JP6954571B2 - 電極組立体 - Google Patents
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Description
本発明は、拡張部31を有する分離膜30によって固定がなされ得る電極組立体を提供する。
図3aは、本発明の実施例1によって、多数のモノセル100、101が積層され、かつ、最上層に図2に示されたモノセル100が積層され、最上層モノセル100の分離膜の拡張部31が前記モノセル100、101の全体を取り囲んだ様子が示された側面図であり、図3bは、図3aの状態を上から下方に眺めた平面図である。本発明の実施例1による電極組立体は、図3aと図3bに示した通り、複数のモノセル100、101が積層されて製造され、かつ、最上層のモノセル100を除外した残りのモノセル101は、上から下に正極10、分離膜30、負極20、分離膜30の順に積層され、それぞれが接する面は熱及び/または圧力が加えられて接合がなされる。但し、最上層に積層されるモノセル100は、正極10、分離膜30、負極20、分離膜30が接合されるのは同一であるが、図2に示された通り、分離膜30の一側に長さが延長された拡張部31が形成された構造を有する。
一方、電極組立体は、正極活物質に含有されたリチウム(Li)の析出を最小化するよう、最外側層に両面正極を配置させないようにするのが好ましい。より詳細には、最外側層に正極活物質が露出することを防止するように、最外側層には一般的に断面正極または負極が配置される。これにより、本発明では、最外側層に断面正極が配置される構成を実施例2として提供し、最外側層に負極20が配置される構成を実施例3として提供する。
本発明の実施例3による電極組立体は、最上層に負極20が位置するように実施例1の電極組立体で負極20がさらに積層される。
また、本発明は、従来の(ラミネーション・アンド・スタック方式の)電極組立体により容易に適用可能な構造を実施例4として提供する。図3dは、本発明の実施例4によって拡張部を有しないモノセル101が複数積層された後、(実施例1、2、3で最上端に積層されていたモノセルに代わって)その上に拡張部31を有する分離膜30だけ積層され、前記拡張部31を有する分離膜30上に負極20がさらに積層された後、前記分離膜30の拡張部31がモノセル101の全体を取り囲んだ様子が示された側面図である。
また、本発明は、電極組立体の構造をより強く構成し、前記電極組立体がパウチ50に内蔵され、前記パウチ50のシーリング(密封)がなされるとき、狭くなる空間に分離膜30が入り込むか損傷されることを防止できるよう、平板40が内蔵される構造を実施例5と実施例6としてさらに提供する。
本発明で、実施例6として提供される電極組立体は、平板40が提供される点は実施例5の構成と同一であるが、前記平板40は、熱伝導性を有する金属材質で製造され、負極20と正極10から発生する熱を吸収して温度を下げる冷却板のような機能を提供する。そして、前記平板40による短絡を防止できるよう、前記平板40は正極10及び負極20と分離して配置される。
また、本発明では、分離膜30の拡張部31の代わりに、正極集電体11及び負極集電体21が拡張され、前記正極集電体11の拡張された部分11a同士で接合され、前記負極集電体21の拡張された部分21a同士で接合されて固定される構造を提供する。図5aは、正極延長部11aが一側に形成された正極10、分離膜30、負極延長部21aが他側に形成された負極20、分離膜30が積層されてモノセル200をなす様子が示された図である。すなわち、このような構造を有する電極組立体は、正極延長部11aと負極延長部21aを有するモノセル200が少なくとも二つ以上積層されることを特徴とし、前記正極延長部11a同士で接合され、前記負極集電体21a同士で接合されて固定がなされる。
図5bは、図5aのモノセルが積層された様子を示し、かつ、本発明の実施例7によって、一側には正極延長部11a同士で接合されて固定され、他側には負極延長部21a同士で接合されて固定された様子が示された側面図である。
一方、前述の通り、電極組立体は、正極活物質に含有されたリチウム(Li)の析出を最小化する目的で、最外側層に両面正極の配置を排除するよう、この実施例では最上層に分離膜30と負極20がさらに配置される。
また、本発明では、集電体の延長部を介した固定方式と分離膜の拡張部を介した固定方式が結合された構造を実施例9として提供する。図5dは、図5aのモノセル200が最上層と最下層に積層された様子を示し、かつ、前記最上層と最下層に積層されたモノセル200は、一側で正極延長部11a同士で接合されて固定され、他側では負極延長部21a同士で接合されて固定され、前記最上層と最下層のモノセル200の間に、図3aに示された電極組立体と同一の構造を有するサブ電極組立体が挿入された様子が示された側面図である。
Claims (27)
- 負極集電体の表面に負極活物質が塗布された負極、分離膜、正極集電体の表面に正極活物質が塗布された正極が繰り返し積層された電極組立体であって、
正極、分離膜、負極、分離膜の順に積層されたモノセル;を含み、
前記モノセルは、少なくとも二つ以上が積層され、かつ、前記モノセルのうちいずれか一つは一側に長く拡張された拡張部が分離膜中の一つに形成され、前記分離膜の拡張部が最外側層に置かれるように積層されたモノセルを取り囲むことで、前記積層されたモノセルの固定がなされる電極組立体。 - 拡張部が形成されたモノセルは最上層または最下層に積層されたモノセルであり、前記拡張部が形成された分離膜は該当モノセルで負極と正極の間に置かれた分離膜である、請求項1に記載の電極組立体。
- 前記モノセルは四角形状を有し、かつ、正極から拡張された正極タブと負極から拡張された負極タブは互いに逆方向に向かって突出され、前記分離膜の拡張部は正極タブまたは負極タブが突出される方向と垂直をなす方向に拡張された、請求項1または2に記載の電極組立体。
- 前記モノセルは、正極と分離膜の間と分離膜と負極の間が接着された、請求項1から3のいずれか一項に記載の電極組立体。
- 拡張部が形成された分離膜を有するモノセルは最上層に積層されたモノセルであり、拡張部が形成された分離膜の上には正極が積層され、
前記拡張部が電極組立体全体を取り囲み、その終端が、前記拡張部が形成された分離膜の上に置かれた正極の上を覆うと、その上に負極がさらに積層された、請求項1から4のいずれか一項に記載の電極組立体。 - 拡張部が形成された分離膜を有するモノセルは最上層に積層されたモノセルであり、拡張部が形成された分離膜の上には正極が積層され、かつ、
前記拡張部が形成された分離膜の上に積層された正極の上に分離膜がさらに積層され、その上に負極がさらに積層された、請求項1から4のいずれか一項に記載の電極組立体。 - 拡張部が形成された分離膜を有するモノセルは最上層に積層されたモノセルであり、拡張部が形成された分離膜の上には正極が積層され、かつ、
前記拡張部が形成された分離膜の上に積層された正極は、正極集電体の一面にだけ正極活物質が塗布された断面正極であり、正極活物質が塗布されていない面が上方を向くように配置された、請求項1から4のいずれか一項に記載の電極組立体。 - 負極集電体の表面に負極活物質が塗布された負極、分離膜、正極集電体の表面に正極活物質が塗布された正極が繰り返し積層された電極組立体であって、
正極、分離膜、負極、分離膜の順に積層されたモノセル;を含み、
前記モノセルは少なくとも二つ以上が積層され、最上層に積層されたモノセルの上に分離膜と負極が順にさらに積層され、かつ、
負極とともにさらに積層された分離膜は一側に長く拡張された拡張部が形成され、前記拡張部が積層されたモノセル及びさらに積層された負極を取り囲むことで固定がなされる電極組立体。 - 前記拡張部は、積層されたモノセルを取り囲み、その終端は予め定められた地点で接着されて固定された、請求項1から8のいずれか一項に記載の電極組立体。
- 前記拡張部は、正極または負極と接触する分離膜の他の部分と厚さが異なって形成される、請求項1から9のいずれか一項に記載の電極組立体。
- 前記拡張部は、正極または負極と接触する分離膜の他の部分と組成が異なって製造された、請求項1から10のいずれか一項に記載の電極組立体。
- 前記正極と負極が積層される方向に沿って立てられるよう、前記正極と負極の一側または両側に平板が挿入された状態で前記分離膜の拡張部が取り囲む、請求項1から11のいずれか一項に記載の電極組立体。
- 前記平板は、電気伝導性がない材質で製造された、請求項12に記載の電極組立体。
- 前記分離膜の拡張部はモノセルを二回取り囲み、
前記平板は、前記拡張部が一番目に取り囲む層と二番目に取り囲む層の間に挿入されるように配置され、かつ、熱伝導性を有する金属材質で製造された、請求項12に記載の電極組立体。 - 負極集電体の表面に負極活物質が塗布された負極、分離膜、正極集電体の表面に正極活物質が塗布された正極が繰り返し積層された電極組立体であって、
正極、分離膜、負極、分離膜の順に積層されたモノセル;を含み、
前記モノセルは、少なくとも二つ以上が積層され、かつ、前記モノセルのうち二つ以上はそれぞれ、正極集電体が一側に長く拡張された正極延長部及び負極集電体が他側に長く拡張された負極延長部が形成され、前記正極延長部と負極延長部は他のモノセルの正極延長部及び負極延長部のそれぞれと接合されることで積層されたモノセルの固定がなされる電極組立体。 - 前記正極延長部と負極延長部のそれぞれは正極から拡張された正極タブ及び負極から拡張された負極タブと別に形成された、請求項15に記載の電極組立体。
- 前記モノセルは四角形状を有し、かつ、正極タブと負極タブは互いに逆方向に向かって突出され、前記正極延長部同士接合された部分と負極延長部同士接合された部分は互いに逆方向に向かって突出され、かつ、正極タブ及び負極タブと垂直をなす方向に突出された、請求項16に記載の電極組立体。
- 前記正極延長部と負極延長部が形成されたモノセルは積層された全てのモノセルであり、全てのモノセルは、正極延長部は正極延長部同士、負極延長部は負極延長部同士で接合がなされる、請求項15から17のいずれか一項に記載の電極組立体。
- 最上層に積層されたモノセルの最上層には正極が位置し、前記最上層に位置する正極の上に分離膜と負極が順にさらに積層された、請求項15から18のいずれか一項に記載の電極組立体。
- 前記正極延長部と負極延長部が形成されたモノセルは、最上層に積層されたモノセルと最下層に積層されたモノセルであり、前記最上層に積層されたモノセルと最下層に積層されたモノセルの間には複数のモノセルが積層されてなるサブ電極組立体が挿入され、かつ、
前記サブ電極組立体をなすモノセルのうちいずれか一つは一側に長く拡張された拡張部が分離膜中の一つに形成され、前記分離膜の拡張部がサブ電極組立体で最外側層に置かれるよう、前記サブ電極組立体の全てのモノセルを取り囲む、請求項15から17のいずれか一項に記載の電極組立体。 - 前記正極集電体で、正極延長部は正極活物質が塗布された部分と厚さが異なって形成され、
前記負極集電体で、負極延長部は負極活物質が塗布された部分と厚さが異なって形成される、請求項15から20のいずれか一項に記載の電極組立体。 - 前記モノセルは四角形状を有し、正極集電体から拡張された正極タブが正極延長部と一体に形成され、負極集電体から拡張された負極タブが負極延長部と一体に形成され、かつ、前記正極延長部はモノセルの二つの辺から突出された形態を有し、負極延長部は正極延長部が突出された二つの辺の反対側の二つの辺から突出された形態を有する、請求項15、18から21のいずれか一項(請求項16または17を引用するものを除く。)に記載の電極組立体。
- 前記正極延長部同士で接合された部分と負極延長部同士で接合された部分には、正極と負極が積層される方向に沿って窪んだパターン溝が形成された、請求項15から22のいずれか一項に記載の電極組立体。
- 前記正極延長部同士接合された部分に形成されたパターン溝は、前記負極延長部同士接合された部分に形成されたパターン溝と対称をなす位置に配置された、請求項23に記載の電極組立体。
- 前記モノセルは、正極と分離膜の間と分離膜と負極の間が接着された、請求項23に記載の電極組立体。
- 請求項1から25のいずれか一項に記載の電極組立体がパウチ内に内蔵される二次電池。
- 請求項26に記載の二次電池の複数が電気的に連結されるように搭載される二次電池モジュール。
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