(57)【要約】      （修正有）【課題】  電極組立体及びこれを利用した二次電池を提供する。【解決手段】少なくとも第１電極活物質が塗布された第１電極集電体の少なくとも一側端部に第１電極無地部２３が形成された第１電極板２４と、少なくとも第２電極活物質が塗布された第２電極集電体の少なくとも一側端部に第２電極無地部２７が形成されて前記第１電極板と共に巻取られた第２電極板２８と、前記第１電極板２４と第２電極板２８間に介在されたセパレータ３０と、を具備し、前記第１電極無地部２３と第２電極無地部２７間には少なくとも二重以上の絶縁セパレータ３３が設置されている。本発明の二次電池は、臥位電極組立体を利用している。これにより、第１電極板２４と第２電極板２８及びセパレータ３０の巻取り時に第１電極無地部２３と第２電極無地部２７間の絶縁性を高めることができ、外部衝撃を緩衝できる。【選択図】            図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも第１電極活物質が塗布された第１電極集電体の少なくとも一側端部に第１電極無地部が形成された第１電極板と、
少なくとも第２電極活物質が塗布された第２電極集電体の少なくとも一側端部に第２電極無地部が形成されて、前記第１電極板と共に巻取られた第２電極板と、
前記第１電極板と前記第２電極板間に介在されたセパレータと、
を具備し、
前記第１電極無地部と前記第２電極無地部間には少なくとも二重以上の絶縁セパレータが設置されたことを特徴とする電極組立体。
【請求項２】
前記第１電極無地部と前記第２電極無地部とは、少なくとも二重以上のセパレータを介して所定の幅に重畳されてい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】
前記第１電極無地部と前記第２電極無地部との重畳されている部分には第１電極タブまたは第２電極タブが位置することを特徴とする請求項２に記載の電極組立体。
【請求項４】
前記第１電極無地部及び第２電極無地部の前記第１電極タブ及び前記第２電極タブが位置する部分には絶縁テープがさらに付着されてい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】
前記第１電極無地部と前記第２電極無地部間に設置される二重以上のセパレータは、前記第１電極板と前記第２電極板との間に設置されるセパレータの端部が折畳まれるか巻取られてなることを特徴とする請求項２に記載の電極組立体。
【請求項６】
少なくとも第１電極活物質が塗布された第１電極集電体の少なくとも一側端部に第１電極無地部が形成された第１電極板と、少なくとも第２電極活物質が塗布された第２電極集電体の少なくとも一側端部に第２電極無地部が形成されて前記第１電極板と共に巻取られた第２電極板と、前記第１電極板と第２電極板間に介在されたセパレータと、を具備し、前記第１電極無地部と第２電極無地部間には少なくとも二重以上のセパレータが設置されたことを特徴とする電極組立体と、
前記電極組立体を収納して密封し、前記電極組立体と電気的に連結された端子部を具備したケースと、
を含んでなることを特徴とする二次電池。
【請求項７】
前記第１電極無地部及び前記第２電極無地部は、少なくとも二重以上の絶縁セパレータを介して所定の幅に重畳されたことを特徴とする請求項６に記載の二次電池。
【請求項８】
前記第１電極無地部と前記第２電極無地部との重畳された部分には第１電極タブまたは第２電極タブが位置することを特徴とする請求項７に記載の二次電池。
【請求項９】
前記第１電極無地部及び前記第２電極無地部の前記第１電極タブ及び前記第２電極タブが位置する部分には絶縁テープがさらに付着されてい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】
前記第１電極無地部と前記第２電極無地部との間に設置される二重以上の絶縁セパレータは、前記第１電極板と前記第２電極板間に設置されるセパレータの端部が折畳まれるか巻取られてなることを特徴とする請求項７に記載の二次電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は二次電池に係り、より詳細には正極極板と負極極板とがセパレータを介して巻取られた電極組立体及びこれを利用した電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話、カムコーダ、ノート型パソコンなどの軽量化及び無線化が急速に進まれるにつれてその駆動電源としてエネルギー密度の高いリチウムイオン電池が求められ、活発に開発されている。このようなリチウム２次電池は円形や非円形の螺旋状に巻取られた電極組立体が円形または角形の缶またはパウチに収容されてなる。
【０００３】
前記のような二次電池において、電極組立体はストリップ状の正極集電体の両端部の一部（以下、正極無地部という）を除いて正極活物質がコーティングされてなる正極極板と、ストリップ状の負極集電体の両端部の一部（以下、負極無地部という）を除いて負極活物質がコーティングされてなる負極極板と、前記正極極板と負極極板間にセパレータが設置された状態で螺旋状に巻取られてなる。そして、前記正極及び負極極板に設置された無地部の少なくとも一側にはそれぞれリードが設置されている。
【０００４】
一方、前記無地部は薄板状になっているので、初期巻取り時に前記負極と正極無地部間に摺動が発生する傾向がある。また前記無地部にはリードが連結されており、前記リードが連結された部位には必要に応じてテープを付着して対向する正極無地部と負極無地部間に絶縁性を高めている。しかし、正極無地部及び負極無地部の少なくとも一側にバーが発生した場合、このバーにより絶縁が破壊される問題点がある。また、巻取られる正極無地部と負極無地部とはセパレータにより相互絶縁されてはいるが、この絶縁による信頼性が相対的に低い。
【０００５】
一方、特許文献１には非円形スパイラル電池の電極組立体が開示されている。開示された電極組立体は正極板と負極板及びこれら間に介在されたセパレータがスパイラルタイプに巻取られたものであって、正極と負極との巻取られた開始位置が外れており、最も中心に近い極板の折曲部には先巻極板だけ位置し、後巻極板が巻取られ始める位置は先巻極板の最初の折曲より後方に位置する。そして、先巻極板の最初の折曲部は外周に巻取られている先巻極板と対向して位置する。
【０００６】
特許文献２にはスパイラル型電極組立体を有する電池が開示されている。開示された電極組立体は負電極ストリップの電極コア材質の露出された領域の両側にセパレータを通じて同じ極が位置する構成を有している。
【０００７】
そして、特許文献３にはスパイラル型電極組立体を有する電池が開示されている。電極組立体が巻取られる最内側には負極板が位置し、最外側には銅箔の正極板が位置した構成が開示されている。
【０００８】
前述したように構成されたスパイラル型電極組立体は、正極と負極などの露出領域、すなわち、無地部の領域を限定したものであって、これらの絶縁による信頼度が低いという問題点が内在している。また、電極組立体の中央部に緩衝部材がないので外部からの衝撃に対して緩衝の役割を果たせない問題点がある。
【特許文献１】特開平８−３９８１７号公報
【特許文献２】米国特許第５，５０８，１２２号公報
【特許文献３】特開平１１−１１１３２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は前記問題点を解決するために、第１電極板と第２電極板及びセパレータの巻取り時、第１電極無地部と第２電極無地部間の絶縁性を高めることができ、外部からの衝撃を緩衝させうる電極組立体及びこれを利用した二次電池を提供するところにその目的がある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記のような目的を達成するために本発明は、少なくとも第１電極活物質が塗布された第１電極集電体の少なくとも一側端部に第１電極無地部が形成された第１電極板と、少なくとも第２電極活物質が塗布された第２電極集電体の少なくとも一側端部に第２電極無地部が形成されて前記第１電極板と共に巻取られた第２電極板と、前記第１電極板と前記第２電極板間に介在されたセパレータと、を具備し、前記第１電極無地部と前記第２電極無地部間には少なくとも二重以上の絶縁セパレータが設置されたことを特徴とする電極組立体を提供する。
【００１１】
前記のような目的を達成するために本発明はまた、少なくとも第１電極活物質が塗布された第１電極集電体の少なくとも一側端部に第１電極無地部が形成された第１電極板と、少なくとも第２電極活物質が塗布された第２電極集電体の少なくとも一側端部に第２電極無地部が形成されて前記第１電極板と共に巻取られた第２電極板と、前記第１電極板と前記第２電極板間に介在されたセパレータと、を具備し、前記第１電極無地部と前記第２電極無地部間には少なくとも二重以上のセパレータが設置されたことを特徴とする電極組立体と、前記電極組立体を収納して密封し、前記電極組立体と電気的に連結された端子部を具備したケースと、を含んでなることを特徴とする二次電池を提供する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の組立体及びこれを利用した電池は、正極無地部と負極無地部間に少なくとも二重以上の絶縁セパレータを設置することによって絶縁特性を向上させることができ、正極無地部または負極無地部に付着された端子部の絶縁のためにテープの付着を最小化するか除去できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、添付した図面を参照して本発明による望ましい実施例を詳細に説明すれば次の通りである。
【００１４】
図１には本発明による充放電可能な二次電池の一実施例を示した。
【００１５】
図面を参照すれば、二次電池１０は、第１電極タブ２４ａ及び第２電極タブ２８ａが外部に引出された電極組立体２０と、前記電極組立体２０が収納されて密封されるケースと、を備える。
【００１６】
図１は、本発明の望ましい一実施例による角形二次電池を示したものであって、前記ケースは、缶１１と、キャップ組立体１２とよりなる。前記缶１１は、図１に図示されたように、ほぼ直方体の形状を有する金属材よりなり、これによりそれ自体が端子の役割を行える。本発明の望ましい一実施例において、前記缶１１は軽量の伝導性金属であるＡｌまたはＡｌ合金で形成される。また、前記缶１１はその一面が開口されており、これを通じて前記電極組立体２０が缶１１の内部に収納される。前記缶１１は、図１に図示されたように、その側面の角部分が角張った角形になることもあり、図示されなかったが、その角部分がラウンド処理されたラウンド型になることもある。
【００１７】
前記のような缶１１には、キャップ組立体１２が密封されるが、前記キャップ組立体１２は前記缶の開口部に直接溶接されて密封するキャッププレート１３を具備する。前記缶１１及びキャッププレート１３はその溶接の容易性のために同じ金属材で備えられる。
【００１８】
前記キャップ組立体１２には前記キャッププレート１３にガスケット（図示せず）を通じて絶縁されるように貫通形成された端子ピン１４が形成されるが、この端子ピン１４の下部には絶縁プレート及び端子プレート（図示せず）がさらに形成されて前記端子ピン１４をキャッププレート１３と絶縁させる。この端子ピン１４の下部に電極組立体２０の第１電極板から引出された第１電極タブ２４ａが溶接されて第１電極端子部としての機能をする。
【００１９】
一方、第２電極板から引出された第２電極タブ２８ａは前記キャッププレート１３の底面や、缶１１の内面に直接電気的に連結されて前記端子ピン１４を除外した電池の外部全体が第２電極端子部としての機能を行うようにする。しかし、このような第１及び第２電極端子の構造は必ずこれに限定されるのではなく、前記第２電極端子部の構造も前記第１電極端子部の構造のように別途の端子ピンを通じて形成することもあり、その外にも他のいかなる構造も適用できる。
【００２０】
一方、前記電極組立体２０は、図２に示されたように、フレキシブルなパウチ型ケース１５に収納されうるが、この場合、各電極タブ、すなわち、第１電極タブ２４ａ及び第２電極タブ２８ａはパウチ型ケース１５の外部に引出される。
【００２１】
前記のようなケースに収納される前記電極組立体２０は、図３に示されるように、第１電極板２４及び第２電極板２８がセパレータ３０を介して形成されたものであって、本発明の望ましい一実施例によれば、第１及び第２電極板２４、２８がセパレータ３０を介して積層された後、巻取られたゼリーロール状の電極組立体２０が使われる。
【００２２】
本発明の望ましい一実施例において、前記第１電極板２４は負極板として使われうる。このように負極板として使われうる第１電極板２４は、ストリップ状の金属薄板よりなる第１電極集電体２２を具備し、前記第１電極集電体２２としては銅薄板が使われうる。前記第１電極集電体２２の少なくとも一面には第１電極活物質を含む第１電極合剤がコーティングされた第１電極コーティング部２１が形成され、前記第１電極活物質としては炭素材を使用し、これにバインダー、可塑剤、導電材などを含有して第１電極合剤をなしうる。
【００２３】
また、正極板として使われうる前記第２電極板２８はストリップ状の金属薄板よりなる第２電極集電体２６を具備し、前記第２電極集電体２６としてはアルミニウム薄板が使われうる。前記第２電極集電体２６の少なくとも一面には第２正極活物質を含む第２電極合剤がコーティングされる第２電極コーティング部２５が形成される。前記第２電極活物質としてはリチウム系酸化物を使用し、これにバインダー、可塑剤、導電材などを含有して第２電極合剤をなしうる。
【００２４】
図３にはこのような第１及び第２電極板２４、２８の巻取り中心部を示したが、この巻取り中心部には前記第１電極集電体２２及び第２電極集電体２６から延びた第１電極無地部２３及び第２電極無地部２７が形成されている。そして、このように巻取り中心部に位置した第１電極無地部２３には第１電極タブ２４ａが溶接されている。この第１電極タブ２４ａとしてはニッケル薄膜が使われうる。そして、第２電極タブ２８ａとしてはアルミニウム薄膜が使われ、図１に図示されたように、電極組立体２０の最外側に位置できる。もちろん、第２電極タブ２８ａも第１電極タブ２４ａと同じく、巻取り中心部の第１電極無地部に位置できる。
【００２５】
ここで、前記電極組立体２０の最内側に位置して螺旋状に巻取られる第１電極無地部２３と第２電極無地部２７間に位置する絶縁セパレータ３３は少なくとも二重以上よりなる。第１電極無地部２３と第２電極無地部２７間に位置する二重以上の絶縁セパレータ３３は、第１電極板２４と第２電極板２８間に介在される第１セパレータ３１の端部が折畳まれるか巻取られ、図示されなかったが、第１セパレータ３１だけでなく、第２セパレータ３２の端部も折畳まれるか巻取られる。そして、前記第１、２セパレータ３１、３２のうち少なくとも一つのセパレータの端部は巻取られて電極組立体２０の最内側に位置させることが望ましい。
【００２６】
前記のように第１電極板２４と第２電極板２８とに第１、２セパレータ３１、３２を介在させた状態で巻取られた電極組立体２０の最内側に位置する第１電極無地部２３と第２電極無地部２７とはその一部が少なくとも二重以上の絶縁セパレータ３３を介して重畳させることが望ましい。
【００２７】
このように、ケースに内蔵される電極組立体２０の中心部に位置する第１電極無地部２３と第２電極無地部２７間に絶縁セパレータ３３が少なくとも二重以上に設けられているので、前記第１電極無地部２３と第２電極無地部２７間の絶縁特性を向上できる。特に、第１電極無地部２３及び／または第２電極無地部２７にバーが形成されているとしても、二重以上の絶縁セパレータ３３により絶縁されて第１電極無地部２３と第２電極無地部２７間の絶縁が破壊されることが防止できる。
【００２８】
そして、前記第１電極無地部２３と第２電極無地部２７間に介在される二重以上のセパレータ３３は、外部から電極組立体２０への衝撃に対して緩衝の役割を行うので衝撃による電池の損傷が防止できる。
【００２９】
一方、このように重畳された第１電極無地部２３及び第２電極無地部２７には電極タブを位置させうるが、すなわち、図３に示されたように、重畳された第１電極無地部２３に第１電極タブ２４ａを溶接して接合できる。もちろん、この第１電極タブ２４ａの外側には絶縁テープ３４を付着できる。このように第１電極タブ２４ａを重畳部位、特に、二重以上のセパレータ３３が位置した箇所に配置させることによって電極タブにバーが存在してもこのバーにより第１電極板と第２電極板との絶縁が破壊されることが防止できる。
【００３０】
以上で説明したような構造は図４に図示されたように、第１電極タブ２４ａ及び第２電極タブ２８ａが中心部に配置された電極組立体の場合にももちろん同一に適用できる。
【００３１】
本発明は図面に図示された実施例を参考として説明されたが、これは例示的なものに過ぎず、当業者であればこれより多様な変形及び均等な他の実施例が可能であるということが理解できる。したがって、本発明の真の保護範囲は特許請求の範囲のみにより定められねばならない。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明は携帯電話、カムコーダ、ノート型パソコンなどの駆動電源であるリチウム二次電池に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明による二次電池の分離斜視図である。
【図２】本発明による二次電池の一部切除斜視図である。
【図３】本発明の一実施例による電極組立体を分離して示した側面図である。
【図４】本発明の他の一実施例による電極組立体の最内側部を示した斜視図である。
【符号の説明】
【００３４】
１０  二次電池
１１  缶
１２  キャップ組立体
１３  キャッププレート
１４  端子ピン
２０  電極組立体
２４ａ  第１電極タブ
２８ａ  第２電極タブ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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