(57)【要約】【課題】  巻取型電極組立体の巻取時に使われる巻芯部材を電極組立体の変形防止体として使用することにより，リチウム二次電池の製造工程を単純化し，巻取型電極組立体の変形を防止する巻取型電極組立体とこれを備えるリチウム二次電池およびその製造方法を提供する。【解決手段】  巻取型電極組立体は，正極活物質と負極活物質のいずれか一方がコ−ティングされた第１電極板と，正極活物質と負極活物質のいずれか他方がコ−ティングされた第２電極板と，前記第１電極板と前記第２電極板との間に介されて，前記第１電極板と前記第２電極板とを絶縁させるセパレータと，前記第１電極板，前記第２電極板および前記セパレータが巻き取られた中心部に介される巻芯部材とを備える。【選択図】  図２Ｂ
2006080072.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極活物質と負極活物質のいずれか一方がコ−ティングされた第１電極板と；
正極活物質と負極活物質のいずれか他方がコ−ティングされた第２電極板と；
前記第１電極板と前記第２電極板との間に介されて，前記第１電極板と前記第２電極板とを絶縁させるセパレータと；
前記第１電極板，前記第２電極板および前記セパレータが巻き取られた中心部に介される巻芯部材と；
を備えることを特徴とする，巻取型電極組立体。
【請求項２】
前記巻芯部材は，棒形であることを特徴とする，請求項１に記載の巻取型電極組立体。
【請求項３】
前記巻芯部材は，四角形の板形状であることを特徴とする，請求項１に記載の巻取型電極組立体。
【請求項４】
前記巻芯部材は，金属性物質または絶縁物質からなることを特徴とする，請求項１〜３のうちいずれかに記載の巻取型電極組立体。
【請求項５】
前記絶縁物質は，ポリエチレン，ポリプロピレン，ポリエチレンテレフタレ−トおよびポリイミドからなる群から選択される少なくとも１つの材質を含むことを特徴とする請求項４に記載の巻取型電極組立体。
【請求項６】
前記セパレータの巻取端部は，セパレータ固定テ−プ，または，接着剤を介して前記巻芯部材に固定されることを特徴とする，請求項１〜５のうちいずれかに記載の巻取型電極組立体。
【請求項７】
前記セパレータ固定テ−プは，ポリプロピレン（Ｐｏｌｙ−Ｐｒｏｐｙｌｅｎｅ），ポリエチレン（Ｐｏｌｙ−Ｅｔｈｙｌｅｎｅ），ポリエステル（Ｐｏｌｙｅｓｔｅｒ）およびナイロン（Ｎｙｌｏｎ）系樹脂からなる群から選択される少なくとも１つの材質を含むことを特徴とする，請求項６に記載の巻取型電極組立体。
【請求項８】
前記接着剤は，ポリビニリデンフルオリド（Ｐｏｌｙｖｉｎｙｌｉｄｅｎｅ  ｆｌｕｏｒｉｄｅ，ＰＶＤＦ），ポリヘキサフルオロプロピレン−ポリビニリデンフルオリドの共重合体（Ｐ（ＶＤＦ／ＨＦＰ）），ポリ（ビニールアセテート），ポリビニルアルコール，ポリエチレンオキサイド，ポリビニルピロリドン，アルキル化ポリエチレンオキサイド，ポリビニルエーテル，ポリ（メチルメタクリレート），ポリ（エチルアクリレート），ポリテトラフルオロエチレン，ポリビニルクロライド，ポリアクリロニトリル，ポリビニルピリジン，スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）およびシリコン（Ｓｉｌｉｃｏｎ）からなる群から選択される少なくとも１つの材質を含むことを特徴とする，請求項６に記載の巻取型電極組立体。
【請求項９】
第１電極板，第２電極板および前記第１電極板と前記第２電極板との間に介されたセパレータを備える巻取型電極組立体と；
前記電極組立体の中心部に介される巻芯部材と；
前記電極組立体を収容するケースと；
前記ケースと結合してこれを封入し，前記電極組立体と電気的に接続される端子部が形成されたキャップ組立体と；
を含むことを特徴とする，リチウム二次電池。
【請求項１０】
前記巻芯部材は，棒形，または，四角形の板形状であることを特徴とする，請求項９に記載のリチウム二次電池。
【請求項１１】
前記巻芯部材は，金属性物質または絶縁物質からなることを特徴とする，請求項９または１０に記載のリチウム二次電池。 
【請求項１２】
前記セパレータは，その巻取端部がセパレータ固定テ−プ，または，接着剤を介して前記巻芯部材に固定されることを特徴とする，請求項９〜１１のうちいずれかに記載のリチウム二次電池。
【請求項１３】
前記ケースは，上部が開口された円筒形の金属材ケース，上部が開口されたボックス型金属材缶およびパウチ外装材からなる群から選択される少なくとも１つの材質を含むことを特徴とする，請求項９〜１２のうちいずれかに記載のリチウム二次電池。
【請求項１４】
正極タブと負極タブのいずれか一方が付着した第１電極板と，正極タブと負極タブのいずれか他方が付着した第２電極板とセパレータとを電極組立体巻取部に供給するステップと；
前記第１電極板，前記第２電極板および前記セパレータを巻芯部材を用いて巻取して，電極組立体を形成するステップと；
前記巻芯部材を含む前記電極組立体をリチウム二次電池用ケースに収容するステップと；
を含むことを特徴とする，リチウム二次電池の製造方法。
【請求項１５】
前記第１電極板，前記第２電極板および前記セパレータを前記巻芯部材を用いて巻取する際，前記セパレータをセパレータ固定テ−プを用いて前記巻芯部材に固定するステップを更に含むことを特徴とする，請求項１４に記載のリチウム二次電池の製造方法。
【請求項１６】
前記巻芯部材は，棒形，または，四角形の板形状であることを特徴とする，請求項１４または１５に記載のリチウム二次電池の製造方法。
【請求項１７】
前記巻芯部材は，金属性物質または絶縁物質であることを特徴とする，請求項１４〜１６のうちいずれかに記載のリチウム二次電池の製造方法。
【請求項１８】
前記リチウム二次電池用ケースは，上部が開口された円筒形の金属材ケース，上部が開口されたボックス型金属材缶およびパウチ外装材からなる群から選択される少なくとも１つの材質を含むことを特徴とする，請求項１４に記載のリチウム二次電池の製造方法。
【請求項１９】
前記リチウム二次電池用ケースが円筒形金属材ケースである場合，前記電極組立体の前記正極タブ，負極タブのいずれか一方を含む前記巻芯部材を用いて，前記リチウム二次電池用ケースの下面板と前記正極タブおよび前記負極タブが圧着して溶接するステップを更に含むことを特徴とする請求項１８に記載のリチウム二次電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，巻取型電極組立体とこれを備えるリチウム二次電池およびその製造方法にかかり，特に，巻取型電極組立体の巻取時に使われる巻芯部材を，電極組立体の変形防止体として使用することにより，リチウム二次電池の製造工程を単純化し，巻取型電極組立体の変形を防止する巻取型電極組立体とこれを備えるリチウム二次電池およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近，セルラーホン，ノートブックコンピュータ，カムコ−ダなどの薄型で，軽量化した電気／電子装置が活発に開発および生産されている。このような携帯用電気／電子装置は，別途の電源が備えられていない場所でも作動できるように電池パックを内蔵している。内蔵された電池パックは，携帯用電気／電子装置を一定期間駆動させるために，一定のレベルの電圧を出力させることができるように内部に１つ以上の電池を備えている。
【０００３】
上記電池パックは，経済的な面を考慮して，最近は充放電可能な二次電池を採用している。二次電池としては，代表的に，ニッケル−カドミウム（Ｎｉ−Ｃｄ）電池とニッケル−水素（Ｎｉ−ＭＨ）電池およびリチウム（Ｌｉ）電池とリチウムイオン（Ｌｉ−ｉｏｎ）電池などのリチウム二次電池などがある。
【０００４】
特に，リチウム二次電池は，作動電圧が３．６Ｖであって，携帯用電子装備電源として大いに使われているニッケル−カドミウム電池や，ニッケル−水素電池より約３倍も高く，単位質量当たりエネルギー密度が高いという面で急速に伸張している。
【０００５】
このようなリチウム二次電池は，主に，正極活物質としてリチウム系酸化物を，負極活物質としては炭素材を使用している。一般的には，電解液の種類によって，液体電解質電池と，高分子電解質電池とに分類され，液体電解質を使用する電池をリチウムイオン電池といい，高分子電解質を使用する電池をリチウムポリマ−電池という。また，リチウム二次電池は，様々な形状で製造されているが，代表的な形状としては，円筒形，角形およびパウチ形を挙げることができる。通常，リチウム二次電池は，正極活物質がコ−ティングされた正極電極板，負極活物質がコ−ティングされた負極電極板，および前記正極電極板と負極電極板との間に位置してショートを防止し，リチウムイオン（Ｌｉ−ｉｏｎ）の移動のみを可能にするセパレータが巻き取られた電極組立体と，この電極組立体を収容するリチウム二次電池用ケースと，このリチウム二次電池用ケースの内側に注入されてリチウムイオンの移動を可能にする電解液等とからなっている。
【０００６】
このようなリチウム二次電池は，正極活物質がコーティングされ，正極タブが連結された正極電極板，負極活物質がコ−ティングされ，負極タブが連結された負極電極板およびセパレータを積層した後，これを巻取して電極組立体を製造する。
【０００７】
次に，電極組立体をリチウム二次電池用ケースに収容して，電極組立体が離脱しないようにし，さらに，リチウム二次電池用ケースに電解液を注入した後，封入して，リチウム二次電池を完成する。
【０００８】
一方，上記のようなリチウム二次電池は，電極組立体の巻取時，マンドレル（ｍａｎｄｒｅｌ）と呼ばれる巻芯を用いて，正極電極板，負極電極板およびセパレータを巻き取る。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで，電極組立体は，電解液に含浸され，充・放電時，または，熱の蓄積時に，体積膨張や線膨脹などが起こる。また，リチウム二次電池の化成工程においては，初期充・放電時に発生するガス圧力により，電極組立体に力が加えられ，変形が起こるという問題があった。また，逐次に電極板にリチウムイオンが析出して挿入され，かつ，電極板が膨脹して，電極組立体に力が一層加えられることによっても，電極組立体の変形が起こるという問題があった。
【００１０】
例えば，上記電極組立体は，リチウム二次電池用ケースに制限されるので，電極組立体の軸方向を基準にして，部分的に軸から離隔しながら折り曲げられる変形を起すことになる。
【００１１】
このような変形と共に，リチウム二次電池用ケース自体が，厚さ方向に厚くなるスウェリング（Ｓｗｅｌｌｉｎｇ）現象が発生して電池のケース装着を困難にし，不良を発生させるという問題があった。
【００１２】
そこで，本発明は，従来の巻取型電極組立体とこれを備えるリチウム二次電池およびその製造方法が有する上記問題点に鑑みてなされたものであり，その目的は，巻取型電極組立体の巻取時に使われる巻芯部材を電極組立体の変形防止体として使用することにより，リチウム二次電池の製造工程を単純化し，巻取型電極組立体の変形を防止することの可能な，新規かつ改良された巻取型電極組立体とこれを備えるリチウム二次電池およびその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するため，本発明の第１の観点によれば，巻取型電極組立体は，正極活物質と負極活物質のいずれか一方がコーティングされた第１電極板と，正極活物質と負極活物質のいずれか他方がコーティングされた第２電極板と，第１電極板と第２電極板との間に介されて，第１電極板と第２電極板とを絶縁させるセパレータと，第１電極板，第２電極板およびセパレータが巻き取られた中心部に介される巻芯部材とを備える。
【００１４】
巻芯部材は，電極組立体の厚さを最小限に抑えるため，巻芯部材９００が，細くなるように，棒形，または，四角形の板形状であることができる。
【００１５】
巻芯部材は，金属性物質または絶縁物質からなることができる。ここで，金属性物質とは，例えば，金属や金属合金のことを意味する。
【００１６】
絶縁物質は，一般的で使用しやすい材質のポリエチレン，ポリプロピレン，ポリエチレンテレフタレートおよびポリイミドからなる群から選択される少なくとも１つの材質を含むことができる。
【００１７】
セパレータは，その巻取端部がセパレータ固定テ−プ，または，接着剤を介して前記巻芯部材に固定することができる。
【００１８】
セパレータ固定テープは，ポリプロピレン（Ｐｏｌｙ−Ｐｒｏｐｙｌｅｎｅ），ポリエチレン（Ｐｏｌｙ−Ｅｔｈｙｌｅｎｅ），ポリエステル（Ｐｏｌｙｅｓｔｅｒ）およびナイロン（Ｎｙｌｏｎ）系樹脂からなる群から選択される少なくとも１つの材質を含むことができる。
【００１９】
接着剤は，ポリビニリデンフルオリド（Ｐｏｌｙｖｉｎｙｌｉｄｅｎｅ  ｆｌｕｏｒｉｄｅ，ＰＶＤＦ），ポリヘキサフルオロプロピレン−ポリビニリデンフルオリドの共重合体（Ｐ（ＶＤＦ／ＨＦＰ）），ポリ（ビニールアセテート），ポリビニルアルコール，ポリエチレンオキサイド，ポリビニルピロリドン，アルキル化ポリエチレンオキサイド，ポリビニルエーテル，ポリ（メチルメタクリレート），ポリ（エチルアクリレート），ポリテトラフルオロエチレン，ポリビニルクロライド，ポリアクリロニトリル，ポリビニルピリジン，スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）およびシリコン（Ｓｉｌｉｃｏｎ）からなる群から選択される少なくとも１つの材質を含むことができる。
【００２０】
また，本発明の他の観点によれば，リチウム二次電池は，第１電極板，第２電極板および前記第１電極板と第２電極板との間に介されたセパレータを備える巻取型電極組立体と，電極組立体の中心部に介される巻芯部材と，電極組立体を覆いかぶせるケースと，ケースと結合してこれを封入し，電極組立体と電気的に連結される端子部が形成されたキャップ組立体とを含むことができる。
【００２１】
リチウム二次電池用ケースは，上部が開口された円筒形の金属材ケース，上部が開口されたボックス型金属材缶およびパウチ外装材からなる群から選択される少なくとも１つの材質を含むができる。
【００２２】
また，本発明の他の観点によれば，リチウム二次電池の製造方法は，正極タブと負極タブのいずれか一方が付着した第１電極板と，正極タブと負極タブのいずれか他方が付着した第２電極板とセパレータとを電極組立体巻取部に供給するステップと，第１電極板，第２電極板およびセパレータを巻芯部材を用いて巻取して，電極組立体を形成するステップと，巻芯部材を含む電極組立体をリチウム二次電池用ケースに収容するステップとを含むことができる。
【００２３】
第１電極板，第２電極板およびセパレータを巻芯部材を用いて巻取する際，セパレータをセパレータ固定テ−プを用いて巻芯部材に固定するステップを更に含むこともできる。
【００２４】
リチウム二次電池用ケースが円筒形金属材ケースである場合，電極組立体の正極タブ，負極タブのいずれか一方を含む巻芯部材を用いて，リチウム二次電池用ケースの下面板とタブが圧着して溶接するステップを更に含むこともできる。
【発明の効果】
【００２５】
以上のように，本発明によれば，巻取型電極組立体の巻取時に使われる巻芯部材を電極組立体の変形防止体として使用することにより，リチウム二次電池の製造工程を単純化し，巻取型電極組立体の変形を防止することが可能な巻取型電極組立体とこれを備えるリチウム二次電池およびその製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下に添付図面を参照しながら，本発明にかかる巻取型電極組立体とこれを備えるリチウム二次電池およびその製造方法の好適な実施形態について詳細に説明する。なお，本明細書および図面において，実質的に同一の機能構成を有する構成要素については，同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００２７】
（第１実施形態）
図１は，本発明の第１実施形態にかかるリチウム二次電池の製造方法の説明図である。
【００２８】
図１を参照すると，第１電極板供給部１１０，第２電極板供給部１２０，第１セパレータ供給部１３０および第２セパレータ供給部１４０と，前記第１電極板供給部１１０，第２電極板供給部１２０，第１セパレータ供給部１３０および第２セパレータ供給部１４０とから供給される第１電極板１１０ａ，第２電極板１２０ａ，第１セパレータ１３０ａおよび第２セパレータ１４０ａを巻き取る電極組立体巻取部１５０とからなるリチウム二次電池の製造装置１００を用いて，電極組立体１５０ａを形成する。
【００２９】
この際，前記第１電極板供給部１１０は，正極電極板と負極電極板のいずれか一方，例えば，正極電極板である第１電極板１１０ａが巻き取られて，電極組立体巻取部１５０に第１電極板１１０ａを供給する第１電極リ−ル（Ｒｅｅｌ）１１１と，第１電極リ−ル１１１から供給される第１極板１１０ａに，例えば，正極タブである第１電極タブを付着する第１電極タブ付着部１１５とからなる。
【００３０】
また，第２電極板供給部１２０は，正極活物質と負極活物質のいずれか他方がコ−ティングされた第２電極板，つまり第１電極板と異なる極性の電極板，例えば，負極電極板である第２電極板１２０ａが巻き取られて，電極組立体巻取部１５０に第２電極板１２０ａを供給する第２電極リ−ル１２１と，第２電極リ−ル１２１から供給される第２電極板１２０ａに，例えば，負極タブである第２電極タブを付着する第２電極タブ付着部１２５とからなる。
【００３１】
また，第１セパレータ供給部１３０および第２セパレータ供給部１４０は，第１電極板１１０ａと第２電極板１２０ａとの間のショートを防止し，リチウムイオンの移動のみを可能にし，電極組立体１５０ａの巻取の際，第１電極板１１０ａと第２電極板１２０ａとの間に介されるセパレータ１３０ａ，１４０ａを供給する役割をする。また，第１セパレータ供給部１３０および第２セパレータ供給部１４０は，セパレータ１３０ａ，１４０ａが巻き取られているリ−ル形態でなされる。
【００３２】
前記電極組立体巻取部１５０は，多様な形態のマンドレルのような巻芯部材１５５を用いて，第１電極板供給部１１０，第２電極板供給部１２０，第１セパレータ供給部１３０および第２セパレータ供給部１４０から供給される第１電極板１１０ａ，第２電極板１２０ａおよびセパレータ１３０ａ，１４０ａを巻取して巻取型電極組立体１５０ａを形成する役割を遂行する。
【００３３】
円筒形リチウム二次電池の場合，巻芯部材１５５は，巻取後，除去しないことにより，断面が円形である棒形態でなされて，電極組立体１５０ａの変形を防止し，また，センタ−ピンのような役割を遂行することができる。また，角形，または，パウチ形リチウム二次電池の場合，巻芯部材１５５は，巻取後，除去しないことにより，断面が板形状でなされて，電極組立体１５０ａの変形を防止する。
【００３４】
一方，リチウム二次電池の製造装置１００は，巻取固定テ−プ（ｓｅａｌ  ｔａｐｅ）供給部１６０を更に備えることができる。巻取固定テ−プ供給部１６０は，巻取固定テ−プ１６０ａを供給して，巻取固定テ−プ１６０ａが巻取型電極組立体１５０ａの全部または一部を覆うように付着して，巻取型電極組立体１５０ａが緩むことを防止する。
【００３５】
前記のようなリチウム二次電池の製造装置１００を用いるリチウム二次電池電極組立体１５０ａの製造方法は，第１電極板供給部１１０，第２電極板供給部１２０およびセパレータ供給部１３０，１４０を通じて，各々，第１電極板１１０ａ，第２電極板１２０ａおよびセパレータ１３０ａ，１４０ａを電極組立体巻取部１５０に供給する。この際，第１電極板供給部１１０および第２電極板供給部１１０は，第１電極タブ付着部１１５および第２電極タブ付着部１２５において，第１電極板１１０ａおよび第２電極板１２０ａに第１電極タブおよび第２電極タブを付着し，第１電極板１１０ａおよび第２電極板１２０ａを電極組立体巻取部１５０の巻芯部材１５５に供給する。
【００３６】
次に，電極組立体巻取部１５０の巻芯部材１５５を回転させて，第１電極板１１０ａ，第２電極板１２０ａおよび第１電極板１１０ａと第２電極板１２０ａとの間に介されたセパレータ１３０ａ，１４０ａからなり，複数回巻き取られた巻取型電極組立体１５０ａを形成する。
【００３７】
一方，前記セパレータ１３０ａ，１４０ａは，電極組立体巻取部１５０に供給された後，その巻取端部部が所定のセパレータ固定テ−プを介して巻芯部材１５５に付着・固定した状態で巻き取られることができる。この際，セパレータ固定テ−プは，ポリプロピレン（Ｐｏｌｙ−Ｐｒｏｐｙｌｅｎｅ），ポリエチレン（Ｐｏｌｙ−Ｅｔｈｙｌｅｎｅ），ポリエステル（Ｐｏｌｙｅｓｔｅｒ）およびナイロン（Ｎｙｌｏｎ）系樹脂からなる群から選択される少なくとも１つの材質を含むことができるが，その材質を限るのではない。
【００３８】
また，セパレータ１３０ａ，１４０ａは，電極組立体巻取部１５０に供給された後，その巻取端部が所定の接着剤を介して巻芯部材１５５に付着，固定した状態で巻き取られることができる。この際，接着剤は，ポリビニリデンフルオリド（Ｐｏｌｙｖｉｎｙｌｉｄｅｎｅ  ｆｌｕｏｒｉｄｅ，ＰＶＤＦ），ポリヘキサフルオロプロピレン−ポリビニリデンフルオリドの共重合体（Ｐ（ＶＤＦ／ＨＦＰ）），ポリ（ビニールアセテート），ポリビニルアルコール，ポリエチレンオキサイド，ポリビニルピロリドン，アルキル化ポリエチレンオキサイド，ポリビニルエーテル，ポリ（メチルメタクリレート），ポリ（エチルアクリレート），ポリテトラフルオロエチレン，ポリビニルクロライド，ポリアクリロニトリル，ポリビニルピリジン，スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）およびシリコン（Ｓｉｌｉｃｏｎ）からなる群から選択される少なくとも１つの材質を含むことができるが，その材質を限るのではない。
【００３９】
巻取型電極組立体１５０ａを形成した後，巻取型電極組立体１５０ａが緩むことを防止するための巻取固定テ−プ１６０ａを巻取固定テ−プ供給部１６０から供給して，電極組立体１５０ａの外部面に付着する工程を更に遂行することができる。この際，巻取固定テ−プ１６０ａは，ポリプロピレン（Ｐｏｌｙ−Ｐｒｏｐｙｌｅｎｅ），ポリエチレン（Ｐｏｌｙ−Ｅｔｈｙｌｅｎｅ），ポリエステル（Ｐｏｌｙｅｓｔｅｒ）およびナイロン（Ｎｙｌｏｎ）系樹脂からなる群から選択される少なくとも１つの材質を含むことができるが，その材質を限るのではない。
【００４０】
巻取型電極組立体１５０ａに巻取固定テ−プ１６０ａを付着した後，巻芯部材１５５を除去しなくて，巻取型電極組立体１５０ａをリチウム二次電池用ケースに受け入れて電極組立体１５０ａが離脱しないようにし，さらに，リチウム二次電池用ケースに電解液を注入した後，封入して，リチウム二次電池を完成する。
【００４１】
リチウム二次電池が円筒形である場合，巻芯部材１５５は，センタ−ピンのような役割を遂行して，電極組立体１５０ａの第１電極タブをリチウム二次電池用ケースに付着する工程において，第１電極タブに圧力を加えて第１電極タブが前記リチウム二次電池用ケースに接触を維持する。
【００４２】
また，リチウム二次電池が，角形，または，パウチ形リチウム二次電池である場合，巻芯部材１５５は，変形防止支持体として作用して，巻取型電極組立体１５０ａが圧力，または，熱により変形されることを防止する。
【００４３】
（第２実施形態）
図２Ａは，リチウム二次電池の一例として，円筒形リチウム二次電池の斜視図である。図２Ｂは，図２Ａの１ａ−１ａ線による断面図であり，図２Ｃは，図２Ａの１ｂ−１ｂ線による断面図である。
【００４４】
図２Ａ〜図２Ｃに示すように，第２実施形態にかかる円筒形リチウム二次電池２００は，充・放電時の電圧差を発生させる電極組立体３００と，電極組立体３００を収容するリチウム二次電池用ケース４００と，リチウム二次電池用ケース４００の上部に組立てられ，電極組立体３００が離脱しないようにするキャップ組立体５００と，リチウム二次電池用ケース４００に注入されて，電極組立体３００間にリチウムイオンの移動を可能にする電解液６００と，電極組立体３３０の中心部に位置する巻芯部材７００とからなっている。
【００４５】
電極組立体３００は，正極活物質または負極活物質のうちいずれか一方がコーティングされた電極板，例えば，正極活物質がコ−ティングされた第１電極板３１０と，負極活物質がコ−ティングされた第２電極板３２０とを含む。また，第１電極板３１０と第２電極板３２０との間に位置し，第１電極板３１０と第２電極板３２０とのショート（ｓｈｏｒｔ）を防止し，リチウムイオンの移動のみを可能にするセパレータ３３０も含む。また，第１電極板３１０，第２電極板３２０およびセパレータ３３０は，円形で巻き取られて，リチウム二次電池用ケース４００に収容される。また，第１電極板３１０には，一般的に，アルミニウム（Ａl）材質からなり，上部に所定の長さが突出し，例えば，正極タブである第１電極タブ３１５が接合している。第２電極板３２０には，一般的に，ニッケル（Ｎｉ）材質からなり，下部に一定の長さが突出し，例えば，負極タブである第２電極タブ３２５が接合しているが，上記の材質を限るのではない。併せて，電極組立体３００の上部，下部には，キャップ組立体５００またはリチウム二次電池用ケース４００との接触を避けるために，絶縁プレ−ト３４１，３４５が更に付着している。
【００４６】
リチウム二次電池用ケース４００は，上部が開口された円筒形の金属材ケースであることができる。より詳細に説明すると，リチウム二次電池用ケース４００は，円筒形電極組立体３００が結合できるように所定の空間を有する一定の直径を有する円筒形側面板４１０が形成されている。また，円筒形側面板４１０の下部には，その円筒形側面板４１０の下部空間を閉塞する下面板４２０が形成されており，円筒形側面板４１０の上部は電極組立体４００を挿入するために開口されている。一方，リチウム二次電池用ケース４００は，電極組立体３００の第１電極タブ３１５と第２電極タブ３２５のいずれか一方のタブが電気的に接合することにより，リチウム二次電池用ケース４００自体は，正極，または，負極の役割を遂行することになる。
【００４７】
キャップ組立体５００は，第１電極タブ３１５および第２電極タブ３２５とリチウム二次電池用ケースとが電気的に接合しない部分とが電気的に接続され，安全ベント，印刷回路基板，陽性温度素子，電極キャップ，ガスケットなどの多様な構成要素からなる。
【００４８】
電解液６００は，充・放電時，電池の内部の正極および負極において，電気化学的反応により生成されるリチウムイオン（Ｌｉ  Ｉｏｎ）の移動媒体の役割をし，これは，リチウム塩と高純度有機溶媒類の混合物である非水系有機電解液であることができる。併せて，前記電解液６００は高分子電解質を用いたポリマ−であることもでき，ここに，前記電解液物質の種類を限るのではない。
【００４９】
上記の巻芯部材７００は，図１に示すような製造工程を通じて電極組立体３００の形成の際，第１電極板３１０，第２電極板３２０および第１電極板３１０と第２電極板３２０との間に介されたセパレータ３３０を巻取するためのマンドレルであって，棒形，または，多様な形態の板形状の構造でなされることができ，好ましくは，四角形の板状構造でなされる。巻芯部材７００は，電極組立体３００の変形を防止し，円筒形リチウム二次電池２００のセンタ−ピンとして作用する。
【００５０】
言い換えると，巻芯部材７００は，円筒形リチウム二次電池２００の巻取型電極組立体３００の巻取が緩むことを防止する役割を遂行し，電極組立体３００の第２電極タブ３２５を円筒形ケース４００に溶接する工程において，第２電極タブ３２５に圧力を加えて円筒形ケース４００の下面板４２０に接触するようにする役割を遂行する。また，巻芯部材７００は，円筒形リチウム二次電池の充・放電時，電極組立体３００の体積膨脹による変形を防止する役割も遂行する。
【００５１】
また，巻芯部材７００は，電極組立体３００に加えられる力に対抗して，電極組立体３００の変形を防止できる程度の機械的強度を有することが好ましい。
【００５２】
また，巻芯部材７００は，一般的に，金属または金属合金からなることができ，または，必要によって，絶縁物質からなることができる。前記絶縁物質としては，一般的で使用しやすい材質のポリエチレン，ポリプロピレン，ポリエチレンテレフタレ−トおよびポリイミドからなる群から選択される少なくとも１つの材質を含むことが好ましい。
【００５３】
一方，図示してはいないが，セパレータ３３０の巻取端部は，巻芯部材７００に所定のセパレータ固定テ−プ，または，接着剤を介して固定されている。
【００５４】
また，電極組立体３００は，電極組立体３００の外部面に付着した巻取固定テ−プを介して巻取が解けることを防止することができる。
【００５５】
（第３実施形態）
図３Ａは，リチウム二次電池の他の一例として，角形，または，パウチ形リチウム二次電池の電極組立体を示す説明図であり，図３Ｂは，図３ＡのＡ−Ａ線による断面図である。
【００５６】
図３Ａおよび図３Ｂを参照すると，第３実施形態にかかるリチウム二次電池は，電極組立体３００およびリチウム二次電池用ケース（図示していない）を備える。この際，リチウム二次電池用ケースは，上部が開口されたボックス型金属材缶およびパウチ外装材であることができる。また，リチウム二次電池用ケースが上部が開口されたボックス型金属材缶である場合，金属材缶の上部は別途のキャップ組立体を介して封入される。
【００５７】
電極組立体８００は，正極活物質と負極活物質のいずれか一方がコーティングされた電極板，例えば，正極活物質がコ−ティングされ，第１電極タブ８１５が付着した第２電極板８１０と，負極活物質がコ−ティングされ，第２電極タブ８２５が付着した第２電極板８２０と，第１電極板８１０と第２電極板８２０との間に介されたセパレータ８３０を板形状の巻芯部材９００を用いて巻き取られた形態でなされる。
【００５８】
この際，前記電極組立体８００を巻取した後，前記巻芯部材９００を除去せずに，リチウム二次電池の一般的な製造工程を遂行することより，巻芯部材９００が変形防止支持体の役割を遂行することができる。即ち，巻芯部材９００は，電極組立体８００の融解および変形を防止する役割を遂行する。
【００５９】
この際，巻芯部材９００の厚さは，電極組立体８００に加えられる力に対抗して，電極組立体８００の変形を防止できる程度の機械的強度を有する。また，巻芯部材９００の厚さは，電極組立体８００の厚さを増加させないことが好ましい。この理由として，一般に電極の量感や厚さが大きければ大きいほど，最終的な寸法，つまり，リチウムニ次電池の厚みがより大きくなる。したがって，二次電池の寸法を制限するためである。
【００６０】
また，巻芯部材９００は多様な形態の板形状の構造でなされることができ，好ましくは，図３Ａに示すように，四角形の板状構造でなされる。この理由として，電極組立体の厚さを最小限に抑えるため，巻芯部材９００が細くなるようにする。一般的に，四角形の板状構造は，円筒形の構造よりも巻芯部材９００が細くなるため，図３Ａに示すように，四角形の板状構造でなされる。この際，巻芯部材９００は，一般的に，金属または金属合金からなることができ，または，必要によって，絶縁物質で形成されることができる。絶縁物質としては，ポリエチレン，ポリプロピレン，ポリエチレンテレフタレ−トおよびポリイミドからなる群から選択される少なくとも１つの材質を含むことが好ましい。
【００６１】
また，図３Ｂに示すように，巻芯部材９００の両端部が電極組立体８００の“内周部”に接する大きさで構成されることが好ましい。これは，巻芯部材９００が，電極組立体８００の全体面積に亘って，より強い機械的支持力を発揮するようにするためである。上記の“内周部”とは，電極組立体８００の中心部の楕円形内面を意味する。
【００６２】
また，図示してはいないが，セパレータ８３０の巻取端部は，巻芯部材９００に所定のセパレータ固定テ−プ，または，接着剤を介して固定されている。
【００６３】
また，前記電極組立体８００は，前記電極組立体８００の外部面に付着した巻取固定テ−プを介して巻取が緩むことを防止することができる。
【００６４】
上記のように，本実施形態にかかるリチウム二次電池は，電極組立体１５０ａ，３００，８００の中心部に巻芯部材７００，９００を備えることにより，リチウム二次電池の充・放電時に発生する電極組立体１５０ａ，３００，８００の変形を防止することができる。
【００６５】
また，円筒形リチウム二次電池の場合，巻芯部材３００がセンタ−ピンの役割を同時に遂行することにより，センタ−ピンの挿入のための追加工程が省略される。また，巻芯部材１５５，７００，９００を電極組立体の巻取時に使われるマンドレルを用いることにより，巻芯部材１５５，７００，９００を挿入するための工程の追加はない。
【００６６】
以上，添付図面を参照しながら本発明にかかる巻取型電極組立体とこれを備えるリチウム二次電池およびその製造方法の好適な実施形態について説明したが，本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり，それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
本発明の巻取型電極組立体とこれを備えるリチウム二次電池およびその製造方法は，巻取時に使われる巻芯部材を電極組立体の変形防止体として使用することにより，製造工程を単純化し，巻取型電極組立体の変形を防止することができ，リチウム二次電池の製造分野で使用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】第１実施形態にかかるリチウム二次電池の製造方法の説明図である。
【図２Ａ】第２実施形態にかかるリチウム二次電池の斜視図である。
【図２Ｂ】図２Ａの１ａ−１ａ線による断面図である。
【図２Ｃ】図２Ａの１ｂ−１ｂ線による断面図である。
【図３Ａ】第３実施形態にかかるリチウム二次電池の説明面である。
【図３Ｂ】図３ＡのＡ−Ａ線による断面図である。
【符号の説明】
【００６９】
１００  リチウム二次電池製造装置
１１０  第２電極板供給部
１１０ａ  第２電極板
１１１  第１電極リール
１１５  第１電極タブ付着部
１２０  第１電極板供給部
１２０ａ  第１電極板
１２１  第２電極リール
１２５  第２電極タブ付着部
１３０  セパレータ供給部
１３０ａ  セパレータ
１４０  セパレータ供給部
１４０ａ  セパレータ
１５０  巻取部
１５０ａ  電極組立体
１５５  巻芯部材
１６０  巻取固定テ−プ供給部
１６０ａ  巻取固定テープ
２００  リチウム二次電池
３００  電極組立体
３１０  第２電極板
３１５  第１電極タブ
３２０  第１電極板
３２５  第２電極タブ
３３０  セパレータ
３４１  絶縁プレート
３４５  絶縁プレート
４００  リチウム二次電池用ケース
４１０  円筒形側面板
４２０  下面板
５００  キャップ組立体
７００  巻芯部材
８００  電極組立体
８１０  第２電極板
８１５  第１電極タブ
８２０  第１電極板
８２５  第２電極タブ
８３０  セパレータ
９００  巻芯部材
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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