電極組立体及びこれを含む二次電池とその製造方法
【課題】所定の大きさに切断される正極及び負極極板の切断面において問題となるバリの発生による不都合を緩和すると同時に、セパレータの熱的安全性を補完できる電極組立体とこれを含む二次電池及びその製造方法を提供する。
【解決手段】電極組立体と二次電池及びその製造方法に関し、少なくとも1つの一面上に活物質が塗布された活性部111bと、前記活物質が塗布されていない無地部111aを含む正極板と負極板と、及び前記正極板と負極板との間に備えられたセパレータを含む電極組立体であって、前記正極板又は負極板の少なくともいずれか1つの側面部は無機コーティング層111cで覆われる電極組立体とその製造方法によって、所定の大きさに切断される正極及び負極極板の切断面において問題となるバリの発生の不都合を緩和すると同時に、セパレータの熱的安全性を補完できる。
【解決手段】電極組立体と二次電池及びその製造方法に関し、少なくとも1つの一面上に活物質が塗布された活性部111bと、前記活物質が塗布されていない無地部111aを含む正極板と負極板と、及び前記正極板と負極板との間に備えられたセパレータを含む電極組立体であって、前記正極板又は負極板の少なくともいずれか1つの側面部は無機コーティング層111cで覆われる電極組立体とその製造方法によって、所定の大きさに切断される正極及び負極極板の切断面において問題となるバリの発生の不都合を緩和すると同時に、セパレータの熱的安全性を補完できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は電極組立体及びこれを含む二次電池に関し、より詳しくは、所定の大きさに切断される正極及び負極極板の切断面において問題となるバリ(burr)の発生による不都合を緩和すると同時に、セパレータの熱的安全性を補完できる電極組立体及びこれを含む二次電池に関する。
【背景技術】
【0002】
二次電池は正極集電体及び負極集電体のそれぞれに活性物質を塗布した後、その間にセパレータ(separator)を介在して巻き取った電極組立体をケースなどに収納し、電解液を注入して密閉して用いる。
【0003】
このとき、セパレータは正極と負極の直接的な接触による短絡を防止するポリエチレン(PE)或いはポリプロピレン(PP)系の多孔性物質で構成されているが、前記多孔性物質の熱的安全性が低いため、内部の異物及び外部の衝撃によるショートの発生時、多孔性構造が詰まったり、溶けたりして、セパレータとしての役割を果たすことができなくなるという問題がある。
【0004】
また、所定の大きさに切断される正極及び負極極板の切断面に必然的に発生するバリにより、ショートの発生や電池の爆発がもたらされるおそれがあり、このような安全性の問題を解決する必要がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、所定の大きさに切断される正極及び負極極板の切断面において問題となるバリの発生による不都合を緩和すると同時に、セパレータの熱的安全性を補完できる電極組立体とこれを含む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】
【0006】
本発明の一態様によれば、少なくとも1つの一面上に活物質が塗布された活性部、前記活物質が塗布されていない無地部を含む正極板と負極板、及び前記正極板と負極板との間に備えられたセパレータを含む電極組立体であって、前記正極板又は負極板の少なくともいずれか一方の前記活性部と無地部とを含む側面部は無機コーティング層で覆われている、電極組立体が提供される。
【0007】
本発明の他の態様によれば、前記電極組立体の正極板と負極板にそれぞれ連結された正極タブ及び負極タブと、前記電極組立体を収容するケースとを含む、二次電池を提供する。
【0008】
また、本発明の更に他の態様によれば、少なくとも1つの一面上に活物質が塗布された活性部、前記活物質が塗布されていない無地部を含む正極板と負極板、及び前記正極板と負極板との間に備えられたセパレータを含む電極組立体の製造方法であって、前記正極板又は前記負極板を所定の大きさに切断する段階と、前記正極板又は負極板の少なくともいずれか一方の前記活性部と無地部とを含む側面部に無機コーティング層を形成する段階とを含む、二次電池の製造方法を提供する。
【発明の効果】
【0009】
本発明によれば、所定の大きさに切断される正極及び負極極板の切断面に問題となるバリの発生による不都合を緩和すると同時に、セパレータの熱的安全性を補完できる二次電池及びその製造方法を提供できるという効果を奏する。
【0010】
また、電気的なショート現象の誘発及び電池の爆発を防止して、製品の信頼性を高めることができる。
【0011】
更に、電池の製造過程における不良を最小化でき、製造コストを下げることができる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1】本発明の実施形態に係る二次電池の電極組立体の斜視図である。
【図2A】本発明の実施形態に係る二次電池のうち、正極板の概略的な正面図である。
【図2B】本発明の実施形態に係る二次電池のうち、正極板の概略的な斜視図である。
【図3A】本発明の他の実施形態に係る二次電池のうち、正極板の概略的な正面図である。
【図3B】本発明の実施形態に係る二次電池のうち、正極板の概略的な斜視図である。
【図4A】本発明の実施形態に係る二次電池のうち、負極板の概略的な正面図である。
【図4B】本発明の実施形態に係る二次電池のうち、負極板の概略的な斜視図である。
【図5A】本発明の他の実施形態に係る二次電池のうち、負極板の概略的な正面図である。
【図5B】本発明の他の実施形態に係る二次電池のうち、負極板の概略的な斜視図である。
【図6】本発明の一実施形態に係るロールコーティング装置を概略的に示す図である。
【図7】本発明の他の実施形態に係るロールコーティング装置を概略的に示す図である。
【図8】本発明の更に他の実施形態に係るロールコーティング装置を概略的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0013】
本発明は多様な変換を加えることができ、様々な実施形態を有することができるところ、特定の実施形態を図面に例示し、詳細な説明で詳述する。しかしながら、これらは本発明を特定の実施形態について限定するためのものではなく、本発明の思想及び技術範囲に含まれるあらゆる変換、均等物乃至代替物を含むものと理解されるべきである。本発明の説明において関連する公知となった技術に関する具体的な説明が、本発明の要旨を曖昧にし得ると判断される場合には、その詳細な説明を省略する。
【0014】
本明細書で用いる用語は単に特定の実施形態を説明するために使われるものであって、本発明を限定する意図はない。単数の表現は文脈上、明白に異なるものを意味しない限り、複数の表現を含む。本明細書において、「含む」又は「有する」などの用語は明細書上に記載された特徴、数字、段階、動作、構成要素、部品又はこれらを組み合わせたものが存在することを指定するためであり、1つ又はそれ以上の他の特徴や数字、段階、動作、構成要素、部品又はこれらを組み合わせたものの存在又は付加する可能性を予め排除しないものと理解されなければならない。
【0015】
以下、本発明の実施形態を添付する図面を参照して詳細に説明する。
【0016】
図1〜図5は、本発明の実施形態に係る電極組立体、正極板又は負極板を概略的に示す図である。
【0017】
図1に示す本発明の実施形態に係る二次電池用電極組立体110は、正極板111、負極板112、及びこれらの2つの電極板111、112の間に介在されるセパレータ113を構成要素とする。ここで、通常、正極板111はアルミニウム(Al)、負極板112は銅(Cu)からなる薄板であり得るが、正極板111及び負極板112を構成する金属物質がこれらに限定されるものではない。また、前記電極組立体110は、一端部が上端部上に突出して固定される正極タブ114及び負極タブ115を更に含むことができる。また、前記正極タブ114及び前記負極タブ115が電極組立体110の上端部に突出する部分には、電極板111、112間の短絡防止のための絶縁テープ116を巻くことができる。一方、前記電極組立体110は通常、電気容量を高めるために正極板111及び負極板112の間にこれらを絶縁させるセパレータ113を介在して積層した後、ワインディング(winding)してゼリーロール(Jelly roll)状で巻き取られて製造される。
【0018】
このとき、図2及び図4を参照すれば、前記正極板111及び前記負極板112の一面上にはそれぞれ正極活物質と負極活物質が塗布された活性部111b、112bが形成される。前記正極活物質は高い安全性のマンガン系酸化物を含むことができ、前記負極活物質は炭素系化合物を含むことができるが、本発明でその材質を限定するものではない。また、前記一面のうち、前記正極活物質又は前記負極活物質が塗布されていない部分には、無地部111a、112aが形成される。そして、本発明では前記活性部111b、112bから延びるか、前記活性部111b、112bから折り曲げられた部分を側面部と定義する。前記側面部は、実質的に正極板111と負極板112を長手方向に切断した時の切断面を指すものと見られる。
【0019】
本発明の実施形態によれば、前記側面部には無機コーティング層111c、112cが覆われている。より詳しくは、前記無機コーティング層111c、112cは前記正極板111及び前記負極板112の長手方向における側面部を覆うように形成される。また、同時に前記無機コーティング層111c、112cは前記活性部111b、112bを覆っている。このとき、前記無機コーティング層111c、112cは1μm〜15μmの厚さを有するように形成されることが好ましい。
【0020】
ここで、前記無機コーティング層111c、112cは、無機セラミックペーストを含むスラリーを塗布及び乾燥して形成されるものであって、無機セラミックペーストはアルミナ、ジルコニア、及びアルミナ−ジルコニア混合物からなる群より選択される少なくともいずれか1つのセラミック粉末を含むことができる。前記セラミック粉末は前記無機セラミックペースト全体に対して7重量(wt)%以下で含まれており、このとき、無機セラミックペーストの粘度は1cps〜500cpsの範囲であることが好ましい。
【0021】
図3及び図5を参照して、本発明の他の実施形態を説明すれば、前記正極板111及び前記負極板112の一面上にも、同様にそれぞれ正極活物質と負極活物質が塗布された活性部111b、112bが形成される。また、前記一面のうち、前記正極活物質又は前記負極活物質が塗布されていない部分には、無地部111a、112aが形成される。
【0022】
本発明の他の実施形態によれば、前記側面部には無機コーティング層111c’、112c’が覆われている。より詳しくは、前記無機コーティング層111c’、112c’は、前記正極板111及び前記負極板112の長手方向における側面部を覆うように形成される。また、同時に前記無機コーティング層111c’、112c’は前記活性部111b、112bを覆っている。ここで、前述した実施形態と異なる点は、前記無機コーティング層111c’、112c’が前記活性部111b、112b上部面のみを覆うのではなく、前記無地部111a、112aの一部分も覆うように形成されることである。この際にも、前記無機コーティング層111c’、112c’は1μm〜15μmの厚さを有するように形成されることが好ましい。ここで、無機コーティング層111c’、112c’の厚さが1μm以下である場合、所望の熱的安全性の実現が不完全になり得る。また、無機コーティング層111c’、112c’の厚さが15μm以上である場合、熱的安全性には優れているが、電池充電放電時のイオン移動速度が低下するおそれがあり、二次電池100において無機コーティング層の容積が増加して、同一の大きさを有する二次電池100において単位体積当たりの容量が減少し得る。
【0023】
ここで、前記無機コーティング層111c’、112c’も無機セラミックペーストを含むスラリーが塗布及び乾燥して形成されるものであって、無機セラミックペーストはアルミナ、ジルコニア、及びアルミナ−ジルコニア混合物からなる群より選択される少なくともいずれか1つのセラミック粉末を含むことができる。前記セラミック粉末は前記無機セラミックペースト全体に対して7重量(wt)%以下で含まれており、このとき、無機セラミックペーストの粘度は1cps〜500cpsの範囲であることが好ましい。即ち、前記のように、セラミック粉末が無機セラミックペースト全体に対して7重量(wt)%以下で含まれており、無機セラミックペーストの粘度が1cps〜500cpsの範囲に維持されれば、目標とする無機コーティング層111c、112c、111c’、112c’の厚さを1μm〜15μmの範囲に維持できる。
【0024】
前述したように、前記正極板111及び前記負極板112の活性部111b、112b、側面及び無地部111a、112aの一部分に無機コーティング層111c、112c、111c’、112c’を形成することで、前記正極板111及び前記負極板112の切断面において必然的に発生するバリによる、ショートの発生や電池の爆発を防止できる。同時に、熱に弱い多孔性物質からなるセパレータ113を補完して電池の熱的安全性を補完できるという効果がある。
【0025】
次に、図6〜図8を参照して、本発明の実施形態に係る正極板上に無機コーティング層を形成する方法を簡略に説明する。
【0026】
まず、一面上に活物質が塗布された活性部111b、前記一面のうち、活物質が塗布されていない無地部111a及び前記一面のうち、前記活性部111bから折り曲げられた側面部を含む正極板111を用意する。
【0027】
次に、図6に示すように、スリッター15を用いて前記正極板111を所定の大きさに切断する。次に、前記活性部111bから折り曲げられた側面部に無機コーティング層111cを形成する。ここで、無機コーティング層111cを正極板111の一面上に正極板111の長手方向における側面部を覆うように形成できる。また、同時に前記無機コーティング層111cを、活性部111bを覆うように形成する。前記無機コーティング層111cの形成段階はロールコーティング装置17aにより行われる。ロールコーティング装置17aは、切断以前の正極板111の幅方向を横切って覆うように配置され、内部又は下部全面にわたって無機コーティング層111c形成用無機セラミックペーストを含んでいる。前記スリッター15を用いて前記正極板111を所定の大きさに切断すると同時に、アンワインダ11及びリワインダ13を備えたロールコーティング装置を用いて無機コーティング層111cを正極板111の一面上に形成できる。ここで、前記無機コーティング層111cは無機セラミックペーストを含むスラリーを塗布及び乾燥して形成することができる。
【0028】
このように、前記切断段階と前記無機コーティング層111cの形成段階は、1つの工程中で行われ、連続する工程で行うこともできる。
【0029】
また、本発明の他の実施形態と同様に、無機コーティング層111cが無地部111aの一部分を覆うように形成するのも、もちろん可能である。
【0030】
一方、図7に示すように、前記ロールコーティング装置17b、17b’は複数で構成されて無機コーティング層111cの形成をより自由にすることもでき、図8に示すように、1つのロールコーティング装置17c内の一部分にのみ無機コーティング層111c形成用無機セラミックペーストを入れて作動させて、所望の部分にのみ無機コーティング層111cを形成することも可能である。
【0031】
前記電極組立体110は、別途のケース内に収容するか、又は複数の電極組立体110をケースに共に収容して、大容量に製造することも可能である。そして、前記ケースはキャップ組立体などによって封止され得る。
【0032】
本発明によれば、所定の大きさに切断される正極及び負極極板の切断面において問題となるバリの発生による不都合を緩和すると同時に、セパレータの熱的安全性を補完できる二次電池及びその製造方法を提供できる。
【0033】
また、電気的なショート現象の誘発及び電池の爆発を防止して、製品の信頼性を高めることができる。
【0034】
更に、電池の製造過程における不良を最小化でき、製造コストを下げることができる。
【0035】
以上説明したように、本発明の最も好ましい実施の形態について説明したが、本発明は、上記記載に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載され、又は明細書に開示された発明の要旨に基づき、当業者において様々な変形や変更が可能なのはもちろんであり、斯かる変形や変更が、本発明の範囲に含まれることは言うまでもない。
【技術分野】
【0001】
本発明は電極組立体及びこれを含む二次電池に関し、より詳しくは、所定の大きさに切断される正極及び負極極板の切断面において問題となるバリ(burr)の発生による不都合を緩和すると同時に、セパレータの熱的安全性を補完できる電極組立体及びこれを含む二次電池に関する。
【背景技術】
【0002】
二次電池は正極集電体及び負極集電体のそれぞれに活性物質を塗布した後、その間にセパレータ(separator)を介在して巻き取った電極組立体をケースなどに収納し、電解液を注入して密閉して用いる。
【0003】
このとき、セパレータは正極と負極の直接的な接触による短絡を防止するポリエチレン(PE)或いはポリプロピレン(PP)系の多孔性物質で構成されているが、前記多孔性物質の熱的安全性が低いため、内部の異物及び外部の衝撃によるショートの発生時、多孔性構造が詰まったり、溶けたりして、セパレータとしての役割を果たすことができなくなるという問題がある。
【0004】
また、所定の大きさに切断される正極及び負極極板の切断面に必然的に発生するバリにより、ショートの発生や電池の爆発がもたらされるおそれがあり、このような安全性の問題を解決する必要がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、所定の大きさに切断される正極及び負極極板の切断面において問題となるバリの発生による不都合を緩和すると同時に、セパレータの熱的安全性を補完できる電極組立体とこれを含む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】
【0006】
本発明の一態様によれば、少なくとも1つの一面上に活物質が塗布された活性部、前記活物質が塗布されていない無地部を含む正極板と負極板、及び前記正極板と負極板との間に備えられたセパレータを含む電極組立体であって、前記正極板又は負極板の少なくともいずれか一方の前記活性部と無地部とを含む側面部は無機コーティング層で覆われている、電極組立体が提供される。
【0007】
本発明の他の態様によれば、前記電極組立体の正極板と負極板にそれぞれ連結された正極タブ及び負極タブと、前記電極組立体を収容するケースとを含む、二次電池を提供する。
【0008】
また、本発明の更に他の態様によれば、少なくとも1つの一面上に活物質が塗布された活性部、前記活物質が塗布されていない無地部を含む正極板と負極板、及び前記正極板と負極板との間に備えられたセパレータを含む電極組立体の製造方法であって、前記正極板又は前記負極板を所定の大きさに切断する段階と、前記正極板又は負極板の少なくともいずれか一方の前記活性部と無地部とを含む側面部に無機コーティング層を形成する段階とを含む、二次電池の製造方法を提供する。
【発明の効果】
【0009】
本発明によれば、所定の大きさに切断される正極及び負極極板の切断面に問題となるバリの発生による不都合を緩和すると同時に、セパレータの熱的安全性を補完できる二次電池及びその製造方法を提供できるという効果を奏する。
【0010】
また、電気的なショート現象の誘発及び電池の爆発を防止して、製品の信頼性を高めることができる。
【0011】
更に、電池の製造過程における不良を最小化でき、製造コストを下げることができる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1】本発明の実施形態に係る二次電池の電極組立体の斜視図である。
【図2A】本発明の実施形態に係る二次電池のうち、正極板の概略的な正面図である。
【図2B】本発明の実施形態に係る二次電池のうち、正極板の概略的な斜視図である。
【図3A】本発明の他の実施形態に係る二次電池のうち、正極板の概略的な正面図である。
【図3B】本発明の実施形態に係る二次電池のうち、正極板の概略的な斜視図である。
【図4A】本発明の実施形態に係る二次電池のうち、負極板の概略的な正面図である。
【図4B】本発明の実施形態に係る二次電池のうち、負極板の概略的な斜視図である。
【図5A】本発明の他の実施形態に係る二次電池のうち、負極板の概略的な正面図である。
【図5B】本発明の他の実施形態に係る二次電池のうち、負極板の概略的な斜視図である。
【図6】本発明の一実施形態に係るロールコーティング装置を概略的に示す図である。
【図7】本発明の他の実施形態に係るロールコーティング装置を概略的に示す図である。
【図8】本発明の更に他の実施形態に係るロールコーティング装置を概略的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0013】
本発明は多様な変換を加えることができ、様々な実施形態を有することができるところ、特定の実施形態を図面に例示し、詳細な説明で詳述する。しかしながら、これらは本発明を特定の実施形態について限定するためのものではなく、本発明の思想及び技術範囲に含まれるあらゆる変換、均等物乃至代替物を含むものと理解されるべきである。本発明の説明において関連する公知となった技術に関する具体的な説明が、本発明の要旨を曖昧にし得ると判断される場合には、その詳細な説明を省略する。
【0014】
本明細書で用いる用語は単に特定の実施形態を説明するために使われるものであって、本発明を限定する意図はない。単数の表現は文脈上、明白に異なるものを意味しない限り、複数の表現を含む。本明細書において、「含む」又は「有する」などの用語は明細書上に記載された特徴、数字、段階、動作、構成要素、部品又はこれらを組み合わせたものが存在することを指定するためであり、1つ又はそれ以上の他の特徴や数字、段階、動作、構成要素、部品又はこれらを組み合わせたものの存在又は付加する可能性を予め排除しないものと理解されなければならない。
【0015】
以下、本発明の実施形態を添付する図面を参照して詳細に説明する。
【0016】
図1〜図5は、本発明の実施形態に係る電極組立体、正極板又は負極板を概略的に示す図である。
【0017】
図1に示す本発明の実施形態に係る二次電池用電極組立体110は、正極板111、負極板112、及びこれらの2つの電極板111、112の間に介在されるセパレータ113を構成要素とする。ここで、通常、正極板111はアルミニウム(Al)、負極板112は銅(Cu)からなる薄板であり得るが、正極板111及び負極板112を構成する金属物質がこれらに限定されるものではない。また、前記電極組立体110は、一端部が上端部上に突出して固定される正極タブ114及び負極タブ115を更に含むことができる。また、前記正極タブ114及び前記負極タブ115が電極組立体110の上端部に突出する部分には、電極板111、112間の短絡防止のための絶縁テープ116を巻くことができる。一方、前記電極組立体110は通常、電気容量を高めるために正極板111及び負極板112の間にこれらを絶縁させるセパレータ113を介在して積層した後、ワインディング(winding)してゼリーロール(Jelly roll)状で巻き取られて製造される。
【0018】
このとき、図2及び図4を参照すれば、前記正極板111及び前記負極板112の一面上にはそれぞれ正極活物質と負極活物質が塗布された活性部111b、112bが形成される。前記正極活物質は高い安全性のマンガン系酸化物を含むことができ、前記負極活物質は炭素系化合物を含むことができるが、本発明でその材質を限定するものではない。また、前記一面のうち、前記正極活物質又は前記負極活物質が塗布されていない部分には、無地部111a、112aが形成される。そして、本発明では前記活性部111b、112bから延びるか、前記活性部111b、112bから折り曲げられた部分を側面部と定義する。前記側面部は、実質的に正極板111と負極板112を長手方向に切断した時の切断面を指すものと見られる。
【0019】
本発明の実施形態によれば、前記側面部には無機コーティング層111c、112cが覆われている。より詳しくは、前記無機コーティング層111c、112cは前記正極板111及び前記負極板112の長手方向における側面部を覆うように形成される。また、同時に前記無機コーティング層111c、112cは前記活性部111b、112bを覆っている。このとき、前記無機コーティング層111c、112cは1μm〜15μmの厚さを有するように形成されることが好ましい。
【0020】
ここで、前記無機コーティング層111c、112cは、無機セラミックペーストを含むスラリーを塗布及び乾燥して形成されるものであって、無機セラミックペーストはアルミナ、ジルコニア、及びアルミナ−ジルコニア混合物からなる群より選択される少なくともいずれか1つのセラミック粉末を含むことができる。前記セラミック粉末は前記無機セラミックペースト全体に対して7重量(wt)%以下で含まれており、このとき、無機セラミックペーストの粘度は1cps〜500cpsの範囲であることが好ましい。
【0021】
図3及び図5を参照して、本発明の他の実施形態を説明すれば、前記正極板111及び前記負極板112の一面上にも、同様にそれぞれ正極活物質と負極活物質が塗布された活性部111b、112bが形成される。また、前記一面のうち、前記正極活物質又は前記負極活物質が塗布されていない部分には、無地部111a、112aが形成される。
【0022】
本発明の他の実施形態によれば、前記側面部には無機コーティング層111c’、112c’が覆われている。より詳しくは、前記無機コーティング層111c’、112c’は、前記正極板111及び前記負極板112の長手方向における側面部を覆うように形成される。また、同時に前記無機コーティング層111c’、112c’は前記活性部111b、112bを覆っている。ここで、前述した実施形態と異なる点は、前記無機コーティング層111c’、112c’が前記活性部111b、112b上部面のみを覆うのではなく、前記無地部111a、112aの一部分も覆うように形成されることである。この際にも、前記無機コーティング層111c’、112c’は1μm〜15μmの厚さを有するように形成されることが好ましい。ここで、無機コーティング層111c’、112c’の厚さが1μm以下である場合、所望の熱的安全性の実現が不完全になり得る。また、無機コーティング層111c’、112c’の厚さが15μm以上である場合、熱的安全性には優れているが、電池充電放電時のイオン移動速度が低下するおそれがあり、二次電池100において無機コーティング層の容積が増加して、同一の大きさを有する二次電池100において単位体積当たりの容量が減少し得る。
【0023】
ここで、前記無機コーティング層111c’、112c’も無機セラミックペーストを含むスラリーが塗布及び乾燥して形成されるものであって、無機セラミックペーストはアルミナ、ジルコニア、及びアルミナ−ジルコニア混合物からなる群より選択される少なくともいずれか1つのセラミック粉末を含むことができる。前記セラミック粉末は前記無機セラミックペースト全体に対して7重量(wt)%以下で含まれており、このとき、無機セラミックペーストの粘度は1cps〜500cpsの範囲であることが好ましい。即ち、前記のように、セラミック粉末が無機セラミックペースト全体に対して7重量(wt)%以下で含まれており、無機セラミックペーストの粘度が1cps〜500cpsの範囲に維持されれば、目標とする無機コーティング層111c、112c、111c’、112c’の厚さを1μm〜15μmの範囲に維持できる。
【0024】
前述したように、前記正極板111及び前記負極板112の活性部111b、112b、側面及び無地部111a、112aの一部分に無機コーティング層111c、112c、111c’、112c’を形成することで、前記正極板111及び前記負極板112の切断面において必然的に発生するバリによる、ショートの発生や電池の爆発を防止できる。同時に、熱に弱い多孔性物質からなるセパレータ113を補完して電池の熱的安全性を補完できるという効果がある。
【0025】
次に、図6〜図8を参照して、本発明の実施形態に係る正極板上に無機コーティング層を形成する方法を簡略に説明する。
【0026】
まず、一面上に活物質が塗布された活性部111b、前記一面のうち、活物質が塗布されていない無地部111a及び前記一面のうち、前記活性部111bから折り曲げられた側面部を含む正極板111を用意する。
【0027】
次に、図6に示すように、スリッター15を用いて前記正極板111を所定の大きさに切断する。次に、前記活性部111bから折り曲げられた側面部に無機コーティング層111cを形成する。ここで、無機コーティング層111cを正極板111の一面上に正極板111の長手方向における側面部を覆うように形成できる。また、同時に前記無機コーティング層111cを、活性部111bを覆うように形成する。前記無機コーティング層111cの形成段階はロールコーティング装置17aにより行われる。ロールコーティング装置17aは、切断以前の正極板111の幅方向を横切って覆うように配置され、内部又は下部全面にわたって無機コーティング層111c形成用無機セラミックペーストを含んでいる。前記スリッター15を用いて前記正極板111を所定の大きさに切断すると同時に、アンワインダ11及びリワインダ13を備えたロールコーティング装置を用いて無機コーティング層111cを正極板111の一面上に形成できる。ここで、前記無機コーティング層111cは無機セラミックペーストを含むスラリーを塗布及び乾燥して形成することができる。
【0028】
このように、前記切断段階と前記無機コーティング層111cの形成段階は、1つの工程中で行われ、連続する工程で行うこともできる。
【0029】
また、本発明の他の実施形態と同様に、無機コーティング層111cが無地部111aの一部分を覆うように形成するのも、もちろん可能である。
【0030】
一方、図7に示すように、前記ロールコーティング装置17b、17b’は複数で構成されて無機コーティング層111cの形成をより自由にすることもでき、図8に示すように、1つのロールコーティング装置17c内の一部分にのみ無機コーティング層111c形成用無機セラミックペーストを入れて作動させて、所望の部分にのみ無機コーティング層111cを形成することも可能である。
【0031】
前記電極組立体110は、別途のケース内に収容するか、又は複数の電極組立体110をケースに共に収容して、大容量に製造することも可能である。そして、前記ケースはキャップ組立体などによって封止され得る。
【0032】
本発明によれば、所定の大きさに切断される正極及び負極極板の切断面において問題となるバリの発生による不都合を緩和すると同時に、セパレータの熱的安全性を補完できる二次電池及びその製造方法を提供できる。
【0033】
また、電気的なショート現象の誘発及び電池の爆発を防止して、製品の信頼性を高めることができる。
【0034】
更に、電池の製造過程における不良を最小化でき、製造コストを下げることができる。
【0035】
以上説明したように、本発明の最も好ましい実施の形態について説明したが、本発明は、上記記載に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載され、又は明細書に開示された発明の要旨に基づき、当業者において様々な変形や変更が可能なのはもちろんであり、斯かる変形や変更が、本発明の範囲に含まれることは言うまでもない。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
少なくとも1つの一面上に活物質が塗布された活性部と、前記活物質が塗布されていない無地部とをそれぞれ含む正極板及び負極板と、
前記正極板と負極板との間に備えられたセパレータ
とを含む電極組立体であって、
前記正極板又は負極板の少なくともいずれか一方の、前記活性部と無地部とを含む面の側面部は無機コーティング層で覆われていることを特徴とする、電極組立体。
【請求項2】
前記無機コーティング層は、前記正極板又は前記負極板の長手方向における前記側面部を覆うことを特徴とする、請求項1に記載の電極組立体。
【請求項3】
前記無機コーティング層は、前記活性部を覆うことを特徴とする、請求項2に記載の電極組立体。
【請求項4】
前記無機コーティング層は、前記無地部の一部分を覆うことを特徴とする、請求項3に記載の電極組立体。
【請求項5】
前記無機コーティング層は、無機セラミックペーストを含むスラリーを塗布及び乾燥して形成されることを特徴とする、請求項1に記載の電極組立体。
【請求項6】
前記無機セラミックペーストは、アルミナ、ジルコニア、及びアルミナ−ジルコニア混合物からなる群より選択される少なくともいずれか1つのセラミック粉末を含むことを特徴とする、請求項5に記載の電極組立体。
【請求項7】
前記セラミック粉末は、前記無機セラミックペースト全体に対して7重量(wt)%以下の量で含まれることを特徴とする、請求項6に記載の電極組立体。
【請求項8】
前記無機セラミックペーストは、1cps〜500cpsの範囲の粘度を有することを特徴とする、請求項5に記載の電極組立体。
【請求項9】
前記無機コーティング層は、1μm〜15μmの厚さを有することを特徴とする、請求項1に記載の電極組立体。
【請求項10】
請求項1〜9のいずれか一項による電極組立体と、
前記電極組立体の正極板と負極板にそれぞれ連結された正極タブ及び負極タブと、
前記電極組立体を収容するケース
とを含むことを特徴とする、二次電池。
【請求項11】
少なくとも1つの一面上に活物質が塗布された活性部と、前記活物質が塗布されていない無地部とをそれぞれ含む正極板及び負極板と、
前記正極板と負極板との間に備えられたセパレータ
とを含む、電極組立体を用いる、二次電極の製造方法であって、
前記電極組立体は、
前記正極板又は前記負極板を所定の大きさに切断する段階と、
前記正極板又は負極板の少なくともいずれか一方の、前記活性部と無地部とを含む面の側面部に無機コーティング層を形成する段階
とを含んで製造されることを特徴とする、二次電池の製造方法。
【請求項12】
前記切断する段階と前記コーティング層を形成する段階は、1つの工程で行われることを特徴とする、請求項11に記載の二次電池の製造方法。
【請求項13】
前記切断する段階と前記コーティング層を形成する段階は、連続する工程で行われることを特徴とする、請求項11に記載の二次電池の製造方法。
【請求項14】
前記無機コーティング層は、前記正極板又は前記負極板の長手方向における前記側面部を覆うように形成されることを特徴とする、請求項11に記載の二次電池の製造方法。
【請求項15】
前記無機コーティング層は、前記活性部を覆うように形成されることを特徴とする、請求項14に記載の二次電池の製造方法。
【請求項16】
前記無機コーティング層は、前記無地部の一部分を覆うように形成されることを特徴とする、請求項15に記載の二次電池の製造方法。
【請求項17】
前記切断する段階は、スリッターにより行われることを特徴とする、請求項11に記載の二次電池の製造方法。
【請求項18】
前記無機コーティング層を形成する段階は、ロールコーティング装置により行われることを特徴とする、請求項11に記載の二次電池の製造方法。
【請求項19】
前記無機コーティング層を形成する段階は、複数のロールコーティング装置を用いて行われることを特徴とする、請求項18に記載の二次電池の製造方法。
【請求項20】
前記無機コーティング層は、無機セラミックペーストを含むスラリーを塗布及び乾燥して形成されることを特徴とする、請求項18に記載の二次電池の製造方法。
【請求項21】
前記無機コーティング層を形成する前記無機セラミックペーストは、前記ロールコーティング装置の一部分にのみ備えられることを特徴とする、請求項20に記載の二次電池の製造方法。
【請求項1】
少なくとも1つの一面上に活物質が塗布された活性部と、前記活物質が塗布されていない無地部とをそれぞれ含む正極板及び負極板と、
前記正極板と負極板との間に備えられたセパレータ
とを含む電極組立体であって、
前記正極板又は負極板の少なくともいずれか一方の、前記活性部と無地部とを含む面の側面部は無機コーティング層で覆われていることを特徴とする、電極組立体。
【請求項2】
前記無機コーティング層は、前記正極板又は前記負極板の長手方向における前記側面部を覆うことを特徴とする、請求項1に記載の電極組立体。
【請求項3】
前記無機コーティング層は、前記活性部を覆うことを特徴とする、請求項2に記載の電極組立体。
【請求項4】
前記無機コーティング層は、前記無地部の一部分を覆うことを特徴とする、請求項3に記載の電極組立体。
【請求項5】
前記無機コーティング層は、無機セラミックペーストを含むスラリーを塗布及び乾燥して形成されることを特徴とする、請求項1に記載の電極組立体。
【請求項6】
前記無機セラミックペーストは、アルミナ、ジルコニア、及びアルミナ−ジルコニア混合物からなる群より選択される少なくともいずれか1つのセラミック粉末を含むことを特徴とする、請求項5に記載の電極組立体。
【請求項7】
前記セラミック粉末は、前記無機セラミックペースト全体に対して7重量(wt)%以下の量で含まれることを特徴とする、請求項6に記載の電極組立体。
【請求項8】
前記無機セラミックペーストは、1cps〜500cpsの範囲の粘度を有することを特徴とする、請求項5に記載の電極組立体。
【請求項9】
前記無機コーティング層は、1μm〜15μmの厚さを有することを特徴とする、請求項1に記載の電極組立体。
【請求項10】
請求項1〜9のいずれか一項による電極組立体と、
前記電極組立体の正極板と負極板にそれぞれ連結された正極タブ及び負極タブと、
前記電極組立体を収容するケース
とを含むことを特徴とする、二次電池。
【請求項11】
少なくとも1つの一面上に活物質が塗布された活性部と、前記活物質が塗布されていない無地部とをそれぞれ含む正極板及び負極板と、
前記正極板と負極板との間に備えられたセパレータ
とを含む、電極組立体を用いる、二次電極の製造方法であって、
前記電極組立体は、
前記正極板又は前記負極板を所定の大きさに切断する段階と、
前記正極板又は負極板の少なくともいずれか一方の、前記活性部と無地部とを含む面の側面部に無機コーティング層を形成する段階
とを含んで製造されることを特徴とする、二次電池の製造方法。
【請求項12】
前記切断する段階と前記コーティング層を形成する段階は、1つの工程で行われることを特徴とする、請求項11に記載の二次電池の製造方法。
【請求項13】
前記切断する段階と前記コーティング層を形成する段階は、連続する工程で行われることを特徴とする、請求項11に記載の二次電池の製造方法。
【請求項14】
前記無機コーティング層は、前記正極板又は前記負極板の長手方向における前記側面部を覆うように形成されることを特徴とする、請求項11に記載の二次電池の製造方法。
【請求項15】
前記無機コーティング層は、前記活性部を覆うように形成されることを特徴とする、請求項14に記載の二次電池の製造方法。
【請求項16】
前記無機コーティング層は、前記無地部の一部分を覆うように形成されることを特徴とする、請求項15に記載の二次電池の製造方法。
【請求項17】
前記切断する段階は、スリッターにより行われることを特徴とする、請求項11に記載の二次電池の製造方法。
【請求項18】
前記無機コーティング層を形成する段階は、ロールコーティング装置により行われることを特徴とする、請求項11に記載の二次電池の製造方法。
【請求項19】
前記無機コーティング層を形成する段階は、複数のロールコーティング装置を用いて行われることを特徴とする、請求項18に記載の二次電池の製造方法。
【請求項20】
前記無機コーティング層は、無機セラミックペーストを含むスラリーを塗布及び乾燥して形成されることを特徴とする、請求項18に記載の二次電池の製造方法。
【請求項21】
前記無機コーティング層を形成する前記無機セラミックペーストは、前記ロールコーティング装置の一部分にのみ備えられることを特徴とする、請求項20に記載の二次電池の製造方法。
【図1】
【図2A】
【図3A】
【図4A】
【図5A】
【図6】
【図7】
【図8】
【図2B】
【図3B】
【図4B】
【図5B】
【図2A】
【図3A】
【図4A】
【図5A】
【図6】
【図7】
【図8】
【図2B】
【図3B】
【図4B】
【図5B】
【公開番号】特開2012−49103(P2012−49103A)
【公開日】平成24年3月8日(2012.3.8)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−55541(P2011−55541)
【出願日】平成23年3月14日(2011.3.14)
【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3月8日(2012.3.8)
【国際特許分類】
【出願日】平成23年3月14日(2011.3.14)
【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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