JP6642879B2 - 複数の電極タブが形成されている単位電極を含むパウチ型電池セル - Google Patents

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Description

本出願は、２０１５年１０月２２日付の韓国特許出願第１０−２０１５−０１４７１７５号に基づく優先権の利益を主張し、当該韓国特許出願の文献に開示されたすべての内容は本明細書の一部として含まれる。
本発明は、複数の電極タブが形成されている単位電極を含むパウチ型電池セルに関する。
ＩＴ（Information Technology)技術の目覚しい発達に伴って多様な携帯型情報通信機器の拡散がなされることによって、２１世紀は時間と場所を問わず高品質の情報サービスが可能な「ユビキタス社会」に発展している。
このようなユビキタス社会への発展の根幹には、リチウム二次電池が重要な位置を占めている。具体的には、充放電可能なリチウム二次電池は、ワイヤレスモバイル機器のエネルギー源として広範囲に用いられているだけでなく、化石燃料を使用する既存のガソリン車両、ディーゼル車両などの大気汚染などを解決するための方策として提示されている電気自動車、ハイブリッド電気自動車などのエネルギー源としても用いられている。
前記のように、リチウム二次電池が適用されるデバイスの多様化に伴って、リチウム二次電池は、適用されるデバイスに適した出力と容量を提供できるように多様化されている。
前記リチウム二次電池は、その形状によって、円筒型電池セル、角型電池セル、パウチ型電池セルなどに分けられる。なかでも、高い集積度で積層可能であり、重量あたりのエネルギー密度が高く、安価で変形が容易なパウチ型電池セルが多くの関心を集めている。
特に、パウチ型電池セルは、電気自動車、ハイブリッド電気自動車、エネルギー貯蔵システム（ＥＳＳ）などの高容量の電池を必要とするデバイスに装着されるために、高出力／高容量の電池セルから構成される。
図１には、スタック型電極アセンブリを含んでいる代表的なパウチ型電池セルの一般的な構造が模式的に示されている。
図１を参照すれば、電池セル１０は、パウチ型の電池ケース２０の内部に、正極、負極、およびこれらの間に配置される分離膜からなる電極アセンブリ３０が内蔵されており、その正極および負極タブ３１、３２が２つの電極リード４０、４１にそれぞれ溶接されて電池ケース２０の外部に露出するようにシーリング（密封）されている構造からなる。
電池ケース２０は、アルミニウムラミネートシートのような軟包装材からなり、電極アセンブリ３０が載置できる凹状の収納部２３を含むケース本体２１と、該本体２１に一側が連結されている蓋２２とからなる。
電池セル１０に用いられる電極アセンブリ３０は、図１のようなスタック型構造のほか、ゼリーロール型構造またはスタック／フォールディング型構造も可能である。スタック型電極アセンブリ３０は、複数の正極タブ３１と複数の負極タブ３２が電極リード４０、４１にそれぞれ溶接されている。
このような電池セル１０は、高容量の電池を必要とするデバイスに装着されるために、電極アセンブリ３０の水平面積を拡張して高出力／高容量の電池から構成される。しかし、電極アセンブリ３０の水平面積を拡張すればするほど、電極アセンブリの電気的化学反応は電極タブ３１、３２近傍部位でのみ発生するので、電池の容量を効率的に使用できない問題が発生する。
したがって、前記問題点を解決できる電池セルが非常に必要である。
本発明は、上記の従来技術の問題点と過去から要請されてきた技術的課題を解決することを目的とする。
本発明の目的は、高出力／高容量の電池セルを構成するために電極アセンブリの大きさを大きく拡張しても、電極アセンブリの電気的化学反応が電極アセンブリの全般にわたって均一に発生することによって、電池の容量を効率的に使用できる電池セルを提供することである。
上記の目的を達成するための、本発明による電池セルは、
平面上にそれぞれ２×ｎ個（ｎ≧２）の辺を有する正極および負極と、前記正極と負極との間に介在し、正極と負極に対応する形状の分離膜とが積層されている電極アセンブリであって、前記正極の第１辺から第２ｎ辺のうちの奇数の辺にはそれぞれ正極タブが形成されており、前記負極の第１辺から第２ｎ辺のうちの偶数の辺にはそれぞれ負極タブが形成されていて、平面上に正極タブと負極タブが辺に沿って交互的にある構造の電極アセンブリと；
最外郭の電極がそれぞれ位置する電極アセンブリの第１面と第２面、または前記第１面および第２面にそれぞれ直交する電極アセンブリの側面である第３面に位置し、前記正極タブおよび負極タブにそれぞれ電気的に連結されている電極端子と；
前記電極端子の少なくとも一部が外部に露出した状態で電極アセンブリの外面を囲む構造の電池ケースと；を含んでいる。
ここで、前記ｎは、２以上の自然数を意味することができる。それにより、前記正極と負極は、平面上の４辺、６辺、８辺などの多角形形状からなり、前記正極タブは、正極の第１辺、第３辺、第５辺などの奇数の辺に形成されていてもよく、前記負極タブは、負極の第２辺、第４辺、第６辺などの偶数の辺に形成されていてもよい。
前記のような構造により、本発明による電池セルは、それぞれの正極および負極の平面上に形成された辺の個数に比例して複数の正極タブおよび負極タブが相互離隔して形成されていることによって、高出力／高容量の電池セルを構成するために電極アセンブリの大きさを大きく拡張しても、電極アセンブリの電気的化学反応が複数の電極タブにより、電極アセンブリの全般にわたって均一に発生するので、電池の容量を効率的に使用することができる。
前記電極アセンブリは、スタック型構造またはラミネーション／スタック型構造からなる。
以下、前記スタック型およびラミネーション／スタック型の電極構造について詳述する。
スタック型構造の単位セルは、それぞれの金属集電体に電極合剤をコーティングした後、乾燥およびプレスした後、所定の大きさに切り取った正極板と負極板との間に、前記正極板と負極板に対応する所定の大きさに切り取った分離膜を介在させた後、積層することにより製造することができる。
ラミネーション／スタック型構造の単位セルは、それぞれの金属集電体に電極合剤をコーティングした後、乾燥およびプレスして、所定の大きさに切り取った後、下部から順次に、負極、負極の上部に分離膜、そして正極、そしてその上部に分離膜を積層して製造することができる。
前記電極アセンブリは、平面上に四角形形状からなってもよいが、電池セルが装着されるデバイスの形状によって、円形または楕円形、または三角形または多角形形状からなってもよいことはもちろんである。
前記電池ケースは、樹脂外層、遮断性の金属層、および熱溶融性の樹脂シーラント層を含むラミネートシートからなる。
前記樹脂外層は、外部環境から優れた耐性を備えなければならないので、所定以上の引張強度と耐候性を有することが必要である。その面で、外側樹脂層の高分子樹脂としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）と延伸ナイロンフィルムが好ましく使用できる。
前記遮断性金属層は、ガス、湿気などの異物の流入乃至漏出を防止する機能のほか、電池ケースの強度を向上させる機能を発揮できるように、好ましくは、アルミニウムが使用できる。
前記樹脂シーラント層は、熱融着性（熱接着性）を有し、電解液の浸透を抑制するために吸湿性が低く、電解液によって膨張したり侵食しないポリオレフィン（polyolefin）系樹脂が好ましく使用可能であり、より好ましくは、無延伸ポリプロピレン（ＣＰＰ）が使用可能である。
本発明による電池セルは、電池セルが装着されるデバイスに応じてｎの大きさを制限なく決定できるが、電池セルの製造条件を考慮して、好ましくは、前記ｎは、２≦ｎ≦１０の範囲となる。
つまり、本発明による電池セルの電極および分離膜は、平面上に４個、６個、…、２０個の辺を有する形状からなる。
本発明の一つの実施例において、前記正極と負極および分離膜は、平面上にｎが３の６角形形状からなる。
具体的には、前記電極アセンブリは、複数の電極および分離膜が積層されて６角柱形状からなる。
前記正極端子は、電極アセンブリの第１面に位置していてもよく、前記負極端子は、第１面の反対面である電極アセンブリの第２面に位置していてもよい。
例えば、前記第１面は、前記電極アセンブリの最上段に位置する電極の水平面上の一面であってもよく、前記第２面は、前記電極アセンブリの最下段に位置する電極の水平面上の一面であってもよい。
前記電極端子は、第１面および第２面に対応する形状の金属プレートからなる。つまり、前記電極端子は、前記電極アセンブリの第１面の外周面形状に対応する形状と、第２面の外周面形状に対応する形状にそれぞれなる。
前記電極端子は、対応する第１面および第２面の平面積を基準として５０％〜１２０％の大きさとなる。
前記電極端子の一つの具体的な実施例において、前記電極端子は、対応する第１面および第２面の平面積を基準として５０％以上〜１００％以下の大きさとなり、前記正極タブおよび負極タブは、第１面および第２面で内側に折曲げられて電極端子の外面に接続されていてもよい。前記電極端子の大きさが第１面および第２面の平面積を基準として５０％未満の大きさとなる場合には、電池の出力が低下し得る。反面、前記電極端子の大きさが第１面および第２面の平面積を基準として１００％を超える大きさとなる場合には、第１面または第２面上から電極端子の一部が露出して、コンパクトな構造の電池セルを構成するのに困難があり得る。
前記電極端子のもう一つの具体的な実施例において、前記電極端子は、対応する第１面および第２面の平面積を基準として１００％超過〜１２０％以下の大きさとなり、正極タブおよび負極タブは、第１面および第２面で外側に折曲げられて電極端子の外面に接続されていてもよい。このような構造では、前記電極端子の第１面および第２面の平面積の１００％の大きさを超える外周面部位が前記電極アセンブリの中心部方向に折曲げられて電極アセンブリの第３面に密着することによって、コンパクトな構造の電池セルを構成することができる。
本発明の一つの実施例において、前記電池ケースには、正極端子の少なくとも一部が露出する第１開口と、負極端子の少なくとも一部が露出する第２開口とが形成されていてもよい。
具体的には、前記第１開口および第２開口は、電極端子の大きさを基準として３０％〜９０％の大きさとなる。前記第１開口および第２開口が電極端子の大きさを基準として３０％未満の大きさとなる場合には、電極アセンブリ、電極端子、およびデバイスにつながる接触面積が低下して電池の出力が低下する問題があり得る。反面、前記第１開口および第２開口が電極端子の大きさを基準として９０％を超える大きさとなる場合には、開口の大きさが過度に形成されて電池の密封性を低下させる問題があり得る。
前記第１開口および第２開口の内周と電極端子の外周との間には絶縁性フィルムがそれぞれ介在していてもよい。前記絶縁性フィルムは、前記電池ケースと前記電極端子との間に介在して電池セルの密封性向上に役立て、また、前記電池ケースがラミネートシートからなる場合に、ラミネートシートの端部に露出した金属層と電極端子との間の接触による短絡を防止することができる。
前記電極タブの一つの実施例において、前記電極タブは、電極から突出し、前記第１面または第２面の方向に折曲げられている第１折曲部と、前記第１折曲部から延びており、第１面または第２面に対応する位置で電極端子方向に折曲げられている第２折曲部とが形成されている構造からなる。それにより、複数の電極タブが相互接触した状態で第１面または第２面に位置した電極端子に接触可能である。
具体的には、前記電極タブの端部は、相互重なった状態で、溶接方式によって電極端子に結合されていてもよい。
本発明による電池セルのもう一つの実施例において、前記電極端子は、第３面に位置していてもよく、前記電極端子の大きさは、第３面の大きさに対応する大きさとなっていてもよい。
前記電極端子は、第１面の方向に形成されている第１電極端子と、第２面の方向に形成されている第２電極端子とからなり、前記第１電極端子と第２電極端子との間には絶縁性部材が介在していてもよい。
前記絶縁性部材は、電気絶縁性素材からなり、例えば、ポリオレフィン系樹脂からなるが、これに制限されない。
具体的には、前記第１電極端子は、正極端子であってもよく、前記第２電極端子は、負極端子であってもよい。
前記のような構造において、前記電極端子は、第３面の形状に対応する四角形プレートからなる。
具体的には、前記電極端子は、複数の四角形プレートの側辺が連結されて、電極積層体を収容する中空構造の２×ｎ角柱形状からなる。
前記構造の下では、前記電池ケースは、第１面に位置する第１ケースと、前記第２面に位置する第２ケースとからなる。
具体的には、前記第１ケースおよび第２ケースの外周面には、電極端子の両端部の一部をそれぞれ覆い得るように、電極端子方向に折曲げられて突出した蓋部が形成されていてもよい。
また、前記電極端子と蓋部との間には絶縁性フィルムが介在していてもよい。前記絶縁性フィルムは、前記電池ケースと前記電極端子との間に介在して電池セルの密封性向上に役立て、また、前記電池ケースがラミネートシートからなる場合に、ラミネートシートの端部に露出した金属層と電極端子との間の接触による短絡を防止することができる。
前記電極タブのもう一つの実施例において、前記電極タブは、電極から突出し、第１面または第２面の方向に折曲げられている第３折曲部と、前記第３折曲部から第１面または第２面の方向に延びている第１接触部とが形成されている構造からなる。
前記電極端子と前記電池ケースとの間には、電池セルの密封性を向上させるように、接着部材が介在していてもよい。前記接着部材は、前記電極端子と電池ケースとの間の接着力を向上させて電池セルの密封性向上に役立てることができる。
前記電池セルは、リチウム二次電池であってもよく、具体的には、リチウムイオン電池またはリチウムイオンポリマー電池であってもよい。
一般に、リチウム二次電池は、正極、負極、分離膜、およびリチウム塩含有非水電解液から構成されている。
前記正極は、例えば、正極集電体上に正極活物質、導電剤、およびバインダーの混合物を塗布した後、乾燥して製造され、必要に応じては、前記混合物に充填剤をさらに添加したりする。
前記正極活物質は、リチウムコバルト酸化物（ＬｉＣｏＯ２）、リチウムニッケル酸化物（ＬｉＮｉＯ２）などの層状化合物や、１またはそれ以上の遷移金属で置換された化合物；化学式Ｌｉ１＋ｘＭｎ２−ｘＯ４（ここで、ｘは０〜０．３３である）、ＬｉＭｎＯ３、ＬｉＭｎ２Ｏ３、ＬｉＭｎＯ２などのリチウムマンガン酸化物；リチウム銅酸化物（Ｌｉ２ＣｕＯ２）；ＬｉＶ３Ｏ８、ＬｉＦｅ３Ｏ４、Ｖ２Ｏ５、Ｃｕ２Ｖ２Ｏ７などのバナジウム酸化物；化学式ＬｉＮｉ１−ｘＭｘＯ２（ここで、Ｍ＝Ｃｏ、Ｍｎ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｂ、またはＧａであり、ｘ＝０．０１〜０．３である）で表現されるＮｉサイト型リチウムニッケル酸化物；化学式ＬｉＭｎ２−ｘＭｘＯ２（ここで、Ｍ＝Ｃｏ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｚｎ、またはＴａであり、ｘ＝０．０１〜０．１である）またはＬｉ２Ｍｎ３ＭＯ８（ここで、Ｍ＝Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、またはＺｎである）で表現されるリチウムマンガン複合酸化物；化学式のＬｉの一部がアルカリ土金属イオンで置換されたＬｉＭｎ２Ｏ４；ジスルフィド化合物；Ｆｅ２（ＭｏＯ４）３などが挙げられるが、これらにのみ限定されるものではない。
前記導電剤は、通常、正極活物質を含む混合物の全体重量を基準として１〜３０重量％添加される。このような導電剤は、当該電池に化学的変化を誘発することなく導電性を有するものであれば特に制限されるわけではなく、例えば、天然黒鉛や人造黒鉛などの黒鉛；カーボンブラック、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、チャンネルブラック、ファーネスブラック、ランプブラック、サーマルブラックなどのカーボンブラック；炭素繊維や金属繊維などの導電性繊維；フッ化カーボン、アルミニウム、ニッケル粉末などの金属粉末；酸化亜鉛、チタン酸カリウムなどの導電性ウィスキー；酸化チタンなどの導電性金属酸化物；ポリフェニレン誘導体などの導電性素材などが使用できる。
前記バインダーは、活物質と導電剤などの結合と集電体に対する結合に役立つ成分であって、通常、正極活物質を含む混合物の全体重量を基準として１〜３０重量％添加される。このようなバインダーの例としては、ポリフッ化ビニリデン、ポリビニルアルコール、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、デンプン、ヒドロキシプロピルセルロース、再生セルロース、ポリビニルピロリドン、テトラフルオロエチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン−ジエンターポリマー（ＥＰＤＭ）、スルホン化ＥＰＤＭ、スチレンブチレンゴム、フッ素ゴム、多様な共重合体などが挙げられる。
前記充填剤は、正極の膨張を抑制する成分として選択的に使用され、当該電池に化学的変化を誘発することなく繊維状材料であれば特に制限されるわけではなく、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのオレフィン系重合体；ガラス繊維、炭素繊維などの繊維状物質が使用される。
前記負極は、負極集電体上に負極活物質を塗布、乾燥して作製され、必要に応じて、先に説明したような成分が選択的にさらに含まれてもよい。
前記負極活物質としては、例えば、難黒鉛化炭素、黒鉛系炭素などの炭素；ＬｉｘＦｅ２Ｏ３（０≦ｘ≦１）、ＬｉｘＷＯ２（０≦ｘ≦１）、ＳｎｘＭｅ１−ｘＭｅ’ｙＯｚ（Ｍｅ：Ｍｎ、Ｆｅ、Ｐｂ、Ｇｅ；Ｍｅ’：Ａｌ、Ｂ、Ｐ、Ｓｉ、周期律表の１族、２族、３族元素、ハロゲン；０＜ｘ≦１；１≦ｙ≦３；１≦ｚ≦８）などの金属複合酸化物；リチウム金属；リチウム合金；ケイ素系合金；スズ系合金；ＳｎＯ、ＳｎＯ２、ＰｂＯ、ＰｂＯ２、Ｐｂ２Ｏ３、Ｐｂ３Ｏ４、Ｓｂ２Ｏ３、Ｓｂ２Ｏ４、Ｓｂ２Ｏ５、ＧｅＯ、ＧｅＯ２、Ｂｉ２Ｏ３、Ｂｉ２Ｏ４、およびＢｉ２Ｏ５などの金属酸化物；ポリアセチレンなどの導電性高分子；Ｌｉ−Ｃｏ−Ｎｉ系材料などを使用することができる。
前記分離膜は、正極と負極との間に介在し、高いイオン透過度と機械的強度を有する絶縁性の薄い薄膜が使用される。分離膜の気孔径は、一般に０．０１〜１０μｍであり、厚さは、一般に５〜３００μｍである。このような分離膜としては、例えば、耐薬品性および疎水性のポリプロピレンなどのオレフィン系ポリマー；ガラス繊維またはポリエチレンなどで作られたシートや不織布などが使用される。電解質としてポリマーなどの固体電解質が使用される場合には、固体電解質が分離膜を兼ねることもできる。
リチウム塩含有非水系電解液は、極性有機電解液とリチウム塩とからなる。電解液としては、非水系液状電解液、有機固体電解質、無機固体電解質などが使用される。
前記非水系液状電解液としては、例えば、Ｎ−メチル−２−ピロリジノン、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ブチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、ガンマ−ブチロラクトン、１，２−ジメトキシエタン、テトラヒドロキシフラン（ｆｒａｎｃ）、２−メチルテトラヒドロフラン、ジメチルスルホキシド、１，３−ジオキソラン、ホルムアミド、ジメチルホルムアミド、ジオキソラン、アセトニトリル、ニトロメタン、ギ酸メチル、酢酸メチル、リン酸トリエステル、トリメトキシメタン、ジオキソラン誘導体、スルホラン、メチルスルホラン、１，３−ジメチル−２−イミダゾリジノン、プロピレンカーボネート誘導体、テトラヒドロフラン誘導体、エーテル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチルなどの非プロトン性有機溶媒が使用できる。
前記有機固体電解質としては、例えば、ポリエチレン誘導体、ポリエチレンオキシド誘導体、ポリプロピレンオキシド誘導体、リン酸エステルポリマー、ポリアジテーションリシン（ａｇｉｔａｔｉｏｎ ｌｙｓｉｎｅ）、ポリエステルスルフィド、ポリビニルアルコール、ポリフッ化ビニリデン、イオン性解離基を含む重合体などが使用できる。
前記無機固体電解質としては、例えば、Ｌｉ３Ｎ、ＬｉＩ、Ｌｉ５ＮＩ２、Ｌｉ３Ｎ−ＬｉＩ−ＬｉＯＨ、ＬｉＳｉＯ４、ＬｉＳｉＯ４−ＬｉＩ−ＬｉＯＨ、Ｌｉ２ＳｉＳ３、Ｌｉ４ＳｉＯ４、Ｌｉ４ＳｉＯ４−ＬｉＩ−ＬｉＯＨ、Ｌｉ３ＰＯ４−Ｌｉ２Ｓ−ＳｉＳ２などのＬｉの窒化物、ハロゲン化物、硫酸塩などが使用できる。
前記リチウム塩は、前記非水系電解質に溶解しやすい物質であって、例えば、ＬｉＣｌ、ＬｉＢｒ、ＬｉＩ、ＬｉＣｌＯ４、ＬｉＢＦ４、ＬｉＢ１０Ｃｌ１０、ＬｉＰＦ６、ＬｉＣＦ３ＳＯ３、ＬｉＣＦ３ＣＯ２、ＬｉＡｓＦ６、ＬｉＳｂＦ６、ＬｉＡｌＣｌ４、ＣＨ３ＳＯ３Ｌｉ、ＣＦ３ＳＯ３Ｌｉ、（ＣＦ３ＳＯ２）２ＮＬｉ、クロロボランリチウム、低級脂肪族カルボン酸リチウム、４フェニルホウ酸リチウム、イミドなどが使用できる。
また、非水系電解液には、充放電特性、難燃性などの改善を目的として、例えば、ピリジン、トリエチルホスファイト、トリエタノールアミン、環状エーテル、エチレンジアミン、ｎ−グリム（ｇｌｙｍｅ）、ヘキサリン酸トリアミド、ニトロベンゼン誘導体、硫黄、キノンイミン染料、Ｎ−置換オキサゾリジノン、Ｎ，Ｎ−置換イミダゾリジン、エチレングリコールジアルキルエーテル、アンモニウム塩、ピロール、２−メトキシエタノール、三塩化アルミニウムなどが添加されてもよい。場合によっては、不燃性を付与するために、四塩化炭素、三フッ化エチレンなどのハロゲン含有溶媒をさらに含ませてもよく、高温保存特性を向上させるために、二酸化炭酸ガスをさらに含ませてもよい。
本発明はさらに、前記電池セルを１つ以上含んでいる電池パックを提供する。
本発明はまた、前記電池パックを電源として含んでいるデバイスを提供する。
前記デバイスは、携帯電話、ウェアラブル電子機器、携帯用コンピュータ、スマートパッド、ネットブック、ＬＥＶ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）、電気自動車、ハイブリッド電気自動車、プラグインハイブリッド電気自動車、および電力貯蔵装置から選択されるものであってもよい。
これらデバイスの構造およびその作製方法は当業界で公知であるので、本明細書ではそれに関する詳細な説明は省略する。
従来のリチウム二次電池の分解図である。 本発明の一つの実施例による電池セルの斜視図である。 図２の電池ケースが除去された電池セルの水平面図である。 図３の電池セルの垂直断面図である。 本発明のもう一つの実施例による電池セルの斜視図である。 図５の電池ケースが除去された電池セルの水平面図である。 図５の電池セルの垂直断面図である。
以下、本発明の実施例による図面を参照して説明するが、これは、本発明のさらに容易な理解のためのものであって、本発明の範疇がそれによって限定されるものではない。
図２には、本発明の一つの実施例による電池セルの斜視図が模式的に示されており、図３には、図２の電池ケースが除去された電池セルの水平面図が模式的に示されており、図４には、図３の電池セルの垂直断面図が模式的に示されている。
図２〜図４を参照すれば、電池セル１００は、電極アセンブリ１１０と、電極端子１２０と、電池ケース１３０とからなる。
電極アセンブリ１１０は、正極１１１と、負極１１２と、正極１１１と負極１１２との間に介在し、正極１１１と負極１１２に対応する形状の分離膜（図示せず）とが積層されている構造からなる。
電極アセンブリ１１０は、６角柱形状からなり、正極１１１と負極１１２は、平面６個の辺を有する六角形形状からなる。正極の第１辺１１１ａ、第３辺１１１ｂ、第５辺１１１ｃには正極タブ１１３が形成されており、負極１１２の第２辺１１２ａ、第４辺１１２ｂ、第６辺１１２ｃには負極タブ１１４が形成されている。
平面上に正極タブ１１３と負極タブ１１４は辺に沿って交互的に配列されている。
正極端子１２１は、電極アセンブリ１１０の最上段の負極１１２が位置する上端面の第１面１２３に位置し、負極端子１２２は、電極アセンブリ１１０の最下段の負極１１２が位置する下端面の第２面１２４に位置し、正極タブ１１３および負極タブ１１４は、正極端子１２１および負極端子１２２それぞれに電気的に連結されている。
電極端子１２０は、第１面１２３および第２面１２４の面積の１００％の大きさとなる。
電池ケース１３０は、電極端子１２０の真ん中の部位が外部に露出した状態で電極アセンブリ１１０の外面を囲んでいる。具体的には、電池ケース１３０の上端面には正極端子１２１の一部が露出する第１開口１３１が形成されており、下端面には負極端子１２２の一部が露出する第２開口１３２が形成されている。
第１開口１３１および第２開口１３２は、電極端子１２０の大きさを基準として９０％の大きさとなっている。
電極タブ１１３、１１４は、電極１１１、１１２から突出し、第１面１２３または第２面１２４の方向に折曲げられている第１折曲部１１５、１１６と、第１折曲部１１５、１１６から延びており、第１面１２３または第２面１２４に対応する位置で電極端子１２１、１２２方向に折曲げられている第２折曲部１１７、１１８とが形成されている構造からなる。
電極タブ１１３、１１４は、電極端子１２０に溶接方式によって結合されている。
図５は、本発明のもう一つの実施例による電池セルの斜視図が模式的に示されており、図６には、図５の電池ケースが除去された電池セルの水平面図が模式的に示されており、図７には、図６の電池セルの垂直断面図が模式的に示されている。
図５〜図７を参照すれば、電池セル２００は、電極端子２２０が電極アセンブリ２１０の側面である第３面２２５に位置し、正極タブ２１３および負極タブ２１４が正極端子２２１および負極端子２２２にそれぞれ電気的に連結されている。
電極端子２２０は、第３面２２５の大きさに対応する四角形プレートからなり、電極端子２２０は、電極アセンブリ２１０を収容する６角柱形状からなる。
具体的には、電極端子２２０は、第１面の方向２２３に形成されている正極端子２２１と、第２面の方向２２４に形成されている負極端子２２２とからなり、正極端子２２１と負極端子２２２との間には電気絶縁性部材２４０が介在している。
電池ケース２３０は、第１面２２３に位置する第１ケース２３１と、第２面２２４に位置する第２ケース２３２とからなる。
第１ケース２３１および第２ケース２３２の外周面には、電極端子２２０の両端部の一部をそれぞれ覆い得るように、電極端子２２０方向に折曲げられて突出した蓋部２３３が形成されている。
電極タブ２１３、２１４は、電極２１１、２１２から突出し、第１面２２３または第２面２２４の方向に折曲げられている第３折曲部２１５、２１６と、第３折曲部２１５、２１６から第１面２２３または第２面２２４の方向に延びている第１接触部２１７とが形成されている構造からなる。
電極端子および電池ケースを除いた残りの構造は、図２〜図４で説明した一つの実施例の構造と同一であるので、これに関するその他の詳細な説明は省略する。
以上、本発明の実施例による図面を参照して説明したが、本発明の属する分野における通常の知識を有する者であれば、上記の内容に基づいて本発明の範疇内で多様な応用および変形を行うことが可能であろう。
以上説明したように、本発明による電池セルは、それぞれの正極および負極の平面上に形成された辺の個数に比例して複数の正極タブおよび負極タブが相互離隔して形成されていることによって、高出力／高容量の電池セルを構成するために電極アセンブリの大きさを大きく拡張しても、電極アセンブリの電気的化学反応が複数の電極タブにより、電極アセンブリの全般にわたって均一に発生するので、電池の容量を効率的に使用することができる。
１０ 電池セル
２０ 電池ケース
２１ ケース本体
２２ 蓋
２３ 収納部
３０ 電極アセンブリ
３１ 正極タブ
３２ 負極タブ
４０ 電極リード
４１ 電極リード
１００ 電池セル
１１０ 電極アセンブリ
１１１ 正極
１１２ 負極
１１３ 正極タブ
１１４ 負極タブ
１１５ 第１折曲部
１１６ 第１折曲部
１１７ 第２折曲部
１１８ 第２折曲部
１２０ 電極端子
１２１ 正極端子
１２２ 負極端子
１２３ 第１面
１２４ 第２面
１３０ 電池ケース
１３１ 第１開口
１３２ 第２開口
２００ 電池セル
２１０ 電極アセンブリ
２１１ 電極
２１２ 電極
２１３ 正極タブ
２１４ 負極タブ
２１５ 第３折曲部
２１６ 第３折曲部
２１７ 第１接触部
２２０ 電極端子
２２１ 正極端子
２２２ 負極端子
２２３ 第１面
２２４ 第２面
２２５ 第３面
２３０ 電池ケース
２３１ 第１ケース
２３２ 第２ケース
２３３ 蓋部
２４０ 電気絶縁性部材

Claims (18)

  1. 平面上にそれぞれ２×ｎ個（ｎ≧２）の辺を有する正極および負極と、前記正極と負極との間に介在し、正極と負極に対応する形状の分離膜とが積層されている電極アセンブリであって、前記正極の第１辺から第２ｎ辺のうちの奇数の辺にはそれぞれ正極タブが形成されており、前記負極の第１辺から第２ｎ辺のうちの偶数の辺にはそれぞれ負極タブが形成されていて、平面上に正極タブと負極タブが辺に沿って交互的にある構造の電極アセンブリと；
    最外郭の電極がそれぞれ位置する電極アセンブリの第１面と第２面に位置し、前記正極タブおよび負極タブにそれぞれ電気的に連結されている電極端子と；
    前記電極端子の少なくとも一部が外部に露出した状態で電極アセンブリの外面を囲む構造の電池ケースと；
    を含み、
    正極端子は、電極アセンブリの第１面に位置し、負極端子は、第１面の反対面である電極アセンブリの第２面に位置し、
    前記電極端子は、第１面および第２面に対応する形状の金属プレートからなり、
    前記電極端子は、対応する第１面および第２面の平面積を基準として５０％以上〜１００％以下の大きさを有し、正極タブおよび負極タブは、第１面および第２面で内側に折曲げられて電極端子の外面に接続されていることを特徴とする電池セル。
  2. 平面上にそれぞれ２×ｎ個（ｎ≧２）の辺を有する正極および負極と、前記正極と負極との間に介在し、正極と負極に対応する形状の分離膜とが積層されている電極アセンブリであって、前記正極の第１辺から第２ｎ辺のうちの奇数の辺にはそれぞれ正極タブが形成されており、前記負極の第１辺から第２ｎ辺のうちの偶数の辺にはそれぞれ負極タブが形成されていて、平面上に正極タブと負極タブが辺に沿って交互的にある構造の電極アセンブリと；
    最外郭の電極がそれぞれ位置する電極アセンブリの第１面と第２面に位置し、前記正極タブおよび負極タブにそれぞれ電気的に連結されている電極端子と；
    前記電極端子の少なくとも一部が外部に露出した状態で電極アセンブリの外面を囲む構造の電池ケースと；
    を含み、
    正極端子は、電極アセンブリの第１面に位置し、負極端子は、第１面の反対面である電極アセンブリの第２面に位置し、
    前記電極端子は、第１面および第２面に対応する形状の金属プレートからなり、
    前記電極端子は、対応する第１面および第２面の平面積を基準として１００％超過〜１２０％以下の大きさを有し、正極タブおよび負極タブは、第１面および第２面で外側に折曲げられて電極端子の外面に接続されていることを特徴とする電池セル。
  3. 平面上にそれぞれ２×ｎ個（ｎ≧２）の辺を有する正極および負極と、前記正極と負極との間に介在し、正極と負極に対応する形状の分離膜とが積層されている電極アセンブリであって、前記正極の第１辺から第２ｎ辺のうちの奇数の辺にはそれぞれ正極タブが形成されており、前記負極の第１辺から第２ｎ辺のうちの偶数の辺にはそれぞれ負極タブが形成されていて、平面上に正極タブと負極タブが辺に沿って交互的にある構造の電極アセンブリと；
    最外郭の電極がそれぞれ位置する電極アセンブリの第１面および第２面にそれぞれ直交する電極アセンブリの側面である第３面に位置し、前記正極タブおよび前記負極タブにそれぞれ電気的に連結されている電極端子と；
    前記電極端子の少なくとも一部が外部に露出した状態で電極アセンブリの外面を囲む構造の電池ケースと；
    を含み、
    前記電極端子は、少なくとも部分的に第３面の形状に沿って折れているプレートからなることを特徴とする電池セル。
  4. 前記電極アセンブリは、スタック型構造またはラミネーション／スタック型構造であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の電池セル。
  5. 前記電池ケースは、樹脂外層、遮断性の金属層、および熱溶融性の樹脂シーラント層を含むラミネートシートからなることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の電池セル。
  6. 前記正極と負極および分離膜は、平面上にｎが３の６角形形状からなることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の電池セル。
  7. 前記電極アセンブリは、６角柱形状からなることを特徴とする請求項６に記載の電池セル。
  8. 前記電池ケースには、正極端子の少なくとも一部が露出する第１開口と、負極端子の少なくとも一部が露出する第２開口とが形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の電池セル。
  9. 前記第１開口および第２開口は、電極端子の大きさを基準として３０％〜９０％の大きさとなることを特徴とする請求項８に記載の電池セル。
  10. 電極タブは、電極から突出し、前記第１面または第２面の方向に折曲げられている第１折曲部と、前記第１折曲部から延びており、第１面または第２面に対応する位置で電極端子方向に折曲げられている第２折曲部とが形成されている構造からなることを特徴とする請求項７に記載の電池セル。
  11. 前記電極端子は、第１面の方向に形成されている第１電極端子と、第２面の方向に形成されている第２電極端子とからなり、前記第１電極端子と第２電極端子との間には絶縁性部材が介在していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の電池セル。
  12. 前記電極端子は、第３面の形状に対応する四角形プレートからなることを特徴とする請求項３に記載の電池セル。
  13. 前記電極端子は、電極アセンブリを収容する中空構造の２×ｎ角柱形状からなることを特徴とする請求項１２に記載の電池セル。
  14. 前記電池ケースは、第１面に位置する第１ケースと、前記第２面に位置する第２ケースとからなることを特徴とする請求項１２に記載の電池セル。
  15. 前記第１ケースおよび第２ケースの外周面には、電極端子の両端部の一部をそれぞれ覆い得るように、電極端子方向に折曲げられて突出した蓋部が形成されていることを特徴とする請求項１４に記載の電池セル。
  16. 電極タブは、電極から突出し、第１面または第２面の方向に折曲げられている第３折曲部と、前記第３折曲部から第１面または第２面の方向に延びている第１接触部とが形成されている構造からなることを特徴とする請求項１２に記載の電池セル。
  17. 請求項１〜１６のいずれか１項に記載の電池セルを１つ以上含んでいることを特徴とする電池パック。
  18. 請求項１７に記載の電池パックを電源として含んでいることを特徴とするデバイス。
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