(57)【要約】【課題】本発明によると、正極活物質層と負極活物質層の面積が同一であるか公差範囲内で前記正極活物質層の面積がより大きい電極組立体及びこれを含む二次電池を提供する。【解決手段】少なくとも一表面上に正極活物質層がコーティングされた正極電極と、少なくとも一表面上に負極活物質層がコーティングされた負極電極と、前記正極電極と負極電極の間に介在され、前記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、前記負極活物質層はＬＴＯを含み、前記正極電極と負極電極は積層され、前記正極電極の他表面上に形成された正極活物質層と前記正極電極の他側表面と対向する前記負極電極の一側表面に形成された負極活物質層を備え、前記互いに対向する正極活物質層と負極活物質層の面積は同一であるか公差範囲内で前記正極活物質層の面積がより大きいことを特徴とする電極組立体を提供する。【選択図】図３
2011113961.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一表面上に正極活物質層がコーティングされた正極電極と、
少なくとも一表面上に負極活物質層がコーティングされた負極電極と、
前記正極電極と負極電極の間に介在され、前記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、
前記負極活物質層はＬＴＯ（Ｌｉｔｈｉｕｍ  Ｔｉｔａｎｉｕｍ  Ｏｘｉｄｅ）を含み、
前記正極電極と負極電極は積層され、前記正極電極の他表面上に形成された正極活物質層と前記正極電極の他側表面と対向する前記負極電極の一側表面に形成された負極活物質層を備え、
前記互いに対向する正極活物質層と負極活物質層の面積は同一であるか公差範囲内で前記正極活物質層の面積がより大きいことを特徴とする電極組立体。
【請求項２】
前記公差範囲は、前記正極活物質層面積の０．３％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３】
前記正極電極のうち正極電極タップを除いた正極電極の他側表面全体に正極活物質層が形成され、前記負極電極のうち負極電極タップを除いた負極電極の一側表面全体に負極電極活物質層が形成されると、
前記正極電極と負極電極の面積は同一であるか公差範囲内で前記正極電極の面積がもっと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】
前記公差範囲は、前記正極電極面積の０．３％であることを特徴とする請求項３に記載の電極組立体。
【請求項５】
前記セパレーターは不織布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】
前記セパレーターは、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）のうち何れか一つを含むことを特徴とする請求項５に記載の電極組立体。
【請求項７】
前記電極組立体は、積層型電極組立体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８】
電極組立体と、
前記電極組立体を収容するパウチと、
前記電極組立体と電気的に連結された保護回路モジュールと、を含み、
前記電極組立体は、
少なくとも一表面上に正極活物質層がコーティングされた正極電極と、
少なくとも一表面上に負極活物質層がコーティングされた負極電極と、
前記正極電極と負極電極の間に介在され、前記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、
前記負極活物質層は、ＬＴＯ（Ｌｉｔｈｉｕｍ  Ｔｉｔａｎｉｕｍ  Ｏｘｉｄｅ）を含み、
前記正極電極と負極電極は積層され、前記正極電極の他側表面上に形成された正極活物質層と前記正極電極の他側表面と対向する前記負極電極の一側表面に形成された負極活物質層を備え、
前記互いに対向する正極活物質層と負極活物質層の面積は同一であるか公差範囲内で前記正極活物質層の面積がより大きいことを特徴とする二次電池。
【請求項９】
前記公差範囲は、前記正極活物質層面積の０．３％であることを特徴とする請求項８に記載の二次電池。
【請求項１０】
前記正極電極のうち正極電極タップを除いた正極電極の他側表面全体に正極活物質層が形成され、前記負極電極のうち負極電極タップを除いた負極電極の一側表面全体に負極電極活物質層が形成されると、
前記正極電極と負極電極の面積は同一であるか公差範囲内で前記正極電極の面積がより大きいことを特徴とする請求項８に記載の二次電池。
【請求項１１】
前記公差範囲は前記正極電極面積の０．３％であることを特徴とする請求項１０に記載の二次電池。
【請求項１２】
前記セパレーターは不織布であることを特徴とする請求項８に記載の二次電池。
【請求項１３】
前記セパレーターは、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）のうち何れか一つを含むことを特徴とする請求項１２に記載の二次電池。
【請求項１４】
前記電極組立体は積層型電極組立体であることを特徴とする請求項８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ものである。
【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ポータブル電子機器の普及が増加している。ポータブル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。
【０００３】
前記二次電池は、正極、負極及び前記正極と負極の間に介在され前記正極と負極を絶縁するセパレーターを含む電極組立体を備える。
【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、正極活物質層と負極活物質層の面積が同一であるか公差範囲内で前記正極活物質層の面積がより大きい電極組立体及びこれを含む二次電池を提供することにある。
【０００５】
また、本発明の目的は、正極電極と負極電極の整列が容易で、整列誤差による構造的不安定性と化学的不安定性が発生しない電極組立体及びこれを含む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、本発明の一側面によると、少なくとも一表面上に正極活物質層がコーティングされた正極電極と、少なくとも一表面上に負極活物質層がコーティングされた負極電極と、前記正極電極と負極電極の間に介在され、前記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、前記負極活物質層はＬＴＯ（Ｌｉｔｈｉｕｍ  Ｔｉｔａｎｉｕｍ  Ｏｘｉｄｅ）を含み、前記正極電極と負極電極は積層され、前記正極電極の他表面上に形成された正極活物質層と前記正極電極の他側表面と対向する前記負極電極の一側表面に形成された負極活物質層を備え、前記互いに対向する正極活物質層と負極活物質層の面積は同一であるか公差範囲内で前記正極活物質層の面積がより大きいことを特徴とする電極組立体が提供される。
【０００７】
また、本発明の他の側面によると、電極組立体と、前記電極組立体を収容するパウチと、前記電極組立体と電気的に連結された保護回路モジュールと、を含み、前記電極組立体は、少なくとも一表面上に正極活物質層がコーティングされた正極電極と、少なくとも一表面上に負極活物質層がコーティングされた負極電極と、前記正極電極と負極電極の間に介在され、前記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、前記負極活物質層は、ＬＴＯ（Ｌｉｔｈｉｕｍ  Ｔｉｔａｎｉｕｍ  Ｏｘｉｄｅ）を含み、前記正極電極と負極電極は積層され、前記正極電極の他側表面上に形成された正極活物質層と前記正極電極の他側表面と対向する前記負極電極の一側表面に形成された負極活物質層を備え、前記互いに対向する正極活物質層と負極活物質層の面積は同一であるか公差範囲内で前記正極活物質層の面積がより大きいことを特徴とする二次電池が提供される。
前記公差範囲は、前記正極活物質層面積の０．３％である。
【０００８】
前記正極電極のうち正極電極タップを除いた正極電極の他側表面全体に正極活物質層が形成され、前記負極電極のうち負極電極タップを除いた負極電極の一側表面全体に負極電極活物質層が形成されると、前記正極電極と負極電極の面積は同一であるか前記正極電極面積の０．３％である公差範囲内で前記正極電極の面積がより大きい。
【０００９】
前記セパレーターは不織布である。
【００１０】
前記セパレーターは、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）のうち何れか一つを含んでもよい。
【００１１】
前記電極組立体は積層型電極組立体である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の構成によると、上記の本発明の目的をすべて達成することができる。具体的には、本発明によると、正極活物質層と負極活物質層の面積が同一であるか公差範囲内で前記正極活物質層の面積がより大きい二次電池を提供できる効果がある。
【００１３】
また、本発明によると、正極電極と負極電極の整列が容易で、整列誤差による構造的不安定性と化学的不安定性が発生しない電極組立体及びこれを含む二次電池を提供できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施例に係る電極組立体を示す図である。
【図２】本発明の一実施例に係る電極組立体を分解して示す図である。
【図３】本発明の一実施例に係る電極組立体の一部分を示す図である。
【図４】本発明の一実施例に係る電極組立体を含む二次電池を示す図である。
【図５】本発明の一実施例に係る電極組立体を備えた二次電池はスウェリングが高く発生しないことを示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、添付図面を参照して本発明に係る実施例を詳しく説明する。
【実施例】
【００１６】
図１は、本発明の一実施例に係る電極組立体を示す図である。
図２は、本発明の一実施例に係る電極組立体を分解して示す図である。
図３は、本発明の一実施例に係る電極組立体の一部分を示す図である。
図１〜図３を参照すると、本発明の一実施例に係る電極組立体１００は、正極電極１１０、負極電極１２０及びセパレーター１３０を含んでいる。
【００１７】
前記正極電極１１０は、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる正極集電体の両表面１１６、１１８のうち少なくとも一表面上に正極活物質層１１２がコーティングされて形成される。
【００１８】
この時、前記正極活物質層１１２を成す物質はＬＴＯ（Ｌｉｔｈｉｕｍ  Ｔｉｔａｎｉｕｍ  Ｏｘｉｄｅ）を含む。
【００１９】
前記負極電極１２０は、銅または銅合金からなる負極集電体の両表面１２６、１２８のうち少なくとも一表面上に負極活物質層１２２がコーティングされて形成される。
【００２０】
前記負極活物質層１２２は、リチウムイオンをインターカレート（ｉｎｔｅｒｃａｌａｔｅ）及びジインターカレート（ｄｅｉｎｔｅｒｃａｌａｔｅ）できる負極活物質を含み、このような負極活物質としては結晶質または非晶質の炭素または炭素複合体の炭素系負極活物質を使用することができる。この時、本発明における前記負極活物質は上述した負極活物質の種類に限定されるものではない。
【００２１】
前記セパレーター１３０は、前記正極電極１１０と負極電極１２０の間に介在されて前記正極電極１１０と負極電極１２０を絶縁する。
【００２２】
前記セパレーター１３０は不織布からなることができる。
【００２３】
前記セパレーター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）のうち何れか一つを含むことができる。
【００２４】
この時、前記セパレーター１３０は、図２に示すように、前記正極電極１１０と負極電極１２０の間に介在されるだけでなく、前記電極組立体１００の最外郭、正確には、前記電極組立体１００の最外郭に位置する正極電極１１０または負極電極１２０を覆って絶縁することで、前記正極電極１１０と負極電極１２０の間を絶縁するだけでなく電極組立体１００を他の素子と絶縁することができる。
【００２５】
前記電極組立体１００は、図３に示す前記正極電極１１０、セパレーター１３０及び負極電極１２０が反復的に積層されている積層型（ｓｔａｃｋ  ｔｙｐｅ）電極組立体である。この時、図３には示されていないが、図２に示すように、前記正極電極１１０の上部または前記負極電極１２０の下部に前記セパレーター１３０が形成されて、前記前記正極電極１１０の上部または前記負極電極１２０の下部に形成される前記負極電極１２０または正極電極１１０を絶縁する。
【００２６】
この時、前記正極電極１１０と負極電極１２０、正確には前記正極電極１１０の他側表面１１８上に形成された正極活物質層１１２と、前記正極電極１１０の他側表面と対向する前記負極電極１２０の一側表面１２６上に形成された負極活物質層１２２のうち、互いに対向する前記正極活物質層１１２の一定領域と負極物質層１２２の一定領域の面積が同一であるか公差範囲内で前記正極活物質層１１２の面積がより大きいように形成されている。この時、前記公差範囲は、前記正極活物質層１１２の面積の０．３％を意味する。
【００２７】
この時、前記正極電極１１０の一側表面１１６または他側表面１１８上に正極活物質層１１２がコーティングされており、前記負極電極１２０の一側表面１２６または他側表面１２８上に負極活物質層１２２がコーティングされていることができる。
【００２８】
また、前記正極電極１１０、セパレーター１３０、負極電極１２０は、正極電極１１０／セパレーター１３０／負極電極１２０の順に積層されている。
【００２９】
また、前記正極電極１１０は、前記正極電極１１０のうち正極電極タップ１１４を除いた全領域に正極活物質層１１２がコーティングされており、前記負極電極１２０は、前記負極電極１２０のうち負極電極タップ１２４を除いた全領域に前記負極活物質層１２２がコーティングされている。この時、前記電極組立体１００の前記正極電極１１０と負極電極１２０の面積は同一であるかまたは公差範囲、即ち、前記正極電極１１０面積の０．３％以内で前記正極電極１１０が前記負極電極１２０よりもっと大きいことができる。
【００３０】
前記電極組立体１００は、前記正極電極１１０と負極電極１２０の大きさが同一であることで、前記正極電極１１０と負極電極１２０の整列が容易であるという長所を有する。このような前記正極電極１１０と負極電極１２０整列の容易性によって、前記正極電極１１０と負極電極１２０の整列誤差によって発生する構造的不安定性と化学的不安定性が発生しないという長所がある。
【００３１】
一方、前記正極電極１１０と負極電極１２０の大きさが異なるようにすることもできる。しかし、前記正極電極１１０にコーティングされた正極活物質層１１２と前記負極電極１２０にコーティングされた負極活物質層１２２は、上述したようにその面積が同一であるか公差範囲以内で前記正極活物質層１１２が前記負極活物質層１２２に比べてその面積が大きく形成される必要がある。即ち、前記正極電極１１０と負極電極１２０それぞれの正極集電体と負極集電体の大きさは特に決まっていないが、前記正極集電体と負極集電体のいずれか一表面に形成された前記正極活物質層１１２の面積と前記負極活物質層１２２の面積が同一であるか公差範囲内で前記正極活物質層１１２の面積が前記負極活物質層１２２の面積に比べて大きく形成される必要がある。
【００３２】
図４は、本発明の一実施例に係る電極組立体を含む二次電池を示す図である。
図４を参照すると、本発明の一実施例に係る電極組立体１００を含む二次電池２００は、上記の図１〜図３を参照して説明した電極組立体１００、外装ケース２１０及び保護回路モジュール２２０を含む。
【００３３】
前記外装ケース２１０は本体２１２及びカバー２１４を備える。
【００３４】
前記本体２１２は、前記電極組立体１００を収容する空間である収容部２１２ａ及び前記収容部２１２ａの入口から延びて備えられた密封部２１２ｂを備えている。
【００３５】
前記カバー２１４は、前記本体２１２の密封部２１２ｂの一端部から延びている。
【００３６】
前記カバー２１４は、前記本体２１２の収容部２１２ａを覆いながら前記本体２１２の密封部２１２ｂと密封されることで、前記本体２１２の収容部２１２ａと対応する蓋領域２１４ａ及び前記本体２１２の密封部２１２ｂと対応する密封部２１４ｂを備えている。
【００３７】
従って、前記二次電池２００は、前記電極組立体１００が前記収容部２１２ａに収容され、前記本体２１２の密封部２１２ｂと前記カバー２１４の密封部２１４ｂが熱融着のような方法で密封されることで形成される。
【００３８】
この時、前記二次電池２００は、前記電極組立体１００の正極電極タップ１１４から延びた正極リード２１６及び負極電極タップ１２４から延びた負極リード２１８を備えている。
【００３９】
前記保護回路モジュール２２０は、前記正極リード２１６及び負極リード２１８を介して前記電極組立体１００に電気的に連結されている。
【００４０】
前記保護回路モジュール２２０は、前記二次電池１００を制御する制御素子２２２を備えている。
【００４１】
前記保護回路モジュール２２０は、前記二次電池１００の充放電を制御する役割を果たす。
【００４２】
前記保護回路モジュール２２０は、前記二次電池１００と外部機器を連結する外部端子２２４を備えている。
【００４３】
図５は、本発明の一実施例に係る電極組立体を備えた二次電池はスウェリングが高く発生しないことを示すグラフである。
【００４４】
この時、図５に示すグラフは、本発明の一実施例に係る電極組立体１００を備えた二次電池２００二つをスウェリングテストして、厚さの変化を測定した結果（図５のグラフでＡ１及びＡ２と表示）、本発明の一実施例に係る電極組立体１００とは異なって正極活物質層対負極活物質層の面積比が１．０５で、正極活物質層の面積が負極活物質層の面積に比べて上述した公差範囲よりもっと大きい電極組立体を備えた二次電池二つをスウェリングテストして、厚さの変化を測定した結果（図５のグラフでＢ１及びＢ２と表示）、及び負極活物質層対正極活物質層の面積比が１．０５で、前記負極活物質層の面積が正極活物質層の面積よりも大きい二次電池二つをスウェリングテストして、厚さの変化を測定した結果（図５のグラフでＣ１及びＣ２と表示）を示している。
【００４５】
この時、前記スウェリングテストは、二次電池に対して５５℃の温度で充放電して二次電池の厚さの変化を時間によって測定するテストである。
【００４６】
図５を参照すると、本発明の一実施例に係る電極組立体１００を備えた二次電池２００ではスウェリング（ｓｗｅｌｌｉｎｇ）が大きく発生しないことが分かる。
【００４７】
即ち、図５に示すグラフから確認できるように、本発明の一実施例に係る電極組立体１００を備えた二次電池２００では、参照符号Ａ１及びＡ２のデータで示すようにスウェリングテストを長時間施しても、厚さの変化が殆ど発生しない。
【００４８】
一方、互いに対向する正極活物質層と負極活物質層の面積比が１．０５で、正極活物質層の面積が負極活物質層の面積に比べて本発明で上述した公差範囲よりもっと大きい場合には、図５の参照符号Ｂ１及びＢ２のデータで示すように厚さの変化が大きいことが確認できる。また、互いに対向する負極活物質層と正極活物質層の面積比が１．０５で、負極活物質層の面積が正極活物質層の面積に比べてもっと大きい場合には、図５の参照符号Ｃ１及びＣ２のデータで示すように厚さの変化が大きいことが確認できる。
【００４９】
従って、本発明の一実施例に係る電極組立体１００を備えた二次電池２００では、スウェリングが殆ど発生しないということが確認できる。
【００５０】
以上、前記実施例を以って本発明を説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。当業者であれば、本発明の要旨及び範囲を逸脱しない範囲で修正、変更が可能であり、このような修正と変更も本発明に属するものである。
【符号の説明】
【００５１】
１００：電極組立体
１１０：正極電極
１２０：負極電極
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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