KR100814562B1 - 2차 전지 - Google Patents

2차 전지 Download PDF

Info

Publication number
KR100814562B1
KR100814562B1 KR1020067022048A KR20067022048A KR100814562B1 KR 100814562 B1 KR100814562 B1 KR 100814562B1 KR 1020067022048 A KR1020067022048 A KR 1020067022048A KR 20067022048 A KR20067022048 A KR 20067022048A KR 100814562 B1 KR100814562 B1 KR 100814562B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
positive electrode
electrode plate
negative electrode
current collector
separator
Prior art date
Application number
KR1020067022048A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20070005692A (ko
Inventor
히로키 무라오카
다케시 후쿠마사
히로아키 후루타
히로시 마쓰노
Original Assignee
마쯔시다덴기산교 가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 마쯔시다덴기산교 가부시키가이샤 filed Critical 마쯔시다덴기산교 가부시키가이샤
Publication of KR20070005692A publication Critical patent/KR20070005692A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100814562B1 publication Critical patent/KR100814562B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/64—Carriers or collectors
    • H01M4/66—Selection of materials
    • H01M4/661—Metal or alloys, e.g. alloy coatings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04—Construction or manufacture in general
    • H01M10/0431—Cells with wound or folded electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/058—Construction or manufacture
    • H01M10/0587—Construction or manufacture of accumulators having only wound construction elements, i.e. wound positive electrodes, wound negative electrodes and wound separators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/36—Accumulators not provided for in groups H01M10/05-H01M10/34
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/531—Electrode connections inside a battery casing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2300/00—Electrolytes
    • H01M2300/0017—Non-aqueous electrolytes
    • H01M2300/0025—Organic electrolyte
    • H01M2300/0028—Organic electrolyte characterised by the solvent
    • H01M2300/0037—Mixture of solvents
    • H01M2300/004—Three solvents
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/131—Electrodes based on mixed oxides or hydroxides, or on mixtures of oxides or hydroxides, e.g. LiCoOx
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/133—Electrodes based on carbonaceous material, e.g. graphite-intercalation compounds or CFx
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/102—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by their shape or physical structure
    • H01M50/107—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by their shape or physical structure having curved cross-section, e.g. round or elliptic
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

본 발명의 2차 전지는, 양극집전체와 양극집전체에 담지된 양극합제층을 포함한 띠형상의 양극판, 음극집전체와 음극집전체에 담지된 음극합제층을 포함한 띠형상의 음극판, 양극판과 음극판의 사이에 배치된 띠형상의 세퍼레이터를 구비하고 있으며, 양극판과 음극판이, 세퍼레이터를 사이에 두고 감아 돌려져 극판군을 구성하고 있다. 양극판은, 감기가 시작되는 측의 제 1 끝단부 근방에서, 양극합제층이 형성되어 있지 않은 양극집전체의 노출부를 가짐과 동시에, 그 노출부에 접속된 양극 리드를 가지며, 양극 리드의 접속부의 바깥측에 세퍼레이터를 사이에 두고 인접하는 제 1 둘레와, 제 1 둘레의 바깥측에 세퍼레이터를 사이에 두고 인접하는 제 2 둘레가, 음극판의 음극합제층을 담지한 부위에서 구성되어 있다.

Description

2차 전지{SECONDARY BATTERY}
본 발명은, 양극판과 음극판을, 세퍼레이터를 사이에 두고 감아 돌려 극판군을 제작할 때에, 양극판이 파단 또는 파손하는 것을 방지함으로써, 신뢰성을 향상시킨 2차 전지에 관한 것이다.
2차 전지는, 일반적으로, 띠형상의 집전체에 양극합제층이 설치된 양극판과, 띠형상의 집전체에 음극합제층이 설치된 음극판을, 띠형상의 세퍼레이터를 사이에 두고, 소용돌이 형상으로 감아 돌린 극판군을 구비한다. 극판군의 가장 안둘레측에서는, 양극판의 양극합제층이 설치되어 있지 않은 부분, 즉 양극집전체의 노출부가 감아 돌려져 있다. 선두 양극 리드 구조라 불리는 구조에서는, 그 집전체의 노출부에, 양극 리드가 접속되어 있다. 즉, 양극 리드는 극판군의 감기가 시작되는 부분에 접속되어 있다.
선두 양극 리드 구조를 가진 극판군에서는, 내부 단락의 발생을 방지하기 위해서, 양극 리드와 음극판을 떨어뜨려 배치하는 것이 제안되어 있다(예를 들면, 특허문헌 1 및 특허문헌 2 참조).
특허문헌 1 : 일본 특허 제 3237015호 공보
특허문헌 2 : 일본 특허 제 3373934호 공보
상기와 같은 선두 양극 리드 구조를 가진 극판군에서는, 극판군의 가장 안둘레부, 즉 곡률반경이 가장 작아지는 부분에, 소정 두께의 양극 리드가 배치되어 있다. 이 때문에, 양극 리드가 접속된 양극판이, 세퍼레이터를 사이에 두고, 음극판과 함께 소용돌이 형상으로 감아 돌려진 경우, 양극집전체의 폭방향에 평행한 양극 리드의 끝단부에 겹쳐지는 양음극판 및 세퍼레이터 부분은, 그 이외의 부분에 비해서, 구부러짐이 커진다.
또한, 종래로부터, 양극판에의 양극합제의 담지량을 증가시켜, 프레스 롤에 의해, 합제층을 소정의 두께로 압연하여, 그 양극 활물질밀도를 증가시킴으로써, 전지 용량을 향상시키는 것이 이루어지고 있다. 예를 들면, 양극 활물질로서 리튬 함유 복합 산화물을 이용하고, 음극 활물질로서 탄소 재료를 이용하는 경우, 양극 활물질은, 음극 활물질보다 딱딱하기 때문에, 압연의 때에, 양극 활물질이 집전체에 먹혀들어가, 집전체의 두께가 국소적으로 얇아지는 경우가 있다.
집전체의 두께가 얇아진 부분은, 상기와 같이 접혀 구부러짐이 커지는 부분과 겹치면, 거기서 파단할 가능성이 있다. 양극판이 완전하게 파단하지 않고, 일부가 파단했을 경우에도, 그 파단부에 버(burr)가 발생하기 때문에, 그 버를 통하여 양극판이 다른 극판과 접촉하여, 내부 단락을 일으킬 가능성도 있다.
따라서, 본 발명은, 극판의 파단이나 극판끼리의 내부 단락을 저감하여, 신뢰성을 향상시키는 2차 전지를 제공하는 것을 목적으로 한다.
[과제를 해결하기 위한 수단]
본 발명은, 양극집전체와 양극집전체에 담지된 양극합제층을 포함한 띠형상의 양극판, 음극집전체와 음극집전체에 담지된 음극합제층을 포함한 띠형상의 음극판, 양극판과 음극판의 사이에 배치된 띠형상의 세퍼레이터를 구비하고, 양극판과 음극판이, 세퍼레이터를 사이에 두고 감아 돌려져 극판군을 구성하고 있는 2차전지에 관한 것이다. 양극판은, 감기가 시작되는 측의 제 1 끝단부 근방에서, 양극합제층이 형성되어 있지 않은 양극집전체의 노출부를 가짐과 동시에, 상기 노출부에 접속된 양극 리드를 가지며, 양극 리드의 접속부의 바깥측에 세퍼레이터를 사이에 두고 인접하는 제 1 둘레와, 제 1 둘레의 바깥측에 세퍼레이터를 사이에 두고 인접하는 제 2 둘레가, 음극판의 음극합제층을 담지한 부위에서 구성되어 있다.
상기 리튬이온 2차전지에 있어서, 제 2 둘레의 바깥측에 세퍼레이터를 사이에 두고 인접하는 제 3 둘레는, 양극판의 양극합제층을 담지한 부위에서 구성되어 있는 것이 바람직하다.
[발명의 효과]
본 발명의 2차 전지에 있어서는, 양극집전체의 양극 리드의 접속부의 바깥측에 세퍼레이터를 사이에 두고 인접하는 제 1 둘레, 제 1 둘레의 바깥측에 세퍼레이터를 사이에 두고 인접하는 제 2 둘레가, 음극판의 음극합제를 담지하는 부위에서 구성되어 있다. 제 1 둘레 및 제 2 둘레는, 쿠션으로서 기능하기 때문에, 양극집전체의 폭방향에 평행한 양극 리드의 끝단부와 겹쳐지는 양음극판의 부분 및 세퍼레이터의 부분의 접혀 구부러짐을 경감할 수 있다. 이에 따라, 양극판의 양극합제층을 담지하는 부위가 파단하거나, 내부 단락이 발생하거나 하는 것을 방지하여, 신뢰성이 높은 2차 전지를 제공하는 것이 가능해진다.
[도 1] 본 발명의 일실시형태와 관련된 2차 전지를 개략적으로 나타낸 부분 종단면도이다.
[도 2] 본 발명의 일실시형태와 관련된 2차 전지에 이용되는 극판군의 감기가 시작되는 측의 일부를 개략적으로 나타낸 횡단면도이다.
[도 3] 극판군의 감기가 끝나는 측을 개략적으로 나타낸 횡단면도이다.
[도 4] 극판군을 구성할 때의 감기 시작에 있어서의, 양극판과 음극판과 세퍼레이터의 배치를 나타내는 개략도이다.
[발명을 실시하기 위한 최선의 형태]
도 1에, 본 발명의 일실시형태에 관한 2차 전지를 나타낸다.
도 1의 2차 전지는, 극판군(4), 전지캔(5) 및 전해액(도시하지 않음)을 포함한다.
극판군(4)은, 띠형상의 양극판(1), 띠형상의 음극판(2), 및 양극판(1)과 음극판(2)의 사이에 배치된 띠형상의 세퍼레이터(3)를 포함한다. 극판군(4)은, 양극판(1)과 음극판(2)을, 세퍼레이터(3)를 사이에 두고, 소용돌이 형상으로 돌려 감는 것에 의해 구성된다.
극판군(4)은, 전지캔(5) 내에 수용되어 있으며, 극판군(4)의 상부 및 하부에는, 각각, 상부 절연 링(10) 및 하부 절연 링(11)이 배치되어 있다.
전지캔(5)은, 전지캔(5)의 개구 끝단부를, 절연 패킹(7)을 사이에 두고, 전지덮개(6)의 바깥둘레에 코킹시킴으로써, 밀폐되어 있다. 또, 전지캔(5)은 음극 단자로서 기능하고, 전지덮개(6)는 양극 단자로서 기능한다.
양극판(1)은, 양극 리드(8)에 의해 전지덮개(6)와 접속되어 있다. 음극판 (2)은, 음극 리드(9)에 의해 전지캔(5)과 접속되어 있다.
이어서, 본 발명에서 이용되는 극판군에 대하여 설명한다.
도 2에, 본 발명의 일실시형태와 관련된 2차 전지에 이용되는 극판군(4)의 감기가 시작되는 측의 일부를 개략적으로 나타낸다.
양극판(1)은, 양극집전체(1a)와 그 양면에 담지된 양극합제층(1b)으로 이루어진다. 마찬가지로, 음극판(2)은, 음극집전체(2a)와 그 양면에 담지된 음극합제층(2b)으로 이루어진다.
양극판(1)은, 감기가 시작되는 측의 제 1 끝단부 및 감기가 끝나는 측의 제 2 끝단부를 가진다. 양극판(1)의 제 1 끝단부 근방에, 양극합제층이 형성되어 있지 않은 양극집전체의 노출부(21)를 가진다. 노출부(21)의 소정의 위치에 양극 리드(8)가 접속되어 있다. 따라서, 양극 리드(8)의 접속부(22)는, 극판군(4)의 가장 안둘레부 부근에 위치하게 된다. 또한, 양극 리드(8)의 접속부(22)의 바깥측에 세퍼레이터(3)를 사이에 두고 인접하는 제 1 둘레(23)와, 제 1 둘레의 바깥측에 세퍼레이터(3)를 사이에 두고 인접하는 제 2 둘레(24)는, 음극판의 음극합제층을 담지한 부위에서 구성되어 있다. 또, 제 1 둘레와 제 2 둘레의 사이에는, 2매의 세퍼레이터에 끼워지도록 하여, 양극집전체의 노출부도 존재하고 있다.
도 2에서는, 제 2 둘레(24)의 바깥측에 세퍼레이터(3)를 사이에 두고 인접하는 제3 둘레(25)는, 양극판의 양극합제층을 담지한 부위에서 구성되어 있다.
상기와 같이, 극판군의 가장 안둘레측에, 양극 리드(8)를 설치하면, 양극집전체의 양극 리드가 접속된 접속부(22)가 구부러지기 어려워진다. 또한, 양극 리드(8)에는 소정의 두께가 있기 때문에, 양극판의 폭방향에 평행한 양극 리드(8)의 2개의 끝단부, 즉 감기가 시작되는 측의 끝단부(8a) 및 감기가 끝나는 측의 끝단부 (8b)에 의해, 단차가 발생하게 된다. 이 때문에, 양극 리드의 감기가 시작되는 측의 끝단부(8a) 및 감기가 끝나는 측의 끝단부(8b)와 겹쳐지는 양음극판 및 세퍼레이터 부분은, 그 이외의 부분에 비해서, 접어 구부러짐이 커진다. 이 경우, 양극판이 양극 리드(8)의 끝단부(8a) 또는 (8b)와 겹쳤을 경우, 양극판이 파단하거나, 파손하거나 하는 경우가 있다.
본 발명에 있어서는, 양극 리드(8)의 접속부의 바깥측에 차례로 인접하는 제 1 둘레와 제 2 둘레는, 쿠션으로서의 역할을 완수한다. 이에 따라, 극판군의 가장 안둘레 부근에 양극 리드(8)를 설치할 경우에도, 양극 리드의 접속부(22)와 겹치는, 양극판의 양극합제층을 담지한 부위의 접어 구부러짐을 경감하는 것이 가능해진다. 예를 들면, 양극판(1)의 양극집전체의 두께가 국소적으로 얇아지고 있는 부분이, 양극 리드의 접속부(22)와 겹쳐졌다고 해도, 그 부분이 파단하거나, 손상하거나 하는 것을 방지하는 것이 가능해진다.
또한, 극판군에서, 양극 리드는, 양극집전체의 노출부의 안둘레측에 설치해도 좋고, 바깥둘레측에 설치해도 좋다. 또, 양극 리드의 끝단부(8a) 또는 (8b)에 의한 단차의 영향을 작게 하기 위해서, 양극 리드(8)는, 양극집전체의 노출부의 안둘레측에 설치하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 있어서는, 제 3 둘레 이후의 둘레가, 음극판의 음극합제층을 담지하는 부위로 구성되어 있어도 좋다. 양극판의 양극합제층을 담지한 부위가, 양극 리드의 접속부(22)와 겹쳐지는 것에 의한 접어 구부러짐의 정도는, 접속부(22)의 바깥측에 차례로 인접하는 둘레의 수가 증가할 때마다 더 경감되기 때문이다.
양극 리드(8)의 접속부(22)의 바깥측에 인접하여 배치되는, 음극판의 음극합제층을 담지한 부위로 구성되는 둘레의 수는, 2∼3인 것이 바람직하다. 쿠션이 되는 둘레의 수가 증가하면, 전지 용량에 기여하지 않는 음극판의 부분이 증가하기 때문에, 전지 용량이 저하하기 때문이다.
또한, 본 발명에 있어서는, 음극판은, 양극판보다 부드러운 것이 바람직하다. 이에 따라, 음극의 쿠션 작용이 더 향상될 수 있다. 예를 들면, 리튬이온 2차전지의 경우, 양극 활물질로서 리튬 함유 복합 산화물을 이용하고, 음극 활물질로서 탄소 재료를 이용하는 경우에, 음극판을, 양극판보다 부드럽게 할 수 있다.
극판군(4)의 감기가 끝나는 부분은, 양극집전체, 음극집전체, 또는 세퍼레이터 중의 어느 것으로 구성되어 있어도 좋다. 일례로서, 도 3에, 감기가 끝나는 부분이 세퍼레이터로 구성되어 있는 경우를 나타낸다.
도 3에 있어서는, 음극판(2)이 양극판(1)보다 감기가 끝나는 측에 위치하고, 그 음극판을 덮도록, 세퍼레이터(3)가 배치되어 있다.
또한, 극판군의 감기가 풀리는 것을 방지하기 위해서, 감기가 끝나는 부분에 절연 테이프를 붙여, 감기가 끝나는 부분을 극판군에 고정해도 좋다.
음극판(2)은, 감기가 시작되는 측의 제 1 끝단부 및 감기가 끝나는 측의 제 2 끝단부를 가진다. 음극 리드(9)는, 예를 들면, 도 3에 나타낸 바와 같이, 음극판의 제 2 끝단부 근방에 음극집전체의 노출부를 형성하여, 그 노출부에 접속해도 좋다. 또한, 제 1 끝단부 근방에 집전체의 노출부를 형성하여, 그 노출부에 음극 리드(9)를 접속해도 좋다.
이어서, 극판군(4)의 구성법에 대하여, 도 4를 참조하면서 설명한다.
먼저, 횡단면이 반원형의 2개의 권심(卷芯)(41)을 이용하고, 그들의 평탄부에서 세퍼레이터(42) 및 (43)의 감기가 시작되는 측의 끝단부 근방(42a) 및 (43a)를 사이에 끼운다. 다음에, 도 4에 나타낸 바와 같은, 양극판(1), 세퍼레이터 (42), 음극판(2) 및 세퍼레이터(43)의 배치로, 양극판(1) 및 음극판(2)을, 권심 (41)에 말려들게 하여, 극판군을 구성한다. 여기서, 양극 리드의 접속부(22)의 바깥측에 차례로 인접하는 음극판의 둘레의 수는, 예를 들면, 음극합제층(2b)의 감기가 시작되는 측의 끝단부(2c)가 권심에 감아 돌려졌을 때의 위치와, 양극 리드(8)의 감기가 끝나는 측의 끝단부(8b)로부터 양극합제층(1b)의 감기가 시작되는 측의 끝단부(1c)까지의 길이를 적절히 조절함으로써, 조절할 수 있다.
또, 극판군을 구성한 후, 권심은, 극판군으로부터 제거된다.
이렇게 해서, 예를 들면, 도 2에 나타내는 바와 같은, 양극 리드의 접속부의 바깥측에 인접하는 제 1 둘레 및 제 1 둘레의 바깥측에 인접하는 제 2 둘레가, 음 극판의 음극합제층을 담지한 부위에서 구성되고, 제 2 둘레의 바깥측에 인접하는 제 3 둘레가, 양극판의 양극합제층을 담지한 부위에서 구성된 극판군을 구성할 수 있다.
극판군을 구성할 때, 도 4에 나타낸 바와 같이, 음극판의 음극합제층의 감기가 시작되는 측의 끝단부(2e)가, 양극 리드의 끝단부(8b)가 권심에 감아 돌려진 후에, 권심에 감아 돌려지도록, 양극판과 음극판의 상대 위치를 조절하는 것이 바람직하다. 이렇게 함으로써, 양극판의 양극합제층과 음극판의 음극합제층이 대향하지 않는 부분, 즉, 전지 용량에 기여하지 않는 부분을 감소시켜, 전지 용량의 저하를 억제하는 것이 가능하다.
또, 본 발명에서는, 양극 활물질, 음극 활물질, 양극집전체, 음극집전체, 전해액 등은, 해당 분야에서 공지의 것을 이용할 수 있다.
이하에 본 발명을, 실시예에 기초하여 설명한다.
실시예 1
(전지 1)
(a) 양극판의 제작
양극 활물질인 코발트산리튬 3㎏과, 결착제인 폴리불화비닐리덴을 12중량% 함유한 N-메틸-2-피롤리돈 용액{구레하가가쿠고교(주) 제조 #1320} 1㎏과, 아세틸렌블랙 90g과, 적량의 N-메틸-2-피롤리돈(이하, NMP라고도 한다)을, 쌍완식 연합기로 교반하여, 양극합제 페이스트를 조제하였다.
이어서, 얻어진 양극합제 페이스트를, 두께 15㎛의 알루미늄박제의 양극집전 체의 양면에 도포하고, 건조하고, 압연하여, 두께 160㎛의 양극판을 얻었다. 또, 이 양극판의 감기가 시작되는 측의 제 1 끝단부 근방에는, 양극집전체의 양면이 노출하고 있는 소정의 크기의 노출부를 형성하였다. 극판군을 구성했을 때에, 그 극판군의 가장 안둘레측의 위치에 양극 리드가 오도록, 상기 노출부의 소정의 위치에 양극 리드를 접속하였다. 또한, 극판군을 구성했을 때에, 양극 리드의 접속부의 바깥측에 차례로 인접하는 제 1 둘레와 제 2 둘레가 음극판의 음극합제층을 담지한 부위로 구성되도록, 양극 리드의 감기가 끝나는 측의 끝단부로부터 양극합제층의 감기가 시작되는 측의 끝단부까지의 길이를 조절하였다.
또한, 양극판의 제 2 끝단부에 있어서, 양극집전체는, 그 양면에 양극합제층을 담지하였다.
(b) 음극판의 제작
음극 활물질인 인조 흑연 3㎏과, 결착제인 스틸렌-부타디엔 공중합체 75g과, 증점제인 카르복시메틸셀룰로오스 30g과, 적량의 물을, 쌍완식 연합기로 교반하여, 음극합제 페이스트를 조제하였다. 여기서, 스틸렌-부타디엔 공중합체의 첨가는, 스틸렌-부타디엔 공중합체를 고형분으로 하여 40중량% 함유한 수성 분산액{니혼제온(주) 제조의 BM-400B}을 이용하여, 그 고형분이 75g이 되도록 하였다.
이어서, 얻어진 음극합제 페이스트를, 두께 10㎛의 구리박제의 음극집전체의 양면에 도포하고, 건조하고, 압연하여, 두께 180㎛의 음극판을 얻었다. 또, 양극판의 경우와는 달리, 음극판의 제 1 끝단부에서, 음극집전체는, 그 양면에 음극합제층을 담지하였다. 음극판의 제 2 끝단부 근방에 음극집전체의 노출부를 형성하 고, 그 노출부의 소정의 위치에 음극 리드를 접속하였다.
(c) 전해액의 조제
에틸렌카보네이트와, 디메틸카보네이트와 메틸에틸카보네이트를, 체적비2:3:3으로 혼합하여, 혼합 용매를 얻었다. 그 혼합 용매에, 6불화인산리튬(LiPF6)을 1mol/L의 농도로 용해하고, 첨가제로서, 비닐렌카보네이트를 더 첨가하여, 전해액을 조제하였다. 또, 비닐렌카보네이트의 첨가량은, 전해액의 3중량%로 하였다.
(d) 극판군의 제작
2매의 두께 20㎛의 미세다공성 폴리에틸렌 필름을 세퍼레이터로서 권심에 끼웠다. 이어서, 감아 돌려졌을 때에 안쪽이 되는 쪽의 세퍼레이터와 권심의 사이에, 양극 리드를 접속한 양극집전체의 노출부를 배치하고, 그 노출부를 그 제 1 끝단부측으로부터 권심에 한바퀴 감았다. 이때, 가장 안둘레측에 양극 리드가 위치하였다.
다음에, 음극판(2)을, 2매의 세퍼레이터의 사이에 배치하고, 음극판을, 세퍼레이터를 사이에 두고 양극집전체의 노출부와 대향시킴과 동시에, 그 노출부의 위에 감아 붙여 나갔다.
이렇게 해서, 양극 리드의 접속부의 바깥측에 세퍼레이터를 사이에 두고 인접하는 제 1 둘레 및 제 1 둘레의 바깥측에 세퍼레이터를 사이에 두고 인접하는 제2 둘레가, 음극판의 음극합제층을 담지한 부위에서 구성되고, 제 2 둘레의 바깥측에 세퍼레이터를 사이에 두고 인접하는 제 3 둘레가 양극판의 양극합제층을 담지하 는 부위에서 구성되는 극판군을 제작하였다.
(전지의 조립)
얻어진 극판군을, 바닥이 있는 원통형의 전지관 내에 수용하였다. 이 후, 상기와 같이 조제한 전해액을, 전지관 내에 소정량 주액하였다. 그 다음에, 전지캔의 개구 끝단부를, 절연 패킹을 사이에 두고 전지 덮개로 코킹시킴으로써, 전지캔을 밀폐하여, 직경 18㎜, 높이 65㎜의 원통형 리튬이온 2차 전지를 얻었다. 얻어진 전지를 전지 1로 하였다.
(전지 2)
극판군을 구성할 때에, 양극 리드의 접속부의 바깥측에 세퍼레이터를 사이에 두고 인접하는 제 1 둘레, 제 1 둘레의 바깥측에 세퍼레이터를 사이에 두고 인접하는 제 2 둘레, 및 제 2 둘레의 바깥측에 세퍼레이터를 사이에 두고 인접하는 제 3 둘레를, 음극판의 음극합제를 담지한 부위에서 구성한 것 이외에는, 전지 1을 제작할 때의 방법과 마찬가지로 하여, 리튬이온 2차 전지를 제작하였다. 얻어진 전지를 전지 2로 하였다.
(전지 3)
극판군을 구성할 때에, 양극 리드의 접속부의 바깥측에 세퍼레이터를 사이에 두고 인접하는 제 1 둘레, 제1 둘레의 바깥측에 세퍼레이터를 사이에 두고 인접하는 제 2 둘레, 제 2 둘레의 바깥측에 세퍼레이터를 사이에 두고 인접하는 제 3 둘레, 및 제3 둘레의 바깥측에 세퍼레이터를 사이에 두고 인접하는 제 4 둘레를, 음극판의 음극합제를 담지한 부위에서 구성한 것 이외에는, 전지 1을 제작할 때의 방 법과 마찬가지로 하여, 리튬이온 2차 전지를 제작하였다. 얻어진 전지를 전지 3으로 하였다.
(전지 4)
극판군을 구성할 때에, 양극 리드의 접속부의 바깥측에 세퍼레이터를 사이에 두고 인접하는 제 1 둘레, 제 1 둘레의 바깥측에 세퍼레이터를 사이에 두고 인접하는 제 2 둘레, 제 2 둘레의 바깥측에 세퍼레이터를 사이에 두고 인접하는 제 3 둘레, 제 3 둘레의 바깥측에 세퍼레이터를 사이에 두고 인접하는 제 4 둘레, 제 4 둘레의 바깥측에 세퍼레이터를 사이에 두고 인접하는 제 5 둘레를, 음극판의 음극합제를 담지한 부위에서 구성한 것 이외에는, 전지 1을 제작할 때의 방법과 마찬가지로 하여, 리튬이온 2차 전지를 제작하였다. 얻어진 전지를 전지 4로 하였다.
(비교 전지 1)
극판군을 구성할 때에, 양극 리드의 접속부의 바깥측에 세퍼레이터를 사이에 두고 인접하는 제 1 둘레를 음극판의 음극합제를 담지한 부위에서 구성하고, 제 1 둘레의 바깥측에 세퍼레이터를 사이에 두고 인접하는 제 2 둘레를 양극판의 양극합제를 담지한 부위에서 구성한 것 이외에는, 전지 1을 제작할 때 방법과 마찬가지로 하여, 리튬이온 2차 전지를 제작하였다. 얻어진 전지를 비교 전지 1로 하였다.
이와 같이 해서 제작한 전지 1∼4 및 비교 전지 1에 대해서, 양극판의 파단의 유무 및 전지 용량을 평가하였다.
(e) 양극판의 파단의 유무
전지 1∼4 및 비교 전지 1을, 각 30개씩 제작하였다. 그 다음에, 그들 전지 를 분해하여, 양극판의 양극합제층을 담지한 부위의 파단의 유무를 시각적으로 관찰하였다.
(f) 전지 용량
전지 1∼4 및 비교 전지 1을, 각 5개씩 이용하였다.
먼저, 그들 전지를, 3.0V의 종지 전압까지 400㎃{0.2ItA(여기서, I는 전류, t는 시간을 나타낸다)}의 정전류로 방전하였다. 이 후, 전지 전압이 4.2V에 도달할 때까지, 1400㎃(0.7ItA)의 정전류로 충전을 실시하고, 이어서, 3.0V의 종지 전압까지, 400㎃(0.2ItA)의 정전류로 방전을 실시하는 충전 및 방전 사이클을 3회 반복하였다. 각 5개의 전지의 3사이클째에서의 방전 용량을 측정하고, 그들 값의 평균값을, 전지 용량으로 하였다. 또, 전지 1∼4 및 비교전지 1의 설계 용량은 2000㎃h로 하였다.
[표 1]
양극판의 파단수(개) 전지용량(㎃h)
전지 1 0/30 2200
전지 2 0/30 2170
전지 3 0/30 2110
전지 4 0/30 2050
비교전지 1 5/30 2200
표 1의 결과로부터, 전지 1∼4는, 양극판의 양극합제를 담지한 부위의 파단은 관찰되지 않았다. 이에 비해서, 비교 전지 1에서는, 30개 중 5개의 전지에서, 양극판의 파단이 관찰되었다. 또, 이 5개의 전지에서, 양극판이 완전하게 분단하고 있는 것이 아니라, 그 일부가 파단하고 있었다.
이렇게, 양극 리드의 접속부의 바깥측에 차례로 인접하는, 음극판의 음극합 제층을 담지하는 부위에서 구성되는 둘레를 2개 이상 형성함으로써, 그들 둘레가 쿠션의 역할을 담당하기 때문에, 양극판의 파단을 방지할 수 있는 것을 알 수 있었다.
또한, 전지 1∼전지 4의 결과에 의하면, 양극 리드의 접속부의 바깥측에 차례로 인접되는, 음극판의 음극합제층을 담지하는 부위에서 구성되는 둘레를 늘렸을 경우, 전지 용량이 저하되고 있었다. 이것은, 양극판의 양극합제층과 음극판의 음극합제층이 대향하지 않는 부분, 즉, 전지 용량에 기여하지 않는 부분이 증가했기 때문이다. 따라서, 양극 리드의 접속부의 바깥측에 차례로 인접하는 둘레의 수는, 2∼3인 것이 바람직하다.
또, 상기 실시예에서, 양극집전체의 양면에 양극합제층이 형성된 양극판 및 음극집전체의 양면에 음극합제층이 형성된 음극판을 이용했지만, 양극집전체의 한 면에만 양극합제층을 형성한 양극판 및 음극집전체의 한 면에만 음극합제층을 형성한 음극판을 이용할 경우에도, 같은 효과를 얻을 수 있다.
또한, 상기에서는, 본 발명을 리튬이온 2차전지에 대하여 설명했지만, 리튬이온 2차 전지 이외에, 예를 들면, 마그네슘 2차전지 등에서도, 본 발명과 같은 효과를 얻을 수 있다.
본 발명에 의해, 양극판의 양극합제층을 담지한 부위가 파단하거나, 내부 단락이 발생하거나 하는 것을 방지할 수 있기 때문에, 신뢰성이 높은 2차 전지를 제공할 수 있다. 따라서, 본 발명의 2차 전지는, 예를 들면, 노트북 컴퓨터, 디지털 카메라 등의 신뢰성이 높은 전원을 이용하는 것이 바람직한 전자기기용 전원으로서 적합하다.

Claims (2)

  1. 양극집전체와 상기 양극집전체에 담지된 양극합제층을 포함한 띠형상의 양극판,
    음극집전체와 상기 음극집전체에 담지된 음극합제층을 포함한 띠형상의 음극판,
    상기 양극판과 상기 음극판의 사이에 배치된 띠형상의 세퍼레이터를 구비하고,
    상기 양극판과 상기 음극판을, 상기 세퍼레이터를 사이에 두고 감아 돌려 극판군을 구성하고 있는 2차 전지로서,
    상기 양극판은, 감기가 시작되는 측의 제 1 끝단부 근방에서, 상기 양극합제층이 형성되어 있지 않은 상기 양극집전체의 노출부를 가짐과 동시에, 상기 노출부에 접속된 양극 리드를 가지며,
    상기 양극 리드의 접속부의 바깥측에 상기 세퍼레이터를 사이에 두고 인접하는 제 1 둘레와, 상기 제 1 둘레의 바깥측에 상기 세퍼레이터를 사이에 두고 인접하는 제 2 둘레가, 상기 음극판의 상기 음극합제층을 담지한 부위에서 구성되어 있는 2차 전지.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 둘레의 바깥측에 상기 세퍼레이터를 사이에 두고 인접하는 제 3 둘레가, 상기 양극판의 상기 양극합제층을 담지한 부위에서 구성 되어 있는 2차 전지.
KR1020067022048A 2004-03-26 2005-03-23 2차 전지 KR100814562B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-2004-00091477 2004-03-26
JP2004091477A JP4529509B2 (ja) 2004-03-26 2004-03-26 円筒形リチウムイオン二次電池

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20070005692A KR20070005692A (ko) 2007-01-10
KR100814562B1 true KR100814562B1 (ko) 2008-03-17

Family

ID=35056505

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020067022048A KR100814562B1 (ko) 2004-03-26 2005-03-23 2차 전지

Country Status (5)

Country Link
US (1) US7927729B2 (ko)
JP (1) JP4529509B2 (ko)
KR (1) KR100814562B1 (ko)
CN (1) CN100470919C (ko)
WO (1) WO2005093892A1 (ko)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101339983B (zh) * 2007-07-03 2012-07-04 深圳市比克电池有限公司 一种卷绕式电池极组及包括该电池极组的电池
JP5267873B2 (ja) * 2009-06-12 2013-08-21 トヨタ自動車株式会社 二次電池およびその製造方法
JP2011238375A (ja) * 2010-05-06 2011-11-24 Hitachi Vehicle Energy Ltd 二次電池およびその製造方法
CN102122728A (zh) * 2011-01-28 2011-07-13 福建南平南孚电池有限公司 一种用于圆柱形锂-二硫化铁电池的电芯卷绕方法
KR102022582B1 (ko) * 2015-09-21 2019-09-18 주식회사 엘지화학 안전성이 향상된 전극 및 이를 포함하는 이차전지

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001167798A (ja) * 1999-09-30 2001-06-22 Sony Corp 固体電解質電池

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3237015B2 (ja) * 1990-08-29 2001-12-10 ソニー株式会社 非水電解液二次電池
JP3373934B2 (ja) 1994-05-25 2003-02-04 三洋電機株式会社 渦巻電極体を備えた非水電解質電池
EP2315300B1 (en) 1999-09-30 2017-07-19 Sony Corporation Solid electrolyte cell
JP2001266927A (ja) * 2000-03-23 2001-09-28 Nec Mobile Energy Kk 巻回型電池
JP2002280079A (ja) * 2001-03-19 2002-09-27 Sony Corp 電 池
JP2003303624A (ja) 2002-04-11 2003-10-24 Sony Corp 非水電解質二次電池
JP2004273153A (ja) * 2003-03-05 2004-09-30 Sony Corp 電池
JP2004311272A (ja) 2003-04-09 2004-11-04 Sony Corp 電解液およびそれを用いた電池

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001167798A (ja) * 1999-09-30 2001-06-22 Sony Corp 固体電解質電池

Also Published As

Publication number Publication date
WO2005093892A1 (ja) 2005-10-06
KR20070005692A (ko) 2007-01-10
US20070207387A1 (en) 2007-09-06
CN100470919C (zh) 2009-03-18
JP2005276740A (ja) 2005-10-06
US7927729B2 (en) 2011-04-19
CN1934744A (zh) 2007-03-21
JP4529509B2 (ja) 2010-08-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20110223456A1 (en) Electrode, secondary battery, and fabrication method of secondary battery
JP2006164956A (ja) 扁平渦巻電極体を備えた二次電池の製造方法
JP2011171250A (ja) 非水電解質二次電池及びその製造方法
JP2007265846A (ja) 円筒形電池およびその製造方法
JP5157062B2 (ja) 非水電解質二次電池
KR100814562B1 (ko) 2차 전지
US20090004570A1 (en) Electrode for Non-Aqueous Electrolylte Secondary Battery, Method for Producing the Same, and Non-Aqueous Electrolyte Secondary Battery
US20050058896A1 (en) Non-aqueous electrolyte secondary battery
JP4097443B2 (ja) リチウム二次電池
US20080113260A1 (en) Prismatic nonaqueous electrolyte secondary battery and method for manufacturing the same
JP5261869B2 (ja) 非水電解質二次電池
JP2002237292A (ja) 非水電解質二次電池
JP2004303597A (ja) リチウム二次電池およびその製造方法
JP4446735B2 (ja) 非水電解質二次電池
JP3748843B2 (ja) 有機電解液二次電池
JP2003077543A (ja) 扁平形非水電解質二次電池
JP2009193842A (ja) 非水系二次電池とその製造方法およびその製造装置
JP4784042B2 (ja) リチウムイオン二次電池およびその製造方法
JP4333103B2 (ja) 非水電解質電池及びその製造方法
JP2004335380A (ja) 非水電解液電池
JP2000149994A (ja) 高分子電解質リチウム二次電池
US8389161B2 (en) Nonaqueous electrolyte secondary battery and method for fabricating the same
JP2002015721A (ja) 非水電解質二次電池およびその製造方法
JP3139174B2 (ja) 薄型非水電解液電池の製造法
JP2005149961A (ja) 非水電解液電池

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
G170 Re-publication after modification of scope of protection [patent]
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130219

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140220

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150224

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160219

Year of fee payment: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170221

Year of fee payment: 10

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180220

Year of fee payment: 11

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190219

Year of fee payment: 12

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20200206

Year of fee payment: 13