(57)【要約】【課題】本発明は、電極組立体及びこれを含む二次電池に関する。【解決手段】本発明によれば、電極組立体は、正極活物質層が備えられた正極と、ＬＴＯ（Ｌｉｔｈｉｕｍ  Ｔｉｔａｎｉｕｍ  Ｏｘｉｄｅ）を含む負極活物質層が備えられた負極と、正極と負極の間に介在されるセパレーターとを含み、正極活物質層の面積が負極活物質層の面積より大きく形成される。このように正極活物質層の面積が負極活物質層の面積より大きく形成される場合、負極活物質層に含まれた全てのＬＴＯ（Ｌｉｔｈｉｕｍ  Ｔｉｔａｎｉｕｍ  Ｏｘｉｄｅ）が充放電に使われる。したがって、ＬＴＯと電解液との追加反応によるガス発生が抑えられて、二次電池のスウェリングを効果的に防止することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の電極集電体及び前記第１の電極集電体の少なくとも一面に形成された第１の電極活物質層を含む第１の電極と、
第２の電極集電体及び前記第２の電極集電体の少なくとも一面に形成された第２の電極活物質層を含む第２の電極と、
前記第１の電極と前記第２の電極の間に位置するセパレーターと、を含み、
前記第２の電極活物質層は前記第１の電極活物質層に対向し、前記第１の電極活物質層の面積は前記第２の電極活物質層の面積より大きく、前記第２の電極活物質層はＬＴＯ（Ｌｉｔｈｉｕｍ  Ｔｉｔａｎｉｕｍ  Ｏｘｉｄｅ）を含むことを特徴とする電極組立体。
【請求項２】
前記第１の電極集電体の面積は、前記第２の電極集電体の面積より大きいことを特徴とする請求項１に記載の電極組立体。
【請求項３】
前記第２の電極集電体の面積は、前記第１の電極集電体の面積より大きいことを特徴とする請求項１に記載の電極組立体。
【請求項４】
前記第１の電極集電体の面積は、前記第２の電極集電体の面積と実質的に等しいことを特徴とする請求項１に記載の電極組立体。
【請求項５】
前記第１の電極は正極であり、前記第２の電極は負極であることを特徴とする請求項１に記載の電極組立体。
【請求項６】
前記第２の電極活物質層に対する前記第１の電極活物質層の面積比は、１．０１〜１．２１であることを特徴とする請求項１に記載の電極組立体。
【請求項７】
前記第２の電極活物質層に対する前記第１の電極活物質層の面積比は、１．０１〜１．１０であることを特徴とする請求項６に記載の電極組立体。
【請求項８】
前記第１の電極活物質層は前記第２の電極活物質層を覆うように形成されることを特徴とする請求項１に記載の電極組立体。
【請求項９】
前記第１の電極活物質層の容量（ｃａｐａｃｉｔｙ）に対する前記第２の電極活物質層の容量比は、１．０〜１．５であることを特徴とする請求項１に記載の電極組立体。
【請求項１０】
前記第１の電極活物質層の容量（ｃａｐａｃｉｔｙ）に対する前記第２の電極活物質層の容量比は、１．０〜１．３であることを特徴とする請求項９に記載の電極組立体。
【請求項１１】
前記第１の電極活物質層は、前記第２の電極活物質層に対向する前記第１の電極集電体の表面及び前記第１の電極集電体の反対側表面にそれぞれ形成され、前記第２の電極活物質層は、前記第１の電極活物質層に対向する前記第２の電極集電体の表面及び前記第２の電極集電体の反対側表面にそれぞれ形成されることを特徴とする請求項１に記載の電極組立体。
【請求項１２】
前記第１の電極活物質層は、前記第２の電極活物質層に対向する第１の電極集電体の表面のみに形成され、前記第２の電極活物質層は、前記第１の電極活物質層に対向する第２の電極集電体の表面のみに形成されることを特徴とする請求項１に記載の電極組立体。
【請求項１３】
第１の電極集電体及び前記第１の電極集電体の少なくとも一面に形成された第１の電極活物質層を含む第１の電極と、第２の電極集電体及び前記第２の電極集電体の少なくとも一面に形成された第２の電極活物質層を含む第２の電極と、前記第１の電極と前記第２の電極の間に位置するセパレーターとを含む電極組立体と、
前記電極組立体を収容するケースと、
前記電極組立体の第１の電極及び第２の電極と電気的に接続される保護回路モジュールと、
前記ケースに満たされる電解液とを含み、
前記電極組立体は、前記第２の電極活物質層が前記第１の電極活物質層に対向し、前記第１の電極活物質層の面積は前記第２の電極活物質層の面積より大きく、前記第２の電極活物質層はＬＴＯ（Ｌｉｔｈｉｕｍ  Ｔｉｔａｎｉｕｍ  Ｏｘｉｄｅ）を含むことを特徴とする二次電池。
【請求項１４】
前記第１の電極集電体の面積は前記第２の電極集電体の面積より大きいことを特徴とする請求項１３に記載の二次電池。
【請求項１５】
前記第２の電極集電体の面積は前記第１の電極集電体の面積より大きいことを特徴とする請求項１３に記載の二次電池。
【請求項１６】
前記第１の電極集電体の面積は前記第２の電極集電体の面積と実質的に等しいことを特徴とする請求項１３に記載の二次電池。
【請求項１７】
前記第１の電極は正極であり、前記第２の電極は負極であることを特徴とする請求項１３に記載の二次電池。
【請求項１８】
前記第２の電極活物質層に対する前記第１の電極活物質層の面積比は１．０１〜１．２１であることを特徴とする請求項１３に記載の二次電池。
【請求項１９】
前記第１の電極活物質層は前記第２の電極活物質層を覆うように形成されることを特徴とする請求項１３に記載の二次電池。
【請求項２０】
前記第１の電極活物質層の容量（ｃａｐａｃｉｔｙ）に対する前記第２の電極活物質層の容量比は、１．０〜１．５であることを特徴とする請求項１３に記載の二次電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電極組立体及びこれを含む二次電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子、通信、コンピュータ産業の急速な発展に伴って、携帯用電子機器の普及が増加している。携帯用電子機器の電源としては、再充電が可能な二次電池が主に使用されている。かかる二次電池は一般的に、正極活物質を含む正極と、負極活物質を含む負極と、正極と負極の間に介在され、正極と負極を絶縁するセパレーターとを含む電極組立体を含んでいる。
【０００３】
二次電池において重要な特性の一つとしては、高温保存時のスウェリング（ｓｗｅｌｌｉｎｇ）の制御が挙げられる。特に、負極活物質としてＬＴＯ（Ｌｉｔｈｉｕｍ  Ｔｉｔａｎｉｕｍ  Ｏｘｉｄｅ）を含む場合、放電状態（ＳＯＣ（ｓｔａｔｅ  ｏｆ  ｃｈａｒｇｅ）０％）でのスウェリングが、充電状態（ＳＯＣ１００％）でのスウェリングに比べてより大きく現われる。スウェリングが発生する場合、二次電池の密閉力が弱くなって、電解液の漏出または水分の浸透によって二次電池の性能が低下する。よって、二次電池におけるスウェリングの制御は、必ず考慮されるべきである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、二次電池に適用してスウェリングを防止することができ、特に負極活物質としてＬＴＯ（Ｌｉｔｈｉｕｍ  Ｔｉｔａｎｉｕｍ  Ｏｘｉｄｅ）を含む場合にも、放電状態（ＳＯＣ０％）でのスウェリング防止効果が高い電極組立体を提供することにある。
【０００５】
本発明の別の目的は、スウェリングの防止効果が高い二次電池を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述の目的を達成するために、本発明の一態様による電極組立体は、第１の電極集電体及び第１の電極集電体の少なくとも一面に形成された第１の電極活物質層を含む第１の電極と、第２の電極集電体及び第２の電極集電体の少なくとも一面に形成された第２の電極活物質層を含む第２の電極と、第１の電極と第２の電極の間に位置するセパレーターと、を含み、第２の電極活物質層は第１の電極活物質層に対向し、第１の電極活物質層の面積は第２の電極活物質層の面積より大きく、第２の電極活物質層はＬＴＯ（Ｌｉｔｈｉｕｍ  Ｔｉｔａｎｉｕｍ  Ｏｘｉｄｅ）を含むことを特徴とする。
【０００７】
第１の電極集電体の面積は、第２の電極集電体の面積より大きくてもよい。第２の電極集電体の面積は、第１の電極集電体の面積より大きくてもよい。第１の電極集電体の面積は、第２の電極集電体の面積と実質的に等しくてもよい。
【０００８】
第１の電極は正極であり、第２の電極は負極であってもよい。
【０００９】
第２の電極活物質層に対する第１の電極活物質層の面積比は、１．０１〜１．２１であってもよい。第２の電極活物質層に対する第１の電極活物質層の面積比は、１．０１〜１．１０であってもよい。
【００１０】
第１の電極活物質層は第２の電極活物質層を覆うように形成されてもよい。
【００１１】
第１の電極活物質層の容量（ｃａｐａｃｉｔｙ）に対する第２の電極活物質層の容量比は、１．０〜１．５であってもよい。第１の電極活物質層の容量（ｃａｐａｃｉｔｙ）に対する第２の電極活物質層の容量比は、１．０〜１．３であってもよい。
【００１２】
第１の電極活物質層は、第２の電極活物質層に対向する第１の電極集電体の表面及び第１の電極集電体の反対側表面にそれぞれ形成され、第２の電極活物質層は、第１の電極活物質層に対向する第２の電極集電体の表面及び第２の電極集電体の反対側表面にそれぞれ形成されてもよい。
【００１３】
第１の電極活物質層は、第２の電極活物質層に対向する第１の電極集電体の表面のみに形成され、第２の電極活物質層は、第１の電極活物質層に対向する第２の電極集電体の表面のみに形成されてもよい。
【００１４】
上述の目的を達成するために、本発明の別の態様による二次電池は、第１の電極集電体及び第１の電極集電体の少なくとも一面に形成された第１の電極活物質層を含む第１の電極と、第２の電極集電体及び第２の電極集電体の少なくとも一面に形成された第２の電極活物質層を含む第２の電極と、第１の電極と第２の電極の間に位置するセパレーターとを含む電極組立体と、電極組立体を収容するケースと、電極組立体の第１の電極及び第２の電極と電気的に接続される保護回路モジュールと、ケースに満たされる電解液とを含み、電極組立体は、第２の電極活物質層が第１の電極活物質層に対向し、第１の電極活物質層の面積は第２の電極活物質層の面積より大きく、第２の電極活物質層はＬＴＯ（Ｌｉｔｈｉｕｍ  Ｔｉｔａｎｉｕｍ  Ｏｘｉｄｅ）を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明による電極組立体は、正極活物質層の面積が負極活物質層の面積よりも大きく形成されることによって、二次電池に適用したとき、負極活物質層に含まれた全てのＬＴＯ（Ｌｉｔｈｉｕｍ  Ｔｉｔａｎｉｕｍ  Ｏｘｉｄｅ）が充放電に使用されるようになる。すなわち、全てのＬＴＯは添加剤及び電解液と反応して、負極の表面に皮膜を形成し、それによって、ＬＴＯと電解液との追加反応によるガスの発生が抑えられて、二次電池のスウェリングを効果的に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態による電極組立体の斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態による電極組立体の分解斜視図である。
【図３】本発明の一実施形態による電極組立体の一部を示す図である。
【図４】本発明の別の実施形態による電極組立体の分解斜視図である。
【図５】本発明の一実施形態による電極組立体を含む二次電池を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、添付の図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明するが、本発明が以下の実施形態によって限定されるものではない。添付の図面において同じ構成には同じ参照番号を使用することにする。
【００１８】
図１は、本発明の一実施形態による電極組立体の斜視図であり、図２は、本発明の一実施形態による電極組立体の分解斜視図であり、図３は、本発明の一実施形態による電極組立体の一部を示す図である。
【００１９】
図１〜図３を参照すると、本発明の一実施形態による電極組立体１００は、第１の電極、第２の電極及び第１の電極と第２の電極の間に位置するセパレーター１３０を含む。第１の電極は正極であって第２の電極は負極であってもよいが、第１の電極が負極であって第２の電極が正極であってもよい。以下では、第１の電極が正極１１０であって、第２の電極が負極１２０である場合を例に挙げて説明する。
【００２０】
正極１１０は、正極集電体１１１と、正極集電体１１１の少なくとも一面に備えられた正極活物質層１１２と、正極タブ１１４とを含む。
【００２１】
ここで使用される正極集電体１１１の厚さは、一般的に１０〜５００μｍである。このような正極集電体１１１は、その電池に化学的変化を誘発しない且つ高い導電性を有するものであれば特に制限されず、例えば、ステンレススチール、アルミニウム、ニッケル、チタン、焼成炭素、またはアルミニウムやステンレススチールの表面にカーボン、ニッケル、チタン、銀などで表面処理したものなどが使用できる。集電体は、その表面に微細な凹凸を形成して正極活物質の接着力を高めることも可能であり、フィルム、シート、箔、網、多孔質体、発泡体、不織布などの様々な形態が可能である。
【００２２】
正極集電体１１１上に形成される正極活物質層１１２は、正極活物質と導電剤及びバインダーを含む通常の正極活物質コーティング組成物を正極集電体１１１に塗布して形成される。正極活物質層１１２は、正極集電体１１１の一面に形成されてもよいが、電池の効率を考慮して正極集電体１１１の両面に形成されることが好ましい。
【００２３】
正極活物質としては、当該分野で一般的に使用される物質を適用することが可能であり、例えばＬｉＣｏＯ２を使用してもよい。ＬｉＣｏＯ２は、安定した充放電特性、高い電子伝導性、高い安全性及び平坦な放電電圧特性を有する優れた物質である。その他にも、当該分野で一般的に使用されるニッケル‐コバルト‐マンガンが混合された形態のＬｉ［ＮｉｘＣｏ１‐ｘ‐ｙＭｎｙ］Ｏ２（ここで、０＜ｘ＜０．５、０＜ｙ＜０．５）を使用してもよい。
【００２４】
導電剤は、その電池に化学的変化を誘発しない且つ導電性を有するものであれば特に制限されるものではない。例えば、カーボンブラック、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、チャンネルブラック、ファーネスブラック、ランプブラック、サーマルブラックなどのカーボンブラック；炭素繊維や金属繊維などの導電性繊維；フッ化カーボン、アルミニウム、ニッケル粉末などの金属粉末；酸化亜鉛、チタン酸カリウムなどの導電性ウィスカ；酸化チタンなどの導電性金属酸化物；ポリフェニレン誘導体などの導電性素材などを使用することができる。導電剤は、正極活物質組成物に通常の添加範囲内で添加してもよく、好ましくは１〜１０重量％含有されることがよい。
【００２５】
バインダーは、結合力を付与するために添加するものであって、通常の正極活物質組成物に使用される範囲内で添加してもよい。バインダーとしては、ポリビニルアルコール、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシプロピレンセルロース、ジアセチレンセルロース、ポリ塩化ビニル、ポリビニルピロリドン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、ポリエチレンまたはポリプロピレンなどを使用してもよいが、これに限定されるものではない。
【００２６】
正極活物質コーティング組成物には、上記の正極活物質、導電剤及びバインダーの他に、必要によって通常の正極活物質コーティング組成物の製造過程で使用される添加剤をさらに添加してもよい。
【００２７】
正極タブ１１４は、正極集電体１１１の一側に形成され、後述するように別途の正極リード端子を介して保護回路モジュールに電気的に接続される。
【００２８】
負極１２０は、負極集電体１２１と、負極集電体１２１上に備えられた負極活物質層１２２と、負極タブ１２４とを含む。
【００２９】
一般的に使用される負極集電体１２１の厚さは５〜５００μｍである。このような負極集電体１２１は、その電池に化学的変化を誘発しない且つ導電性を有するものであれば特に制限されず、例えば、銅、ステンレススチール、アルミニウム、ニッケル、チタン、焼成炭素、銅やステンレススチールの表面にカーボン、ニッケル、チタン、銀などで表面処理したもの、アルミニウム‐カドミウム合金などを使用することができる。また、負極集電体１２１は、正極集電体１１１と同様に、表面に微細な凹凸を形成して負極活物質の結合力を強化することもでき、フィルム、シート、箔、網、多孔質体、発泡体、不織布などの様々な形態が使用可能である。
【００３０】
負極集電体１２１上に形成される負極活物質層１２２は、負極活物質と導電剤及びバインダーを含む負極活物質コーティング組成物を負極集電体１２１上に塗布して形成される。負極活物質層１２２は、負極集電体１２１の一面に形成されてもよいが、電池の効率を考慮して負極集電体１２１の両面に形成されることが好ましい。
【００３１】
負極活物質はＬＴＯ（Ｌｉｔｈｉｕｍ  Ｔｉｔａｎｉｕｍ  Ｏｘｉｄｅ）を含む。
【００３２】
導電剤とバインダーとしては、当該分野で一般的に使用されるものを適用してもよく、例えば、前述した正極活物質組成物に適用された導電剤とバインダーを使用してもよい。
【００３３】
負極活物質、導電剤及びバインダーは、通常の使用範囲内で様々な比率で混合してもよい。また、負極活物質コーティング組成物には、上記の負極活物質、導電剤及びバインダーの他に、必要によって通常の負極活物質コーティング組成物の製造過程で使用される添加剤をさらに添加してもよい。
【００３４】
負極タブ１２４は、負極集電体１２１の一側に形成され、後述するように別途の負極リード端子を介して保護回路モジュールに電気的に接続される。
【００３５】
セパレーター１３０は、正極１１０と負極１２０の間に介在されて、その間を絶縁する。セパレーター１３０は、ポリエチレン（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ）、ポリプロピレン（ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ）、ポリフッ化ビニリデン（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌｉｄｅｎｅ  ｆｌｕｏｒｉｄｅ）、ポリエチレンオキシド（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ  ｏｘｉｄｅ）、ポリアクリロニトリル（ｐｏｌｙａｃｒｙｌｏｎｉｔｒｉｌｅ）及びポリフッ化ビニリデンヘキサフルオロプロピレン（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌｉｄｅｎｅ  ｆｌｕｏｒｉｄｅ  ｈｅｘａｆｌｕｏｒｏｐｒｏｐｙｌｅｎｅ）からなる群から選択される少なくとも一つを含んでもよい。
【００３６】
このとき、セパレーター１３０は、正極１１０と負極１２０との間だけでなく、電極組立体１００の最外郭に位置した正極１１０または負極１２０の外側に形成されてもよい。この場合、電池の組立ての際に電極組立体１００を収容するケースなどから絶縁することができる。
【００３７】
通常、負極活物質としてグラファイト（ｇｒａｐｈｉｔｅ）を使用する場合、ＳＯＣ０％に比べてＳＯＣ１００％でのスウェリングがより大きいと知られており、それによって様々な改善方法が知られている。しかし、負極活物質としてＬＴＯを使用する場合、ＳＯＣ０％でのスウェリングがＳＯＣ１００％でのスウェリングに比べてより大きい。ＬＴＯを負極活物質として使用する場合に発生するスウェリングを制御するために、本発明では、正極活物質層１１２の面積を負極活物質層１２２の面積よりも大きく形成する。このとき、正極集電体１１１の面積が負極集電体１２１の面積より大きいか、負極集電体１２１の面積が正極集電体１１１の面積より大きいか、または正極集電体１１１の面積が負極集電体１２１の面積と実質的に等しくてもよい。
【００３８】
正極活物質層１１２の表面は負極活物質層１２２の表面に対向し、セパレーター１３０は正極活物質層１１２の表面と負極活物質層１２２の表面との間に位置する。ここで、正極活物質層１１２及び負極活物質層１２２の面積とは、互いに対向する正極活物質層１１２及び負極活物質層１２２の表面面積を意味する。
【００３９】
ＬＴＯは、既に多くの文献で記述されているように、次の反応式（１）で示すような充放電時の反応式を有する。
【００４０】
【化１】
2011065993.tif 000003
【００４１】
反応式（１）で示すように、放電状態でＬＴＯはスピネル（ｓｐｉｎｅｌ）形態のＬｉ４Ｔｉ５Ｏ１２として存在する。それによって、負極活物質層１２２の面積を正極活物質層１１２の面積より大きく設計する場合、充放電（ｆｏｒｍａｔｉｏｎ）に使われない状態のＬｉ４Ｔｉ５Ｏ１２が存在するようになる。充放電反応が進行されないＬＴＯが負極に残っている場合、ＬＴＯはＬｉイオンを有しているので、持続的に電解液と反応をしてガスを生成し、それによってスウェリングが大きくなる。反対に、正極活物質層１１２の面積を負極活物質層１２２の面積より大きく設計する場合、負極活物質層１２２の全てのＬＴＯが電池の充放電（ｆｏｒｍａｔｉｏｎ）に使われる。すなわち、全てのＬＴＯは添加剤及び電解液と反応して負極の表面に被膜を形成し、それによってＬＴＯと電解液との追加反応によるガスの発生が抑えられてスウェリングが防止される。
【００４２】
このとき、負極活物質層１２２に対する正極活物質層１１２の面積比は１．０１〜１．２１であることが好ましく、特に負極活物質層１２２に対する正極活物質層１１２の面積比が１．０１〜１．１であることがより好ましい。負極活物質層１２２に対する正極活物質層１１２の面積比が１．２１を超過する場合、電池の容量が減少する問題点があり、負極活物質層１２２に対する正極活物質層１１２の面積比が１．０１未満である場合、スウェリングの防止効果が低下する問題点がある。
【００４３】
負極活物質層１２２または正極活物質層１１２は、正極活物質コーティング組成物または負極活物質コーティング組成物を、ドクターブレードなどのような当該分野で一般的に用いられるコーティング機を用いて上記範囲内の面積比になるように塗布することで、容易に形成することができる。一例として、負極活物質層１２２と正極活物質層１１２の面積比の調節は、図２に示すように、集電体上部または下部の無地部の幅を調節することによって行われてもよい。
【００４４】
正極１１０と負極１２０の間にはセパレーター１３０が介在される。このとき、正極１１０に備えられた正極活物質層１１２と負極１２０に備えられた負極活物質層１２２は、図３に示すように、セパレーター１３０を介して互いに対面するように積層される。このとき、スウェリングの防止を最大化するために、負極活物質層１２２の全面は正極活物質層１１２に対面するように形成されることが好ましい。すなわち、正極活物質層１２２の全面が負極活物質層１１２の全面を覆うように位置することが好ましい。この場合、全てのＬＴＯが充放電反応に使われることによって、スウェリングを効果的に防止することができる。
【００４５】
本発明によれば、正極活物質層１１２に対する負極活物質層１２２の容量比は、１．０〜１．５であることが好ましく、１．０〜１．３であることがより好ましい。この容量比は、充放電に使われる正極活物質層と負極活物質層だけの容量を考慮したものであって、容量比が１．０〜１．５の範囲内にある場合、スウェリング防止効果の高い特性を示す。ここで、容量は１Ｃ‐ｒａｔｅ（「Ｃ‐ｒａｔｅ」アンペアで示される電池の充電または放電電流の比率）で放電したとき、非可逆容量を除いた可逆容量のみを意味する。容量比が１．０〜１．５の範囲内に含まれない場合、電池の全体容量が減少するという欠点がある。
【００４６】
本発明の一例によれば、電極組立体１００は、正極１１０、セパレーター１３０及び負極１２０が繰り返して積層されている積層型（ｓｔａｃｋ  ｔｙｐｅ）であることが好ましい。
【００４７】
図４は、本発明の別の実施形態による電極組立体の分解斜視図である。
【００４８】
図４を参照すると、電極組立体１００は、正極１１０，１１０ａ、負極１２０，１２０ａ及びセパレーター１３０を含む。
【００４９】
電極組立体１００は、正極１１０、セパレーター１３０及び負極１２０が繰り返して積層され、それぞれの構成は前述した図１〜図３を参照して説明しているので、その詳細な説明は省略する。但し、本実施形態では、電極組立体１００の最外郭部分に形成される正極１１０ａと負極１２０ａが異なるので、それについて詳細に説明することにする。
【００５０】
電極組立体１００の最外郭に位置する正極１１０ａ及び負極１２０ａは、その内側表面のみに活物質層が形成され、電極組立体１００の最外郭に位置する正極１１０ａ及び負極１２０ａを除いた他の正極１１０及び負極１２０は、両面に活物質層が形成される。最外郭に位置する負極１２０ａの両面に負極活物質層１２２が形成される場合、外側表面に形成された負極活物質層１２２に含まれているＬＴＯが充放電反応に使われず、それによってスウェリングの制御が効果的に行われない可能性がある。しかし、最外郭に位置する負極１２０ａの内側表面のみに負極活物質層１２２が形成される場合、全てのＬＴＯが充放電に使われるので、スウェリング防止効果が最大化される。
【００５１】
図５は、本発明の一実施形態による電極組立体を含む二次電池を示す斜視図である。
【００５２】
図５を参照すると、二次電池２００は、電極組立体１００と、電極組立体１００を収容するケース２１０と、リード端子１１５，１２５を介して電極組立体１００と電気的に接続される保護回路モジュール２２０と、電解液（図示せず）とを含む。ここで、二次電池２００はパウチ型であることが好ましい。
【００５３】
電極組立体１００は、少なくとも一面に正極活物質層が備えられた正極と、少なくとも一面にＬＴＯ（Ｌｉｔｈｉｕｍ  Ｔｉｔａｎｉｕｍ  Ｏｘｉｄｅ）を含む負極活物質層が備えられた負極と、正極と負極の間に介在され、正極電極と負極電極の間を絶縁するセパレーターとを含み、正極活物質層の面積が負極活物質層の面積よりも大きく形成される。このような構成を有する電極組立体１００は前述した通りであるので、これについての詳細な説明は省略することにする。
【００５４】
ケース２１０は、本体２１２及びカバー２１４を備えている。
【００５５】
本体２１２は、電極組立体１００を収容する空間である収容部２１２ａ及び収容部２１２ａの入口から延びている密封部２１２ｂを備えている。
【００５６】
カバー２１４は、本体２１２の密封部２１２ｂの何れの縁部から延びるように形成されてもよい。
【００５７】
カバー２１４は、本体２１２の収容部２１２ａを覆いながら本体２１２の密封部２１２ｂとの密封によって本体２１２の収容部２１２ａと対応するカバー領域２１４ａ及び本体２１２の密封部２１２ｂと対応する密封部２１４ｂを備えている。
【００５８】
したがって、二次電池２００は、電極組立体１００が収容部２１２ａに収容され、本体２１２の密封部２１２ｂとカバー２１４の密封部２１４ｂが熱融着のような方法で接合されることで構成される。
【００５９】
保護回路モジュール２２０は、リード端子１１５，１２５を介して電極組立体１００に電気的に接続されている。リード端子１１５，１２５は、電極タブ１１４，１２４と電気的に接続されている。保護回路モジュール２２０は、二次電池１００を制御する制御素子２２２を備えている。保護回路モジュール２２０は、二次電池１００の充放電を制御する役割を果たす。保護回路モジュール２２０は、二次電池１００と外部機器とを接続する外部端子２２４を備えている。
【００６０】
本体の密封が完了すると、電解液を注入する。電解液は、非水性有機溶媒とリチウム塩を含んで当該分野で一般的に用いられるものを適用してもよい。本発明は、これに限定されるものではない。
【実施例】
【００６１】
以下、本発明のより好ましい実施例及び比較例を通じて本発明をより詳細に説明する。しかし、下記の実施例は本発明を容易に理解するために例示されたものに過ぎないので、本発明が下記の実施例に限定されるものではない。
【００６２】
＜実施例１〜４、比較例１及び２＞
正極の製造
活物質としてＬｉＣｏＯ２を使用し、バインダーとしては、ＰＶＤＦ（Ｐｏｌｙｖｉｎｙｌｉｄｅｎｅ  Ｆｌｕｏｒｉｄｅ）を使用し、導電剤としてはカーボンブラックを使用して、正極活物質コーティング組成物を製造した。このとき、正極活物質コーティング組成物は、活物質：バインダー：導電剤の比率が９４：３：３になるようにし、活物質コーティング組成物を混合器（Ｐｌａｎｅｔａｒｙ  Ｄｅｓｐａ  Ｍｉｘｅｒ）を用いてＮ‐メチル‐２‐ピロリドンに分散させてスラリー化し、ドクターブレードを用いて厚さ２０μｍのアルミニウム箔に塗布した後、乾燥させた。このとき、コーティング面積は、下記の表１に示したようにした。その後、ロールプレスでプレスし、真空乾燥（ｖａｃｕｕｍ  ｄｒｙｅｒ）設備でコーティング層内の水分を取り除いて正極を製造した。
【００６３】
負極の製造
活物質としてＬＴＯを使用し、正極と同様にバインダーとしてはＰＶＤＦを、導電剤としてはカーボンブラックを使用して負極活物質コーティング組成物を製造し、厚さ１５μｍの銅箔に塗布したことを除いて、正極の製造と同様に負極を製造した。このとき、コーティング面積は下記の表１に示すようにした。
【００６４】
二次電池の製造
製造された極板でｂｉ‐ｃｅｌｌ構造を有するパウチ形の二次電池を製造した。このとき、電解液としては、１．１Ｍ濃度のＬｉＰＦ６が溶解されたエチレンカーボネート（ＥＣ）／エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）（体積比でＥＣ：ＥＭＣ混合比は３０／７０）の混合有機溶媒２．７ｇを使用し、添加剤は使用しなかった。
【００６５】
製造された電池を６０℃で放置した後、１０日後に電池の厚さを測定して放置前の厚さと比較した。
【００６６】
【表１】
2011065993.tif 000004
【００６７】
表１に示すように、負極活物質層の面積が正極活物質層の面積に比べて小さい実施例１〜４の場合、負極活物質層の面積が正極活物質層の面積に比べて大きい比較例１及び２の場合より、スウェリング防止効果が高いことを確認できる。さらに、負極活物質層の面積が正極活物質層の面積に比べて小さい実施形態１〜４で、容量比が小さいほどスウェリング防止効果が高いことを確認できる。
【００６８】
以上、本発明は実施形態を参照して説明されているが、これは本発明を容易に理解するために提示されたものであって、本発明がこれに限定されるものではなく、当該分野における通常の知識を有する者であれば、これから他の様々な均等な実施形態が可能であるということを理解するであろう。
【符号の説明】
【００６９】
１００             電極組立体
１１０             正極
１１１             正極集電体
１１２             正極活物質層
１１４             正極タブ
１１５             正極リード端子
１２０             負極
１２１             負極集電体
１２２             負極活物質層
１２４             負極タブ
１２５             負極リード端子
１３０             セパレーター
２００             二次電池
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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