リチウム二次電池及びその製造方法
【課題】本発明は，リチウム二次電池の電極組立体の変形を防止する変形防止手段を備えるリチウム二次電池及びその製造方法に関する。
【解決手段】本発明により，第１電極タップ２１５が取付けられた第１電極板２１０，第２電極タップ２２５が取付けられた第２電極板２２０，及び第１電極板２１０及び第２電極板２２０との間に介在されるセパレータが積層されたまま複数回巻き取られた電極組立体２００と，電極組立体２００の少なくとも一部に巻取方向に対して直交する方向に取付けられた電極組立体変形防止体３００と，電極組立体変形防止体３００が取付けられた電極組立体２００を収容する開口部を備えたケース１１０と，ケース１００と接合して上記開口部を閉塞し電極組立体２００と電気的に接続される端子部が形成されたキャップ組立体４００とを含むリチウム二次電池１００およびその製造方法が提供される。
【解決手段】本発明により，第１電極タップ２１５が取付けられた第１電極板２１０，第２電極タップ２２５が取付けられた第２電極板２２０，及び第１電極板２１０及び第２電極板２２０との間に介在されるセパレータが積層されたまま複数回巻き取られた電極組立体２００と，電極組立体２００の少なくとも一部に巻取方向に対して直交する方向に取付けられた電極組立体変形防止体３００と，電極組立体変形防止体３００が取付けられた電極組立体２００を収容する開口部を備えたケース１１０と，ケース１００と接合して上記開口部を閉塞し電極組立体２００と電気的に接続される端子部が形成されたキャップ組立体４００とを含むリチウム二次電池１００およびその製造方法が提供される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，リチウム二次電池及びその製造方法に関し，より詳細には，リチウム二次電池の電極組立体の変形を防止する変形防止手段を備えるリチウム二次電池及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年，セルラーホーン，ノートブックコンピュータ，キャムコーダなどのコンパクトで，かつ，軽量化した電気/電子装置が活発に開発及び生産されている。このような携帯用電気/電子装置は，別途の電源が備えられていない場所でも作動できるように，電池パックを内蔵している。また，内蔵された電池パックは，携帯用電気/電子装置を一定の期間駆動させるために必要な一定のレベルの電圧を出力することができるように，内部に少なくとも１つの電池を備えている。
【０００３】
上記の電池パックには，経済的な面を考慮して，最近では，充放電が可能な二次電池が採用されている。代表的な二次電池として，ニッケル-カドミウム（Ｎｉ−Ｃｄ）電池，ニッケル-水素（Ｎｉ−ＭＨ）電池及びリチウム（Ｌｉ）電池とリチウムイオン（Ｌｉ−ｉｏｎ）電池などのリチウム二次電池などがある。
【０００４】
特に，リチウム二次電池は，作動電圧が３．６Ｖと，携帯用電子装備電源に大いに使われているニッケル-カドミウム電池や，ニッケル-水素電池より３倍も高く，単位重量当たりのエネルギー密度も高いという点で，注目をあつめている。
【０００５】
このようなリチウム二次電池は，主に，正極活物質としてリチウム系酸化物を，負極活物質として炭素材を使用している。一般的に，リチウム二次電池は，電解質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され，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。また，リチウム二次電池は，様々な形状で製造されているが，代表的な形状として，円筒形，角形及びポーチ形を挙げることができる。
【０００６】
通常，上記のリチウム二次電池は，正極活物質がコーティングされた正極電極板，負極活物質がコーティングされた負極電極板及び正極電極板と負極電極板との間に位置してショートを防止し，リチウムイオン（Ｌｉ ｉｏｎ）の移動のみを可能にするセパレータが巻き取られた電極組立体と，電極組立体を収容するリチウム二次電池用ケースと，リチウム二次電池用ケースの内側に注入されてリチウムイオンの移動を可能にする電解液等からなっている。
【０００７】
一方，リチウム二次電池の電極組立体は，金属を基材とする正極集電体及び負極集電体上に正極活物質及び負極活物質を塗布して正極電極板及び負極電極板を形成し，セパレータと共に巻取って形成される。
【０００８】
しかし，電極組立体は，金属を基材として形成された正極集電体及び負極集電体からなる正極電極板及び負極電極板を巻き取ることで形成されるので，巻取後に，金属の復元力により，巻取が解ける現象が発生するという問題があった。
【０００９】
このような問題の解決のために，電極組立体の巻取方向と同じ方向に，電極組立体の外周部を覆う形態の巻取固定テープを導入する方法が提示された。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら，上記のような巻取固定テープは，リチウム二次電池の充電時に，過充電などの誤作動により発生する電極組立体の膨脹（ｓｗｅｌｌｉｎｇ）現象を防止できないという問題があった。その結果，リチウム二次電池の充電時に，電極組立体が膨脹することにより，正極電極板及び負極電極板がショートするという問題が生じてしまう。
【００１１】
また，上記のような問題が生じるために，リチウム二次電池の充電時に，電極組立体及びリチウム二次電池の熱的安全性が低下するという問題があった。
【００１２】
そこで，本発明は，このような問題に鑑みてなされたもので，その目的は，リチウム二次電池の電極組立体の変形を防止する変形防止手段を備えるリチウム二次電池及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するために，本発明のある観点によれば，第１電極タップが取付けられた第１電極板，第２電極タップが取付けられた第２電極板，および，第１電極板と第２電極板との間に介在されるセパレータが積層されたまま複数回巻き取られた電極組立体と，電極組立体の少なくとも一部に，巻取方向に対して直交する方向に取付けられた電極組立体変形防止体と，電極組立体変形防止体が取付けられた電極組立体を収容する開口部を備えたケースと，ケースと接合して上記開口部を閉塞し，電極組立体と電気的に接続される端子部が形成されたキャップ組立体とを含むリチウム二次電池が提供される。
【００１４】
上記の電極組立体変形防止体は，少なくとも上記の電極組立体に設けられた第１電極タップと第２電極タップとの間を覆うように取付けられることが好ましい。
【００１５】
上記の電極組立体変形防止体は，電極組立体の巻取方向に対して直交する方向に電極組立体の外周部を覆う形態からなることが可能である。
【００１６】
上記の電極組立体変形防止体は，電極組立体の巻取方向に対して直交する方向に電極組立体の外周部を覆う第１電極組立体変形防止体と，電極組立体の巻取方向に対して同一の方向に電極組立体の外周部を覆う第２電極組立体変形防止体とからなることも可能である。
【００１７】
上記の電極組立体変形防止体は，電極組立体の第１電極タップと第２電極タップとが配設される一側の端面と，当該端面に相対する他側の端面とを通るように，電極組立体の巻取方向と直交する方向に電極組立体に巻き付けられる帯状形状を有し，上記の帯状の電極組立体変形防止体の両端が，電極組立体の同一の側面上に配置されることも可能である。
【００１８】
上記の電極組立体変形防止体は，電極組立体の第１電極タップと第２電極タップとが配設される一側の端面を通るように，電極組立体の巻取方向と直交する方向に電極組立体に巻き付けられる帯状形状を有し，上記の電極組立体変形防止体の両端が，相異なる電極組立体の側面上にそれぞれ配置される
【００１９】
また，上記の電極組立体変形防止体は，電極組立体の第１電極タップと第２電極タップとが配設される一側の端面に相対する他側の端面を通るように，電極組立体の巻取方向と直交する方向に電極組立体に巻き付けられる帯状形状を有し，上記の電極組立体変形防止体の両端が，相異なる電極組立体の側面上にそれぞれ配置されることも可能である。
【００２０】
上記の電極組立体変形防止体は，接着テープからなることが好ましい。
【００２１】
また，上記の電極組立体変形防止体の幅は，第１電極タップと第２電極タップとの間の距離の１/２以上であることが好ましい。
【００２２】
上記の電極組立体変形防止体は，ポリエチレン（ＰｏｌｙＥｔｈｙｌｅｎｅ：ＰＥ），ポリプロピレン（ＰｏｌｙＰｒｏｐｙｌｅｎｅ：ＰＰ），ポリフェニレンスルフィド（ＰｏｌｙＰｈｅｎｙｌｅｎｅＳｕｌｆｉｄｅ：ＰＰＳ）のうちの少なくともいずれかの１つからなることができる
【００２３】
上記課題を解決するために，本発明の別の観点によれば，第１電極タップが取付けられた第１電極板，第２電極タップが取付けられた第２電極板，および第１電極板と第２電極板との間に介在されるセパレータを積層されたまま複数回巻取って，電極組立体を形成する工程と，電極組立体の少なくとも一部に，巻取方向に対して直交する方向に電極組立体変形防止体を取付ける工程と，電極組立体変形防止体に外周部が覆われた電極組立体をケースに収納する工程とを含むリチウム二次電池の製造方法が提供される。
【００２４】
上記の電極組立体変形防止体を取付ける工程では，電極組立体変形防止体が電極組立体の巻取方向に対して直交する方向に電極組立体の外周部を覆う工程を含むことができる。
【００２５】
また，上記の電極組立体変形防止体を取付ける工程では，第１電極組立体変形防止体が電極組立体の巻取方向に対して直交する方向に電極組立体の外周部を覆う工程と，第２電極組立体変形防止体が電極組立体の巻取方向に対して同一の方向に電極組立体の外周部を覆う工程とを含むことが可能である。
【００２６】
電極組立体変形防止体を取付ける工程では，帯状形状を有する電極組立体変形防体の一端が，電極組立体の一側の側面に配置され，上記の帯状形状を有する電極組立体変形防止体が，第１電極タップと第２電極タップとが配設される一側の端面，上記一の側面と相対する側面，および上記一側の端面と相対する他側の端面に沿って巻き付けられ，上記帯状形状を有する電極組立体変形防止体の他端が，上記一側の側面に配置される工程を含むこともできる。
【００２７】
電極組立体変形防止体を取付ける工程では，帯状形状を有する電極組立体変形防止体の一端が，電極組立体の一側の側面に配置され，上記の帯状形状を有する電極組立体変形防止体が，電極組立体の第１電極タップと第２電極タップとが配設される一側の端面に沿って巻き付けられ，上記の帯状形状を有する電極組立体変形防止体の他端が，上記一側の側面と相対する他側の側面に配置される工程を含むことも可能である。
【００２８】
また，電極組立体変形防止体を取付ける工程では，帯状形状を有する電極組立体変形防止体の一端が，電極組立体の一側の側面に配置され，上記の帯状形状を有する電極組立体変形防止体が，電極組立体の第１電極タップと第２電極タップとが配設される端面と相対する他側の端面に沿って巻き付けられ，上記の帯状形状を有する電極組立体変形防止体の他端が，上記一側の側面と相対する他側の側面に配置される工程を含むことも可能である。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば，リチウム二次電池の電極組立体の変形を防止する変形防止手段を備えるリチウム二次電池及びその製造方法を提供することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下に添付図面を参照しながら，本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお，本明細書及び図面において，実質的に同一の機能構成を有する構成要素については，同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００３１】
図１は，本発明の一実施形態に係るリチウム二次電池を説明するための分解斜視図である。
【００３２】
図１を参照すると，本実施形態に係るリチウム二次電池１００は，リチウム二次電池用ケース１１０，リチウム二次電池用ケース１１０の内部に収容されるゼリーロール型の電極組立体２００，電極組立体の変形を防止する電極組立体変形防止体３００及びリチウム二次電池用ケース１１０の上部に接合されるキャップ組立体４００を含んで構成される。
【００３３】
リチウム二次電池用ケース１１０は，例えば，略直六面体形状を有する金属材からなっており，ケース自体が端子の役割を果たすことが可能である。また，以下では，ケースの形状が略直六面体である場合を用いて説明するが，本発明において，リチウム二次電池用ケースの形状は上記のものに限定されず，例えば略円筒型であっても良い。
【００３４】
電極組立体２００は，一般に，正極タップとして使われる第１電極タップ２１５及び負極タップとして使われる第２電極タップ２２５のうちのいずれかの１つ，例えば，第１電極タップ２１５が取付けられた第１電極板２１０と，第１電極タップ２１５及び第２電極タップ２２５のうちのもう一方，例えば，第２電極タップ２２５が取付けられた第２電極板２２０と，第１電極板２１０と第２電極板２２０との間に介在されるセパレータ２３０とが，積層されたまま複数回巻き取られた形態からなり，リチウム二次電池用ケース１１０に収容される。第１電極タップ２１５及び第２電極タップ２２５が接続される電極組立体２００の境界部には，第１電極板２１０及び第２電極板２２０間の短絡を防止するために絶縁テープ２４０で各々を絶縁している。
【００３５】
電極組立体変形防止体３００は，電極組立体２００の巻取が解けることを防止し，また，リチウム二次電池１００の充電時に，過充電などの誤作動により生じる電極組立体２００の膨脹を防止する。その際，電極組立体変形防止体３００は，所定の接着テープからなり，接着テープは，ポリエチレン（ＰｏｌｙＥｔｈｙｌｅｎｅ：ＰＥ），ポリプロピレン（ＰｏｌｙＰｒｏｐｙｌｅｎｅ：ＰＰ），ポリフェニレンスルフィド（ＰｏｌｙＰｈｅｎｙｌｅｎｅＳｕｌｆｉｄｅ：ＰＰＳ），または，これらの等価物からなることが好ましい。しかし，本発明において，接着テープの材質が上記のものに限定されるわけではない。
【００３６】
また，電極組立体変形防止体３００は，電極組立体２００の巻取方向に対して直交する方向に電極組立体２００の外周部に取付けられる，無端の帯状形状のものである。好ましくは，電極組立体変形防止体３００は，少なくとも第１電極タップ２１５と第２電極タップ２２５との間を覆う形態でなされることが好ましい。
【００３７】
キャップ組立体４００には，リチウム二次電池用ケース１１０の開口部と対応する大きさと形状を備える平板型キャッププレート４１０が設けられている。キャッププレート４１０の中央部には，端子貫通孔４１１が形成されており，キャッププレート４１０の一側には電解液（図示せず）を注入するための電解液注入口４１２が形成されている。電解液注入口４１２は，ボール４１５が挿入されることで密閉される。また，キャッププレート４１０の他側には，リチウム二次電池１００の内部圧力が上昇した場合に，リチウム二次電池１００の爆発を防止するための安全ベント４１７が形成されている。
【００３８】
端子貫通孔４１１には，例えば負極端子として利用可能である電極端子４２０が挿入されうる。電極端子４２０の外側にはキャッププレート４１０との電気的絶縁のためにリング状のガスケット４３０が設けられている。キャッププレート４１０の下面には，絶縁プレート４４０が配置されている。絶縁プレート４４０の下面には端子プレート４５０が設けられている。
【００３９】
電極端子４２０は，ガスケット４３０が電極端子４２０の外側を覆った状態で端子貫通孔４１１に挿入されている。電極端子４２０の底面部は，絶縁プレート４４０を介した状態で端子プレート４５０と電気的に接続されている。
【００４０】
キャッププレート４１０の下面には，第１電極板２１０に接続された第１電極タップ２１５が熔接されており，電極端子４２０の下段部には，第２電極板２２０に接続された第２電極タップ２２５が熔接されている。
【００４１】
一方，電極組立体２００の上面には，電極組立体２００とキャップ組立体４００とを電気的に絶縁させ，それと共に電極組立体２００の上部を覆うことができる絶縁ケース４６０が設けられている。また，絶縁ケース４６０は，キャッププレート４１０の電解液注入口４１２と対応する位置に電解液注入貫通孔４６２を設けて，電解液を注入できるようになっている。絶縁ケース４６０は，絶縁性を有する高分子樹脂であって，好ましくは，ポリプロピレンからなることが望ましいが，本発明において，絶縁ケースの材質が上記のものに限定されるわけではない。
【００４２】
図２Ａは，本発明の第１実施形態に係るリチウム二次電池の電極組立体及び電極組立体変形防止体を説明するための斜視図であり，図２Ｂは，本発明の第１実施形態に係るリチウム二次電池の電極組立体及び電極組立体変形防止体を説明するための正面図である。
【００４３】
図２Ａ及び図２Ｂを参照すると，本発明の第１実施形態に係るリチウム二次電池１００の電極組立体２００は，電極組立体２００の外周部を覆う形態の電極組立体変形防止体３００を備える。
【００４４】
その際，電極組立体変形防止体３００は，所定の幅を備える接着テープからなり，電極組立体２００の巻取方向に対して直交する方向に，電極組立体２００の外周部を覆う形態からなることができる。特に，電極組立体変形防止体３００は，電極組立体２００の第１電極タップ２１５と第２電極タップ２２５との間を通り，電極組立体２００の外周部を覆う形態からなることが好ましい。
【００４５】
このような電極組立体変形防止体３００は，電極組立体２００の外周部を覆うように形成されることにより，電極組立体２００の巻取が解けることを防止し，リチウム二次電池１００の充電時に，過充電などの誤作動により生じる電極組立体２００の膨脹（ｓｗｅｌｌｉｎｇ）などの変形を防止できる。従って，電極組立体２００の膨脹により発生する第１電極板２１０と第２電極板２２０との間のショートを防止することができる。
【００４６】
また，電極組立体変形防止体３００の幅（Ｗ）は，電極組立体２００の第１電極タップ２１５と第２電極タップ２２５との間の距離（Ｄ）の１/２以上であることが好ましい。これは，電極組立体変形防止体３００の幅（Ｗ）が第１電極タップ２１５と第２電極タップ２２５との間の距離（Ｄ）の１/２より小さい場合では，電極組立体２００の膨脹（ｓｗｅｌｌｉｎｇ）を效果的に防止できないためである。
【００４７】
また，電極組立体変形防止体３００は，ポリエチレン（ＰｏｌｙＥｔｈｙｌｅｎｅ：ＰＥ），ポリプロピレン（ＰｏｌｙＰｒｏｐｙｌｅｎｅ：ＰＰ），ポリフェニレンスルフィド（ＰｏｌｙＰｈｅｎｙｌｅｎｅＳｕｌｆｉｄｅ：ＰＰＳ），または，それらの等価物からなることが好ましい。
【００４８】
図３Ａは，本発明の第２実施形態に係るリチウム二次電池の電極組立体及び電極組立体変形防止体を説明するための斜視図であり，図３Ｂは，本発明の第２実施形態に係るリチウム二次電池の電極組立体及び電極組立体変形防止体を説明するための正面図である。
【００４９】
図３Ａ及び図３Ｂを参照すると，本発明の第２実施形態に係るリチウム二次電池１００の電極組立体変形防止体５００は，図２Ａ及び図２Ｂに図示された電極組立体変形防止体３００と構造的に類似している。但し，第１電極組立体変形防止体５１０及び第２電極組立体変形防止体５２０の２つの電極組立体変形防止体を備える構造が違うだけである。
【００５０】
より詳細に説明すると，電極組立体変形防止体５００は，所定の幅を備える接着テープからなり，電極組立体２００の巻取方向に対して直行する方向に電極組立体２００の外周部を覆う第１電極組立体変形防止体５１０と，電極組立体２００の巻取方向に対して同一の方向に電極組立体２００の外周部を覆う第２電極組立体変形防止体５２０とを備える構造からなることができる。
【００５１】
第１電極組立体変形防止体５１０は，第１電極タップ２１５と第２電極タップ２２５との間を通り，電極組立体２００の外周部を覆うことが好ましく，その幅（Ｗ１）は，第１電極タップ２１５と第２電極タップ２２５との間の距離（Ｄ）の１/２以上であることが好ましい。
【００５２】
また，第２電極組立体変形防止体５２０の幅（Ｗ２）は，第１電極タップ２１５と第２電極タップ２２５との間の距離（Ｄ）の１/２以上であることが好ましい。
【００５３】
上記の電極組立体変形防止体５００は，第１電極組立体変形防止体５１０及び第２電極組立体変形防止体５２０により，一層效果的に電極組立体２００の膨脹（ｓｗｅｌｌｉｎｇ）などの変形を防止できる。
【００５４】
図４Ａは，本発明の第３実施形態に係るリチウム二次電池の電極組立体及び電極組立体変形防止体を説明するための斜視図であり，図４Ｂは，本発明の第３実施形態に係るリチウム二次電池の電極組立体及び電極組立体変形防止体を説明するための側面図である。
【００５５】
図４Ａ及び図４Ｂを参照すると，本発明の第３実施形態に係るリチウム二次電池１００の電極組立体変形防止体６００は，図２Ａ及び図２Ｂに図示された電極組立体変形防止体３００と構造的に類似している。但し，電極組立体変形防止体６００が，略“コの字”形態で，電極組立体２００の外周部に取付けられる構造が違うだけである。
【００５６】
より詳細に説明すると，電極組立体変形防止体６００は，電極組立体２００の平坦な側面２００ａの上部から始まって，電極組立体２００の上部の第１電極タップ２１５と第２電極タップ２２５との間，電極組立体２００の側面２００ａに相対する側面２００ｂ，電極組立体２００の底面を過ぎて，側面２００ａの下部で終わる形態で電極組立体２００の外周部に取付けられる。従って，電極組立体変形防止体６００は，その側面から見て，略“コの字”形態からなるものである。
【００５７】
図５Ａは，本発明の第４実施形態に係るリチウム二次電池の電極組立体及び電極組立体変形防止体を説明するための斜視図であり，図５Ｂは，本発明の第４実施形態に係るリチウム二次電池の電極組立体及び電極組立体変形防止体を説明するための側面図である。
【００５８】
図５Ａ及び図５Ｂを参照すると，本発明の第４実施形態に係るリチウム二次電池１００の電極組立体変形防止体７００は，図２Ａ及び図２Ｂに図示された電極組立体変形防止体３００と構造的に類似している。但し，電極組立体変形防止体７００が略“コの字”形態で，電極組立体２００の外周部に取付けられる構造が違うだけである。電極組立体変形防止体７００は，電極組立体２００の平坦な側面２００ａの下部から始まって，電極組立体２００上部の第１電極タップ２１５と第２電極タップ２２５との間を通り，電極組立体２００の側面２００ａに相対する側面２００ｂの下部で終わる形態で電極組立体２００の外周部に取付けられる。従って，上記電極組立体変形防止体７００は，その側面から見て，略“コの字”形態からなるものである。
【００５９】
図６Ａは，本発明の第５実施形態に係るリチウム二次電池の電極組立体及び電極組立体変形防止体を説明するための斜視図であり，図６Ｂは，本発明の第５実施形態に係るリチウム二次電池の電極組立体及び電極組立体変形防止体を説明するための側面図である。
【００６０】
図６Ａ及び図６Ｂを参照すると，本発明の第５実施形態に係るリチウム二次電池１００の電極組立体変形防止体８００は，図２Ａ及び図２Ｂに図示された電極組立体変形防止体３００と構造的に類似している。但し，電極組立体変形防止体８００が略“コの字”形態で，上記電極組立体２００の外周部に取付けられる構造が違うだけである。
【００６１】
電極組立体変形防止体８００は，電極組立体２００の平坦な側面２００ａの上部から始まって，電極組立体２００の底部を通り，電極組立体２００の側面２００ａに相対する側面２００ｂの上部で終わる形態で電極組立体２００の外周部に取付けられる。従って，電極組立体変形防止体８００は，その側面から見て，略“コの字”形態からなるものである。
【００６２】
図７Ａ〜図７Ｃは，本発明の一実施形態に係るリチウム二次電池の製造方法を説明するための斜視図である。
【００６３】
図７Ａを参照すると，まず，第１電極板２１０，セパレータ２３０及び第２電極板２２０を順次積層し，その一端には巻取軸を結合した後，巻き取って電極組立体２００を形成する。勿論，巻取の以前に，第１電極板２１０には第１電極タップ２１５が，第２電極板２２０には第２電極タップ２２５が取付けられる。
【００６４】
電極組立体２００を形成した後，図２Ａ，図２Ｂ，図３Ａ，図３Ｂ，図４Ａ，図４Ｂ，図５Ａ，図５Ｂ及び図６Ａ，図６Ｂにそれぞれ図示されたような，電極組立体変形防止体３００，５００，６００，７００，８００を形成する。
【００６５】
その際，電極組立体変形防止体３００，５００，６００，７００，８００は，ポリエチレン（ＰＥ），ポリプロピレン（ＰＰ），ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ），または，それらの等価物からなることが好ましい。だが，本発明において，電極組立体変形防止体の材質が，上記のものに限定されるわけではない。
【００６６】
電極組立体変形防止体３００，５００，６００，７００，８００を形成した後，電極組立体変形防止体３００，５００，６００，７００，８００が形成された電極組立体２００をリチウム二次電池用ケース１１０に挿入する。
【００６７】
図７Ｂを参照すると，リチウム二次電池用ケース１１０に電極組立体２００を挿入した後，電極組立体２００の上部に絶縁ケース４６０を接合させる。これは，電極組立体２００及びキャップ組立体４００を絶縁させ，電極組立体２００の上部を覆うためのものである。
【００６８】
絶縁ケース４６０を電極組立体の上部に接合させた後，リチウム二次電池用ケース１１０の上部に多数の構成要素からなるキャップ組立体４００を接合させる。
【００６９】
より詳細に説明すると，端子貫通孔４１１，電解液注入口４１２，及び安全ベント４１７を備えるキャッププレート４１０と，ガスケット４３０とを通じてキャッププレート４１０と絶縁され上記端子貫通孔４１１に挿入される電極端子４２０と，キャッププレート４１０の下面に形成された絶縁プレート４４０及び絶縁プレート４４０の下面に形成されて，電極端子と電気的に連結される端子プレート４５０とを備えるキャップ組立体４００を準備する。
【００７０】
次に，電極組立体２００の第１電極タップ２１５をキャッププレート４１０の一部分に接合させ，第１電極タップ２１５とキャッププレート４１０とを電気的に接続させる。また，第２電極タップ２２５は，端子プレート４５０に接合させて，電極端子４２０と電気的に接続させる。
【００７１】
次に，キャップ組立体４００のキャッププレート４１０をリチウム二次電池用ケース１１０の上部に接合させる。その際，リチウム二次電池用ケース１１０とキャッププレート４１０との接合は，レーザー熔接などの方法によりなされることが好ましい。
【００７２】
図７Ｃを参照すると，キャップ組立体４００をリチウム二次電池用ケース１１０の上部に結合した後，電解液注入口４１２を通じて電解液を注入し，電解液注入口４１２をボール４１５により封止してリチウム二次電池１００を形成する。
【００７３】
上記のように，本実施形態に係るリチウム二次電池１００は，電極組立体１００の外周部に電極組立体変形防止体３００，５００，６００，７００，８００を備えることにより，電極組立体２００の巻き取りが解けることを防止し，充電時に発生する可能性のある電極組立体２００の膨脹による変形を防止して，第１電極板２１０及び第２電極板２２０間のショートを防止できる。
【００７４】
従って，電極組立体変形防止体３００，５００，６００，７００，８００によりリチウム二次電池１００の安全性が向上することとなる。
【００７５】
以上，添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが，本発明はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された範疇内において，各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり，それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【産業上の利用可能性】
【００７６】
本発明は，リチウム二次電池及びその製造方法に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明の一実施形態に係るリチウム二次電池を説明するための分解斜視図である。
【図２Ａ】本発明の第１実施形態に係るリチウム二次電池の電極組立体及び電極組立体変形防止体を説明するための斜視図である。
【図２Ｂ】本発明の第１実施形態に係るリチウム二次電池の電極組立体及び電極組立体変形防止体を説明するための正面図である。
【図３Ａ】本発明の第２実施形態に係るリチウム二次電池の電極組立体及び電極組立体変形防止体を説明するための斜視図である。
【図３Ｂ】本発明の第２実施形態に係るリチウム二次電池の電極組立体及び電極組立体変形防止体を説明するための正面図である。
【図４Ａ】本発明の第３実施形態に係るリチウム二次電池の電極組立体及び電極組立体変形防止体を説明するための斜視図である。
【図４Ｂ】本発明の第３実施形態に係るリチウム二次電池の電極組立体及び電極組立体変形防止体を説明するための側面図である。
【図５Ａ】本発明の第４実施形態に係るリチウム二次電池の電極組立体及び電極組立体変形防止体を説明するための斜視図である。
【図５Ｂ】本発明の第４実施形態に係るリチウム二次電池の電極組立体及び電極組立体変形防止体を説明するための側面図である。
【図６Ａ】本発明の第５実施形態に係るリチウム二次電池の電極組立体及び電極組立体変形防止体を説明するための斜視図である。
【図６Ｂ】本発明の第５実施形態に係るリチウム二次電池の電極組立体及び電極組立体変形防止体を説明するための側面図である。
【図７Ａ】本発明の一実施形態に係るリチウム二次電池の製造方法を説明するための斜視図である。
【図７Ｂ】本発明の一実施形態に係るリチウム二次電池の製造方法を説明するための斜視図である。
【図７Ｃ】本発明の一実施形態に係るリチウム二次電池の製造方法を説明するための斜視図である。
【符号の説明】
【００７８】
１００ リチウム二次電池
１１０ リチウム二次電池用ケース
２００ 電極組立体
２００ａ 側面
２００ｂ 側面
２１０ 第１電極板
２１５ 第１電極タップ
２２０ 第２電極板
２２５ 第２電極タップ
２３０ セパレータ
２４０ 絶縁テープ
３００，５００，６００，７００，８００ 電極組立体変形防止体
４００ キャップ組立体
４１０ キャッププレート
４１１ 端子通孔
４１２ 電解液注入口
４１５ ボール
４１７ 安全ベント
４２０ 電極端子
４３０ ガスケット
４４０ 絶縁プレート
４５０ 端子プレート
４６０ 絶縁ケース
４６２ 電解液注入貫通孔
【技術分野】
【０００１】
本発明は，リチウム二次電池及びその製造方法に関し，より詳細には，リチウム二次電池の電極組立体の変形を防止する変形防止手段を備えるリチウム二次電池及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年，セルラーホーン，ノートブックコンピュータ，キャムコーダなどのコンパクトで，かつ，軽量化した電気/電子装置が活発に開発及び生産されている。このような携帯用電気/電子装置は，別途の電源が備えられていない場所でも作動できるように，電池パックを内蔵している。また，内蔵された電池パックは，携帯用電気/電子装置を一定の期間駆動させるために必要な一定のレベルの電圧を出力することができるように，内部に少なくとも１つの電池を備えている。
【０００３】
上記の電池パックには，経済的な面を考慮して，最近では，充放電が可能な二次電池が採用されている。代表的な二次電池として，ニッケル-カドミウム（Ｎｉ−Ｃｄ）電池，ニッケル-水素（Ｎｉ−ＭＨ）電池及びリチウム（Ｌｉ）電池とリチウムイオン（Ｌｉ−ｉｏｎ）電池などのリチウム二次電池などがある。
【０００４】
特に，リチウム二次電池は，作動電圧が３．６Ｖと，携帯用電子装備電源に大いに使われているニッケル-カドミウム電池や，ニッケル-水素電池より３倍も高く，単位重量当たりのエネルギー密度も高いという点で，注目をあつめている。
【０００５】
このようなリチウム二次電池は，主に，正極活物質としてリチウム系酸化物を，負極活物質として炭素材を使用している。一般的に，リチウム二次電池は，電解質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され，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。また，リチウム二次電池は，様々な形状で製造されているが，代表的な形状として，円筒形，角形及びポーチ形を挙げることができる。
【０００６】
通常，上記のリチウム二次電池は，正極活物質がコーティングされた正極電極板，負極活物質がコーティングされた負極電極板及び正極電極板と負極電極板との間に位置してショートを防止し，リチウムイオン（Ｌｉ ｉｏｎ）の移動のみを可能にするセパレータが巻き取られた電極組立体と，電極組立体を収容するリチウム二次電池用ケースと，リチウム二次電池用ケースの内側に注入されてリチウムイオンの移動を可能にする電解液等からなっている。
【０００７】
一方，リチウム二次電池の電極組立体は，金属を基材とする正極集電体及び負極集電体上に正極活物質及び負極活物質を塗布して正極電極板及び負極電極板を形成し，セパレータと共に巻取って形成される。
【０００８】
しかし，電極組立体は，金属を基材として形成された正極集電体及び負極集電体からなる正極電極板及び負極電極板を巻き取ることで形成されるので，巻取後に，金属の復元力により，巻取が解ける現象が発生するという問題があった。
【０００９】
このような問題の解決のために，電極組立体の巻取方向と同じ方向に，電極組立体の外周部を覆う形態の巻取固定テープを導入する方法が提示された。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら，上記のような巻取固定テープは，リチウム二次電池の充電時に，過充電などの誤作動により発生する電極組立体の膨脹（ｓｗｅｌｌｉｎｇ）現象を防止できないという問題があった。その結果，リチウム二次電池の充電時に，電極組立体が膨脹することにより，正極電極板及び負極電極板がショートするという問題が生じてしまう。
【００１１】
また，上記のような問題が生じるために，リチウム二次電池の充電時に，電極組立体及びリチウム二次電池の熱的安全性が低下するという問題があった。
【００１２】
そこで，本発明は，このような問題に鑑みてなされたもので，その目的は，リチウム二次電池の電極組立体の変形を防止する変形防止手段を備えるリチウム二次電池及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するために，本発明のある観点によれば，第１電極タップが取付けられた第１電極板，第２電極タップが取付けられた第２電極板，および，第１電極板と第２電極板との間に介在されるセパレータが積層されたまま複数回巻き取られた電極組立体と，電極組立体の少なくとも一部に，巻取方向に対して直交する方向に取付けられた電極組立体変形防止体と，電極組立体変形防止体が取付けられた電極組立体を収容する開口部を備えたケースと，ケースと接合して上記開口部を閉塞し，電極組立体と電気的に接続される端子部が形成されたキャップ組立体とを含むリチウム二次電池が提供される。
【００１４】
上記の電極組立体変形防止体は，少なくとも上記の電極組立体に設けられた第１電極タップと第２電極タップとの間を覆うように取付けられることが好ましい。
【００１５】
上記の電極組立体変形防止体は，電極組立体の巻取方向に対して直交する方向に電極組立体の外周部を覆う形態からなることが可能である。
【００１６】
上記の電極組立体変形防止体は，電極組立体の巻取方向に対して直交する方向に電極組立体の外周部を覆う第１電極組立体変形防止体と，電極組立体の巻取方向に対して同一の方向に電極組立体の外周部を覆う第２電極組立体変形防止体とからなることも可能である。
【００１７】
上記の電極組立体変形防止体は，電極組立体の第１電極タップと第２電極タップとが配設される一側の端面と，当該端面に相対する他側の端面とを通るように，電極組立体の巻取方向と直交する方向に電極組立体に巻き付けられる帯状形状を有し，上記の帯状の電極組立体変形防止体の両端が，電極組立体の同一の側面上に配置されることも可能である。
【００１８】
上記の電極組立体変形防止体は，電極組立体の第１電極タップと第２電極タップとが配設される一側の端面を通るように，電極組立体の巻取方向と直交する方向に電極組立体に巻き付けられる帯状形状を有し，上記の電極組立体変形防止体の両端が，相異なる電極組立体の側面上にそれぞれ配置される
【００１９】
また，上記の電極組立体変形防止体は，電極組立体の第１電極タップと第２電極タップとが配設される一側の端面に相対する他側の端面を通るように，電極組立体の巻取方向と直交する方向に電極組立体に巻き付けられる帯状形状を有し，上記の電極組立体変形防止体の両端が，相異なる電極組立体の側面上にそれぞれ配置されることも可能である。
【００２０】
上記の電極組立体変形防止体は，接着テープからなることが好ましい。
【００２１】
また，上記の電極組立体変形防止体の幅は，第１電極タップと第２電極タップとの間の距離の１/２以上であることが好ましい。
【００２２】
上記の電極組立体変形防止体は，ポリエチレン（ＰｏｌｙＥｔｈｙｌｅｎｅ：ＰＥ），ポリプロピレン（ＰｏｌｙＰｒｏｐｙｌｅｎｅ：ＰＰ），ポリフェニレンスルフィド（ＰｏｌｙＰｈｅｎｙｌｅｎｅＳｕｌｆｉｄｅ：ＰＰＳ）のうちの少なくともいずれかの１つからなることができる
【００２３】
上記課題を解決するために，本発明の別の観点によれば，第１電極タップが取付けられた第１電極板，第２電極タップが取付けられた第２電極板，および第１電極板と第２電極板との間に介在されるセパレータを積層されたまま複数回巻取って，電極組立体を形成する工程と，電極組立体の少なくとも一部に，巻取方向に対して直交する方向に電極組立体変形防止体を取付ける工程と，電極組立体変形防止体に外周部が覆われた電極組立体をケースに収納する工程とを含むリチウム二次電池の製造方法が提供される。
【００２４】
上記の電極組立体変形防止体を取付ける工程では，電極組立体変形防止体が電極組立体の巻取方向に対して直交する方向に電極組立体の外周部を覆う工程を含むことができる。
【００２５】
また，上記の電極組立体変形防止体を取付ける工程では，第１電極組立体変形防止体が電極組立体の巻取方向に対して直交する方向に電極組立体の外周部を覆う工程と，第２電極組立体変形防止体が電極組立体の巻取方向に対して同一の方向に電極組立体の外周部を覆う工程とを含むことが可能である。
【００２６】
電極組立体変形防止体を取付ける工程では，帯状形状を有する電極組立体変形防体の一端が，電極組立体の一側の側面に配置され，上記の帯状形状を有する電極組立体変形防止体が，第１電極タップと第２電極タップとが配設される一側の端面，上記一の側面と相対する側面，および上記一側の端面と相対する他側の端面に沿って巻き付けられ，上記帯状形状を有する電極組立体変形防止体の他端が，上記一側の側面に配置される工程を含むこともできる。
【００２７】
電極組立体変形防止体を取付ける工程では，帯状形状を有する電極組立体変形防止体の一端が，電極組立体の一側の側面に配置され，上記の帯状形状を有する電極組立体変形防止体が，電極組立体の第１電極タップと第２電極タップとが配設される一側の端面に沿って巻き付けられ，上記の帯状形状を有する電極組立体変形防止体の他端が，上記一側の側面と相対する他側の側面に配置される工程を含むことも可能である。
【００２８】
また，電極組立体変形防止体を取付ける工程では，帯状形状を有する電極組立体変形防止体の一端が，電極組立体の一側の側面に配置され，上記の帯状形状を有する電極組立体変形防止体が，電極組立体の第１電極タップと第２電極タップとが配設される端面と相対する他側の端面に沿って巻き付けられ，上記の帯状形状を有する電極組立体変形防止体の他端が，上記一側の側面と相対する他側の側面に配置される工程を含むことも可能である。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば，リチウム二次電池の電極組立体の変形を防止する変形防止手段を備えるリチウム二次電池及びその製造方法を提供することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下に添付図面を参照しながら，本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお，本明細書及び図面において，実質的に同一の機能構成を有する構成要素については，同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００３１】
図１は，本発明の一実施形態に係るリチウム二次電池を説明するための分解斜視図である。
【００３２】
図１を参照すると，本実施形態に係るリチウム二次電池１００は，リチウム二次電池用ケース１１０，リチウム二次電池用ケース１１０の内部に収容されるゼリーロール型の電極組立体２００，電極組立体の変形を防止する電極組立体変形防止体３００及びリチウム二次電池用ケース１１０の上部に接合されるキャップ組立体４００を含んで構成される。
【００３３】
リチウム二次電池用ケース１１０は，例えば，略直六面体形状を有する金属材からなっており，ケース自体が端子の役割を果たすことが可能である。また，以下では，ケースの形状が略直六面体である場合を用いて説明するが，本発明において，リチウム二次電池用ケースの形状は上記のものに限定されず，例えば略円筒型であっても良い。
【００３４】
電極組立体２００は，一般に，正極タップとして使われる第１電極タップ２１５及び負極タップとして使われる第２電極タップ２２５のうちのいずれかの１つ，例えば，第１電極タップ２１５が取付けられた第１電極板２１０と，第１電極タップ２１５及び第２電極タップ２２５のうちのもう一方，例えば，第２電極タップ２２５が取付けられた第２電極板２２０と，第１電極板２１０と第２電極板２２０との間に介在されるセパレータ２３０とが，積層されたまま複数回巻き取られた形態からなり，リチウム二次電池用ケース１１０に収容される。第１電極タップ２１５及び第２電極タップ２２５が接続される電極組立体２００の境界部には，第１電極板２１０及び第２電極板２２０間の短絡を防止するために絶縁テープ２４０で各々を絶縁している。
【００３５】
電極組立体変形防止体３００は，電極組立体２００の巻取が解けることを防止し，また，リチウム二次電池１００の充電時に，過充電などの誤作動により生じる電極組立体２００の膨脹を防止する。その際，電極組立体変形防止体３００は，所定の接着テープからなり，接着テープは，ポリエチレン（ＰｏｌｙＥｔｈｙｌｅｎｅ：ＰＥ），ポリプロピレン（ＰｏｌｙＰｒｏｐｙｌｅｎｅ：ＰＰ），ポリフェニレンスルフィド（ＰｏｌｙＰｈｅｎｙｌｅｎｅＳｕｌｆｉｄｅ：ＰＰＳ），または，これらの等価物からなることが好ましい。しかし，本発明において，接着テープの材質が上記のものに限定されるわけではない。
【００３６】
また，電極組立体変形防止体３００は，電極組立体２００の巻取方向に対して直交する方向に電極組立体２００の外周部に取付けられる，無端の帯状形状のものである。好ましくは，電極組立体変形防止体３００は，少なくとも第１電極タップ２１５と第２電極タップ２２５との間を覆う形態でなされることが好ましい。
【００３７】
キャップ組立体４００には，リチウム二次電池用ケース１１０の開口部と対応する大きさと形状を備える平板型キャッププレート４１０が設けられている。キャッププレート４１０の中央部には，端子貫通孔４１１が形成されており，キャッププレート４１０の一側には電解液（図示せず）を注入するための電解液注入口４１２が形成されている。電解液注入口４１２は，ボール４１５が挿入されることで密閉される。また，キャッププレート４１０の他側には，リチウム二次電池１００の内部圧力が上昇した場合に，リチウム二次電池１００の爆発を防止するための安全ベント４１７が形成されている。
【００３８】
端子貫通孔４１１には，例えば負極端子として利用可能である電極端子４２０が挿入されうる。電極端子４２０の外側にはキャッププレート４１０との電気的絶縁のためにリング状のガスケット４３０が設けられている。キャッププレート４１０の下面には，絶縁プレート４４０が配置されている。絶縁プレート４４０の下面には端子プレート４５０が設けられている。
【００３９】
電極端子４２０は，ガスケット４３０が電極端子４２０の外側を覆った状態で端子貫通孔４１１に挿入されている。電極端子４２０の底面部は，絶縁プレート４４０を介した状態で端子プレート４５０と電気的に接続されている。
【００４０】
キャッププレート４１０の下面には，第１電極板２１０に接続された第１電極タップ２１５が熔接されており，電極端子４２０の下段部には，第２電極板２２０に接続された第２電極タップ２２５が熔接されている。
【００４１】
一方，電極組立体２００の上面には，電極組立体２００とキャップ組立体４００とを電気的に絶縁させ，それと共に電極組立体２００の上部を覆うことができる絶縁ケース４６０が設けられている。また，絶縁ケース４６０は，キャッププレート４１０の電解液注入口４１２と対応する位置に電解液注入貫通孔４６２を設けて，電解液を注入できるようになっている。絶縁ケース４６０は，絶縁性を有する高分子樹脂であって，好ましくは，ポリプロピレンからなることが望ましいが，本発明において，絶縁ケースの材質が上記のものに限定されるわけではない。
【００４２】
図２Ａは，本発明の第１実施形態に係るリチウム二次電池の電極組立体及び電極組立体変形防止体を説明するための斜視図であり，図２Ｂは，本発明の第１実施形態に係るリチウム二次電池の電極組立体及び電極組立体変形防止体を説明するための正面図である。
【００４３】
図２Ａ及び図２Ｂを参照すると，本発明の第１実施形態に係るリチウム二次電池１００の電極組立体２００は，電極組立体２００の外周部を覆う形態の電極組立体変形防止体３００を備える。
【００４４】
その際，電極組立体変形防止体３００は，所定の幅を備える接着テープからなり，電極組立体２００の巻取方向に対して直交する方向に，電極組立体２００の外周部を覆う形態からなることができる。特に，電極組立体変形防止体３００は，電極組立体２００の第１電極タップ２１５と第２電極タップ２２５との間を通り，電極組立体２００の外周部を覆う形態からなることが好ましい。
【００４５】
このような電極組立体変形防止体３００は，電極組立体２００の外周部を覆うように形成されることにより，電極組立体２００の巻取が解けることを防止し，リチウム二次電池１００の充電時に，過充電などの誤作動により生じる電極組立体２００の膨脹（ｓｗｅｌｌｉｎｇ）などの変形を防止できる。従って，電極組立体２００の膨脹により発生する第１電極板２１０と第２電極板２２０との間のショートを防止することができる。
【００４６】
また，電極組立体変形防止体３００の幅（Ｗ）は，電極組立体２００の第１電極タップ２１５と第２電極タップ２２５との間の距離（Ｄ）の１/２以上であることが好ましい。これは，電極組立体変形防止体３００の幅（Ｗ）が第１電極タップ２１５と第２電極タップ２２５との間の距離（Ｄ）の１/２より小さい場合では，電極組立体２００の膨脹（ｓｗｅｌｌｉｎｇ）を效果的に防止できないためである。
【００４７】
また，電極組立体変形防止体３００は，ポリエチレン（ＰｏｌｙＥｔｈｙｌｅｎｅ：ＰＥ），ポリプロピレン（ＰｏｌｙＰｒｏｐｙｌｅｎｅ：ＰＰ），ポリフェニレンスルフィド（ＰｏｌｙＰｈｅｎｙｌｅｎｅＳｕｌｆｉｄｅ：ＰＰＳ），または，それらの等価物からなることが好ましい。
【００４８】
図３Ａは，本発明の第２実施形態に係るリチウム二次電池の電極組立体及び電極組立体変形防止体を説明するための斜視図であり，図３Ｂは，本発明の第２実施形態に係るリチウム二次電池の電極組立体及び電極組立体変形防止体を説明するための正面図である。
【００４９】
図３Ａ及び図３Ｂを参照すると，本発明の第２実施形態に係るリチウム二次電池１００の電極組立体変形防止体５００は，図２Ａ及び図２Ｂに図示された電極組立体変形防止体３００と構造的に類似している。但し，第１電極組立体変形防止体５１０及び第２電極組立体変形防止体５２０の２つの電極組立体変形防止体を備える構造が違うだけである。
【００５０】
より詳細に説明すると，電極組立体変形防止体５００は，所定の幅を備える接着テープからなり，電極組立体２００の巻取方向に対して直行する方向に電極組立体２００の外周部を覆う第１電極組立体変形防止体５１０と，電極組立体２００の巻取方向に対して同一の方向に電極組立体２００の外周部を覆う第２電極組立体変形防止体５２０とを備える構造からなることができる。
【００５１】
第１電極組立体変形防止体５１０は，第１電極タップ２１５と第２電極タップ２２５との間を通り，電極組立体２００の外周部を覆うことが好ましく，その幅（Ｗ１）は，第１電極タップ２１５と第２電極タップ２２５との間の距離（Ｄ）の１/２以上であることが好ましい。
【００５２】
また，第２電極組立体変形防止体５２０の幅（Ｗ２）は，第１電極タップ２１５と第２電極タップ２２５との間の距離（Ｄ）の１/２以上であることが好ましい。
【００５３】
上記の電極組立体変形防止体５００は，第１電極組立体変形防止体５１０及び第２電極組立体変形防止体５２０により，一層效果的に電極組立体２００の膨脹（ｓｗｅｌｌｉｎｇ）などの変形を防止できる。
【００５４】
図４Ａは，本発明の第３実施形態に係るリチウム二次電池の電極組立体及び電極組立体変形防止体を説明するための斜視図であり，図４Ｂは，本発明の第３実施形態に係るリチウム二次電池の電極組立体及び電極組立体変形防止体を説明するための側面図である。
【００５５】
図４Ａ及び図４Ｂを参照すると，本発明の第３実施形態に係るリチウム二次電池１００の電極組立体変形防止体６００は，図２Ａ及び図２Ｂに図示された電極組立体変形防止体３００と構造的に類似している。但し，電極組立体変形防止体６００が，略“コの字”形態で，電極組立体２００の外周部に取付けられる構造が違うだけである。
【００５６】
より詳細に説明すると，電極組立体変形防止体６００は，電極組立体２００の平坦な側面２００ａの上部から始まって，電極組立体２００の上部の第１電極タップ２１５と第２電極タップ２２５との間，電極組立体２００の側面２００ａに相対する側面２００ｂ，電極組立体２００の底面を過ぎて，側面２００ａの下部で終わる形態で電極組立体２００の外周部に取付けられる。従って，電極組立体変形防止体６００は，その側面から見て，略“コの字”形態からなるものである。
【００５７】
図５Ａは，本発明の第４実施形態に係るリチウム二次電池の電極組立体及び電極組立体変形防止体を説明するための斜視図であり，図５Ｂは，本発明の第４実施形態に係るリチウム二次電池の電極組立体及び電極組立体変形防止体を説明するための側面図である。
【００５８】
図５Ａ及び図５Ｂを参照すると，本発明の第４実施形態に係るリチウム二次電池１００の電極組立体変形防止体７００は，図２Ａ及び図２Ｂに図示された電極組立体変形防止体３００と構造的に類似している。但し，電極組立体変形防止体７００が略“コの字”形態で，電極組立体２００の外周部に取付けられる構造が違うだけである。電極組立体変形防止体７００は，電極組立体２００の平坦な側面２００ａの下部から始まって，電極組立体２００上部の第１電極タップ２１５と第２電極タップ２２５との間を通り，電極組立体２００の側面２００ａに相対する側面２００ｂの下部で終わる形態で電極組立体２００の外周部に取付けられる。従って，上記電極組立体変形防止体７００は，その側面から見て，略“コの字”形態からなるものである。
【００５９】
図６Ａは，本発明の第５実施形態に係るリチウム二次電池の電極組立体及び電極組立体変形防止体を説明するための斜視図であり，図６Ｂは，本発明の第５実施形態に係るリチウム二次電池の電極組立体及び電極組立体変形防止体を説明するための側面図である。
【００６０】
図６Ａ及び図６Ｂを参照すると，本発明の第５実施形態に係るリチウム二次電池１００の電極組立体変形防止体８００は，図２Ａ及び図２Ｂに図示された電極組立体変形防止体３００と構造的に類似している。但し，電極組立体変形防止体８００が略“コの字”形態で，上記電極組立体２００の外周部に取付けられる構造が違うだけである。
【００６１】
電極組立体変形防止体８００は，電極組立体２００の平坦な側面２００ａの上部から始まって，電極組立体２００の底部を通り，電極組立体２００の側面２００ａに相対する側面２００ｂの上部で終わる形態で電極組立体２００の外周部に取付けられる。従って，電極組立体変形防止体８００は，その側面から見て，略“コの字”形態からなるものである。
【００６２】
図７Ａ〜図７Ｃは，本発明の一実施形態に係るリチウム二次電池の製造方法を説明するための斜視図である。
【００６３】
図７Ａを参照すると，まず，第１電極板２１０，セパレータ２３０及び第２電極板２２０を順次積層し，その一端には巻取軸を結合した後，巻き取って電極組立体２００を形成する。勿論，巻取の以前に，第１電極板２１０には第１電極タップ２１５が，第２電極板２２０には第２電極タップ２２５が取付けられる。
【００６４】
電極組立体２００を形成した後，図２Ａ，図２Ｂ，図３Ａ，図３Ｂ，図４Ａ，図４Ｂ，図５Ａ，図５Ｂ及び図６Ａ，図６Ｂにそれぞれ図示されたような，電極組立体変形防止体３００，５００，６００，７００，８００を形成する。
【００６５】
その際，電極組立体変形防止体３００，５００，６００，７００，８００は，ポリエチレン（ＰＥ），ポリプロピレン（ＰＰ），ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ），または，それらの等価物からなることが好ましい。だが，本発明において，電極組立体変形防止体の材質が，上記のものに限定されるわけではない。
【００６６】
電極組立体変形防止体３００，５００，６００，７００，８００を形成した後，電極組立体変形防止体３００，５００，６００，７００，８００が形成された電極組立体２００をリチウム二次電池用ケース１１０に挿入する。
【００６７】
図７Ｂを参照すると，リチウム二次電池用ケース１１０に電極組立体２００を挿入した後，電極組立体２００の上部に絶縁ケース４６０を接合させる。これは，電極組立体２００及びキャップ組立体４００を絶縁させ，電極組立体２００の上部を覆うためのものである。
【００６８】
絶縁ケース４６０を電極組立体の上部に接合させた後，リチウム二次電池用ケース１１０の上部に多数の構成要素からなるキャップ組立体４００を接合させる。
【００６９】
より詳細に説明すると，端子貫通孔４１１，電解液注入口４１２，及び安全ベント４１７を備えるキャッププレート４１０と，ガスケット４３０とを通じてキャッププレート４１０と絶縁され上記端子貫通孔４１１に挿入される電極端子４２０と，キャッププレート４１０の下面に形成された絶縁プレート４４０及び絶縁プレート４４０の下面に形成されて，電極端子と電気的に連結される端子プレート４５０とを備えるキャップ組立体４００を準備する。
【００７０】
次に，電極組立体２００の第１電極タップ２１５をキャッププレート４１０の一部分に接合させ，第１電極タップ２１５とキャッププレート４１０とを電気的に接続させる。また，第２電極タップ２２５は，端子プレート４５０に接合させて，電極端子４２０と電気的に接続させる。
【００７１】
次に，キャップ組立体４００のキャッププレート４１０をリチウム二次電池用ケース１１０の上部に接合させる。その際，リチウム二次電池用ケース１１０とキャッププレート４１０との接合は，レーザー熔接などの方法によりなされることが好ましい。
【００７２】
図７Ｃを参照すると，キャップ組立体４００をリチウム二次電池用ケース１１０の上部に結合した後，電解液注入口４１２を通じて電解液を注入し，電解液注入口４１２をボール４１５により封止してリチウム二次電池１００を形成する。
【００７３】
上記のように，本実施形態に係るリチウム二次電池１００は，電極組立体１００の外周部に電極組立体変形防止体３００，５００，６００，７００，８００を備えることにより，電極組立体２００の巻き取りが解けることを防止し，充電時に発生する可能性のある電極組立体２００の膨脹による変形を防止して，第１電極板２１０及び第２電極板２２０間のショートを防止できる。
【００７４】
従って，電極組立体変形防止体３００，５００，６００，７００，８００によりリチウム二次電池１００の安全性が向上することとなる。
【００７５】
以上，添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが，本発明はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された範疇内において，各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり，それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【産業上の利用可能性】
【００７６】
本発明は，リチウム二次電池及びその製造方法に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明の一実施形態に係るリチウム二次電池を説明するための分解斜視図である。
【図２Ａ】本発明の第１実施形態に係るリチウム二次電池の電極組立体及び電極組立体変形防止体を説明するための斜視図である。
【図２Ｂ】本発明の第１実施形態に係るリチウム二次電池の電極組立体及び電極組立体変形防止体を説明するための正面図である。
【図３Ａ】本発明の第２実施形態に係るリチウム二次電池の電極組立体及び電極組立体変形防止体を説明するための斜視図である。
【図３Ｂ】本発明の第２実施形態に係るリチウム二次電池の電極組立体及び電極組立体変形防止体を説明するための正面図である。
【図４Ａ】本発明の第３実施形態に係るリチウム二次電池の電極組立体及び電極組立体変形防止体を説明するための斜視図である。
【図４Ｂ】本発明の第３実施形態に係るリチウム二次電池の電極組立体及び電極組立体変形防止体を説明するための側面図である。
【図５Ａ】本発明の第４実施形態に係るリチウム二次電池の電極組立体及び電極組立体変形防止体を説明するための斜視図である。
【図５Ｂ】本発明の第４実施形態に係るリチウム二次電池の電極組立体及び電極組立体変形防止体を説明するための側面図である。
【図６Ａ】本発明の第５実施形態に係るリチウム二次電池の電極組立体及び電極組立体変形防止体を説明するための斜視図である。
【図６Ｂ】本発明の第５実施形態に係るリチウム二次電池の電極組立体及び電極組立体変形防止体を説明するための側面図である。
【図７Ａ】本発明の一実施形態に係るリチウム二次電池の製造方法を説明するための斜視図である。
【図７Ｂ】本発明の一実施形態に係るリチウム二次電池の製造方法を説明するための斜視図である。
【図７Ｃ】本発明の一実施形態に係るリチウム二次電池の製造方法を説明するための斜視図である。
【符号の説明】
【００７８】
１００ リチウム二次電池
１１０ リチウム二次電池用ケース
２００ 電極組立体
２００ａ 側面
２００ｂ 側面
２１０ 第１電極板
２１５ 第１電極タップ
２２０ 第２電極板
２２５ 第２電極タップ
２３０ セパレータ
２４０ 絶縁テープ
３００，５００，６００，７００，８００ 電極組立体変形防止体
４００ キャップ組立体
４１０ キャッププレート
４１１ 端子通孔
４１２ 電解液注入口
４１５ ボール
４１７ 安全ベント
４２０ 電極端子
４３０ ガスケット
４４０ 絶縁プレート
４５０ 端子プレート
４６０ 絶縁ケース
４６２ 電解液注入貫通孔
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１電極タップが取付けられた第１電極板，第２電極タップが取付けられた第２電極板，および前記第１電極板と前記第２電極板との間に介在されるセパレータが積層されたまま複数回巻き取られた電極組立体と；
前記電極組立体の少なくとも一部に，巻取方向に対して直交する方向に取付けられた電極組立体変形防止体と；
前記電極組立体変形防止体が取付けられた前記電極組立体を収容する開口部を備えたケースと；
前記ケースと接合して前記開口部を閉塞し前記電極組立体と電気的に接続される端子部が形成されたキャップ組立体と；
を含むことを特徴とする，リチウム二次電池。
【請求項２】
前記電極組立体変形防止体は，少なくとも前記電極組立体に設けられた前記第１電極タップと前記第２電極タップとの間を覆うように取付けられることを特徴とする，請求項１記載のリチウム二次電池。
【請求項３】
前記電極組立体変形防止体は，前記電極組立体の巻取方向と直交する方向に前記電極組立体の外周部を覆う形態からなることを特徴とする，請求項１記載のリチウム二次電池。
【請求項４】
前記電極組立体変形防止体は，前記電極組立体の巻取方向に対して直交する方向に前記電極組立体の外周部を覆う第１電極組立体変形防止体と，
前記電極組立体の巻取方向に対して同一の方向に前記電極組立体の外周部を覆う第２電極組立体変形防止体とからなることを特徴とする，請求項１記載のリチウム二次電池。
【請求項５】
前記電極組立体変形防止体は，前記電極組立体の前記第１電極タップと前記第２電極タップとが配設される一側の端面と，当該端面に相対する他側の端面とを通るように，前記電極組立体の巻取方向と直交する方向に前記電極組立体に巻き付けられる帯状形状を有し，
前記帯状の電極組立体変形防止体の両端が，前記電極組立体の同一の側面上に配置されることを特徴とする，請求項１記載のリチウム二次電池。
【請求項６】
前記電極組立体変形防止体は，前記電極組立体の前記第１電極タップと前記第２電極タップとが配設される一側の端面を通るように，前記電極組立体の巻取方向と直交する方向に前記電極組立体に巻き付けられる帯状形状を有し，
前記電極組立体変形防止体の両端が，相異なる前記電極組立体の側面上にそれぞれ配置されることを特徴とする，請求項１記載のリチウム二次電池。
【請求項７】
前記電極組立体変形防止体は，前記電極組立体の前記第１電極タップと前記第２電極タップとが配設される一側の端面に相対する他側の端面を通るように，前記電極組立体の巻取方向と直交する方向に前記電極組立体に巻き付けられる帯状形状を有し，
前記電極組立体変形防止体の両端が，相異なる前記電極組立体の側面上にそれぞれ配置されることを特徴とする，請求項１記載のリチウム二次電池。
【請求項８】
前記電極組立体変形防止体が，接着テープからなることを特徴とする，請求項１記載のリチウム二次電池。
【請求項９】
前記電極組立体変形防止体の幅は，前記第１電極タップ及び前記第２電極タップ間の距離の１/２以上であることを特徴とする，請求項８記載のリチウム二次電池。
【請求項１０】
前記電極組立体変形防止体が，ポリエチレン，ポリプロピレン，ポリフェニレンスルフィドのうちの少なくともいずれか１つからなることを特徴とする，請求項８記載のリチウム二次電池。
【請求項１１】
第１電極タップが取付けられた第１電極板，第２電極タップが取付けられた第２電極板，および前記第１電極板と前記第２電極板との間に介在されるセパレータを積層されたまま複数回巻取って，電極組立体を形成する工程と；
前記電極組立体の少なくとも一部に，巻取方向に対して直交する方向に電極組立体変形防止体を取付ける工程と；
前記電極組立体変形防止体に外周部が覆われた電極組立体をケースに収納する工程と；
を含むことを特徴とする，リチウム二次電池の製造方法。
【請求項１２】
前記電極組立体変形防止体を取付ける工程では，
前記電極組立体変形防止体が，前記電極組立体の巻取方向に対して直交する方向に，前記電極組立体の外周部を覆うように取付けられることを特徴とする，請求項１１記載のリチウム二次電池の製造方法。
【請求項１３】
前記電極組立体変形防止体を取付ける工程では，
第１電極組立体変形防止体が，前記電極組立体の巻取方向に対して直交する方向に前記電極組立体の外周部を覆うように取付けられる工程と，
第２電極組立体変形防止体が，前記電極組立体の巻取方向に対して同一の方向に前記電極組立体の外周部を覆うように取付けられる工程とを含むことを特徴とする，請求項１１記載のリチウム二次電池の製造方法。
【請求項１４】
前記電極組立体変形防止体を取付ける工程では，
帯状形状を有する前記電極組立体変形防体の一端が，前記電極組立体の一側の側面に配置され，
前記帯状形状を有する電極組立体変形防止体が，前記第１電極タップと前記第２電極タップとが配設される一側の端面，前記一の側面と相対する側面，および前記一側の端面と相対する他側の端面に沿って巻き付けられ，
前記帯状形状を有する電極組立体変形防止体の他端が，前記一側の側面に配置されることを特徴とする，請求項１１記載のリチウム二次電池の製造方法。
【請求項１５】
前記電極組立体変形防止体を取付ける工程では，
帯状形状を有する前記電極組立体変形防止体の一端が，前記電極組立体の一側の側面に配置され，
前記帯状形状を有する電極組立体変形防止体が，前記電極組立体の前記第１電極タップと前記第２電極タップとが配設される一側の端面に沿って巻き付けられ，
前記帯状形状を有する電極組立体変形防止体の他端が，前記一側の側面と相対する他側の側面に配置されることを特徴とする，請求項１１記載のリチウム二次電池の製造方法。
【請求項１６】
前記電極組立体変形防止体を取付ける工程では，
帯状形状を有する前記電極組立体変形防止体の一端が，前記電極組立体の一側の側面に配置され，
前記帯状形状を有する電極組立体変形防止体が，前記電極組立体の前記第１電極タップと前記第２電極タップとが配設される端面と相対する他側の端面に沿って巻き付けられ，
前記帯状形状を有する電極組立体変形防止体の他端が，前記一側の側面と相対する他側の側面に配置されることを特徴とする，請求項１１記載のリチウム二次電池の製造方法。
【請求項１】
第１電極タップが取付けられた第１電極板，第２電極タップが取付けられた第２電極板，および前記第１電極板と前記第２電極板との間に介在されるセパレータが積層されたまま複数回巻き取られた電極組立体と；
前記電極組立体の少なくとも一部に，巻取方向に対して直交する方向に取付けられた電極組立体変形防止体と；
前記電極組立体変形防止体が取付けられた前記電極組立体を収容する開口部を備えたケースと；
前記ケースと接合して前記開口部を閉塞し前記電極組立体と電気的に接続される端子部が形成されたキャップ組立体と；
を含むことを特徴とする，リチウム二次電池。
【請求項２】
前記電極組立体変形防止体は，少なくとも前記電極組立体に設けられた前記第１電極タップと前記第２電極タップとの間を覆うように取付けられることを特徴とする，請求項１記載のリチウム二次電池。
【請求項３】
前記電極組立体変形防止体は，前記電極組立体の巻取方向と直交する方向に前記電極組立体の外周部を覆う形態からなることを特徴とする，請求項１記載のリチウム二次電池。
【請求項４】
前記電極組立体変形防止体は，前記電極組立体の巻取方向に対して直交する方向に前記電極組立体の外周部を覆う第１電極組立体変形防止体と，
前記電極組立体の巻取方向に対して同一の方向に前記電極組立体の外周部を覆う第２電極組立体変形防止体とからなることを特徴とする，請求項１記載のリチウム二次電池。
【請求項５】
前記電極組立体変形防止体は，前記電極組立体の前記第１電極タップと前記第２電極タップとが配設される一側の端面と，当該端面に相対する他側の端面とを通るように，前記電極組立体の巻取方向と直交する方向に前記電極組立体に巻き付けられる帯状形状を有し，
前記帯状の電極組立体変形防止体の両端が，前記電極組立体の同一の側面上に配置されることを特徴とする，請求項１記載のリチウム二次電池。
【請求項６】
前記電極組立体変形防止体は，前記電極組立体の前記第１電極タップと前記第２電極タップとが配設される一側の端面を通るように，前記電極組立体の巻取方向と直交する方向に前記電極組立体に巻き付けられる帯状形状を有し，
前記電極組立体変形防止体の両端が，相異なる前記電極組立体の側面上にそれぞれ配置されることを特徴とする，請求項１記載のリチウム二次電池。
【請求項７】
前記電極組立体変形防止体は，前記電極組立体の前記第１電極タップと前記第２電極タップとが配設される一側の端面に相対する他側の端面を通るように，前記電極組立体の巻取方向と直交する方向に前記電極組立体に巻き付けられる帯状形状を有し，
前記電極組立体変形防止体の両端が，相異なる前記電極組立体の側面上にそれぞれ配置されることを特徴とする，請求項１記載のリチウム二次電池。
【請求項８】
前記電極組立体変形防止体が，接着テープからなることを特徴とする，請求項１記載のリチウム二次電池。
【請求項９】
前記電極組立体変形防止体の幅は，前記第１電極タップ及び前記第２電極タップ間の距離の１/２以上であることを特徴とする，請求項８記載のリチウム二次電池。
【請求項１０】
前記電極組立体変形防止体が，ポリエチレン，ポリプロピレン，ポリフェニレンスルフィドのうちの少なくともいずれか１つからなることを特徴とする，請求項８記載のリチウム二次電池。
【請求項１１】
第１電極タップが取付けられた第１電極板，第２電極タップが取付けられた第２電極板，および前記第１電極板と前記第２電極板との間に介在されるセパレータを積層されたまま複数回巻取って，電極組立体を形成する工程と；
前記電極組立体の少なくとも一部に，巻取方向に対して直交する方向に電極組立体変形防止体を取付ける工程と；
前記電極組立体変形防止体に外周部が覆われた電極組立体をケースに収納する工程と；
を含むことを特徴とする，リチウム二次電池の製造方法。
【請求項１２】
前記電極組立体変形防止体を取付ける工程では，
前記電極組立体変形防止体が，前記電極組立体の巻取方向に対して直交する方向に，前記電極組立体の外周部を覆うように取付けられることを特徴とする，請求項１１記載のリチウム二次電池の製造方法。
【請求項１３】
前記電極組立体変形防止体を取付ける工程では，
第１電極組立体変形防止体が，前記電極組立体の巻取方向に対して直交する方向に前記電極組立体の外周部を覆うように取付けられる工程と，
第２電極組立体変形防止体が，前記電極組立体の巻取方向に対して同一の方向に前記電極組立体の外周部を覆うように取付けられる工程とを含むことを特徴とする，請求項１１記載のリチウム二次電池の製造方法。
【請求項１４】
前記電極組立体変形防止体を取付ける工程では，
帯状形状を有する前記電極組立体変形防体の一端が，前記電極組立体の一側の側面に配置され，
前記帯状形状を有する電極組立体変形防止体が，前記第１電極タップと前記第２電極タップとが配設される一側の端面，前記一の側面と相対する側面，および前記一側の端面と相対する他側の端面に沿って巻き付けられ，
前記帯状形状を有する電極組立体変形防止体の他端が，前記一側の側面に配置されることを特徴とする，請求項１１記載のリチウム二次電池の製造方法。
【請求項１５】
前記電極組立体変形防止体を取付ける工程では，
帯状形状を有する前記電極組立体変形防止体の一端が，前記電極組立体の一側の側面に配置され，
前記帯状形状を有する電極組立体変形防止体が，前記電極組立体の前記第１電極タップと前記第２電極タップとが配設される一側の端面に沿って巻き付けられ，
前記帯状形状を有する電極組立体変形防止体の他端が，前記一側の側面と相対する他側の側面に配置されることを特徴とする，請求項１１記載のリチウム二次電池の製造方法。
【請求項１６】
前記電極組立体変形防止体を取付ける工程では，
帯状形状を有する前記電極組立体変形防止体の一端が，前記電極組立体の一側の側面に配置され，
前記帯状形状を有する電極組立体変形防止体が，前記電極組立体の前記第１電極タップと前記第２電極タップとが配設される端面と相対する他側の端面に沿って巻き付けられ，
前記帯状形状を有する電極組立体変形防止体の他端が，前記一側の側面と相対する他側の側面に配置されることを特徴とする，請求項１１記載のリチウム二次電池の製造方法。
【図１】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図７Ｃ】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図７Ｃ】
【公開番号】特開２００６−９３１１２（Ｐ２００６−９３１１２Ａ）
【公開日】平成１８年４月６日（２００６．４．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２３２４３７（Ｐ２００５−２３２４３７）
【出願日】平成１７年８月１０日（２００５．８．１０）
【出願人】（５９０００２８１７）三星エスディアイ株式会社 (2,784)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年４月６日（２００６．４．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年８月１０日（２００５．８．１０）
【出願人】（５９０００２８１７）三星エスディアイ株式会社 (2,784)
【Ｆターム（参考）】
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