二次電池およびその製造方法
【課題】巻取軸に垂直な断面が湾曲形状を有する二次電池を提供すること。
【解決手段】前記二次電池は、第1電極板および第2電極板と、前記電極板の間に介在したセパレータとを巻取軸を中心に巻取った電極組立体と、前記電極組立体が電解液とともに収納される電池ケースとを含み、前記第1および第2電極板の一端には、それぞれ第1および第2電極タブが備えられるが、前記電極タブは、前記電極組立体の巻取方向と平行な方向に延長されて形成される。
【解決手段】前記二次電池は、第1電極板および第2電極板と、前記電極板の間に介在したセパレータとを巻取軸を中心に巻取った電極組立体と、前記電極組立体が電解液とともに収納される電池ケースとを含み、前記第1および第2電極板の一端には、それぞれ第1および第2電極タブが備えられるが、前記電極タブは、前記電極組立体の巻取方向と平行な方向に延長されて形成される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、二次電池およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
携帯用電子機器の電源として、高出力、高エネルギー密度などの利点を有するリチウム系二次電池が開発されてきている。
【0003】
最近、これらの携帯用電子機器は、次第に小型化および軽量化が要求されている。したがって、二次電池も、これらの二次電池が採用される電子機器に対する要求に応じて、小型化および軽量化が要求される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本発明は、二次電池が電源として採用される電子機器の外形に応じて、二次電池が収納される空間を効率的に活用することができる二次電池およびその製造方法を提供するためのものである。
【0005】
特に、本発明は、外部電子機器の外形が曲面を有する場合にも、二次電池がこれらの電子機器に安定して採用される曲面の形態を有する二次電池を提供する。したがって、前記二次電池は、外部電子機器内で移動することなく、安定して固定される。
【0006】
また、本発明は、曲面の形態を有する二次電池において、これらの二次電池を構成する電極組立体が破損することなく、柔軟に湾曲する二次電池およびその製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記の目的を達成するために、本発明は、次のような二次電池を提供する。
【0008】
本発明の一実施形態によれば、ハウジングと、第1方向から延びた第1軸を中心に巻取られた第1電極板、セパレータ、および第2電極板を含み、前記第1方向に垂直な第2方向の厚さと、前記第1方向および第2方向に垂直な第3方向の長さとを有し、前記長さは、前記厚さより大きく形成された状態で、前記第1軸に平行な第2軸に対して湾曲面(curvature)を有する電極組立体と、前記第1電極板および第2電極板にそれぞれ接続され、前記第1方向に垂直な方向で前記電極組立体から突出した第1電極タブおよび第2電極タブとを含む電池を提供する。
【0009】
本発明において、前記ハウジングは、湾曲面を有し、前記湾曲面は、前記電極組立体の湾曲面に対応して形成される。
【0010】
本発明において、前記ハウジングは、密封部を含むパウチであり、前記第1および第2電極タブは、前記密封部を介して延長される。
【0011】
本発明において、前記パウチは、第1領域と、前記電極組立体を収容する収納部を備えた第2領域とを含むが、前記第1領域は、前記収納部を覆い、前記パウチは、前記第1領域または第2領域に向かって湾曲する。
【0012】
本発明において、前記パウチは、折り畳んで綴ることが可能な一体型で、第1側面、第2側面、および前記第1側面と第2側面とを連結する第3側面で密封され、前記第1側面と第2側面との間で前記第3側面に対向する第4側面を形成するカバーを含み、前記第1電極タブおよび第2電極タブは、第3側面上で密封部を介して延長される。
【0013】
本発明において、前記ハウジングは、キャップ組立体によって密封される開口部を有するケースであり、前記電極組立体は、前記ケース内に位置し、前記第1軸が前記キャップ組立体の面と平行であり、前記第1電極タブおよび第2電極タブは、前記キャップ組立体に向かって延長される。
【0014】
本発明において、前記ケースは、湾曲して前記電池の一側面の外側表面が凹部の形態を有する。
【0015】
本発明において、前記ケースは、第2軸に対して湾曲面を有し、前記凹部は、第2軸と対向する。
【0016】
本発明の他の実施形態によれば、電極組立体と、前記電極組立体から突出する第1電極タブおよび第2電極タブとを含む電池の製造方法において、ハウジングを提供するステップと、第1方向から延びた第1軸を中心に巻取られた第1電極板、セパレータ、および第2電極板を含み、前記第1方向に垂直な第2方向の厚さと、前記第1方向および第2方向に垂直な第3方向の長さとを有し、前記長さは、前記厚さより大きく形成された状態で、前記第1軸に平行な第2軸に対して湾曲面(curvature)を有し、前記第1電極板および第2電極板にそれぞれ接続され、前記第1方向に垂直な方向で前記電極組立体から突出した第1電極タブおよび第2電極タブを含む電極組立体を前記ハウジング内に配置するステップと、前記第1軸に平行な第2軸に対して湾曲面を有するように前記電極組立体を形成するステップとを含む電池の製造方法を提供する。
【0017】
本発明において、前記ハウジング内に電解質ポリマー前駆体を配置するステップと、前記前駆体を熱硬化して固体電解質を形成するステップとをさらに含む。
【0018】
本発明において、前記電極組立体が湾曲面を有するように形成するステップは、前記ハウジング内の電極組立体を配置する前または配置した後に行われる。
【0019】
本発明において、前記ハウジング内に電解質ポリマー前駆体を配置するステップと、前記前駆体を熱硬化して固体電解質を形成するステップとをさらに含む。
【0020】
本発明において、前記ハウジング内に電解質ポリマー前駆体を配置するステップは、前記ハウジング内の電極組立体を配置した後に行われる。
【発明の効果】
【0021】
本発明にかかる二次電池は、曲面の外形(curved shape)を有する電子機器に装着される場合、このような電子機器の内部空間を効率的に利用することができ、前記電子機器の小型化および軽量化が容易になる。
【0022】
また、本発明にかかる二次電池を、曲面を有する電子機器の外形にぴったり合うように装着する場合、外部衝撃により容易に流動することなく、安定して用いることができる。
【0023】
さらに、本発明にかかる二次電池は、内部に収納された電極組立体も同様に湾曲した形状を有するにもかかわらず、前記電極組立体の極板が折れたり損傷することなく、強固に製作することができる。
【図面の簡単な説明】
【0024】
【図1】本発明の一実施形態にかかる電極組立体の分解図である。
【図2】本発明の一実施形態にかかる電極組立体を形成する方法を概略的に示す図である。
【図3A】図2により巻取った電極組立体の斜視図である。
【図3B】図3Aによる電極組立体の側面図である。
【図4】本発明の一実施形態にかかる電極組立体および前記電極組立体が収納される電池ケースの斜視図である。
【図5】本発明の一実施形態にかかる湾曲形状を有する前の二次電池の斜視図である。
【図6A】本発明の一実施形態にかかる巻取軸に垂直な断面が湾曲形状を有するパウチ型二次電池の側面投影図である。
【図6B】本発明の一実施形態にかかる巻取軸に垂直な断面が湾曲形状を有するパウチ型二次電池の側面投影図である。
【図7】本発明の他の実施形態にかかる電極組立体および前記電極組立体が収納される電池ケースの分解図である。
【図8】本発明の他の実施形態にかかる湾曲形状を有する前の二次電池の斜視図である。
【図9】本発明の他の実施形態にかかる巻取軸に垂直な断面が湾曲形状を有する角形二次電池の投影図である。
【発明を実施するための形態】
【0025】
以下、添付した図面を参考にして、本発明の実施形態およびその他当業者が本発明の内容を容易に理解するために必要な事項について詳細に記載する。
【0026】
図面において、同一の構成要素が他の図面上に表示されても、できるだけ同一の参照番号または符号で表していることに留意しなければならない。これとともに、図面において、各厚さや大きさは、説明の便宜および明確性のために誇張または縮小され得るため、実際の層の厚さや大きさとは異なることがある。
【0027】
図1は、本発明の一実施形態にかかる電極組立体の分解図であり、図2、図3A、図3Bは、本発明の実施形態にかかる電極組立体を形成するプロセスを模式的に説明する。図2は、第1および第2電極板と、セパレータとを巻取って電極組立体を形成する方法を概略的に示している。
【0028】
図1に示すように、電極組立体100は、正極板110、負極板120、およびセパレータ130を含む。以下、前記正極板は第1電極板、負極板は第2電極板とする。しかし、両者が逆に形成されてもよいことは勿論である。正極板110と負極板120には、それぞれ第1電極タブ140および第2電極タブ150が付着され、外部と直接的に電気的接続をなすか、または別途の電極リード(図示せず)を介して外部と電気的に接続される。
【0029】
正極板110は、正極集電体の一面または両面上に正極活物質が塗布されている正極活物質層111と、正極活物質が塗布されていない第1無地部112とを含む。
【0030】
一般的に、正極集電体は、高い導電性を有する物質で、化学的変化を誘発しないものであれば特に制限されない。例えば、前記正極集電体は、アルミニウム、ニッケル、チタン、焼成炭素などが使用可能である。正極活物質層111は、リチウムを含む層状化合物である正極活物質と伝導性を向上させる導電材および物質の結合力を向上させるバインダーを溶媒とともに混合して、スラリー状にした後、スラリーを正極集電体に塗布することによって形成される。
【0031】
負極板120は、負極集電体の一面または両面上に負極活物質が塗布されている負極活物質層121と、負極活物質が塗布されていない第2無地部122とを含む。
【0032】
一般的に、負極集電体は、伝導性金属板で、例えば、銅、ステンレススチール、アルミニウム、ニッケルなどで形成できる。負極活物質層121は、負極活物質および前記負極活物質の結合力を向上させるバインダーを溶媒と混合して、スラリー状にした後、前記スラリーを負極集電体に塗布して形成される。
【0033】
図1に示すように、セパレータ130は、正極板110と負極板120との間に介在する。セパレータ130は、イオン透過度および機械的強度が高い絶縁性の薄い薄膜であり、イオンの通路になると同時に、正極板110と負極板120とが直接接触することを防止する。例えば、前記セパレータ130は、ポリエチレン、ポリプロピレンまたはポリフッ化ビニリデンなどを含むことができる。
【0034】
図1から明らかなように、第1および第2電極タブ140、150はそれぞれ、正極板110および負極板120の第1および第2無地部112、122に、超音波溶接、抵抗溶接およびレーザ溶接のうちのいずれか1つ以上の方式により付着されか、または前記正極板110および負極板120と一体に形成されることが可能である。例えば、前記第1および第2電極タブ140、150は、ニッケルまたはアルミニウムなどで形成できる。
【0035】
図3Aは、図2により巻取った電極組立体の斜視図であり、図3Bは、図3Aによる電極組立体の側面図である。
【0036】
図2、図3Aおよび図3Bを参照すると、前記電極組立体100は、正極板110、セパレータ130、および負極板120を巻取軸160を中心に一定の幅で巻取って形成される。図3Aに示すように、巻取軸は第1方向に延びる。これは、電極組立体100の幅方向を意味する。電極組立体100は、前記第1方向に垂直な第2方向で厚さを有することができる。これは、図3Bにおける垂直方向を示す。また、図3Bにおいて、水平方向に第1方向および第2方向に垂直な方向である第3方向で長さを有することができる。
【0037】
図3Aにおいて、前記正極板110および負極板120に付着されている第1および第2電極タブ140、150は、巻取られた電極組立体100の最外角を介して外部に露出し、巻取られる方向に平行に延長されている。また、図3Bに示すように、前記電極組立体100は、その断面が楕円形の形態を有することが好ましい。
【0038】
図4は、図3による電極組立体および前記電極組立体が収納される電池ケースを示す図である。
【0039】
図4を参照すると、本発明の二次電池200は、二次電池ケースであるパウチ型ケース内で前記電極組立体100と電解質を収容し、前記ケースを密封して形成される。
【0040】
本発明の実施形態にかかるパウチ型二次電池は、第1電極タブ140と第2電極タブ150がパウチ型ケースの密封部を介してケースの外側に露出する。第1電極タブ140と第2電極タブ150は、電極板と電解質との間の化学反応によって生成された電子を移動させ、電気的に外部と接続する機能を果たす。図4に示すように、第1電極タブ140と第2電極タブ150は、電極板の巻取方向と平行に延長される。このように、電極タブが電極板の巻取方向と平行に延長されることにより、第1および第2電極タブ140、150、正極板110、負極板120が変形したまま湾曲し、前記正極板110、負極板120、または第1および第2電極タブ140、150に損傷を与えるような状況を防止することができる。このような状況は、電極タブ140、150、電解質を収容する二次電池ケースが、電極組立体の巻取方向で湾曲している間、前記電極タブ140、150が前記電極組立体に垂直に形成されるときに発生し得る。したがって、本発明の実施形態では、電極タブ140、150は、電極組立体の巻取方向と平行に延長可能である。あるいは、巻取方向と平行に一体に形成されるか、別途に分離して形成された後に、巻取方向と平行に付着可能である。
【0041】
図4を参照すると、電極組立体100は、電解液とともに電池ケース210に収納される。前記電解液としては、有機溶媒にリチウム塩(LiPF6、LiBF4など)および多様な添加剤を溶解させたものが使用される。本実施形態に使用可能な電解液は、十分な量のリチウム塩を溶解させることができ、低い粘度を有するものである。特に、二次電池が充放電過程において正極板110および負極板120の表面で不活性であることが要求される。例えば、電解液の材料としては、エチレンカーボネート(ethylene carbonate、EC)、プロピレンカーボネート(propylene carbonate、PC)、ジメチルカーボネート(dimethyl carbonate、DMC)、ジエチルカーボネート(Diethyl Carbonate、DEC)、エチルメチルカーボネート(ethyl methyl carbonate、EMC)のうちのいずれか1つ以上からなり得る。
【0042】
また、本発明では、電解液は、固体電解液であってポリマーゲルをともに使用することができる。ポリマーゲルを用いた電解液は、沸点が高く、燃焼に対して安定しており、電解液の漏液を防止できるという利点がある。このようなポリマーゲルの材料としては、例えば、ポリエチレングリコール(polyethylene glycol、PEG)、ポリアクリロニトリル(polyacrylonitrile、PAN)、ポリメチルメタクリレート(polymethylmethacrylate、PMMA)、ポリビニルジフルオライド(polyvinyldifluoride、PVDF)のうちのいずれか1つ以上を含むことができる。
【0043】
前記ポリマーゲルは、ポリマーの前駆体(prepolymer)のゲル化反応によって形成できる。前記ポリマーの前駆体は、プレポリマーを意味するもので、より具体的には、前記ポリマーゲルは、ポリマーの前駆体を電池ケースに収納させた後、前記ポリマー前駆体が収納された電池ケースを加熱して形成できる。
【0044】
本発明において、電解液として、前記のようなポリマーゲルを使用する場合には、電極組立体と電解液を収納した二次電池ケースを、先に電極組立体の巻取方向に平行な方向に湾曲変形させた後に熱硬化工程を経ることが好ましい。
【0045】
また、本発明において、電池ケース210は、パウチ型ケースであり、本体211とカバー212とから構成される。本実施形態にかかる二次電池200は、電極組立体100を本体211の収納部211aに配置させた後、本体211とカバー212とを密着させた状態で、融着部213を熱融着して製作される。これをより詳細に説明すると、本発明において、前記パウチは、折り畳んで綴ることが可能な一体型に形成できる。このとき、前記パウチは、第1側面、第2側面、および前記第1側面と第2側面とを連結する第3側面で融着部213を介して密封され、前記第1側面と第2側面との間で前記第3側面に対向する第4側面を形成するカバー212を含み、前記第1電極タブ140および第2電極タブ150は、第3側面上で密封部である融着部213を介して延長できる。
【0046】
図5は、内部に電極組立体と電解液が収納されて密封された湾曲形状を有する前の二次電池の斜視図であり、図6A、図6Bは、本実施形態にかかる巻取軸に垂直な断面が湾曲形状を有するパウチ型二次電池の側面投影図である。
【0047】
図5を参照すると、前記パウチ型電池ケース210は、その内部に電極組立体100とともに電解液を収納させた後、熱融着などの方式を用いて密封される。具体的には、前記電池ケース210の融着部213と、前記融着部213と接するカバー212とを、別途の圧着治具を用いて圧着しながら、一定の温度以上に加熱する。このとき、前記融着部213を介して第1および第2電極タブ140、150が露出する。また、図示のように、前記第1および第2電極タブ140、150は互いに離隔して存在する。
【0048】
本発明によれば、図6A、図6Bに示すように、巻取軸に垂直な断面が湾曲形状を有するようにするために、電極組立体の巻取軸に平行な方向に湾曲変形を実施する。これをより詳細に説明すると、まず、図5に示す二次電池200は平面の形態である。前記二次電池200は、二次電池が装着される部位が曲面である電子機器に装着するとき、空間を非効率的に利用し、前記電子機器の小型化、薄型化を妨げる。したがって、図6A、図6Bに示すように、二次電池200を前記電極組立体100の巻取軸(図3A参照)を中心に前記巻取軸に垂直な断面が、中心部に対して、両側端部が同一方向に緩やかにともに撓むようにする。すなわち、前記両側端部は、中心部に対して、水平面を基準として、両者とも上方に撓んでいるか(図6A)、または下方に撓んでいればよい(図6B)。
【0049】
図6A、図6Bに示すように、前記電極組立体100が収納された二次電池200を湾曲させることにより、前記電池ケース210および前記電池ケース210の内部に存在する電極組立体100も同様に湾曲する。前記電極組立体100の湾曲方向は、前記電極組立体100の巻取方向に平行な方向となる。図示のように、前記電極組立体100において、前記第1および第2電極タブ140、150に対して垂直な面の幅は狭いが、相対的に前記電極タブ140、150に対して水平な面の幅は広い。すなわち、前記電極組立体100が湾曲する部分は、相対的により広い幅を基準として湾曲させる。これにより、前記電極組立体100に加えられる力が分散し、前記電極組立体100が損傷することを防止することができる。したがって、前記二次電池200の容量および寿命などを向上させることができる。
【0050】
このときに使用される電解液は、上述したような通常の液体電解液を使用するか、または前記液体電解液のみならず、固体電解液も使用可能である。ただし、固体電解液の使用時には、二次電池200を湾曲させた後に熱硬化工程を経ることが好ましい。
【0051】
すなわち、前記二次電池200に、固体電解液であってポリマーゲルを電解液として使用する場合には、前述したように、前記ポリマー前駆体(prepolymer)を電極組立体100とともに電池ケース210に収納させた後に熱硬化させる。このような熱硬化工程により、前記ポリマー前駆体はポリマーゲル(polymer gel)になる。ただし、前記熱硬化工程は、前記電極組立体100を湾曲させた後に行うことが好ましい。これは、ポリマーゲルは、高分子が架橋された型であるため、二次電池200は、ポリマーゲルによって強度が増加する。したがって、前記二次電池200は、外部衝撃によって容易に変形しないため、安定して用いることができる。
【0052】
反面、前記二次電池200を湾曲させる前に前記ポリマー前駆体を熱硬化させた場合に問題が生じ得る。具体的には、熱硬化されたポリマーゲルは流動性が減少する。したがって、ポリマーゲルは、電極組立体100の表面とその周辺部を硬直させかねない。すなわち、前記ポリマーゲルを熱硬化させた後に組立体100を湾曲させる場合には、前記電極組立体100を構成する第1および第2電極板の活物質層が剥がれるなどの問題が生じ得る。反面、本発明の実施形態によれば、ポリマー前駆体は、電極組立体100が湾曲した形状に形成されるとき、すなわち、熱硬化状態の前には溶液である。したがって、電極組立体が湾曲し、電解質がポリマー前駆体の状態では、このような問題を予防することができる。
【0053】
このように、二次電池200を湾曲させる方法は、前記二次電池200を加圧および熱処理して実施できる。このとき、前記加圧および熱処理温度は、前記二次電池200の内部に収納された電極組立体100と、電解液の劣化を最小化できる条件が好ましい。また、別途の加熱工程なしに、常温で加圧して行うことが特に好ましい。
【0054】
このように、本発明にかかる二次電池200は、所定の曲面が形成されており、その内部に収納された電極組立体100も、前記二次電池200と同一の形状に撓んでいる。
【0055】
図7〜図9は、本発明の他の態様にかかる実施形態を示す図である。まず、図7は、電極組立体および前記電極組立体が収納される電池ケースを示す。
【0056】
図7を参照すると、本実施形態にかかる二次電池300は、一面が開放された面を有する電池ケース310と、前記開放された面を密閉するキャップ組立体320と、前記電池ケース310に収納される電極組立体100とを含む。また、前記電池ケース310の内部には、電極組立体100とともに電解液が収納される。
【0057】
ここで、前記電極タブ140、150は、図2に関して記述された内容と同一である。前記電極タブ140、150により、前記二次電池300は装置と電気的に接続される。本実施形態にかかる二次電池300は、角形電池ケース310を含む。前記角形電池ケース310は、電極組立体100と上述した液体または固体状態の電解液を収容する。キャップ組立体320は、前記角形電池ケース310の上部に組立てられるもので、電極組立体100が角形電池ケース310から離脱しないように前記角形電池ケース310の開放された面を密封する。
【0058】
図7に示すように、キャップ組立体320は、前記角形ケース310の開放された面を密封する。前記キャップ組立体は、キャッププレートを基板とし、陰極ピン321、安全ベント322、および電解液注入口323を含む。
【0059】
前記陰極ピン321の下端部には、第2電極タブ150がジグザグ状に折曲げられ、前記陰極ピン321の下端部に溶接される。また、第1電極タブ140は、キャッププレートに溶接される。このとき、前記第1および第2電極タブ140、150を結合させる溶接方法としては、抵抗溶接、レーザ溶接などが用いられ、一般的には抵抗溶接が用いられる。
【0060】
図8は、内部に電極組立体と電解液が収納されて密封された湾曲形状を有する前の二次電池の斜視図であり、図9は、本実施形態にかかる巻取軸に垂直な断面が湾曲形状を有する角形二次電池の投影図である。
【0061】
図8を参照すると、前記角形電池ケース310は、その内部に電極組立体100とともに電解液を収納させた後、前記キャップ組立体320によって密封される。具体的には、前記キャップ組立体320の周辺部は、前記角形電池ケース310の開口された面の角と溶接される。
【0062】
図8に示す角形二次電池300は、外面が平面である六面体である。前述したように、図8に示す二次電池300の場合、前記二次電池300が装着される外部電子機器の空間が曲面の場合、空間を非効率的に利用するようになる。したがって、二次電池を、巻取軸(図3A参照)を中心に垂直な断面が曲面を有するようにする。具体的には、前記二次電池300は、キャップ組立体320と、前記キャップ組立体320に対応する位置に存在する底面とが同一方向に向かうようにする。すなわち、前記キャップ組立体320と底面は、中心部に対して、水平面を基準として、いずれも上方に撓むか、またはいずれも下方に撓んで同一方向に向かう。
【0063】
前記角形二次電池300が湾曲することにより、前記二次電池300の内部に収納された電極組立体100も同一方向に湾曲する。ここで、前記電極組立体100の湾曲方向は、前記電極組立体100の巻取方向と同一になる。前記電極組立体は、電極組立体において相対的により広い幅を基準として湾曲させる。前記湾曲する部分の幅が広いほど曲率半径が大きくなるため、前記電極板に加えられる力を分散させることができる。したがって、前記第1および第2電極板(図2参照)が破損することを防止することができる。
【0064】
前記二次電池300を湾曲させる方式では、前記二次電池300の湾曲形状に対応する形状を有する治具を用いることができる。このとき、前記治具とともに熱処理してより容易に湾曲させることもできる。一方、前記湾曲条件は、電解液の劣化を最小化できる条件が適当である。前述した内容以外の電解液および前記二次電池を湾曲させる方式に関する内容は、図6に示すのと同一であるため、詳細な内容は省略する。
【0065】
本発明の技術思想は、良好な実施形態により具体的に記述されたが、上記実施形態は、本発明を説明するためのものであって、本発明を制限するためのものではないことに留意しなければならない。また、本発明の技術分野における通常の知識を有する者であれば、本発明の技術思想の範囲内で多様な変形および変更が可能であることを理解することができる。
【0066】
上述した発明の権利範囲は、下記の特許請求の範囲により定められるものであって、本明細書の記載に拘束されず、特許請求の範囲と均等の範囲に属する変形と変更は、すべて本発明の範囲に属する。
【符号の説明】
【0067】
100:電極組立体
110:第1電極板
120:第2電極板
130:セパレータ
140:第1電極タブ
150:第2電極タブ
160:巻取軸
200:二次電池
210:電池ケース
300:二次電池
310:電池ケース
320:キャップ組立体
【技術分野】
【0001】
本発明は、二次電池およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
携帯用電子機器の電源として、高出力、高エネルギー密度などの利点を有するリチウム系二次電池が開発されてきている。
【0003】
最近、これらの携帯用電子機器は、次第に小型化および軽量化が要求されている。したがって、二次電池も、これらの二次電池が採用される電子機器に対する要求に応じて、小型化および軽量化が要求される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本発明は、二次電池が電源として採用される電子機器の外形に応じて、二次電池が収納される空間を効率的に活用することができる二次電池およびその製造方法を提供するためのものである。
【0005】
特に、本発明は、外部電子機器の外形が曲面を有する場合にも、二次電池がこれらの電子機器に安定して採用される曲面の形態を有する二次電池を提供する。したがって、前記二次電池は、外部電子機器内で移動することなく、安定して固定される。
【0006】
また、本発明は、曲面の形態を有する二次電池において、これらの二次電池を構成する電極組立体が破損することなく、柔軟に湾曲する二次電池およびその製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記の目的を達成するために、本発明は、次のような二次電池を提供する。
【0008】
本発明の一実施形態によれば、ハウジングと、第1方向から延びた第1軸を中心に巻取られた第1電極板、セパレータ、および第2電極板を含み、前記第1方向に垂直な第2方向の厚さと、前記第1方向および第2方向に垂直な第3方向の長さとを有し、前記長さは、前記厚さより大きく形成された状態で、前記第1軸に平行な第2軸に対して湾曲面(curvature)を有する電極組立体と、前記第1電極板および第2電極板にそれぞれ接続され、前記第1方向に垂直な方向で前記電極組立体から突出した第1電極タブおよび第2電極タブとを含む電池を提供する。
【0009】
本発明において、前記ハウジングは、湾曲面を有し、前記湾曲面は、前記電極組立体の湾曲面に対応して形成される。
【0010】
本発明において、前記ハウジングは、密封部を含むパウチであり、前記第1および第2電極タブは、前記密封部を介して延長される。
【0011】
本発明において、前記パウチは、第1領域と、前記電極組立体を収容する収納部を備えた第2領域とを含むが、前記第1領域は、前記収納部を覆い、前記パウチは、前記第1領域または第2領域に向かって湾曲する。
【0012】
本発明において、前記パウチは、折り畳んで綴ることが可能な一体型で、第1側面、第2側面、および前記第1側面と第2側面とを連結する第3側面で密封され、前記第1側面と第2側面との間で前記第3側面に対向する第4側面を形成するカバーを含み、前記第1電極タブおよび第2電極タブは、第3側面上で密封部を介して延長される。
【0013】
本発明において、前記ハウジングは、キャップ組立体によって密封される開口部を有するケースであり、前記電極組立体は、前記ケース内に位置し、前記第1軸が前記キャップ組立体の面と平行であり、前記第1電極タブおよび第2電極タブは、前記キャップ組立体に向かって延長される。
【0014】
本発明において、前記ケースは、湾曲して前記電池の一側面の外側表面が凹部の形態を有する。
【0015】
本発明において、前記ケースは、第2軸に対して湾曲面を有し、前記凹部は、第2軸と対向する。
【0016】
本発明の他の実施形態によれば、電極組立体と、前記電極組立体から突出する第1電極タブおよび第2電極タブとを含む電池の製造方法において、ハウジングを提供するステップと、第1方向から延びた第1軸を中心に巻取られた第1電極板、セパレータ、および第2電極板を含み、前記第1方向に垂直な第2方向の厚さと、前記第1方向および第2方向に垂直な第3方向の長さとを有し、前記長さは、前記厚さより大きく形成された状態で、前記第1軸に平行な第2軸に対して湾曲面(curvature)を有し、前記第1電極板および第2電極板にそれぞれ接続され、前記第1方向に垂直な方向で前記電極組立体から突出した第1電極タブおよび第2電極タブを含む電極組立体を前記ハウジング内に配置するステップと、前記第1軸に平行な第2軸に対して湾曲面を有するように前記電極組立体を形成するステップとを含む電池の製造方法を提供する。
【0017】
本発明において、前記ハウジング内に電解質ポリマー前駆体を配置するステップと、前記前駆体を熱硬化して固体電解質を形成するステップとをさらに含む。
【0018】
本発明において、前記電極組立体が湾曲面を有するように形成するステップは、前記ハウジング内の電極組立体を配置する前または配置した後に行われる。
【0019】
本発明において、前記ハウジング内に電解質ポリマー前駆体を配置するステップと、前記前駆体を熱硬化して固体電解質を形成するステップとをさらに含む。
【0020】
本発明において、前記ハウジング内に電解質ポリマー前駆体を配置するステップは、前記ハウジング内の電極組立体を配置した後に行われる。
【発明の効果】
【0021】
本発明にかかる二次電池は、曲面の外形(curved shape)を有する電子機器に装着される場合、このような電子機器の内部空間を効率的に利用することができ、前記電子機器の小型化および軽量化が容易になる。
【0022】
また、本発明にかかる二次電池を、曲面を有する電子機器の外形にぴったり合うように装着する場合、外部衝撃により容易に流動することなく、安定して用いることができる。
【0023】
さらに、本発明にかかる二次電池は、内部に収納された電極組立体も同様に湾曲した形状を有するにもかかわらず、前記電極組立体の極板が折れたり損傷することなく、強固に製作することができる。
【図面の簡単な説明】
【0024】
【図1】本発明の一実施形態にかかる電極組立体の分解図である。
【図2】本発明の一実施形態にかかる電極組立体を形成する方法を概略的に示す図である。
【図3A】図2により巻取った電極組立体の斜視図である。
【図3B】図3Aによる電極組立体の側面図である。
【図4】本発明の一実施形態にかかる電極組立体および前記電極組立体が収納される電池ケースの斜視図である。
【図5】本発明の一実施形態にかかる湾曲形状を有する前の二次電池の斜視図である。
【図6A】本発明の一実施形態にかかる巻取軸に垂直な断面が湾曲形状を有するパウチ型二次電池の側面投影図である。
【図6B】本発明の一実施形態にかかる巻取軸に垂直な断面が湾曲形状を有するパウチ型二次電池の側面投影図である。
【図7】本発明の他の実施形態にかかる電極組立体および前記電極組立体が収納される電池ケースの分解図である。
【図8】本発明の他の実施形態にかかる湾曲形状を有する前の二次電池の斜視図である。
【図9】本発明の他の実施形態にかかる巻取軸に垂直な断面が湾曲形状を有する角形二次電池の投影図である。
【発明を実施するための形態】
【0025】
以下、添付した図面を参考にして、本発明の実施形態およびその他当業者が本発明の内容を容易に理解するために必要な事項について詳細に記載する。
【0026】
図面において、同一の構成要素が他の図面上に表示されても、できるだけ同一の参照番号または符号で表していることに留意しなければならない。これとともに、図面において、各厚さや大きさは、説明の便宜および明確性のために誇張または縮小され得るため、実際の層の厚さや大きさとは異なることがある。
【0027】
図1は、本発明の一実施形態にかかる電極組立体の分解図であり、図2、図3A、図3Bは、本発明の実施形態にかかる電極組立体を形成するプロセスを模式的に説明する。図2は、第1および第2電極板と、セパレータとを巻取って電極組立体を形成する方法を概略的に示している。
【0028】
図1に示すように、電極組立体100は、正極板110、負極板120、およびセパレータ130を含む。以下、前記正極板は第1電極板、負極板は第2電極板とする。しかし、両者が逆に形成されてもよいことは勿論である。正極板110と負極板120には、それぞれ第1電極タブ140および第2電極タブ150が付着され、外部と直接的に電気的接続をなすか、または別途の電極リード(図示せず)を介して外部と電気的に接続される。
【0029】
正極板110は、正極集電体の一面または両面上に正極活物質が塗布されている正極活物質層111と、正極活物質が塗布されていない第1無地部112とを含む。
【0030】
一般的に、正極集電体は、高い導電性を有する物質で、化学的変化を誘発しないものであれば特に制限されない。例えば、前記正極集電体は、アルミニウム、ニッケル、チタン、焼成炭素などが使用可能である。正極活物質層111は、リチウムを含む層状化合物である正極活物質と伝導性を向上させる導電材および物質の結合力を向上させるバインダーを溶媒とともに混合して、スラリー状にした後、スラリーを正極集電体に塗布することによって形成される。
【0031】
負極板120は、負極集電体の一面または両面上に負極活物質が塗布されている負極活物質層121と、負極活物質が塗布されていない第2無地部122とを含む。
【0032】
一般的に、負極集電体は、伝導性金属板で、例えば、銅、ステンレススチール、アルミニウム、ニッケルなどで形成できる。負極活物質層121は、負極活物質および前記負極活物質の結合力を向上させるバインダーを溶媒と混合して、スラリー状にした後、前記スラリーを負極集電体に塗布して形成される。
【0033】
図1に示すように、セパレータ130は、正極板110と負極板120との間に介在する。セパレータ130は、イオン透過度および機械的強度が高い絶縁性の薄い薄膜であり、イオンの通路になると同時に、正極板110と負極板120とが直接接触することを防止する。例えば、前記セパレータ130は、ポリエチレン、ポリプロピレンまたはポリフッ化ビニリデンなどを含むことができる。
【0034】
図1から明らかなように、第1および第2電極タブ140、150はそれぞれ、正極板110および負極板120の第1および第2無地部112、122に、超音波溶接、抵抗溶接およびレーザ溶接のうちのいずれか1つ以上の方式により付着されか、または前記正極板110および負極板120と一体に形成されることが可能である。例えば、前記第1および第2電極タブ140、150は、ニッケルまたはアルミニウムなどで形成できる。
【0035】
図3Aは、図2により巻取った電極組立体の斜視図であり、図3Bは、図3Aによる電極組立体の側面図である。
【0036】
図2、図3Aおよび図3Bを参照すると、前記電極組立体100は、正極板110、セパレータ130、および負極板120を巻取軸160を中心に一定の幅で巻取って形成される。図3Aに示すように、巻取軸は第1方向に延びる。これは、電極組立体100の幅方向を意味する。電極組立体100は、前記第1方向に垂直な第2方向で厚さを有することができる。これは、図3Bにおける垂直方向を示す。また、図3Bにおいて、水平方向に第1方向および第2方向に垂直な方向である第3方向で長さを有することができる。
【0037】
図3Aにおいて、前記正極板110および負極板120に付着されている第1および第2電極タブ140、150は、巻取られた電極組立体100の最外角を介して外部に露出し、巻取られる方向に平行に延長されている。また、図3Bに示すように、前記電極組立体100は、その断面が楕円形の形態を有することが好ましい。
【0038】
図4は、図3による電極組立体および前記電極組立体が収納される電池ケースを示す図である。
【0039】
図4を参照すると、本発明の二次電池200は、二次電池ケースであるパウチ型ケース内で前記電極組立体100と電解質を収容し、前記ケースを密封して形成される。
【0040】
本発明の実施形態にかかるパウチ型二次電池は、第1電極タブ140と第2電極タブ150がパウチ型ケースの密封部を介してケースの外側に露出する。第1電極タブ140と第2電極タブ150は、電極板と電解質との間の化学反応によって生成された電子を移動させ、電気的に外部と接続する機能を果たす。図4に示すように、第1電極タブ140と第2電極タブ150は、電極板の巻取方向と平行に延長される。このように、電極タブが電極板の巻取方向と平行に延長されることにより、第1および第2電極タブ140、150、正極板110、負極板120が変形したまま湾曲し、前記正極板110、負極板120、または第1および第2電極タブ140、150に損傷を与えるような状況を防止することができる。このような状況は、電極タブ140、150、電解質を収容する二次電池ケースが、電極組立体の巻取方向で湾曲している間、前記電極タブ140、150が前記電極組立体に垂直に形成されるときに発生し得る。したがって、本発明の実施形態では、電極タブ140、150は、電極組立体の巻取方向と平行に延長可能である。あるいは、巻取方向と平行に一体に形成されるか、別途に分離して形成された後に、巻取方向と平行に付着可能である。
【0041】
図4を参照すると、電極組立体100は、電解液とともに電池ケース210に収納される。前記電解液としては、有機溶媒にリチウム塩(LiPF6、LiBF4など)および多様な添加剤を溶解させたものが使用される。本実施形態に使用可能な電解液は、十分な量のリチウム塩を溶解させることができ、低い粘度を有するものである。特に、二次電池が充放電過程において正極板110および負極板120の表面で不活性であることが要求される。例えば、電解液の材料としては、エチレンカーボネート(ethylene carbonate、EC)、プロピレンカーボネート(propylene carbonate、PC)、ジメチルカーボネート(dimethyl carbonate、DMC)、ジエチルカーボネート(Diethyl Carbonate、DEC)、エチルメチルカーボネート(ethyl methyl carbonate、EMC)のうちのいずれか1つ以上からなり得る。
【0042】
また、本発明では、電解液は、固体電解液であってポリマーゲルをともに使用することができる。ポリマーゲルを用いた電解液は、沸点が高く、燃焼に対して安定しており、電解液の漏液を防止できるという利点がある。このようなポリマーゲルの材料としては、例えば、ポリエチレングリコール(polyethylene glycol、PEG)、ポリアクリロニトリル(polyacrylonitrile、PAN)、ポリメチルメタクリレート(polymethylmethacrylate、PMMA)、ポリビニルジフルオライド(polyvinyldifluoride、PVDF)のうちのいずれか1つ以上を含むことができる。
【0043】
前記ポリマーゲルは、ポリマーの前駆体(prepolymer)のゲル化反応によって形成できる。前記ポリマーの前駆体は、プレポリマーを意味するもので、より具体的には、前記ポリマーゲルは、ポリマーの前駆体を電池ケースに収納させた後、前記ポリマー前駆体が収納された電池ケースを加熱して形成できる。
【0044】
本発明において、電解液として、前記のようなポリマーゲルを使用する場合には、電極組立体と電解液を収納した二次電池ケースを、先に電極組立体の巻取方向に平行な方向に湾曲変形させた後に熱硬化工程を経ることが好ましい。
【0045】
また、本発明において、電池ケース210は、パウチ型ケースであり、本体211とカバー212とから構成される。本実施形態にかかる二次電池200は、電極組立体100を本体211の収納部211aに配置させた後、本体211とカバー212とを密着させた状態で、融着部213を熱融着して製作される。これをより詳細に説明すると、本発明において、前記パウチは、折り畳んで綴ることが可能な一体型に形成できる。このとき、前記パウチは、第1側面、第2側面、および前記第1側面と第2側面とを連結する第3側面で融着部213を介して密封され、前記第1側面と第2側面との間で前記第3側面に対向する第4側面を形成するカバー212を含み、前記第1電極タブ140および第2電極タブ150は、第3側面上で密封部である融着部213を介して延長できる。
【0046】
図5は、内部に電極組立体と電解液が収納されて密封された湾曲形状を有する前の二次電池の斜視図であり、図6A、図6Bは、本実施形態にかかる巻取軸に垂直な断面が湾曲形状を有するパウチ型二次電池の側面投影図である。
【0047】
図5を参照すると、前記パウチ型電池ケース210は、その内部に電極組立体100とともに電解液を収納させた後、熱融着などの方式を用いて密封される。具体的には、前記電池ケース210の融着部213と、前記融着部213と接するカバー212とを、別途の圧着治具を用いて圧着しながら、一定の温度以上に加熱する。このとき、前記融着部213を介して第1および第2電極タブ140、150が露出する。また、図示のように、前記第1および第2電極タブ140、150は互いに離隔して存在する。
【0048】
本発明によれば、図6A、図6Bに示すように、巻取軸に垂直な断面が湾曲形状を有するようにするために、電極組立体の巻取軸に平行な方向に湾曲変形を実施する。これをより詳細に説明すると、まず、図5に示す二次電池200は平面の形態である。前記二次電池200は、二次電池が装着される部位が曲面である電子機器に装着するとき、空間を非効率的に利用し、前記電子機器の小型化、薄型化を妨げる。したがって、図6A、図6Bに示すように、二次電池200を前記電極組立体100の巻取軸(図3A参照)を中心に前記巻取軸に垂直な断面が、中心部に対して、両側端部が同一方向に緩やかにともに撓むようにする。すなわち、前記両側端部は、中心部に対して、水平面を基準として、両者とも上方に撓んでいるか(図6A)、または下方に撓んでいればよい(図6B)。
【0049】
図6A、図6Bに示すように、前記電極組立体100が収納された二次電池200を湾曲させることにより、前記電池ケース210および前記電池ケース210の内部に存在する電極組立体100も同様に湾曲する。前記電極組立体100の湾曲方向は、前記電極組立体100の巻取方向に平行な方向となる。図示のように、前記電極組立体100において、前記第1および第2電極タブ140、150に対して垂直な面の幅は狭いが、相対的に前記電極タブ140、150に対して水平な面の幅は広い。すなわち、前記電極組立体100が湾曲する部分は、相対的により広い幅を基準として湾曲させる。これにより、前記電極組立体100に加えられる力が分散し、前記電極組立体100が損傷することを防止することができる。したがって、前記二次電池200の容量および寿命などを向上させることができる。
【0050】
このときに使用される電解液は、上述したような通常の液体電解液を使用するか、または前記液体電解液のみならず、固体電解液も使用可能である。ただし、固体電解液の使用時には、二次電池200を湾曲させた後に熱硬化工程を経ることが好ましい。
【0051】
すなわち、前記二次電池200に、固体電解液であってポリマーゲルを電解液として使用する場合には、前述したように、前記ポリマー前駆体(prepolymer)を電極組立体100とともに電池ケース210に収納させた後に熱硬化させる。このような熱硬化工程により、前記ポリマー前駆体はポリマーゲル(polymer gel)になる。ただし、前記熱硬化工程は、前記電極組立体100を湾曲させた後に行うことが好ましい。これは、ポリマーゲルは、高分子が架橋された型であるため、二次電池200は、ポリマーゲルによって強度が増加する。したがって、前記二次電池200は、外部衝撃によって容易に変形しないため、安定して用いることができる。
【0052】
反面、前記二次電池200を湾曲させる前に前記ポリマー前駆体を熱硬化させた場合に問題が生じ得る。具体的には、熱硬化されたポリマーゲルは流動性が減少する。したがって、ポリマーゲルは、電極組立体100の表面とその周辺部を硬直させかねない。すなわち、前記ポリマーゲルを熱硬化させた後に組立体100を湾曲させる場合には、前記電極組立体100を構成する第1および第2電極板の活物質層が剥がれるなどの問題が生じ得る。反面、本発明の実施形態によれば、ポリマー前駆体は、電極組立体100が湾曲した形状に形成されるとき、すなわち、熱硬化状態の前には溶液である。したがって、電極組立体が湾曲し、電解質がポリマー前駆体の状態では、このような問題を予防することができる。
【0053】
このように、二次電池200を湾曲させる方法は、前記二次電池200を加圧および熱処理して実施できる。このとき、前記加圧および熱処理温度は、前記二次電池200の内部に収納された電極組立体100と、電解液の劣化を最小化できる条件が好ましい。また、別途の加熱工程なしに、常温で加圧して行うことが特に好ましい。
【0054】
このように、本発明にかかる二次電池200は、所定の曲面が形成されており、その内部に収納された電極組立体100も、前記二次電池200と同一の形状に撓んでいる。
【0055】
図7〜図9は、本発明の他の態様にかかる実施形態を示す図である。まず、図7は、電極組立体および前記電極組立体が収納される電池ケースを示す。
【0056】
図7を参照すると、本実施形態にかかる二次電池300は、一面が開放された面を有する電池ケース310と、前記開放された面を密閉するキャップ組立体320と、前記電池ケース310に収納される電極組立体100とを含む。また、前記電池ケース310の内部には、電極組立体100とともに電解液が収納される。
【0057】
ここで、前記電極タブ140、150は、図2に関して記述された内容と同一である。前記電極タブ140、150により、前記二次電池300は装置と電気的に接続される。本実施形態にかかる二次電池300は、角形電池ケース310を含む。前記角形電池ケース310は、電極組立体100と上述した液体または固体状態の電解液を収容する。キャップ組立体320は、前記角形電池ケース310の上部に組立てられるもので、電極組立体100が角形電池ケース310から離脱しないように前記角形電池ケース310の開放された面を密封する。
【0058】
図7に示すように、キャップ組立体320は、前記角形ケース310の開放された面を密封する。前記キャップ組立体は、キャッププレートを基板とし、陰極ピン321、安全ベント322、および電解液注入口323を含む。
【0059】
前記陰極ピン321の下端部には、第2電極タブ150がジグザグ状に折曲げられ、前記陰極ピン321の下端部に溶接される。また、第1電極タブ140は、キャッププレートに溶接される。このとき、前記第1および第2電極タブ140、150を結合させる溶接方法としては、抵抗溶接、レーザ溶接などが用いられ、一般的には抵抗溶接が用いられる。
【0060】
図8は、内部に電極組立体と電解液が収納されて密封された湾曲形状を有する前の二次電池の斜視図であり、図9は、本実施形態にかかる巻取軸に垂直な断面が湾曲形状を有する角形二次電池の投影図である。
【0061】
図8を参照すると、前記角形電池ケース310は、その内部に電極組立体100とともに電解液を収納させた後、前記キャップ組立体320によって密封される。具体的には、前記キャップ組立体320の周辺部は、前記角形電池ケース310の開口された面の角と溶接される。
【0062】
図8に示す角形二次電池300は、外面が平面である六面体である。前述したように、図8に示す二次電池300の場合、前記二次電池300が装着される外部電子機器の空間が曲面の場合、空間を非効率的に利用するようになる。したがって、二次電池を、巻取軸(図3A参照)を中心に垂直な断面が曲面を有するようにする。具体的には、前記二次電池300は、キャップ組立体320と、前記キャップ組立体320に対応する位置に存在する底面とが同一方向に向かうようにする。すなわち、前記キャップ組立体320と底面は、中心部に対して、水平面を基準として、いずれも上方に撓むか、またはいずれも下方に撓んで同一方向に向かう。
【0063】
前記角形二次電池300が湾曲することにより、前記二次電池300の内部に収納された電極組立体100も同一方向に湾曲する。ここで、前記電極組立体100の湾曲方向は、前記電極組立体100の巻取方向と同一になる。前記電極組立体は、電極組立体において相対的により広い幅を基準として湾曲させる。前記湾曲する部分の幅が広いほど曲率半径が大きくなるため、前記電極板に加えられる力を分散させることができる。したがって、前記第1および第2電極板(図2参照)が破損することを防止することができる。
【0064】
前記二次電池300を湾曲させる方式では、前記二次電池300の湾曲形状に対応する形状を有する治具を用いることができる。このとき、前記治具とともに熱処理してより容易に湾曲させることもできる。一方、前記湾曲条件は、電解液の劣化を最小化できる条件が適当である。前述した内容以外の電解液および前記二次電池を湾曲させる方式に関する内容は、図6に示すのと同一であるため、詳細な内容は省略する。
【0065】
本発明の技術思想は、良好な実施形態により具体的に記述されたが、上記実施形態は、本発明を説明するためのものであって、本発明を制限するためのものではないことに留意しなければならない。また、本発明の技術分野における通常の知識を有する者であれば、本発明の技術思想の範囲内で多様な変形および変更が可能であることを理解することができる。
【0066】
上述した発明の権利範囲は、下記の特許請求の範囲により定められるものであって、本明細書の記載に拘束されず、特許請求の範囲と均等の範囲に属する変形と変更は、すべて本発明の範囲に属する。
【符号の説明】
【0067】
100:電極組立体
110:第1電極板
120:第2電極板
130:セパレータ
140:第1電極タブ
150:第2電極タブ
160:巻取軸
200:二次電池
210:電池ケース
300:二次電池
310:電池ケース
320:キャップ組立体
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ハウジングと、
第1方向から延びた第1軸を中心に巻取られた第1電極板、セパレータ、および第2電極板を含み、前記第1方向に垂直な第2方向の厚さと、前記第1方向および第2方向に垂直な第3方向の長さとを有し、前記長さは、前記厚さより大きく形成された状態で、前記第1軸に平行な第2軸に対して湾曲面を有する電極組立体と、
前記第1電極板および第2電極板にそれぞれ接続され、前記第1方向に垂直な方向で前記電極組立体から突出した第1電極タブおよび第2電極タブとを含むことを特徴とする電池。
【請求項2】
前記ハウジングは、湾曲面を有し、前記湾曲面は、前記電極組立体の湾曲面に対応することを特徴とする請求項1に記載の電池。
【請求項3】
前記ハウジングは、密封部を含むパウチであり、前記第1および第2電極タブは、前記密封部を介して延長されることを特徴とする請求項1に記載の電池。
【請求項4】
前記パウチは、第1領域と、前記電極組立体を収容する収納部を備えた第2領域とを含むが、前記第1領域は、前記収納部を覆い、前記パウチは、前記第1領域に向かって湾曲していることを特徴とする請求項3に記載の電池。
【請求項5】
前記パウチは、湾曲して前記第1領域が前記第2軸と第2領域との間に位置することを特徴とする請求項4に記載の電池。
【請求項6】
前記パウチは、第1領域と、前記電極組立体を収容する収納部を備えた第2領域とを含むが、前記第1領域は、前記収納部を覆い、前記パウチは、前記第2領域に向かって湾曲していることを特徴とする請求項5に記載の電池。
【請求項7】
前記パウチは、湾曲して前記第2領域が前記第2軸と第1領域との間に位置することを特徴とする請求項6に記載の電池。
【請求項8】
前記パウチは、折り畳んで綴ることが可能な一体型で、第1側面、第2側面、および前記第1側面と第2側面とを連結する第3側面で密封され、
前記第1側面と第2側面との間で前記第3側面に対向する第4側面を形成するカバーを含み、
前記第1電極タブおよび第2電極タブは、第3側面上で融着された密封部を介して延長されることを特徴とする請求項5に記載の電池。
【請求項9】
前記ハウジングは、キャップ組立体によって密封される開口部を有するケースであり、
前記電極組立体は、前記ケース内に位置し、前記第1軸が前記キャップ組立体の面と平行であり、前記第1電極タブおよび第2電極タブは、前記キャップ組立体に向かって延長されることを特徴とする請求項1に記載の電池。
【請求項10】
前記ケースは、湾曲して前記電池の一側面の外側表面が凹部の形態を有することを特徴とする請求項9に記載の電池。
【請求項11】
前記ケースは、第2軸に対して湾曲面を有し、前記凹部は、第2軸と対向することを特徴とする請求項10に記載の電池。
【請求項12】
電極組立体と、前記電極組立体から突出する第1電極タブおよび第2電極タブとを含む電池の製造方法において、
ハウジングを提供するステップと、
第1方向から延びた第1軸を中心に巻取られた第1電極板、セパレータ、および第2電極板を含み、前記第1方向に垂直な第2方向の厚さと、前記第1方向および第2方向に垂直な第3方向の長さとを有し、前記長さは、前記厚さより大きく形成された状態で、前記第1軸に平行な第2軸に対して湾曲面を有し、前記第1電極板および第2電極板にそれぞれ接続され、前記第1方向に垂直な方向で前記電極組立体から突出した第1電極タブおよび第2電極タブを含む電極組立体を前記ハウジング内に配置するステップと、
前記第1軸に平行な第2軸に対して湾曲面を有するように前記電極組立体を形成するステップとを含むことを特徴とする電池の製造方法。
【請求項13】
前記ハウジング内に電解質ポリマー前駆体を配置するステップと、
前記前駆体を熱硬化して固体電解質を形成するステップとをさらに含むことを特徴とする請求項12に記載の電池の製造方法。
【請求項14】
前記電極組立体が湾曲面を有するように形成するステップは、前記ハウジング内の電極組立体を配置する前に行われることを特徴とする請求項12に記載の電池の製造方法。
【請求項15】
前記ハウジングが湾曲面を有するようにするステップをさらに含むが、前記ハウジングの湾曲面は、前記電極組立体の湾曲面に対応することを特徴とする請求項12に記載の電池の製造方法。
【請求項16】
前記電極組立体が湾曲面を有するようにするステップは、前記ハウジング内の電極組立体を配置した後に行われることを特徴とする請求項15に記載の電池の製造方法。
【請求項17】
前記ハウジング内に電解質ポリマー前駆体を配置するステップと、
前記前駆体を熱硬化して固体電解質を形成するステップとをさらに含むことを特徴とする請求項16に記載の電池の製造方法。
【請求項18】
前記ハウジング内に電解質ポリマー前駆体を配置するステップは、前記ハウジング内の電極組立体を配置した後に行われることを特徴とする請求項17に記載の電池の製造方法。
【請求項1】
ハウジングと、
第1方向から延びた第1軸を中心に巻取られた第1電極板、セパレータ、および第2電極板を含み、前記第1方向に垂直な第2方向の厚さと、前記第1方向および第2方向に垂直な第3方向の長さとを有し、前記長さは、前記厚さより大きく形成された状態で、前記第1軸に平行な第2軸に対して湾曲面を有する電極組立体と、
前記第1電極板および第2電極板にそれぞれ接続され、前記第1方向に垂直な方向で前記電極組立体から突出した第1電極タブおよび第2電極タブとを含むことを特徴とする電池。
【請求項2】
前記ハウジングは、湾曲面を有し、前記湾曲面は、前記電極組立体の湾曲面に対応することを特徴とする請求項1に記載の電池。
【請求項3】
前記ハウジングは、密封部を含むパウチであり、前記第1および第2電極タブは、前記密封部を介して延長されることを特徴とする請求項1に記載の電池。
【請求項4】
前記パウチは、第1領域と、前記電極組立体を収容する収納部を備えた第2領域とを含むが、前記第1領域は、前記収納部を覆い、前記パウチは、前記第1領域に向かって湾曲していることを特徴とする請求項3に記載の電池。
【請求項5】
前記パウチは、湾曲して前記第1領域が前記第2軸と第2領域との間に位置することを特徴とする請求項4に記載の電池。
【請求項6】
前記パウチは、第1領域と、前記電極組立体を収容する収納部を備えた第2領域とを含むが、前記第1領域は、前記収納部を覆い、前記パウチは、前記第2領域に向かって湾曲していることを特徴とする請求項5に記載の電池。
【請求項7】
前記パウチは、湾曲して前記第2領域が前記第2軸と第1領域との間に位置することを特徴とする請求項6に記載の電池。
【請求項8】
前記パウチは、折り畳んで綴ることが可能な一体型で、第1側面、第2側面、および前記第1側面と第2側面とを連結する第3側面で密封され、
前記第1側面と第2側面との間で前記第3側面に対向する第4側面を形成するカバーを含み、
前記第1電極タブおよび第2電極タブは、第3側面上で融着された密封部を介して延長されることを特徴とする請求項5に記載の電池。
【請求項9】
前記ハウジングは、キャップ組立体によって密封される開口部を有するケースであり、
前記電極組立体は、前記ケース内に位置し、前記第1軸が前記キャップ組立体の面と平行であり、前記第1電極タブおよび第2電極タブは、前記キャップ組立体に向かって延長されることを特徴とする請求項1に記載の電池。
【請求項10】
前記ケースは、湾曲して前記電池の一側面の外側表面が凹部の形態を有することを特徴とする請求項9に記載の電池。
【請求項11】
前記ケースは、第2軸に対して湾曲面を有し、前記凹部は、第2軸と対向することを特徴とする請求項10に記載の電池。
【請求項12】
電極組立体と、前記電極組立体から突出する第1電極タブおよび第2電極タブとを含む電池の製造方法において、
ハウジングを提供するステップと、
第1方向から延びた第1軸を中心に巻取られた第1電極板、セパレータ、および第2電極板を含み、前記第1方向に垂直な第2方向の厚さと、前記第1方向および第2方向に垂直な第3方向の長さとを有し、前記長さは、前記厚さより大きく形成された状態で、前記第1軸に平行な第2軸に対して湾曲面を有し、前記第1電極板および第2電極板にそれぞれ接続され、前記第1方向に垂直な方向で前記電極組立体から突出した第1電極タブおよび第2電極タブを含む電極組立体を前記ハウジング内に配置するステップと、
前記第1軸に平行な第2軸に対して湾曲面を有するように前記電極組立体を形成するステップとを含むことを特徴とする電池の製造方法。
【請求項13】
前記ハウジング内に電解質ポリマー前駆体を配置するステップと、
前記前駆体を熱硬化して固体電解質を形成するステップとをさらに含むことを特徴とする請求項12に記載の電池の製造方法。
【請求項14】
前記電極組立体が湾曲面を有するように形成するステップは、前記ハウジング内の電極組立体を配置する前に行われることを特徴とする請求項12に記載の電池の製造方法。
【請求項15】
前記ハウジングが湾曲面を有するようにするステップをさらに含むが、前記ハウジングの湾曲面は、前記電極組立体の湾曲面に対応することを特徴とする請求項12に記載の電池の製造方法。
【請求項16】
前記電極組立体が湾曲面を有するようにするステップは、前記ハウジング内の電極組立体を配置した後に行われることを特徴とする請求項15に記載の電池の製造方法。
【請求項17】
前記ハウジング内に電解質ポリマー前駆体を配置するステップと、
前記前駆体を熱硬化して固体電解質を形成するステップとをさらに含むことを特徴とする請求項16に記載の電池の製造方法。
【請求項18】
前記ハウジング内に電解質ポリマー前駆体を配置するステップは、前記ハウジング内の電極組立体を配置した後に行われることを特徴とする請求項17に記載の電池の製造方法。
【図1】
【図2】
【図3A】
【図3B】
【図4】
【図5】
【図6A】
【図6B】
【図7】
【図8】
【図9】
【図2】
【図3A】
【図3B】
【図4】
【図5】
【図6A】
【図6B】
【図7】
【図8】
【図9】
【公開番号】特開2012−151110(P2012−151110A)
【公開日】平成24年8月9日(2012.8.9)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2012−2453(P2012−2453)
【出願日】平成24年1月10日(2012.1.10)
【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24年8月9日(2012.8.9)
【国際特許分類】
【出願日】平成24年1月10日(2012.1.10)
【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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