(57)【要約】【課題】  電池部ユニット及びこれを採用したリチウム２次電池を提供する。【解決手段】  陽極板、セパレータ、陰極板の順に配置された電極組立体と、各電極板から引出され、各電極板と電気的に各々連結された電極リードと、電極組立体の最外郭面を覆い包み、電極組立体の変形時にこれから離脱できるように低粘着性の粘着層と、前記粘着層がコーティングされた高分子フィルム層よりなる仕上テープと、仕上テープが付着された電極組立体が収容される空間部とを提供し、空間部のエッジに沿って熱融着された密閉面が形成されたケースと、を含むものであって、仕上テープが低粘着性特性を有する素材よりなることによって、充放電工程の間に電極組立体の変形時に一時的に電極組立体から離れる。これにより、電極組立体の変形が自由になって、電極組立体の歪曲現象が発生しなくなる。【選択図】  図３ 
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
陽極板、セパレータ、陰極板の順に配置された電極組立体と、
前記電極組立体の各極板から各々引出される電極リードと、
前記電極組立体の最外郭面を覆い包み、電極組立体の変形時、これから分離できるように低粘着性の粘着層と、前記粘着層がコーティングされた高分子フィルム層よりなる仕上テープと、を含むことを特徴とする電池部ユニット。
【請求項２】
前記電極組立体は、ジェリーロール型に巻かれたことを特徴とする請求項１に記載の電池部ユニット。
【請求項３】
前記高分子フィルム層は、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレートよりなる群から選択された何れか一つから成ることを特徴とする請求項１に記載の電池部ユニット。
【請求項４】
前記粘着層の粘着力は、５００ｇ／２５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の電池部ユニット。
【請求項５】
前記粘着層は、アクリル系粘着剤であることを特徴とする請求項１に記載の電池部ユニット。
【請求項６】
陽極板、セパレータ、陰極板の順に配置された電極組立体と、
前記各電極板から引出され、各電極板と電気的に各々連結された電極リードと、
前記電極組立体の最外郭面を覆い包み、電極組立体の変形時にこれから離脱できるように低粘着性の粘着層と、前記粘着層がコーティングされた高分子フィルム層とよりなる仕上テープと、
前記仕上テープが付着された電極組立体が収容される空間部を提供し、前記空間部のエッジに沿って熱融着される密閉面が形成されたケースと、を含むことを特徴とするリチウム２次電池。
【請求項７】
前記電極組立体は、ジェリーロール型に巻かれたことを特徴とする請求項6に記載のリチウム２次電池。
【請求項８】
前記高分子フィルム層は、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレートよりなる群から選択された何れか一つから成ることを特徴とする請求項6に記載のリチウム２次電池。
【請求項９】
前記粘着層は、アクリル系粘着剤であることを特徴とする請求項6に記載のリチウム２次電池。
【請求項１０】
前記仕上テープは、電極組立体の変形時に電極組立体の外面に対して低粘着性の粘着層が一時的に離脱されて電極組立体の変形量を収容し、電極組立体の自体復元力によって原状復帰時に前記電極組立体の最外郭面の巻取り完了部を含む領域に再付着されるように５００ｇ／２５ｍｍ以下の粘着力を有することを特徴とする請求項6に記載のリチウム２次電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はリチウム２次電池に係り、さらに詳細には電極組立体の歪曲を抑制するように構造が改善された電池部ユニット及びこれを採用したリチウム２次電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
通常的に、充放電が可能な２次電池は、携帯電話、ノート型パソコン、キャムコーダのような携帯用電子機器の開発によって活発な研究が進められている。このような２次電池としては、ニッケルカドミウム電池、ニッケルメタルハイドライド電池、ニッケル水素電池、リチウム２次電池を挙げられる。
【０００３】
このうち、リチウム２次電池は、作動電圧が３.６Ｖ以上であり、携帯用電子機器の電源として多く使用されているニッケルカドミウム電池や、ニッケルメタルハイドライド電池に比べて３倍も優れており、単位重量当りエネルギー密度の特性も優れ急速に成長している。
【０００４】
リチウム２次電池は、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できる。一般的には、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ー電池という。
【０００５】
リチウム２次電池は、多様な形態に製造可能であるが、代表的な形状にはリチウムイオン電池に主に使われる円筒形及び角形が挙げられる。最近、脚光を浴びているリチウムポリマー電池は、柔軟性を有するパウチ型に製造されて、その形状が比較的自由である。また、リチウムポリマー電池は、安全性に優れて軽く、携帯用電子機器のスリム化及び軽量化に有利である。
【０００６】
特許文献１と特許文献２とには、パウチ型リチウム２次電池が開示されている。
【０００７】
図１は、従来のパウチ型リチウム２次電池１０を示す図面である。
図面を参照すれば、前記リチウム２次電池１０は、電極組立体１１と、前記電極組立体１１が収容される空間部１２ａを提供するケース１２とを含んでいる。
【０００８】
前記電極組立体１１は、陽極板（図示せず）と、陰極板と、その間に介在するセパレータとよりなる。前記電極組立体１１は、陽極板、セパレータ、陰極板の順に配置された状態でジェリーロール型に巻かれている。
【０００９】
前記ケース１２は、厚膜の金属材で成形した円筒形や角形とは異なり、薄膜の金属ホイルと、前記金属ホイルとの両面に絶縁フィルムがラミネーティングされたパウチ型である。前記ケース１２には電極組立体１１が収容可能な空間部１２ａが形成されており、前記空間部１２ａのエッジに沿って熱融着された密閉面１２ｂが提供されている。
【００１０】
各電極板と電気的に連結（接続）された陽極リード１３と、陰極リード１４とは、その端部がケース１２の密閉面１２ｂの外側に露出されている。前記陽極及び陰極リード１３,１４と密閉面１２ｂとが接触される部分にはそれぞれの絶縁テープ１５が覆い包まれている。
【００１１】
図２は、図１の電極組立体１１を示す斜視図である。
【００１２】
図面を参照すれば、前記電極組立体１１は、前述したように陽極板、セパレータ、陰極板の順に配置された状態で巻かれている。前記陽極及び陰極リード１３,１４は、外部端子と電気的に連結するために電極組立体１１の上向き方向に引出されている。前記陽極及び陰極リード１３,１４には、絶縁テープ１５が巻かれている。
【００１３】
このようにジェリーロール型に巻かれた電極組立体１１の最外郭面には、その自体の復元力で広がることを防止するために絶縁性部材２１が覆い包まれている。前記絶縁性部材２１は、前記電極組立体１１の最外郭に巻かれた巻取り完了部１１ａを含んで電極組立体１１の外面に巻かれて、電極組立体１１の形状を維持する役割をしている。
【００１４】
前記のような構造を有するリチウム２次電池１０は、セパレータを介して極性が異なる極板を配置した後に巻取り工程を通じて電極組立体１１を完成し、前記電極組立体１１の最外郭面に絶縁性部材２１を付着する。
【００１５】
次いで、前記電極組立体１１をケース１２の空間部１２ａに装着し、前記空間部１２ａのエッジに沿って形成された密閉面１２ｂを熱融着して密閉する。次いで、前記ケース１２の外部に露出される電極リード１３,１４は、ケース１２の外面に装着される保護回路基板の端子と接続される。
【００１６】
しかし、従来のリチウム２次電池１０は、次のような問題点を有している。
【００１７】
前記電極組立体１１は、極性が異なる電極板と、その間に介在されるセパレータを順次に配置した状態で一方向に巻取る時、加えられる張力が回転方向によって相異して作用する状態でテーピングされる。この時、各電極板とセパレータとには均一でない張力が加えられる。
【００１８】
このような状態で、電解液の注入工程や充放電工程を行う間に極板の厚さが変化すれば、電極組立体１１は、自体の復元力によって張力が最小化できる安定した構造を回復するために変形される。
【００１９】
しかし、前記電極組立体１１は、絶縁性部材２１によって位置変形を防止するように支持されているため、変形が自由でなくて点線で示したように歪曲現象が発生する。
【特許文献１】米国特許第６,３９１,４９１号公報
【特許文献２】米国特許第６,４９７,９８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
本発明は前記問題点を解決するためのものとして、電極組立体の変形時にこれと共に変形して電極組立体の歪曲を防止するように構造が改善された電池部ユニットと、これを採用したリチウム２次電池とを提供するのにその目的がある。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
前記目的を達成するために、本発明の一側面による電池部ユニットは、陽極板、セパレータ、陰極板の順に配置された電極組立体と、前記電極組立体の各極板から各々引出される電極リードと、前記電極組立体の最外郭面を覆い包み、電極組立体の変形時にこれから分離できるように低粘着性の粘着層と、前記粘着層がコーティングされた高分子フィルム層とよりなる仕上テープと、を含むことを特徴とする。
【００２２】
本発明の他の側面によるリチウム２次電池は、陽極板、セパレータ、陰極板の順に配置された電極組立体と、前記各電極板から引出され、各電極板と電気的に各々連結された電極リードと、前記電極組立体の最外郭面を覆い包み、電極組立体の変形時にこれから離脱できるように低粘着性の粘着層と、前記粘着層がコーティングされた高分子フィルム層とよりなる仕上テープと、前記仕上テープが付着された電極組立体が収容される空間部を提供し、前記空間部のエッジに沿って熱融着される密閉面が形成されたケースと、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の電池部ユニット及びこれを採用したリチウム２次電池は、ジェリーロール型の電極組立体の外面を覆い包む仕上テープが低粘着性の特性を有する素材よりなることによって、充放電工程間に電極組立体の変形時に一時的に電極組立体から離れる。これにより、電極組立体の変形が自由になって、電極組立体の歪曲現象が発生しなくなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、添付図面を参照しつつ、本発明の望ましい実施例によるリチウム２次電池を詳細に説明する。
【００２５】
図３は、本発明の一実施例によるリチウム２次電池３０を示す図面である。
【００２６】
図面を参照すれば、前記リチウム２次電池３０は、電極組立体３１と、前記電極組立体３１を収容するケース３１０とを含む。
【００２７】
前記電極組立体３１は、陽極板３２と、陰極板３３と、前記陽極及び陰極板３２,３３間に介在されるセパレータ３４とを含む。
【００２８】
前記陽極板３２は、ストリップよりなる金属薄板、例えば、アルミニウムホイルよりなる陽極集電体上にリチウム系酸化物を主成分として可塑剤、導電剤、結着剤が混合された陽極活物質層がコーティングされている。前記陽極板３２には陽極リード３５が引出されている。前記陽極リード３５が陽極板３２から引出された境界部には陽極用絶縁テープ３６が覆い包まれている。
【００２９】
前記陰極板３３は、ストリップよりなる金属薄板、例えば、銅ホイルよりなる陰極集電体上に炭素材を主成分として可塑剤、導電剤、結着剤が混合された陰極活物質層がコーティングされている。前記陰極板３３にも陽極板３２の場合と同様に陰極リード３７が引出されている。前記陰極リード３７が陰極板３３から引出された境界部にも陰極用絶縁テープ３８が覆い包まれている。
【００３０】
前記セパレータ３４は、陽極板３２と陰極板３３間の絶縁のために少なくとも１枚以上配置されている。前記セパレータ３４は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンとポリプロピレンの共重合体よりなる。前記セパレータ３４は、前記陽極及び陰極板３２,３３より上下幅を広くして配置することが極板３２,３３間の短絡を防止するのに有利であると言える。
【００３１】
前記ケース３１０は、上部ケース３２０と、前記上部ケース３２０と結合される下部ケース３３０とを含む。前記上部及び下部ケース３２０,３３０は、少なくとも一面が一体に接合されている。
【００３２】
前記下部ケース３３０には、前記電極組立体３１が収容される空間部３３１が形成されており、前記空間部３３１のエッジに沿っては下部密閉面３３２が形成されている。前記下部ケース３３０と結合される上部ケース３２０にも前記下部密閉面３３２と対応する部分にこれと接触されて密閉される上部密閉面３２２が形成されている。前記上部及び下部密閉面３２２,３３２は、前記電極組立体３１が空間部３３１内に収容された後に熱融着によって密閉される部分である。
【００３３】
また、前記上部及び下部ケース３２０,３３０は、実質的に同じ素材で製造されることが望ましい。前記ケース３１０は、多重層の構造であり、高分子素材の絶縁層よりなる内装層３１１と、金属素材の中間層３１２と、高分子素材の絶縁層よりなる外庄層３１３とよりなる。
【００３４】
前記のような構造を有する電極組立体３１は、陽極板３２、セパレータ３４、陰極板３２、セパレータ３４の順に配置された状態で一方向に巻かれた構造、いわゆるジェリーロール型にワインディングされている。
【００３５】
ワインディングされた電極組立体３１は、空間部３３１が設けられた下部ケース３３０に装着される。この時、前記各極板３２,３３から引出された陽極及び陰極リード３５,３７の端部は密閉されるケース３１０の外部に露出される。
【００３６】
前記電極組立体３１が下部ケース３３０内に装着された後には空間部３３１のエッジに沿って形成された上部及び下部密閉面３２２,３３２を相互密着させた状態で所定の熱と圧力とを加えて熱融着させる。これにより、リチウム２次電池３０が完成される。
【００３７】
この時、前記電極組立体３１の外面には電解液注入工程や充放電工程の間に変形される電極組立体３１の余裕度を確保するために脱着が可能な仕上テープ４０が付着されている。前記仕上テープ４０は、高分子樹脂よりなるフィルム層４１と、低粘度粘着層４２とを含む。
【００３８】
さらに詳細に説明すれば、次の通りである。
【００３９】
図４は、図３の電極組立体３１を示す図面であり、図５は図４の断面図である。
【００４０】
ここで、図示されたように図面と同じ参照番号は同じ機能をする同じ部材を示す。
【００４１】
図４及び図５を参照すれば、前記陽極板３２には陽極集電体３２ａの両面に陽極活物質層３２ｂがコーティングされており、前記陽極活物質層３２ｂがコーティングされていない陽極集電体３２ａの領域Ａには陽極リード３５が電気的に溶接されている。
【００４２】
前記陽極板３２の外面にはセパレータ３４が配置されている。
【００４３】
前記陽極板３２と反対になる所のセパレータ３４の外面には陰極板３３が位置している。前記陰極板３３には陰極集電体３３ａの両面に陰極活物質層３３ｂがコーティングされており、前記陰極活物質層３３ｂがコーティングされていない陰極集電体３３ａの領域Ｂに陰極リード３７が連結されている。
【００４４】
前記陰極板３３の外面には、セパレータ３４が配置されている。
【００４５】
このように電極組立体３１は、陽極板３２、セパレータ３４、陰極板３４、セパレータ３４の順に配置された状態で所定の張力が印加されて巻かれており、その断面形状は実質的に楕円形をなしている。
【００４６】
前記電極組立体３１の最外郭面には、これらの自体復元力による巻きゆるみを防止するために仕上テープ４０が付着されている。前記仕上テープ４０が付着される領域は、電極組立体３１の巻取り完了部３１ａに該当される領域を含んでいる。
【００４７】
前記仕上テープ４０は、電極組立体３１の変形時にこれから容易に離れるように低粘着素材よりなる。
【００４８】
すなわち、前記仕上テープ４０は、高分子フィルム層４１と粘着層４３とを含む。前記高分子フィルム層４１は、例えば、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリプロピレン、及びポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）のような高分子樹脂を含む。前記高分子フィルム層４１の内面には低粘度粘着物質よりなる粘着層４２がコーティングされている。
【００４９】
前記粘着層４２は、低粘着特性、例えば、粘着力が５００ｇ／２５ｍｍ以下の水準を満足する素材、例えば、アクリル系粘着剤が望ましい。前記粘着層４２がコーティングされた高分子フィルム層４１は、低粘着特性によって前記電極組立体３１の変形時に脱着が可能である。
【００５０】
前記のような構造を有する仕上テープ４０が付着された電極組立体３１の作用を説明すれば、次の通りである。
【００５１】
パウチ形状のケース３１０（図３を参照）内には電極組立体３１が装着された状態で密閉される。密閉されたリチウム２次電池３０には安定化のために充電及び放電工程を行う。
【００５２】
この時、前記電極組立体３１は、前述したように一方向に所定の張力が印加された状態で巻かれており、最外郭面には電極組立体３１自体の復元力で巻きゆるむことを防止するために巻取り完了部３１ａを含む領域に粘着層４２がコーティングされた高分子フィルム層４１よりなる仕上テープ４０が付着されている。この時、仕上テープ４０は、ケース３１０内に存在する電解液の助けで粘着力が最小化して電極組立体３１の外面に脱着可能に付着される。
【００５３】
これにより、前記電極組立体３１が図５に点線で示されたように充放電工程によって極板の厚さが変化する時に印加された張力が最小化する方向に変形する時に、前記仕上テープ４０は、矢印で表示したように前記電極組立体３１の外面から一時的に離れる。
【００５４】
その結果として、前記電極組立体３１は、張力が最小化できる方向に自由に変形をして歪曲されなくなる。これは、前記仕上テープ４０が低粘着性の特性を有するため、前記電極組立体３１の外面に完全に付着されていないために可能である。以後、前記電極組立体３１が自体復元力で復帰すれば、すなわち、前記電極組立体３１も共に矢印の反対方向に移動すれば、前記電極組立体３１の外面に対して再付着可能である。
【００５５】
本発明は、図面に示された一実施例を参考に説明されたが、これは例示的なものに過ぎず、当業者なら、これから多様な変形及び均等な他の実施例が可能であることが分かる。したがって、本発明の真の技術的保護範囲は、特許請求の範囲の技術的思想によって決まらなければならない
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明は電極組立体の外面を覆い包む仕上テープが低粘着性特性を有する素材よりなる電子部ユニットとこれを採用したリチウム２次電池に関わり、例えば、携帯電話、ノート型パソコン、キャムコーダのような携帯用電子機器などに有用に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】従来のリチウム２次電池を示す平面図である。
【図２】図１の電極組立体が変形される状態を示す斜視図である。
【図３】本発明の一実施例によるリチウム２次電池を示す斜視図である。
【図４】図３の電極組立体が変形される状態を示す斜視図である。
【図５】図４の断面図である。
【符号の説明】
【００５８】
３０  リチウム２次電池
３１  電極組立体
３２  陽極板
３３  陰極板
３４  セパレータ
３５  陽極リード
３６  陽極用絶縁テープ
３７  陰極リード
３８  陰極用絶縁テープ
４０  仕上テープ
４１  フィルム層
４２  低粘度粘着層
３１０  ケース
３１１  内装層
３１２  中間層
３１３  外装層
３２０  上部ケース
３２２  上部密閉層
３３０  下部ケース
３３１  空間部
３３２  下部密閉層
【図１】
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【図２】
2004228078.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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