電極組立体及びこれを用いる二次電池
【課題】 二次電池の過充放電又は内部短絡時の電極タッブ部位の発熱によるセパレータの収縮を防止して電極板間の追加的なショートを防止する。
【解決手段】 第１極集電体１３２と第１極活物質層１３４を備え少なくとも一側に第１極無地部１３３が形成された第１極板１３０，第２極集電体１４２と第２極活物質層１４４とを備え少なくとも一側に第２極無地部１４３が形成された第２極板１４０及び第１極板１３０と第２極板１４０とを絶縁させるセパレータ１５０を共に巻取り形成し，第１極板１３０と第２極板１４０の一側の第１極無地部１３３と第２極無地部１４３とに各々第１極タッブ１３６と第２極タッブ１４６とを固定する電極組立体を備える二次電池において，第１極板１３０と第２極板１４０及びセパレータ１５０を巻取る際，第１極板１３０または第２極板１４０と対向するセパレータ１５０の所定位置に接着する絶縁テープ１６０を含む。
【解決手段】 第１極集電体１３２と第１極活物質層１３４を備え少なくとも一側に第１極無地部１３３が形成された第１極板１３０，第２極集電体１４２と第２極活物質層１４４とを備え少なくとも一側に第２極無地部１４３が形成された第２極板１４０及び第１極板１３０と第２極板１４０とを絶縁させるセパレータ１５０を共に巻取り形成し，第１極板１３０と第２極板１４０の一側の第１極無地部１３３と第２極無地部１４３とに各々第１極タッブ１３６と第２極タッブ１４６とを固定する電極組立体を備える二次電池において，第１極板１３０と第２極板１４０及びセパレータ１５０を巻取る際，第１極板１３０または第２極板１４０と対向するセパレータ１５０の所定位置に接着する絶縁テープ１６０を含む。
【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用いリチウムイオンを用いた二次電池に関し，より詳細には，二次電池の過充放電，または，内部短絡時の電極タッブ部位の発熱によるセパレータの収縮を防止して電極板間の追加的なショートを防止できる電極組立体及びこれを用いる二次電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
通常，二次電池（ｓｅｃｏｎｄａｒｙ ｂａｔｔｅｒｙ）は，充電が不可能な一次電池とは異なり，充電及び放電が可能な電池をいうものであって，携帯電話，ノートブックコンピュータ，キャムコーダ等の先端電子機器分野で広く使われている。
【０００３】
特に，リチウム二次電池市場は，作動電圧が３．７Ｖであって，携帯用電子装備電源としてたくさん使われているニッケル−カドミウム電池や，ニッケル−水素電池より３倍も高く，単位重量当たりエネルギー密度が高いという点で急速に伸びている趨勢である。
【０００４】
このようなリチウム二次電池は，一般的に正極活物質としてはリチウム系酸化物を，負極活物質としては炭素材を使用している。また，電解液の種類によって液体電解質電池と高分子電解質電池とに分類され，液体電解質を使用する電池をリチウムイオン電池といい，高分子電解質を使用する電池をリチウムポリマー電池という。また，リチウム二次電池はいろいろな形状で製造されているが，代表的な形状としては円筒形，缶形及びパウチ形を挙げることができる。
【０００５】
缶型リチウムイオン二次電池は，図１及び図２に示すように，缶１０と，缶の内部に受容される電極組立体２０と，上記缶１０の上段開口部を封入するキャップ組立体７０とを含んで形成する。
【０００６】
上記缶１０は，略直六面体の形状を有する金属材で形成することができ，それ自体が端子の役割を遂行することが可能である。上記缶１０はその一面が開口された上段開口部１０ａを含み，上段開口部１０ａを通じて電極組立体２０を受容する。
【０００７】
上記電極組立体２０は正極板３０，負極板４０及びセパレータ５０を含む。上記正極板３０と負極板４０はセパレータ５０が間に介されて積層された後，ジェリー−ロール（ｊｅｌｌｙ−ｒｏｌｌ）形態で巻き取られる。
【０００８】
上記正極板３０は，薄板のアルミニウム箔からなる正極集電体３２と上記正極集電体３２の両面にコーティングするリチウム系酸化物を主成分とする正極活物質層３４を含んでいる。正極集電体３２上には正極活物質層３４がコーティングされていない領域である正極無地部（ｐｏｓｉｔｉｖｅ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ ｕｎｃｏａｔｅｄ ａｒｅａ）３２ａが正極板３０の両端部に各々形成する。上記正極無地部３２ａには正極タッブ３６が超音波熔接されて固定され，上記正極タッブ３６の端部は上記正極集電体３２の上段部上に突出するように固定する。正極タッブ３６は，通常，ニッケル，または，ニッケル合金で形成され，他の金属素材も使われることができる。
【０００９】
上記負極板４０は，薄板の銅箔からなる負極集電体４２と上記負極集電体４２の両面にコーティングする炭素材を主成分とする負極活物質層４４とを含んでいる。上記負極集電体４２にも負極活物質層４４がコーティングされていない領域である負極無地部（ｎｅｇａｔｉｖｅ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ ｕｎｃｏａｔｅｄ ａｒｅａ）４２ａが負極板の両端部に所定領域で形成する。上記負極無地部４２ａには負極タッブ４６が超音波熔接されて固定され，上記負極タッブ４６の端部も上記負極集電体４２の上段部上に突出するように固定する。負極タッブ４６は，通常，ニッケル，または，ニッケル合金で形成され，他の金属素材も使われることができる。
【００１０】
一方，上記セパレータ５０は，各電極板３０，４０間の絶縁のために上記正極板３０と負極板４０との間に配置されている。上記セパレータ５０はポリエチレン若しくはポリプロピレン，ポリエチレンとポリプロピレンの複合フィルムからなっている。上記セパレータ５０は上記正極板３０と負極板４０より幅を広く形成することが極板３０，４０間の短絡の防止に一層有利である。
【００１１】
上記キャップ組立体７０は，キャッププレート７１と，絶縁プレート７２，ターミナルプレート２３及び負極端子７４を含んでなる。キャップ組立体７０は別途の絶縁ケース７９と結合されて缶１０の上段開口部１０ａに結合されて缶を封入することになる。
【００１２】
ところが，二次電池の充放電時に発生する過充放電または電極のショート時に缶の内部に発熱が発生することになる。特に，缶の内部において電極板と電極タッブが熔接する部位は異種金属が接合する部位であるので，内部抵抗（ｉｎｅｒｎａｌ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ，ＩＲ）が増加されて，発熱が集中する。電極タッブの周囲で発熱が集中すれば正極板と負極板とを絶縁させるセパレータは溶融され，収縮する。特に，図２において，破線５２で表示したように，負極タッブ４６に位置したセパレータ５０の端部で収縮が激しくなって，負極板４０と正極板３０との間の絶縁膜がなくなる現象が生じる。従って，負極板４０と正極板３０との間で追加的なショートが発生する問題がある。二次電池で発熱が激しい場合には，正極タッブ３６に位置したセパレータ５０の端部でも収縮が生じることになる。
【００１３】
最近は，二次電池の高容量化が進行することにつれて，二次電池のエネルギー密度が増加している。従って，二次電池の過充放電，または，内部短絡時の電極タッブ部位の発熱による電極板間のショートとそれに従う二次電池の発熱及び爆発が更に発生する問題がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は，上記の問題を解決するためのものであって，二次電池の過充放電，または，内部短絡時の電極タッブ部位の発熱によるセパレータの収縮を防止して電極板間の追加的なショートを防止できる電極組立体及びこれを用いる二次電池を提供することをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記のような目的の達成のための本発明の二次電池は，第１極集電体と，第１極活物質層とを備え，少なくとも一側に第１極無地部が形成された第１極板と，第２極集電体と第２極活物質層とを備え，少なくとも一側に第２極無地部が形成された第２極板及び上記第１極板と第２極板とを絶縁させるセパレータが共に巻取られて形成され，上記第１極板と第２極板の一側の第１極無地部と第２極無地部とに各々第１極タッブと第２極タッブとが固定する電極組立体を備え，上記第１極板と第２極板及びセパレータが巻取られる際，上記第１極板または第２極板と対向する上記セパレータの所定位置で前記セパレータに接着した絶縁テープを含んで前記電極組立体を形成することができる。その際，上記絶縁テープは上記電極組立体の内周部に位置する上記第２極板の第２極活物質層の端部を含む第２極無地部領域に対応する位置の少なくとも一つのセパレータの一面に接着できる。また，上記絶縁テープは，上記電極組立体の内周部に位置する上記第２極板の第２極無地部領域に対応する位置の少なくとも一つのセパレータの一面に接着できる。また，上記絶縁テープは，上記電極組立体の内周部に位置する上記第２極板の第２極無地部の端部を含む領域に対応する位置の少なくとも一つのセパレータに接着でき，上記絶縁テープは，上記第２極板の第２極無地部の端部が上記絶縁テープの幅の中心に位置するように上記セパレータに接着してもよい。また，上記絶縁テープは，上記電極組立体の内周部に位置する上記第２極板の端部から外れて上記セパレータ同士接触された領域の少なくとも一つのセパレータに接着できる。
【００１６】
また，上記絶縁テープは，上記電極組立体の外周部に位置する上記第１極板の第１極活物質層の端部を含む第１極無地部領域に対応する位置のセパレータの一面に接着できる。また，上記絶縁テープは，上記電極組立体の外周部に位置する上記第１極板の第１極無地部領域に対応する位置のセパレータの一面に接着できる。また，上記絶縁テープは，上記電極組立体の外周部に位置する上記第１極板の第１極無地部の端部を含む領域に対応する位置の少なくとも一つのセパレータに接着でき，上記第２極板の第２極無地部の端部が上記絶縁テープの幅の中心に位置するように上記セパレータに接着してもよい。また，上記絶縁テープは，上記第１極板の端部から外れて，上記セパレータ同士接触された領域の少なくとも一つのセパレータに接着できる。その際，上記絶縁テープは，上記絶縁テープが上記電極組立体の内周部に位置する際は，上記第２極板と接触されないセパレータ面に接着され，上記絶縁テープが上記電極組立体の外周部に位置する際は，上記第１極板と接触されないセパレータ面に接着できる。
【００１７】
また，本発明において，上記絶縁テープは，所定幅と少なくとも上記第２極板の高さで形成することができ，上記絶縁テープはＰＩまたはＰＰＳまたはＰＰ材質で形成してもよい。また，上記絶縁テープは５〜２００μｍの厚さで形成してもよい。
【００１８】
また，本発明において，上記第１極タッブは電極組立体の内周部に設けられ， 上記第２極タッブは上記電極組立体の外周部に設けられることができ，上記第１極タッブと第２極タッブとは，上記電極組立体の内周部から所定間隔離隔して設けられることができる。また，本発明において，上記電極組立体の外周部で上記セパレータに接着する絶縁テープの厚さは，上記電極組立体の内周部で上記セパレータに接着する絶縁テープの厚さより小さく形成してもよい。
【００１９】
また，本発明に係る電極組立体は，第１極集電体と第１極活物質層とを備え，一側の第１極無地部に第１極タッブが熔接された第１極板と，第２極集電体と第２極活物質層を備え，一側の第２極無地部に第２極タッブが熔接された第２極板と， 第１極板と第２極板とが共に巻取られ，かつ，第１極板と第２極板とを絶縁させるセパレータ及び上記第１極板，第２極板及びセパレータが巻取られる際，上記第１極板または第２極板と対向する上記セパレータの所定位置に接着する絶縁テープを含んで形成することができる。その際，上記絶縁テープは，上記電極組立体の内周部に位置する上記第２極板の第２極活物質層の端部を含む第２極無地部領域に対応する位置で少なくとも一つのセパレータの一面に接着できる。また，上記絶縁テープは，上記電極組立体の内周部に位置する上記第２極板の端部から外れて，上記セパレータ同士接触された領域の少なくとも一つのセパレータに接着できる。
【００２０】
また，本発明の電極組立体において上記絶縁テープは，上記電極組立体の外周部に位置する上記第１極板の第１極活物質層の端部を含む第１極無地部領域に対応する位置で少なくとも一つのセパレータの一面に接着できる。また，上記絶縁テープは，上記第１極板の端部から外れて，上記セパレータ同士接触された領域の少なくとも一つのセパレータに接着できる。その際，上記絶縁テープは，所定幅と少なくとも上記第２極板の高さで形成することができる。
【００２１】
また，本発明において，上記第１極板は負極板で，第２極板は正極板で形成することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によると，二次電池の充放電時に発生する過充放電または電極の短絡時に電極タッブでの発熱によってセパレータの溶融収縮が発生することを防止して電極タッブと電極板との間の追加的な短絡を防止できる効果がある。
【００２３】
本発明によると，最近の二次電池の高容量化により発生する電極タッブ部位の発熱に伴う電極板間の短絡とそれに伴う二次電池の発熱及び爆発を防止して，二次電池の安全性を向上させることができる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下に，添付した図面を参照しながら，本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお，本明細書及び図面において，実質的に同一の機能構成を有する発明特定事項については，同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００２５】
以下，添付の図面を参考しながら本発明の実施の形態についてより詳細に説明する。
【００２６】
図３は，本発明の第１の実施の形態に係る電極組立体の巻取前の斜視図を示す。
【００２７】
図４は，図３の電極組立体の平面図を示す。図５は，図３の電極組立体の巻取後の平面図を示す。本発明に係る二次電池は，図１を参照すると，缶１０と，缶１０の内部に受容される電極組立体１００と，上記缶１０の上段開口部を封入するキャップ組立体７０とを含んで形成する。従来の二次電池と同じ部分は図１の図面符号を使用して説明する。
【００２８】
上記缶１０は，図１を参照すると，略直六面体の形状を有する金属材で形成することができ，それ自体が端子の役割を遂行することが可能である。上記缶１０はその一面が開口された上段開口部１０ａを含み，上段開口部１０ａを通じて電極組立体１００を受容する。
【００２９】
上記キャップ組立体７０は，キャッププレート７１，絶縁プレート７２，ターミナルプレート２３及び第１極端子７４を含んで構成する。キャップ組立体７０は別途の絶縁ケース７９と結合されて缶１０の上段開口部１０ａに結合されて缶１０を封入することになる。
【００３０】
上記電極組立体１００は，図３ないし図５を参照すると，第２極板１３０と第１極板１４０及びセパレータ１５０を含んで形成され，上記第２極板１３０と第１極板１４０とを絶縁させるセパレータ１５０が介されて積層された後，ジェリー−ロール（ｊｅｌｌｙ−ｒｏｌｌ）形態で巻取られる。また，上記電極組立体１００は上記セパレータ１５０の所定位置に接着する絶縁テープ１６０を含んで形成する。その際，上記第１極板１４０は負極板で，第２極板１３０は正極板で形成することができる。
【００３１】
また，電極組立体１００の内周部には第１極板１４０に熔接されて上部に突出する第１極タッブ１４６が形成されており，外周部には上記第２極板１３０に熔接されて上部に突出する第２極タッブ１３６が形成されている。ここで，上記内周部は上記電極組立体１００の巻取時の中心部を意味し，上記外周部は電極組立体１００の外部側を意味し，内周部と対応する概念である。上記第１極タッブ１４６と第２極タッブ１３６は形成する位置が反対にすることができ，上記第１極タッブ１４６と第２極タッブ１３６とが全て内周部に形成することができることは勿論である。
【００３２】
上記第２極板１３０は第２極集電体１３２と第２極活物質層１３４とを含んで構成する。上記第２極集電体１３２は薄板のアルミニウム箔で形成され，第２極集電体１３２の両面にはリチウム系酸化物を主成分とする第２極活物質層１３４が所定厚さで塗布する。また，第２極集電体１３２の少なくとも一端には第２極活物質層１３４がコーティングされていない領域の第２極無地部１３３が所定領域として形成する。上記第２極タッブ１３６は上記第２極無地部１３３の両端中から一端に位置する上記第２極無地部１３３に超音波熔接またはレーザー熔接により固定する。上記第２極タッブ１３６はニッケル金属で形成され，上段部が上記第２極集電体１３２の上段部上に突出するように固定する。
【００３３】
上記第１極板１４０は，第１極集電体１４２と第１極活物質層１４４とを含んで構成する。上記第１極集電体１４２は薄板の銅箔で形成され，第１極集電体１４２の両面には炭素材を主成分とする第１極活物質層１４４が塗布する。また，第１極集電体１４２の少なくとも一端には第１極活物質層１４４がコーティングされていない領域である第１極無地部１４３が形成する。上記第１極タッブ１４６は，ニッケル金属で形成され，両端の第１極無地部１４３中，巻取時の内周部に位置する第１極無地部１４３に超音波熔接されて固定する。上記第１極タッブ１４６はその上段部が第１極集電体１４０の上段部上に突出するように固定する。
【００３４】
上記セパレータ１５０は，図５を参照すると，上記電極組立体１００から上記第２極板１３０と第１極板１４０を絶縁させるために上記第２極板１３０と第１極板１４０との間に介されて巻取られる。また，上記セパレータ１５０は，上記第２極板１３０と第１極板１４０及びセパレータ１５０が巻取られる際，上記第２極板１３０または第１極板１４０と対向する上記セパレータ１５０の所定位置に接着する絶縁テープ１６０を含む。
【００３５】
上記絶縁テープ１６０は，所定幅と少なくとも上記第２極板１３０または第１極板１４０の高さで形成されて上記セパレータ１５０の一面に接着され，上記第２極板１３０と接触されないセパレータ１５０面に接着する。上記セパレータ１５０は所定幅で形成してもよく，上記第２極板１３０の第２極無地部１３３に対応する位置の上記セパレータ１５０に接着されて，上記セパレータ１５０が熱によって収縮することを防止することになる。即ち，上記絶縁テープ１６０はセパレータ１５０の一定の面積に接着されて，上記セパレータ１５０が熱を受ける場合にも上記セパレータ１５０を支えるので，セパレータ１５０の収縮を防止できることになり，特に，上記電極組立体１００から熱が大いに発生する第１極タッブ１４６が形成された位置と対応する位置でセパレータ１５０の収縮を效果的に防止できることになる。
【００３６】
上記絶縁テープ１６０は，第１極板１４０及び第２極板１３０が上記セパレータ１５０と共に巻取られて電極組立体１００を形成する際，電極組立体１００の内周部に位置する上記第２極板１３０の第２極活物質層１３４の端部を含む第２極無地部１３３領域に対応する位置で少なくとも一つの上記セパレータ１５０の一面に接着する。上記セパレータ１５０は上記第２極板１３０の両面に対をなして介されて巻取られるので，上記セパレータ１５０の各々の一面に接着する。その際，上記絶縁テープ１６０は，上記第２極板１３０の第２極無地部１３３と接触されないセパレータ１５０面に接着するようにしてもよい。上記第２極板１３０の第２極無地部１３３と接触する上記セパレータ１５０面に上記絶縁テープ１６０が接着できることは勿論である。上記絶縁テープ１６０が上記第２極板１３０の第２極活物質層１３４の端部部位を含む領域に対応する位置のセパレータ１５０に接着すると，上記絶縁テープ１６０は上記第２極活物質層１３４の端部部位の突出部による上記セパレータ１５０の損傷を防止できることになる。
【００３７】
また，上記絶縁テープ１６０は，上記電極組立体１００の内周部に位置する上記第２極板１３０の第２極無地部１３３領域に対応する位置で少なくとも一つのセパレータの一面に接着できる。即ち，上記電極組立体１００の内周部に位置する上記第１極タッブ１４６が形成する位置と対応する位置に通常的に上記第２極板１３０の第２極無地部１３３が位置することになるので，上記絶縁テープ１６０は上記第２極板１３０の第２極無地部１３３領域に対応する位置のセパレータ１５０に接着してもよい。
【００３８】
また，上記絶縁テープ１６０は，上記電極組立体１００の内周部に位置する上記第２極板１３０の第２極無地部１３３の端部を含む領域に対応する位置のセパレータ１５０に接着できる。上記セパレータ１５０が熱により収縮する場合には，まず，端部から収縮されながら上記第２極板１３０の第２極無地部１３３の端部が露出して上記第１極板１４０と短絡する可能性がある。従って，上記絶縁テープ１６０は上記第２極板１３０の第２極無地部１３３の端部を含む領域に対応する位置のセパレータ１５０に接着してもよい。また，上記絶縁テープ１６０は上記第２極板１３０の第２極無地部１３３の端部が上記絶縁テープ１６０の幅の中心に位置するように，上記セパレータ１５０に接着してもよい。
【００３９】
また，上記絶縁テープ１６０は上記電極組立体１００の内周部に位置する上記第２極板１３０の端部から外れて上記セパレータ１５０同士接触された領域の少なくとも一つのセパレータ１５０に接着できる。即ち，上記セパレータ１５０が上記第２極板１３０の第２極無地部１３３から大いに外れて，長く形成する場合には，上記セパレータ１５０の端部に上記絶縁テープ１６０が接着でき，その際，上記絶縁テープ１６０は上記第２極板１３０の端部から外れたセパレータ１５０の端部領域に接着されて，上記セパレータ１５０の端部の収縮を防止することになる。
【００４０】
一般的に，上記電極組立体１００では，上記第１極板１４０または第２極板１３０に第１極タッブ１４６または第２極タッブ１３６が熔接された部分で発熱量が多くなり，特に，上記第１極板１４０に第１極タッブ１４６が熔接された部分は電極組立体１００内で発熱量が最も多くなる。従って，上記電極組立体１００の内周部に巻取られるセパレータ１５０の収縮が激しくなる。
【００４１】
しかし，セパレータ１５０の一面に温度に伴う変化の少ない絶縁テープ１６０を接着させれば，電極組立体１００の内周部，特に，第１極タッブ１４６部位から熱が発生しても，隣り合うセパレータ１５０の収縮を防止できることになる。従って，第２極板１３０と第１極板１４０が互いに短絡することを防止できることになる。
【００４２】
上記絶縁テープ１６０は二次電池に使われる電解液に耐性があり，かつ，耐熱性が強くて，１５０℃以上でも収縮等の変形のないＰＰＳ（Ｐｏｌｙｐｈｅｎｙｌｅｎｅ Ｓｕｌｆｉｄｅ），ＰＩ（ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ），ＰＰ（ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ）のような材質の接着テープで形成され，厚さは，５〜２００μｍで形成してもよい。厚さが５μｍより薄ければ絶縁テープ１６０の強度が足りないのでセパレータの収縮現象の防止が困難であり，２００μｍを超過してあまり厚ければゼリーロールの厚さが部分的に厚くなることになる。
【００４３】
また， 上記絶縁テープ１６０によって上記第１極タッブ１４６部位から発生する熱が上記セパレータ１５０に直ぐ伝えられることを防止できることになる。
【００４４】
図６は，本発明の第２の実施の形態に係る電極組立体の巻取後の平面図を示す。
【００４５】
本発明の第２の実施の形態に係る電極組立体１００ａは，図６を参照すると，内周部の上記第２極板１３０の第２極無地部１３３に対応する位置のセパレータ１５０ａだけでなく，外周部の第１極板１４０に対向する位置のセパレータ１５０ａにも絶縁テープ１６０ａが接着できる。即ち，上記電極組立体１００ａの外周部に位置する上記第１極板１４０に接触されないセパレータ１５０ａ面に上記絶縁テープ１６０ａが接着できる。
【００４６】
上記絶縁テープ１６０ａは，上記電極組立体１００ａの外周部に位置する上記第１極板１４０の第１極活物質層１４４の端部を含む第１極無地部１４３領域に対応する位置において，少なくとも一つのセパレータ１５０ａの一面に接着できる。上記セパレータ１５０ａは上記第１極板１４０の両面に対をなして介されて巻取られるので，上記絶縁テープ１６０ａは上記セパレータ１５０ａの各々の一面に接着する。その際，上記絶縁テープ１６０ａは，上記第２極板１３０の第２極無地部１３３と接触されない面のセパレータ１５０に接着するようにしてもよい。
【００４７】
上記絶縁テープ１６０ａが上記第１極板１４０の第１極活物質層１４４の終端部位を含む領域に対応する位置のセパレータ１５０ａに接着すると，上記絶縁テープ１６０ａは上記第１極活物質層１４４の終端部位の突出部による上記セパレータ１５０ａの損傷を防止できる効果があることになる。
【００４８】
上記電極組立体１００ａの外周部には一般的に第２極タッブ１３６が形成され，発生する熱が缶１０の外部方向に広がるので，発生する熱が上記電極組立体１００ａの内周部よりは小さくなる。しかし，二次電池の内部で熱が急激に発生する場合には，外周部でもセパレータ１５０ａが収縮できる。従って，上記第１極板１４０の第１極無地部１４３に対応する位置のセパレータ１５０ａにも絶縁テープ１６０ａが接着されて，セパレータ１５０ａの収縮を防止するようにする。
【００４９】
但し，上記電極組立体１００ａの外周部のセパレータ１５０ａに接着する絶縁テープ１６０ａは内周部のセパレータ１５０ａに接着する絶縁テープ１６０より厚さの薄い絶縁テープを使用することが可能になる。
【００５０】
上記絶縁テープ１６０ａは上記電極組立体１００ａの外周部に位置する上記第１極板１４０の第１極無地部１４３領域に対応する位置において，少なくとも一つのセパレータの一面に接着できる。即ち，上記電極組立体１００ａの外周部に位置する上記第２極タッブ１３６が形成する位置と対応する位置に通常的に上記第１極板１４０の第１極無地部１４３が位置することになるので，上記絶縁テープ１６０ａは上記第１極板１４０の第１極無地部１４３領域に対応する位置のセパレータ１５０ａに接着してもよい。
【００５１】
また，上記絶縁テープ１６０ａは上記電極組立体１００ａの外周部に位置する上記第１極板１４０の第１極無地部１４３の端部を含む領域に対応する位置のセパレータ１５０ａに接着できる。上記セパレータ１５０ａが熱により収縮する場合には，まず，端部から収縮されながら上記第１極板１４０の第１極無地部１４３の端部が露出して，上記第２極板１３０と短絡する可能性がある。
【００５２】
従って，上記絶縁テープ１６０ａは上記第１極板１４０の第１極無地部１４３の端部を含む領域に対応する位置のセパレータ１５０ａに接着してもよい。また，上記絶縁テープ１６０ａは上記第１極板１４０の第１極無地部１４３の端部が上記絶縁テープ１６０ａの幅の中心に位置するように，上記セパレータ１５０ａに接着してもよい。
【００５３】
また，上記絶縁テープ１６０ａは上記電極組立体１００ａの外周部に位置する上記第１極板１４０の端部から外れて，上記セパレータ１５０ａ同士接触された領域の少なくとも一つのセパレータ１５０ａに接着できる。即ち，上記セパレータ１５０ａが上記第１極板１４０の第１極無地部１４３を大いに外れて，長く形成する場合には，上記セパレータ１５０ａの端部に上記絶縁テープ１６０ａが接着することができ，その際，上記絶縁テープ１６０ａは上記第１極板１４０の端部から外れたセパレータ１５０ａの端部領域に接着されて，上記セパレータ１５０ａの端部が収縮することを防止することになる。
【００５４】
図７は，本発明の第３の実施の形態に係る電極組立体の巻取後の平面図を示す。
【００５５】
本発明の第３の実施の形態に係る上記電極組立体１００ｂは，図７を参照すれば，上記第２極タッブ１３６ｂと第１極タッブ１４６ｂとが全て電極組立体１００ｂの内周部に形成され，上記第２極板１３０ｂの第２極無地部１３３ｂに対応する位置のセパレータ１５０ｂの少なくとも一面に絶縁テープ１６０が形成する。上記第２極板１３０ｂの第２極無地部１３３ｂと接触されない上記セパレータ１５０ｂ面に上記絶縁テープ１６０が接着するようにしてもよい。
【００５６】
従って，上記セパレータ１５０ｂは上記絶縁テープ１６０により固定するので，熱の発生時にも収縮されないし，上記第２極板１３０ｂと第１極板１４０ｂが互いに短絡しない。上記電極組立体１００ｂの第１極板１４０ｂと第２極板１３０ｂ及び絶縁テープ１６０の別の形状は図５または図６と同一に形成することができる。ここではその詳細な説明を省略する。
【００５７】
また，本明細書では本発明の好適な実施の形態として，本発明の電極組立体をゼリーロール形状で形成した後，一定に圧着した缶型二次電池について説明したが，これは，但に角形二次電池に限るのではなく，本実施の形態のような電極ゼリーロールが使われることができる電池はいかなる形態でも適用可能である。従って，本発明は角形二次電池だけでなく，円筒形二次電池とボタン形二次電池及び一次電池等，多様に適用することができる。
【００５８】
以上，説明した通り，本発明は上述した特定の好ましい実施の形態に限るのではなく，特許請求範囲で請求する本発明の要旨を外れない範囲内で当該発明が属する技術分野で通常の知識を有する者であれば誰でも多様な変形の実施が可能であることは勿論であり，そのような変更は特許請求範囲の記載の範囲内にあることになる。
【００５９】
以上，添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが，本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において，各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり，それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】従来の二次電池の概略的な説明図である。
【図２】従来の電極組立体の巻取前の斜視図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る電極組立体の巻取前の斜視図である。
【図４】図３の電極組立体の平面図である。
【図５】図３の電極組立体の巻取後の平面図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態による電極組立体の巻取後の平面図である。
【図７】本発明の第３の実施の形態の電極組立体の巻取後の平面図である。
【符号の説明】
【００６１】
１３０ 正極板
１３２ 正極集電体
１３３ 正極無地部
１３４ 正極活物質層
１３６ 正極タッブ
１４０ 負極板
１４２ 負極集電体
１４３ 負極無地部
１４４ 負極活物質層
１４６ 負極タッブ
１５０ セパレータ
１６０ 絶縁テープ
【技術分野】
【０００１】
本発明は，電極組立体及びこれを用いリチウムイオンを用いた二次電池に関し，より詳細には，二次電池の過充放電，または，内部短絡時の電極タッブ部位の発熱によるセパレータの収縮を防止して電極板間の追加的なショートを防止できる電極組立体及びこれを用いる二次電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
通常，二次電池（ｓｅｃｏｎｄａｒｙ ｂａｔｔｅｒｙ）は，充電が不可能な一次電池とは異なり，充電及び放電が可能な電池をいうものであって，携帯電話，ノートブックコンピュータ，キャムコーダ等の先端電子機器分野で広く使われている。
【０００３】
特に，リチウム二次電池市場は，作動電圧が３．７Ｖであって，携帯用電子装備電源としてたくさん使われているニッケル−カドミウム電池や，ニッケル−水素電池より３倍も高く，単位重量当たりエネルギー密度が高いという点で急速に伸びている趨勢である。
【０００４】
このようなリチウム二次電池は，一般的に正極活物質としてはリチウム系酸化物を，負極活物質としては炭素材を使用している。また，電解液の種類によって液体電解質電池と高分子電解質電池とに分類され，液体電解質を使用する電池をリチウムイオン電池といい，高分子電解質を使用する電池をリチウムポリマー電池という。また，リチウム二次電池はいろいろな形状で製造されているが，代表的な形状としては円筒形，缶形及びパウチ形を挙げることができる。
【０００５】
缶型リチウムイオン二次電池は，図１及び図２に示すように，缶１０と，缶の内部に受容される電極組立体２０と，上記缶１０の上段開口部を封入するキャップ組立体７０とを含んで形成する。
【０００６】
上記缶１０は，略直六面体の形状を有する金属材で形成することができ，それ自体が端子の役割を遂行することが可能である。上記缶１０はその一面が開口された上段開口部１０ａを含み，上段開口部１０ａを通じて電極組立体２０を受容する。
【０００７】
上記電極組立体２０は正極板３０，負極板４０及びセパレータ５０を含む。上記正極板３０と負極板４０はセパレータ５０が間に介されて積層された後，ジェリー−ロール（ｊｅｌｌｙ−ｒｏｌｌ）形態で巻き取られる。
【０００８】
上記正極板３０は，薄板のアルミニウム箔からなる正極集電体３２と上記正極集電体３２の両面にコーティングするリチウム系酸化物を主成分とする正極活物質層３４を含んでいる。正極集電体３２上には正極活物質層３４がコーティングされていない領域である正極無地部（ｐｏｓｉｔｉｖｅ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ ｕｎｃｏａｔｅｄ ａｒｅａ）３２ａが正極板３０の両端部に各々形成する。上記正極無地部３２ａには正極タッブ３６が超音波熔接されて固定され，上記正極タッブ３６の端部は上記正極集電体３２の上段部上に突出するように固定する。正極タッブ３６は，通常，ニッケル，または，ニッケル合金で形成され，他の金属素材も使われることができる。
【０００９】
上記負極板４０は，薄板の銅箔からなる負極集電体４２と上記負極集電体４２の両面にコーティングする炭素材を主成分とする負極活物質層４４とを含んでいる。上記負極集電体４２にも負極活物質層４４がコーティングされていない領域である負極無地部（ｎｅｇａｔｉｖｅ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ ｕｎｃｏａｔｅｄ ａｒｅａ）４２ａが負極板の両端部に所定領域で形成する。上記負極無地部４２ａには負極タッブ４６が超音波熔接されて固定され，上記負極タッブ４６の端部も上記負極集電体４２の上段部上に突出するように固定する。負極タッブ４６は，通常，ニッケル，または，ニッケル合金で形成され，他の金属素材も使われることができる。
【００１０】
一方，上記セパレータ５０は，各電極板３０，４０間の絶縁のために上記正極板３０と負極板４０との間に配置されている。上記セパレータ５０はポリエチレン若しくはポリプロピレン，ポリエチレンとポリプロピレンの複合フィルムからなっている。上記セパレータ５０は上記正極板３０と負極板４０より幅を広く形成することが極板３０，４０間の短絡の防止に一層有利である。
【００１１】
上記キャップ組立体７０は，キャッププレート７１と，絶縁プレート７２，ターミナルプレート２３及び負極端子７４を含んでなる。キャップ組立体７０は別途の絶縁ケース７９と結合されて缶１０の上段開口部１０ａに結合されて缶を封入することになる。
【００１２】
ところが，二次電池の充放電時に発生する過充放電または電極のショート時に缶の内部に発熱が発生することになる。特に，缶の内部において電極板と電極タッブが熔接する部位は異種金属が接合する部位であるので，内部抵抗（ｉｎｅｒｎａｌ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ，ＩＲ）が増加されて，発熱が集中する。電極タッブの周囲で発熱が集中すれば正極板と負極板とを絶縁させるセパレータは溶融され，収縮する。特に，図２において，破線５２で表示したように，負極タッブ４６に位置したセパレータ５０の端部で収縮が激しくなって，負極板４０と正極板３０との間の絶縁膜がなくなる現象が生じる。従って，負極板４０と正極板３０との間で追加的なショートが発生する問題がある。二次電池で発熱が激しい場合には，正極タッブ３６に位置したセパレータ５０の端部でも収縮が生じることになる。
【００１３】
最近は，二次電池の高容量化が進行することにつれて，二次電池のエネルギー密度が増加している。従って，二次電池の過充放電，または，内部短絡時の電極タッブ部位の発熱による電極板間のショートとそれに従う二次電池の発熱及び爆発が更に発生する問題がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は，上記の問題を解決するためのものであって，二次電池の過充放電，または，内部短絡時の電極タッブ部位の発熱によるセパレータの収縮を防止して電極板間の追加的なショートを防止できる電極組立体及びこれを用いる二次電池を提供することをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記のような目的の達成のための本発明の二次電池は，第１極集電体と，第１極活物質層とを備え，少なくとも一側に第１極無地部が形成された第１極板と，第２極集電体と第２極活物質層とを備え，少なくとも一側に第２極無地部が形成された第２極板及び上記第１極板と第２極板とを絶縁させるセパレータが共に巻取られて形成され，上記第１極板と第２極板の一側の第１極無地部と第２極無地部とに各々第１極タッブと第２極タッブとが固定する電極組立体を備え，上記第１極板と第２極板及びセパレータが巻取られる際，上記第１極板または第２極板と対向する上記セパレータの所定位置で前記セパレータに接着した絶縁テープを含んで前記電極組立体を形成することができる。その際，上記絶縁テープは上記電極組立体の内周部に位置する上記第２極板の第２極活物質層の端部を含む第２極無地部領域に対応する位置の少なくとも一つのセパレータの一面に接着できる。また，上記絶縁テープは，上記電極組立体の内周部に位置する上記第２極板の第２極無地部領域に対応する位置の少なくとも一つのセパレータの一面に接着できる。また，上記絶縁テープは，上記電極組立体の内周部に位置する上記第２極板の第２極無地部の端部を含む領域に対応する位置の少なくとも一つのセパレータに接着でき，上記絶縁テープは，上記第２極板の第２極無地部の端部が上記絶縁テープの幅の中心に位置するように上記セパレータに接着してもよい。また，上記絶縁テープは，上記電極組立体の内周部に位置する上記第２極板の端部から外れて上記セパレータ同士接触された領域の少なくとも一つのセパレータに接着できる。
【００１６】
また，上記絶縁テープは，上記電極組立体の外周部に位置する上記第１極板の第１極活物質層の端部を含む第１極無地部領域に対応する位置のセパレータの一面に接着できる。また，上記絶縁テープは，上記電極組立体の外周部に位置する上記第１極板の第１極無地部領域に対応する位置のセパレータの一面に接着できる。また，上記絶縁テープは，上記電極組立体の外周部に位置する上記第１極板の第１極無地部の端部を含む領域に対応する位置の少なくとも一つのセパレータに接着でき，上記第２極板の第２極無地部の端部が上記絶縁テープの幅の中心に位置するように上記セパレータに接着してもよい。また，上記絶縁テープは，上記第１極板の端部から外れて，上記セパレータ同士接触された領域の少なくとも一つのセパレータに接着できる。その際，上記絶縁テープは，上記絶縁テープが上記電極組立体の内周部に位置する際は，上記第２極板と接触されないセパレータ面に接着され，上記絶縁テープが上記電極組立体の外周部に位置する際は，上記第１極板と接触されないセパレータ面に接着できる。
【００１７】
また，本発明において，上記絶縁テープは，所定幅と少なくとも上記第２極板の高さで形成することができ，上記絶縁テープはＰＩまたはＰＰＳまたはＰＰ材質で形成してもよい。また，上記絶縁テープは５〜２００μｍの厚さで形成してもよい。
【００１８】
また，本発明において，上記第１極タッブは電極組立体の内周部に設けられ， 上記第２極タッブは上記電極組立体の外周部に設けられることができ，上記第１極タッブと第２極タッブとは，上記電極組立体の内周部から所定間隔離隔して設けられることができる。また，本発明において，上記電極組立体の外周部で上記セパレータに接着する絶縁テープの厚さは，上記電極組立体の内周部で上記セパレータに接着する絶縁テープの厚さより小さく形成してもよい。
【００１９】
また，本発明に係る電極組立体は，第１極集電体と第１極活物質層とを備え，一側の第１極無地部に第１極タッブが熔接された第１極板と，第２極集電体と第２極活物質層を備え，一側の第２極無地部に第２極タッブが熔接された第２極板と， 第１極板と第２極板とが共に巻取られ，かつ，第１極板と第２極板とを絶縁させるセパレータ及び上記第１極板，第２極板及びセパレータが巻取られる際，上記第１極板または第２極板と対向する上記セパレータの所定位置に接着する絶縁テープを含んで形成することができる。その際，上記絶縁テープは，上記電極組立体の内周部に位置する上記第２極板の第２極活物質層の端部を含む第２極無地部領域に対応する位置で少なくとも一つのセパレータの一面に接着できる。また，上記絶縁テープは，上記電極組立体の内周部に位置する上記第２極板の端部から外れて，上記セパレータ同士接触された領域の少なくとも一つのセパレータに接着できる。
【００２０】
また，本発明の電極組立体において上記絶縁テープは，上記電極組立体の外周部に位置する上記第１極板の第１極活物質層の端部を含む第１極無地部領域に対応する位置で少なくとも一つのセパレータの一面に接着できる。また，上記絶縁テープは，上記第１極板の端部から外れて，上記セパレータ同士接触された領域の少なくとも一つのセパレータに接着できる。その際，上記絶縁テープは，所定幅と少なくとも上記第２極板の高さで形成することができる。
【００２１】
また，本発明において，上記第１極板は負極板で，第２極板は正極板で形成することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によると，二次電池の充放電時に発生する過充放電または電極の短絡時に電極タッブでの発熱によってセパレータの溶融収縮が発生することを防止して電極タッブと電極板との間の追加的な短絡を防止できる効果がある。
【００２３】
本発明によると，最近の二次電池の高容量化により発生する電極タッブ部位の発熱に伴う電極板間の短絡とそれに伴う二次電池の発熱及び爆発を防止して，二次電池の安全性を向上させることができる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下に，添付した図面を参照しながら，本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお，本明細書及び図面において，実質的に同一の機能構成を有する発明特定事項については，同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００２５】
以下，添付の図面を参考しながら本発明の実施の形態についてより詳細に説明する。
【００２６】
図３は，本発明の第１の実施の形態に係る電極組立体の巻取前の斜視図を示す。
【００２７】
図４は，図３の電極組立体の平面図を示す。図５は，図３の電極組立体の巻取後の平面図を示す。本発明に係る二次電池は，図１を参照すると，缶１０と，缶１０の内部に受容される電極組立体１００と，上記缶１０の上段開口部を封入するキャップ組立体７０とを含んで形成する。従来の二次電池と同じ部分は図１の図面符号を使用して説明する。
【００２８】
上記缶１０は，図１を参照すると，略直六面体の形状を有する金属材で形成することができ，それ自体が端子の役割を遂行することが可能である。上記缶１０はその一面が開口された上段開口部１０ａを含み，上段開口部１０ａを通じて電極組立体１００を受容する。
【００２９】
上記キャップ組立体７０は，キャッププレート７１，絶縁プレート７２，ターミナルプレート２３及び第１極端子７４を含んで構成する。キャップ組立体７０は別途の絶縁ケース７９と結合されて缶１０の上段開口部１０ａに結合されて缶１０を封入することになる。
【００３０】
上記電極組立体１００は，図３ないし図５を参照すると，第２極板１３０と第１極板１４０及びセパレータ１５０を含んで形成され，上記第２極板１３０と第１極板１４０とを絶縁させるセパレータ１５０が介されて積層された後，ジェリー−ロール（ｊｅｌｌｙ−ｒｏｌｌ）形態で巻取られる。また，上記電極組立体１００は上記セパレータ１５０の所定位置に接着する絶縁テープ１６０を含んで形成する。その際，上記第１極板１４０は負極板で，第２極板１３０は正極板で形成することができる。
【００３１】
また，電極組立体１００の内周部には第１極板１４０に熔接されて上部に突出する第１極タッブ１４６が形成されており，外周部には上記第２極板１３０に熔接されて上部に突出する第２極タッブ１３６が形成されている。ここで，上記内周部は上記電極組立体１００の巻取時の中心部を意味し，上記外周部は電極組立体１００の外部側を意味し，内周部と対応する概念である。上記第１極タッブ１４６と第２極タッブ１３６は形成する位置が反対にすることができ，上記第１極タッブ１４６と第２極タッブ１３６とが全て内周部に形成することができることは勿論である。
【００３２】
上記第２極板１３０は第２極集電体１３２と第２極活物質層１３４とを含んで構成する。上記第２極集電体１３２は薄板のアルミニウム箔で形成され，第２極集電体１３２の両面にはリチウム系酸化物を主成分とする第２極活物質層１３４が所定厚さで塗布する。また，第２極集電体１３２の少なくとも一端には第２極活物質層１３４がコーティングされていない領域の第２極無地部１３３が所定領域として形成する。上記第２極タッブ１３６は上記第２極無地部１３３の両端中から一端に位置する上記第２極無地部１３３に超音波熔接またはレーザー熔接により固定する。上記第２極タッブ１３６はニッケル金属で形成され，上段部が上記第２極集電体１３２の上段部上に突出するように固定する。
【００３３】
上記第１極板１４０は，第１極集電体１４２と第１極活物質層１４４とを含んで構成する。上記第１極集電体１４２は薄板の銅箔で形成され，第１極集電体１４２の両面には炭素材を主成分とする第１極活物質層１４４が塗布する。また，第１極集電体１４２の少なくとも一端には第１極活物質層１４４がコーティングされていない領域である第１極無地部１４３が形成する。上記第１極タッブ１４６は，ニッケル金属で形成され，両端の第１極無地部１４３中，巻取時の内周部に位置する第１極無地部１４３に超音波熔接されて固定する。上記第１極タッブ１４６はその上段部が第１極集電体１４０の上段部上に突出するように固定する。
【００３４】
上記セパレータ１５０は，図５を参照すると，上記電極組立体１００から上記第２極板１３０と第１極板１４０を絶縁させるために上記第２極板１３０と第１極板１４０との間に介されて巻取られる。また，上記セパレータ１５０は，上記第２極板１３０と第１極板１４０及びセパレータ１５０が巻取られる際，上記第２極板１３０または第１極板１４０と対向する上記セパレータ１５０の所定位置に接着する絶縁テープ１６０を含む。
【００３５】
上記絶縁テープ１６０は，所定幅と少なくとも上記第２極板１３０または第１極板１４０の高さで形成されて上記セパレータ１５０の一面に接着され，上記第２極板１３０と接触されないセパレータ１５０面に接着する。上記セパレータ１５０は所定幅で形成してもよく，上記第２極板１３０の第２極無地部１３３に対応する位置の上記セパレータ１５０に接着されて，上記セパレータ１５０が熱によって収縮することを防止することになる。即ち，上記絶縁テープ１６０はセパレータ１５０の一定の面積に接着されて，上記セパレータ１５０が熱を受ける場合にも上記セパレータ１５０を支えるので，セパレータ１５０の収縮を防止できることになり，特に，上記電極組立体１００から熱が大いに発生する第１極タッブ１４６が形成された位置と対応する位置でセパレータ１５０の収縮を效果的に防止できることになる。
【００３６】
上記絶縁テープ１６０は，第１極板１４０及び第２極板１３０が上記セパレータ１５０と共に巻取られて電極組立体１００を形成する際，電極組立体１００の内周部に位置する上記第２極板１３０の第２極活物質層１３４の端部を含む第２極無地部１３３領域に対応する位置で少なくとも一つの上記セパレータ１５０の一面に接着する。上記セパレータ１５０は上記第２極板１３０の両面に対をなして介されて巻取られるので，上記セパレータ１５０の各々の一面に接着する。その際，上記絶縁テープ１６０は，上記第２極板１３０の第２極無地部１３３と接触されないセパレータ１５０面に接着するようにしてもよい。上記第２極板１３０の第２極無地部１３３と接触する上記セパレータ１５０面に上記絶縁テープ１６０が接着できることは勿論である。上記絶縁テープ１６０が上記第２極板１３０の第２極活物質層１３４の端部部位を含む領域に対応する位置のセパレータ１５０に接着すると，上記絶縁テープ１６０は上記第２極活物質層１３４の端部部位の突出部による上記セパレータ１５０の損傷を防止できることになる。
【００３７】
また，上記絶縁テープ１６０は，上記電極組立体１００の内周部に位置する上記第２極板１３０の第２極無地部１３３領域に対応する位置で少なくとも一つのセパレータの一面に接着できる。即ち，上記電極組立体１００の内周部に位置する上記第１極タッブ１４６が形成する位置と対応する位置に通常的に上記第２極板１３０の第２極無地部１３３が位置することになるので，上記絶縁テープ１６０は上記第２極板１３０の第２極無地部１３３領域に対応する位置のセパレータ１５０に接着してもよい。
【００３８】
また，上記絶縁テープ１６０は，上記電極組立体１００の内周部に位置する上記第２極板１３０の第２極無地部１３３の端部を含む領域に対応する位置のセパレータ１５０に接着できる。上記セパレータ１５０が熱により収縮する場合には，まず，端部から収縮されながら上記第２極板１３０の第２極無地部１３３の端部が露出して上記第１極板１４０と短絡する可能性がある。従って，上記絶縁テープ１６０は上記第２極板１３０の第２極無地部１３３の端部を含む領域に対応する位置のセパレータ１５０に接着してもよい。また，上記絶縁テープ１６０は上記第２極板１３０の第２極無地部１３３の端部が上記絶縁テープ１６０の幅の中心に位置するように，上記セパレータ１５０に接着してもよい。
【００３９】
また，上記絶縁テープ１６０は上記電極組立体１００の内周部に位置する上記第２極板１３０の端部から外れて上記セパレータ１５０同士接触された領域の少なくとも一つのセパレータ１５０に接着できる。即ち，上記セパレータ１５０が上記第２極板１３０の第２極無地部１３３から大いに外れて，長く形成する場合には，上記セパレータ１５０の端部に上記絶縁テープ１６０が接着でき，その際，上記絶縁テープ１６０は上記第２極板１３０の端部から外れたセパレータ１５０の端部領域に接着されて，上記セパレータ１５０の端部の収縮を防止することになる。
【００４０】
一般的に，上記電極組立体１００では，上記第１極板１４０または第２極板１３０に第１極タッブ１４６または第２極タッブ１３６が熔接された部分で発熱量が多くなり，特に，上記第１極板１４０に第１極タッブ１４６が熔接された部分は電極組立体１００内で発熱量が最も多くなる。従って，上記電極組立体１００の内周部に巻取られるセパレータ１５０の収縮が激しくなる。
【００４１】
しかし，セパレータ１５０の一面に温度に伴う変化の少ない絶縁テープ１６０を接着させれば，電極組立体１００の内周部，特に，第１極タッブ１４６部位から熱が発生しても，隣り合うセパレータ１５０の収縮を防止できることになる。従って，第２極板１３０と第１極板１４０が互いに短絡することを防止できることになる。
【００４２】
上記絶縁テープ１６０は二次電池に使われる電解液に耐性があり，かつ，耐熱性が強くて，１５０℃以上でも収縮等の変形のないＰＰＳ（Ｐｏｌｙｐｈｅｎｙｌｅｎｅ Ｓｕｌｆｉｄｅ），ＰＩ（ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ），ＰＰ（ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ）のような材質の接着テープで形成され，厚さは，５〜２００μｍで形成してもよい。厚さが５μｍより薄ければ絶縁テープ１６０の強度が足りないのでセパレータの収縮現象の防止が困難であり，２００μｍを超過してあまり厚ければゼリーロールの厚さが部分的に厚くなることになる。
【００４３】
また， 上記絶縁テープ１６０によって上記第１極タッブ１４６部位から発生する熱が上記セパレータ１５０に直ぐ伝えられることを防止できることになる。
【００４４】
図６は，本発明の第２の実施の形態に係る電極組立体の巻取後の平面図を示す。
【００４５】
本発明の第２の実施の形態に係る電極組立体１００ａは，図６を参照すると，内周部の上記第２極板１３０の第２極無地部１３３に対応する位置のセパレータ１５０ａだけでなく，外周部の第１極板１４０に対向する位置のセパレータ１５０ａにも絶縁テープ１６０ａが接着できる。即ち，上記電極組立体１００ａの外周部に位置する上記第１極板１４０に接触されないセパレータ１５０ａ面に上記絶縁テープ１６０ａが接着できる。
【００４６】
上記絶縁テープ１６０ａは，上記電極組立体１００ａの外周部に位置する上記第１極板１４０の第１極活物質層１４４の端部を含む第１極無地部１４３領域に対応する位置において，少なくとも一つのセパレータ１５０ａの一面に接着できる。上記セパレータ１５０ａは上記第１極板１４０の両面に対をなして介されて巻取られるので，上記絶縁テープ１６０ａは上記セパレータ１５０ａの各々の一面に接着する。その際，上記絶縁テープ１６０ａは，上記第２極板１３０の第２極無地部１３３と接触されない面のセパレータ１５０に接着するようにしてもよい。
【００４７】
上記絶縁テープ１６０ａが上記第１極板１４０の第１極活物質層１４４の終端部位を含む領域に対応する位置のセパレータ１５０ａに接着すると，上記絶縁テープ１６０ａは上記第１極活物質層１４４の終端部位の突出部による上記セパレータ１５０ａの損傷を防止できる効果があることになる。
【００４８】
上記電極組立体１００ａの外周部には一般的に第２極タッブ１３６が形成され，発生する熱が缶１０の外部方向に広がるので，発生する熱が上記電極組立体１００ａの内周部よりは小さくなる。しかし，二次電池の内部で熱が急激に発生する場合には，外周部でもセパレータ１５０ａが収縮できる。従って，上記第１極板１４０の第１極無地部１４３に対応する位置のセパレータ１５０ａにも絶縁テープ１６０ａが接着されて，セパレータ１５０ａの収縮を防止するようにする。
【００４９】
但し，上記電極組立体１００ａの外周部のセパレータ１５０ａに接着する絶縁テープ１６０ａは内周部のセパレータ１５０ａに接着する絶縁テープ１６０より厚さの薄い絶縁テープを使用することが可能になる。
【００５０】
上記絶縁テープ１６０ａは上記電極組立体１００ａの外周部に位置する上記第１極板１４０の第１極無地部１４３領域に対応する位置において，少なくとも一つのセパレータの一面に接着できる。即ち，上記電極組立体１００ａの外周部に位置する上記第２極タッブ１３６が形成する位置と対応する位置に通常的に上記第１極板１４０の第１極無地部１４３が位置することになるので，上記絶縁テープ１６０ａは上記第１極板１４０の第１極無地部１４３領域に対応する位置のセパレータ１５０ａに接着してもよい。
【００５１】
また，上記絶縁テープ１６０ａは上記電極組立体１００ａの外周部に位置する上記第１極板１４０の第１極無地部１４３の端部を含む領域に対応する位置のセパレータ１５０ａに接着できる。上記セパレータ１５０ａが熱により収縮する場合には，まず，端部から収縮されながら上記第１極板１４０の第１極無地部１４３の端部が露出して，上記第２極板１３０と短絡する可能性がある。
【００５２】
従って，上記絶縁テープ１６０ａは上記第１極板１４０の第１極無地部１４３の端部を含む領域に対応する位置のセパレータ１５０ａに接着してもよい。また，上記絶縁テープ１６０ａは上記第１極板１４０の第１極無地部１４３の端部が上記絶縁テープ１６０ａの幅の中心に位置するように，上記セパレータ１５０ａに接着してもよい。
【００５３】
また，上記絶縁テープ１６０ａは上記電極組立体１００ａの外周部に位置する上記第１極板１４０の端部から外れて，上記セパレータ１５０ａ同士接触された領域の少なくとも一つのセパレータ１５０ａに接着できる。即ち，上記セパレータ１５０ａが上記第１極板１４０の第１極無地部１４３を大いに外れて，長く形成する場合には，上記セパレータ１５０ａの端部に上記絶縁テープ１６０ａが接着することができ，その際，上記絶縁テープ１６０ａは上記第１極板１４０の端部から外れたセパレータ１５０ａの端部領域に接着されて，上記セパレータ１５０ａの端部が収縮することを防止することになる。
【００５４】
図７は，本発明の第３の実施の形態に係る電極組立体の巻取後の平面図を示す。
【００５５】
本発明の第３の実施の形態に係る上記電極組立体１００ｂは，図７を参照すれば，上記第２極タッブ１３６ｂと第１極タッブ１４６ｂとが全て電極組立体１００ｂの内周部に形成され，上記第２極板１３０ｂの第２極無地部１３３ｂに対応する位置のセパレータ１５０ｂの少なくとも一面に絶縁テープ１６０が形成する。上記第２極板１３０ｂの第２極無地部１３３ｂと接触されない上記セパレータ１５０ｂ面に上記絶縁テープ１６０が接着するようにしてもよい。
【００５６】
従って，上記セパレータ１５０ｂは上記絶縁テープ１６０により固定するので，熱の発生時にも収縮されないし，上記第２極板１３０ｂと第１極板１４０ｂが互いに短絡しない。上記電極組立体１００ｂの第１極板１４０ｂと第２極板１３０ｂ及び絶縁テープ１６０の別の形状は図５または図６と同一に形成することができる。ここではその詳細な説明を省略する。
【００５７】
また，本明細書では本発明の好適な実施の形態として，本発明の電極組立体をゼリーロール形状で形成した後，一定に圧着した缶型二次電池について説明したが，これは，但に角形二次電池に限るのではなく，本実施の形態のような電極ゼリーロールが使われることができる電池はいかなる形態でも適用可能である。従って，本発明は角形二次電池だけでなく，円筒形二次電池とボタン形二次電池及び一次電池等，多様に適用することができる。
【００５８】
以上，説明した通り，本発明は上述した特定の好ましい実施の形態に限るのではなく，特許請求範囲で請求する本発明の要旨を外れない範囲内で当該発明が属する技術分野で通常の知識を有する者であれば誰でも多様な変形の実施が可能であることは勿論であり，そのような変更は特許請求範囲の記載の範囲内にあることになる。
【００５９】
以上，添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが，本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において，各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり，それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】従来の二次電池の概略的な説明図である。
【図２】従来の電極組立体の巻取前の斜視図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る電極組立体の巻取前の斜視図である。
【図４】図３の電極組立体の平面図である。
【図５】図３の電極組立体の巻取後の平面図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態による電極組立体の巻取後の平面図である。
【図７】本発明の第３の実施の形態の電極組立体の巻取後の平面図である。
【符号の説明】
【００６１】
１３０ 正極板
１３２ 正極集電体
１３３ 正極無地部
１３４ 正極活物質層
１３６ 正極タッブ
１４０ 負極板
１４２ 負極集電体
１４３ 負極無地部
１４４ 負極活物質層
１４６ 負極タッブ
１５０ セパレータ
１６０ 絶縁テープ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１極集電体と，第１極活物質層を備え，少なくとも一側に第１極無地部が形成された第１極板と，第２極集電体と第２極活物質層とを備え，少なくとも一側に第２極無地部が形成された第２極板及び前記第１極板と第２極板とを絶縁させるセパレータが共に巻取られて形成され，前記第１極板と第２極板の一側の第１極無地部と第２極無地部とに各々第１極タッブと第２極タッブとが固定する電極組立体を備える二次電池において，
前記電極組立体は，前記第１極板または第２極板と対向する前記セパレータの所定位置で前記セパレータに接着した絶縁テープを含むことを特徴とする二次電池。
【請求項２】
前記絶縁テープは，前記電極組立体の内周部に位置する前記第２極板の第２極活物質層の端部を含む第２極無地部領域に対応する位置の少なくとも一つのセパレータの一面に接着することを特徴とする請求項１記載の二次電池。
【請求項３】
前記絶縁テープは，前記電極組立体の内周部に位置する前記第２極板の第２極無地部領域に対応する位置の少なくとも一つのセパレータの一面に接着することを特徴とする請求項２記載の二次電池。
【請求項４】
前記絶縁テープは，前記電極組立体の内周部に位置する前記第２極板の第２極無地部の端部を含む領域に対応する位置の少なくとも一つのセパレータに接着することを特徴とする請求項１記載の二次電池。
【請求項５】
前記絶縁テープは，前記第２極板の第２極無地部の端部が前記絶縁テープの幅の中心に位置するように前記セパレータに接着することを特徴とする請求項１記載の二次電池。
【請求項６】
前記絶縁テープは，前記電極組立体の内周部に位置する前記第２極板の端部から外れて前記セパレータ同士接触された領域の少なくとも一つのセパレータに接着することを特徴とする請求項１記載の二次電池。
【請求項７】
前記絶縁テープは，前記電極組立体の外周部に位置する上記第１極板の第１極活物質層の端部を含む第１極無地部領域に対応する位置のセパレータの一面に接着することを特徴とする請求項１記載の二次電池。
【請求項８】
前記絶縁テープは，前記電極組立体の外周部に位置する上記第１極板の第１極無地部領域に対応する位置のセパレータの一面に接着することを特徴とする請求項１記載の二次電池。
【請求項９】
前記絶縁テープは，前記電極組立体の外周部に位置する前記第１極板の第１極無地部の端部を含む領域に対応する位置の少なくとも一つのセパレータに接着することを特徴とする請求項１記載の二次電池。
【請求項１０】
前記絶縁テープは，前記第１極板の第１極無地部の端部が前記絶縁テープの幅中心に位置するように前記セパレータに接着することを特徴とする請求項１記載の二次電池。
【請求項１１】
前記絶縁テープは，前記第１極板の端部から外れて，前記セパレータ同士接触された領域の少なくとも一つのセパレータに接着することを特徴とする請求項１記載の二次電池。
【請求項１２】
前記絶縁テープは，前記絶縁テープが前記電極組立体の内周部に位置する際は，前記第２極板と接触されないセパレータ面に接着され，前記絶縁テープが前記電極組立体の外周部に位置する際は，前記第１極板と接触されないセパレータ面に接着することを特徴とする請求項１記載の二次電池。
【請求項１３】
前記絶縁テープは，所定幅と少なくとも前記第２極板の高さで形成することを特徴とする請求項１記載の二次電池。
【請求項１４】
前記絶縁テープは，ＰＩ，ＰＰＳ，または，ＰＰ材質で形成することを特徴とする請求項１記載の二次電池。
【請求項１５】
前記絶縁テープは，５〜２００μｍの厚さで形成することを特徴とする請求項１記載の二次電池。
【請求項１６】
前記第１極タッブは電極組立体の内周部に設けられ，前記第２極タッブは前記電極組立体の外周部に設けられることを特徴とする請求項１記載の二次電池。
【請求項１７】
前記第１極タッブと第２極タッブとは，前記電極組立体の内周部から所定間隔離隔して設けられることを特徴とする請求項１記載の二次電池。
【請求項１８】
前記電極組立体の外周部で前記セパレータに接着する絶縁テープの厚さは前記電極組立体の内周部で前記セパレータに接着する絶縁テープの厚さより小さく形成することを特徴とする請求項１記載の二次電池。
【請求項１９】
第１極集電体と第１極活物質層を備え，一側の第１極無地部に第１極タッブが熔接された第１極板と，
第２極集電体と第２極活物質層を備え，一側の第２極無地部に第２極タッブが熔接された第２極板と，
第１極板と第２極板とが共に巻取られ，かつ，第１極板と第２極板とを絶縁させるセパレータと，
前記第１極板または第２極板と対向する前記セパレータの所定位置で前記セパレータに接着した絶縁テープを含むことを特徴とする二次電池用電極組立体。
【請求項２０】
前記絶縁テープは，前記電極組立体の内周部に位置する前記第２極板の第２極活物質層の端部を含む第２極無地部領域に対応する位置で少なくとも一つのセパレータの一面に接着することを特徴とする請求項１９記載の二次電池用電極組立体。
【請求項２１】
前記絶縁テープは，前記電極組立体の内周部に位置する前記第２極板の端部から外れて前記セパレータ同士接触された領域の少なくとも一つのセパレータに接着することを特徴とする請求項１９記載の二次電池用電極組立体。
【請求項２２】
前記絶縁テープは，前記電極組立体の外周部に位置する上記第１極板の第１極活物質層の端部を含む第１極無地部領域に対応する位置で少なくとも一つのセパレータの一面に接着することを特徴とする請求項１９記載の二次電池用電極組立体。
【請求項２３】
前記絶縁テープは，前記第１極板の端部から外れて，前記セパレータ同士接触された領域の少なくとも一つのセパレータに接着することを特徴とする請求項１９記載の二次電池用電極組立体。
【請求項２４】
前記絶縁テープは，所定幅と少なくとも前記第２極板の高さで形成することを特徴とする請求項１９記載の二次電池用電極組立体。
【請求項２５】
前記第１極板は負極板で，第２極板は正極板で形成することを特徴とする請求項１９記載の二次電池用電極組立体。
【請求項１】
第１極集電体と，第１極活物質層を備え，少なくとも一側に第１極無地部が形成された第１極板と，第２極集電体と第２極活物質層とを備え，少なくとも一側に第２極無地部が形成された第２極板及び前記第１極板と第２極板とを絶縁させるセパレータが共に巻取られて形成され，前記第１極板と第２極板の一側の第１極無地部と第２極無地部とに各々第１極タッブと第２極タッブとが固定する電極組立体を備える二次電池において，
前記電極組立体は，前記第１極板または第２極板と対向する前記セパレータの所定位置で前記セパレータに接着した絶縁テープを含むことを特徴とする二次電池。
【請求項２】
前記絶縁テープは，前記電極組立体の内周部に位置する前記第２極板の第２極活物質層の端部を含む第２極無地部領域に対応する位置の少なくとも一つのセパレータの一面に接着することを特徴とする請求項１記載の二次電池。
【請求項３】
前記絶縁テープは，前記電極組立体の内周部に位置する前記第２極板の第２極無地部領域に対応する位置の少なくとも一つのセパレータの一面に接着することを特徴とする請求項２記載の二次電池。
【請求項４】
前記絶縁テープは，前記電極組立体の内周部に位置する前記第２極板の第２極無地部の端部を含む領域に対応する位置の少なくとも一つのセパレータに接着することを特徴とする請求項１記載の二次電池。
【請求項５】
前記絶縁テープは，前記第２極板の第２極無地部の端部が前記絶縁テープの幅の中心に位置するように前記セパレータに接着することを特徴とする請求項１記載の二次電池。
【請求項６】
前記絶縁テープは，前記電極組立体の内周部に位置する前記第２極板の端部から外れて前記セパレータ同士接触された領域の少なくとも一つのセパレータに接着することを特徴とする請求項１記載の二次電池。
【請求項７】
前記絶縁テープは，前記電極組立体の外周部に位置する上記第１極板の第１極活物質層の端部を含む第１極無地部領域に対応する位置のセパレータの一面に接着することを特徴とする請求項１記載の二次電池。
【請求項８】
前記絶縁テープは，前記電極組立体の外周部に位置する上記第１極板の第１極無地部領域に対応する位置のセパレータの一面に接着することを特徴とする請求項１記載の二次電池。
【請求項９】
前記絶縁テープは，前記電極組立体の外周部に位置する前記第１極板の第１極無地部の端部を含む領域に対応する位置の少なくとも一つのセパレータに接着することを特徴とする請求項１記載の二次電池。
【請求項１０】
前記絶縁テープは，前記第１極板の第１極無地部の端部が前記絶縁テープの幅中心に位置するように前記セパレータに接着することを特徴とする請求項１記載の二次電池。
【請求項１１】
前記絶縁テープは，前記第１極板の端部から外れて，前記セパレータ同士接触された領域の少なくとも一つのセパレータに接着することを特徴とする請求項１記載の二次電池。
【請求項１２】
前記絶縁テープは，前記絶縁テープが前記電極組立体の内周部に位置する際は，前記第２極板と接触されないセパレータ面に接着され，前記絶縁テープが前記電極組立体の外周部に位置する際は，前記第１極板と接触されないセパレータ面に接着することを特徴とする請求項１記載の二次電池。
【請求項１３】
前記絶縁テープは，所定幅と少なくとも前記第２極板の高さで形成することを特徴とする請求項１記載の二次電池。
【請求項１４】
前記絶縁テープは，ＰＩ，ＰＰＳ，または，ＰＰ材質で形成することを特徴とする請求項１記載の二次電池。
【請求項１５】
前記絶縁テープは，５〜２００μｍの厚さで形成することを特徴とする請求項１記載の二次電池。
【請求項１６】
前記第１極タッブは電極組立体の内周部に設けられ，前記第２極タッブは前記電極組立体の外周部に設けられることを特徴とする請求項１記載の二次電池。
【請求項１７】
前記第１極タッブと第２極タッブとは，前記電極組立体の内周部から所定間隔離隔して設けられることを特徴とする請求項１記載の二次電池。
【請求項１８】
前記電極組立体の外周部で前記セパレータに接着する絶縁テープの厚さは前記電極組立体の内周部で前記セパレータに接着する絶縁テープの厚さより小さく形成することを特徴とする請求項１記載の二次電池。
【請求項１９】
第１極集電体と第１極活物質層を備え，一側の第１極無地部に第１極タッブが熔接された第１極板と，
第２極集電体と第２極活物質層を備え，一側の第２極無地部に第２極タッブが熔接された第２極板と，
第１極板と第２極板とが共に巻取られ，かつ，第１極板と第２極板とを絶縁させるセパレータと，
前記第１極板または第２極板と対向する前記セパレータの所定位置で前記セパレータに接着した絶縁テープを含むことを特徴とする二次電池用電極組立体。
【請求項２０】
前記絶縁テープは，前記電極組立体の内周部に位置する前記第２極板の第２極活物質層の端部を含む第２極無地部領域に対応する位置で少なくとも一つのセパレータの一面に接着することを特徴とする請求項１９記載の二次電池用電極組立体。
【請求項２１】
前記絶縁テープは，前記電極組立体の内周部に位置する前記第２極板の端部から外れて前記セパレータ同士接触された領域の少なくとも一つのセパレータに接着することを特徴とする請求項１９記載の二次電池用電極組立体。
【請求項２２】
前記絶縁テープは，前記電極組立体の外周部に位置する上記第１極板の第１極活物質層の端部を含む第１極無地部領域に対応する位置で少なくとも一つのセパレータの一面に接着することを特徴とする請求項１９記載の二次電池用電極組立体。
【請求項２３】
前記絶縁テープは，前記第１極板の端部から外れて，前記セパレータ同士接触された領域の少なくとも一つのセパレータに接着することを特徴とする請求項１９記載の二次電池用電極組立体。
【請求項２４】
前記絶縁テープは，所定幅と少なくとも前記第２極板の高さで形成することを特徴とする請求項１９記載の二次電池用電極組立体。
【請求項２５】
前記第１極板は負極板で，第２極板は正極板で形成することを特徴とする請求項１９記載の二次電池用電極組立体。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００６−１２８１２（Ｐ２００６−１２８１２Ａ）
【公開日】平成１８年１月１２日（２００６．１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１７９６２５（Ｐ２００５−１７９６２５）
【出願日】平成１７年６月２０日（２００５．６．２０）
【出願人】（５９０００２８１７）三星エスディアイ株式会社 (2,784)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１月１２日（２００６．１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年６月２０日（２００５．６．２０）
【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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