(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
交互に配置された複数の正極板及び負極板；
前記正極板と負極板との間に介在する分離膜；
前記複数の正極板にそれぞれ形成された複数の正極タブ；
前記複数の負極板にそれぞれ形成された複数の負極タブ；
前記複数の正極タブと結合される正極リード；及び
前記複数の負極タブと結合される負極リード；
を含み、
前記各正極タブと前記各負極タブの形状が互いに異なり、前記各正極タブと前記各負極タブをなす素材が、同一であり、前記各正極タブと前記各負極タブの幅は、前記各タブが形成された電極面の長さに対比して２％〜１００％であり、
前記各正極タブ及び前記各負極タブのうちいずれか一種類のタブが溶接部位の幅が広い、台形状、扇形状、または、茸状であり、
前記正極リードと前記負極リードの形状が互いに異なり、
前記正極リードと前記負極リードをなす素材が、同一であり、
前記各正極タブ及び前記各負極タブが、前記正極リード及び前記負極リードと重ねて結合される溶接領域の前記各正極タブ及び前記各負極タブの突出方向における長さは、前記正極リード及び前記負極リードの長さに対比して３％〜３０％であり、
前記負極板は、化学式５：
ＬｉａＴｉｂＯ４（５）
前記化学式５において、０．５≦ａ≦３、１≦ｂ≦２．５である、
で表示されるリチウムチタン酸化物（Lithium Titanium Oxide：ＬＴＯ）を負極活物質として含むことを特徴とする電極組立体。
【請求項２】
前記各正極タブ及び前記各負極タブのうちいずれか一種類のタブが円弧状の一側端部を有する形状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】
前記各正極タブと前記各負極タブの幅は、前記各タブが形成された電極面の長さに対比して２％〜８０％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４】
前記各正極タブと前記各負極タブは、平面上に電極組立体の一側方向の端部に共に位置したり、両側対向端部上にそれぞれ位置したり、または互いに直角方向の端部上に位置する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５】
前記各正極タブと前記各負極タブは、平面上に電極組立体の一側方向の端部に共に位置し、前記各正極タブと各負極タブの幅は、前記各タブが形成された電極面の長さに対比して５％〜４５％であることを特徴とする、請求項４に記載の電極組立体。
【請求項６】
前記各正極タブと前記各負極タブの幅は、前記各タブが形成された電極面の長さに対比して１０％〜４０％であることを特徴とする、請求項５に記載の電極組立体。
【請求項７】
前記各正極タブと前記各負極タブは、平面上に電極組立体の両側対向端部上にそれぞれ位置したり、または互いに直角方向の端部上に位置し、前記各正極タブと各負極タブの幅は、前記各タブが形成された電極面の長さに対比して１０％〜８０％であることを特徴とする、請求項４に記載の電極組立体。
【請求項８】
前記各正極タブと前記各負極タブの幅は、前記各タブが形成された電極面の長さに対比して１５％〜７０％であることを特徴とする、請求項７に記載の電極組立体。
【請求項９】
前記正極リードと前記負極リードの形状は、互いに異なる多角形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】
前記正極リード及び前記負極リードのうちいずれか一つが円弧状の一側端部を有する形状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１１】
前記正極リードと前記負極リードが、電極面に対して非対称的に位置するように、前記正極リードまたは負極リードが折れた形態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１２】
前記各正極タブ及び前記各負極タブが、前記正極リード及び負極リードと重ねて結合される溶接領域の前記各正極タブ及び前記各負極タブの突出方向における長さは、前記正極リード及び負極リードの長さに対比して３％〜２０％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１３】
前記リチウムチタン酸化物は、Ｌｉ１．３３Ｔｉ１．６７Ｏ４またはＬｉＴｉ２Ｏ４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１４】
請求項１による電極組立体を含んでいる二次電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、互いに異なる形状の正極及び負極を含む電極組立体及び二次電池に関し、より詳細には、交互に配置された複数の正極板及び負極板；前記正極板と負極板との間に介在する分離膜；前記複数の正極板にそれぞれ形成された複数の正極タブ；前記複数の負極板にそれぞれ形成された複数の負極タブ；前記複数の正極タブと結合される正極リード；及び前記複数の負極タブと結合される負極リード；を含み、ｉ）前記各正極タブと各負極タブの形状が互いに異なり、前記各正極タブと各負極タブの幅は前記各タブが形成された電極面の長さに対比して２％〜１００％であるか、ｉｉ）前記各正極タブと各負極タブは前記各正極タブと各負極タブが形成された電極面に対して非対称的に位置しており、前記各正極タブと各負極タブの幅は前記電極面の長さに対比して５％〜４５％であることを特徴とする電極組立体に関する。
【背景技術】
【０００２】
モバイル機器に対する技術開発と需要が増加するにつれて、エネルギー源としての二次電池に対して需要が急激に増加しており、そのような二次電池のうち、高いエネルギー密度と作動電位を示し、サイクル寿命が長く、自己放電率が低いリチウム二次電池が商用化されて広く使用されている。
【０００３】
また、最近は、環境問題に対する関心が増加するにつれて、大気汚染の主要原因の一つであるガソリン車両、ディーゼル車両などの化石燃料を使用する車両に取って代わる電気自動車（ＥＶ）、ハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）などに対する研究が多く進められている。このような電気自動車（ＥＶ）、ハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）などの動力源としては、主にニッケル水素金属（Ｎｉ―ＭＨ）二次電池が使用されているが、高いエネルギー密度、高い放電電圧及び出力安定性のリチウム二次電池を使用する研究が活発に進められており、一部のリチウム二次電池は商用化されている。
【０００４】
リチウム二次電池は、集電体上にそれぞれ活物質が塗布されている正極と負極との間に多孔性の分離膜が介在した電極組立体に、リチウム塩を含む非水系電解質が含浸されている構造からなっている。正極活物質は、主にリチウムコバルト系酸化物、リチウムマンガン系酸化物、リチウムニッケル系酸化物、リチウム複合酸化物などからなっており、負極活物質は、主に炭素系物質からなっている。
【０００５】
しかし、負極活物質として炭素系物質を用いたリチウム二次電池では、最初の充放電時、炭素系物質の層状構造内に挿入された一部のリチウムイオンで非可逆容量が発生し、放電容量の低下がもたらされる。また、炭素材料は、酸化／還元電位がＬｉ／Ｌｉ＋の電位に対して０．１Ｖ程度として低いので、負極の表面で非水電解液の分解が起き、リチウムと反応して炭素材料の表面を被覆する層（passivating layerまたはsolid electrolyte interface；ＳＥＩ膜）が形成される。このようなＳＥＩ膜は、使用する電解液システムに応じてその厚さと境界面の状態が変わり、充放電特性にも影響を及ぼす。さらに、パワーツールなどのように高出力特性が要求される分野に使用される二次電池では、このような薄い厚さのＳＥＩ膜によって抵抗が大きくなり、ＲＤＳ（rate determining step）が発生し得る。また、負極の表面にリチウム化合物が生成されることによって、充放電の反復によってリチウムの可逆容量が漸次減少し、放電容量が減少し、サイクル劣化が発生するという問題がある。
【０００６】
一方、構造的に安定的で、且つサイクル特性が良好な負極材として、リチウムチタン酸化物（Ｌｉｔｈｉｕｍ  Ｔｉｔａｎｉｕｍ  Ｏｘｉｄｅ：ＬＴＯ）が検討されている。このようなＬＴＯを負極活物質として含むリチウム二次電池は、負極の酸化／還元電位がＬｉ／Ｌｉ＋の電位に対して１．５Ｖ程度として相対的に高いので、電解液の分解がほとんど発生せず、結晶構造の安定性によってサイクル特性に優れる。
【０００７】
また、既存の負極活物質は、Ｃｕホイルにコーティングして使用していたが、ＬＴＯを負極活物質として使用する場合、負極活物質をＡｌホイルにコーティングして使用してもよい。
【０００８】
しかし、これにより、Ａｌホイルにコーティングしていた正極とＬＴＯ負極を肉眼で区分しにくくなり、その結果、リード溶接時に交差溶接可能性が高く、Ａｌリードも使用可能になることによって、ＬＴＯ負極を正極と誤認し、モジュールの組立時または電気的連結のための配線時に正極と負極の位置を混同する可能性が存在する。
【０００９】
したがって、このような要求を根本的に解決できる技術に対する必要性が非常に高い実情にある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、前記のような従来技術の問題と過去から要請されてきた技術的課題を解決することを目的とする。
【００１１】
本出願の発明者等は、深度ある研究と多様な実験を重ねた結果、後で説明するように、各正極タブと各負極タブの形状を異ならせるか、各正極タブと各負極タブを電極面に対して非対称的に位置させ、正極リードと負極リードの形状を異ならせるか、正極と負極リードを電極面に対して非対称的に位置させる場合、さらに、前記各正極タブと各負極タブの幅を前記各タブが形成された電極面の長さに対して所定のサイズに形成する場合、所望の効果を達成できることを確認し、本発明を完成するに至った。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
したがって、本発明は、交互に配置された複数の正極板及び負極板；前記正極板と負極板との間に介在する分離膜；前記複数の正極板にそれぞれ形成された複数の正極タブ；前記複数の負極板にそれぞれ形成された複数の負極タブ；前記複数の正極タブと結合される正極リード；及び前記複数の負極タブと結合される負極リード；を含み、前記各正極タブと各負極タブの形状が互いに異なり、前記各正極タブと各負極タブの幅は、前記各タブが形成された電極面の長さに対比して２％〜１００％である電極組立体を提供する。
【００１３】
このとき、前記幅は、電極面に対して各タブが突出した方向に対して垂直な方向へのサイズを意味し、前記各正極タブと各負極タブの幅は、詳細には、前記各タブが形成された電極面の長さに対比して２％〜８０％であってもよい。
【００１４】
前記各電極タブの幅が広いほど、抵抗が小さくなり、発熱が減少するので好ましいが、前記各電極タブの幅が前記の範囲を逸脱して大きくなる場合は、製造工程費が非常に上昇し、正極と負極との電気的連結のための製造工程が複雑になるので好ましくない。
【００１５】
また、前記各電極タブの幅が前記の範囲内であれば、各正極タブと各負極タブの幅は、必ずしも同一である必要はなく、互いに同一であってもよく、互いに異なってもよい。
【００１６】
このような各正極タブと各負極タブは、その位置が限定されなく、例えば、電極組立体の製造時に平面上に電極組立体の一側方向の端部に共に位置したり、または、両側対向端部上にそれぞれ位置したり、または、互いに直角方向の端部上に位置するように形成されてもよい。
【００１７】
一つの例として、前記各正極タブと各負極タブが電極組立体の製造時に平面上に電極組立体の一側方向の端部に共に位置する場合は、前記各正極タブと各負極タブが重ならないように、それぞれの幅が前記各タブが形成された電極面の長さに対比して５％〜４５％であってもよく、詳細には、１０％〜４０％であってもよい。
【００１８】
他の一つの例として、前記各正極タブと各負極タブが電極組立体の製造時に平面上に電極組立体の両側対向端部上にそれぞれ位置したり、互いに直角方向の端部上に位置する場合、前記各正極タブと各負極タブが重ならないので、より広い範囲でそれぞれの幅が前記各タブが形成された電極面の長さに対比して、詳細には１０％〜８０％であってもよく、より詳細には１５％〜７０％であってもよい。
【００１９】
一方、前記各正極タブと各負極タブの形状は、互いに区別が可能であれば限定されなく、例えば、互いに異なる多角形であってもよく、または各正極タブ及び各負極タブのうちいずれか一種類のタブが円弧状の一側端部を有する形状であってもよい。さらに、溶接が容易になるように溶接部位の幅が広い台形状、上向きにテーパーされた漏斗状、扇形状または茸状などであってもよい。
【００２０】
前記のように異なる形状の各正極タブと各負極タブは、交差溶接を防止するという効果を有する。
【００２１】
ただし、前記各正極タブと各負極タブの位置が対称的である場合は、リードが各タブに結合されることによって、モジュールの組立時または電気的連結のための配線時に正極リードと負極リードの位置を混同し得るという問題を依然として有している。
【００２２】
したがって、前記の問題を解決するために、一つの具体的な例において、前記正極リードと負極リードは、その形状が互いに異なってもよい。このとき、正極リードと負極リードの形状も限定されなく、例えば、互いに異なる多角形であってもよく、いずれか一つが円弧状の一側端部を有する形状であってもよく、前記のように正極リードと負極リードが電極面に対して非対称的に位置するように、正極リードまたは負極リードが折れた形態であってもよい。
【００２３】
また、本発明は、交互に配置された複数の正極板及び負極板；前記正極板と負極板との間に介在する分離膜；前記複数の正極板にそれぞれ形成された複数の正極タブ；前記複数の負極板にそれぞれ形成された複数の負極タブ；前記複数の正極タブと結合される正極リード；及び前記複数の負極タブと結合される負極リード；を含み、前記各正極タブと各負極タブは前記各タブが形成された電極面に対して非対称的に位置しており、前記各正極タブと各負極タブの幅は前記電極面の長さに対比して５％〜４５％である電極組立体を提供する。
【００２４】
本発明において、二つの電極タブが電極面に対して非対称的に位置していることは、電極組立体の中心、すなわち、電極面の中心点を上下方向に通過する軸に対して非対称的に偏向して配置されていることを意味する。
【００２５】
このような構成により、例えば、電極組立体が半分に折られる仮想的な状況を想定するとき、各電極タブは互いに重ならなくなる。
【００２６】
前記のように、各電極タブが非対称的に位置する構成は、前記各正極タブと各負極タブが電極組立体の製造時に平面上に電極組立体の一側方向の端部に共に位置する場合を前提とするので、前記各正極タブと各負極タブの幅は、前記の範囲内であってもよく、より詳細には、電極面の長さに対比して１０％〜４０％であってもよい。
【００２７】
この場合も、前記各正極タブと各負極タブの幅が前記の範囲内であれば、各正極タブと各負極タブの幅は、必ずしも同一である必要はなく、互いに同一であってもよく、互いに異なってもよい。
【００２８】
一方、一つの具体的な例において、前記各正極タブと各負極タブは、電極組立体の製造時に前記各正極タブが各負極タブに比べて電極面に対して長い面に位置するように形成されたり、前記各負極タブが各正極タブに比べて電極面に対して長い面に位置するように形成されてもよい。
【００２９】
前記のように各電極タブが非対称的に位置する場合は、各正極タブと各負極タブの区別が容易であり、交差溶接を防止できるだけでなく、前記正極リードと負極リードがそれぞれ各正極タブと各負極タブに溶接され、正極リードと負極リードも非対称的に位置するので、モジュールの組立時または電気的連結のための配線時に正極リードと負極リードの位置を混同することも防止することができる。
【００３０】
ただし、この場合にも、前記正極リードと負極リードの形状を互いに異ならせてもよい。このとき、正極リードと負極リードも、その形状が限定されなく、例えば、互いに異なる多角形であってもよく、いずれか一つが円弧状の一側端部を有する形状であってもよく、折れた形態であってもよい。
【００３１】
一方、各電極タブと電極リードの溶接性を向上させる方法として、上述したように、各正極タブと各負極タブの形状を溶接部位の幅が広い構成にしてもよいが、一つの具体的な例において、溶接部位の高さを電極リードの高さに対比して３％〜３０％、より詳細には３％〜２０％にしてもよい。このとき、前記高さは、電極面に対して各タブが突出した方向を意味する。
【００３２】
溶接性のみを考慮すると、溶接部位が広く且つ大きいほどよいが、溶接部位の高さが前記の範囲を逸脱して３０％を超えて大きくなる場合は、溶接による抵抗が非常に大きくなり、溶接部位の高さが３％より小さい場合は、所望の溶接性向上の効果を発揮できなくなるので好ましくない。
【００３３】
前記各正極タブと各負極タブ、及び正極リードと負極リードを構成する素材は、異なってもよいが、詳細には、同一の素材からなってもよく、例えば、前記素材はＡｌであってもよい。
【００３４】
以下では、前記電極組立体のその他の成分について説明する。
【００３５】
前記正極板は、正極集電体上に正極活物質、導電材及びバインダーの混合物を塗布した後、乾燥及びプレッシングすることによって製造され、必要に応じては、前記混合物に充填剤をさらに添加することもある。
【００３６】
前記正極集電体は、一般に３μｍ〜５００μｍの厚さに製造する。このような正極集電体は、当該電池に化学的変化を誘発しないと共に、高い導電性を有するものであれば特別に制限されなく、正極集電体としては、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されてもよい。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でき、フィルム、シート、ホイル、ネット、多孔質体、発泡体、不織布体などの多様な形態が可能である。
【００３７】
前記正極活物質は、リチウムコバルト酸化物（ＬｉＣｏＯ２）、リチウムニッケル酸化物（ＬｉＮｉＯ２）などの層状化合物や１またはそれ以上の転移金属に置換された化合物；化学式Ｌｉ１＋ｘＭｎ２−ｘＯ４（ここで、ｘは、０〜０．３３である）、ＬｉＭｎＯ３、ＬｉＭｎ２Ｏ３、ＬｉＭｎＯ２などのリチウムマンガン酸化物；リチウム銅酸化物（Ｌｉ２ＣｕＯ２）；ＬｉＶ３Ｏ８、ＬｉＦｅ３Ｏ４、Ｖ２Ｏ５、Ｃｕ２Ｖ２Ｏ７などのバナジウム酸化物；化学式ＬｉＮｉ１−ｘＭｘＯ２（ここで、Ｍ＝Ｃｏ、Ｍｎ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｍｇ、ＢまたはＧａで、ｘ＝０．０１〜０．３である）で表現されるＮｉサイト型リチウムニッケル酸化物；化学式ＬｉＭｎ２−ｘＭｘＯ２（ここで、Ｍ＝Ｃｏ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｒ、ＺｎまたはＴａで、ｘ＝０．０１〜０．１である）またはＬｉ２Ｍｎ３ＭＯ８（ここで、Ｍ＝Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、ＣｕまたはＺｎである）で表現されるリチウムマンガン複合酸化物；ＬｉＮｉｘＭｎ２−ｘＯ４で表現されるスピネル構造のリチウムマンガン複合酸化物；化学式のＬｉの一部がアルカリ土金属イオンに置換されたＬｉＭｎ２Ｏ４；ジスルフィド化合物；Ｆｅ２（ＭｏＯ４）３などを挙げてもよいが、これらのみに限定されることはない。
【００３８】
一つの具体的な例において、前記正極活物質は、化学式１で表示される高電位酸化物であるスピネル構造のリチウムマンガン複合酸化物であってもよい。
【００３９】
ＬｉｘＭｙＭｎ２−ｙＯ４−ｚＡｚ（１）
【００４０】
前記式において、０．９≦ｘ≦１．２、０＜ｙ＜２、０≦ｚ＜０．２で、Ｍは、Ａｌ、Ｍｇ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｖ、Ｔｉ、Ｃｕ、Ｂ、Ｃａ、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｓｒ、Ｓｂ、Ｗ、Ｔｉ及びＢｉからなる群より選ばれる一つ以上の元素で、Ａは、−１または−２価の一つ以上の陰イオンである。
【００４１】
詳細には、前記リチウムマンガン複合酸化物は、下記の化学式２で表示されるリチウムニッケルマンガン複合酸化物であってもよく、より詳細には、ＬｉＮｉ０．５Ｍｎ１．５Ｏ４またはＬｉＮｉ０．４Ｍｎ１．６Ｏ４であってもよい。
【００４２】
ＬｉｘＮｉｙＭｎ２−ｙＯ４（２）
【００４３】
前記式において、０．９≦ｘ≦１．２、０．４≦ｙ≦０．５である。
【００４４】
他の一つの例において、前記正極活物質は、下記の化学式３〜４から選ばれた１種以上の酸化物であってもよく、詳細には、ＬｉＮｉ１／３Ｍｎ１／３Ｃｏ１／３Ｏ２、ＬｉＮｉ０．６Ｃｏ０．２Ｍｎ０．２Ｏ２、ＬｉＮｉ０．８Ｃｏ０．１Ｍｎ０．１Ｏ２、ＬｉＭｎ２Ｏ４からなる群より選ばれる１種以上の酸化物であってもよい。 
【００４５】
Ｌｉ１＋ｘ’Ｎｉ１−ｙ’−ｚ’−ｔＭｎｙ’Ｃｏｚ’Ｍ’ｔＯ２−ｗＡ’ｗ（３）
【００４６】
（−０．２＜ｘ’＜０．２、０≦ｙ’≦０．４、０≦ｚ’≦０．４、０≦ｔ≦０．２、０≦ｗ≦０．０５、Ｍ’＝Ｆｅ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｖなどの第一列遷移金属、Ａｌ、Ｍｇなど、Ａ’＝Ｓ、Ｓｅ、Ｆ、Ｃｌ、Ｉなどの６Ａ族及び７Ａ族元素）；及び
【００４７】
Ｌｉ１＋ｘ’’Ｍｎ２−ｙ’’Ｍ’’ｙ’’Ｏ４−ｗ’Ａ’’ｗ’（４）
【００４８】
（−０．２＜ｘ’’＜０．２、０≦ｙ’’＜０．４、０≦ｗ’≦０．０５、Ｍ’’＝Ｎｉ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｖなどの第一列遷移金属、Ａｌ、Ｍｇなど、Ａ’’＝Ｓ、Ｓｅ、Ｆ、Ｃｌ、Ｉなどの６Ａ族及び７Ａ族元素）
【００４９】
前記導電材は、通常、正極活物質を含む混合物の全体重量を基準にして１重量％〜５０重量％で添加される。このような導電材は、当該電池に化学的変化を誘発しないと共に、導電性を有するものであれば特別に制限されなく、例えば、導電材としては、天然黒鉛や人造黒鉛などの黒鉛；カーボンブラック、アセチレンブラック、ケチェンブラック、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ー；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が使用されてもよい。
【００５０】
前記バインダーは、活物質と導電材などの結合と集電体に対する活物質の結合に助力する成分であって、通常、正極活物質を含む混合物の全体重量を基準にして１重量％〜５０重量％で添加される。このようなバインダーの例としては、ポリフッ化ビニリデン、ポリビニルアルコール、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、澱粉、ヒドロキシプロピルセルロース、再生セルロース、ポリビニルピロリドン、テトラフルオロエチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン・プロピレン・ジエンターポリマー（ＥＰＤＭ）、スルホン化ＥＰＤＭ、スチレンブタジエンゴム、フッ素ゴム、多様な共重合体などを挙げてもよい。
【００５１】
前記充填剤は、正極の膨張を抑制する成分として選択的に使用され、当該電池に化学的変化を誘発しないと共に、繊維状の材料であれば特別に制限されなく、前記充填剤としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのオレフィン系重合体；ガラス繊維、炭素繊維などの繊維状物質が使用される。
【００５２】
前記負極板は、負極集電体上に負極活物質を塗布、乾燥及びプレッシングすることによって製造され、必要に応じて、前記のような導電材、バインダー、充填剤などを選択的にさらに含めてもよい。
【００５３】
前記負極集電体は、一般に３μｍ〜５００μｍの厚さに製作される。このような負極集電体は、当該電池に化学的変化を誘発しないと共に、導電性を有するものであれば特別に制限されなく、負極集電体としては、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が使用されてもよい。また、負極集電体は、正極集電体と同様に、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させることもでき、フィルム、シート、ホイル、ネット、多孔質体、発泡体、不織布体などの多様な形態に使用されてもよい。
【００５４】
前記負極活物質としては、例えば、難黒鉛化炭素、黒鉛系炭素などの炭素；ＬｉｘＦｅ２Ｏ３（０≦ｘ≦１）、ＬｉｘＷＯ２（０≦ｘ≦１）、ＳｎｘＭｅ１−ｘＭｅ’ｙＯｚ（Ｍｅ：Ｍｎ、Ｆｅ、Ｐｂ、Ｇｅ；Ｍｅ’：Ａｌ、Ｂ、Ｐ、Ｓｉ、周期律表の１族、２族、３族元素、ハロゲン；０＜ｘ≦１；１≦ｙ≦３；１≦ｚ≦８）などの金属複合酸化物；リチウム金属；リチウム合金；ケイ素系合金；スズ系合金；ＳｎＯ、ＳｎＯ２、ＰｂＯ、ＰｂＯ２、Ｐｂ２Ｏ３、Ｐｂ３Ｏ４、Ｓｂ２Ｏ３、Ｓｂ２Ｏ４、Ｓｂ２Ｏ５、ＧｅＯ、ＧｅＯ２、Ｂｉ２Ｏ３、Ｂｉ２Ｏ４、及びＢｉ２Ｏ５などの金属酸化物；ポリアセチレンなどの導電性高分子；Ｌｉ―Ｃｏ―Ｎｉ系材料；チタン酸化物；リチウムチタン酸化物などを使用してもよい。
【００５５】
一つの具体的な例において、前記負極活物質は、下記の化学式５で表示されるリチウムチタン酸化物（ＬＴＯ）であってもよく、具体的に、Ｌｉ０．８Ｔｉ２．２Ｏ４、Ｌｉ２．６７Ｔｉ１．３３Ｏ４、ＬｉＴｉ２Ｏ４、Ｌｉ１．３３Ｔｉ１．６７Ｏ４、Ｌｉ１．１４Ｔｉ１．７１Ｏ４などであってもよいが、リチウムイオンを吸蔵／放出できるものであればその組成及び種類において別途の制限はなく、より詳細には、充放電時に結晶構造の変化が少なく、可逆性に優れたスピネル構造のＬｉ１．３３Ｔｉ１．６７Ｏ４またはＬｉＴｉ２Ｏ４であってもよい。
【００５６】
ＬｉａＴｉｂＯ４（５）
【００５７】
前記式において、０．５≦ａ≦３、１≦ｂ≦２．５である。
【００５８】
前記分離膜は、正極と負極との間に介在し、前記分離膜としては、高いイオン透過度と機械的強度を有する絶縁性の薄い薄膜が使用される。分離膜は、気孔の直径が一般に０．０１μｍ〜１０μｍで、厚さが一般に５μｍ〜３００μｍである。このような分離膜としては、例えば、耐化学性及び疎水性のポリプロピレンなどのオレフィン系ポリマー；ガラス繊維またはポリエチレンなどで製作されたシートや不織布などが使用される。電解質としてポリマーなどの固体電解質が使用される場合は、固体電解質が分離膜としての機能を兼ねることもある。
【００５９】
また、本発明は、前記電極組立体を含む二次電池を提供し、詳細には、前記電極組立体に電極リチウム塩含有電解液が含浸されている構造からなる二次電池を提供する。
【００６０】
前記リチウム塩含有電解液は、電解液とリチウム塩からなっており、前記電解液としては、非水系有機溶媒、有機固体電解質、無機固体電解質などが使用されるが、これらのみに限定されることはない。
【００６１】
前記非水系有機溶媒としては、例えば、Ｎ−メチル−２−ピロリジノン、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ブチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、ガンマ−ブチロラクトン、１，２−ジメトキシエタン、テトラヒドロキシフラン（ｆｒａｎｃ）、２−メチルテトラヒドロフラン、ジメチルスルホキシド、１，３−ジオキソラン、ホルムアミド、ジメチルホルムアミド、ジオキソラン、アセトニトリル、ニトロメタン、ギ酸メチル、酢酸メチル、リン酸トリエステル、トリメトキシメタン、ジオキソラン誘導体、スルホラン、メチルスルホラン、１，３−ジメチル−２−イミダゾリジノン、プロピレンカーボネート誘導体、テトラヒドロフラン誘導体、エーテル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチルなどの非プロトン性有機溶媒が使用されてもよい。
【００６２】
前記有機固体電解質としては、例えば、ポリエチレン誘導体、ポリエチレンオキシド誘導体、ポリプロピレンオキシド誘導体、リン酸エステルポリマー、ポリアジテーションリシン（agitation lysine）、ポリエステルスルフィド、ポリビニルアルコール、ポリフッ化ビニリデン、イオン性解離基を含む重合剤などが使用されてもよい。
【００６３】
前記無機固体電解質としては、例えば、Ｌｉ３Ｎ、ＬｉＩ、Ｌｉ５ＮＩ２、Ｌｉ３Ｎ−ＬｉＩ―ＬｉＯＨ、ＬｉＳｉＯ４、ＬｉＳｉＯ４−ＬｉＩ−ＬｉＯＨ、Ｌｉ２ＳｉＳ３、Ｌｉ４ＳｉＯ４、Ｌｉ４ＳｉＯ４−ＬｉＩ−ＬｉＯＨ、Ｌｉ３ＰＯ４−Ｌｉ２Ｓ−ＳｉＳ２などのＬｉの窒化物、ハロゲン化物、硫酸塩などが使用されてもよい。
【００６４】
前記リチウム塩は、前記非水系電解質に溶解されやすい物質であって、前記リチウム塩としては、例えば、ＬｉＣｌ、ＬｉＢｒ、ＬｉＩ、ＬｉＣｌＯ４、ＬｉＢＦ４、ＬｉＢ１０Ｃｌ１０、ＬｉＰＦ６、ＬｉＣＦ３ＳＯ３、ＬｉＣＦ３ＣＯ２、ＬｉＡｓＦ６、ＬｉＳｂＦ６、ＬｉＡｌＣｌ４、ＣＨ３ＳＯ３Ｌｉ、（ＣＦ３ＳＯ２）２ＮＬｉ、クロロボランリチウム、低級脂肪族カルボン酸リチウム、４フェニルホウ酸リチウム、イミドなどが使用されてもよい。
【００６５】
また、電解液には、充放電特性、難燃性などの改善を目的として、例えば、ピリジン、トリエチルホスファイト、トリエタノールアミン、環状エーテル、エチレンジアミン、ｎ―グリム（ｇｌｙｍｅ）、ヘキサリン酸トリアミド、ニトロベンゼン誘導体、硫黄、キノンイミン染料、Ｎ―置換オキサゾリジノン、Ｎ，Ｎ―置換イミダゾリジン、エチレングリコールジアルキルエーテル、アムモニウム塩、ピロール、２―メトキシエタノール、三塩化アルミニウムなどが添加されてもよい。場合に応じては、電解液には、不燃性を付与するために、四塩化炭素、三フッ化エチレンなどのハロゲン含有溶媒をさらに含ませてもよく、高温保存特性を向上させるために二酸化炭酸ガスをさらに含ませてもよく、ＦＥＣ（Fluoro-Ethylene Carbonate）、ＰＲＳ（Propene sultone）などをさらに含ませてもよい。
【００６６】
一つの具体的な例において、ＬｉＰＦ６、ＬｉＣｌＯ４、ＬｉＢＦ４、ＬｉＮ（ＳＯ２ＣＦ３）２などのリチウム塩を、高誘電性溶媒であるＥＣまたはＰＣの環形カーボネートと低粘度溶媒であるＤＥＣ、ＤＭＣまたはＥＭＣの線形カーボネートとの混合溶媒に添加し、リチウム塩含有非水系電解質を製造してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明の一つの実施例に係る電極組立体の模式図である。
【図２】本発明の他の実施例に係る電極組立体の模式図である。
【図３】本発明の更に他の実施例に係る電極組立体の模式図である。
【図４】本発明の更に他の実施例に係る電極組立体の模式図である。
【図５】本発明の更に他の実施例に係る電極組立体の模式図である。
【図６】本発明の更に他の実施例に係る電極組立体の模式図である。
【図７】本発明の更に他の実施例に係る電極組立体の模式図である。
【図８】本発明の更に他の実施例に係る電極組立体の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００６８】
以下では、本発明の実施例を図面を参照して説明するが、これは、本発明のより容易な理解のためのものであって、本発明の範疇がそれによって限定されることはない。
【００６９】
図１〜図８は、本発明の実施例に係る各電極組立体１００、２００、３００、４００、５００、６００、７００、８００を模式的に示している。
【００７０】
各電極組立体は、各正極タブ１４０、２４０、３４０、４４０、５４０、６４０、７４０、８４０が突出している各正極板１１０、２１０、３１０、４１０、５１０、６１０、７１０、８１０、各負極タブ１５０、２５０、３５０、４５０、５５０、６５０、７５０、８５０が突出している各負極板１２０、２２０、３２０、４２０、５２０、６２０、７２０、８２０及び前記各正極板１１０、２１０、３１０、４１０、５１０、６１０、７１０、８１０と各負極板１２０、２２０、３２０、４２０、５２０、６２０、７２０、８２０との間に介在する各分離膜１３０、２３０、３３０、４３０、５３０、６３０、７３０、８３０の積層体と、各正極タブ１４０、２４０、３４０、４４０、５４０、６４０、７４０、８４０と結合される各正極リード１６０、２６０、３６０、４６０、５６０、６６０、７６０、８６０と、各負極タブ１５０、２５０、３５０、４５０、５５０、６５０、７５０、８５０と結合される各負極リード１７０、２７０、３７０、４７０、５７０、６７０、７７０、８７０とを含んで構成されている。
【００７１】
まず、図１及び図２を参照すると、各正極タブ１４０、２４０は平面上に台形状からなっており、各負極タブ１５０、２５０は平面上に矩形からなっており、各正極リード１６０、２６０は平面上に一側端部が円弧状である構造からなっており、各負極リード１７０、２７０は平面上に矩形構造からなっている。したがって、各正極タブ１４０、２４０と各負極タブ１５０、２５０との区別が容易であり、各正極リード１６０、２６０と各負極リード１７０、２７０との区別も容易である。
【００７２】
一方、各正極タブ１４０、２４０と各負極タブ１５０、２５０の幅（ｗ、ｗ’）は、図１の場合は、各タブが形成された電極面の長さ（ｌ）に対比してそれぞれ約１５％であって、図２の場合は約３５％であるので、５％〜４５％内で多様に形成される。
【００７３】
図３を参照すると、正極タブ３４０は平面上に台形状からなっており、負極タブ３５０は平面上に矩形からなっており、正極リード３６０は平面上に折れた形状からなっており、負極リード３７０は平面上に矩形構造からなっている。したがって、正極タブ３４０と負極タブ３５０との区別が容易であり、正極リード３６０の折れた形状により、正極リード３６０と負極リード３７０は電極の中心を上下方向に通過する軸から距離上の差を有して非対称的（Ａ≠Ｂ）に位置するので、正極リード３６０と負極リード３７０との区別も容易である。
【００７４】
図４及び図５を参照すると、各正極タブ４４０、５４０と各負極タブ４５０、５５０は、電極組立体４００、５００の製造時に両側対向端部上にそれぞれ位置するように形成されている。この場合も、図１と同様に、各正極タブ４４０、５４０と各負極タブ４５０、５５０の形状が異なり、各正極リード４６０、５６０と各負極リード４７０、５７０の形状も異なるので、それぞれの区別が容易である。
【００７５】
一方、各正極タブ４４０、５４０と各負極タブ４５０、５５０の幅（ｗ、ｗ’）は、図４の場合は、各タブが形成された電極面の長さ（ｌ）に対比してそれぞれ約１５％であって、図５の場合は約７０％〜約８０％であるので、１０％〜８０％内で多様に形成される。
【００７６】
図６及び図７を参照すると、各正極タブ６４０、７４０と各負極タブ６５０、７５０の形状が互いに同一であるが、非対称的（Ａ≠Ｂ）に位置しているという点で図１及び図２の各電極組立体１００、２００と相違している。したがって、各正極タブ６４０、７４０と各負極タブ６５０、７５０との区別が容易である。また、この場合は、各正極リード６６０、７６０と各負極リード６７０、７７０の形状を同一にするとしても、各電極タブ６４０、６５０及び７４０、７５０の位置により、二つの電極リード６６０、６７０及び７６０、７７０も電極の中心を上下方向に通過する軸から距離上の差を有して非対称的（Ａ≠Ｂ）に位置するので、各正極リード６６０、７６０と各負極リード６７０、７７０との区別も容易である。
【００７７】
一方、各正極タブ６４０、７４０と各負極タブ６５０、７５０の幅（ｗ、ｗ’）は、図６の場合は、各タブが形成された電極面の長さ（ｌ）に対比してそれぞれ約１５％として同一であり、図７の場合は、正極タブ７４０の幅（ｗ）が約２５％、負極タブ７５０の幅（ｗ’）が約１５％として異なるので、５％〜４５％の範囲内で各正極タブと各負極タブの幅が同一であってもよく、異なってもよいことを示している。
【００７８】
図８を参照すると、正極リード８６０は、平面上に一側端部が円弧状である構造からなっており、負極リード８７０が平面上に矩形である構造からなっているという点で図６及び図７の電極組立体６００、７００と相違している。すなわち、正極タブ８４０と負極タブ８５０が非対称的に位置する場合も、各電極リード８６０、８７０の形状を互いに異ならせ、正極リード８６０と負極リード８７０との区別をより容易にすることもできる。
【００７９】
本発明の属した分野で通常の知識を有する者であれば、前記の内容に基づいて本発明の範疇内で多様な応用及び変形が可能であろう。
【産業上の利用可能性】
【００８０】
以上説明したように、本発明に係る電極組立体によると、各正極タブと各負極タブの形状を異ならせたり、各正極タブと各負極タブを電極面に対して非対称的に位置させることによって、交差溶接を防止することができ、正極リードと負極リードの形状を異ならせたり、正極と負極リードを電極面に対して非対称的に位置させることによって、モジュールの組立時または電気的連結のための配線時に正極と負極の位置を混同し得るという問題を事前に防止することができる。
【００８１】
また、各正極タブと各負極タブの幅を前記各タブが形成された電極面の長さに対比して所定のサイズに形成することによって、抵抗を低下させ、電池の発熱を減少させるという効果がある。
【符号の説明】
【００８２】
１００  電極組立体
１１０  正極板
１２０  負極板
１３０  分離膜
１４０  正極タブ
１５０  負極タブ
１６０  正極リード
１７０  負極リード
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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