二次電池
【課題】二次電池を提供する。
【解決手段】二次電池が開示され、該二次電池は、それぞれ第１電極活物質及び第２電極活物質、並びに第１電極タブ及び第２電極タブが形成された第１電極板及び第２電極板と、第１電極板及び第２電極板間で重なるように配置されたセパレータと、を含む電極組立体と、電極組立体の長手方向に沿って互いに反対になる第１端部及び第２端部のうちいずれか１つの端部上に配置されたものであって、端部上に露出された段差のついた表面を覆って平滑化させるための平坦化部材と、を含む。これにより、電極組立体の端部に形成される段差のついた表面を平滑化させることによって、段差のついた表面による電極組立体の内部損傷を防止し、正極・負極間の内部短絡を防止することが可能である。
【解決手段】二次電池が開示され、該二次電池は、それぞれ第１電極活物質及び第２電極活物質、並びに第１電極タブ及び第２電極タブが形成された第１電極板及び第２電極板と、第１電極板及び第２電極板間で重なるように配置されたセパレータと、を含む電極組立体と、電極組立体の長手方向に沿って互いに反対になる第１端部及び第２端部のうちいずれか１つの端部上に配置されたものであって、端部上に露出された段差のついた表面を覆って平滑化させるための平坦化部材と、を含む。これにより、電極組立体の端部に形成される段差のついた表面を平滑化させることによって、段差のついた表面による電極組立体の内部損傷を防止し、正極・負極間の内部短絡を防止することが可能である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、充放電の可能な二次電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話、ノート型パソコンのようなモバイル機器に係わる技術開発及び生産増加によって、エネルギー源として、二次電池の需要が急増している。最近では、化石燃料を代替するための代替エネルギー源として、電気自動車、ハイブリッド自動車の用途にも、活発な研究開発が進められている。
【０００３】
このような二次電池は、発電素子として電極組立体を含むが、電極組立体の段差のついた表面による内部損傷、例えば、電極活物質の脱落や、電極組立体内部シートのスクラッチ、裂けなどによって充放電効率が落ち、正極・負極間の内部短絡が発生するという危険性がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の一実施形態は、電極組立体の端部に形成される段差のついた表面を平滑化させることによって、段差のついた表面による電極組立体の内部損傷を防止し、正極・負極間の内部短絡を防止することができる二次電池を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記のような課題及びそれ以外の課題を解決するために、本発明の二次電池は、それぞれ第１電極活物質及び第２電極活物質、並びに第１電極タブ及び第２電極タブが形成された第１電極板及び第２電極板と、前記第１電極板及び前記第２電極板間で重なるように配置されたセパレータと、を含む電極組立体と、前記電極組立体の長手方向に沿って互いに反対になる第１端部及び第２端部のうちいずれか１つの端部上に配置されたものであって、前記端部上に露出された段差のついた表面を覆って平滑化させるための平坦化部材と、を含む。
【０００６】
例えば、前記平坦化部材は、前記第１電極活物質及び前記第２電極活物質の境界、前記第１電極タブ及び前記第２電極タブ、前記第１電極板及び前記第２電極板のエッジまたは前記セパレータのエッジの段差形状のうち、少なくとも一つ以上の段差形状を受容するための受容部を含む。
【０００７】
例えば、前記平坦化部材は、前記電極組立体の端部上に露出された段差のついた表面と相補的な段差形状を有する。
【０００８】
例えば、前記平坦化部材は、シート基材上に積層され、相互に段差がつくように形成された少なくとも２層以上のコーティング層を含む。
【０００９】
例えば、前記平坦化部材は、前記電極組立体の端部上に塗布及び硬化された絶縁性樹脂系で形成される。
【００１０】
例えば、前記平坦化部材は、前記第１電極活物質及び前記第２電極活物質の境界、前記第１電極タブ及び前記第２電極タブ、前記第１電極板及び前記第２電極板のエッジ、または前記セパレータのエッジのうち少なくとも一つ以上を覆うように形成される。
【００１１】
例えば、前記第１電極タブ及び前記第２電極タブは、前記電極組立体の第１端部上に共に形成され、前記平坦化部材は、前記第１電極タブ及び前記第２電極タブを共に覆うように延設される。
【００１２】
例えば、前記第１電極タブ及び前記第２電極タブの間には、前記第１電極タブを横切って延びる前記第１電極板のエッジ、及び前記第１電極板のエッジよりもさらに延びる前記セパレータのエッジが形成され、前記平坦化部材は、前記第１電極タブ及び前記第２電極タブと共に、前記第１電極板のエッジ及び前記セパレータのエッジを連続して覆うように延設される。
【００１３】
例えば、前記電極組立体の第１端部で、前記セパレータは、前記第１電極板より長く、前記第２電極板より短く延びる。
【００１４】
例えば、前記第１電極板及び前記第２電極板は、電極活物質が形成されていない無地部を含み、前記平坦化部材は、前記無地部を覆う。
【００１５】
例えば、前記平坦化部材は、前記第１電極板のエッジ及び前記セパレータのエッジを覆う。
【００１６】
例えば、前記平坦化部材は、前記第１電極タブを横切って延び、前記第１電極活物質の境界を覆う。
【００１７】
例えば、前記平坦化部材は、前記電極組立体の段差を受容するための空間を定義する第１面と、平坦な第２面と、を有し、平坦な前記第２面は、前記電極組立体の巻き取り時に、段差による圧力を軽減させることができる。
【００１８】
例えば、前記第１電極板及び前記第２電極板は、電極活物質が形成されていない無地部を含み、前記平坦化部材は、前記無地部を覆う。
【００１９】
例えば、前記平坦化部材は、前記第１電極板のエッジ及び前記セパレータのエッジを覆う。
【００２０】
例えば、前記平坦化部材は、前記第１電極活物質のエッジ及び前記第１電極板のエッジを覆う。
【００２１】
例えば、前記第１電極タブ及び第２電極タブは、前記電極組立体の前記第１端部及び前記第２端部にそれぞれ形成される。
【００２２】
例えば、前記電極組立体は、前記第１端部を巻き取り開始部とし、前記第２端部を巻き取り終了部とし、ロール状に巻き取られ、前記平坦化部材は、前記第１端部上に形成される。
【００２３】
例えば、前記平坦化部材は、前記第１端部上及び第２端部上にそれぞれ形成された第１平坦化部材及び第２平坦化部材を含む。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の一実施形態による二次電池は、電極組立体の端部上に露出された段差のついた表面を埋め込んで平滑化された表面を提供することによって、電極組立体の巻き取り時に、段差のついた表面と対向することによる内部損傷や内部短絡を防止し、電極組立体の反復的な充放電中に、熱膨脹による内部圧力や、セパレータと電極板との粘着、または電極組立体の圧縮成形のための加圧過程で生じる加圧圧力にもかかわらず、電極組立体の損傷及び内部短絡を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の一実施形態による二次電池を図示した斜視図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿って切り取った断面図である。
【図３】図１の二次電池を展開した状態で図示した斜視図である。
【図４】図３の断面図である。
【図５】本発明と対応する比較例で、電極組立体の巻き取りについて説明するための図面である。
【図６】平坦化部材の互いに異なる実施形態を示す断面図である。
【図７】平坦化部材の互いに異なる実施形態を示す断面図である。
【図８】平坦化部材の互いに異なる実施形態を示す断面図である。
【図９】本発明の他の実施形態による二次電池の断面図である。
【図１０】本発明のさらに他の実施形態による二次電池の斜視図である。
【図１１】本発明のさらに他の実施形態による二次電池の斜視図である。
【図１２】図１１の断面図である。
【図１３】本発明のさらに他の実施形態による二次電池の断面図である。
【図１４】本発明のさらに他の実施形態による二次電池の分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、添付された図面を参照し、本発明の望ましい実施形態について説明する。
【００２７】
図１は、本発明の一実施形態による二次電池の斜視図である。図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線に沿って切り取った断面図である。
【００２８】
図面を参照すれば、二次電池は、電極組立体１００と、電極組立体１００の巻き取り方向に、第１端部Ｓ１及び第２端部Ｓ２のうちいずれか１つの端部上に形成される平坦化部材２１０と、を含む。
【００２９】
電極組立体１００は、電極活物質が塗布された第１電極板１１０及び第２電極板１２０を、セパレータ１５０を介在して相互に隔離させ、また追加セパレータ１５０’を介在し、第１電極板１１０及び第２電極板１２０を相互に隔離させることができる。
【００３０】
第１電極板１１０及び第２電極板１２０、並びにセパレータ１５０を、ゼリーロール状に共に巻き取り、ロール状に成形することができる。例えば、電極組立体１００の第１端部Ｓ１を巻き取りの開始部とし、電極組立体１００の第２端部Ｓ２を巻き取りの終了部とし、ロール状に成形することができる。
【００３１】
第１電極板１１０及び第２電極板１２０、並びにそれらの間のセパレータ１５０を含む電極組立体１００は、巻き取り中心を取り囲み、内側から外側に向けてロール状に延び、第１端部Ｓ１は、巻き取り中心、あるいは巻き取り中心に隣接するように形成され、第２端部Ｓ２は、電極組立体１００の外周の一部を形成し、最外郭を形成することができる。
【００３２】
例えば、ロール状に巻き取られた電極組立体１００は、円柱形状の外形を有し、必要によって、加圧成形過程を介して、平たくプレス成形された形態、例えば、楕円形断面を有する形態に成形することができる。
【００３３】
第１電極板１１０及び第２電極板１２０には、化学反応で形成された電荷を外部回路に引き出し、充放電電流のパスを形成するための第１電極タブ１１３及び第２電極タブ１２３が形成される。
【００３４】
第１電極板１１０及び第２電極板１２０は、セパレータ１５０を介在して互いに重なるように配置されるが、巻き取り方向によって、セパレータ１５０の外側に配置された第２電極板１２０が、電極組立体１００の最外郭ターンを形成し、セパレータ１５０の内側に配置された第１電極板１１０が、第２電極板１２０の内側に配置されてもよい。
【００３５】
例えば、最外郭の電極を負極、その内側の電極を正極に選択することによって、第１電極板１１０及び第２電極板１２０は、それぞれ正極板及び負極板として形成される。ただし、余裕をもった十分な長さに延設されたセパレータ１５０が、第２電極板１２０の周囲を覆い包みつつ、最外郭ターンを形成することもできる。
【００３６】
図３は、図１の二次電池を展開して図示した図面である。図４は、図３の断面形状を図示した図面である。
【００３７】
図３を参照すれば、電極組立体１００では、一方向に沿って帯状に延設された第１電極板１１０及び第２電極板１２０が、セパレータ１５０を介在して互いに対面するように積層される。
【００３８】
第１電極板１１０は、第１電極活物質１１５で生じる電荷の移動経路を提供し、第１電極活物質１１５を支持する機能を行う。例えば、第１電極板１１０は、正極として機能し、アルミニウムまたはアルミニウム合金を含んでもよい。
【００３９】
第１電極板１１０の少なくとも一面上には、第１電極活物質１１５が形成される。第１電極活物質１１５は、電極活物質、バインダ、導電剤などからなる電極合剤を溶媒に分散させてスラリ状にした後、これを電極板１１０の少なくとも一面に塗布し、乾燥及び圧縮して形成される。
【００４０】
第１電極板１１０には、第１電極活物質１１５が形成されていない無地部が形成され、例えば、第１電極板１１０の長手方向に沿って、第１端部１１０Ｓ１及び第２端部１１０Ｓ２のうち少なくとも一端部には、第１電極活物質１１５が形成されていない無地部が形成される。図示された実施形態では、第１電極板１１０の第１端部１１０Ｓ１及び第２端部１１０Ｓ２に、無地部が形成されている。
【００４１】
無地部上には、化学反応で形成された電荷を外部に取り出すための第１電極タブ１１３が形成される。例えば、第１電極タブ１１３は、第１端部１１０Ｓ１の無地部上に形成され、超音波溶接で、第１端部１１０Ｓ１の無地部に結合される。第１電極タブ１１３は、正極タブとして機能し、アルミニウムまたはアルミニウム合金を含んでもよい。
【００４２】
第２電極板１２０は、第２電極活物質１２５で生じる電荷の移動経路を提供し、第２電極活物質１２５を支持する機能を行う。例えば、第２電極板１２０は、負極として機能し、銅または銅合金を含んでもよい。
【００４３】
第２電極板１２０の少なくとも一面上には、第２電極活物質１２５が形成される。第２電極活物質１２５は、電極活物質、バインダ、導電剤などからなる電極合剤を溶媒に分散させてスラリ状にした後、これを電極板１２０の少なくとも一面に塗布し、乾燥及び圧縮して形成される。
【００４４】
第２電極板１２０には、第２電極活物質１２５が形成されていない無地部が形成され、例えば、第２電極板１２０の長手方向に沿って、第１端部１２０Ｓ１及び第２端部１２０Ｓ２のうち少なくとも一端部には、第２電極活物質１２５が形成されていない無地部が形成される。図示された実施形態では、第２電極板１２０の第１端部１２０Ｓ１及び第２端部１２０Ｓ２に、無地部が形成されている。
【００４５】
無地部上には、化学反応で形成された電荷を外部に取り出すための第２電極タブ１２３が形成される。例えば、第２電極タブ１２３は、第１端部１２０Ｓ１の無地部上に形成され、超音波溶接で、第１端部１２０Ｓ１の無地部に結合される。第２電極タブ１２３は、負極タブとして機能し、ニッケルまたはニッケル合金を含んでもよい。
【００４６】
例えば、第１電極タブ１１３及び第２電極タブ１２３は、電極組立体１１０の第１端部Ｓ１に共に形成され、後述するように、隣接した位置の第１電極タブ１１３及び第２電極タブ１２３を共に埋め込む平坦化部材２１０を介して、第１電極タブ１１３及び第２電極タブ１２３の段差のついた形状を除去し、電極組立体１００の巻き取り時に、電極タブ１１３，１２３の段差のついた形状と対向することによる圧力集中を避けることができる。これについては、後でさらに詳細に説明する。
【００４７】
第１電極板１１０及び第２電極板１２０は、セパレータ１５０を介在して互いに対面するように積層され、セパレータ１５０は、第１電極板１１０及び第２電極板１２０間で、正極・負極間の短絡を防止する。セパレータ１５０は、高いイオン透過度を有し、機械的な強度を有する多孔性フィルムから形成され、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ポリマーから形成される。
【００４８】
セパレータ１５０は、第１電極板１１０及び第２電極板１２０間で十分な長さに延び、熱的伸縮による第１電極板１１０及び第２電極板１２０間の内部短絡を防止することができるが、例えば、第１電極板１１０及び第２電極板１２０のうち少なくともいずれか一つより、長く延設される。
【００４９】
二次電池は、電極組立体１００の内部に含浸されている電解質（図示せず）をさらに含んでもよい。電解質（図示せず）は、電極組立体１００と共に、電池ケース（図示せず）内に収容されて電極組立体１００内に含浸され、例えば、電解質としては、非水系電解質が使われる。
【００５０】
図３及び図４を参照すれば、電極組立体１００の第１端部Ｓ１上には、平坦化部材２１０が形成される。平坦化部材２１０は、第１電極タブ１１３及び第２電極タブ１２３を含みつつ、それら間の段差のついた表面を覆うように形成される。平坦化部材２１０は、第１電極タブ１１３及び第２電極タブ１２３が形成する段差の形状、すなわち、第１電極タブ１１３及び第２電極タブ１２３が、第１電極板１１０及び第２電極板１２０から厚み方向に目立って突出した段差形状（または突出部、以下同様）を吸収する。平坦化部材２１０は、第１電極タブ１１３及び第２電極タブ１２３が形成する段差形状を吸収して段差形状を埋め込むように、第１電極タブ１１３及び第２電極タブ１２３を埋め込み、平坦化部材２１０の表面に段差形状を露出させず、実質的に扁平な表面を形成する。平坦化部材２１０自体は、扁平であってもよいが、必ずしも扁平である必要はない。例えば、平坦化部材２１０は、カーブや突出部を有してもよく、第１電極板１１０及び第２電極板１２０、並びにセパレータ１５０に損傷を与えることがある鋭利な突出部（段差形状）を軽減させる目的に寄与する限り、いかなる形状を有してもよい。
【００５１】
ここで、扁平な表面とは、平坦化部材２１０の表面に沿って完全に扁平な面を含み、段差形状が緩和された面、例えば、鋭利な段差形状が除去されるように平滑化された面を含む。
【００５２】
平坦化部材２１０は、第１電極タブ１１３及び第２電極タブ１２３を共に覆うように形成される。第１電極タブ１１３及び第２電極タブ１２３は、柔軟性が不足した硬い金属材料から形成され、コーナーを介して集中的な圧力を引き起こすことによって、相対的に内部損傷を起こす危険性がある。また、第１電極タブ１１３及び第２電極タブ１２３は、電気抵抗を考慮し、０．１ｍｍ以上の十分な厚みに形成されるので、それらを覆って埋め込む平坦化部材２１０を介して、段差のついた表面を平滑化させることができる。
【００５３】
平坦化部材２１０は、第１電極タブ１１３及び第２電極タブ１２３を共に埋め込むように、十分な長さに延設され、電極組立体１００の長手方向に沿って、第１電極タブ１１３及び第２電極タブ１２３の間に形成された段差形状が埋め込まれる。
【００５４】
一実施形態で、第１電極タブ１１３及び第２電極タブ１２３間には、第１電極板１１０のエッジ１１０ｅ、セパレータ１５０のエッジ１５０ｅが露出され、それら第１電極板１１０のエッジ１１０ｅ及びセパレータ１５０のエッジ１５０ｅは、第１電極タブ１１３及び第２電極タブ１２３と共に、階段形状に段差のついた表面を形成する。第１電極タブ１１３及び第２電極タブ１２３を共に覆うように形成される平坦化部材２１０は、第１電極板１１０のエッジ１１０ｅ及びセパレータ１５０のエッジ１５０ｅを含み、第１電極タブ１１３及び第２電極タブ１２３間の段差のついた表面を共に埋め込むことによって、段差のついた表面を外部に露出させず、平坦化部材２１０の表面を介して平滑化された面を提供する。
【００５５】
電極組立体１００の第１端部Ｓ１で、セパレータ１５０は、第１電極板１１０より長く、第２電極板１２０より短く形成され、第１電極板１１０より余裕をもって長く延びることによって、セパレータ１５０の熱的収縮にもかかわらず、第１電極板１１０及び第２電極板１２０間の短絡を防止することができる。
【００５６】
セパレータ１５０は、第１電極タブ１１３と第２電極タブ１２３との間で、エッジ１５０ｅを形成して終了してもよいが、セパレータ１５０が、第１電極タブ１１３及び第２電極タブ１２３、特に、セパレータ１５０の下側に配置される第２電極タブ１２３を露出させるように短く形成されることによって、第１電極タブ１１３及び第２電極タブ１２３が平坦化部材によって埋め込まれる。
【００５７】
電極組立体１００の第１端部Ｓ１上に、段差のついた表面がそのまま露出されれば、第１端部Ｓ１を巻き取り開始部とし、第１端部Ｓ１が巻き取り中心あるいは巻き取り中心に隣接するロール状に成形され、あるいは第１端部Ｓ１を巻き取り終了部とし、第１端部Ｓ１が外周上に形成されるロール状に成形される巻き取り過程で、第１端部Ｓ１の段差のついた表面と対面する対向面に圧力集中を誘発し、電極板１１０，１２０、またはセパレータ１５０に物理的な損傷を与え、スクラッチまたは裂けなどの損傷を発生させることがある。また、損傷したセパレータ１５０を通じ、あるいは電極板１１０，１２０から脱落した活物質によって、正極・負極間の短絡が起こりうる。
【００５８】
また、ロール状に巻き取られた電極組立体１００は、必要によって、圧縮成形することが可能であるが、このような圧縮成形時、電極組立体１００の第１端部Ｓ１は、それと対向する対向面に対して圧力集中を起こしうる。そして、充放電を反復することによって、電極組立体１００が膨脹することもあるが、電池ケース（図示せず）から、膨脹が抑制された電極組立体１００の内部には、巻き取り中心に向けた圧迫が生じることがあり、このとき、電極組立体１００の段差のついた表面は、電極板１１０，１２０、またはセパレータ１５０の損傷や、正極・負極間の短絡を引き起こすことがある。
【００５９】
特に、接着性にすぐれる高分子バインダをコーティングしたセパレータ１５０と電極板１１０，１２０とを高温下で加圧して互いに粘着させる技術では、セパレータ１５０と電極板１１０，１２０とを巻き取った電極組立体１００を高圧力で加圧するので、段差のついた表面による電極板１１０，１２０やセパレータ１５０の損傷を引き起こすことがある。
【００６０】
平坦化部材２１０は、電極組立体１００の巻き取り時、ロール状の電極組立体１００の内部で、電極組立体１００の他の部分と対向するように重なって当接することがある。このとき、平坦化部材２１０は、扁平な表面を介して、対向部分と段差のない接触面を形成することができ、対向部分の全面にわたって、均一な圧力で接触することによって、特定部分に圧力が集中することによる電極組立体１００の物理的な損傷を防止し、絶縁破壊による正極・負極間の短絡を防止することができる。
【００６１】
平坦化部材２１０の表面は、相対的に平滑な面を有し、裏面側には、電極組立体１００の段差のついた表面と相補的に段差のついた形状を有してもよい。例えば、平坦化部材２１０は、多段の階段形状を有し、電極組立体１００の長手方向に沿って配置された順番通りに、第１電極タブ１１３、第１電極板のエッジ１１０ｅ、セパレータのエッジ１５０ｅ、第２電極タブ１２３を受容する受容部２１０ａ，２１０ｂ，２１０ｃ，２１０ｄを有してもよい。すなわち、平坦化部材２１０は、裏面側に、第１電極タブ受容部２１０ａ、第１電極板のエッジ受容部２１０ｂ、セパレータのエッジ受容部２１０ｃ、第２電極タブ受容部２１０ｄを有してもよい。
【００６２】
平坦化部材２１０は、絶縁性材料から形成され、電極タブ１１３，１２３と、電極板１１０，１２０との間で、正極・負極間の短絡を防止する。すなわち、平坦化部材２１０は、第１電極タブ１１３及び第２電極タブ１２３を埋め込むことによって、電極組立体１００がロール状に巻き取られるとき、反対極性の第１電極タブ１１３及び第２電極タブ１２３と、第１電極板１１０及び第２電極板１２０とが互いに対向するように重なることによる内部短絡を防止することが可能である。
【００６３】
電極組立体１００の第１端部Ｓ１で、セパレータ１５０は、第１電極板１１０より長く、第２電極板１２０より短く形成され、第１電極板１１０より余裕をもって長く延び、熱的収縮による第１電極板１１０及び第２電極板１２０間の短絡を防止する一方、セパレータ１５０の下側の第２電極タブ１２３を露出させることによって、第２電極タブ１２３が平坦化部材２１０によって覆われるようにすることが可能である。
【００６４】
一方、電極組立体１００の第２端部Ｓ２で、セパレータ１５０は、第１電極板１１０及び第２電極板１２０より長く延び、熱的収縮による第１電極板１１０及び第２電極板１２０間の短絡を防止することが可能である。第１端部Ｓ１では、平坦化部材２１０によって、セパレータ１５０の位置が拘束されるが、相対的に拘束のない第２端部Ｓ２では、セパレータ１５０の伸縮変形に備え、第１電極板１１０及び第２電極板１２０より長く延設される。例えば、電極組立体１００の第１端部Ｓ１を巻き取り開始部とし、電極組立体１００を巻き取るとき、第２端部Ｓ２側で、第１電極板１１０及び第２電極板１２０を超えて延びる余裕をもったセパレータ１５０は、電極組立体の外周周囲を取り囲むように形成される。
【００６５】
平坦化部材２１０は、電極板１１０，１２０のエッジ、例えば、第１電極板１１０のエッジ１１０ｅに形成されたバリに対する安定性を向上させることが可能である。電極板１１０，１２０は、ロール・ツー・ロール工程を介して、連続的な形態のシートを、個別電極板１１０，１２０の形態にカッティングして個別化させ、電極板１１０，１２０のエッジには、カッティングによるバリが形成される。平坦化部材２１０は、電極板１１０，１２０のエッジ、例えば、第１電極板エッジ１１０ｅのバリを覆い、あるいはバリの突出を乗り越えるのに十分な厚みに形成されることによって、バリと、他の内部シート（例えば、電極板１１０、１２０、セパレータ１５０）との接触を防止することができる。
【００６６】
また、平坦化部材２１０は、第１電極タブ１１３及び第２電極タブ１２３を埋め込むように形成されることによって、第１電極タブ１１３及び第２電極タブ１２３のコーナーに形成されたバリに対する安定性を向上させることが可能である。第１電極タブ１１３及び第２電極タブ１２３にバリが突出形成されれば、電極組立体１００の巻き取り時、バリと対向する電極組立体１００の内部シートに損傷を与えることになるが、平坦化部材２１０によって、このような損傷を防止することが可能である。
【００６７】
図５は、本発明と対比される比較例による電極組立体の巻き取り過程を概略的に示す図面である。図面を参照すれば、第１電極板１０及び第２電極板２０には、電極活物質１５，２５が形成され、その端部には、電極活物質１５，２５が排除された無地部が形成される。そして、第１電極板１０及び第２電極板２０の各無地部には、第１電極タブ１３及び第２電極タブ２３が形成される。
【００６８】
第１電極板１０及び第２電極板２０は、図示されていないセパレータを介在して共に巻き取られ、例えば、第１電極タブ１３及び第２電極タブ２３が形成された端部を巻き取り開始部として巻き取られる。巻き取り初期に、第１電極板１０は、それのみで１回ターンを実施するが、第１電極板１０が、自体の無地部１０ａ上に重なるように１回ターンされた後、初めて第２電極板２０と重なって共に巻き取られる。例えば、図面の点線を基準に、第１電極板１０が折り畳まれつつ、第１電極タブ１３が、自体の無地部１０ａ上に重なる１回ターンを実施し、第１電極タブ１３の段差またはバリなどが、無地部１０ａに覆われるようにし、電極組立体の内部損傷を防止することが可能である。
【００６９】
第１電極板１０には、相対的に長く延びた無地部１０ａが形成され、初期１回ターンを実施し、第１電極タブ１３を覆い包むのに十分なほどの長さに延設される。しかし、電極活物質１５が形成されていない無地部１０ａが相対的に長く延びれば、相対的に電荷生成に寄与する電極活物質１５の区間が短縮されて充放電効率が落ちる。
【００７０】
図４に図示された本発明の実施形態では、電極タブ１１３，１２３を埋め込むように、平坦化部材２１０が形成されるので、電極タブ１１３，１２３を覆い包むための初期の１回ターンが要求されない。従って、本発明の実施形態では、無地部の長さが短縮され、相対的に電極活物質１１５，１２５の区間がそれだけ増加し、充放電効率を高めることが可能である。無地部は、第１電極タブ１１３及び第２電極タブ１２３の結合のための長さだけ確保すれば十分であり、例えば、第１電極タブ１１３及び第２電極タブ１２３に隣接した位置まで、電極活物質１１５，１２５が形成される。
【００７１】
平坦化部材２１０は、階段形状の段差のついた表面を形成する第１電極タブ１１３、第１電極板１１０のエッジ１１０ｅ、セパレータ１５０のエッジ１５０ｅ及び第２電極タブ１２３をいずれも覆うように延設される。ただし、第１端部Ｓ１の段差のついた表面を形成する第１電極タブ１１３、第１電極板のエッジ１１０ｅ、セパレータのエッジ１５０ｅ及び第２電極タブ１２３は、必要によって、単独で、または互いに異なる組み合わせで、平坦化部材２１０によって覆われるように形成され、平坦化部材２１０は、段差のついた表面の選択された一部または全部を覆うように、連続して延長した形態、または不連続に断絶されて２以上の部材に分離された形態に形成されてもよい。
【００７２】
多様な実施形態を介して、段差のついた表面の選択された一部または全部を覆うように、平坦化部材２１０を形成することは、段差のついた表面の位置によって、平滑化させる必要性が異なるためである。段差のついた表面を除去し、内部損傷を減らすための目的に寄与する限り、平坦化部材２１０は、段差のついた表面のいずれかの任意箇所を覆い、あるいは段差のついた表面の全部を覆うように形成される。
【００７３】
図６には、平坦化部材２２０の一実施形態が図示されている。図面に図示されているように、平坦化部材２２０は、テープ状に作られ、電極組立体１００の第１端部Ｓ１上に付着される。例えば、テープ状の平坦化部材２２０は、電極組立体１００の第１端部Ｓ１と相補的に段差のついた対向面を形成するために、多層構造によって形成される。
【００７４】
例えば、平坦化部材２２０は、多段の階段形状を有するように、シート基材２２１上に積層された多層のコーティング層２２２，２２３，２２４，２２５を含んでもよい。シート基材２２１と多層のコーティング層２２２，２２３，２２４，２２５は、いずれも絶縁性材料から形成され、コーティング層２２２，２２３，２２４，２２５は、電極組立体の第１端部Ｓ１の対向する段差要素との粘着性結合のために、粘着性を有する樹脂系で形成され、あるいはコーティング層２２２，２２３，２２４，２２５上に、別の粘着剤が塗布されてもよい。
【００７５】
平坦化部材２２０の付着時、平坦化部材２２０と電極組立体の第１端部Ｓ１との接着を助けるように、加熱手段が適用されることもあり、所定の圧力下で、平坦化部材２２０が電極組立体の第１端部Ｓ１上に密着されてもよい。
【００７６】
例えば、平坦化部材２２０は、互いに異なるレベルに形成された第１コーティング層ないし第４コーティング層２２２，２２３，２２４，２２５を含み、互いに異なる領域にわたって形成されることによって、電極組立体の第１端部Ｓ１と相補的な段差を有する段差のついた表面を形成することが可能である。
【００７７】
図７は、平坦化部材２３０の他の実施形態を示す図面である。図面を参照すれば、図示された平坦化部材２３０は、テープ状に作られるが、シート基材２３１と、シート基材２３１上に形成された段差吸収層２３５とを含んでもよい。シート基材２３１は、絶縁性材料から形成され、段差吸収層２３５は、加圧圧着時、電極組立体の第１端部Ｓ１の段差を吸収するのに十分な柔軟性を付与するために、絶縁性樹脂系の材料から形成される。平坦化部材２３０の付着時、段差吸収層２３５は、加圧圧力によって、電極組立体１００の段差のついた表面に対して圧迫され、第１端部Ｓ１上の段差を吸収するように柔軟に変形される。平坦化部材２３０の付着時、平坦化部材２３０の柔軟な変形を助け、第１端部Ｓ１上に密着接着されるように、加熱手段が適用されてもよい。
【００７８】
図８には、平坦化部材のさらに他の実施形態が図示されている。図面を参照すれば、図示された平坦化部材２４０は、電極組立体の第１端部Ｓ１上に、塗布及び硬化された絶縁性樹脂系の材料から形成される。例えば、平坦化部材２４０は、電極組立体の第１端部Ｓ１上に、ペースト状態で塗布され、適正な硬化処理を介して、第１端部Ｓ１上に固着される。平坦化部材２４０の塗布過程で、平坦化部材２４０は、第１端部Ｓ１の段差のついた表面に沿って塗布され、段差のついた表面を埋め込むように、十分な厚みで塗布される。
【００７９】
図９は、本発明の他の実施形態による二次電池を図示した図面である。図面を参照すれば、第１電極タブ１１３及び第２電極タブ１２３を埋め込むように形成された平坦化部材２５０は、電極活物質１１５の境界１１５ｅを埋め込むように延設される。電極活物質１１５は、無地部との境界を形成し、電極活物質１１５の境界１１５ｅでは、電極活物質１１５の厚みほどの段差が形成される。平坦化部材２５０は、電極活物質１１５の境界１１５ｅを受容し、これを覆うように形成され、電極組立体１００の巻き取り時、段差のついた電極活物質１１５の境界１１５ｅと対向することによる電極組立体１００の内部損傷を防止することが可能である。
【００８０】
図９の実施形態で、平坦化部材２５０は、第１電極タブ１１３及び第２電極タブ１２３を覆うように形成され、第１電極タブ１１３を超えた位置まで延設され、第１電極活物質１１５の境界１１５ｅを埋め込むことができる。例えば、平坦化部材２５０は、第１電極タブ１１３及び第２電極タブ１２３を含み、第１電極タブ１１３及び第２電極タブ１２３間の段差のついた表面を埋め込むように形成され、第１電極タブ１１３及び第２電極タブ１２３間の第１電極板１１０のエッジ１１０ｅ、並びにセパレータ１５０のエッジ１５０ｅを覆うように形成される。また、平坦化部材２５０は、電極組立体１００の長手方向に沿って、第１電極タブ１１３を超えた位置まで延び、第１電極活物質１１５の境界１１５ｅを覆うように形成される。
【００８１】
さらに具体的には、平坦化部材２５０の表面は、相対的に平滑な面を有し、裏面側には、電極組立体１００の段差のついた表面と相補的に段差のついた形状を有してもよい。例えば、平坦化部材２５０は、多段の階段形状を有し、電極組立体１００の長手方向に沿って配置された順番通りに、第１電極活物質の境界１１５ｅ、第１電極タブ１１３、第１電極板のエッジ１１０ｅ、セパレータのエッジ１５０ｅ、第２電極タブ１２３を受容する受容部２５０ａ，２５０ｂ，２５０ｃ，２５０ｄ，２５０ｅを有してもよい。すなわち、平坦化部材２５０は、裏面側に、第１電極活物質のエッジ受容部２５０ａ、第１電極タブ受容部２５０ｂ、第１電極板のエッジ受容部２５０ｃ、セパレータエッジ受容部２５０ｄ、第２電極タブ受容部２５０ｅを有してもよい。
【００８２】
図１０は、本発明の他の実施形態による二次電池を図示した図面である。図面を参照すれば、第１電極板１１０及び第２電極板１２０は、セパレータ１５０を介在して積層される。第１電極板１１０及び第２電極板１２０には、電極活物質１１５，１２５が形成され、第１電極板１１０及び第２電極板１２０の端部には、電極活物質が形成されていない無地部が形成される。そして、第１電極板１１０及び第２電極板１２０の無地部には、第１電極タブ１１３及び第２電極タブ１２３が形成される。
【００８３】
第１電極タブ１１３及び第２電極タブ１２３は、電極組立体１００の長手方向に沿って互いに反対になる第１端部Ｓ１及び第２端部Ｓ２にそれぞれ形成される。例えば、第１電極タブ１１３は、第１電極板１１０の第１端部１１０Ｓ１に形成される一方、第２電極タブ１２３は、第２電極板１２０の第２端部１２０Ｓ２に形成される。例えば、電極組立体１００は、第１端部Ｓ１を巻き取りの開始部とし、第２端部Ｓ２を巻き取りの終了部とし、ロール状に巻き取られ、巻き取り完了した電極組立体１００で、第１端部Ｓ１は、巻き取りの中心あるいは巻き取りの中心に近いように内側に配置され、第２端部Ｓ２は、電極組立体の外周上で、最外郭を形成することが可能である。
【００８４】
電極組立体１００の第１端部Ｓ１には、第１平坦化部材２６１が配置されてもよい。第１平坦化部材２６１は、第１端部Ｓ１に形成された第１電極タブ１１３を埋め込むように形成され、第１平坦化部材２６１は、第１電極タブ１１３の段差形成を受容し、その表面に第１電極タブ１１３の段差形状を露出させず、実質的に扁平な表面を形成する。
【００８５】
第１端部Ｓ１は、電極組立体１００の巻き取り開始部を形成することができ、巻き取り完了した電極組立体１００で、巻き取り中心あるいは巻き取り中心に近く配置されてもよい。第１端部Ｓ１は、強く引っ張られた状態で、電極組立体１００が巻き取られつつ、電極組立体１００の巻き取り中心から放射線方向に沿って、電極組立体１００の他の部分と多数の接触箇所を形成するので、第１端部Ｓ１を覆う第１平坦化部材２６１を介して、電極組立体１００の内部損傷を防止することが可能である。
【００８６】
一方、電極組立体１００の第２端部Ｓ２には、第２平坦化部材２６２が配置されてもよい。第２平坦化部材２６２は、第２端部Ｓ２に形成された第２電極タブ１２３を埋め込むように形成され、第２平坦化部材２６２は、第２電極タブ１２３の段差形成を受容し、その表面に、第２電極タブ１２３の段差形状を露出させず、実質的に扁平な表面を形成することが可能である。
【００８７】
図１０の実施形態で、電極組立体１００の第１端部Ｓ１及び第２端部Ｓ２には、第１電極タブ１１３及び第２電極タブ１２３を覆うように、第１平坦化部材２６１及び第２平坦化部材２６２が形成される。第１平坦化部材２６１及び第２平坦化部材２６２は、第１電極タブ１１３及び第２電極タブ１２３を受容し、それらを埋め込むように形成され、第１電極タブ１１３及び第２電極タブ１２３の段差形状を吸収し、平滑な表面を形成することが可能である。すなわち、第１平坦化部材２６１及び第２平坦化部材２６２は、電極組立体１００の第１端部Ｓ１上で、第１電極タブ１１３を受容して埋め込む第１平坦化部材２６１と、電極組立体１００の第２端部Ｓ２上で、第２電極タブ１２３を受容して埋め込む第２平坦化部材２６２と、を含んでもよい。
【００８８】
第１電極タブ１１３及び第２電極タブ１２３は、相対的に硬い金属材料から形成され、コーナーを介して集中的な圧力を引き起こすことによって、相対的に内部損傷を起こす危険性がある。従って、電極組立体１００の互いに反対になる第１端部Ｓ１及び第２端部Ｓ２にそれぞれ形成された第１電極タブ１１３及び第２電極タブ１２３を埋め込むように、第１平坦化部材２６１及び第２平坦化部材２６２を形成することによって、段差のついた表面と対向することによる電極組立体１００の内部損傷を防止することが可能である。
【００８９】
図１１は、本発明のさらに他の実施形態による二次電池を図示した斜視図である。図１２は、図１１の断面図である。図面を参照すれば、電極組立体１００の第１端部Ｓ１上には、第１平坦化部材２７１が形成され、第１平坦化部材２７１は、階段形状の段差のついた表面を形成する第１電極タブ１１３、第１電極板のエッジ１１０ｅ及びセパレータのエッジ１５０ｅをいずれも共に覆うように延設されてもよい。電極組立体の第１端部Ｓ１で、セパレータ１５０は、第１電極板１１０より長く、第２電極板１２０より短く形成されるが、他の実施形態で、セパレータ１５０は、第１電極板１１０及び第２電極板１２０より長く形成されてもよい。
【００９０】
第１平坦化部材２７１は、第１電極タブ１１３、第１電極板のエッジ１１０ｅ及びセパレータのエッジ１５０ｅをいずれも共に覆うように延設され、それらによる段差のついた表面を吸収することによって、電極組立体の他の部分との対向による内部損傷を防止することが可能である。
【００９１】
さらに具体的には、第１平坦化部材２７１の表面は、相対的に平滑な面を有し、裏面側には、電極組立体１００の段差のついた表面と相補的に段差のついた形状を有してもよい。例えば、平坦化部材２７１は、多段の階段形状を有し、電極組立体１００の長手方向に沿って配置された順番通りに、第１電極タブ１１３、第１電極板のエッジ１１０ｅ及びセパレータのエッジ１５０ｅを受容する受容部２７１ａ，２７１ｂ，２７１ｃを有してもよい。すなわち、平坦化部材２７１は、裏面側に、第１電極タブ受容部２７１ａ、第１電極板のエッジ受容部２７１ｂ、セパレータのエッジ受容部２７１ｃを有してもよい。
【００９２】
第１端部Ｓ１の段差のついた表面を形成する第１電極タブ１１３、第１電極板のエッジ１１０ｅ及びセパレータのエッジ１５０ｅは、必要によって、単独で、または互いに異なる組み合わせで、第１平坦化部材２７１によって覆われるように形成され、第１平坦化部材２７１は、段差のついた表面の選択された一部または全部を覆うように、連続して延長した形態、または不連続に断絶されて２以上の部材に分離された形態に形成されてもよい。
【００９３】
多様な実施形態を介して、段差のついた表面の選択された一部または全部を覆うように、第１平坦化部材２７１を形成することは、段差のついた表面の位置によって、平滑化させる必要性が互いに異なるためである。段差のついた表面を除去して内部損傷を減らすための目的に寄与する限り、第１平坦化部材２７１は、段差のついた表面のいずれか任意箇所、または段差のついた表面の全部を覆うように形成される。
【００９４】
一方、電極組立体１００の第２端部Ｓ２上には、第２平坦化部材２７２が形成され、第２平坦化部材２７２は、階段形状の段差のついた表面を形成する第２電極タブ１２３、セパレータのエッジ１５０ｅ及び第１電極板のエッジ１１０ｅをいずれも共に覆うように延設されてもよい。電極組立体１００の第２端部Ｓ２で、セパレータ１５０は、第１電極板１１０より長く、第２電極板１２０より短く形成されるが、他の実施形態で、セパレータ１５０は、第１電極板１１０及び第２電極板１２０より長く形成されてもよい。
【００９５】
第２平坦化部材２７２は、第２電極タブ１２３、セパレータのエッジ１５０ｅ及び第１電極板のエッジ１１０ｅをいずれも共に覆うように延設され、それらによる段差のついた表面を吸収することによって、電極組立体１００の他の部分と対向することによる内部損傷を防止することが可能である。
【００９６】
さらに具体的には、第２平坦化部材２７２の表面は、相対的に平滑な面を有し、裏面側には、電極組立体１００の段差のついた表面と相補的に段差のついた形状を有してもよい。例えば、第２平坦化部材２７２は、多段の階段形状を有し、電極組立体１００の長手方向に沿って配置された順番通りに、第２電極タブ１２３、セパレータのエッジ１５０ｅ及び第１電極板のエッジ１１０ｅを受容する受容部２７２ａ，２７２ｂ，２７２ｃを有してもよい。すなわち、第２平坦化部材２７２は、裏面側に、第２電極タブ受容部２７２ａ、セパレータのエッジ受容部２７２ｂ、及び第１電極板のエッジ受容部２７２ｃを有してもよい。
【００９７】
第２端部Ｓ２の段差のついた表面を形成する第２電極タブ１２３、セパレータのエッジ１５０ｅ及び第１電極板のエッジ１１０ｅは、必要によって、単独で、または互いに異なる組み合わせで、第２平坦化部材２７２によって覆われるように形成され、第２平坦化部材２７２は、段差のついた表面の選択された一部または全部を覆うように、連続して延長した形態、または不連続に断絶されて２以上の部材に分離された形態に形成されてもよい。
【００９８】
図１３は、本発明のさらに他の実施形態による二次電池の断面構造を図示した図面である。図面を参照すれば、平坦化部材２８１，２８２は、電極組立体１００の第１端部Ｓ１上に形成された第１平坦化部材２８１と、第２端部Ｓ２上に形成された第２平坦化部材２８２とを含んでもよい。第１平坦化部材及び第２平坦化部材２８１，２８２は、それぞれ第１端部Ｓ１及び第２端部Ｓ２上に形成された段差のついた表面を覆うように形成される。
【００９９】
例えば、第１平坦化部材２８１は、階段形状の段差のついた表面を形成する第１電極活物質の境界１１５ｅ、第１電極タブ１１３、第１電極板のエッジ１１０ｅ及びセパレータのエッジ１５０ｅをいずれも共に覆うように延設されてもよい。
【０１００】
さらに具体的には、第１平坦化部材２８１の表面は、相対的に平滑な面を有し、裏面側には、電極組立体１００の段差のついた表面と相補的に段差のついた形状を有してもよい。例えば、第１平坦化部材２８１は、多段の階段形状を有し、電極組立体１００の長手方向に沿って配置された順番通りに、第１電極活物質の境界１１５ｅ、第１電極タブ１１３、第１電極板のエッジ１１０ｅ、セパレータのエッジ１５０ｅを受容する受容部２８１ａ，２８１ｂ，２８１ｃ，２８１ｄを有してもよい。すなわち、第１平坦化部材２８１は、裏面側に、第１電極活物質の境界受容部２８１ａ、第１電極タブ受容部２８１ｂ、第１電極板のエッジ受容部２８１ｃ、セパレータのエッジ受容部２８１ｄを有してもよい。
【０１０１】
ただし、第１端部Ｓ１の段差のついた表面を形成する第１電極活物質の境界１１５ｅ、第１電極タブ１１３、第１電極板のエッジ１１０ｅ及びセパレータのエッジ１５０ｅは、必要によって、単独で、または互いに異なる組み合わせで、第１平坦化部材２８１によって覆われるように形成され、第１平坦化部材２８１は、段差のついた表面の選択された一部または全部を覆うように、連続して延長した形態、または不連続に断絶されて２以上の部材に分離された形態に形成されてもよい。
【０１０２】
例えば、第２平坦化部材２８２は、階段形状の段差のついた表面を形成する第２電極タブ１２３、セパレータのエッジ１５０ｅ、第１電極板のエッジ１１０ｅ及び第１電極活物質の境界１１５ｅをいずれも共に覆うように延設される。
【０１０３】
さらに具体的には、第２平坦化部材２８２の表面は、相対的に平滑な面を有し、裏面側には、電極組立体１００の段差のついた表面と相補的に段差のついた形状を有してもよい。例えば、第２平坦化部材２８２は、多段の階段形状を有し、電極組立体１００の長手方向に沿って配置された順番通りに、第２電極タブ１２３、セパレータのエッジ１５０ｅ、第１電極板のエッジ１１０ｅ、第１電極活物質の境界１１５ｅを受容する受容部２８２ａ，２８２ｂ，２８２ｃ，２８２ｄを有してもよい。すなわち、第２平坦化部材２８２は、裏面側に、第２電極タブ受容部２８２ａ、セパレータのエッジ受容部２８２ｂ、第１電極板のエッジ受容部２８２ｃ及び第１電極活物質の境界受容部２８２ｄを有してもよい。
【０１０４】
ただし、第２端部Ｓ２の段差のついた表面を形成する第２電極タブ１２３、セパレータのエッジ１５０ｅ、第１電極板のエッジ１１０ｅ及び第１電極活物質の境界１１５ｅは、必要によって単独で、または互いに異なる組み合わせで、第２平坦化部材２８２によって覆われるように形成され、第２平坦化部材２８２は、段差のついた表面の選択された一部または全部を覆うように、連続して延長した形態、または不連続に断絶された形態に形成されてもよい。
【０１０５】
図１４は、本発明の他の実施形態による二次電池を図示した分解斜視図である。図面を参照すれば、図１の電極組立体１００、及び電極組立体１００の端部上に形成された平坦化部材２１０は、電池ケース４１０内に収納され、電極組立体１００を収納した電池ケース４１０の上端開口部は、キャッププレート３５０によって密封される。
【０１０６】
例えば、キャッププレート３５０には、第１電極タブ１１３と電気的に連結される電極端子３５５が組み込まれる。電極端子３５５は、絶縁ガスケット３５３を介在して、キャッププレート３５０の端子ホール３５１に組み込まれる。キャッププレート３５０は、絶縁ケース３２０を貫通して延びる第２電極タブ１２３と電気的に連結されてもよい。
【０１０７】
キャッププレート３５０の下部には、電極端子３５５と電気的に連結された端子プレート３３０が配置され、キャッププレート３５０と端子プレート３３０との間には、絶縁プレート３４０が介在され、それらの間の電気的な絶縁を確保することが可能である。例えば、電極端子３５５は、絶縁プレート３４０と、端子プレート３３０とに形成された端子ホール３４１，３３１を貫通し、第１電極タブ１１３と電気的に連結されてもよい。キャッププレート３５０には、電解質注入のための電解質注入口３５２が形成され、電解質注入口３５２は、シーリング部材３５７によって密封される。
【０１０８】
電極組立体１００、及び電極組立体１００の端部上に形成された平坦化部材２１０は、多様な形状と構造とを備えた電池ケース内に収納され、図１４に例示された角形ケース構造に限定されるものではなく、例えば、円筒形ケース構造、またはポーチケースのような柔軟性ケース内に収容されてもよい。
【０１０９】
本発明は、図面に図示された実施形態を参考にして説明したが、それらは例示的なものに過ぎず、本技術分野の当業者であるならば、それらから多様な変形及び均等な他の実施形態が可能であるという点を理解するであろう。従って、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るものである。
【産業上の利用可能性】
【０１１０】
本発明の二次電池は、例えば、エネルギー源関連の技術分野に効果的に適用可能である。
【符号の説明】
【０１１１】
１００ 電極組立体
１１０ 第１電極板
１１０ｅ 第１電極板のエッジ
１１０Ｓ１ 第１電極板の第１端部
１１０Ｓ２ 第１電極板の第２端部
１１３ 第１電極タブ
１１５ 第１電極活物質
１１５ｅ 第１電極活物質の境界
１２０ 第２電極板
１２０Ｓ１ 第２電極板の第１端部
１２０Ｓ２ 第２電極板の第２端部
１２３ 第２電極タブ
１２５ 第２電極活物質
１５０，１５０’ セパレータ
１５０ｅ セパレータのエッジ
２１０，２２０，２３０，２４０，２５０ 平坦化部材
２１０ａ，２１０ｂ，２１０ｃ，２１０ｄ，２５０ａ，２５０ｂ，２５０ｃ，２５０ｄ，２５０ｅ 平坦化部材の受容部
２２１，２３１ シート基材
２２２，２２３，２２４，２２５ コーティング層
２３５ 段差吸収層
２６１，２７１，２８１ 第１平坦化部材
２６２，２７２，２８２ 第２平坦化部材
２７１ａ，２７１ｂ，２７１ｃ，２８１ａ，２８１ｂ，２８９１ｃ，２８１ｄ 第１平坦化部材の受容部
２７２ａ，２７２ｂ，２７２ｃ，２８２ａ，２８２ｂ，２８２ｃ，２８２ｄ 第２平坦化部材の受容部
３１０ 電池ケース
３２０ 絶縁ケース
３３０ 端子プレート
３３１，３４１，３５１ 端子ホール
３４０ 絶縁プレート
３５０ キャッププレート
３５２ 電解質注入口
３５３ 絶縁ガスケット
３５５ 電極端子
３５７ シーリング部材
Ｓ１ 電極組立体の第１端部
Ｓ２ 電極組立体の第２端部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、充放電の可能な二次電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話、ノート型パソコンのようなモバイル機器に係わる技術開発及び生産増加によって、エネルギー源として、二次電池の需要が急増している。最近では、化石燃料を代替するための代替エネルギー源として、電気自動車、ハイブリッド自動車の用途にも、活発な研究開発が進められている。
【０００３】
このような二次電池は、発電素子として電極組立体を含むが、電極組立体の段差のついた表面による内部損傷、例えば、電極活物質の脱落や、電極組立体内部シートのスクラッチ、裂けなどによって充放電効率が落ち、正極・負極間の内部短絡が発生するという危険性がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の一実施形態は、電極組立体の端部に形成される段差のついた表面を平滑化させることによって、段差のついた表面による電極組立体の内部損傷を防止し、正極・負極間の内部短絡を防止することができる二次電池を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記のような課題及びそれ以外の課題を解決するために、本発明の二次電池は、それぞれ第１電極活物質及び第２電極活物質、並びに第１電極タブ及び第２電極タブが形成された第１電極板及び第２電極板と、前記第１電極板及び前記第２電極板間で重なるように配置されたセパレータと、を含む電極組立体と、前記電極組立体の長手方向に沿って互いに反対になる第１端部及び第２端部のうちいずれか１つの端部上に配置されたものであって、前記端部上に露出された段差のついた表面を覆って平滑化させるための平坦化部材と、を含む。
【０００６】
例えば、前記平坦化部材は、前記第１電極活物質及び前記第２電極活物質の境界、前記第１電極タブ及び前記第２電極タブ、前記第１電極板及び前記第２電極板のエッジまたは前記セパレータのエッジの段差形状のうち、少なくとも一つ以上の段差形状を受容するための受容部を含む。
【０００７】
例えば、前記平坦化部材は、前記電極組立体の端部上に露出された段差のついた表面と相補的な段差形状を有する。
【０００８】
例えば、前記平坦化部材は、シート基材上に積層され、相互に段差がつくように形成された少なくとも２層以上のコーティング層を含む。
【０００９】
例えば、前記平坦化部材は、前記電極組立体の端部上に塗布及び硬化された絶縁性樹脂系で形成される。
【００１０】
例えば、前記平坦化部材は、前記第１電極活物質及び前記第２電極活物質の境界、前記第１電極タブ及び前記第２電極タブ、前記第１電極板及び前記第２電極板のエッジ、または前記セパレータのエッジのうち少なくとも一つ以上を覆うように形成される。
【００１１】
例えば、前記第１電極タブ及び前記第２電極タブは、前記電極組立体の第１端部上に共に形成され、前記平坦化部材は、前記第１電極タブ及び前記第２電極タブを共に覆うように延設される。
【００１２】
例えば、前記第１電極タブ及び前記第２電極タブの間には、前記第１電極タブを横切って延びる前記第１電極板のエッジ、及び前記第１電極板のエッジよりもさらに延びる前記セパレータのエッジが形成され、前記平坦化部材は、前記第１電極タブ及び前記第２電極タブと共に、前記第１電極板のエッジ及び前記セパレータのエッジを連続して覆うように延設される。
【００１３】
例えば、前記電極組立体の第１端部で、前記セパレータは、前記第１電極板より長く、前記第２電極板より短く延びる。
【００１４】
例えば、前記第１電極板及び前記第２電極板は、電極活物質が形成されていない無地部を含み、前記平坦化部材は、前記無地部を覆う。
【００１５】
例えば、前記平坦化部材は、前記第１電極板のエッジ及び前記セパレータのエッジを覆う。
【００１６】
例えば、前記平坦化部材は、前記第１電極タブを横切って延び、前記第１電極活物質の境界を覆う。
【００１７】
例えば、前記平坦化部材は、前記電極組立体の段差を受容するための空間を定義する第１面と、平坦な第２面と、を有し、平坦な前記第２面は、前記電極組立体の巻き取り時に、段差による圧力を軽減させることができる。
【００１８】
例えば、前記第１電極板及び前記第２電極板は、電極活物質が形成されていない無地部を含み、前記平坦化部材は、前記無地部を覆う。
【００１９】
例えば、前記平坦化部材は、前記第１電極板のエッジ及び前記セパレータのエッジを覆う。
【００２０】
例えば、前記平坦化部材は、前記第１電極活物質のエッジ及び前記第１電極板のエッジを覆う。
【００２１】
例えば、前記第１電極タブ及び第２電極タブは、前記電極組立体の前記第１端部及び前記第２端部にそれぞれ形成される。
【００２２】
例えば、前記電極組立体は、前記第１端部を巻き取り開始部とし、前記第２端部を巻き取り終了部とし、ロール状に巻き取られ、前記平坦化部材は、前記第１端部上に形成される。
【００２３】
例えば、前記平坦化部材は、前記第１端部上及び第２端部上にそれぞれ形成された第１平坦化部材及び第２平坦化部材を含む。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の一実施形態による二次電池は、電極組立体の端部上に露出された段差のついた表面を埋め込んで平滑化された表面を提供することによって、電極組立体の巻き取り時に、段差のついた表面と対向することによる内部損傷や内部短絡を防止し、電極組立体の反復的な充放電中に、熱膨脹による内部圧力や、セパレータと電極板との粘着、または電極組立体の圧縮成形のための加圧過程で生じる加圧圧力にもかかわらず、電極組立体の損傷及び内部短絡を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の一実施形態による二次電池を図示した斜視図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿って切り取った断面図である。
【図３】図１の二次電池を展開した状態で図示した斜視図である。
【図４】図３の断面図である。
【図５】本発明と対応する比較例で、電極組立体の巻き取りについて説明するための図面である。
【図６】平坦化部材の互いに異なる実施形態を示す断面図である。
【図７】平坦化部材の互いに異なる実施形態を示す断面図である。
【図８】平坦化部材の互いに異なる実施形態を示す断面図である。
【図９】本発明の他の実施形態による二次電池の断面図である。
【図１０】本発明のさらに他の実施形態による二次電池の斜視図である。
【図１１】本発明のさらに他の実施形態による二次電池の斜視図である。
【図１２】図１１の断面図である。
【図１３】本発明のさらに他の実施形態による二次電池の断面図である。
【図１４】本発明のさらに他の実施形態による二次電池の分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、添付された図面を参照し、本発明の望ましい実施形態について説明する。
【００２７】
図１は、本発明の一実施形態による二次電池の斜視図である。図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線に沿って切り取った断面図である。
【００２８】
図面を参照すれば、二次電池は、電極組立体１００と、電極組立体１００の巻き取り方向に、第１端部Ｓ１及び第２端部Ｓ２のうちいずれか１つの端部上に形成される平坦化部材２１０と、を含む。
【００２９】
電極組立体１００は、電極活物質が塗布された第１電極板１１０及び第２電極板１２０を、セパレータ１５０を介在して相互に隔離させ、また追加セパレータ１５０’を介在し、第１電極板１１０及び第２電極板１２０を相互に隔離させることができる。
【００３０】
第１電極板１１０及び第２電極板１２０、並びにセパレータ１５０を、ゼリーロール状に共に巻き取り、ロール状に成形することができる。例えば、電極組立体１００の第１端部Ｓ１を巻き取りの開始部とし、電極組立体１００の第２端部Ｓ２を巻き取りの終了部とし、ロール状に成形することができる。
【００３１】
第１電極板１１０及び第２電極板１２０、並びにそれらの間のセパレータ１５０を含む電極組立体１００は、巻き取り中心を取り囲み、内側から外側に向けてロール状に延び、第１端部Ｓ１は、巻き取り中心、あるいは巻き取り中心に隣接するように形成され、第２端部Ｓ２は、電極組立体１００の外周の一部を形成し、最外郭を形成することができる。
【００３２】
例えば、ロール状に巻き取られた電極組立体１００は、円柱形状の外形を有し、必要によって、加圧成形過程を介して、平たくプレス成形された形態、例えば、楕円形断面を有する形態に成形することができる。
【００３３】
第１電極板１１０及び第２電極板１２０には、化学反応で形成された電荷を外部回路に引き出し、充放電電流のパスを形成するための第１電極タブ１１３及び第２電極タブ１２３が形成される。
【００３４】
第１電極板１１０及び第２電極板１２０は、セパレータ１５０を介在して互いに重なるように配置されるが、巻き取り方向によって、セパレータ１５０の外側に配置された第２電極板１２０が、電極組立体１００の最外郭ターンを形成し、セパレータ１５０の内側に配置された第１電極板１１０が、第２電極板１２０の内側に配置されてもよい。
【００３５】
例えば、最外郭の電極を負極、その内側の電極を正極に選択することによって、第１電極板１１０及び第２電極板１２０は、それぞれ正極板及び負極板として形成される。ただし、余裕をもった十分な長さに延設されたセパレータ１５０が、第２電極板１２０の周囲を覆い包みつつ、最外郭ターンを形成することもできる。
【００３６】
図３は、図１の二次電池を展開して図示した図面である。図４は、図３の断面形状を図示した図面である。
【００３７】
図３を参照すれば、電極組立体１００では、一方向に沿って帯状に延設された第１電極板１１０及び第２電極板１２０が、セパレータ１５０を介在して互いに対面するように積層される。
【００３８】
第１電極板１１０は、第１電極活物質１１５で生じる電荷の移動経路を提供し、第１電極活物質１１５を支持する機能を行う。例えば、第１電極板１１０は、正極として機能し、アルミニウムまたはアルミニウム合金を含んでもよい。
【００３９】
第１電極板１１０の少なくとも一面上には、第１電極活物質１１５が形成される。第１電極活物質１１５は、電極活物質、バインダ、導電剤などからなる電極合剤を溶媒に分散させてスラリ状にした後、これを電極板１１０の少なくとも一面に塗布し、乾燥及び圧縮して形成される。
【００４０】
第１電極板１１０には、第１電極活物質１１５が形成されていない無地部が形成され、例えば、第１電極板１１０の長手方向に沿って、第１端部１１０Ｓ１及び第２端部１１０Ｓ２のうち少なくとも一端部には、第１電極活物質１１５が形成されていない無地部が形成される。図示された実施形態では、第１電極板１１０の第１端部１１０Ｓ１及び第２端部１１０Ｓ２に、無地部が形成されている。
【００４１】
無地部上には、化学反応で形成された電荷を外部に取り出すための第１電極タブ１１３が形成される。例えば、第１電極タブ１１３は、第１端部１１０Ｓ１の無地部上に形成され、超音波溶接で、第１端部１１０Ｓ１の無地部に結合される。第１電極タブ１１３は、正極タブとして機能し、アルミニウムまたはアルミニウム合金を含んでもよい。
【００４２】
第２電極板１２０は、第２電極活物質１２５で生じる電荷の移動経路を提供し、第２電極活物質１２５を支持する機能を行う。例えば、第２電極板１２０は、負極として機能し、銅または銅合金を含んでもよい。
【００４３】
第２電極板１２０の少なくとも一面上には、第２電極活物質１２５が形成される。第２電極活物質１２５は、電極活物質、バインダ、導電剤などからなる電極合剤を溶媒に分散させてスラリ状にした後、これを電極板１２０の少なくとも一面に塗布し、乾燥及び圧縮して形成される。
【００４４】
第２電極板１２０には、第２電極活物質１２５が形成されていない無地部が形成され、例えば、第２電極板１２０の長手方向に沿って、第１端部１２０Ｓ１及び第２端部１２０Ｓ２のうち少なくとも一端部には、第２電極活物質１２５が形成されていない無地部が形成される。図示された実施形態では、第２電極板１２０の第１端部１２０Ｓ１及び第２端部１２０Ｓ２に、無地部が形成されている。
【００４５】
無地部上には、化学反応で形成された電荷を外部に取り出すための第２電極タブ１２３が形成される。例えば、第２電極タブ１２３は、第１端部１２０Ｓ１の無地部上に形成され、超音波溶接で、第１端部１２０Ｓ１の無地部に結合される。第２電極タブ１２３は、負極タブとして機能し、ニッケルまたはニッケル合金を含んでもよい。
【００４６】
例えば、第１電極タブ１１３及び第２電極タブ１２３は、電極組立体１１０の第１端部Ｓ１に共に形成され、後述するように、隣接した位置の第１電極タブ１１３及び第２電極タブ１２３を共に埋め込む平坦化部材２１０を介して、第１電極タブ１１３及び第２電極タブ１２３の段差のついた形状を除去し、電極組立体１００の巻き取り時に、電極タブ１１３，１２３の段差のついた形状と対向することによる圧力集中を避けることができる。これについては、後でさらに詳細に説明する。
【００４７】
第１電極板１１０及び第２電極板１２０は、セパレータ１５０を介在して互いに対面するように積層され、セパレータ１５０は、第１電極板１１０及び第２電極板１２０間で、正極・負極間の短絡を防止する。セパレータ１５０は、高いイオン透過度を有し、機械的な強度を有する多孔性フィルムから形成され、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ポリマーから形成される。
【００４８】
セパレータ１５０は、第１電極板１１０及び第２電極板１２０間で十分な長さに延び、熱的伸縮による第１電極板１１０及び第２電極板１２０間の内部短絡を防止することができるが、例えば、第１電極板１１０及び第２電極板１２０のうち少なくともいずれか一つより、長く延設される。
【００４９】
二次電池は、電極組立体１００の内部に含浸されている電解質（図示せず）をさらに含んでもよい。電解質（図示せず）は、電極組立体１００と共に、電池ケース（図示せず）内に収容されて電極組立体１００内に含浸され、例えば、電解質としては、非水系電解質が使われる。
【００５０】
図３及び図４を参照すれば、電極組立体１００の第１端部Ｓ１上には、平坦化部材２１０が形成される。平坦化部材２１０は、第１電極タブ１１３及び第２電極タブ１２３を含みつつ、それら間の段差のついた表面を覆うように形成される。平坦化部材２１０は、第１電極タブ１１３及び第２電極タブ１２３が形成する段差の形状、すなわち、第１電極タブ１１３及び第２電極タブ１２３が、第１電極板１１０及び第２電極板１２０から厚み方向に目立って突出した段差形状（または突出部、以下同様）を吸収する。平坦化部材２１０は、第１電極タブ１１３及び第２電極タブ１２３が形成する段差形状を吸収して段差形状を埋め込むように、第１電極タブ１１３及び第２電極タブ１２３を埋め込み、平坦化部材２１０の表面に段差形状を露出させず、実質的に扁平な表面を形成する。平坦化部材２１０自体は、扁平であってもよいが、必ずしも扁平である必要はない。例えば、平坦化部材２１０は、カーブや突出部を有してもよく、第１電極板１１０及び第２電極板１２０、並びにセパレータ１５０に損傷を与えることがある鋭利な突出部（段差形状）を軽減させる目的に寄与する限り、いかなる形状を有してもよい。
【００５１】
ここで、扁平な表面とは、平坦化部材２１０の表面に沿って完全に扁平な面を含み、段差形状が緩和された面、例えば、鋭利な段差形状が除去されるように平滑化された面を含む。
【００５２】
平坦化部材２１０は、第１電極タブ１１３及び第２電極タブ１２３を共に覆うように形成される。第１電極タブ１１３及び第２電極タブ１２３は、柔軟性が不足した硬い金属材料から形成され、コーナーを介して集中的な圧力を引き起こすことによって、相対的に内部損傷を起こす危険性がある。また、第１電極タブ１１３及び第２電極タブ１２３は、電気抵抗を考慮し、０．１ｍｍ以上の十分な厚みに形成されるので、それらを覆って埋め込む平坦化部材２１０を介して、段差のついた表面を平滑化させることができる。
【００５３】
平坦化部材２１０は、第１電極タブ１１３及び第２電極タブ１２３を共に埋め込むように、十分な長さに延設され、電極組立体１００の長手方向に沿って、第１電極タブ１１３及び第２電極タブ１２３の間に形成された段差形状が埋め込まれる。
【００５４】
一実施形態で、第１電極タブ１１３及び第２電極タブ１２３間には、第１電極板１１０のエッジ１１０ｅ、セパレータ１５０のエッジ１５０ｅが露出され、それら第１電極板１１０のエッジ１１０ｅ及びセパレータ１５０のエッジ１５０ｅは、第１電極タブ１１３及び第２電極タブ１２３と共に、階段形状に段差のついた表面を形成する。第１電極タブ１１３及び第２電極タブ１２３を共に覆うように形成される平坦化部材２１０は、第１電極板１１０のエッジ１１０ｅ及びセパレータ１５０のエッジ１５０ｅを含み、第１電極タブ１１３及び第２電極タブ１２３間の段差のついた表面を共に埋め込むことによって、段差のついた表面を外部に露出させず、平坦化部材２１０の表面を介して平滑化された面を提供する。
【００５５】
電極組立体１００の第１端部Ｓ１で、セパレータ１５０は、第１電極板１１０より長く、第２電極板１２０より短く形成され、第１電極板１１０より余裕をもって長く延びることによって、セパレータ１５０の熱的収縮にもかかわらず、第１電極板１１０及び第２電極板１２０間の短絡を防止することができる。
【００５６】
セパレータ１５０は、第１電極タブ１１３と第２電極タブ１２３との間で、エッジ１５０ｅを形成して終了してもよいが、セパレータ１５０が、第１電極タブ１１３及び第２電極タブ１２３、特に、セパレータ１５０の下側に配置される第２電極タブ１２３を露出させるように短く形成されることによって、第１電極タブ１１３及び第２電極タブ１２３が平坦化部材によって埋め込まれる。
【００５７】
電極組立体１００の第１端部Ｓ１上に、段差のついた表面がそのまま露出されれば、第１端部Ｓ１を巻き取り開始部とし、第１端部Ｓ１が巻き取り中心あるいは巻き取り中心に隣接するロール状に成形され、あるいは第１端部Ｓ１を巻き取り終了部とし、第１端部Ｓ１が外周上に形成されるロール状に成形される巻き取り過程で、第１端部Ｓ１の段差のついた表面と対面する対向面に圧力集中を誘発し、電極板１１０，１２０、またはセパレータ１５０に物理的な損傷を与え、スクラッチまたは裂けなどの損傷を発生させることがある。また、損傷したセパレータ１５０を通じ、あるいは電極板１１０，１２０から脱落した活物質によって、正極・負極間の短絡が起こりうる。
【００５８】
また、ロール状に巻き取られた電極組立体１００は、必要によって、圧縮成形することが可能であるが、このような圧縮成形時、電極組立体１００の第１端部Ｓ１は、それと対向する対向面に対して圧力集中を起こしうる。そして、充放電を反復することによって、電極組立体１００が膨脹することもあるが、電池ケース（図示せず）から、膨脹が抑制された電極組立体１００の内部には、巻き取り中心に向けた圧迫が生じることがあり、このとき、電極組立体１００の段差のついた表面は、電極板１１０，１２０、またはセパレータ１５０の損傷や、正極・負極間の短絡を引き起こすことがある。
【００５９】
特に、接着性にすぐれる高分子バインダをコーティングしたセパレータ１５０と電極板１１０，１２０とを高温下で加圧して互いに粘着させる技術では、セパレータ１５０と電極板１１０，１２０とを巻き取った電極組立体１００を高圧力で加圧するので、段差のついた表面による電極板１１０，１２０やセパレータ１５０の損傷を引き起こすことがある。
【００６０】
平坦化部材２１０は、電極組立体１００の巻き取り時、ロール状の電極組立体１００の内部で、電極組立体１００の他の部分と対向するように重なって当接することがある。このとき、平坦化部材２１０は、扁平な表面を介して、対向部分と段差のない接触面を形成することができ、対向部分の全面にわたって、均一な圧力で接触することによって、特定部分に圧力が集中することによる電極組立体１００の物理的な損傷を防止し、絶縁破壊による正極・負極間の短絡を防止することができる。
【００６１】
平坦化部材２１０の表面は、相対的に平滑な面を有し、裏面側には、電極組立体１００の段差のついた表面と相補的に段差のついた形状を有してもよい。例えば、平坦化部材２１０は、多段の階段形状を有し、電極組立体１００の長手方向に沿って配置された順番通りに、第１電極タブ１１３、第１電極板のエッジ１１０ｅ、セパレータのエッジ１５０ｅ、第２電極タブ１２３を受容する受容部２１０ａ，２１０ｂ，２１０ｃ，２１０ｄを有してもよい。すなわち、平坦化部材２１０は、裏面側に、第１電極タブ受容部２１０ａ、第１電極板のエッジ受容部２１０ｂ、セパレータのエッジ受容部２１０ｃ、第２電極タブ受容部２１０ｄを有してもよい。
【００６２】
平坦化部材２１０は、絶縁性材料から形成され、電極タブ１１３，１２３と、電極板１１０，１２０との間で、正極・負極間の短絡を防止する。すなわち、平坦化部材２１０は、第１電極タブ１１３及び第２電極タブ１２３を埋め込むことによって、電極組立体１００がロール状に巻き取られるとき、反対極性の第１電極タブ１１３及び第２電極タブ１２３と、第１電極板１１０及び第２電極板１２０とが互いに対向するように重なることによる内部短絡を防止することが可能である。
【００６３】
電極組立体１００の第１端部Ｓ１で、セパレータ１５０は、第１電極板１１０より長く、第２電極板１２０より短く形成され、第１電極板１１０より余裕をもって長く延び、熱的収縮による第１電極板１１０及び第２電極板１２０間の短絡を防止する一方、セパレータ１５０の下側の第２電極タブ１２３を露出させることによって、第２電極タブ１２３が平坦化部材２１０によって覆われるようにすることが可能である。
【００６４】
一方、電極組立体１００の第２端部Ｓ２で、セパレータ１５０は、第１電極板１１０及び第２電極板１２０より長く延び、熱的収縮による第１電極板１１０及び第２電極板１２０間の短絡を防止することが可能である。第１端部Ｓ１では、平坦化部材２１０によって、セパレータ１５０の位置が拘束されるが、相対的に拘束のない第２端部Ｓ２では、セパレータ１５０の伸縮変形に備え、第１電極板１１０及び第２電極板１２０より長く延設される。例えば、電極組立体１００の第１端部Ｓ１を巻き取り開始部とし、電極組立体１００を巻き取るとき、第２端部Ｓ２側で、第１電極板１１０及び第２電極板１２０を超えて延びる余裕をもったセパレータ１５０は、電極組立体の外周周囲を取り囲むように形成される。
【００６５】
平坦化部材２１０は、電極板１１０，１２０のエッジ、例えば、第１電極板１１０のエッジ１１０ｅに形成されたバリに対する安定性を向上させることが可能である。電極板１１０，１２０は、ロール・ツー・ロール工程を介して、連続的な形態のシートを、個別電極板１１０，１２０の形態にカッティングして個別化させ、電極板１１０，１２０のエッジには、カッティングによるバリが形成される。平坦化部材２１０は、電極板１１０，１２０のエッジ、例えば、第１電極板エッジ１１０ｅのバリを覆い、あるいはバリの突出を乗り越えるのに十分な厚みに形成されることによって、バリと、他の内部シート（例えば、電極板１１０、１２０、セパレータ１５０）との接触を防止することができる。
【００６６】
また、平坦化部材２１０は、第１電極タブ１１３及び第２電極タブ１２３を埋め込むように形成されることによって、第１電極タブ１１３及び第２電極タブ１２３のコーナーに形成されたバリに対する安定性を向上させることが可能である。第１電極タブ１１３及び第２電極タブ１２３にバリが突出形成されれば、電極組立体１００の巻き取り時、バリと対向する電極組立体１００の内部シートに損傷を与えることになるが、平坦化部材２１０によって、このような損傷を防止することが可能である。
【００６７】
図５は、本発明と対比される比較例による電極組立体の巻き取り過程を概略的に示す図面である。図面を参照すれば、第１電極板１０及び第２電極板２０には、電極活物質１５，２５が形成され、その端部には、電極活物質１５，２５が排除された無地部が形成される。そして、第１電極板１０及び第２電極板２０の各無地部には、第１電極タブ１３及び第２電極タブ２３が形成される。
【００６８】
第１電極板１０及び第２電極板２０は、図示されていないセパレータを介在して共に巻き取られ、例えば、第１電極タブ１３及び第２電極タブ２３が形成された端部を巻き取り開始部として巻き取られる。巻き取り初期に、第１電極板１０は、それのみで１回ターンを実施するが、第１電極板１０が、自体の無地部１０ａ上に重なるように１回ターンされた後、初めて第２電極板２０と重なって共に巻き取られる。例えば、図面の点線を基準に、第１電極板１０が折り畳まれつつ、第１電極タブ１３が、自体の無地部１０ａ上に重なる１回ターンを実施し、第１電極タブ１３の段差またはバリなどが、無地部１０ａに覆われるようにし、電極組立体の内部損傷を防止することが可能である。
【００６９】
第１電極板１０には、相対的に長く延びた無地部１０ａが形成され、初期１回ターンを実施し、第１電極タブ１３を覆い包むのに十分なほどの長さに延設される。しかし、電極活物質１５が形成されていない無地部１０ａが相対的に長く延びれば、相対的に電荷生成に寄与する電極活物質１５の区間が短縮されて充放電効率が落ちる。
【００７０】
図４に図示された本発明の実施形態では、電極タブ１１３，１２３を埋め込むように、平坦化部材２１０が形成されるので、電極タブ１１３，１２３を覆い包むための初期の１回ターンが要求されない。従って、本発明の実施形態では、無地部の長さが短縮され、相対的に電極活物質１１５，１２５の区間がそれだけ増加し、充放電効率を高めることが可能である。無地部は、第１電極タブ１１３及び第２電極タブ１２３の結合のための長さだけ確保すれば十分であり、例えば、第１電極タブ１１３及び第２電極タブ１２３に隣接した位置まで、電極活物質１１５，１２５が形成される。
【００７１】
平坦化部材２１０は、階段形状の段差のついた表面を形成する第１電極タブ１１３、第１電極板１１０のエッジ１１０ｅ、セパレータ１５０のエッジ１５０ｅ及び第２電極タブ１２３をいずれも覆うように延設される。ただし、第１端部Ｓ１の段差のついた表面を形成する第１電極タブ１１３、第１電極板のエッジ１１０ｅ、セパレータのエッジ１５０ｅ及び第２電極タブ１２３は、必要によって、単独で、または互いに異なる組み合わせで、平坦化部材２１０によって覆われるように形成され、平坦化部材２１０は、段差のついた表面の選択された一部または全部を覆うように、連続して延長した形態、または不連続に断絶されて２以上の部材に分離された形態に形成されてもよい。
【００７２】
多様な実施形態を介して、段差のついた表面の選択された一部または全部を覆うように、平坦化部材２１０を形成することは、段差のついた表面の位置によって、平滑化させる必要性が異なるためである。段差のついた表面を除去し、内部損傷を減らすための目的に寄与する限り、平坦化部材２１０は、段差のついた表面のいずれかの任意箇所を覆い、あるいは段差のついた表面の全部を覆うように形成される。
【００７３】
図６には、平坦化部材２２０の一実施形態が図示されている。図面に図示されているように、平坦化部材２２０は、テープ状に作られ、電極組立体１００の第１端部Ｓ１上に付着される。例えば、テープ状の平坦化部材２２０は、電極組立体１００の第１端部Ｓ１と相補的に段差のついた対向面を形成するために、多層構造によって形成される。
【００７４】
例えば、平坦化部材２２０は、多段の階段形状を有するように、シート基材２２１上に積層された多層のコーティング層２２２，２２３，２２４，２２５を含んでもよい。シート基材２２１と多層のコーティング層２２２，２２３，２２４，２２５は、いずれも絶縁性材料から形成され、コーティング層２２２，２２３，２２４，２２５は、電極組立体の第１端部Ｓ１の対向する段差要素との粘着性結合のために、粘着性を有する樹脂系で形成され、あるいはコーティング層２２２，２２３，２２４，２２５上に、別の粘着剤が塗布されてもよい。
【００７５】
平坦化部材２２０の付着時、平坦化部材２２０と電極組立体の第１端部Ｓ１との接着を助けるように、加熱手段が適用されることもあり、所定の圧力下で、平坦化部材２２０が電極組立体の第１端部Ｓ１上に密着されてもよい。
【００７６】
例えば、平坦化部材２２０は、互いに異なるレベルに形成された第１コーティング層ないし第４コーティング層２２２，２２３，２２４，２２５を含み、互いに異なる領域にわたって形成されることによって、電極組立体の第１端部Ｓ１と相補的な段差を有する段差のついた表面を形成することが可能である。
【００７７】
図７は、平坦化部材２３０の他の実施形態を示す図面である。図面を参照すれば、図示された平坦化部材２３０は、テープ状に作られるが、シート基材２３１と、シート基材２３１上に形成された段差吸収層２３５とを含んでもよい。シート基材２３１は、絶縁性材料から形成され、段差吸収層２３５は、加圧圧着時、電極組立体の第１端部Ｓ１の段差を吸収するのに十分な柔軟性を付与するために、絶縁性樹脂系の材料から形成される。平坦化部材２３０の付着時、段差吸収層２３５は、加圧圧力によって、電極組立体１００の段差のついた表面に対して圧迫され、第１端部Ｓ１上の段差を吸収するように柔軟に変形される。平坦化部材２３０の付着時、平坦化部材２３０の柔軟な変形を助け、第１端部Ｓ１上に密着接着されるように、加熱手段が適用されてもよい。
【００７８】
図８には、平坦化部材のさらに他の実施形態が図示されている。図面を参照すれば、図示された平坦化部材２４０は、電極組立体の第１端部Ｓ１上に、塗布及び硬化された絶縁性樹脂系の材料から形成される。例えば、平坦化部材２４０は、電極組立体の第１端部Ｓ１上に、ペースト状態で塗布され、適正な硬化処理を介して、第１端部Ｓ１上に固着される。平坦化部材２４０の塗布過程で、平坦化部材２４０は、第１端部Ｓ１の段差のついた表面に沿って塗布され、段差のついた表面を埋め込むように、十分な厚みで塗布される。
【００７９】
図９は、本発明の他の実施形態による二次電池を図示した図面である。図面を参照すれば、第１電極タブ１１３及び第２電極タブ１２３を埋め込むように形成された平坦化部材２５０は、電極活物質１１５の境界１１５ｅを埋め込むように延設される。電極活物質１１５は、無地部との境界を形成し、電極活物質１１５の境界１１５ｅでは、電極活物質１１５の厚みほどの段差が形成される。平坦化部材２５０は、電極活物質１１５の境界１１５ｅを受容し、これを覆うように形成され、電極組立体１００の巻き取り時、段差のついた電極活物質１１５の境界１１５ｅと対向することによる電極組立体１００の内部損傷を防止することが可能である。
【００８０】
図９の実施形態で、平坦化部材２５０は、第１電極タブ１１３及び第２電極タブ１２３を覆うように形成され、第１電極タブ１１３を超えた位置まで延設され、第１電極活物質１１５の境界１１５ｅを埋め込むことができる。例えば、平坦化部材２５０は、第１電極タブ１１３及び第２電極タブ１２３を含み、第１電極タブ１１３及び第２電極タブ１２３間の段差のついた表面を埋め込むように形成され、第１電極タブ１１３及び第２電極タブ１２３間の第１電極板１１０のエッジ１１０ｅ、並びにセパレータ１５０のエッジ１５０ｅを覆うように形成される。また、平坦化部材２５０は、電極組立体１００の長手方向に沿って、第１電極タブ１１３を超えた位置まで延び、第１電極活物質１１５の境界１１５ｅを覆うように形成される。
【００８１】
さらに具体的には、平坦化部材２５０の表面は、相対的に平滑な面を有し、裏面側には、電極組立体１００の段差のついた表面と相補的に段差のついた形状を有してもよい。例えば、平坦化部材２５０は、多段の階段形状を有し、電極組立体１００の長手方向に沿って配置された順番通りに、第１電極活物質の境界１１５ｅ、第１電極タブ１１３、第１電極板のエッジ１１０ｅ、セパレータのエッジ１５０ｅ、第２電極タブ１２３を受容する受容部２５０ａ，２５０ｂ，２５０ｃ，２５０ｄ，２５０ｅを有してもよい。すなわち、平坦化部材２５０は、裏面側に、第１電極活物質のエッジ受容部２５０ａ、第１電極タブ受容部２５０ｂ、第１電極板のエッジ受容部２５０ｃ、セパレータエッジ受容部２５０ｄ、第２電極タブ受容部２５０ｅを有してもよい。
【００８２】
図１０は、本発明の他の実施形態による二次電池を図示した図面である。図面を参照すれば、第１電極板１１０及び第２電極板１２０は、セパレータ１５０を介在して積層される。第１電極板１１０及び第２電極板１２０には、電極活物質１１５，１２５が形成され、第１電極板１１０及び第２電極板１２０の端部には、電極活物質が形成されていない無地部が形成される。そして、第１電極板１１０及び第２電極板１２０の無地部には、第１電極タブ１１３及び第２電極タブ１２３が形成される。
【００８３】
第１電極タブ１１３及び第２電極タブ１２３は、電極組立体１００の長手方向に沿って互いに反対になる第１端部Ｓ１及び第２端部Ｓ２にそれぞれ形成される。例えば、第１電極タブ１１３は、第１電極板１１０の第１端部１１０Ｓ１に形成される一方、第２電極タブ１２３は、第２電極板１２０の第２端部１２０Ｓ２に形成される。例えば、電極組立体１００は、第１端部Ｓ１を巻き取りの開始部とし、第２端部Ｓ２を巻き取りの終了部とし、ロール状に巻き取られ、巻き取り完了した電極組立体１００で、第１端部Ｓ１は、巻き取りの中心あるいは巻き取りの中心に近いように内側に配置され、第２端部Ｓ２は、電極組立体の外周上で、最外郭を形成することが可能である。
【００８４】
電極組立体１００の第１端部Ｓ１には、第１平坦化部材２６１が配置されてもよい。第１平坦化部材２６１は、第１端部Ｓ１に形成された第１電極タブ１１３を埋め込むように形成され、第１平坦化部材２６１は、第１電極タブ１１３の段差形成を受容し、その表面に第１電極タブ１１３の段差形状を露出させず、実質的に扁平な表面を形成する。
【００８５】
第１端部Ｓ１は、電極組立体１００の巻き取り開始部を形成することができ、巻き取り完了した電極組立体１００で、巻き取り中心あるいは巻き取り中心に近く配置されてもよい。第１端部Ｓ１は、強く引っ張られた状態で、電極組立体１００が巻き取られつつ、電極組立体１００の巻き取り中心から放射線方向に沿って、電極組立体１００の他の部分と多数の接触箇所を形成するので、第１端部Ｓ１を覆う第１平坦化部材２６１を介して、電極組立体１００の内部損傷を防止することが可能である。
【００８６】
一方、電極組立体１００の第２端部Ｓ２には、第２平坦化部材２６２が配置されてもよい。第２平坦化部材２６２は、第２端部Ｓ２に形成された第２電極タブ１２３を埋め込むように形成され、第２平坦化部材２６２は、第２電極タブ１２３の段差形成を受容し、その表面に、第２電極タブ１２３の段差形状を露出させず、実質的に扁平な表面を形成することが可能である。
【００８７】
図１０の実施形態で、電極組立体１００の第１端部Ｓ１及び第２端部Ｓ２には、第１電極タブ１１３及び第２電極タブ１２３を覆うように、第１平坦化部材２６１及び第２平坦化部材２６２が形成される。第１平坦化部材２６１及び第２平坦化部材２６２は、第１電極タブ１１３及び第２電極タブ１２３を受容し、それらを埋め込むように形成され、第１電極タブ１１３及び第２電極タブ１２３の段差形状を吸収し、平滑な表面を形成することが可能である。すなわち、第１平坦化部材２６１及び第２平坦化部材２６２は、電極組立体１００の第１端部Ｓ１上で、第１電極タブ１１３を受容して埋め込む第１平坦化部材２６１と、電極組立体１００の第２端部Ｓ２上で、第２電極タブ１２３を受容して埋め込む第２平坦化部材２６２と、を含んでもよい。
【００８８】
第１電極タブ１１３及び第２電極タブ１２３は、相対的に硬い金属材料から形成され、コーナーを介して集中的な圧力を引き起こすことによって、相対的に内部損傷を起こす危険性がある。従って、電極組立体１００の互いに反対になる第１端部Ｓ１及び第２端部Ｓ２にそれぞれ形成された第１電極タブ１１３及び第２電極タブ１２３を埋め込むように、第１平坦化部材２６１及び第２平坦化部材２６２を形成することによって、段差のついた表面と対向することによる電極組立体１００の内部損傷を防止することが可能である。
【００８９】
図１１は、本発明のさらに他の実施形態による二次電池を図示した斜視図である。図１２は、図１１の断面図である。図面を参照すれば、電極組立体１００の第１端部Ｓ１上には、第１平坦化部材２７１が形成され、第１平坦化部材２７１は、階段形状の段差のついた表面を形成する第１電極タブ１１３、第１電極板のエッジ１１０ｅ及びセパレータのエッジ１５０ｅをいずれも共に覆うように延設されてもよい。電極組立体の第１端部Ｓ１で、セパレータ１５０は、第１電極板１１０より長く、第２電極板１２０より短く形成されるが、他の実施形態で、セパレータ１５０は、第１電極板１１０及び第２電極板１２０より長く形成されてもよい。
【００９０】
第１平坦化部材２７１は、第１電極タブ１１３、第１電極板のエッジ１１０ｅ及びセパレータのエッジ１５０ｅをいずれも共に覆うように延設され、それらによる段差のついた表面を吸収することによって、電極組立体の他の部分との対向による内部損傷を防止することが可能である。
【００９１】
さらに具体的には、第１平坦化部材２７１の表面は、相対的に平滑な面を有し、裏面側には、電極組立体１００の段差のついた表面と相補的に段差のついた形状を有してもよい。例えば、平坦化部材２７１は、多段の階段形状を有し、電極組立体１００の長手方向に沿って配置された順番通りに、第１電極タブ１１３、第１電極板のエッジ１１０ｅ及びセパレータのエッジ１５０ｅを受容する受容部２７１ａ，２７１ｂ，２７１ｃを有してもよい。すなわち、平坦化部材２７１は、裏面側に、第１電極タブ受容部２７１ａ、第１電極板のエッジ受容部２７１ｂ、セパレータのエッジ受容部２７１ｃを有してもよい。
【００９２】
第１端部Ｓ１の段差のついた表面を形成する第１電極タブ１１３、第１電極板のエッジ１１０ｅ及びセパレータのエッジ１５０ｅは、必要によって、単独で、または互いに異なる組み合わせで、第１平坦化部材２７１によって覆われるように形成され、第１平坦化部材２７１は、段差のついた表面の選択された一部または全部を覆うように、連続して延長した形態、または不連続に断絶されて２以上の部材に分離された形態に形成されてもよい。
【００９３】
多様な実施形態を介して、段差のついた表面の選択された一部または全部を覆うように、第１平坦化部材２７１を形成することは、段差のついた表面の位置によって、平滑化させる必要性が互いに異なるためである。段差のついた表面を除去して内部損傷を減らすための目的に寄与する限り、第１平坦化部材２７１は、段差のついた表面のいずれか任意箇所、または段差のついた表面の全部を覆うように形成される。
【００９４】
一方、電極組立体１００の第２端部Ｓ２上には、第２平坦化部材２７２が形成され、第２平坦化部材２７２は、階段形状の段差のついた表面を形成する第２電極タブ１２３、セパレータのエッジ１５０ｅ及び第１電極板のエッジ１１０ｅをいずれも共に覆うように延設されてもよい。電極組立体１００の第２端部Ｓ２で、セパレータ１５０は、第１電極板１１０より長く、第２電極板１２０より短く形成されるが、他の実施形態で、セパレータ１５０は、第１電極板１１０及び第２電極板１２０より長く形成されてもよい。
【００９５】
第２平坦化部材２７２は、第２電極タブ１２３、セパレータのエッジ１５０ｅ及び第１電極板のエッジ１１０ｅをいずれも共に覆うように延設され、それらによる段差のついた表面を吸収することによって、電極組立体１００の他の部分と対向することによる内部損傷を防止することが可能である。
【００９６】
さらに具体的には、第２平坦化部材２７２の表面は、相対的に平滑な面を有し、裏面側には、電極組立体１００の段差のついた表面と相補的に段差のついた形状を有してもよい。例えば、第２平坦化部材２７２は、多段の階段形状を有し、電極組立体１００の長手方向に沿って配置された順番通りに、第２電極タブ１２３、セパレータのエッジ１５０ｅ及び第１電極板のエッジ１１０ｅを受容する受容部２７２ａ，２７２ｂ，２７２ｃを有してもよい。すなわち、第２平坦化部材２７２は、裏面側に、第２電極タブ受容部２７２ａ、セパレータのエッジ受容部２７２ｂ、及び第１電極板のエッジ受容部２７２ｃを有してもよい。
【００９７】
第２端部Ｓ２の段差のついた表面を形成する第２電極タブ１２３、セパレータのエッジ１５０ｅ及び第１電極板のエッジ１１０ｅは、必要によって、単独で、または互いに異なる組み合わせで、第２平坦化部材２７２によって覆われるように形成され、第２平坦化部材２７２は、段差のついた表面の選択された一部または全部を覆うように、連続して延長した形態、または不連続に断絶されて２以上の部材に分離された形態に形成されてもよい。
【００９８】
図１３は、本発明のさらに他の実施形態による二次電池の断面構造を図示した図面である。図面を参照すれば、平坦化部材２８１，２８２は、電極組立体１００の第１端部Ｓ１上に形成された第１平坦化部材２８１と、第２端部Ｓ２上に形成された第２平坦化部材２８２とを含んでもよい。第１平坦化部材及び第２平坦化部材２８１，２８２は、それぞれ第１端部Ｓ１及び第２端部Ｓ２上に形成された段差のついた表面を覆うように形成される。
【００９９】
例えば、第１平坦化部材２８１は、階段形状の段差のついた表面を形成する第１電極活物質の境界１１５ｅ、第１電極タブ１１３、第１電極板のエッジ１１０ｅ及びセパレータのエッジ１５０ｅをいずれも共に覆うように延設されてもよい。
【０１００】
さらに具体的には、第１平坦化部材２８１の表面は、相対的に平滑な面を有し、裏面側には、電極組立体１００の段差のついた表面と相補的に段差のついた形状を有してもよい。例えば、第１平坦化部材２８１は、多段の階段形状を有し、電極組立体１００の長手方向に沿って配置された順番通りに、第１電極活物質の境界１１５ｅ、第１電極タブ１１３、第１電極板のエッジ１１０ｅ、セパレータのエッジ１５０ｅを受容する受容部２８１ａ，２８１ｂ，２８１ｃ，２８１ｄを有してもよい。すなわち、第１平坦化部材２８１は、裏面側に、第１電極活物質の境界受容部２８１ａ、第１電極タブ受容部２８１ｂ、第１電極板のエッジ受容部２８１ｃ、セパレータのエッジ受容部２８１ｄを有してもよい。
【０１０１】
ただし、第１端部Ｓ１の段差のついた表面を形成する第１電極活物質の境界１１５ｅ、第１電極タブ１１３、第１電極板のエッジ１１０ｅ及びセパレータのエッジ１５０ｅは、必要によって、単独で、または互いに異なる組み合わせで、第１平坦化部材２８１によって覆われるように形成され、第１平坦化部材２８１は、段差のついた表面の選択された一部または全部を覆うように、連続して延長した形態、または不連続に断絶されて２以上の部材に分離された形態に形成されてもよい。
【０１０２】
例えば、第２平坦化部材２８２は、階段形状の段差のついた表面を形成する第２電極タブ１２３、セパレータのエッジ１５０ｅ、第１電極板のエッジ１１０ｅ及び第１電極活物質の境界１１５ｅをいずれも共に覆うように延設される。
【０１０３】
さらに具体的には、第２平坦化部材２８２の表面は、相対的に平滑な面を有し、裏面側には、電極組立体１００の段差のついた表面と相補的に段差のついた形状を有してもよい。例えば、第２平坦化部材２８２は、多段の階段形状を有し、電極組立体１００の長手方向に沿って配置された順番通りに、第２電極タブ１２３、セパレータのエッジ１５０ｅ、第１電極板のエッジ１１０ｅ、第１電極活物質の境界１１５ｅを受容する受容部２８２ａ，２８２ｂ，２８２ｃ，２８２ｄを有してもよい。すなわち、第２平坦化部材２８２は、裏面側に、第２電極タブ受容部２８２ａ、セパレータのエッジ受容部２８２ｂ、第１電極板のエッジ受容部２８２ｃ及び第１電極活物質の境界受容部２８２ｄを有してもよい。
【０１０４】
ただし、第２端部Ｓ２の段差のついた表面を形成する第２電極タブ１２３、セパレータのエッジ１５０ｅ、第１電極板のエッジ１１０ｅ及び第１電極活物質の境界１１５ｅは、必要によって単独で、または互いに異なる組み合わせで、第２平坦化部材２８２によって覆われるように形成され、第２平坦化部材２８２は、段差のついた表面の選択された一部または全部を覆うように、連続して延長した形態、または不連続に断絶された形態に形成されてもよい。
【０１０５】
図１４は、本発明の他の実施形態による二次電池を図示した分解斜視図である。図面を参照すれば、図１の電極組立体１００、及び電極組立体１００の端部上に形成された平坦化部材２１０は、電池ケース４１０内に収納され、電極組立体１００を収納した電池ケース４１０の上端開口部は、キャッププレート３５０によって密封される。
【０１０６】
例えば、キャッププレート３５０には、第１電極タブ１１３と電気的に連結される電極端子３５５が組み込まれる。電極端子３５５は、絶縁ガスケット３５３を介在して、キャッププレート３５０の端子ホール３５１に組み込まれる。キャッププレート３５０は、絶縁ケース３２０を貫通して延びる第２電極タブ１２３と電気的に連結されてもよい。
【０１０７】
キャッププレート３５０の下部には、電極端子３５５と電気的に連結された端子プレート３３０が配置され、キャッププレート３５０と端子プレート３３０との間には、絶縁プレート３４０が介在され、それらの間の電気的な絶縁を確保することが可能である。例えば、電極端子３５５は、絶縁プレート３４０と、端子プレート３３０とに形成された端子ホール３４１，３３１を貫通し、第１電極タブ１１３と電気的に連結されてもよい。キャッププレート３５０には、電解質注入のための電解質注入口３５２が形成され、電解質注入口３５２は、シーリング部材３５７によって密封される。
【０１０８】
電極組立体１００、及び電極組立体１００の端部上に形成された平坦化部材２１０は、多様な形状と構造とを備えた電池ケース内に収納され、図１４に例示された角形ケース構造に限定されるものではなく、例えば、円筒形ケース構造、またはポーチケースのような柔軟性ケース内に収容されてもよい。
【０１０９】
本発明は、図面に図示された実施形態を参考にして説明したが、それらは例示的なものに過ぎず、本技術分野の当業者であるならば、それらから多様な変形及び均等な他の実施形態が可能であるという点を理解するであろう。従って、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るものである。
【産業上の利用可能性】
【０１１０】
本発明の二次電池は、例えば、エネルギー源関連の技術分野に効果的に適用可能である。
【符号の説明】
【０１１１】
１００ 電極組立体
１１０ 第１電極板
１１０ｅ 第１電極板のエッジ
１１０Ｓ１ 第１電極板の第１端部
１１０Ｓ２ 第１電極板の第２端部
１１３ 第１電極タブ
１１５ 第１電極活物質
１１５ｅ 第１電極活物質の境界
１２０ 第２電極板
１２０Ｓ１ 第２電極板の第１端部
１２０Ｓ２ 第２電極板の第２端部
１２３ 第２電極タブ
１２５ 第２電極活物質
１５０，１５０’ セパレータ
１５０ｅ セパレータのエッジ
２１０，２２０，２３０，２４０，２５０ 平坦化部材
２１０ａ，２１０ｂ，２１０ｃ，２１０ｄ，２５０ａ，２５０ｂ，２５０ｃ，２５０ｄ，２５０ｅ 平坦化部材の受容部
２２１，２３１ シート基材
２２２，２２３，２２４，２２５ コーティング層
２３５ 段差吸収層
２６１，２７１，２８１ 第１平坦化部材
２６２，２７２，２８２ 第２平坦化部材
２７１ａ，２７１ｂ，２７１ｃ，２８１ａ，２８１ｂ，２８９１ｃ，２８１ｄ 第１平坦化部材の受容部
２７２ａ，２７２ｂ，２７２ｃ，２８２ａ，２８２ｂ，２８２ｃ，２８２ｄ 第２平坦化部材の受容部
３１０ 電池ケース
３２０ 絶縁ケース
３３０ 端子プレート
３３１，３４１，３５１ 端子ホール
３４０ 絶縁プレート
３５０ キャッププレート
３５２ 電解質注入口
３５３ 絶縁ガスケット
３５５ 電極端子
３５７ シーリング部材
Ｓ１ 電極組立体の第１端部
Ｓ２ 電極組立体の第２端部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれ第１電極活物質及び第２電極活物質、並びに第１電極タブ及び第２電極タブが形成された第１電極板及び第２電極板と、前記第１電極板及び前記第２電極板間で重なるように配置されたセパレータと、を含む電極組立体と、
前記電極組立体の長手方向に沿って互いに反対になる第１端部及び第２端部のうちいずれか１つの端部上に配置されたものであって、前記端部上に露出された段差のついた表面を覆って平滑化させるための平坦化部材と、を含む二次電池。
【請求項２】
前記平坦化部材が、前記第１電極活物質及び前記第２電極活物質の境界、前記第１電極タブ及び前記第２電極タブ、前記第１電極板及び前記第２電極板のエッジ、または前記セパレータのエッジの段差形状のうち、少なくとも一つ以上の段差形状を受容するための受容部を含むことを特徴とする、請求項１に記載の二次電池。
【請求項３】
前記平坦化部材が、前記電極組立体の端部上に露出された段差のついた表面と相補的な段差形状を有することを特徴とする、請求項２に記載の二次電池。
【請求項４】
前記平坦化部材が、シート基材上に積層され、相互に段差がつくように形成された少なくとも２層以上のコーティング層を含むことを特徴とする、請求項３に記載の二次電池。
【請求項５】
前記平坦化部材が、前記電極組立体の端部上に塗布及び硬化された絶縁性樹脂系で形成されることを特徴とする、請求項３に記載の二次電池。
【請求項６】
前記平坦化部材が、前記第１電極活物質及び前記第２電極活物質の境界、前記第１電極タブ及び前記第２電極タブ、前記第１電極板及び前記第２電極板のエッジ、または前記セパレータのエッジのうち少なくとも一つ以上を覆うように形成されることを特徴とする、請求項１に記載の二次電池。
【請求項７】
前記第１電極タブ及び前記第２電極タブが、前記電極組立体の第１端部上に共に形成され、
前記平坦化部材が、前記第１電極タブ及び前記第２電極タブを共に覆うように延設されたことを特徴とする、請求項１に記載の二次電池。
【請求項８】
前記第１電極タブ及び前記第２電極タブの間には、
前記第１電極タブを横切って延びる前記第１電極板のエッジ、及び前記第１電極板のエッジよりもさらに延びる前記セパレータのエッジが形成され、
前記平坦化部材は、前記第１電極タブ及び前記第２電極タブと共に、前記第１電極板のエッジ及び前記セパレータのエッジを連続して覆うように延設されたことを特徴とする、請求項７に記載の二次電池。
【請求項９】
前記電極組立体の第１端部で、前記セパレータが、前記第１電極板より長く、前記第２電極板より短く延び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電極板及び前記第２電極板が、電極活物質が形成されていない無地部を含み、
前記平坦化部材が、前記無地部を覆うことを特徴とする、請求項９に記載の二次電池。
【請求項１１】
前記平坦化部材が、前記第１電極板のエッジ及び前記セパレータのエッジを覆うことを特徴とする、請求項１０に記載の二次電池。
【請求項１２】
前記平坦化部材が、前記第１電極タブを横切って延び、前記第１電極活物質の境界を覆うことを特徴とする、請求項７に記載の二次電池。
【請求項１３】
前記平坦化部材が、前記電極組立体の段差を受容するための空間を定義する第１面と、平坦な第２面と、を有し、
平坦な前記第２面が、前記電極組立体の巻き取り時に、段差による圧力を軽減させることを特徴とする、請求項１に記載の二次電池。
【請求項１４】
前記第１電極板及び第２電極板が、電極活物質が形成されていない無地部を含み、
前記平坦化部材が、前記無地部を覆うことを特徴とする、請求項１に記載の二次電池。
【請求項１５】
前記平坦化部材が、前記第１電極板のエッジ及び前記セパレータのエッジを覆うことを特徴とする、請求項１に記載の二次電池。
【請求項１６】
前記平坦化部材が、前記第１電極活物質のエッジ及び前記第１電極板のエッジを覆うことを特徴とする、請求項１５に記載の二次電池。
【請求項１７】
前記第１電極タブ及び前記第２電極タブが、前記電極組立体の前記第１端部及び前記第２端部にそれぞれ形成されることを特徴とする、請求項１に記載の二次電池。
【請求項１８】
前記電極組立体が、前記第１端部を巻き取り開始部とし、前記第２端部を巻き取り終了部とし、ロール状に巻き取られ、
前記平坦化部材が、前記第１端部上に形成されたことを特徴とする、請求項１７に記載の二次電池。
【請求項１９】
前記平坦化部材が、前記第１端部上及び前記第２端部上にそれぞれ形成された第１平坦化部材及び第２平坦化部材を含むことを特徴とする、請求項１８に記載の二次電池。
【請求項１】
それぞれ第１電極活物質及び第２電極活物質、並びに第１電極タブ及び第２電極タブが形成された第１電極板及び第２電極板と、前記第１電極板及び前記第２電極板間で重なるように配置されたセパレータと、を含む電極組立体と、
前記電極組立体の長手方向に沿って互いに反対になる第１端部及び第２端部のうちいずれか１つの端部上に配置されたものであって、前記端部上に露出された段差のついた表面を覆って平滑化させるための平坦化部材と、を含む二次電池。
【請求項２】
前記平坦化部材が、前記第１電極活物質及び前記第２電極活物質の境界、前記第１電極タブ及び前記第２電極タブ、前記第１電極板及び前記第２電極板のエッジ、または前記セパレータのエッジの段差形状のうち、少なくとも一つ以上の段差形状を受容するための受容部を含むことを特徴とする、請求項１に記載の二次電池。
【請求項３】
前記平坦化部材が、前記電極組立体の端部上に露出された段差のついた表面と相補的な段差形状を有することを特徴とする、請求項２に記載の二次電池。
【請求項４】
前記平坦化部材が、シート基材上に積層され、相互に段差がつくように形成された少なくとも２層以上のコーティング層を含むことを特徴とする、請求項３に記載の二次電池。
【請求項５】
前記平坦化部材が、前記電極組立体の端部上に塗布及び硬化された絶縁性樹脂系で形成されることを特徴とする、請求項３に記載の二次電池。
【請求項６】
前記平坦化部材が、前記第１電極活物質及び前記第２電極活物質の境界、前記第１電極タブ及び前記第２電極タブ、前記第１電極板及び前記第２電極板のエッジ、または前記セパレータのエッジのうち少なくとも一つ以上を覆うように形成されることを特徴とする、請求項１に記載の二次電池。
【請求項７】
前記第１電極タブ及び前記第２電極タブが、前記電極組立体の第１端部上に共に形成され、
前記平坦化部材が、前記第１電極タブ及び前記第２電極タブを共に覆うように延設されたことを特徴とする、請求項１に記載の二次電池。
【請求項８】
前記第１電極タブ及び前記第２電極タブの間には、
前記第１電極タブを横切って延びる前記第１電極板のエッジ、及び前記第１電極板のエッジよりもさらに延びる前記セパレータのエッジが形成され、
前記平坦化部材は、前記第１電極タブ及び前記第２電極タブと共に、前記第１電極板のエッジ及び前記セパレータのエッジを連続して覆うように延設されたことを特徴とする、請求項７に記載の二次電池。
【請求項９】
前記電極組立体の第１端部で、前記セパレータが、前記第１電極板より長く、前記第２電極板より短く延び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電極板及び前記第２電極板が、電極活物質が形成されていない無地部を含み、
前記平坦化部材が、前記無地部を覆うことを特徴とする、請求項９に記載の二次電池。
【請求項１１】
前記平坦化部材が、前記第１電極板のエッジ及び前記セパレータのエッジを覆うことを特徴とする、請求項１０に記載の二次電池。
【請求項１２】
前記平坦化部材が、前記第１電極タブを横切って延び、前記第１電極活物質の境界を覆うことを特徴とする、請求項７に記載の二次電池。
【請求項１３】
前記平坦化部材が、前記電極組立体の段差を受容するための空間を定義する第１面と、平坦な第２面と、を有し、
平坦な前記第２面が、前記電極組立体の巻き取り時に、段差による圧力を軽減させることを特徴とする、請求項１に記載の二次電池。
【請求項１４】
前記第１電極板及び第２電極板が、電極活物質が形成されていない無地部を含み、
前記平坦化部材が、前記無地部を覆うことを特徴とする、請求項１に記載の二次電池。
【請求項１５】
前記平坦化部材が、前記第１電極板のエッジ及び前記セパレータのエッジを覆うことを特徴とする、請求項１に記載の二次電池。
【請求項１６】
前記平坦化部材が、前記第１電極活物質のエッジ及び前記第１電極板のエッジを覆うことを特徴とする、請求項１５に記載の二次電池。
【請求項１７】
前記第１電極タブ及び前記第２電極タブが、前記電極組立体の前記第１端部及び前記第２端部にそれぞれ形成されることを特徴とする、請求項１に記載の二次電池。
【請求項１８】
前記電極組立体が、前記第１端部を巻き取り開始部とし、前記第２端部を巻き取り終了部とし、ロール状に巻き取られ、
前記平坦化部材が、前記第１端部上に形成されたことを特徴とする、請求項１７に記載の二次電池。
【請求項１９】
前記平坦化部材が、前記第１端部上及び前記第２端部上にそれぞれ形成された第１平坦化部材及び第２平坦化部材を含むことを特徴とする、請求項１８に記載の二次電池。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１３−４１８２２（Ｐ２０１３−４１８２２Ａ）
【公開日】平成２５年２月２８日（２０１３．２．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１６６８０４（Ｐ２０１２−１６６８０４）
【出願日】平成２４年７月２７日（２０１２．７．２７）
【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２５年２月２８日（２０１３．２．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年７月２７日（２０１２．７．２７）
【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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