JP6659092B2 - 可撓性二次電池 - Google Patents

Description

本発明は、可撓性二次電池に関する。

電子分野の技術発達により、携帯電話、ゲーム機、ＰＭＰ（portable multimedia player）、ＭＰ３（ＭＰＥＧ audio layer−３）プレーヤだけではなく、スマートフォン、スマートパッド、電子ブック端末機、可撓性タブレットコンピュータ、身体に付着させる移動用医療機器のような各種移動用電子機器に係わる市場が大きく成長している。

そのような移動用電子機器関連市場が成長するにつれ、移動用電子機器の駆動に適するバッテリに対する要求も高くなっており、それら移動用電子機器の使用、移動、保管、及び衝撃に対する耐久性と係わって、機器自体の柔軟性に対する要求が高まっており、それを具現するために、バッテリの柔軟さに対する要求も増大している。

特許第３７７７５８４号公報

本発明が解決しようとする課題は、反復的なベンディング運動でも、安定性を維持することができる可撓性を有する二次電池を提供することである。

本発明の一実施形態は、第１電極層、第２電極層、及び前記第１電極層と前記第２電極層との間のセパレータを含む電極組立体；前記電極組立体のエッジを取り囲み、可撓性を有するガスケット；前記ガスケットの第１面に付着した第１密封シート；及び前記第１面と反対面である前記ガスケットの第２面に付着した第２密封シート；を含み、前記ガスケットは、反り領域に凹凸パターンを含む可撓性二次電池を開示する。

本実施形態において、前記凹凸パターンは、前記第１面、前記第２面、及び前記第１面と前記第２面とをつなぐ１対の側面のうち少なくともいずれか一つに形成してもよい。

本実施形態において、前記反り領域において、前記ガスケットの厚み及び幅のうち少なくともいずれか一つは、前記電極組立体の長手方向に沿って変化してもよい。

本実施形態において、前記ガスケットの平均厚は、前記電極組立体の厚みの８０％ないし１２０％である。

本実施形態において、前記反り領域の中心部に形成された前記凹凸パターンは、前記反り領域の外郭部に形成された前記凹凸パターンより稠密でもよい。

本実施形態において、前記凹凸パターンは、波状でもよい。

本実施形態において、前記第１密封シートと前記第２密封シートは、それぞれ第１絶縁層、金属層及び第２絶縁層を含み、前記第１絶縁層は、前記ガスケットと接し、前記ガスケットは、前記第１絶縁層と同一材質から形成してもよい。

本実施形態において、前記第１電極層は、第１金属集電体上に、第１活物質が塗布された第１活物質部と、前記第１活物質が塗布されていない領域である第１無地部と、を含み、前記第１無地部には、第１電極タブが付着され、前記第２電極層は、第２金属集電体上に第２活物質が塗布された第２活物質部と、前記第２活物質が塗布されていない領域である第２無地部と、を含み、前記第２無地部には、第２電極タブを付着してもよい。

本実施形態において、前記第１電極タブと前記第２電極タブは、前記ガスケットと、前記第１密封シートとの間、または前記ガスケットと、前記第２密封シートとの間を介して外部に引き出されてもよい。

本実施形態において、前記ガスケットは、前記ガスケットの一側を貫通する、第１リード電極及び第２リード電極を含み、前記ガスケットの内部領域において、前記第１リード電極は、前記第１電極タブと接合し、前記第２リード電極は、前記第２電極タブと接合することができる。

本実施形態において、前記電極組立体は、前記第１電極層、前記セパレータ、及び前記第２電極層の一端部を固定する固定部材をさらに含んでもよい。

本発明の実施形態による可撓性二次電池は、反復的なベンディング運動でも、安定性及び信頼性を維持することができる。

本発明の効果は、前述の内容以外にも、図面を参照し、以下で説明する内容からも導き出されるということは言うまでもない。

本発明の一実施形態による可撓性二次電池を概略的に図示した分解斜視図である。 図１の可撓性二次電池の電極組立体を概略的に図示した平面図である。 図２のＩ−Ｉ断面を概略的に図示した断面図である。 図１の可撓性二次電池のガスケットの変形例を概略的に図示した斜視図である。 図１の可撓性二次電池のガスケットの他の変形例を概略的に図示した斜視図である。 図１の可撓性二次電池の反復的なベンディング後の容量維持率を図示した図面である。 図１の可撓性二次電池の変形例を概略的に図示した分解斜視図である。 図７の可撓性二次電池のガスケットを概略的に図示した平面図である。

本発明は、多様な変換を加えることができ、さまざまな実施形態を有することができるが、特定実施形態を図面に例示し、詳細な説明で詳細に説明する。本発明の効果、特徴、及びそれらを達成する方法は、図面と共に詳細に説明する実施形態を参照すれば、明確になるであろう。しかし、本発明は、以下で開示される実施形態に限定されるものではなく、多様な形態で具現される。

以下、添付された図面を参照し、本発明の実施形態について詳細に説明するが、図面を参照して説明するとき、同一であるか、あるいは対応する構成要素は、同一図面符号を付し、それに係わる重複説明は省略する。

以下の実施形態で、第１、第２のような用語は、限定的な意味ではなく、１つの構成要素を他の構成要素と区別する目的に使用される。

以下の実施形態で、単数の表現は、文脈上明白に取り立てて意味しない限り、複数の表現を含む。

以下の実施形態で、「含む」または「有する」というような用語は、明細書上に記載された特徴または構成要素が存在するということを意味するものであり、一つ以上の他の特徴または構成要素が付加されるという可能性をあらかじめ排除するものではない。

以下の実施形態で、構成要素などの部分が、他の部分の「上」または「上部」にあるとするとき、他の部分の真上にある場合だけではなく、その中間に構成要素などが介在されている場合も含む。

図面では、説明の便宜のために、構成要素がその大きさが誇張または縮小されていることがある。例えば、図面に示された各構成の大きさ及び厚みは、説明の便宜のために、任意に示したものであり、本発明は、必ずしも図示されたところに限定されるものではない。

図１は、本発明の一実施形態による可撓性二次電池を概略的に図示した分解斜視図であり、図２は、図１の可撓性二次電池の電極組立体を概略的に図示した平面図であり、図３は、図２のＩ−Ｉ断面を概略的に図示した断面図であり、図４は、図１の可撓性二次電池のガスケットの変形例を概略的に図示した斜視図であり、図５は、図１の可撓性二次電池のガスケットの他の変形例を概略的に図示した斜視図であり、図６は、図１の可撓性二次電池の反復的なベンディング後の容量維持率を図示した図面である。

まず、図１ないし図３を参照すれば、本発明の一実施形態による可撓性二次電池１０は、電極組立体１００、電極組立体１００のエッジを取り囲むガスケット２００、ガスケット２００の第１面に付着された第１密封シート３１０、及び該第１面と反対面であるガスケット２００の第２面に付着された第２密封シート３２０を含んでもよい。

電極組立体１００は、第１電極層１１０、第２電極層１２０、及び第１電極層１１０と、第２電極層１２０との間のセパレータ１３０を含んでもよい。一例として、電極組立体１００は、多数の第１電極層１１０、セパレータ１３０、及び第２電極層１２０が反復されて積層された構造を含んでもよい。

第１電極層１１０は、正極フィルムまたは負極フィルムのうちいずれか一つである。第１電極層１１０が正極フィルムである場合、第２電極層１２０は、負極フィルムであり、反対に、第１電極層１１０が負極フィルムである場合、第２電極層１２０は、正極フィルムである。

第１電極層１１０は、第１金属集電体１１２、第１金属集電体１１２の表面に、第１活物質が塗布された第１活物質部１１４、及び第１活物質が塗布されていない第１無地部１１６を含んでもよい。それと同様に、第２電極層１２０は、第２金属集電体１２２、第２金属集電体１２２の表面に、第２活物質が塗布されて形成された第２活物質部１２４、及び第２活物質が塗布されていない領域である第２無地部１２６を含んでもよい。

第１電極層１１０が正極フィルムである場合、第１金属集電体１１２は、正極集電体であり、第１活物質部１１４は、正極活物質部である。そして、第２電極層１２０が負極フィルムである場合、第２金属集電体１２２は、負極集電体であり、第２活物質部１２４は、負極活物質部である。

正極集電体は、アルミニウム、ステンレス鋼、チタン、銀、またはそれらから選択された物質の組み合わせによって形成された金属でもある。正極活物質部は、正極活物質、バインダ及び導電剤を含んでもよい。

正極活物質は、リチウムイオンを可逆的に吸蔵及び放出することができる物質から形成される。例えば、正極活物質は、コバルト酸リチウム、ニッケル酸リチウム、ニッケルコバルト酸リチウム、ニッケルコバルトアルミニウム酸リチウム、ニッケルコバルトマンガン酸リチウム、マンガン酸リチウム及びリン酸鉄リチウムのようなリチウム遷移金属酸化物；硫化ニッケル；硫化銅；硫黄；酸化鉄；及び酸化バナジウム；からなる群から選択された少なくとも１つの物質を含んでもよい。

バインダは、ポリフッ化ビニリデン、フッ化ビニリデン／ヘキサフルオロプロピレンコポリマー、フッ化ビニリデン／テトラフルロエチレンコポリマーなどのポリフッ化ビニリデン系バインダ；ナトリウム−カルボキシメチルセルロース、リチウム−カルボキシメチルセルロースなどのカルボキシメチルセルロース系バインダ；ポリアクリル酸、リチウム−ポリアクリル酸、アクリル、ポリアクリロニトリル、ポリメチルメタクリレート、ポリブチルアクリレートなどのアクリレート系バインダ；ポリアミドイミド；ポリテトラフルオロエチレン；ポリ酸化エチレン；ポリピロール；リチウム−ナフィオン；及びスチレンブタジエンゴム系ポリマー；からなる群から選択された少なくとも１つの物質を含んでもよい。

導電剤は、カーボンブラック、炭素ファイバ及び黒鉛のような炭素系導電剤；金属ファイバのような導電性ファイバ；フッ化カーボン粉末、アルミニウム粉末及びニッケル粉末のような金属粉末；酸化亜鉛及びチタン酸カリウムのような導電性ウィスカ；酸化チタンのような導電性金属酸化物；及びポリフェニレン誘導体などの伝導性高分子；からなる群から選択された少なくとも１つの物質を含んでもよい。

負極集電体は、銅、ステンレス鋼、ニッケル、チタンなどからなる群から選択された少なくとも１つの金属を含んでもよい。負極活物質部は、負極活物質、バインダ及び導電剤を含んでもよい。

負極活物質は、リチウムとの合金化、またはリチウムの可逆的な吸蔵及び放出が可能な物質から形成されてもよい。例えば、負極活物質は、金属、炭素系材料、金属酸化物及びリチウム金属チッ化物からなる群から選択された少なくとも１つの物質を含んでもよい。

該金属は、リチウム、ケイ素、マグネシウム、カルシウム、アルミニウム、ゲルマニウム、スズ、鉛、ヒ素、アンチモン、ビスマス、銀、金、亜鉛、カドミウム、水銀、銅、鉄、ニッケル、コバルト及びインジウムからなる群から選択された少なくとも１つの物質を含んでもよい。

該炭素系材料は、黒鉛、黒鉛炭素ファイバ、コークス、メソカーボンマイクロビーズ（ＭＣＭＢ）、ポリアセン、ピッチ系炭素ファイバ及び難黒鉛化性炭素（hard carbon）からなる群から選択された少なくとも１つの物質を含んでもよい。

該金属酸化物は、リチウムチタン酸化物、酸化チタン、酸化モリブデン、酸化ニオブ、酸化鉄、酸化タングステン、酸化スズ、非晶質スズ複合酸化物、シリコンモノオキサイド、酸化コバルト及び酸化ニッケルからなる群から選択された少なくとも一つを含んでもよい。

該バインダ及び導電剤は、それぞれ正極活物質部に含まれたバインダ及び導電剤と同一のものを使用することができる。

セパレータ１３０は、例えば、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、及びポリエチレン（ＰＥ）とポリプロピレン（ＰＰ）との共重合体（co-polymer）からなる群から選択されるいずれか１つの基材に、ポリフッ化ビニリデン−ヘクサフルオロプロピレン共重合体（ＰＶＤＦ−ＨＦＰ co-polymer）をコーティングすることによって製造されるが、それらに限定されるものではない。

電極組立体１１０には、第１電極タブ１１８と、第２電極タブ１２８とが付着される。具体的には、複数個積層された第１無地部１１６及び第２無地部１２６には、それぞれ第１電極タブ１１８と第２電極タブ１２８とが溶接などによって付着される。

電極組立体１００は、第１電極層１１０、セパレータ１３０、及び第２電極層１２０の一端部を互いに固定する固定部材１４０をさらに含んでもよい。固定部材１４０は、一例として、第１無地部１１６とセパレータ１３０との間、及びセパレータ１３０と第２無地部１２６との間の接着剤、または接着剤が塗布されたテープでもあるが、それらに限定されるものではない。

固定部材１４０は、第１電極層１１０、セパレータ１３０、及び第２電極層１２０の一端部のみを互いに固定する。従って、固定部材１４０が形成されていない領域において、電極組立体１００は、第１電極層１１０、セパレータ１３０、及び第２電極層１２０の間のスリップによってベンディングが可能になり、電極組立体１００の反復的なベンディング運動時にも、固定部材１４０によって、第１電極層１１０、セパレータ１３０及び第２電極層１２０の相対的位置が維持される。

一方、固定部材１４０は、電極組立体１００の長手方向を基準に、第１電極タブ１１８及び第２電極タブ１２８が配置された側と同一の側に形成されることが望ましい。

固定部材１４０が形成されていない、第１電極層１１０、セパレータ１３０及び第２電極層１２０の他端部は、電極組立体１００のベンディング時、固定部材１４０が形成された、第１電極層１１０、セパレータ１３０及び第２電極層１２０の一端部より相対的な位置変化が大きくなる。一方、第１電極タブ１１８は、複数の第１無地部１１６と接合され、第２電極タブ１２８は、複数の第２無地部１２６と接合されるものであり、第１電極タブ１１８と第２電極タブ１２８は、実質的に、第１電極層１１０と第２電極層１２０とをそれぞれ固定する固定手段として作用することができる。

従って、固定部材１４０が、電極組立体１００の長手方向を基準に、第１電極タブ１１８及び第２電極タブ１２８が配置された側と反対側に形成された場合は、電極組立体１００のベンディング時、第１電極タブ１１８及び第２電極タブ１２８と、固定部材１４０との間で、第１電極層１１０及び／または第２電極層１２０の内部的な反り現象が発生し、固定部材１４０の一部が破壊され、第１電極層１１０、セパレータ１３０及び第２電極層１２０の間の整列が維持され難くなる。

電極組立体１００は、際外部面に、保護層（図示せず）をさらに含んでもよい。保護層（図示せず）は、電極組立体１００がベンディングするとき、第１電極層１１０、セパレータ１３０または第２電極層１２０に、しわなどが発生することを防止することができる。すなわち、電極組立体１００が反れば、第１電極層１１０、セパレータ１３０及び第２電極層１２０は、しわを発生させ、圧縮ストレスを緩和する傾向を有するが、保護層（図示せず）は、第１電極層１１０、セパレータ１３０または第２電極層１２０に、しわのように、曲率半径が小さい変形が起きようとするときにそれを抑え、さらに大きい変形が起きることを防止し、第１電極層１１０、セパレータ１３０及び第２電極層１２０が受けるストレスを緩和させることができる。

そのように、保護層（図示せず）が、第１電極層１１０、セパレータ１３０または第２電極層１２０に、しわなどが発生する現象を防止するために、保護層（図示せず）の反り剛性（bending stiffness）は、第１電極層１１０、セパレータ１３０及び第２電極層１２０の平均反り剛性より大きい値を有することができる。例えば、保護層（図示せず）の反り剛性は、第１電極層１１０、セパレータ１３０及び第２電極層１２０の平均反り剛性の約１．５倍以上の値を有することができる。

また、保護層（図示せず）は、電極組立体１００の反りに大きい影響を与えないように、一定剛性と共に、ある程度の柔軟性を有した物質で形成してもよい。例えば、保護層（図示せず）は、高分子フィルム、ラミネートされた高分子フィルム層を含むフィルム、金属ホイル、炭素を含む複合材フィルムからも形成されるが、それらに限定されるものではない。一例として、保護層（図示せず）は、約１５μｍないし１ｍｍの厚みを有することができ、保護層（図示せず）の引っ張り弾性率（tensile modulus of elasticity）は、０．５ＧＰａないし３００ＧＰａでもよい。

ガスケット２００は、電極組立体１００のエッジを取り囲み、中央部がオープンされた状態で、内部に電極組立体１００が位置することができる空間を提供し、可撓性を有する材質から形成される。従って、ガスケット２００は、電極組立体１００のベンディング時、電極組立体１００と共に反り、それによって、可撓性二次電池１０のベンディング時、発生する応力をまんべんなく分散させ、応力の集中による電極組立体１００の損傷を防止することができる。

ガスケット２００の第１面には、第１密封シート３１０が付着され、第１面と反対面であるガスケット２００の第２面には、第２密封シート３２０が付着される。第１密封シート３１０と第２密封シート３２０は、ガスケット２００と共に、電極組立体１００を密封することができる。

第１密封シート３１０と第２密封シート３２０は、それぞれ順次に積層された、第１絶縁層、金属層及び第２絶縁層を含んでもよい。該第１絶縁層及び第２絶縁層は、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ナイロンなどによって形成され、該金属層は、アルミニウム、スチール、ステンレススチールなどから形成されるが、それらに限定されるものではない。

例えば、第１密封シート３１０と第２密封シート３２０は、ポリプロピレン（ＰＰ）によって形成された第１絶縁層、アルミニウムによって形成された金属層、及びポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）によって形成された第２絶縁層の３層構造からもなり、第１密封シート３１０と第２密封シート３２０との第１絶縁層が、それぞれガスケット２００と接するように配置してもよい。

該第１絶縁層は、一例として、熱融着によって、ガスケット２００と付着される。そのとき、第１絶縁層とガスケット２００との熱融着効率及び接合力を向上させるために、ガスケット２００は、第１絶縁層と溶融点の差が５０℃以下である材質から形成されてもよい。一例として、ガスケット２００は、第１絶縁層と同一材質からも形成することができる。

一方、ガスケット２００は、可撓性二次電池１０のベンディング時、少なくともガスケット２００の反り領域に凹凸パターン２０２を含んでもよい。凹凸パターン２０２は、山及び谷が電極組立体１００の長手方向に沿って反復して連続的に配置された構成を有することができる。一例として、凹凸パターン２０２は、波状でもよいが、それに限定されるものではない。

凹凸パターン２０２は、第１密封シート３１０が付着される第１面、第２密封シート３２０が付着される第２面、及び第１面と第２面とをつなぐ１対の側面のうち少なくともいずれか一つに形成される。従って、凹凸パターン２０２が形成された領域において、ガスケット２００は、厚み及び幅のうち少なくともいずれか一つが、電極組立体１００の長手方向に沿って変化してもよい。

一例として、図１は、凹凸パターン２０２が、ガスケット２００の第１面と第２面とに規則的に形成された例を図示している。それにより、ガスケット２００の厚みは、電極組立体１００の長手方向に沿って連続的に変化し、可撓性二次電池１０のベンディングを容易にし、可撓性二次電池１０のベンディング時、発生する応力をまんべんなく分散させることができる。また、可撓性二次電池１０のベンディング時、第１密封シート３１０と第２密封シート３２０との変形が容易に誘導されるので、可撓性二次電池１０の信頼性が向上する。

図４は、図１のガスケット２００の変形例を図示しているが、図４のガスケット２００Ｂは、凹凸パターン２０２が部分的に異なるピッチを有して形成された例を図示している。すなわち、ガスケット２００Ｂの反り領域内の中心部Ａ１に形成された凹凸パターン２０２が、外郭部Ａ２に形成された凹凸パターン２０２より稠密な構成を有することができる。中心部Ａ１は、外郭部Ａ２に比べ、ガスケット２００Ｂの変形がさらに大きく起こる領域において、中心部Ａ１の凹凸がさらに稠密に形成されることにより、中心部Ａ１に応力が集中する現象を効果的に緩和させることができる。

また、図５は、図１のガスケット２００の他の変形例を図示しているが、図５のガスケット２００Ｃは、第１面と第２面とに形成された第１凹凸パターン２０２と、第１面と第２面とをつなぐ１対の側面のうち内側面に、第２凹凸パターン２０４と、を含む例を図示している。すなわち、図５のガスケット２００Ｃは、図１のガスケット２００に比べ、第２凹凸パターン２０４をさらに含み、ガスケット２００Ｃは、厚みと幅とが電極組立体１００の長手方向に沿って変化してもよい。そのように、第２凹凸パターン２０４をさらに含めば、ガスケット２００Ｃの変形がさらに容易に起こり、それによって、可撓性二次電池１０のベンディング時、発生する応力をさらに効果的に分散させることができる。

一方、図面とは異なり、ガスケット２００Ｃは、第２凹凸パターン２０４のみを含むこともできる。すなわち、ガスケット２００Ｃの第１面と第２面は、平坦な状態を維持することができ、それによって、ガスケット２００Ｃ、並びに第１密封シート３１０及び第２密封シート３２０の接合力及び密封力にすぐれることになる。また、図５のガスケット２００Ｃは、図４のように、ガスケット２００Ｃの変形がさらに大きく起こる領域で、第１凹凸パターン２０２及び／または第２凹凸パターン２０４が、他の領域に比べ、さらに稠密に形成されてもよい。

再び図１を参照すれば、ガスケット２００の厚みは、電極組立体１００の厚みの８０％ないし１２０％に形成され、第１密封シート３１０及び第２密封シート３２０に曲折部位が形成されることを防止することができる。ここで、電極組立体１００の長手方向に沿って、ガスケット２００の厚みが変化する場合、前記ガスケット２００の厚みは、平均厚を意味する。

第１密封シート３１０及び第２密封シート３２０に、曲折部位、すなわち、折れ部位が形成された場合は、可撓性二次電池１０のベンディング時、第１密封シート３１０及び第２密封シート３２０に形成された曲折部位に応力が集中し、第１密封シート３１０及び第２密封シート３２０に裂けのような損傷が誘発される。

しかし、本発明によれば、ガスケット２００の厚みが、電極組立体１００の厚みの８０％ないし１２０％に形成されることにより、二次電池１０のベンディング時、第１密封シート３１０及び第２密封シート３２０の特定部位に応力が集中する現象を防止し、応力をまんべんなく分散させることができるので、可撓性二次電池１０の安定性が向上する。

以下では、可撓性二次電池１０の製造方法について簡略に説明する。

まず、ガスケット２００の第２面上に、第２密封シート３２０を付着する。第２密封シート３２０は、第１絶縁層がガスケット２００に向くように配置された後、第１絶縁層とガスケット２００とが熱融着することにより、ガスケット２００の第２面上に付着する。

次に、電極組立体１００を、ガスケット２００の内部空間に配置した後、第１密封シート３１０をガスケット２００の第１面に付着させる。第１密封シート３１０の付着方法は、第２密封シート３２０の付着方法と同一である。

一方、電極組立体１００の第１電極タブ１１８と第２電極タブ１２８は、ガスケット２００と第１密封シート３１０との間を介して外部に引き出され、ガスケット２００及び第１密封シート３１０との接合力の向上、及び第１電極タブ１１８と第２電極タブ１２８との短絡を防止するために、ガスケット２００と重畳された、第１電極タブ１１８と第２電極タブ１２８との外面には、絶縁フィルム１５０が付着されてもよい。

以上では、第２密封シート３２０が、ガスケット２００にまず付着された後、第１密封シート３１０が付着された例について説明したが、それとは異なり、第１密封シート３１０がまず付着されてもよく、他の例として、ガスケット２００内に、電極組立体１００が配置された後、第１密封シート３１０と第２密封シート３２０とが同時にまたは順次に、ガスケット２００に付着されもする。

そのように、本発明による可撓性二次電池１０は、ガスケット２００によって、電極組立体１００の収容空間を確保するので、従来のように、ポーチに電極組立体１００を収容するための空間を形成するドローイング加工工程を省略することができる。

また、従来には、電極組立体１００の厚みが増大すれば、電極組立体１００の厚みほどの深みを有するように、ドローイング加工深さが増大して、それによって、ポーチに亀裂などが発生することがあったが、本発明による可撓性二次電池１０は、電極組立体１００の厚みによって、ガスケット２００の厚みが自由に形成されるので、容量が大きい可撓性二次電池１０を容易に製造することができる。

それだけでなく、ガスケット２００は、可撓性を有する材質から形成され、電極組立体１００と共にベンディングされ、ガスケット２００の反り領域に凹凸パターンを含むので、可撓性二次電池１０が、ベンディング時に発生する応力をまんべんなく分散させ、可撓性二次電池１０がベンディングを反復しても、可撓性二次電池１０の安定性及び信頼性を維持させることができる。

一方、下記の表１は、比較例１と比較例２との可撓性二次電池に対して、それぞれ２５ｍｍの曲率半径を有するように、１，０００回及び２，０００回ずつベンディングを反復させた後、それらの容量維持率を比較した結果である。ここで、比較例１は、ドローイング加工工程によって、ポーチに電極組立体１００を収容することができる収容部を形成した後、収容部外郭で、ポーチを熱融着によって密封し、可撓性二次電池を形成した場合であり、比較例２は、図１の可撓性二次電池１０で、ガスケット２００が凹凸パターンを含まない場合である。

前記表１から分かるように、比較例１は、１，０００回のベンディング後、容量残存率が７５．４％に低下し、２，０００回ベンディング後には、２３．６％に急激に低下したということが分かる。一方、比較例２の場合は、２，０００回のベンディング後にも、容量残存率が９０％以上を維持するということが分かるが、それは、可撓性二次電池のベンディング時、ガスケットが共にベンディングされることにより、応力を等しく分散させ、電極組立体１００の損傷を防止することができたためである。

一方、図６は、（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）及び（Ｄ）による可撓性二次電池に対し、それぞれ２５ｍｍの曲率半径を有するように、１，０００回及び２，０００回ずつベンディングを反復させた後、それらの容量維持率を比較した結果を図示した図面である。図６の（Ａ）は、表１の比較例２と同一の場合であり、（Ｂ）、（Ｃ）及び（Ｄ）は、本発明による実施形態を示している。

具体的には、図６の（Ａ）は、前記表１の比較例２と同一に、図１の可撓性二次電池１０において、ガスケット２００が凹凸パターンを含んでいない場合である。

一方、図６の（Ｂ）は、図１のような可撓性二次電池１０、すなわち、ガスケット２００が、第１面と第２面とに、凹凸パターン２０２を含む場合であり、図６の（Ｃ）は、可撓性二次電池１０が、図５のガスケット２００Ｃを含んだ場合である。また、図６の（Ｄ）は、図５に図示された第２凹凸パターン２０４だけが形成されたガスケットを、図１の可撓性二次電池１０が含んだ場合である。

図６から分かるように、（Ｂ）、（Ｃ）及び（Ｄ）の場合が、（Ａ）に比べ、容量低下率がさらに小さいということが分かる。すなわち、ガスケット２００が、電極組立体１００の長手方向に沿って、厚み及び幅のうち少なくともいずれか一つが変化するように形成されれば、可撓性二次電池１０が反復的にベンディングされるときに発生する応力をさらに効果的に分散させることができ、それによって、可撓性二次電池１０の信頼性はさらに向上するということが分かる。

図７は、図１の可撓性二次電池の変形例を概略的に図示した分解斜視図であり、図８は、図７の可撓性二次電池のガスケットを概略的に図示した平面図である。

図７及び図８を参照すれば、可撓性二次電池２０は、電極組立体１００、電極組立体１００のエッジを取り囲むガスケット２００Ｂ、ガスケット２００Ｂの第１面に付着された第１密封シート３１０、及び第１面と反対面であるガスケット２００の第２面に付着された第２密封シート３２０を含んでいる。

電極組立体１００、第１密封シート３１０、及び第２密封シート３２０は、図１ないし図３にも図示して説明したところと同一であるので、反復して説明しない。

ガスケット２１０は、電極組立体１００のエッジを取り囲み、可撓性を有する材質から形成される。従って、可撓性二次電池２０のベンディング時、ガスケット２１０が電極組立体１００と共にベンディングされることにより、応力を等しく分散させ、電極組立体１００の損傷を効果的に防止することができる。

ガスケット２１０は、一側に、ガスケット２１０を貫通する、第１リード電極２１２と、第２リード電極２１４とを含んでもよい。第１リード電極２１２と第２リード電極２１４は、インサート射出などを介して、ガスケット２１０と一体的に形成される。

第１リード電極２１２は、ガスケット２１０の内部領域で、第１電極タブ１１８と接合し、第２リード電極２１４は、ガスケット２１０の内部領域で、第２電極タブ１２８と接合することができる。第１電極タブ１１８は、第１無地部１１６と接合し、第２電極タブ１２８は、第２無地部１２６と接合された状態でもある。

そのように、第１電極タブ１１８と第２電極タブ１２８とが、それぞれ第１リード電極２１２と第２リード電極２１４とに連結されれば、第１電極タブ１１８と第２電極タブ１２８とが曲折されていない状態で外部と連結され、第１電極タブ１１８と第２電極タブ１２８とが損傷されることを防止することができる。また、第１電極タブ１１８と第２電極タブ１２８とが、ガスケット２１０、及び第１密封シート３１０または第２密封シート３２０の間に位置しないので、ガスケット２１０、及び第１密封シート３１０または第２密封シート３２０の接合力が向上するのである。

可撓性二次電池２０の製造方法は、図１ないし図３で説明した可撓性二次電池１０の製造方法と基本的に同一である。ただし、ガスケット２１０内の電極組立体１００の内部空間に配置するとき、第１電極タブ１１８と第２電極タブ１２８は、それぞれ第１リード電極２１２と第２リード電極２１４とに溶接などによって付着される。

以上、本発明の望ましい実施形態について図示して説明したが、本発明は、前述の特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲で請求する本発明の要旨を外れることなしに、当該発明が属する技術分野で当業者によって、多様な変形実施が可能であるということは言うまでもなく、そのような変形実施は、本発明の技術的思想や展望から個別的に理解されるものではない。

本発明の可撓性二次電池は、例えば、バッテリ関連の技術分野に効果的に適用可能である。

１０，２０ 可撓性二次電池
１００ 電極組立体
１１０ 第１電極層
１１２ 第１金属集電体
１１４ 第１活物質部
１１６ 第１無地部
１１８ 第１電極タブ
１２０ 第２電極層
１２２ 第２金属集電体
１２４ 第２活物質部
１２６ 第２無地部
１２８ 第２電極タブ
１３０ セパレータ
１４０ 固定部材
１５０ 絶縁フィルム
２００，２００Ｂ，２００Ｃ，２１０ ガスケット
２０２ 凹凸パターン
２０４ 第２凸凹パターン
２１２ 第１リード電極
２１４ 第２リード電極
３１０ 第１密封シート
３２０ 第２密封シート

Claims (10)

1. 第１電極層、第２電極層、及び前記第１電極層と前記第２電極層との間のセパレータを含む電極組立体と、
   前記電極組立体のエッジを取り囲み、可撓性を有するガスケットと、
   前記ガスケットの第１面に付着された第１密封シートと、
   前記第１面と反対面である前記ガスケットの第２面に付着された第２密封シートと、を含み、
   前記ガスケットは、反り領域に凹凸パターンを含み、
   前記反り領域の中心部に形成された前記凹凸パターンは、前記反り領域の外郭部に形成された前記凹凸パターンより稠密である可撓性二次電池。
2. 前記凹凸パターンは、前記第１面、前記第２面、及び前記第１面と前記第２面とをつなぐ１対の側面のうち少なくともいずれか一つに形成されたことを特徴とする請求項１に記載の可撓性二次電池。
3. 前記反り領域において、前記ガスケットの厚み及び幅のうち少なくともいずれか一つは、前記電極組立体の長手方向に沿って変化することを特徴とする請求項１に記載の可撓性二次電池。
4. 前記ガスケットの平均厚は、前記電極組立体の厚みの８０％ないし１２０％であることを特徴とする請求項３に記載の可撓性二次電池。
5. 前記凹凸パターンは、波状であることを特徴とする請求項１に記載の可撓性二次電池。
6. 前記第１密封シートと前記第２密封シートは、それぞれ第１絶縁層、金属層及び第２絶縁層を含み、
   前記第１絶縁層は、前記ガスケットと接し、前記ガスケットは、前記第１絶縁層と同一材質から形成されたことを特徴とする請求項１に記載の可撓性二次電池。
7. 前記第１電極層は、第１金属集電体上に、第１活物質が塗布された第１活物質部と、前記第１活物質が塗布されていない領域である第１無地部と、を含み、前記第１無地部には、第１電極タブが付着され、前記第２電極層は、第２金属集電体上に第２活物質が塗布された第２活物質部と、前記第２活物質が塗布されていない領域である第２無地部と、を含み、前記第２無地部には、第２電極タブが付着されたことを特徴とする請求項１に記載の可撓性二次電池。
8. 前記第１電極タブと前記第２電極タブは、前記ガスケットと、前記第１密封シートとの間、または前記ガスケットと、前記第２密封シートとの間を介して外部に引き出されたことを特徴とする請求項７に記載の可撓性二次電池。
9. 前記ガスケットは、前記ガスケットの一側を貫通する、第１リード電極及び第２リード電極を含み、
   前記ガスケットの内部領域において、前記第１リード電極は、前記第１電極タブと接合し、前記第２リード電極は、前記第２電極タブと接合したことを特徴とする請求項７に記載の可撓性二次電池。
10. 前記電極組立体は、前記第１電極層、前記セパレータ、及び前記第２電極層の一端部を固定する固定部材をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の可撓性二次電池。

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