JP7528399B2 - 電極組立体およびそれを含む二次電池 - Google Patents
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Description
本出願は、２０２０年０６月０８日付けの韓国特許出願第１０－２０２０－００６９２９４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全ての内容は、本明細書の一部として組み込まれる。
本発明は、電極組立体およびそれを含む二次電池に関する。
本発明は、電極組立体およびそれを含む二次電池に関する。
二次電池は、一次電池とは異なって再充電が可能であり、また、小型および大容量化の可能性により、近年多く研究開発されている。モバイル機器に対する技術開発と需要が増加するにつれ、エネルギー源としての二次電池の需要が急激に増加している。
二次電池は、電池ケースの形状に応じて、コイン型電池、円筒型電池、角型電池、およびパウチ型電池に分類される。二次電池において、電池ケースの内部に取り付けられる電極組立体は、電極およびセパレータの積層構造からなる充放電可能な発電素子である。
電極組立体は、活物質が塗布されたシート状の正極と負極との間にセパレータを介在して巻き取ったゼリーロール（Ｊｅｌｌｙ－ｒｏｌｌ）型、複数の正極と負極をセパレータが介在された状態で順次積層したスタック型、およびスタック型の単位セルを長さの長い分離フィルムで巻き取ったスタック／フォールディング型に概ね分類することができる。
中でも、ゼリーロール型電極組立体は、製造が容易でありながらも、重量当たりにエネルギー密度が高いという長所を有しているため広く用いられている。
中でも、ゼリーロール型電極組立体は、製造が容易でありながらも、重量当たりにエネルギー密度が高いという長所を有しているため広く用いられている。
ゼリーロール型電極組立体を含む円筒型セルの場合、正極、負極、およびセパレータを重ねて巻き取りによりゼリーロールを形成し、缶の内部に挿入してセルを作製するが、この際、セルが充電および放電を繰り返すことで、内部的にセルの中心部とセルの外側部との温度差が発生することになる。これは、充電および放電を繰り返すことで発生した熱がセルの中心部に集まることで発生するが、セルの内部的な温度差は、セルの中心部と外側部との反応速度差が発生することになり、よって、セル性能の劣化の原因になるという問題がある。
本発明の１つの観点は、電極積層体の巻き取り外側部と巻き取り中心部との間の温度差が減少することができる電極組立体およびそれを含む二次電池を提供するためのものである。
本発明の実施形態に係る電極組立体は、電極およびセパレータが交互に積層されて巻き取られた電極積層体と、前記電極積層体の巻き取り中心部に位置し、前記電極積層体の巻き取り外側部と巻き取り中心部との間の温度差が減少するように補正する温度差補正部材と、を含み、前記温度差補正部材は、相変化物質を含むことができる。
一方、本発明の実施形態に係る二次電池は、前記本発明の実施形態に係る電極組立体を含むことができる。
一方、本発明の実施形態に係る二次電池は、前記本発明の実施形態に係る電極組立体を含むことができる。
本発明によると、電池の充放電時、電極積層体の巻き取り中心部の温度が一定温度以上に上がる際に、相変化物質を含む温度差補正部材が電極積層体の巻き取り中心部に位置して相変化し、巻き取り中心部の熱を吸収することで、電極積層体の巻き取り外側部と巻き取り中心部との間の温度差が減少するように補正することができ、これにより、電池性能の劣化を防止することができる。
本発明の目的、特定の長所、および新規な特徴は、添付図面と関連付けられる以下の詳細な説明および好ましい実施形態からさらに明らかになるであろう。本明細書において、各図面の構成要素に参照番号を付するにおいて、同一の構成要素に限っては、他の図面上に表示される際にも、可能な限り同一の番号を有するようにしていることに留意しなければならない。また、本発明は、種々の異なる形態で実現されてもよく、ここで説明する実施形態に限定されない。そして、本発明を説明するにおいて、本発明の要旨を不要に濁す恐れのある関連の公知技術に関する詳細な説明は省略することにする。
第１実施形態に係る電極組立体
図１は、本発明の実施形態に係る電極組立体およびそれを含む二次電池を示した斜視図であり、図２は、本発明の第１実施形態に係る電極組立体が巻き取られる前の展開された状態を示した平面図であり、図３は、本発明の第１実施形態に係る電極組立体が巻き取られる前の展開された状態を示した正面図である。
図１は、本発明の実施形態に係る電極組立体およびそれを含む二次電池を示した斜視図であり、図２は、本発明の第１実施形態に係る電極組立体が巻き取られる前の展開された状態を示した平面図であり、図３は、本発明の第１実施形態に係る電極組立体が巻き取られる前の展開された状態を示した正面図である。
図１～図３を参照すると、本発明の第１実施形態に係る電極組立体１００は、電極１３０およびセパレータ１６０が交互に積層されて巻き取られた電極積層体Ｓと、電極積層体Ｓの巻き取り中心部Ｉに位置する温度差補正部材１８０、１９０と、を含み、温度差補正部材１８０、１９０は、相変化物質を含む。
以下、図１～図３を参照して、本発明の第１実施形態に係る電極組立体についてさらに詳しく説明することにする。
図１～図３を参照すると、電極積層体Ｓは、充放電が可能な発電素子であり、電極１３０とセパレータ１６０が結集して交互に積層された構造を形成する。ここで、電極積層体Ｓは、電極１３０およびセパレータ１６０が交互に結集して巻き取られた形態に形成されることができる。この際、電極積層体Ｓは、中心軸Ｃを中心に巻き取られた円柱形状に巻き取られることができる。
図１～図３を参照すると、電極積層体Ｓは、充放電が可能な発電素子であり、電極１３０とセパレータ１６０が結集して交互に積層された構造を形成する。ここで、電極積層体Ｓは、電極１３０およびセパレータ１６０が交互に結集して巻き取られた形態に形成されることができる。この際、電極積層体Ｓは、中心軸Ｃを中心に巻き取られた円柱形状に巻き取られることができる。
電極１３０は、正極１１０および負極１２０を含むことができる。そして、セパレータ１６０は、正極１１０と負極１２０を分離して電気的に絶縁させる。
正極１１０は、正極集電体１１１と、正極集電体１１１上に正極活物質が積層されて形成される領域である正極活物質部１１２と、正極活物質が積層されていない領域である正極無地部１１３、１１４と、を含むことができる。この際、正極活物質部１１２は、正極有地部を形成することができる。
正極１１０は、正極集電体１１１と、正極集電体１１１上に正極活物質が積層されて形成される領域である正極活物質部１１２と、正極活物質が積層されていない領域である正極無地部１１３、１１４と、を含むことができる。この際、正極活物質部１１２は、正極有地部を形成することができる。
正極集電体１１１は、例えば、アルミニウム材質の箔（Ｆｏｉｌ）からなることができる。
正極活物質は、リチウムマンガン酸化物、リチウムコバルト酸化物、リチウムニッケル酸化物、リチウムリン酸鉄、またはこの中の１種以上が含まれた化合物および混合物などからなることができる。
正極無地部１１３、１１４は、巻き取り中心部Ｉに位置する正極無地部１１３と、巻き取り外側部Ｏに位置する正極無地部１１４と、を含むことができる。
正極活物質は、リチウムマンガン酸化物、リチウムコバルト酸化物、リチウムニッケル酸化物、リチウムリン酸鉄、またはこの中の１種以上が含まれた化合物および混合物などからなることができる。
正極無地部１１３、１１４は、巻き取り中心部Ｉに位置する正極無地部１１３と、巻き取り外側部Ｏに位置する正極無地部１１４と、を含むことができる。
負極１２０は、負極集電体１２１と、負極集電体１２１上に負極活物質が積層されて形成される領域である負極活物質部１２２と、負極活物質が積層されていない領域である負極無地部１２３、１２４と、を含むことができる。この際、負極活物質部１２２は、負極有地部を形成することができる。
負極集電体１２１は、例えば、銅（Ｃｕ）またはニッケル（Ｎｉ）材質の箔（ｆｏｉｌ）からなることができる。
負極活物質は、例えば、人造黒鉛、リチウム金属、リチウム合金、カーボン、石油コークス、活性化カーボン、グラファイト、シリコン化合物、スズ化合物、チタン化合物、またはこれらの合金からなることができる。この際、負極活物質は、例えば、非黒鉛系のＳｉＯ（ｓｉｌｉｃａ、シリカ）またはＳｉＣ（ｓｉｌｉｃｏｎ ｃａｒｂｉｄｅ、シリコンカーバイド）などをさらに含んでなることができる。
負極活物質は、例えば、人造黒鉛、リチウム金属、リチウム合金、カーボン、石油コークス、活性化カーボン、グラファイト、シリコン化合物、スズ化合物、チタン化合物、またはこれらの合金からなることができる。この際、負極活物質は、例えば、非黒鉛系のＳｉＯ（ｓｉｌｉｃａ、シリカ）またはＳｉＣ（ｓｉｌｉｃｏｎ ｃａｒｂｉｄｅ、シリコンカーバイド）などをさらに含んでなることができる。
負極無地部１２３、１２４は、負極１２０において巻き取り中心部Ｉに位置する負極無地部１２３と、負極１２０において巻き取り外郭部Ｏに位置する負極無地部１２４と、を含むことができる。
セパレータ１６０は、絶縁材質からなり、正極１１０と負極１２０との間を絶縁することができる。
また、セパレータ１６０は、例えば、微多孔性を有するポリエチレン、ポリプロピレン、またはこれらの組み合わせにより製造される多層フィルムや、ポリビニリデンフルオライド、ポリエチレンオキサイド、ポリアクリロニトリル、またはポリビニリデンフルオライドヘキサフルオロプロピレン共重合体のような固体高分子電解質用またはゲル状高分子電解質用高分子フィルムであってもよい。
また、セパレータ１６０は、例えば、微多孔性を有するポリエチレン、ポリプロピレン、またはこれらの組み合わせにより製造される多層フィルムや、ポリビニリデンフルオライド、ポリエチレンオキサイド、ポリアクリロニトリル、またはポリビニリデンフルオライドヘキサフルオロプロピレン共重合体のような固体高分子電解質用またはゲル状高分子電解質用高分子フィルムであってもよい。
そして、セパレータ１６０は、第１セパレータ１４０および第２セパレータ１５０を含むことができる。
この際、電極積層体Ｓは、正極１１０、第１セパレータ１４０、負極１２０、および第２セパレータ１５０の順に積層されることができる。
この際、電極積層体Ｓは、正極１１０、第１セパレータ１４０、負極１２０、および第２セパレータ１５０の順に積層されることができる。
電極タブ１７０は、電極１３０に付着され、電極１３０と電気的に連結される。
電極タブ１７０は、正極１１０に付着された正極タブ１７２と、負極１２０に付着された負極タブ１７１と、を含むことができる。
電極タブ１７０は、正極１１０に付着された正極タブ１７２と、負極１２０に付着された負極タブ１７１と、を含むことができる。
一方、正極タブ１７２は、図１を参照すると、上部方向であるキャップ３０が位置した方向に形成され、負極タブ１７１は、下部方向である電池ケース２０の収容部２１の底面に向かって位置することができる。
温度差補正部材１８０、１９０は、電極積層体Ｓの巻き取り中心部Ｉに位置し、電極積層体Ｓの巻き取り外側部と巻き取り中心部Ｉとの間の温度差が減少するように補正することができる。
温度差補正部材１８０、１９０は、相変化物質を含むことができる。
相変化物質は、一定温度以上で固体から液体に相変化し、周辺の熱を吸収することができる。これにより、相変化物質は、周辺の温度が一定温度以上に上がらないようにすることができる。したがって、相変化物質を含む温度差補正部材１８０、１９０が電極積層体Ｓの巻き取り中心部Ｉに位置し、巻き取り中心部Ｉの温度が一定温度以上に上がる際に、相変化物質が相変化し、巻き取り中心部Ｉの熱を吸収することになり、電極積層体Ｓの巻き取り外側部Ｏと巻き取り中心部Ｉとの間の温度差を減少させることができる。
相変化物質は、一定温度以上で固体から液体に相変化し、周辺の熱を吸収することができる。これにより、相変化物質は、周辺の温度が一定温度以上に上がらないようにすることができる。したがって、相変化物質を含む温度差補正部材１８０、１９０が電極積層体Ｓの巻き取り中心部Ｉに位置し、巻き取り中心部Ｉの温度が一定温度以上に上がる際に、相変化物質が相変化し、巻き取り中心部Ｉの熱を吸収することになり、電極積層体Ｓの巻き取り外側部Ｏと巻き取り中心部Ｉとの間の温度差を減少させることができる。
相変化物質は、例えば０～１００℃以上で動作することができる。ここで、相変化物質は、具体的に、例えば３５～８０℃以上で動作する素材からなることができる。この際、相変化物質は、より具体的に、例えば３５℃以上で動作する素材からなることができる。したがって、相変化物質が少なくとも３５℃以上で動作する素材からなっており、電池性能の劣化の原因になる電極積層体Ｓの巻き取り中心部Ｉと巻き取り外側部Ｏとの反応速度差が超えないようにすることができる。
相変化物質は、水和無機塩、多価アルコール、ＰＥＴ－ＰＥＧ共重合体、ＰＥＧ（ポリエチレングリコール、ｐｏｌｙ ｅｔｈｙｌｅｎｅ ｇｌｙｃｏｌ）、ＰＴＭＧ（ポリテトラメチレングリコール、Ｐｏｌｙｔｅｔｒａｍｅｔｈｙｌｅｎｅ ｇｌｙｃｏｌ）、または直鎖状炭化水素のうちいずれか１つ以上からなることができる。
また、温度差補正部材１８０、１９０は、電極１３０の有地部または無地部のうち少なくともいずれか１つ以上に位置することができる。ここで、温度差補正部材１８０、１９０は、例えば、電極積層体Ｓの巻き取り中心部Ｉにおいて、電極１３０の有地部および無地部にかけて位置することができる。すなわち、温度差補正部材１８０、１９０は、電極積層体Ｓの巻き取り中心部Ｉにおいて、正極１１０の有地部および無地部１１３、および負極１２０の有地部および無地部１２３にかけて位置することができる。
さらに、温度差補正部材１８０、１９０は、マイクロカプセル（ｍｉｃｒｏ ｃａｐｓｕｌｅ）形態に形成されることができる。
ここで、温度差補正部材１８０、１９０は、一例として、相変化物質がカプセル形態に形成されることができる。
ここで、温度差補正部材１８０、１９０は、一例として、相変化物質がカプセル形態に形成されることができる。
一方、温度差補正部材１８０、１９０は、他例として、相変化物質がカプセルコーティング物質に収容された形態に形成されることができる。この際、温度差補正部材１８０、１９０は、例えば、相変化物質の外面にカプセルコーティング物質であるゼラチンがコーティングされた形態であってもよいが、本発明のカプセルコーティング物質が必ずしもこれに限定されるものではない。
上記のように構成された本発明の第１実施形態に係る電極組立体１００は、相変化物質を含む温度差補正部材１８０、１９０が電極積層体Ｓの巻き取り中心部Ｉに位置し、二次電池１０の充放電時、電極積層体Ｓの巻き取り中心部Ｉの温度が一定温度以上に上がる際に、相変化物質が相変化し、周辺の熱を吸収することになる。これにより、電極積層体Ｓの巻き取り外側部Ｏと巻き取り中心部Ｉとの間の温度差が減少し、電池性能の劣化を防止することができる。
第２実施形態に係る電極組立体
図４は、本発明の第２実施形態に係る電極組立体が巻き取られる前の展開された状態を示した平面図であり、図５は、本発明の第２実施形態に係る電極組立体が巻き取られる前の展開された状態を示した正面図である。
図４は、本発明の第２実施形態に係る電極組立体が巻き取られる前の展開された状態を示した平面図であり、図５は、本発明の第２実施形態に係る電極組立体が巻き取られる前の展開された状態を示した正面図である。
以下、第２実施形態に係る電極組立体２００を説明することにする。
図１、図４、および図５を参照すると、本発明の第２実施形態に係る電極組立体２００は、電極１３０およびセパレータ１６０が交互に積層されて巻き取られた電極積層体Ｓと、電極積層体Ｓの巻き取り中心部Ｉに位置する温度差補正部材２８０、２９０と、を含み、温度差補正部材２８０、２９０は、相変化物質を含む。
図１、図４、および図５を参照すると、本発明の第２実施形態に係る電極組立体２００は、電極１３０およびセパレータ１６０が交互に積層されて巻き取られた電極積層体Ｓと、電極積層体Ｓの巻き取り中心部Ｉに位置する温度差補正部材２８０、２９０と、を含み、温度差補正部材２８０、２９０は、相変化物質を含む。
本発明の第２実施形態に係る電極組立体２００は、前述した第１実施形態に係る電極組立体と比較する際に、温度差補正部材２８０、２９０の実施形態に差がある。したがって、本実施形態は、第１実施形態と重複する内容は省略するか簡略に記述し、相違点を中心に記述することにする。
より詳細には、電極積層体Ｓは、電極１３０とセパレータ１６０が結集して交互に積層された構造を形成する。ここで、電極積層体Ｓは、電極１３０およびセパレータ１６０が交互に結集して巻き取られた形態に形成されることができる。この際、電極積層体Ｓは、中心軸Ｃを中心に巻き取られた円柱形状に巻き取られることができる。
電極１３０は、正極１１０および負極１２０を含むことができる。そして、セパレータ１６０は、正極１１０と負極１２０を分離して電気的に絶縁させる。
電極タブ１７０は、電極１３０に付着され、電極１３０と電気的に連結される。
電極タブ１７０は、正極１１０に付着された正極タブ１７２と、負極１２０に付着された負極タブ１７１と、を含むことができる。
電極タブ１７０は、電極１３０に付着され、電極１３０と電気的に連結される。
電極タブ１７０は、正極１１０に付着された正極タブ１７２と、負極１２０に付着された負極タブ１７１と、を含むことができる。
温度差補正部材２８０、２９０は、電極積層体Ｓの巻き取り中心部Ｉに位置し、電極積層体Ｓの巻き取り外側部と巻き取り中心部Ｉとの間の温度差が減少するように補正することができる。
温度差補正部材２８０、２９０は、相変化物質を含むことができる。
相変化物質は、一定温度以上で固体から液体に相変化し、周辺の熱を吸収することができる。
相変化物質は、一定温度以上で固体から液体に相変化し、周辺の熱を吸収することができる。
相変化物質は、例えば０～１００℃以上で動作することができる。ここで、相変化物質は、具体的に、例えば３５～８０℃以上で動作する素材からなることができる。ここで、相変化物質は、より具体的に、例えば３５℃以上で動作する素材からなることができる。
相変化物質は、水和無機塩、多価アルコール、ＰＥＴ－ＰＥＧ共重合体、ＰＥＧ（ポリエチレングリコール、ｐｏｌｙ ｅｔｈｙｌｅｎｅ ｇｌｙｃｏｌ）、ＰＴＭＧ（ポリテトラメチレングリコール、Ｐｏｌｙｔｅｔｒａｍｅｔｈｙｌｅｎｅ ｇｌｙｃｏｌ）、または直鎖状炭化水素のうちいずれか１つ以上からなることができる。
また、温度差補正部材２８０、２９０は、電極積層体Ｓの巻き取り中心部Ｉにおいて、電極１３０の無地部に位置することができる。ここで、温度差補正部材２８０、２９０は、巻き取り中心部Ｉに位置する正極無地部１１３または負極無地部１２３のうち少なくともいずれか１つ以上の部分に位置することができる。この際、温度差補正部材２８０、２９０は、例えば、巻き取り中心部Ｉに位置する正極無地部１１３および負極無地部１２３に付着されることができる。
さらに、温度差補正部材２８０、２９０は、織物形態に形成されることができる。そして、温度差補正部材２８０、２９０は、織物状基材に相変化物質が塗布された形態であってもよい。ここで、織物状基材は、織物形態の繊維であってもよい。この際、織物形態の繊維材質は、例えばナイロンであってもよいが、本発明の織物状基材がナイロンに必ずしも限定されるものではない。一方、温度差補正部材２８０、２９０は、織物状基材に相変化物質が塗布される際に粘着剤を含んで塗布され、電極１３０の無地部に付着されることができる。
したがって、温度差補正部材２８０、２９０は、織物形態に形成され、電極積層体Ｓにおいて巻き取り中心部Ｉの付着部位から離脱せず、巻き取り中心部Ｉと巻き取り外側部Ｏとの間の温度差を補正することができる。
第３実施形態に係る電極組立体
図６は、本発明の第３実施形態に係る電極組立体が巻き取られる前の展開された状態を示した平面図であり、図７は、本発明の第３実施形態に係る電極組立体が巻き取られる前の展開された状態を示した正面図である。
図６は、本発明の第３実施形態に係る電極組立体が巻き取られる前の展開された状態を示した平面図であり、図７は、本発明の第３実施形態に係る電極組立体が巻き取られる前の展開された状態を示した正面図である。
以下、第３実施形態に係る電極組立体３００を説明することにする。
図６および図７を参照すると、本発明の第３実施形態に係る電極組立体３００は、電極１３０およびセパレータ１６０が交互に積層されて巻き取られた電極積層体Ｓと、電極積層体Ｓの巻き取り中心部Ｉに位置する温度差補正部材３８０、３９０と、を含み、温度差補正部材３８０、３９０は、相変化物質を含む。
図６および図７を参照すると、本発明の第３実施形態に係る電極組立体３００は、電極１３０およびセパレータ１６０が交互に積層されて巻き取られた電極積層体Ｓと、電極積層体Ｓの巻き取り中心部Ｉに位置する温度差補正部材３８０、３９０と、を含み、温度差補正部材３８０、３９０は、相変化物質を含む。
本発明の第３実施形態に係る電極組立体３００は、前述した第１実施形態および第２実施形態に係る電極組立体と比較する際に、温度差補正部材３８０、３９０の実施形態に差がある。したがって、本実施形態は、前述した実施形態と重複する内容は省略するか簡略に記述し、相違点を中心に記述することにする。
図１、図６、および図７を参照すると、電極積層体Ｓは、充放電が可能な発電素子であり、電極１３０とセパレータ１６０が結集して交互に積層された構造を形成する。ここで、電極積層体Ｓは、電極１３０およびセパレータ１６０が交互に結集して巻き取られた形態に形成されることができる。この際、電極積層体Ｓは、中心軸Ｃを中心に巻き取られた円柱形状に巻き取られることができる。
電極１３０は、正極１１０および負極１２０を含むことができる。そして、セパレータ１６０は、正極１１０と負極１２０を分離して電気的に絶縁させる。
電極タブ１７０は、電極１３０に付着され、電極１３０と電気的に連結される。
電極タブ１７０は、正極１１０に付着された正極タブ１７２と、負極１２０に付着された負極タブ１７１と、を含むことができる。
電極タブ１７０は、電極１３０に付着され、電極１３０と電気的に連結される。
電極タブ１７０は、正極１１０に付着された正極タブ１７２と、負極１２０に付着された負極タブ１７１と、を含むことができる。
温度差補正部材３８０、３９０は、電極積層体Ｓの巻き取り中心部Ｉに位置し、電極積層体Ｓの巻き取り外側部Ｏと巻き取り中心部Ｉとの間の温度差が減少するように補正することができる。
温度差補正部材３８０、３９０は、相変化物質を含むことができる。
相変化物質は、一定温度以上で固体から液体に相変化し、周辺の熱を吸収することができる。
相変化物質は、一定温度以上で固体から液体に相変化し、周辺の熱を吸収することができる。
相変化物質は、例えば０～１００℃以上で動作することができる。ここで、相変化物質は、具体的に、例えば３５～８０℃以上で動作する素材からなることができる。ここで、相変化物質は、より具体的に、例えば３５℃以上で動作する素材からなることができる。
相変化物質は、水和無機塩、多価アルコール、ＰＥＴ－ＰＥＧ共重合体、ＰＥＧ（ポリエチレングリコール、ｐｏｌｙ ｅｔｈｙｌｅｎｅ ｇｌｙｃｏｌ）、ＰＴＭＧ（ポリテトラメチレングリコール、Ｐｏｌｙｔｅｔｒａｍｅｔｈｙｌｅｎｅ ｇｌｙｃｏｌ）、または直鎖状炭化水素のうちいずれか１つ以上からなることができる。
また、温度差補正部材３８０、３９０は、一例として、電極積層体Ｓの巻き取り中心部Ｉにおいて、正極１１０と負極１２０との間に位置することができる。ここで、温度差補正部材３８０、３９０は、正極１１０および負極１２０において、セパレータ１６０を間に置き、互いに対向する面に位置することができる。一方、温度差補正部材３８０、３９０は、他例として、巻き取り中心部Ｉにおいて正極１１０と負極１２０との間に位置し、電極積層体Ｓにおいて巻き取り中心部Ｉの他に、残りの領域の正極１１０と負極１２０との間にさらに位置することができる。すなわち、温度差補正部材３８０、３９０は、正極１１０と負極１２０との間の全体領域に位置することができる。
温度差補正部材３８０、３９０は、マイクロカプセル（ｍｉｃｒｏ ｃａｐｓｕｌｅ）形態に形成されることができる。
ここで、温度差補正部材３８０、３９０は、一例として、相変化物質がカプセル形態に形成されることができる。
ここで、温度差補正部材３８０、３９０は、一例として、相変化物質がカプセル形態に形成されることができる。
一方、温度差補正部材３８０、３９０は、他例として、相変化物質がカプセルコーティング物質に収容された形態に形成されることができる。この際、温度差補正部材３８０、３９０は、例えば、相変化物質の外面にカプセルコーティング物質であるゼラチンがコーティングされた形態であってもよいが、本発明のカプセルコーティング物質が必ずしもこれに限定されるものではない。
上記のように構成された本発明の第３実施形態に係る電極組立体３００は、相変化物質を含む温度差補正部材３８０、３９０が電極積層体Ｓの巻き取り中心部Ｉおよび巻き取り外側部Ｏを含む正極１１０と負極１２０との間の全体領域に位置し、二次電池１０の充放電時、電極積層体Ｓの一部分の温度が一定温度以上に上がる際に、相変化物質が相変化し、電極積層体Ｓの一部分の熱を吸収することになる。これにより、電極積層体Ｓの一部分と他部分との間の温度差が減少し、電池性能の劣化を防止することができる。
二次電池
以下、実施形態に係る二次電池を説明することにする。
図１および図２を参照すると、本発明の実施形態に係る二次電池１０は、電極組立体１００および電池ケース２０を含み、電極組立体１００は、電極１３０およびセパレータ１６０が交互に積層されて巻き取られた電極積層体Ｓと、電極積層体Ｓの巻き取り中心部Ｉに位置する温度差補正部材１８０、１９０と、を含み、温度差補正部材１８０、１９０は、相変化物質を含む。
以下、実施形態に係る二次電池を説明することにする。
図１および図２を参照すると、本発明の実施形態に係る二次電池１０は、電極組立体１００および電池ケース２０を含み、電極組立体１００は、電極１３０およびセパレータ１６０が交互に積層されて巻き取られた電極積層体Ｓと、電極積層体Ｓの巻き取り中心部Ｉに位置する温度差補正部材１８０、１９０と、を含み、温度差補正部材１８０、１９０は、相変化物質を含む。
本発明の実施形態に係る二次電池１０は、前述した第１実施形態～第３実施形態に係る電極組立体を含む二次電池に関する。したがって、本実施形態は、前述した実施形態と重複する内容は省略するか簡略に記述し、相違点を中心に記述することにする。
より具体的に、本発明の実施形態に係る二次電池１０は、電極組立体１００と、電極組立体１００が収容される電池ケース２０と、を含む。この際、本発明の実施形態に係る二次電池１０は、電池ケース２０の内部に収容される電解液をさらに含むことができる。
電池ケース２０は、電極組立体１００が収容される、上部に開口された収容部２１が形成されることができる。この際、電池ケース２０は、例えば、円筒形状に形成されることができる。
本発明の実施形態に係る二次電池１０は、電池ケース２０の開口された収容部２１を覆うキャップ（Ｃａｐ）３０をさらに含むことができる。
電極タブ１７０は、電極１３０に付着され、電極１３０と電気的に連結される。
電極タブ１７０は、正極１１０に付着された正極タブ１７２と、負極１２０に付着された負極タブ１７１と、を含むことができる。
電極タブ１７０は、電極１３０に付着され、電極１３０と電気的に連結される。
電極タブ１７０は、正極１１０に付着された正極タブ１７２と、負極１２０に付着された負極タブ１７１と、を含むことができる。
一方、正極タブ１７２は、図１を参照すると、上部方向であるキャップ３０が位置した方向に形成され、負極タブ１７１は、下部方向である電池ケース２０の収容部２１の底面に向かって位置することができる。この際、正極タブ１７２と連結されたキャップ３０は正極端子を形成し、負極タブ１７１と連結された電池ケース２０の下部は負極端子を形成することができる。ここで、キャップ３０と電池ケース２０との間は絶縁されることができる。
以上、本発明を具体的な実施形態により詳しく説明したが、これは本発明を具体的に説明するためのものであり、本発明はこれに限定されない。本発明の技術的思想内で当該分野の通常の知識を有する者により多様な実施が可能であるといえる。
また、発明の具体的な保護範囲は、添付された特許請求の範囲により明らかになるであろう。
また、発明の具体的な保護範囲は、添付された特許請求の範囲により明らかになるであろう。
１０：二次電池
２０：電池ケース
２１：収容部
３０：キャップ
１００、２００、３００：電極組立体
１１０：正極
１１１：正極集電体
１１２：正極活物質部
１１３、１１４：正極無地部
１２０：負極
１２１：負極集電体
１２２：負極活物質部
１２３、１２４：負極無地部
１３０：電極
１４０：第１セパレータ
１５０：第２セパレータ
１６０：セパレータ
１７０：電極タブ
１７１：負極タブ
１７２：正極タブ
１８０、１９０、２８０、２９０、３８０、３９０：温度差補正部材
Ｃ：中心軸
Ｉ：巻き取り中心部
Ｏ：巻き取り外郭部
Ｓ：電極積層体
２０：電池ケース
２１：収容部
３０：キャップ
１００、２００、３００：電極組立体
１１０：正極
１１１：正極集電体
１１２：正極活物質部
１１３、１１４：正極無地部
１２０：負極
１２１：負極集電体
１２２：負極活物質部
１２３、１２４：負極無地部
１３０：電極
１４０：第１セパレータ
１５０：第２セパレータ
１６０：セパレータ
１７０：電極タブ
１７１：負極タブ
１７２：正極タブ
１８０、１９０、２８０、２９０、３８０、３９０：温度差補正部材
Ｃ：中心軸
Ｉ：巻き取り中心部
Ｏ：巻き取り外郭部
Ｓ：電極積層体
Claims (12)
- 電極およびセパレータが交互に積層されて巻き取られた電極積層体と、
前記電極積層体の巻き取り中心部に位置し、前記電極積層体の巻き取り外側部と巻き取り中心部との間の温度差が減少するように補正する温度差補正部材と、
を含み、
前記温度差補正部材は、相変化物質を含み、
前記温度差補正部材は、前記電極の無地部に付着される、電極組立体。 - 電極およびセパレータが交互に積層されて巻き取られた電極積層体と、
前記電極積層体の巻き取り中心部に位置し、前記電極積層体の巻き取り外側部と巻き取り中心部との間の温度差が減少するように補正する温度差補正部材と、
を含み、
前記温度差補正部材は、相変化物質を含み、
前記電極は、正極および負極を含み、
前記温度差補正部材は、前記正極と前記負極との間に位置する、電極組立体。 - 前記温度差補正部材は、
前記電極積層体において前記巻き取り中心部の他に、残りの領域の前記正極と前記負極との間にさらに位置する、請求項２に記載の電極組立体。 - 前記温度差補正部材は、
前記セパレータを間に置き、前記正極および前記負極の互いに対向する面に位置する、請求項２または３に記載の電極組立体。 - 電極およびセパレータが交互に積層されて巻き取られた電極積層体と、
前記電極積層体の巻き取り中心部に位置し、前記電極積層体の巻き取り外側部と巻き取り中心部との間の温度差が減少するように補正する温度差補正部材と、
を含み、
前記温度差補正部材は、相変化物質を含み、
前記温度差補正部材は、織物形態からなる、電極組立体。 - 前記相変化物質は、一定温度以上で固体から液体に相変化し、周辺の熱を吸収する、請求項１に記載の電極組立体。
- 前記相変化物質は、０～１００℃以上で動作する、請求項６に記載の電極組立体。
- 前記相変化物質は、３５～８０℃以上で動作する素材からなる、請求項７に記載の電極組立体。
- 前記相変化物質は、水和無機塩、多価アルコール、ＰＥＴ－ＰＥＧ共重合体、ＰＥＧ（ポリエチレングリコール、ｐｏｌｙ ｅｔｈｙｌｅｎｅ ｇｌｙｃｏｌ）、ＰＴＭＧ（ポリテトラメチレングリコール、Ｐｏｌｙｔｅｔｒａｍｅｔｈｙｌｅｎｅ ｇｌｙｃｏｌ）、または直鎖状炭化水素のうちいずれか１つ以上からなる、請求項１～８のいずれか一項に記載の電極組立体。
- 前記温度差補正部材は、前記電極の有地部および無地部に位置する、請求項１に記載の電極組立体。
- 前記温度差補正部材は、マイクロカプセル形態に形成される、請求項１～４のいずれか一項に記載の電極組立体。
- 請求項１～１１のいずれか一項に記載の電極組立体を含む二次電池。
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