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JP7616554B2 - 電極組立体及びこれを含む二次電池 - Google Patents
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JP7616554B2 - 電極組立体及びこれを含む二次電池 - Google Patents

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Description

[関連出願の相互参照]
本出願は、２０２０年１２月２４日付韓国特許出願第１０－２０２０－０１８３９７１号に基づいた優先権の利益を主張し、当該韓国特許出願の文献に開示された全ての内容は本明細書の一部として含まれる。
本発明は、電極組立体及びこれを含む二次電池に関する。
二次電池は、一次電池とは異なり再充電が可能で、また、小型及び大容量化の可能性によって近来に多く研究と開発がなされている。モバイル機器に対する技術の開発と需要の増加によってエネルギー源としての二次電池の需要が急激に増加している。
二次電池は、電池ケースの形状によって、コイン型電池、円筒型電池、角形電池、及びパウチ型電池に分類される。二次電池で電池ケース内部に装着される電極組立体は、電極及び分離膜の積層構造でなる充放電が可能な発電素子である。
電極組立体は、活物質が塗布されたシート型の正極と負極の間に分離膜を介在して巻き取ったゼリーロール（Ｊｅｌｌｙ－ｒｏｌｌ）型、多数の正極と負極を分離膜が介在された状態で順次に積層したスタック型、及びスタック型の単位セルを長い長さの分離フィルムで巻き取ったスタック／フォールディング型に大体分類することができる。
このうち、ゼリーロール型電極組立体は、製造が容易でありながらも重量当たりのエネルギー密度が高い長所を有しているため、広く用いられている。
しかし、従来のゼリーロール型電極組立体のコア（Ｃｏｒｅ）部に位置された分離膜部分の収縮と正極コア部の終端による分離膜の断線が起こって発火の原因になるという問題がある。また、従来のゼリーロール型電極組立体の構造において、二次電池の寿命特性で重要なＣｏｒｅ Ｃｏｌｌａｐｅｓｅ（崩壊）が起こり寿命の低下に影響を与えるという問題がある。
韓国公開特許第１０－２０１６－００１０１２１号公報
本発明の一つの観点は、巻取型電極組立体において、分離膜の損傷を防止することができる電極組立体及びこれを含む二次電池を提供するためのものである。
本発明の実施形態による電極組立体は、巻取型電極組立体であって、正極集電体上に正極活物質が積層されて形成される領域である正極活物質部及び前記正極活物質が積層されていない領域である正極無地部を含む正極；前記正極無地部に備えられる正極タブ；負極集電体上に負極活物質が積層されて形成される領域である負極活物質部及び前記負極活物質が積層されていない領域である負極無地部を含む負極；前記負極無地部に備えられる負極タブ；及び前記正極及び前記負極の間を絶縁する分離膜を含み、前記負極無地部は、前記正極、前記負極、及び前記分離膜が巻き取られる際、コア（ｃｏｒｅ）に位置されるコア側負極無地部を含み、前記負極タブは、前記コア側負極無地部の両面のうち前記正極側である一面に位置され、前記コア側負極無地部の他面に保護テープが付着し、前記保護テープは、前記コア側負極無地部の他面及び前記コア側負極活物質部の他面の端部にわたって付着されてよい。
一方、本発明の実施形態による二次電池は、前記本発明の実施形態による電極組立体を含むことができる。
本発明によると、コア側負極無地部の両面のうち正極側である一面に負極タブが位置され、コア側負極無地部の他面に保護テープが付着され、ただし、保護テープがコア側負極無地部の他面及びコア側負極活物質部の他面の端部にわたって付着され、巻き取られる際に正極のコア側端部により対面される分離膜の損傷時、保護テープを介してショートを防止することができる。
本発明の一実施形態による電極組立体及びこれを含む二次電池を示した斜視図である。 本発明の一実施形態による電極組立体が巻き取られる前の広がった状態を示した正面図である。 本発明の他の実施形態による電極組立体が巻き取られる前の広がった状態を示した正面図である。 従来の技術及び本発明の実施形態による電極組立体の発火安定性を測定したグラフである。
本発明の目的、特定の長所及び新規の特徴は、図と関連付けられる以下の詳細な説明と好ましい実施形態からさらに明らかになるであろう。本明細書で各図の構成要素に参照番号を付加することにおいて、同一の構成要素に限っては、たとえ他の図上に表示されるとしても、出来る限り同一の番号を有するようにしていることに留意しなければならない。また、本発明は、幾多の異なる形態に具現されてよく、ここで説明する実施形態に限定されない。そして、本発明を説明することにおいて、本発明の要旨を不要に濁し得る関連の公知技術に対する詳細な説明は省略する。
一実施形態による電極組立体
図１は、本発明の一実施形態による電極組立体及びこれを含む二次電池を示した斜視図であり、図２は、本発明の一実施形態による電極組立体が巻き取られる前の広がった状態を示した正面図である。
図１及び図２を参考すると、本発明の一実施形態による電極組立体１００は、巻取型電極組立体１００であって、正極活物質部１１２、１１３及び正極無地部１１５を含む正極１１０、正極無地部１１５に備えられる正極タブ１７１、負極活物質部１２２、１２３及び負極無地部１２５、１２６を含む負極１２０、負極無地部１２５、１２６に備えられる負極タブ１７２、並びに正極１１０及び負極１２０の間を絶縁する分離膜１６０を含む。
以下、発明の一実施形態である電極組立体に対してより詳細に説明する。
電極組立体１００は、充放電が可能な発電素子であって、電極１３０と分離膜１６０が結集されて交互に積層された構造を形成する。ここで、電極組立体１００は、電極１３０及び分離膜１６０が交互に結集されて巻き取られた形態に形成されてよい。このとき、電極組立体１００は、中心軸Ｃを中心に巻き取られた円柱形態に巻き取られてよい。
電極１３０は、正極１１０と負極１２０を含むことができる。そして、分離膜１６０は、正極１１０と負極１２０を分離して電気的に絶縁させる。
正極１１０は、正極集電体１１１と、正極集電体１１１上に正極活物質１１４が積層されて形成される領域である正極活物質部１１２、１１３、及び正極活物質が積層されていない領域である正極無地部１１５を含むことができる。
正極集電体１１１は、例えば、アルミニウム材質のホイル（Ｆｏｉｌ）でなってよい。
正極活物質１１４は、リチウムマンガン酸化物、リチウムコバルト酸化物、リチウムニッケル酸化物、リン酸鉄リチウム、又はこれらのうち１種以上が含まれた化合物及び混合物などからなってよい。
正極無地部１１５は、正極１１０の両側の間に位置されてよい。
負極１２０は、負極集電体１２１と、負極集電体１２１上に負極活物質が積層されて形成される領域である負極活物質部１２２、１２３、及び負極活物質が積層されていない領域である負極無地部１２５、１２６を含むことができる。
負極集電体１２１は、例えば、銅（Ｃｕ）又はニッケル（Ｎｉ）材質からなるホイル（ｆｏｉｌ）でなってよい。
負極活物質１２４は、例えば、人造黒鉛、リチウム金属、リチウム合金、カーボン、石油コークス、活性化カーボン、グラファイト、シリコン化合物、スズ化合物、チタン化合物又はこれらの合金でなされてよい。このとき、負極活物質は、例えば、非黒鉛系のＳｉＯ（ｓｉｌｉｃａ、シリカ）又はＳｉＣ（ｓｉｌｉｃｏｎ ｃａｒｂｉｄｅ、シリコンカーバイド）などがさらに含まれてなされてよい。
一方、負極活物質部１２２、１２３は、負極集電体１２１の両面に備えられてよい。このとき、正極１１０側である負極集電体１２１に備えられる負極活物質部１２２、１２３の長さは、正極活物質部１１２、１１３の長さより長く形成されてよい。ここで、例えば、正極１１０側である負極集電体１２１の一面に備えられる負極活物質部１２２の長さは、負極集電体１２１の他面に備えられる負極活物質部１２３の長さより長く形成され得るが、本発明がこれに必ず限定されるものではない。
負極無地部１２５、１２６は、正極１１０、負極１２０、及び分離膜１６０が巻き取られる際、コア（ｃｏｒｅ）に位置されるコア側負極無地部１２５を含むことができる。
コア側負極無地部１２５は、負極１２０の一側部に位置されてよい。
このとき、負極１２０、第１分離膜１４０、正極１１０、及び第２分離膜１５０は、一側部から巻き取りが始まって時計方向に巻き取られてよい。
一方、負極無地部１２５、１２６は、負極１２０の他側部に位置される外側負極無地部１２６をさらに含むことができる。すなわち、負極無地部１２５、１２６は、電極組立体１００の巻き取りの際、電極組立体１００のコア側Ｉに位置されるコア側負極無地部１２５及び電極組立体１００の外側Ｏに位置される外側負極無地部１２６を含むことができる。
一方、負極１２０は、正極１１０より長さが長く形成されてよい。
分離膜１６０は、絶縁材質からなり、正極１１０及び負極１２０の間を絶縁することができる。
また、分離膜１６０は、例えば、微多孔性を有するポリエチレン、ポリプロピレン又はこれらの組み合せによって製造される多層フィルムや、ポリビニリデンフルオライド、ポリエチレンオキシド、ポリアクリロニトリル又はポリビニリデンフルオライドヘキサフルオロプロピレン共重合体のような固体高分子電解質用又はゲル型高分子電解質用高分子フィルムであってよい。
そして、分離膜１６０は、第１分離膜１４０及び第２分離膜１５０を含むことができる。
このとき、電極組立体１００は、巻取最外側から負極１２０、第１分離膜１４０、正極１１０、及び第２分離膜１５０の順に積層されてよい。
第１分離膜１４０及び第２分離膜１５０は、正極１１０及び負極１２０より長さが長く形成されてよい。
電極タブ１７０は、電極１３０に付着されて電極１３０と電気的に連結される。
一方、電極タブ１７０は、正極１１０に付着された正極タブ１７１及び負極１２０に付着された負極タブ１７２を含むことができる。
正極タブ１７１は、正極無地部１１５に備えられ、この際、正極１１０で第２分離膜１５０の方向である一面に位置されてよい。
負極タブ１７２は、負極無地部１２５、１２６に備えられ、この際、コア側負極無地部１２５の両面のうち正極１１０側である一面に位置されてよい。
一方、負極タブ１７２の幅は、例えば、３～４ｍｍであってよい。ここで、より具体的に、負極タブ１７２の幅は、例えば、３．５ｍｍであってよいが、本発明がこれに必ず限定されるものではない。
一方、発明の一実施形態である電極組立体は、コア側負極無地部１２５に付着される保護テープ１８０、１９０をさらに含むことができる。
保護テープ１８０、１９０は、コア側負極無地部１２５及びコア側負極活物質部１２２、１２３の端部にわたって付着されてよい。
また、保護テープ１８０、１９０は、例えば、ＰＩ（ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ）、ＰＥＴ（ｐｏｌｙ ｅｔｈｙｌｅｎｅ ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）の材質を含むことができる。ここで、保護テープ１８０、１９０は、基材及び基材の一面に塗布された接着層を含むことができる。このとき、基材は、ＰＩ、ＰＥＴの材質からなされてよい。
さらに、保護テープ１８０、１９０は、コア側負極無地部１２５の一面及びコア側負極活物質部１２２、１２３の一面の端部にわたって付着される第１保護テープ１９０、及びコア側負極無地部１２５の他面及びコア側負極活物質部１２２、１２３の他面の端部にわたって付着される第２保護テープ１８０を含むことができる。
第１保護テープ１９０は、コア側負極無地部１２５の一面に付着される第１部分１９１及びコア側負極活物質部１２２、１２３の一面の端部に付着される第２部分１９２を含むことができる。このとき、第１保護テープ１９０の長さＬ１は、コア側負極無地部１２５の一面の長さａ１より長く備えられてよい。
ここで、第１保護テープ１９０において、第１部分１９１は、例えば、コア側負極無地部１２５の終端を除いた部分にわたって付着されてよい。このとき、第１保護テープ１９０は、例えば、コア側負極無地部１２５において終端から６ｍｍとなる区間から付着されてよいが、本発明がこれに限定されるものではない。
一方、第１保護テープ１９０において、第１部分１９１は、他の例として、コア側負極無地部１２５の他面の全体にわたって付着されてよい。
第２保護テープ１８０は、コア側負極無地部１２５の他面に付着される第１部分１８１及びコア側負極活物質部１２２、１２３の他面の端部に付着される第２部分１８２を含むことができる。このとき、第２保護テープ１８０の長さは、コア側負極無地部１２５の他面の長さより長く備えられてよい。
ここで、第２保護テープ１８０において、第１部分１８１は、例えば、コア側負極無地部１２５の終端を除いた部分にわたって付着されてよい。一方、第２保護テープ１８０において、第１部分１８１は、他の例として、コア側負極無地部１２５の他面の全体にわたって付着されてよい。
一方、第１保護テープ１９０の第２部分１９２及び第２保護テープ１８０の第２部分１８２は、電極１３０及び分離膜１４０、１５０の積層方向（図２を参考するとき上下方向）に対して正極１１０のコア側Ｉ端部と重畳されてよい。このとき、第１保護テープ１９０の第２部分１９２及び第２保護テープ１８０の第２部分１８２は、積層方向に対して正極１１０のコア側Ｉ端部と１～３ｍｍ以上重畳されてよい。
第１保護テープ１９０の長さＬ１は、例えば、１７～４０ｍｍであってよい。ここで、第１保護テープ１９０の長さＬ１は、具体的に、例えば、３０～４０ｍｍであってよい。このとき、第１保護テープ１９０の長さＬ１は、より具体的に、例えば、３５～３７ｍｍに形成されてよい。
第２保護テープ１８０の長さは、例えば、１７～２５ｍｍであってよい。このとき、保護テープ１８０は、具体的に、例えば、１７～１９ｍｍに形成されてよい。ここで、第２保護テープ１８０の長さが１７ｍｍ以上に形成されて巻き取られる際、正極１１０のコア側Ｉ端部と積層方向に重畳された部分があるように備えられてよい。これにより、正極１１０のコア側Ｉ端部によって第２分離膜１５０の破損時に、第２保護テープ１８０が正極１１０のコア側Ｉ端部と負極１２０が接触されてショートが発生することを防止することができる。
一方、例えば、コア側負極無地部１２５に付着された第１保護テープ１９０及び第２保護テープ１８０の付着長さは１３ｍｍであってよいが、本発明がこれに必ず限定されるものではない。
前記のような構成を有する本発明の一実施形態による電極組立体は、正極１１０のコア側Ｉ端部により対面される分離膜１６０の損傷時に、保護テープ１８０、１９０を介してショートを防止することができる。すなわち、第１分離膜１４０を挟んで正極１１０のコア側Ｉ端部と対面されるコア側負極無地部１２５の一面部分に第１保護テープ１９０が位置され、正極１１０の端部によって第１分離膜１４０の損傷時に、正極１１０の端部がコア側負極無地部１２５と接触され、電気的にショートが発生することを防止することができる。また、電極組立体１００の巻き取りの際、第２分離膜１５０を挟んで正極１１０のコア側Ｉ端部と対面されるコア側負極無地部１２５の他面の部分に第２保護テープ１８０が位置され、正極１１０の端部によって第２分離膜１５０の損傷時に、正極１１０の端部がコア側負極無地部１２５と接触され、電気的にショートが発生することを防止することができる。
また、コア側負極無地部１２５に保護テープ１８０、１９０が付着されることにより、コア側のＣｏｒｅ Ｃｏｌｌａｐｅｓｅ（崩壊）を防止することができ、これにより電池寿命の低下を防止することができる。
他の実施形態による電極組立体
以下では、他の実施形態による電極組立体２００を説明する。
図３は、本発明の他の実施形態による電極組立体が巻き取られる前の広がった状態を示した正面図である。
図３を参考すると、本発明の他の実施形態による電極組立体２００は、巻取型電極組立体であって、正極活物質部１１２、１１３及び正極無地部１１５を含む正極１１０、正極無地部１１５に備えられる正極タブ１７１、負極活物質部１２２、１２３及び負極無地部１２５、１２６を含む負極１２０、負極無地部１２５、１２６に備えられる負極タブ１７２、並びに正極１１０及び負極１２０の間を絶縁する分離膜１６０を含む。
本発明の他の実施形態による電極組立体２００は、前述の一実施形態による電極組立体と比べるとき、保護テープ２８０、２９０の実施形態に差異がある。よって、本実施形態は、一実施形態と重複される内容は省略するか、簡略に記述し、相違点を中心に記述する。
より詳細には、電極組立体１００は、電極１３０と分離膜１６０が結集されて交互に積層された構造を形成する。ここで、電極組立体１００は、電極１３０及び分離膜１６０が交互に結集されて巻き取られた形態に形成されてよい。このとき、電極組立体１００は、中心軸Ｃを中心に巻き取られた円柱形態に巻き取られてよい。
電極１３０は、正極１１０と負極１２０を含むことができる。そして、分離膜１６０は、正極１１０と負極１２０を分離して電気的に絶縁させる。
正極１１０は、正極集電体１１１と、正極集電体１１１上に正極活物質１１４が積層されて形成される領域である正極活物質部１１２、１１３、及び正極活物質が積層されていない領域である正極無地部１１５を含むことができる。
正極集電体１１１は、例えば、アルミニウム材質のホイル（Ｆｏｉｌ）でなってよい。
正極無地部１１５は、正極１１０の両側の間に位置されてよい。
負極１２０は、負極集電体１２１と、負極集電体１２１上に負極活物質１２４が積層されて形成される領域である負極活物質部１２２、１２３、及び負極活物質が積層されていない領域である負極無地部１２５、１２６を含むことができる。
負極集電体１２１は、例えば、銅（Ｃｕ）又はニッケル（Ｎｉ）の材質からなるホイル（ｆｏｉｌ）でなってよい。
一方、負極活物質部１２２、１２３は、負極集電体１２１の両面に備えられてよい。このとき、正極１１０側である負極集電体１２１に備えられる負極活物質部１２２の長さは、正極活物質部１１２、１１３の長さより長く形成されてよい。
負極無地部１２５、１２６は、正極１１０、負極１２０、及び分離膜１６０が巻き取られる際、コア（ｃｏｒｅ）に位置される負極１２０のコア側負極無地部１２５を含むことができる。
コア側負極無地部１２５は、負極１２０の一側部に位置されてよい。
このとき、負極１２０、第１分離膜１４０、正極１１０、及び第２分離膜１５０は、一側部から巻き取りが始まって時計方向に巻き取られてよい。
一方、負極１２０は、正極１１０より長さが長く形成されてよい。
分離膜１６０は、絶縁材質からなり、正極１１０及び負極１２０の間を絶縁することができる。
そして、分離膜１６０は、第１分離膜１４０及び第２分離膜１５０を含むことができる。
このとき、電極組立体１００は、巻取最外側から負極１２０、第１分離膜１４０、正極１１０、及び第２分離膜１５０の順に積層されてよい。
第１分離膜１４０及び第２分離膜１５０は、正極１１０及び負極１２０より長さが長く形成されてよい。
電極タブ１７０は、電極１３０に付着されて電極１３０と電気的に連結される。
一方、電極タブ１７０は、正極１１０に付着された正極タブ１７１及び負極１２０に付着された負極タブ１７２を含むことができる。
正極タブ１７１は、正極無地部１１５に備えられ、この際、正極１１０で第２分離膜１５０の方向である一面に位置されてよい。
負極タブ１７２は、負極無地部１２５、１２６に備えられ、この際、コア側負極無地部１２５の両面のうち正極１１０側である一面に位置されてよい。
一方、発明の一実施形態である電極組立体は、コア側負極無地部１２５に付着される保護テープ２８０、２９０をさらに含むことができる。
保護テープ２８０、２９０は、コア側負極無地部１２５及びコア側負極活物質部１２２、１２３の端部にわたって付着されてよい。
保護テープ２８０、２９０は、コア側負極無地部１２５の一面及びコア側負極活物質部１２２、１２３の一面の端部にわたって付着される第１保護テープ２９０、及びコア側負極無地部１２５の他面及びコア側負極活物質部１２２、１２３の他面の端部にわたって付着される第２保護テープ２８０を含むことができる。
第１保護テープ２９０は、コア側負極無地部１２５の一面に付着される第１部分２９１及びコア側負極活物質部１２２、１２３の一面の端部に付着される第２部分２９２を含むことができる。このとき、第１保護テープ２９０の長さは、コア側負極無地部１２５の一面の長さより長く備えられてよい。
ここで、第１保護テープ２９０において、第１部分２９１は、例えば、コア側負極無地部１２５の終端を除いた部分にわたって付着されてよい。一方、第１保護テープ２９０において、第１部分２９１は、他の例として、コア側負極無地部１２５の一面の全体にわたって付着されてよい。このとき、第１保護テープ２９０の長さは、コア側負極無地部１２５の一面の長さより長く備えられてよい。
第２保護テープ２８０は、コア側負極無地部１２５の他面に付着される第１部分２８１及びコア側負極活物質部１２２、１２３の他面の端部に付着される第２部分２８２を含むことができる。このとき、第２保護テープ２８０の長さＬ２は、コア側負極無地部１２５の他面の長さａ２より長く備えられてよい。
ここで、第２保護テープ２８０において、第１部分２８１は、例えば、コア側負極無地部１２５の終端を除いた部分にわたって付着されてよい。一方、第２保護テープ２８０において、第１部分２８１は、他の例として、コア側負極無地部１２５の他面の全体にわたって付着されてよい。
一方、第１保護テープ２９０の第２部分２９２及び第２保護テープ２８０の第２部分２８２は、電極１３０及び分離膜１４０、１５０の積層方向（図３を参考するとき上下方向）に対して正極１１０のコア側Ｉ端部と重畳されてよい。このとき、第１保護テープ２９０の第２部分２９２及び第２保護テープ２８０の第２部分２８２は、積層方向に対して正極１１０のコア側Ｉ端部と１～３ｍｍ以上重畳されてよい。
第１保護テープ２９０の長さは、例えば、１７～２５ｍｍであってよい。このとき、第１保護テープ２９０は、具体的に、例えば、１７～１９ｍｍに形成されてよい。ここで、第１保護テープ２９０の長さが１７ｍｍ以上に形成されて正極１１０のコア側Ｉ端部と積層方向に重畳された部分があるように備えられてよい。これにより、正極１１０のコア側Ｉ端部により第１分離膜１４０の破損時に、第１保護テープ２９０が正極１１０のコア側Ｉ端部と負極１２０が接触されてショートが発生することを防止することができる。
第２保護テープ２８０の長さＬ２は、例えば、３０～４０ｍｍであってよい。このとき、第２保護テープ２８０の長さＬ２は、具体的に、例えば、３５～３７ｍｍに形成されてよい。
これにより、第２保護テープ２８０の長さＬ２が３７ｍｍ以下に形成され、正極１１０と負極１２０の間にリチウムイオンの移動を妨害しないので電池の性能を低下させないようにすることができ、電極組立体２００の直径が過度に拡張されることを防止することができる。
また、第２保護テープ２８０の長さＬ２が３５ｍｍ以上に形成され、負極１２０のコア側Ｉ部分を２回巻き取った後に正極１１０のコア側端部と第２保護テープ２８０が対面される場合も、正極１１０のコア側Ｉ端部と積層方向に重畳された部分があるようにすることができる。
二次電池
以下では、本発明の実施形態による二次電池を説明する。
図１を参考すると、本発明の実施形態による二次電池１０は、電極組立体１００及び電池ケース２０を含み、電極組立体１００は、正極１１０、分離膜１６０、負極１２０が交互に積層されて巻き取られた巻取型電極組立体であって、正極活物質部及び正極無地部を含む正極１１０、正極無地部に備えられる正極タブ１７１、負極活物質部及び負極無地部を含む負極、負極無地部に備えられる負極タブ１７２、並びに正極１１０及び負極の間を絶縁する分離膜１６０を含む。ここで、負極無地部は、正極１１０、負極、及び分離膜１６０が巻き取られる際、コア（ｃｏｒｅ）に位置される負極のコア側負極無地部を含むことができる。
本発明の実施形態による二次電池１０は、前述した一実施形態による電極組立体又は他の実施形態による電極組立体を含む二次電池に関する。よって、本実施形態は、前述した実施形態と重複される内容は省略するか簡略に記述し、相違点を中心に記述する。
本発明の実施形態による二次電池１０は、電極組立体１００及び電極組立体１００が収容される電池ケース２０を含む。このとき、本発明の実施形態による二次電池１０は、電池ケース２０の内部に収容される電解液をさらに含むことができる。
電池ケース２０は、電極組立体１００が収容される上部に開口された収容部２１が形成されてよい。このとき、電池ケース２０は、例えば、円筒形態に形成されてよい。
本発明の実施形態による二次電池１０は、電池ケース２０の開口された収容部２１を覆うキャップ（Ｃａｐ）３０をさらに含むことができる。
電極タブ１７０は、電極１３０に付着されて電極１３０と電気的に連結される。
電極タブ１７０は、正極１１０に付着された正極タブ１７１及び負極１２０に付着された負極タブ１７２を含むことができる。
一方、正極タブ１７１は、図１を参考するとき、上部方向であるキャップ３０が位置された方向に形成され、負極タブ１７２は、下部方向である電池ケース２０の収容部２１の底面に向かって位置されてよい。このとき、正極タブ１７１と連結されたキャップ３０は正極端子を形成し、負極タブ１７２と連結された電池ケース２０の下部は負極端子を形成することができる。ここで、キャップ３０と電池ケース２０の間は絶縁されてよい。
負極タブ１７２は、コア側負極無地部の両面のうち正極１１０側である一面に位置されてよい。
一方、本発明の実施形態による二次電池１０は、コア側負極無地部１２５に付着される保護テープ１８０、１９０をさらに含むことができる。
保護テープ１８０、１９０は、コア側負極無地部１２５及びコア側負極活物質部１２２、１２３の端部にわたって付着されてよい。
図４は、従来の技術及び本発明の実施形態による電極組立体の発火安定性を測定したグラフである。
図４に示されているグラフは、負極コア無地部に保護テープが付着された本発明の実施形態による電極組立体Ａ、及び負極コア無地部に保護テープが付着されていない従来の技術による電極組立体Ｂの発火安定性を示す。
また、図４に示されたグラフは、本発明及び従来の技術による電極組立体をそれぞれ装着した二次電池をチャンバー内に収容させた後、チャンバーを約１３０℃に加熱して発火安定性を測定したことを示した。このとき、本発明の実施形態による電極組立体Ａに備えられた保護テープの長さは３５ｍｍである。
図４のグラフに示されているように、保護テープが付着されていない従来の技術による電極組立体Ｂは、約３４分が経過したときに発火が起こる一方、負極コア無地部に保護テープが付着された本発明の実施形態による電極組立体Ａは、発火が起こらないことが分かる。
結局、本発明の実施形態による電極組立体Ａは、負極コア無地部に保護テープが付着されるので、ショートの発生が防止され、コア側のＣｏｒｅ Ｃｏｌｌａｐｅｓｅ（崩壊）を防止して発火が起こらないことが分かる。
以上、本発明を具体的な実施形態を介して詳細に説明したが、これは、本発明を具体的に説明するためのものであって、本発明はこれに限定されない。本発明の技術的思想内で当該分野の通常の知識を有する者によって多様な実施が可能であると言える。
また、発明の具体的な保護の範囲は、特許請求の範囲によって明確になるはずである。
１０：二次電池
２０：電池ケース
２１：収容部
３０：キャップ
１００、２００：電極組立体
１１０：正極
１１１：正極集電体
１１２、１１３：正極活物質部
１１４：正極活物質
１１５：正極無地部
１２０：負極
１２１：負極集電体
１２２、１２３：負極活物質部
１２４：負極活物質
１２５：コア側負極無地部
１２６：外側負極無地部
１３０：電極
１４０：第１分離膜
１５０：第２分離膜
１６０：分離膜
１７０：電極タブ
１７１：正極タブ
１７２：負極タブ
１８０、２８０：第２保護テープ
１９０、２９０：第１保護テープ
１８１、１９１、２８１、２９１：第１部分
１８２、１９２、２８２、２９２：第２部分
Ｃ：中心軸
Ｉ：コア側
Ｏ：外側

Claims (8)

  1. 巻取型電極組立体であって、
    正極集電体上に正極活物質が積層されて形成される領域である正極活物質部及び前記正極活物質が積層されていない領域である正極無地部を含む正極；
    前記正極無地部に備えられる正極タブ；
    負極集電体上に負極活物質が積層されて形成される領域である負極活物質部及び前記負極活物質が積層されていない領域である負極無地部を含む負極；
    前記負極無地部に備えられる負極タブ；及び
    前記正極及び前記負極の間を絶縁する分離膜を含み、
    前記負極無地部は、前記正極、前記負極、及び前記分離膜が巻き取られる際、コア（ｃｏｒｅ）に位置されるコア側負極無地部を含み、
    前記負極タブは、前記コア側負極無地部の両面のうち前記正極側である一面に位置され、
    前記コア側負極無地部に付着される保護テープ（幅が前記負極集電体より相対的に広いものを除く。）をさらに含み、
    前記保護テープは、前記コア側負極無地部及びコア側負極活物質部の端部にわたって付着され、
    前記保護テープは、
    前記コア側負極無地部の一面及び前記コア側負極活物質部の一面の端部にわたって付着される第１保護テープ；及び
    前記コア側負極無地部の他面及び前記コア側負極活物質部の他面の端部にわたって付着される第２保護テープを含み、
    前記第１保護テープは、前記コア側負極無地部の一面に付着される第１部分及び前記コア側負極活物質部の一面の端部に付着される第２部分を含み、
    前記第１部分は、前記コア側負極無地部の一面の全体にわたって付着される電極組立体。
  2. 巻取型電極組立体であって、
    正極集電体上に正極活物質が積層されて形成される領域である正極活物質部及び前記正極活物質が積層されていない領域である正極無地部を含む正極；
    前記正極無地部に備えられる正極タブ；
    負極集電体上に負極活物質が積層されて形成される領域である負極活物質部及び前記負極活物質が積層されていない領域である負極無地部を含む負極；
    前記負極無地部に備えられる負極タブ；及び
    前記正極及び前記負極の間を絶縁する分離膜を含み、
    前記負極無地部は、前記正極、前記負極、及び前記分離膜が巻き取られる際、コア（ｃｏｒｅ）に位置されるコア側負極無地部を含み、
    前記負極タブは、前記コア側負極無地部の両面のうち前記正極側である一面に位置され、
    前記コア側負極無地部に付着される保護テープ（幅が前記負極集電体より相対的に広いものを除く。）をさらに含み、
    前記保護テープは、前記コア側負極無地部及びコア側負極活物質部の端部にわたって付着され、
    前記保護テープは、
    前記コア側負極無地部の一面及び前記コア側負極活物質部の一面の端部にわたって付着される第１保護テープ；及び
    前記コア側負極無地部の他面及び前記コア側負極活物質部の他面の端部にわたって付着される第２保護テープを含み、
    前記第２保護テープは、前記コア側負極無地部の他面に付着される第１部分及び前記コア側負極活物質部の他面の端部に付着される第２部分を含み、
    前記第１部分は、前記コア側負極無地部の他面の全体にわたって付着される電極組立体。
  3. 前記分離膜は、第１分離膜及び第２分離膜を含み、
    巻取最外側から前記負極、第１分離膜、前記正極、及び第２分離膜の順に積層される、請求項１または２に記載の電極組立体。
  4. 前記第１分離膜及び前記第２分離膜は、前記正極及び前記負極より長さが長く形成され、
    前記負極は、前記正極より長さが長く形成される、請求項３に記載の電極組立体。
  5. 前記コア側負極無地部は、前記負極の一側部に位置され、
    前記負極、第１分離膜、前記正極、及び第２分離膜は、一側部から巻き取りが始まって時計方向に巻き取られた、請求項４に記載の電極組立体。
  6. 前記負極活物質部は、前記負極集電体の両面に備えられ、
    前記正極側である前記負極集電体の一面に備えられる前記負極活物質部の長さは、前記正極活物質部の長さより長く形成される、請求項４または５に記載の電極組立体。
  7. 前記正極無地部は、前記正極の両側の間に位置され、
    前記正極タブは、前記正極において、前記第２分離膜の方向である一面に位置される、請求項３から６のいずれか一項に記載の電極組立体。
  8. 請求項１から７のいずれか一項に記載の電極組立体を含む、二次電池。
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Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11769933B2 (en) * 2017-03-28 2023-09-26 Panasonic Energy Co., Ltd. Nonaqueous electrolyte secondary battery
KR20240005450A (ko) * 2022-07-05 2024-01-12 주식회사 엘지에너지솔루션 전극 조립체, 전극 조립체 제조방법, 이차 전지, 배터리 팩 및 자동차
KR20240028850A (ko) * 2022-08-25 2024-03-05 주식회사 엘지에너지솔루션 전극 조립체 및 이를 포함하는 이차 전지
KR102708005B1 (ko) * 2022-11-17 2024-09-19 주식회사 엘지에너지솔루션 전극조립체, 및 이를 포함하는 이차 전지, 배터리 팩 및 운송 수단
US20260018678A1 (en) * 2022-11-21 2026-01-15 Lg Energy Solution, Ltd. Jelly Roll Type Electrode Assembly and Secondary Battery Comprising Same
KR20240101501A (ko) * 2022-12-23 2024-07-02 주식회사 엘지에너지솔루션 전극 조립체, 원통형 배터리 셀 및 이를 포함하는 배터리 팩
CN118805281A (zh) * 2022-12-26 2024-10-18 株式会社Lg新能源 电极组件、以及包括该电极组件的二次电池、电池组和交通工具
KR20250014848A (ko) * 2023-07-21 2025-02-03 삼성에스디아이 주식회사 전극 조립체 및 이를 포함하는 이차 전지
KR20250057276A (ko) * 2023-10-20 2025-04-29 주식회사 엘지에너지솔루션 전극 조립체 및 이를 포함하는 이차전지
KR20250141520A (ko) * 2024-03-20 2025-09-29 삼성에스디아이 주식회사 전극 조립체, 전극 조립체의 제조 방법, 및 이차 전지
KR20260000307A (ko) * 2024-06-25 2026-01-02 삼성에스디아이 주식회사 전극 및 이를 포함하는 이차 전지

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003059540A (ja) 2001-06-08 2003-02-28 Hitachi Maxell Ltd 非水電解質電池
JP2003168417A (ja) 2001-11-23 2003-06-13 Samsung Sdi Co Ltd 電池部とこれを採用した２次電池
JP2009289570A (ja) 2008-05-29 2009-12-10 Sony Corp 巻回電極体、非水電解質二次電池及び巻回電極体の製造方法
US20160149221A1 (en) 2014-11-25 2016-05-26 Samsung Sdi Co., Ltd. Electrode assembly having protection tape and rechargeable battery including the same
WO2018180748A1 (ja) 2017-03-28 2018-10-04 三洋電機株式会社 非水電解質二次電池
WO2021106763A1 (ja) 2019-11-28 2021-06-03 株式会社村田製作所 二次電池、電子機器及び電動工具

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8628876B2 (en) * 2008-06-20 2014-01-14 Samsung Sdi Co., Ltd. Electrode assembly and lithium secondary battery with same
KR101009517B1 (ko) * 2008-06-23 2011-01-18 삼성에스디아이 주식회사 전극 조립체와 이를 이용한 리튬 이차 전지
KR101062681B1 (ko) * 2009-10-13 2011-09-06 주식회사 엘지화학 무지부 전체가 절연보호되어 있는 젤리-롤형 이차 전지
JP2012169161A (ja) * 2011-02-15 2012-09-06 Panasonic Corp 円筒型非水電解液電池及びその製造方法
KR101684283B1 (ko) 2014-07-18 2016-12-08 주식회사 엘지화학 젤리롤형 전극 조립체
KR102235279B1 (ko) * 2014-10-31 2021-04-01 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지
HUE072602T2 (hu) * 2018-07-20 2025-11-28 Lg Energy Solution Ltd Elektródszerelvény és azt tartalmazó akkumulátor

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003059540A (ja) 2001-06-08 2003-02-28 Hitachi Maxell Ltd 非水電解質電池
JP2003168417A (ja) 2001-11-23 2003-06-13 Samsung Sdi Co Ltd 電池部とこれを採用した２次電池
JP2009289570A (ja) 2008-05-29 2009-12-10 Sony Corp 巻回電極体、非水電解質二次電池及び巻回電極体の製造方法
US20160149221A1 (en) 2014-11-25 2016-05-26 Samsung Sdi Co., Ltd. Electrode assembly having protection tape and rechargeable battery including the same
WO2018180748A1 (ja) 2017-03-28 2018-10-04 三洋電機株式会社 非水電解質二次電池
WO2021106763A1 (ja) 2019-11-28 2021-06-03 株式会社村田製作所 二次電池、電子機器及び電動工具

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