KR20190026595A - 이차 전지용 전극 어셈블리 및 이차 전지용 전극 어셈블리의 제조 방법 - Google Patents

이차 전지용 전극 어셈블리 및 이차 전지용 전극 어셈블리의 제조 방법 Download PDF

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스미또모 가가꾸 가부시키가이샤
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Abstract

이차 전지용의 전극 어셈블리는, 전극 시트와, 기능층 및 필름 기재를 갖는 제1 세퍼레이터가 중첩되어서 권회된 권회체와, 권회체의 외측의 종단부 부분을 유지하는 접착 테이프를 구비한다. 제1 세퍼레이터의 단부면 근처에 형성되는 보이드의 길이는, 제1 세퍼레이터의 막 두께 이상이다.

Description

이차 전지용 전극 어셈블리 및 이차 전지용 전극 어셈블리의 제조 방법{ELECTRODE ASSEMBLY FOR SECONDARY BATTERY AND METHOD FOR PRODUCING ELECTRODE ASSEMBLY FOR SECONDARY BATTERY}
본 발명은 이차 전지용 전극 어셈블리 및 이차 전지용 전극 어셈블리의 제조 방법에 관한 것이다.
이차 전지용 전극의 제조 공정에 있어서, 전극 시트와 세퍼레이터가 권회된 권회체의 감기 종료 개소는, 예를 들어 접착 테이프에 의해 고정된다. 특허문헌 1에는, 권회체의 감기 종료 개소에 접착 테이프를 부착한 구성이 개시되어 있다.
일본 공개 특허 공보 「일본 특허 공개 제2015-210980호 공보」
그러나, 특허문헌 1에 기재된 세퍼레이터의 권회체에서는, 세퍼레이터의 종단부 부분에 있어서, 세퍼레이터에 의한 단부에 따라 점착 테이프가 크게 변형되어 있다. 변형된 점착 테이프에 의해 세퍼레이터의 기능층이 인장되어, 기능층이 파손될 가능성이 있다. 또한, 권회체의 최외층이 전극 시트인 경우, 동일한 이유에 의해 전극 시트의 활물질층이 파손될 가능성이 있다.
본 발명의 일 형태는, 세퍼레이터의 기능층 또는 전극 시트의 활물질층의 파손을 억제하는 이차 전지용 전극 어셈블리를 실현하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 형태에 관한 이차 전지용 전극 어셈블리는, 활물질층 및 집전체를 갖는 전극 시트와, 기능층 및 필름 기재를 갖는 세퍼레이터가 겹쳐져, 상기 전극 시트 또는 상기 세퍼레이터가 권회된 권회체와, 상기 권회체의 외측의 종단부 부분을 유지하는 접착 테이프를 구비하고, 상기 접착 테이프는, 상기 활물질층의 외측면 또는 상기 기능층의 외측면에 접착하고, 상기 종단부 부분의 단부면의 근처에는, 상기 접착 테이프와, 상기 전극 시트 또는 상기 세퍼레이터 사이에 공극이 형성되어 있고, 상기 권회체의 둘레 방향에 있어서의 상기 공극의 길이는, 상기 권회체의 최외층에 위치하는 상기 전극 시트 또는 상기 세퍼레이터의 막 두께 이상이다.
본 발명의 일 형태에 관한 이차 전지용 전극 어셈블리의 제조 방법은, 활물질층 및 집전체를 갖는 전극 시트와, 기능층 및 필름 기재를 갖는 세퍼레이터가 겹쳐져, 상기 전극 시트 또는 상기 세퍼레이터가 권회된 권회체를 구비하는 이차 전지용 전극 어셈블리의 제조 방법이며, 상기 전극 시트와 상기 세퍼레이터를 중첩하여 권회하는 권회 공정과, 상기 활물질층의 외측면 또는 상기 기능층의 외측면에 접착 테이프를 접착시켜서, 상기 권회체의 외측의 종단부 부분을 상기 접착 테이프로 유지하는 부착 공정을 포함하고, 상기 부착 공정에서, 상기 종단부 부분의 단부면의 근처에, 상기 접착 테이프와, 상기 전극 시트 또는 상기 세퍼레이터 사이에 공극을 형성하고, 상기 권회체의 둘레 방향에 있어서의 상기 공극의 길이는, 상기 권회체의 최외층에 위치하는 상기 전극 시트 또는 상기 세퍼레이터의 막 두께 이상이다.
본 발명의 일 형태에 의하면, 세퍼레이터의 기능층 또는 전극 시트의 활물질층의 파손을 억제할 수 있다.
도 1의 (a)는, 일 실시 형태의 이차 전지용의 전극 어셈블리의 일부를 전개한 사시도이고, (b) (c)는, 이차 전지용의 전극 어셈블리의 사시도이다.
도 2는, 참고예의 전극 어셈블리의, 권회체의 축에 수직인 단면에 있어서의 최외층의 종단부 부분을 확대하여 도시하는 단면도이다.
도 3은, 참고예의 전극 어셈블리의, 권회체의 축에 수직인 단면에 있어서의 최외층의 종단부 부분을 확대하여 도시하는 단면도이다.
도 4는, 일 실시 형태의 전극 어셈블리의, 권회체의 축에 수직인 단면에 있어서의 최외층의 종단부 부분을 확대하여 도시하는 단면도이다.
도 5는, 왜곡의 지표로서의 tanR의 그래프를 도시하는 도면이다.
도 6은, 전극 어셈블리의 변형예, 권회체의 축에 수직인 단면에 있어서의 최외층의 종단부 부분을 확대하여 도시하는 단면도이다.
도 7은, 전극 어셈블리의 샘플 단면을 촬영한 화상이다.
도 8은, 전극 어셈블리의 샘플 단면을 촬영한 화상이다.
도 9는, 일 실시 형태의 전극 어셈블리의, 권회체의 축에 수직인 단면에 있어서의 최외층의 종단부 부분을 확대하여 도시하는 단면도이다.
도 10은, 일 실시 형태의 전극 어셈블리의 구성을 모식적으로 도시하는 단면도이다.
본 발명의 일 형태에 있어서, 활물질층 및 집전체를 갖는 전극 시트와 기능층 및 필름 기재를 갖는 세퍼레이터를 구비하는 권회체는, 적어도, 상기 전극 시트와 상기 세퍼레이터가 중첩된 부분과, 상기 전극 시트 또는 상기 세퍼레이터가 권회된 부분을 구비하는 것이다. 즉, 상기 권회체는, 상기 전극 시트와 상기 세퍼레이터가 적층된 상태에서 함께 권회된 것이어도 되고, 또는 상기 전극 시트와 상기 세퍼레이터가 적층된 적층체의 최외주를, 상기 전극 시트 또는 상기 세퍼레이터의 적어도 하나로 1주(周) 이상 권회한 것이어도 된다.
〔실시 형태 1〕
도 1의 (a)는, 일 실시 형태의 이차 전지용의 전극 어셈블리의 일부를 전개한 사시도이다. 도 1의 (b)는, 이차 전지용의 전극 어셈블리의 사시도이다. 이차 전지용의 전극 어셈블리(1)는 권회체(2)와, 권회체(2)의 최외층의 종단부 부분을 유지하는 접착 테이프(3)를 구비한다. 권회체(2)는 부극 시트(4), 정극 시트(5) 및 2개의 세퍼레이터(제1 세퍼레이터(6), 제2 세퍼레이터(7))를 포함한다. 2개의 전극 시트(부극 시트(4), 정극 시트(5))와 2개의 세퍼레이터(제1 세퍼레이터(6), 제2 세퍼레이터(7))는 교대로 겹쳐져, 권회되어 있다. 부극 시트(4)에는 부극 리드(4a)가 접속되어 있다. 정극 시트(5)에는 정극 리드(5a)가 접속되어 있다. 부극 리드(4a) 및 정극 리드(5a)는, 이차 전지의 부극 및 정극에 각각 접속되는 것이다. 접착 테이프(3)는, 권회체(2)의 외주면에 부착되는 테이프이며, 권회된 권회체(2)의 최외층 종단부 부분을 유지하여 고정하는 것이다. 접착 테이프(3)는, 권회체(2)의 둘레를 일주해도 되고, 일주하지 않고 권회체(2)의 외주 일부에 붙여져 있어도 된다. 또한, 접착 테이프(3)는, 권회체(2)의 축 방향 중앙 부분에 붙여져 있어도 되고, 중앙 이외에 붙여져 있어도 된다. 또한, 접착 테이프(3)는, 1개여도 되고, 복수개여도 된다. 또한, 접착 테이프(3)의 폭(권회체(2)의 축 방향 길이)도 임의이고, 권회체(2)의 축 방향의 폭의 대부분 모두를 덮는 길이여도 되고, 권회체(2)의 축 방향의 폭의 일부를 덮는 길이여도 된다. 전극 어셈블리(1)는, 이차 전지를 구성하기 위해서, 전지 캔에 수용된다. 또한, 도 1의 (a)에 나타내는 부극 시트(4), 정극 시트(5), 제1 세퍼레이터(6) 및 제2 세퍼레이터(7)의 길이 및 폭은, 모식적으로 도시한 것이며, 정확한 것은 아니다. 도 1에 도시하는 권회체(2)는, 원통형의 전지 캔에 수용되기 위하여 원기둥상이어도 되고, 직육면체상 또는 주머니상의 전지 용기에 수용되기 위하여 도 1의 (c)에 도시하는 바와 같이 편평한 원기둥상이어도 된다. 권회체(2)가 수용되는 용기는, 금속제의 캔에 한정되지 않고, 수지와 금속박이 적층된 필름을 주머니상 또는 상자상으로 성형한 것이어도 된다.
도 2는, 참고예의 전극 어셈블리의, 권회체의 축에 수직인 단면에 있어서의 최외층의 종단부 부분을 확대하여 도시하는 단면도이다. 권회체의 최외층에는, 제1 세퍼레이터(6)가 위치한다. 제1 세퍼레이터(6)는, 다공질의 필름 기재(11)와, 기능층(12)을 구비한다. 여기에서는 기능층(12)은, 다공질의 필름 기재(11)의 편측 면에 형성되어 있으나, 예를 들어 양측의 면에 형성되어 있어도 된다. 기능층(12)은, 유연한 다공질의 필름 기재(11)보다도 무른 재질이다.
제1 세퍼레이터(6)는 기능층(12)으로서, 예를 들어 내열층을 구비한다. 제1 세퍼레이터(6)에 있어서의 다공질의 필름 기재(11)는, 제1 세퍼레이터(6)가 고온이 되었을 때 융해함으로써, 다공질의 필름 기재(11) 자신에 형성되어 있었던 구멍을 폐색한다. 이에 의해, 필름 기재(11)는, 리튬 이온의 이동을 정지시켜, 이차 전지의 과방전 또는 과충전을 방지한다. 한편, 내열층은, 제1 세퍼레이터(6)가 고온이 되었을 때에도 형상을 변화시키지 않는다. 즉, 내열층은, 다공질의 필름 기재(11)가 융해했을 때에도 형상이 변화하지 않고, 제1 세퍼레이터(6)의 막 형상을 유지함으로써, 리튬 이온의 이동을 보다 확실하게 정지시킬 수 있다.
접착 테이프(3)는, 예를 들어 플라스틱 필름인 테이프 기재(13)와, 접착을 위한 점착층(14)을 구비한다. 점착층(14)은, 주로 점착제(또는 접착제)를 포함하고, 테이프 기재(13)의 내측면에 형성되어 있다. 제1 세퍼레이터(6)는, 접착 테이프(3)보다(특히 테이프 기재보다), 얇고 또한 유연하다. 또한, 점착층(14)은 테이프 기재(13)보다 유연하다. 그로 인해, 제1 세퍼레이터(6)의 종단부 부분의 단부 주변에 있어서, 점착층(14)이 크게 변형되고, 점착층(14)은, 제1 세퍼레이터(6)의 외측면에 접착하고 있다.
접착 테이프(3)의 부착 공정에 있어서, 권회체의 감기가 느슨해지지 않도록, 접착 테이프(3)는, 둘레 방향(화살표 I의 방향)을 향하여, 최외층의 제1 세퍼레이터(6)(도 2에 있어서 상측)에 부착된 후, 내측의 제1 세퍼레이터(6)(도 2에 있어서 하측)에 부착된다. 또한, 여기에서는, 제1 세퍼레이터(6)의 종단부 부분의 단부보다 높은 측의 제1 세퍼레이터(6)와 낮은 측의 제1 세퍼레이터(6)를 구별하기 위해서, 세퍼레이터의 단부보다 높은 측을 최외층의 제1 세퍼레이터(6)라고 칭하고, 세퍼레이터의 단부보다 낮은 측을 내측의 제1 세퍼레이터(6)라고 칭한다. 접착 테이프(3)는, 최외층의 제1 세퍼레이터(6)의 종단부 부분에 있어서, 기능층(12)의 외측면에 접착하고 있다. 최외층의 제1 세퍼레이터(6)의 종단부 부분의 단부면(16)의 근처에는, 보이드(15)(공극)가 형성되어 있다.
테이프 기재(13)는 점착층(14)에 비하여 거의 변형되지 않으므로, 점착층(14)에 있어서 보이드(15)에 인접하는 부분은, 점착층(14)의 표면 방향을 따라서 잡아늘여지고 있다. 보이드(15)를 사이에 둔 내측의 제1 세퍼레이터(6)와 점착층(14) 사이의 각도 R이 큰 것은, 둘레 방향(테이프 기재(13)에 따른 방향)으로의 점착층(14)의 변형량(왜곡)이 큰 것을 의미한다. 보이드(15)를 사이에 둔 내측의 제1 세퍼레이터(6)와 점착층(14) 사이의 각도 R이 큰 경우, 왜곡된 점착층(14)에 의해, 최외층의 제1 세퍼레이터(6)의 기능층(12)의 선단부는, 주로 둘레 방향(화살표 I의 방향)으로 인장된다. 그로 인해, 종단부 부분에 있어서, 최외층의 기능층(12)이 필름 기재(11)로부터 박리하거나, 파손되거나 해서, 기능층(12)의 조각이 제1 세퍼레이터(6)의 단부면(16)으로부터 탈락할 수 있다.
도 3의 (a) (b)은 참고예의 전극 어셈블리의, 권회체의 축에 수직인 단면에 있어서의 최외층의 종단부 부분을 확대하여 도시하는 단면도이다. 왜곡된(신장된) 점착층(14)에는, 수축하는 응력이 발생하고 있다. 그로 인해, 왜곡된 점착층(14)은 내측의 제1 세퍼레이터(6)의 기능층(12)을 테이프 기재(13)측으로 인장하고 있다. 특히, 보이드(15)를 사이에 둔 내측의 제1 세퍼레이터(6)의 기능층(12)과 점착층(14) 사이의 각도 R이 큰 경우(도 3의 (a)), 점착층(14)의 보이드(15)에 대응하는 부분은 크게 잡아 늘여지고 있기 때문에, 점착층(14)이 수축하는 응력도 크다. 그로 인해, 왜곡된 점착층(14)이 내측의 제1 세퍼레이터(6)의 기능층(12)을 테이프 기재(13)측으로 인장함으로써, 내측의 제1 세퍼레이터(6)의 기능층(12)이 필름 기재(11)로부터 박리될 수 있다(도 3의 (b)).
도 4는, 일 실시 형태의 전극 어셈블리(1)의, 권회체(2)의 축에 수직인 단면에 있어서의 최외층의 종단부 부분을 확대하여 도시하는 단면도이다. 전극 어셈블리(1)는, 각도 R이 작은 것을 제외하고, 참고예의 전극 어셈블리와 같다. 권회체(2)의 최외층에는, 제1 세퍼레이터(6)가 위치한다. 제1 세퍼레이터(6)에 있어서, 필름 기재(11)의 외측면에 기능층(12)이 형성되어 있다. 접착 테이프(3)의 점착층(14)은, 기능층(12)의 외측면에 접착하고 있다. 점착층(14)은, 최외층에 위치하는 제1 세퍼레이터(6)에 대응하는 장소에서는 얇고, 내측의 제1 세퍼레이터(6)에 대응하는 개소에서는 두껍다. 즉, 점착층(14)은, 최외층에 위치하는 제1 세퍼레이터(6)에 대응하는 장소에서는 권회체(2)의 직경 방향으로 압축되어 있고, 내측의 제1 세퍼레이터(6)에 대응하는 장소에서는 권회체(2)의 직경 방향으로 신장되고 있다. 그 때문에, 최외층에 위치하는 제1 세퍼레이터(6)에는, 점착층(14)으로부터 권회체(2)의 내측을 향한 힘이 작용하고, 내측의 제1 세퍼레이터(6)에는, 점착층(14)으로부터 권회체(2)의 외측을 향한 힘이 작용하고 있다.
전극 어셈블리(1)에서는, 제1 세퍼레이터(6)의 종단부 부분의 단부면(16) 근처의 보이드(15)(공극)를 의도적으로 크게 형성하고 있다. 전극 어셈블리(1)에서는, 권회체(2)의 둘레 방향에 있어서의 보이드(15)의 길이 S는, 권회체(2)의 최외층에 위치하는 제1 세퍼레이터(6)의 막 두께 T 이상이다. 보이드(15)의 길이 S를, 최외층에 위치하는 제1 세퍼레이터(6)의 막 두께 T 이상으로 함으로써, 보이드(15)를 사이에 둔 내측의 제1 세퍼레이터(6)와 점착층(14) 사이의 각도 R을, 45° 이하로 할 수 있다. 이에 의해, 보이드(15)의 주변 점착층(14)의 왜곡이 작아진다. 점착층(14)의 변형을 작게 한다는 관점에서는, 막 두께 T에 대한 길이 S의 크기는 클수록 좋다. 보이드(15)의 길이 S에 대해서, 보다 구체적으로 도 4를 참조하여 설명한다. 보이드(15)의 길이 S란, 최외층의 제1 세퍼레이터(6)의 종단부 부분의 단부면(16)의 하단부 U로부터, 보이드(15)를 사이에 두고, 접착 테이프(3)의 점착층(14)이 내측의 제1 세퍼레이터(6)에 접착하고 있는 접착 단부 V까지의 거리를 의미한다. 막 두께 T를 1로 했을 때의, 막 두께 T에 대한 길이 S의 크기는, 바람직하게는 2 이상이고, 5 이상이어도 되고, 10 이상이어도 되고, 50 이상이어도 된다. 또한, 막 두께 T에 대한 길이 S의 크기는, 200 이하여도 되고, 100 이하여도 된다. T/S가 0에 가까우면, 점착층(14)의 왜곡은 0에 가까워진다. 그로 인해, tanR이 점착층(14)의 왜곡 크기의 지표가 된다. 도 5는, 왜곡의 지표로서의 tanR의 그래프를 도시하는 도면이다. 도 5로부터, R이 45°를 초과하면, 급격하게 그래프의 기울기가 커져 가는 것을 알 수 있다. 본 실시 형태에서는, 왜곡이 급격하게 커지는 각도 범위(R> 45°)를 피하고, R≤45°가 되도록 접착 테이프(3)를 부착함으로써, 점착층(14)의 왜곡을 작게 억제하고 있다. 그 때문에, 보이드(15) 주변의 점착층(14)이 수축하는 응력도 작다. 따라서, 내측의 제1 세퍼레이터(6)의 기능층(12)이 박리하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 점착층(14)의 둘레 방향(테이프 기재(13)에 따른 방향)에 따른 응력도 작게 되어 있다. 그로 인해, 최외층의 제1 세퍼레이터(6)의 종단부 부분에 있어서, 최외층의 기능층(12)이 필름 기재(11)로부터 박리되거나, 파손되거나 하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 여기에서는 필름 기재(11)의 편면에 기능층(12)이 형성되어 있는 구성에 대하여 설명했지만, 필름 기재(11)의 양면에 기능층(12)이 형성되어 있어도 된다.
또한, 최외층의 제1 세퍼레이터(6)의 종단부 부분의 단부면(16)은, 최외층의 제1 세퍼레이터(6)의 종단부 부분의 외측면에 대하여 경사져 있어도 된다. 예를 들어, 최외층의 제1 세퍼레이터(6)의 종단부 부분은, 권회체(2)의 축에 수직인 단면에 있어서, 접착 테이프(3)측(외측)의 각의 내각이 둔각이 되어 있어도 된다. 또한 반대로, 최외층의 제1 세퍼레이터(6)의 종단부 부분은, 권회체(2)의 축에 수직인 단면에 있어서, 접착 테이프(3)측(외측)의 각의 내각이 예각이 되어 있어도 된다. 예를 들어, 제조된 긴 세퍼레이터를, 절단날에 의해 비스듬히 커트함으로써, 커트된 세퍼레이터의 단부면은 경사면이 된다.
이하와 같이 하여 전극 어셈블리(1)를 제조할 수 있다. 권회 공정에서는, 2개의 전극 시트(부극 시트(4), 정극 시트(5))와 2개의 세퍼레이터(제1 세퍼레이터(6), 제2 세퍼레이터(7))를 교대로 중첩하여 권회함으로써, 권회체(2)를 얻는다. 부착 공정에서는, 접착 테이프(3)를, 최외층의 제1 세퍼레이터(6)(도 4에 있어서 상측)에 부착한 후, 접착 테이프(3)를, 1개 내측의 제1 세퍼레이터(6)(도 4에 있어서 하측)에 부착한다. 접착 테이프(3)는, 제1 세퍼레이터(6)의 종단부 부분에 있어서, 기능층(12)의 외측면에 접착하고 있다. 그 후, 접착 테이프(3) 위로부터, 최외층의 제1 세퍼레이터(6)의 종단부 부분에 의한 단부보다 낮은 측(도 4에 있어서 단부면(16)보다 우측)을 압박 부재로 누른다. 이때, 압박 부재가 보이드(15)를 찌부러뜨리지 않도록 하기 위해서, 최외층의 제1 세퍼레이터(6)의 종단부 부분의 단부면(16)으로부터 소정의 거리까지의 범위를 압박 부재가 누르지 않도록 한다. 바꾸어 말하면, 종단부 부분의 단부면(16)으로부터 소정의 거리보다 먼 개소를, 압박 부재로 누른다. 이에 의해, 보이드(15)를 의도적으로 크게 형성할 수 있다.
(변형예)
도 6은, 기능층(12)의 방향이 다른 전극 어셈블리의 변형예, 권회체의 축에 수직인 단면에 있어서의 최외층의 종단부 부분을 확대하여 도시하는 단면도이다. 도 6에 있어서, 점선의 프레임에서 둘러싼 개소는, 본 발명의 일 형태에 의한 효과에 의해, 기능층(12)의 파손이 방지되는 개소이다.
도 6의 (a)에 나타내는 전극 어셈블리에서는, 최외층의 제1 세퍼레이터(6)의 기능층(12)과, 1개 내측의 제1 세퍼레이터(6)의 기능층(12)은, 모두 외측(접착 테이프(3)측)을 향하고 있다. 이 구성에서는, S≥T(또는 R≤45°)인 보이드(15)를 형성함으로써, 최외층의 제1 세퍼레이터(6)의 기능층(12)의 파손과, 1개 내측의 제1 세퍼레이터(6)의 기능층(12)의 파손을 방지할 수 있다.
도 6의 (b)에 나타내는 전극 어셈블리에서는, 최외층의 제1 세퍼레이터(6)의 기능층(12)은 내측(권회체의 축측)을 향하여, 1개 내측의 제2 세퍼레이터(7)의 기능층(12)은 외측(접착 테이프(3)측)을 향하고 있다. 이 구성에서는, S≥T(또는 R≤45°)인 보이드(15)를 형성함으로써, 1개 내측의 제2 세퍼레이터(7)의 기능층(12)의 파손을 방지할 수 있다. 또한, 1개 내측의 제2 세퍼레이터(7)의 종단부 부분은, 별도의 개소에서 접착 테이프(3)에 의해 유지되게 되어 있다.
도 6의 (c)에 나타내는 전극 어셈블리에서는, 최외층의 제1 세퍼레이터(6)의 기능층(12)은 외측(접착 테이프(3)측)을 향하여, 1개 내측의 제2 세퍼레이터(7)의 기능층(12)은 내측(권회체의 축측)을 향하고 있다. 이 구성에서는, S≥T(또는 R≤45°)인 보이드(15)를 형성함으로써, 최외층의 제1 세퍼레이터(6)의 기능층(12)의 파손을 방지할 수 있다. 또한, 1개 내측의 제2 세퍼레이터(7)의 종단부 부분은, 별도의 개소에서 접착 테이프(3)에 의해 유지되게 되어 있다.
또한, 도 6의 (b)에 도시하는 바와 같이, 최외층의 제1 세퍼레이터(6)의 필름 기재(11)가 외측(접착 테이프(3)측)을 향하고 있는 경우, 접착 테이프(3)는, 제1 세퍼레이터(6)의 필름 기재(11)에 접착한다. 그 때문에, 접착 테이프(3)에 의해 제1 세퍼레이터(6)의 기능층(12)이 파손되는 것을 걱정할 필요는 없다. 그러나, 제1 세퍼레이터(6)의 기능층(12)의 방향과 제2 세퍼레이터(7)의 기능층(12)의 방향이 반대가 된다. 그 때문에, 전극 어셈블리의 제조 공정에 있어서, 작업원이, 재료인 세퍼레이터 권회체를 축에 세팅하는 방향을 틀리기 쉬워진다.
한편, 도 6의 (a)에서는, 최외층의 제1 세퍼레이터(6)의 기능층(12)과 1개 내측의 제1 세퍼레이터(6)의 기능층(12)이 모두 외측(접착 테이프(3)측)을 향하고 있다. 이 경우, 전극 어셈블리의 제조 공정에 있어서, 재료인 세퍼레이터 권회체를 축에 세팅하는 방향은 공통이므로, 작업원이 틀리기 어려워진다. 그리고, 상술한 예에서는, S≥T(또는 R≤45°)인 보이드(15)를 형성함으로써, 외측을 향한 기능층(12)의 파손을 억제하고 있다.
도 7은, 전극 어셈블리의 샘플 단면을 촬영한 화상이다. 보기 용이함을 위해, 점착층(14)과 테이프 기재(13)의 계면 및 점착층(14)과 세퍼레이터의 계면에, 선을 긋고 있다. 여기에서는, 접착 테이프(3)를 부착한 종단부 부분만을 취출하고, 레이저 현미경에서 종단부 부분의 촬영을 행하였다. 그 때문에, 단부면(16)으로부터 이격된 장소에서는, 제1 세퍼레이터(6)와 제2 세퍼레이터(7) 사이에 공간이 발생하고 있다. 또한, 제1 세퍼레이터(6)의 기능층과 제2 세퍼레이터(7)의 기능층은, 접착 테이프(3)측을 향하고 있다.
도 7에 도시하는 바와 같이, 제1 세퍼레이터(6)의 종단부 부분의 단부면(16)은, 제1 세퍼레이터(6)의 종단부 부분의 외측면에 대하여 경사져 있다. 구체적으로는, 제1 세퍼레이터(6)의 종단부 부분은, 접착 테이프(3)측(외측)의 각의 내각이 둔각이 되고 있다. 이 경사진 단부면(16)의 근처에는, S≥T(또는 R≤45°)인 보이드(15)가 형성되어 있다.
도 8은, 다른 전극 어셈블리의 샘플 단면을 촬영한 화상이다. 보기 용이함을 위해, 점착층(14)과 테이프 기재(13)의 계면 및 점착층(14)과 세퍼레이터의 계면에, 선을 긋고 있다. 여기에서는, 접착 테이프(3)를 부착한 종단부 부분만을 취출하여, 레이저 현미경으로 종단부 부분의 촬영을 행하였다. 또한, 제1 세퍼레이터(6)의 기능층과 제2 세퍼레이터(7)의 기능층은, 접착 테이프(3)측을 향하고 있다.
도 8에 나타내는 전극 어셈블리는, 도 7에 나타내는 전극 어셈블리와는, 단부면(16)의 기울기가 반대로 되어 있다. 구체적으로는, 제1 세퍼레이터(6)의 종단부 부분은, 접착 테이프(3)측(외측)의 각의 내각이 예각이 되고 있다. 이 경사진 단부면(16)의 근처에는, S≥T(또는 R≤45°)인 보이드(15)가 형성되어 있다.
〔실시 형태 2〕
본 발명의 다른 실시 형태에 대해서, 이하에 설명한다. 또한, 설명의 편의상, 상기 실시 형태에서 설명한 부재와 동일한 기능을 갖는 부재에 대해서는, 동일 부호를 부기하고, 그 설명을 생략한다. 상술한 실시 형태에서는, 권회체의 최외층이 세퍼레이터인 예에 대하여 설명했지만, 본 실시 형태에서는, 권회체의 최외층이 전극 시트인 예에 대하여 설명한다.
도 9는, 본 실시 형태의 전극 어셈블리의, 권회체의 축에 수직인 단면에 있어서의 최외층의 종단부 부분을 확대하여 도시하는 단면도이다. 본 실시 형태의 전극 어셈블리에서는, 권회체의 최외층에, 부극 시트(4)가 위치한다. 부극 시트(4)는, 금속 도체박인 부극 집전체(23)와, 부극 집전체(23) 상에 형성된 부극 활물질층(24)을 구비한다. 여기에서는, 부극 활물질층(24)은, 부극 집전체(23) 상에 도포하여 형성된 것이고, 부극 집전체(23)보다 무른 재질이다. 마찬가지로, 도시되어 있지 않으나, 정극 시트는, 금속 도체박인 정극 집전체와, 정극 집전체 상에 형성된 정극 활물질층을 구비한다. 최외층의 부극 시트(4)의 부극 활물질층(24)은 외측(접착 테이프(3)측)을 향하고, 내측의 제1 세퍼레이터(6)의 기능층(12)도 외측(접착 테이프(3)측) 향하고 있다.
이 구성에 있어서도, 부극 시트(4)의 종단부 부분의 단부면(18) 근처의 보이드(15)(공극)를 의도적으로 크게 형성하고 있다. 구체적으로는, 권회체의 둘레 방향에 있어서의 보이드(15)의 길이 S는, 권회체(2)의 최외층에 위치하는 부극 시트(4)의 막 두께 T 이상이다. 즉, 보이드(15)를 사이에 둔 내측의 제1 세퍼레이터(6)와 점착층(14) 사이의 각도 R은, 45° 이하이다. 이에 의해, 보이드(15)의 주변 점착층(14)의 왜곡이 작아진다. 그 때문에, 점착층(14)이 수축하는 응력도 작다. 따라서, 내측의 제1 세퍼레이터(6)의 기능층(12)이 박리하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 부극 시트(4)의 부극 활물질층(24)의 선단부에 있어서는, 점착층(14)은 주로 권회체의 직경 방향으로 압축되어 있다. 그로 인해, 부극 시트(4)의 부극 활물질층(24)의 선단부에는, 주로 권회체의 내측에 적합한 힘이 가해진다. 그로 인해, 부극 시트(4)의 종단부 부분에 있어서, 부극 활물질층(24)이 부극 집전체(23)로부터 박리괴거나, 파손되거나 하는 것을 방지할 수 있다.
이와 같이, 부극 시트(4) 또는 정극 시트(5)가 권회체의 외측에 노출하는 구성에서도, S≥T(또는 R≤45°)인 보이드(15)를 형성할 수 있다. 상술한 실시 형태 1의 각 구성에 있어서, 제1 세퍼레이터(6) 또는 제2 세퍼레이터(7)와, 부극 시트(4) 또는 정극 시트(5)를 치환한 구성으로 할 수 있다. 단, 부극 시트(4)와 정극 시트(5) 사이에는, 제1 세퍼레이터(6) 또는 제2 세퍼레이터(7)가 끼워져 있도록, 전극 시트 및 세퍼레이터를 배치할 필요가 있다.
또한, 여기에서는 정극 및 부극의 전극 시트에 있어서 금속 도체박의 편면에 활물질층이 형성되어 있는 구성에 대하여 설명했지만, 금속 도체박의 양면에 활물질층이 형성되어 있어도 된다.
〔실시 형태 3〕
본 발명의 다른 실시 형태에 대해서, 이하에 설명한다. 또한, 설명의 편의상, 상기 실시 형태에서 설명한 부재와 동일한 기능을 갖는 부재에 대해서는, 동일 부호를 부기하고, 그 설명을 생략한다.
도 10은, 본 실시 형태의 전극 어셈블리의 구성을 모식적으로 도시하는 단면도이다. 본 실시 형태의 권회체(31)는, 제1 세퍼레이터(6), 복수의 부극 시트(4), 및 복수의 정극 시트(5)를 구비한다. 복수의 부극 시트(4)와 복수의 정극 시트(5)가 서로 교대로 겹쳐져, 각 전극 시트의 사이를 제1 세퍼레이터(6)가 통과하고 있다. 제1 세퍼레이터(6)는, 제1 세퍼레이터(6), 복수의 부극 시트(4), 및 복수의 정극 시트(5)가 겹쳐진 적층체의 최외주에 권회되어 있다. 접착 테이프(도시없음)는, 권회체(31)의 최외층 종단부 부분(33)을 유지하기 위해서, 권회체(31)의 외주면에 부착된다.
본 발명은 상술한 각 실시 형태에 한정되는 것은 아니고, 청구항에 나타낸 범위에서 다양한 변경이 가능하고, 다른 실시 형태에 각각 개시된 기술적 수단을 적절히 조합하여 얻어지는 실시 형태에 대해서도 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.
〔정리〕
본 발명의 일 형태에 관한 이차 전지용 전극 어셈블리는, 활물질층 및 집전체를 갖는 전극 시트와, 기능층 및 필름 기재를 갖는 세퍼레이터가 겹쳐져, 상기 전극 시트 또는 상기 세퍼레이터가 권회된 권회체와, 상기 권회체의 외측의 종단부 부분을 유지하는 접착 테이프를 구비하고, 상기 접착 테이프는, 상기 활물질층의 외측면 또는 상기 기능층의 외측면에 접착하고, 상기 종단부 부분의 단부면의 근처에는, 상기 접착 테이프와, 상기 전극 시트 또는 상기 세퍼레이터 사이에 공극이 형성되어 있고, 상기 권회체의 둘레 방향에 있어서의 상기 공극의 길이는, 상기 권회체의 최외층에 위치하는 상기 전극 시트 또는 상기 세퍼레이터의 막 두께 이상이다.
상기의 구성에 의하면, 공극의 길이가, 권회체의 최외층에 위치하는 전극 시트 또는 세퍼레이터의 막 두께 이상이기 때문에, 활물질층 또는 기능층이 접착 테이프에 인장되어서 파손되는 것을 억제할 수 있다.
또한, 상기의 구성에서는, 상기 권회체의 최외층은, 상기 세퍼레이터여도 된다.
본 발명의 일 형태에 관한 이차 전지용 전극 어셈블리의 제조 방법은, 활물질층 및 집전체를 갖는 전극 시트와, 기능층 및 필름 기재를 갖는 세퍼레이터가 겹쳐져, 상기 전극 시트 또는 상기 세퍼레이터가 권회된 권회체를 구비하는 이차 전지용 전극 어셈블리의 제조 방법이며, 상기 전극 시트와 상기 세퍼레이터를 중첩하여 권회하는 권회 공정과, 상기 활물질층의 외측면 또는 상기 기능층의 외측면에 접착 테이프를 접착시켜서, 상기 권회체의 외측의 종단부 부분을 상기 접착 테이프로 유지하는 부착 공정을 포함하고, 상기 부착 공정에서, 상기 종단부 부분의 단부면의 근처에, 상기 접착 테이프와, 상기 전극 시트 또는 상기 세퍼레이터 사이에 공극을 형성하고, 상기 권회체의 둘레 방향에 있어서의 상기 공극의 길이는, 상기 권회체의 최외층에 위치하는 상기 전극 시트 또는 상기 세퍼레이터의 막 두께 이상이다.
상기의 방법에 의하면, 권회체의 둘레 방향에 있어서의 공극의 길이가, 권회체의 최외층에 위치하는 전극 시트 또는 세퍼레이터의 막 두께 이상이기 때문에, 활물질층 또는 기능층이 접착 테이프에 인장되어 파손되는 것을 억제할 수 있다.
또한, 상기의 방법에서는, 상기 권회체의 최외층은, 상기 세퍼레이터여도 된다.
1: 전극 어셈블리
2, 31: 권회체
3: 접착 테이프
4: 부극 시트(전극 시트)
5: 정극 시트(전극 시트)
6: 제1 세퍼레이터(세퍼레이터)
7: 제2 세퍼레이터(세퍼레이터)
11: 필름 기재
12: 기능층
13: 테이프 기재
14: 점착층
15: 보이드(공극)
16, 18: 단부면
23: 부극 집전체(집전체)
24: 부극 활물질층 (활물질층)
R: 각도
S: 길이
T: 막 두께
U: 최외층의 제1 세퍼레이터의 종단부 부분의 하단부
V: 접착 단부

Claims (4)

  1. 활물질층 및 집전체를 갖는 전극 시트와, 기능층 및 필름 기재를 갖는 세퍼레이터가 겹쳐져, 상기 전극 시트 또는 상기 세퍼레이터가 권회된 권회체와,
    상기 권회체의 외측의 종단부 부분을 유지하는 접착 테이프를 구비하고,
    상기 접착 테이프는, 상기 활물질층의 외측면 또는 상기 기능층의 외측면에 접착하고,
    상기 종단부 부분의 단부면의 근처에는, 상기 접착 테이프와, 상기 전극 시트 또는 상기 세퍼레이터 사이에 공극이 형성되어 있고,
    상기 권회체의 둘레 방향에 있어서의 상기 공극의 길이는, 상기 권회체의 최외층에 위치하는 상기 전극 시트 또는 상기 세퍼레이터의 막 두께 이상인, 이차 전지용 전극 어셈블리.
  2. 제1항에 있어서, 상기 권회체의 최외층은 상기 세퍼레이터인, 이차 전지용 전극 어셈블리.
  3. 활물질층 및 집전체를 갖는 전극 시트와, 기능층 및 필름 기재를 갖는 세퍼레이터가 겹쳐져, 상기 전극 시트 또는 상기 세퍼레이터가 권회된 권회체를 구비하는 이차 전지용 전극 어셈블리의 제조 방법이며,
    상기 전극 시트와 상기 세퍼레이터를 중첩하여 권회하는 권회 공정과,
    상기 활물질층의 외측면 또는 상기 기능층의 외측면에 접착 테이프를 접착시켜서, 상기 권회체의 외측의 종단부 부분을 상기 접착 테이프로 유지하는 부착 공정을 포함하고,
    상기 부착 공정에서, 상기 종단부 부분의 단부면 근처에, 상기 접착 테이프와, 상기 전극 시트 또는 상기 세퍼레이터 사이에 공극을 형성하고,
    상기 권회체의 둘레 방향에 있어서의 상기 공극의 길이는, 상기 권회체의 최외층에 위치하는 상기 전극 시트 또는 상기 세퍼레이터의 막 두께 이상인, 이차 전지용 전극 어셈블리의 제조 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 권회체의 최외층은 상기 세퍼레이터인, 이차 전지용 전극 어셈블리의 제조 방법.
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