記第2電極タブとの長さが互いに異なる請求項1から19のいずれか一項に記載の電極組み立て体。
  21. 前記第1電極タブと電気的に連結される第1導線、及び前記第2電極タブと電気的に連結される第2導線をさらに備える請求項1から20のいずれか一項に記載の電極組み立て体。
  22. 前記第1導線と電気的に連結される第1リードタブ、及び前記第2導線と電気的に連結される第2リードタブをさらに備える請求項21に記載の電極組み立て体。
  23. 前記第1導線及び前記第2導線はシート状に形成され、前記第1及び第2導線の幅は厚さの10倍ないし10000倍である請求項21または22に記載の電極組み立て体。
  24. 前記第1導線及び前記第2導線は、アルミニウム、銅、ステンレススチール、ニッケルのうち少なくとも一つを含む請求項21から23のいずれか一項に記載の電極組み立て体。
  25. 前記第1電極タブと電気的に連結される第1リードタブ、及び前記第2電極タブと電気的に連結される第2リードタブをさらに備える請求項1から20のいずれか一項に記載の電極組み立て体。
  26. 複数の電極ジェリーロール及び前記複数の電極ジェリーロールにそれぞれ配置された複数の前記第1電極タブ及び前記第2電極タブを備え、前記複数の電極ジェリーロールが電気的に直列に連結されている請求項1から25のいずれか一項に記載の電極組み立て体。
  27. 前記電極ジェリーロールの巻回軸と平行な外部表面は、互いに対向する前記上部表面と前記下部表面とを備え、前記電極ジェリーロールは、前記上部表面と前記下部表面との間の2個の曲面をさらに備え、前記上部表面と前記下部表面との間隔が一定であり、前記上部表面及び下部表面が折り曲げられている請求項1に記載の電極組み立て体。
  28. 前記電極ジェリーロールの外部表面に対向して配置された前記第1電極タブと前記第2電極タブのうち少なくとも一つの一端部と、前記電極ジェリーロールの外部表面との間隔は1mm以内である請求項1から27のいずれか一項に記載の電極組み立て体。
  29. 前記電極ジェリーロールの外部表面に対向して配置された前記第1電極タブと前記第2電極タブのうち少なくとも一つの一端部の折り曲げられた部分において、最小曲率半径は0.006ないし5mmの範囲にある請求項1から28のいずれか一項に記載の電極組み立て体。
  30. 電極組み立て体と、
    前記電極組み立て体を包装する外装材と、
    前記外装材内で前記電極組み立て体と共に包装される電解質と、を備え、
    前記電極組み立て体は、
    第1電極板、第2電極板、及び前記第1電極板と第2電極板との間に介在された分離膜を共に巻き取って形成され、巻回軸に平行な外部表面及び巻回軸に垂直な2個の互いに対向する側面を備える電極ジェリーロールと、
    前記第1電極板と電気的に連結され、前記電極ジェリーロールの巻回軸方向に引き出される第1電極タブと、
    前記第2電極板と電気的に連結され、前記電極ジェリーロールの巻回軸方向に引き出される第2電極タブと、を備え、
    前記第1電極タブと第2電極タブのうち少なくとも一つの一端部は、引き出し方向から逆方向に折り曲げられて前記電極ジェリーロールの外部表面に対向して配置され、
    前記電極ジェリーロールの巻回軸に平行な外部表面は、互いに対向する扁平な上部表面と下部表面とを備え、前記電極ジェリーロールは、前記上部表面と前記下部表面との間の2個の曲面をさらに備え、
    前記第1電極タブと第2電極タブのうち少なくとも一つは、前記電極ジェリーロール内部に埋め込められた第1タブ部、前記側面のうち一つに対向する第2タブ部、及び前記上部表面または下部表面に対向する第3タブ部を備え、前記第1タブ部と第3タブ部は、巻回軸方向に延びており、前記第2タブ部は、前記第1タブ部と第3タブ部とが前記上部表面又は前記下部表面からの平面視において互いに重畳しないように、前記上部表面又は前記下部表面と平行に且つ巻回軸に垂直な方向に延びている二次電池。
  31. 前記電極組み立て体の前記第1電極タブまたは前記第2電極タブの少なくとも一部、または前記第1電極タブまたは第2電極タブに連結された第1リードタブまたは第2リードタブの少なくとも一部が、前記外装材の外部に突設している請求項30に記載の二次電池。
  32. 二次電池を備える電子機器であり、
    前記二次電池は、
    電極組み立て体と、
    前記電極組み立て体を包装する外装材と、
    前記外装材内で前記電極組み立て体と共に包装される電解質と、を備え、
    前記電極組み立て体は、
    第1電極板、第2電極板、及び前記第1電極板と第2電極板との間に介在された分離膜を共に巻き取って形成され、巻回軸に平行な外部表面及び巻回軸に垂直な2個の互いに対向する側面を備える電極ジェリーロールと、
    前記第1電極板と電気的に連結され、前記電極ジェリーロールの巻回軸方向に引き出される第1電極タブと、
    前記第2電極板と電気的に連結され、前記電極ジェリーロールの巻回軸方向に引き出される第2電極タブと、を備え、
    前記第1電極タブと第2電極タブのうち少なくとも一つの一端部は、引き出し方向から逆方向に折り曲げられて前記電極ジェリーロールの外部表面に対向して配置され、
    前記電極ジェリーロールの巻回軸に平行な外部表面は、互いに対向する扁平な上部表面と下部表面とを備え、前記電極ジェリーロールは、前記上部表面と前記下部表面との間の2個の曲面をさらに備え、
    前記第1電極タブと第2電極タブのうち少なくとも一つは、前記電極ジェリーロール内部に埋め込められた第1タブ部、前記側面のうち一つに対向する第2タブ部、及び前記上部表面または下部表面に対向する第3タブ部を備え、前記第1タブ部と第3タブ部は、巻回軸方向に延びており、前記第2タブ部は、前記第1タブ部と第3タブ部とが前記上部表面又は前記下部表面からの平面視において互いに重畳しないように、前記上部表面又は前記下部表面と平行に且つ巻回軸に垂直な方向に延びている電子機器。
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