特許 6186071 パウチ型二次電池

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6186071

(24)【登録日】2017年8月4日

(45)【発行日】2017年8月23日

(54)【発明の名称】パウチ型二次電池

(51)【国際特許分類】

   H01M 10/04 20060101AFI20170814BHJP

   H01M 10/0585 20100101ALI20170814BHJP

   H01M 2/02 20060101ALI20170814BHJP

   H01M 2/18 20060101ALI20170814BHJP

   H01M 2/16 20060101ALI20170814BHJP

【ＦＩ】

   H01M10/04 Z

   H01M10/0585

   H01M2/02 K

   H01M2/18 Z

   H01M2/16 L

【請求項の数】28

【全頁数】17

(21)【出願番号】特願2016-504267(P2016-504267)

(86)(22)【出願日】2014年9月15日

(65)【公表番号】特表2016-517144(P2016-517144A)

(43)【公表日】2016年6月9日

(86)【国際出願番号】KR2014008570

(87)【国際公開番号】WO2015046792

(87)【国際公開日】20150402

【審査請求日】2015年9月16日

(31)【優先権主張番号】10-2013-0114248

(32)【優先日】2013年9月26日

(33)【優先権主張国】KR

(31)【優先権主張番号】10-2014-0120115

(32)【優先日】2014年9月11日

(33)【優先権主張国】KR

(73)【特許権者】

【識別番号】500239823

【氏名又は名称】エルジー・ケム・リミテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100083138

【弁理士】

【氏名又は名称】相田 伸二

(74)【代理人】

【識別番号】100189625

【弁理士】

【氏名又は名称】鄭 元基

(74)【代理人】

【識別番号】100196139

【弁理士】

【氏名又は名称】相田 京子

(72)【発明者】

【氏名】ミン キホン

(72)【発明者】

【氏名】ナ スンホ

(72)【発明者】

【氏名】バン ジンホ

【審査官】 守安 太郎

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００２−２６０６００（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１３−５２４４６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００３−５２３０６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１３／０１０８９０６（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２００４−１１１２１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−１６７７４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−１７５２４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１２／００９４２３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０００−１４９９９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１３４８８１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｍ １０／０４

Ｈ０１Ｍ １０／０５８５

Ｈ０１Ｍ ２／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電極組立体がパウチ外装材の収納部に収納されているパウチ型二次電池において、
前記収納部の内側面の頂点部位はラウンド状となっており、
前記電極組立体は、（ａ）互いに同一の個数の電極と分離膜が交互に配置されて一体に結合された１種の基本単位体が繰り返して配置された構造、または（ｂ）互いに同一の個数の電極と分離膜が交互に配置されて一体に結合された２種以上の基本単位体が所定の順に従い配置された構造を有する単位体スタック部を含み、
前記分離膜の末端は隣接した分離膜の末端と接合されず、
前記（ａ）の１種の基本単位体は、第１電極、第１分離膜、第２電極及び第２分離膜が順次積層された４層構造や、前記４層構造が繰り返して積層された構造を有し、
前記（ｂ）の２種以上の基本単位体をそれぞれ１つずつ所定の順に従い積層すれば、前記４層構造や前記４層構造が繰り返して配置された構造が形成され、
前記分離膜の頂点部位は、前記収納部の内側面の頂点部位に対応されるようにラウンド状となっており、
前記電極組立体の一辺と前記収納部の内側面との間の間隔Ｄ_３は、前記電極組立体の頂点と前記収納部の内側面との間の間隔Ｄ_２と同一である、
ことを特徴とするパウチ型二次電池。

【請求項2】

前記電極組立体は、複数個の基本単位体を含み、
前記複数個の基本単位体のうち少なくとも一つの基本単位体は、他の基本単位体より横方向及び縦方向のサイズが小さいことを特徴とする請求項１に記載のパウチ型二次電池。

【請求項3】

前記収納部の内側面と底面が当接する角はラウンド状となっていることを特徴とする請求項２に記載のパウチ型二次電池。

【請求項4】

他の基本単位体より横方向及び縦方向のサイズが小さい前記基本単位体は、前記収納部の底面側に配置されたことを特徴とする請求項３に記載のパウチ型二次電池。

【請求項5】

前記電極の頂点部位は、ラウンド状となっていることを特徴とする請求項１に記載のパウチ型二次電池。

【請求項6】

前記分離膜の頂点部位は、レーザカッティング、超音波カッティング、金型カッティングを介してラウンド状に切り取られることを特徴とする請求項１に記載のパウチ型二次電池。

【請求項7】

前記単位体スタック部内で前記基本単位体は、隣接した基本単位体と結合されないか、前記基本単位体内で前記電極と前記分離膜が互いに結合された結合力と異なる結合力で隣接した基本単位体と結合されることを特徴とする請求項１に記載のパウチ型二次電池。

【請求項8】

前記（ａ）の１種の基本単位体は、前記４層構造や前記４層構造が繰り返して配置された構造を有する第１基本単位体を含み、
前記単位体スタック部は、前記第１基本単位体が繰り返して配置された構造を有することを特徴とする請求項１に記載のパウチ型二次電池。

【請求項9】

前記（ｂ）の２種以上の基本単位体は、
第１電極、第１分離膜、第２電極、第２分離膜、第１電極及び第１分離膜が順に配置されて一体に結合された第２基本単位体と、
第２電極、第２分離膜、第１電極、第１分離膜、第２電極及び第２分離膜が順に配置されて一体に結合された第３基本単位体とを含み、
前記単位体スタック部は、前記第２基本単位体と前記第３基本単位体が交互に配置された構造を有することを特徴とする請求項１に記載のパウチ型二次電池。

【請求項10】

前記電極は、それぞれの基本単位体内で隣接した分離膜に接着されることを特徴とする請求項１に記載のパウチ型二次電池。

【請求項11】

前記電極は、前記隣接した分離膜に対向する面で全体的に前記隣接した分離膜に接着されることを特徴とする請求項１０に記載のパウチ型二次電池。

【請求項12】

前記電極と前記分離膜との間の接着は、前記電極と前記隣接した分離膜に圧力を加えることによる接着、または前記電極と前記隣接した分離膜に圧力と熱を加えることによる接着であることを特徴とする請求項１０に記載のパウチ型二次電池。

【請求項13】

前記基本単位体内で前記電極と前記隣接した分離膜との間の接着力は、前記単位体スタック部内で前記基本単位体間の接着力より大きいことを特徴とする請求項１０に記載のパウチ型二次電池。

【請求項14】

前記分離膜は、多孔性の分離膜基材、及び前記分離膜基材の一面または両面に全体的にコーティングされる多孔性のコーティング層を含み、
前記コーティング層は、無機物粒子と前記無機物粒子を互いに連結及び固定するバインダー高分子の混合物で形成され、
前記電極は、前記コーティング層によって前記隣接した分離膜に接着されることを特徴とする請求項１０に記載のパウチ型二次電池。

【請求項15】

前記無機物粒子は、充填構造（ｄｅｎｓｅｌｙ ｐａｃｋｅｄ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）をなして前記コーティング層で全体的に無機物粒子間のインタースティシャルボリューム（ｉｎｔｅｒｓｔｉｔｉａｌ ｖｏｌｕｍｅｓ）を形成し、前記無機物粒子が限定するインタースティシャルボリュームによって前記コーティング層に気孔構造が形成されることを特徴とする請求項１４に記載のパウチ型二次電池。

【請求項16】

前記単位体スタック部は、最上側または最下側に位置する電極である末端電極に積層される第１補助単位体をさらに含み、
前記末端電極が正極の際、前記第１補助単位体は前記末端電極から順に分離膜、負極、分離膜及び正極が積層されて形成され、
前記末端電極が負極の際、前記第１補助単位体は前記末端電極から順に分離膜及び正極が積層されて形成されることを特徴とする請求項１に記載のパウチ型二次電池。

【請求項17】

前記第１補助単位体の正極は、
集電体；及び
前記集電体の両面のうち前記基本単位体に対向する一面のみにコーティングされる活物質を備えることを特徴とする請求項１６に記載のパウチ型二次電池。

【請求項18】

前記単位体スタック部は、最上側又は最下側に位置する分離膜である末端分離膜に積層される第２補助単位体をさらに含み、
前記基本単位体で前記末端分離膜に接した電極が正極の際、前記第２補助単位体は前記末端分離膜から順に負極、分離膜及び正極が積層されて形成され、
前記基本単位体で前記末端分離膜に接した電極が負極の際、前記第２補助単位体は正極に形成されることを特徴とする請求項１に記載のパウチ型二次電池。

【請求項19】

前記第２補助単位体の正極は、
集電体；及び
前記集電体の両面のうち前記基本単位体に対向する一面のみにコーティングされる活物質を備えることを特徴とする請求項１８に記載のパウチ型二次電池。

【請求項20】

前記単位体スタック部は、最上側又は最下側に位置する電極である末端電極に積層される第１補助単位体をさらに含み、
前記末端電極が正極の際、前記第１補助単位体は前記末端電極から順に分離膜及び負極が積層されて形成され、
前記末端電極が負極の際、前記第１補助単位体は前記末端電極から順に分離膜、正極、分離膜及び負極が積層されて形成されることを特徴とする請求項１に記載のパウチ型二次電池。

【請求項21】

前記第１補助単位体は、前記負極の外側に分離膜をさらに含むことを特徴とする請求項２０に記載のパウチ型二次電池。

【請求項22】

前記単位体スタック部は、最上側又は最下側に位置する分離膜である末端分離膜に積層される第２補助単位体をさらに含み、
前記基本単位体で前記末端分離膜に接した電極が正極の際、前記第２補助単位体は負極に形成され、
前記基本単位体で前記末端分離膜に接した電極が負極の際、前記第２補助単位体は前記末端分離膜から順に正極、分離膜及び負極が積層されて形成されることを特徴とする請求項１に記載のパウチ型二次電池。

【請求項23】

前記第２補助単位体は、前記負極の外側に分離膜をさらに含むことを特徴とする請求項２２に記載のパウチ型二次電池。

【請求項24】

前記単位体スタック部は、最上側又は最下側に位置する分離膜である末端分離膜に積層される第２補助単位体をさらに含み、
前記基本単位体で前記末端分離膜に接した電極が負極の際、前記第２補助単位体は前記末端分離膜から順に第１正極、分離膜、負極、分離膜及び第２正極が積層されて形成されることを特徴とする請求項１に記載のパウチ型二次電池。

【請求項25】

前記第２補助単位体の第２正極は、
集電体；及び
前記集電体の両面のうち前記基本単位体に対向する一面のみにコーティングされる活物質を備えることを特徴とする請求項２４に記載のパウチ型二次電池。

【請求項26】

前記単位体スタック部は、最上側又は最下側に位置する分離膜である末端分離膜に積層される第２補助単位体をさらに含み、
前記基本単位体で前記末端分離膜に接した電極が正極の際、前記第２補助単位体は前記末端分離膜から順に第１負極、分離膜、正極、分離膜及び第２負極が積層されて形成されることを特徴とする請求項１に記載のパウチ型二次電池。

【請求項27】

前記収納部の内側面と底面が当接する角はラウンド状となっており、
前記基本単位体と前記補助単位体のうち前記収納部の底面と最も近く配置された単位体は、残りの単位体より横方向及び縦方向のサイズが小さいことを特徴とする請求項１６から請求項２６のいずれか一項に記載のパウチ型二次電池。

【請求項28】

前記補助単位体に備えられた頂点部位は、前記収納部の内側面の頂点部位に対応されるようにラウンド状となっていることを特徴とする請求項２７に記載のパウチ型二次電池。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明はパウチ型二次電池に関し、さらに詳しくは、電気容量の向上に適する構造を有するパウチ型二次電池に関する。

【背景技術】

【0002】

韓国公開特許第２００８−００５２８６９号を参照すると、一般的な二次電池の構造が開示されており、さらに詳しくは左右対称であり、直方体形状であるパウチ型二次電池の構造が開示されている。

【0003】

図１は、従来の技術によるパウチ型二次電池の分解斜視図であり、図１を参照すれば、パウチ型二次電池は一般に、電極タブ１１、１２が引き出されている電極組立体１０、この電極タブにそれぞれ連結されている電極リード１３、１４の一部が外部に露出し得るように電極組立体１０を収納部４に収納するパウチ外装材１を備え、パウチ外装材１が収納部４に収納された状態で上部ケース２と下部ケース３を当接させてシーリングすることによりパウチ型二次電池が製造される。

【0004】

図２は、従来の技術によるパウチ型二次電池に備えられた電極組立体とパウチ外装材との間の空間の部分拡大図である。

【0005】

通常、パウチ外装材１に収納部４を形成する工程は、ディープドローイング工法により行われ、工程中に収納部４の角部分に荷重が集中されて破れることを防止するために収納部４の角はラウンド状に形成され、具体的に底面４Ｂと内側面４Ａの境界だけでなく、横方向内側面４Ａと縦方向内側面４Ａもラウンド状に形成される。これに反して、電極組立体１０の頂点は、図２に示すように直角を成している。

【0006】

一方、短絡防止のために電極組立体１０とパウチ内装材は、特定の間隔以上離隔されなければならず、電極組立体１０の頂点と収納部の内側面４Ａとの間の間隔Ｄ_０が電極組立体１０と収納部４との間の最小間隔であるため、前記間隔Ｄ_０は短絡防止のための最小間隔以上離隔されなければならない。

【0007】

しかし、図２で確認できるように電極組立体１０の一辺とパウチ外装材１の内側面４Ａとの間の間隔Ｄ_１は前記間隔Ｄ_０より遥かに大きいため、Ｄ_１は短絡防止のための最小間隔より遥かに大きく離隔されるしかない。

【0008】

したがって、収納部４の体積より相当小さな体積の電極組立体１０が収納部４に収納されるしかなく、これによりパウチ型二次電池の電気容量を増やすことに限界がある。

【発明の開示】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

本発明は、前述した問題点を解決するために着想されたものであって、二次電池の電気容量の向上に適する構造を有するパウチ型二次電池を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

前記のような目的を達成するため、本発明の好ましい実施例によるパウチ型二次電池は、電極組立体がパウチ外装材の収納部に収納されているパウチ型二次電池において、前記収納部の内側面の頂点部位はラウンド状となっており、前記電極組立体は（ａ）互いに同一の個数の電極と分離膜が交互に配置されて一体に結合された１種の基本単位体が繰り返して配置された構造、または（ｂ）互いに同一の個数の電極と分離膜が交互に配置されて一体に結合された２種以上の基本単位体が所定の順に従い配置された構造を有する単位体スタック部を含み、前記分離膜の末端は隣接した分離膜の末端と接合されず、前記（ａ）の１種の基本単位体は、第１電極、第１分離膜、第２電極及び第２分離膜が順次積層された４層構造や前記４層構造が繰り返して積層された構造を有し、前記（ｂ）の２種以上の基本単位体をそれぞれ１つずつ所定の順に従い積層すれば、前記４層構造や前記４層構造が繰り返して配置された構造が形成され、前記分離膜の頂点部位は前記収納部の内側面の頂点部位に対応されるようにラウンド状となっていることもある。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、二次電池の電気容量の向上に適する構造を有するパウチ型二次電池を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】従来の技術によるパウチ型二次電池の分解斜視図である。

【図2】従来の技術によるパウチ型二次電池に備えられた電極組立体とパウチ外装材との間の空間の部分拡大図である。

【図3】本発明に係るパウチ型二次電池の概略縦断面図である。

【図4】本発明に係るパウチ型二次電池に備えられた電極組立体とパウチ外装材との間の空間の部分拡大図である。

【図5】基本単位体の平面図である。

【図6】図５とは異なる形状の電極を有する基本単位体の平面図である。

【図7】小型基本単位体を一構成として有するパウチ型二次電池の縦断面図である。

【図8】小型補助単位体を一構成として有するパウチ型二次電池の縦断面図である。

【図9】本発明に係る基本単位体の第１構造を示している側面図である。

【図10】本発明に係る基本単位体の第２構造を示している側面図である。

【図11】図９の基本単位体の積層により形成される単位体スタック部を示している側面図である。

【図12】本発明に係る基本単位体の第３構造を示している側面図である。

【図13】本発明に係る基本単位体の第４構造を示している側面図である。

【図14】図１２の基本単位体と図５の基本単位体の積層により形成される単位体スタック部を示している側面図である。

【図15】本発明に係る基本単位体を製造する工程を示している工程図である。

【図16】本発明に係る基本単位体と第１補助単位体を含む単位体スタック部の第１構造を示している側面図である。

【図17】本発明に係る基本単位体と第１補助単位体を含む単位体スタック部の第２構造を示している側面図である。

【図18】本発明に係る基本単位体と第２補助単位体を含む単位体スタック部の第３構造を示している側面図である。

【図19】本発明に係る基本単位体と第２補助単位体を含む単位体スタック部の第４構造を示している側面図である。

【図20】本発明に係る基本単位体と第１補助単位体を含む単位体スタック部の第５構造を示している側面図である。

【図21】本発明に係る基本単位体と第１補助単位体を含む単位体スタック部の第６構造を示している側面図である。

【図22】本発明に係る基本単位体と第２補助単位体を含む単位体スタック部の第７構造を示している側面図である。

【図23】本発明に係る基本単位体と第２補助単位体を含む単位体スタック部の第８構造を示している側面図である。

【図24】本発明に係る基本単位体と第１補助単位体を含む単位体スタック部の第９構造を示している側面図である。

【図25】本発明に係る基本単位体、第１補助単位体及び第２補助単位体を含む単位体スタック部の第１０構造を示している側面図である。

【図26】本発明に係る基本単位体と第２補助単位体を含む単位体スタック部の第１１構造を示している側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下では、図を参照して本発明の好ましい実施例を詳しく説明する。しかし、本発明が以下の実施例によって制限されたり限定されたりするものではない。

【0014】

本明細書及び特許請求の範囲に用いられた用語や単語は通常的かつ辞書的な意味に限定して解釈されてはならず、発明者は自分の発明を最良の方法で説明するために用語の概念を適宜定義することができるとの原則に即して、本発明の技術的思想に符合する意味と概念に解釈されなければならない。

【0015】

図で、各構成要素又はその構成要素をなす特定部分の大きさは、説明の便宜及び明確性のため誇張又は省略されるか、概略的に示された。したがって、各構成要素の大きさは、実際の大きさを全的に反映するものではない。関連した公知機能あるいは構成に対する具体的な説明が、不要に本発明の要旨を濁し得ると判断される場合、そのような説明は略する。

【0016】

図３は、本発明に係るパウチ型二次電池の概略縦断面図であり、図４は本発明に係るパウチ型二次電池に備えられた電極組立体とパウチ外装材との間の空間の部分拡大図である。

【0017】

図３及び図４を参照すれば、本発明に係るパウチ型二次電池は収納部の内側面４Ａの頂点部位がラウンド状となっており、電極組立体１００は単位体スタック部を含み、単位体スタック部は１種の基本単位体が繰り返して配置された構造を有するか、２種以上の基本単位体が所定の順に従い、例えば交互に配置された構造を有する。基本単位体１１０の詳しい構造は後述し、図３は概路図であるため基本単位体１１０自体の詳細的な構造は省略されて示されていることを明らかにしておく。

【0018】

図４及び図５を参照すれば、基本単位体１１０に備えられた第１分離膜１１２と第２分離膜１１４の頂点部位は、収納部の内側面４Ａの頂点部位に対応されるようにラウンド状となっている。図５では電極１１１、１１３の頂点部位は直角となっており、分離膜１１２、１１４のみラウンド状となっている構造が示されているが、図６のように分離膜１１２、１１４だけでなく、電極１１１、１１３もラウンド状となっている構造を採用することもできる。

【0019】

分離膜１１２、１１４は電極１１１、１１３に比べて熱による変形率が高い。よって、分離膜１１２、１１４が収縮しすぎる場合、第１電極１１１と第２電極１１３が互いに短絡され得る。図６に示された構造を採用する場合、図５に示された構造に比べて、分離膜１１２、１１４の収縮による第１電極１１１と第２電極１１３の短絡の危険性をさらに低めることができる長所がある。但し、図６に示された構造の長所に対する説明が、図５に示された構造が第１電極１１１と第２電極１１３が短絡される危険性が相当あることを意味してはいないことを明らかにしておく。

【0020】

分離膜１１２、１１４の頂点部位をラウンド状に作製する工程は、レーザカッティング、超音波カッティング、金型カッティングを介して分離膜１１２、１１４の頂点を切り取ることによって行われ得る。

【0021】

一方、分離膜１１２、１１４は電極１１１、１１３に比べて横（または縦）方向のサイズがさらに大きく（図９及び図１０参照）、したがって電極組立体１００の横（または縦）方向の辺は、結局分離膜１１２、１１４の横（または縦）方向の辺に該当する。

【0022】

このようにみたとき、本発明は図２に示された従来の技術とは異なり、電極組立体１００の横（または縦）方向の辺と収納部の内側面４Ａとの間の間隔Ｄ_３が、電極組立体１００の頂点と収納部の内側面４Ａとの間の間隔Ｄ_２と大きく差がなく、従来の技術に比べて電極組立体１００と収納部の内側面４Ａとの間の間隔Ｄ_２、Ｄ_３を狭くすることが可能である。よって、従来の技術に比べて本発明は二次電池の電気容量が向上され得る。

【0023】

一方、電気容量の最大化の側面では、前記二つの間隔Ｄ_２、Ｄ_３は同一であるのが好ましい。但し、ここで、二つの間隔Ｄ_２、Ｄ_３が同一であることは厳密な数学的意味での同一または辞書的意味での同一だけを意味するものではなく、肉眼で一見した時、差を容易に感じ得る程度の同一性も含む意味として用いられるものであることを明らかにしておく。

【0024】

図７は、小型基本単位体を一構成として有するパウチ型二次電池の縦断面図である。

【0025】

図３のように電極組立体１００に備えられた複数個の基本単位体１１０が全て同一の横縦サイズを有する場合も想定することができるが、これとは異なり図７に示すように複数個の基本単位体１１０のうち収納部の底面４Ｂの方に配置される基本単位体１１０は、他の基本単位体１１０より横方向及び縦方向のサイズが小さく形成されることがあり、このように残りの基本単位体１１０より横方向及び縦方向のサイズが小さい基本単位体１１０を、小型基本単位体と称する。

【0026】

特に、パウチ外装材１に形成されている収納部の内側面４Ａと底面４Ｂが当接する角がラウンド状となっている場合、電極組立体１００が前記のような小型基本単位体を備えれば、二次電池の電気容量を最大化することにさらに有利であるが、その理由は次の通りである。

【0027】

図７において、電極組立体１００に備えられた４つの基本単位体１１０のうち上側の３つの基本単位体１１０が収納部の内側面４Ａと最適の距離だけ離隔されていると仮定する。もし、図７とは異なり、最下層の基本単位体１１０が小型基本単位体ではない残りの３つの基本単位体１１０と同一のサイズを有していれば、最下層の基本単位体１１０は収納部の内側面４Ａに接近しすぎるか、収納部の内側面４Ａに接触する可能性が高い。この場合、電極組立体１００とパウチ外装材１が互いに短絡される危険性が高くなる。よって、収納部の内側面４Ａと底面４Ｂが当接する角がラウンド状となっている場合には、電極組立体１００が小型基本単位体を有するのが好ましく、特に収納部の底面４Ｂの方に配置される基本単位体１１０は、小型基本単位体であるのがよい。

【0028】

図８は、小型補助単位体を一構成として有するパウチ型二次電池の縦断面図であって、後で詳しく説明するが、電極組立体１００は補助単位体１３０、１４０を備えることもあり、図８は電極組立体１００が基本単位体１１０だけでなく、補助単位体１３０、１４０も含んでいる場合を示している。補助単位体１３０、１４０の具体的な構成に対しては後述し、補助単位体１３０、１４０も基本単位体１１０と同様に頂点部位が収納部の内側面４Ａの頂点部位に対応されるようにラウンド状となっている。

【0029】

もし、収納部の内側面４Ａと底面４Ｂが当接する角がラウンド状となっており、補助単位体１３０、１４０が収納部の底面４Ｂに対向するのであれば、この補助単位体１３０、１４０は図８の３つの基本単位体１１０より横方向及び縦方向のサイズがさらに小さい補助単位体１３０、１４０である小型補助単位体として形成するのが好ましく、これは図７に対する説明と同一の理由に基づく。

【0030】

図８とは異なり、もし補助単位体１３０、１４０が電極組立体１００の最上層に位置し、電極組立体１００の残りの層は基本単位体１１０からなる場合であれば、収納部の底面４Ｂに対向する基本単位体１１０が小型基本単位体として形成されるが、補助単位体１３０、１４０は通常のサイズで形成されるのが好ましい。

【0031】

また他の例示として、もし、電極組立体１００の最上層と最下層に補助単位体１３０、１４０が位置し、電極組立体１００の残りの層は全て基本単位体１１０からなる場合であれば、二つの補助単位体１３０、１４０のうち収納部の底面４Ｂに対向する補助単位体１３０、１４０のみ小型補助単位体として形成され、他の一つの補助単位体１３０、１４０は通常のサイズで形成され、基本単位体１１０等は通常のサイズで形成されるのが好ましい。

【0032】

今までは基本単位体１１０の構造に対して単純に第１電極１１１／第１分離膜１１２／第２電極１１３／第２分離膜１１４の順に各層を積層した構造を含むことだけで簡単に説明した。また、基本単位体１１０を成している互いに別個の層の相対位置を固定して、一つの基本単位体１１０に作製するか、基本単位体１１０を含む電極組立体１００を作製する具体的な過程に対しても詳しく説明してはいない。

【0033】

よって、実際に基本単位体１１０を如何なる工程を介して作製し得るのかと、本発明に採用され得る多様な電極組立体１００の構造に対して以下で説明する。

【0034】

［基本単位体の構造］
本発明に係る電極組立体における基本単位体は、電極と分離膜が交互に配置されて形成される。この際、電極と分離膜は同数ほど配置される。例えば、図９で示す通り、基本単位体１１０ａは、２つの電極１１１、１１３と２つの分離膜１１２、１１４が積層されて形成され得る。この際、正極と負極は当然分離膜を介して互いに対向することができる。基本単位体がこのように形成されると、基本単位体の一側末端に電極（図９と図１０で図面符号１１１の電極を参照）が位置することになり、基本単位体の他側末端に分離膜（図９と図１０で図面符号１１４の分離膜を参照）が位置することになる。

【0035】

本発明に係る電極組立体は、基本単位体の積層だけで単位体スタック部（すなわち、電極組立体）を形成することができるとの点に基本的な特徴がある。すなわち、本発明は、１種の基本単位体を繰り返して積層するか、２種以上の基本単位体を所定の順に従い積層して単位体スタック部を形成することができるとの点に基本的な特徴がある。このような特徴を具現するため、基本単位体は以下のような構造を有することができる。

【0036】

第一、基本単位体は、第１電極、第１分離膜、第２電極及び第２分離膜が順次積層されて形成され得る。より具体的に、基本単位体１１０ａ、１１０ｂは、図９で示しているように、第１電極１１１、第１分離膜１１２、第２電極１１３及び第２分離膜１１４が上側から下側へ順次積層されて形成されるか、図１０で示しているように第１電極１１１、第１分離膜１１２、第２電極１１３及び第２分離膜１１４が下側から上側へ順次積層されて形成され得る。このような構造を有する基本単位体を、以下で第１基本単位体と記す。この際、第１電極１１１と第２電極１１３は互いに逆の電極である。例えば、第１電極１１１が正極であれば、第２電極１１３は負極である。

【0037】

このように第１電極、第１分離膜、第２電極及び第２分離膜が順次積層されて基本単位体が形成されると、図１１で示しているように、１種の基本単位体１１０ａを繰り返して積層することだけでも単位体スタック部１００ａを形成することができる。ここで、基本単位体は、このような４層構造以外にも８層構造や１２層構造を有することができる。すなわち、基本単位体は、４層構造が繰り返して配置された構造を有することができる。例えば、基本単位体は第１電極、第１分離膜、第２電極、第２分離膜、第１電極、第１分離膜、第２電極及び第２分離膜が順次積層されて形成されてもよい。

【0038】

第二、基本単位体は、第１電極、第１分離膜、第２電極、第２分離膜、第１電極及び第１分離膜が順次積層されて形成されるか、第２電極、第２分離膜、第１電極、第１分離膜、第２電極及び第２分離膜が順次積層されて形成され得る。前者の構造を有する基本単位体を以下で第２基本単位体と記し、後者の構造を有する基本単位体を以下で第３基本単位体と記す。

【0039】

より具体的に、第２基本単位体１１０ｃは図１２に示されているように、第１電極１１１、第１分離膜１１２、第２電極１１３、第２分離膜１１４、第１電極１１１及び第１分離膜１１２が上側から下側へ順次積層されて形成され得る。また、第３基本単位体１１０ｄは、図１３に示されているように、第２電極１１３、第２分離膜１１４、第１電極１１１、第１分離膜１１２、第２電極１１３及び第２分離膜１１４が上側から下側へ順次積層されて形成され得る。これと逆に、下側から上側へ順次積層されて形成されてもよい。

【0040】

第２基本単位体１１０ｃと第３基本単位体１１０ｄを１つずつのみ積層すれば、４層構造が繰り返して積層された構造が形成される。したがって、第２基本単位体１１０ｃと第３基本単位体１１０ｄを１つずつ交互に引き続き積層すれば、図１４で示しているように、第２及び第３基本単位体の積層だけでも単位体スタック部１００ｂを形成することができる。

【0041】

このように本発明で１種の基本単位体は、第１電極、第１分離膜、第２電極及び第２分離膜が順次配置された４層構造や、４層構造が繰り返して配置された構造を有する。また、本発明で２種以上の基本単位体をそれぞれ１つずつ所定の順に従い配置すれば、４層構造や４層構造が繰り返して配置された構造が形成される。例えば、前述の第１基本単位体は４層構造を有し、前述の第２基本単位体と第３基本単位体をそれぞれ１つずつ合計２つを積層すれば、４層構造が繰り返して積層された１２層構造が形成される。

【0042】

したがって、本発明で１種の基本単位体を繰り返して積層するか、２種以上の基本単位体を所定の順に従い積層すれば、単に積層だけでも単位体スタック部（すなわち、電極組立体）を形成することができる。

【0043】

本発明で単位体スタック部は、基本単位体が基本単位体単位に積層されて形成される。すなわち、先ず基本単位体を製作した後、これを繰り返して、または所定の順に従い積層して単位体スタック部を製作する。このように本発明は、基本単位体の積層だけで単位体スタック部を形成することができる。したがって、本発明は基本単位体を非常に精密に整列させることができる。基本単位体が精密に整列されれば、電極と分離膜も単位体スタック部で精密に整列され得る。また、本発明は、単位体スタック部（電極組立体）の生産性を非常に向上させることができる。工程が非常に単純になるためである。
［基本単位体の製造］

【0044】

図１５を参照し、代表的に第１基本単位体を製造する工程に対して検討してみる。先ず、第１電極材料１２１、第１分離膜材料１２２、第２電極材料１２３及び第２分離膜材料１２４を準備する。ここで、第１分離膜材料１２２と第２分離膜材料１２４は互いに同一の材料であり得る。その後、第１電極材料１２１をカッター（Ｃ_１）を介して所定の大きさに切断し、第２電極材料１２３もカッター（Ｃ_２）を介して所定の大きさに切断する。その後、第１電極材料１２１を第１分離膜材料１２２に積層し、第２電極材料１２３を第２分離膜材料１２４に積層する。

【0045】

その後、ラミネータ（Ｌ_１、Ｌ_２）で電極材料と分離膜材料を互いに接着させることが好ましい。このような接着で、電極と分離膜が一体に結合された基本単位体が製造可能である。結合の方法は多様であり得る。ラミネータ（Ｌ_１、Ｌ_２）は、接着のため材料に圧力を加えるか圧力と熱を加える。このような接着は、単位体スタック部を製造する際、基本単位体の積層をより容易にする。また、このような接着は、基本単位体の整列にも有利である。このような接着後に第１分離膜材料１２２と第２分離膜材料１２４をカッター（Ｃ_３）を介して所定の大きさに切断すれば、基本単位体１１０ａが製造され得る。このような過程中に分離膜の末端は隣接した分離膜の末端と接合されない。

【0046】

このように基本単位体における電極は、隣接した分離膜に接着され得る。または、分離膜が電極に接着されるとみることもできる。この際、電極は分離膜に対向する面で全体的に分離膜に接着されることが好ましい。このようにすれば、電極が安定的に分離膜に固定され得るためである。通常、電極は分離膜より小さい。

【0047】

このため、接着剤を分離膜に塗布することができる。しかし、このように接着剤を利用するためには、接着剤を接着面に亘ってメッシュ（ｍｅｓｈ）形態やドット（ｄｏｔ）形態に塗布する必要がある。接着剤を接着面の全体に万遍なく塗布すれば、リチウムイオンのような反応イオンが分離膜を通過することができないためである。したがって、接着剤を利用すれば、電極を全体的に（すなわち、接着面の全体にかけて）分離膜に接着させることはできるとしても、全体的に万遍なく接着させることは困難である。

【0048】

もしくは、接着力を有するコーティング層を備える分離膜を介して全体的に電極を分離膜に接着させることができる。より詳述する。分離膜は、ポリオレフィン系列の分離膜基材のような多孔性の分離膜基材、及び分離膜基材の一面又は両面に全体的にコーティングされる多孔性のコーティング層を含むことができる。 この際、コーティング層は無機物粒子等と無機物粒子等を互いに連結及び固定するバインダー高分子の混合物で形成され得る。

【0049】

ここで、無機物粒子は、分離膜の熱的安定性を向上させることができる。すなわち、無機物粒子は、高温で分離膜が収縮されることを防止することができる。 また、バインダー高分子は、無機物粒子を固定させて分離膜の機械的安定性も向上させることができる。また、バインダー高分子は、電極を分離膜に接着させることができる。バインダー高分子は、コーティング層に全体的に分布するので、 前述の接着剤とは異なり接着面の全体で万遍なく接着が発生し得る。したがって、このような分離膜を利用すれば、電極をより安定的に分離膜に固定させることができる。このような接着を強化するため、前述のラミネータを利用することができる。

【0050】

ところが、無機物粒子等は、充填構造（ｄｅｎｓｅｌｙ ｐａｃｋｅｄ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）をなしてコーティング層で全体的に無機物粒子等の間のインタースティシャルボリューム（ｉｎｔｅｒｓｔｉｔｉａｌ ｖｏｌｕｍｅｓ）を形成することができる。この際、無機物粒子等が限定するインタースティシャルボリュームにより、コーティング層には気孔構造が形成され得る。このような気孔構造により、分離膜にコーティング層が形成されているとしてもリチウムイオンが分離膜を良好に通過することができる。参考までに、無機物粒子等が限定するインタースティシャルボリュームは、位置によってバインダー高分子により詰まっていることもある。

【0051】

ここで充填構造は、ガラス瓶に砂利が満たされていることのような構造で説明され得る。したがって、無機物粒子等が充填構造をなすと、コーティング層で局部的に無機物粒子等の間のインタースティシャルボリュームが形成されるのではなく、コーティング層で全体的に無機物粒子等の間のインタースティシャルボリュームが形成される。これにより、無機物粒子の大きさが増加すれば、インタースティシャルボリュームによる気孔の大きさも共に増加する。このような充填構造のため、分離膜の全体面でリチウムイオンが円滑に分離膜を通過することができる。

【0052】

一方、単位体スタック部で基本単位体も基本単位体どうし互いに接着され得る。例えば、図９で第２分離膜１１４の下面に接着剤が塗布されるか、前述のコーティング層がコーティングされるのであれば、第２分離膜１１４の下面に他の基本単位体が接着され得る。

【0053】

この際、基本単位体で電極と分離膜との間の接着力は、単位体スタック部で基本単位体間の接着力より大きいことがある。もちろん、基本単位体間の接着力はないこともある。この通りであれば、電極組立体（単位体スタック部）を分離する時、接着力の差のため基本単位体単位に分離される可能性が高い。参考までに、接着力は剥離力に表現することもできる。例えば、電極と分離膜との間の接着力は、電極と分離膜を互いに取り離すとき必要な力に表現することもできる。このように、単位体スタック部内で基本単位体は、隣接した基本単位体と結合されないか、基本単位体内で電極と分離膜が互いに結合された結合力と異なる結合力で隣接した基本単位体と結合され得る。

【0054】

参考までに、分離膜が前述のコーティング層を含む場合、分離膜に対する超音波融着は好ましくない。分離膜は、通常電極より大きい。これに伴い、第１分離膜１１２の末端と第２分離膜１１４の末端とを超音波融着で互いに結合させようとする試みがあり得る。ところが、超音波融着は、ホーンで対象を直接加圧する必要がある。しかし、ホーンで分離膜の末端を直接加圧すれば、接着力を有するコーティング層により分離膜にホーンがくっつくことがある。これにより、装置の故障が齎され得る。
［補助単位体］

【0055】

単位体スタック部は、第１補助単位体と第２補助単位体のうち少なくともいずれか１つをさらに含むことができる。先ず、第１補助単位体に対して検討してみる。本発明における基本単位体は、一側末端に電極が位置し、他側末端に分離膜が位置する。したがって、基本単位体を順次積層すれば、単位体スタック部の最上側や最下側に電極（図１６で図面符号１１６の電極を参照、以下「末端電極」と記す）が位置することになる。第１補助単位体は、このような末端電極に追加して積層される。

【0056】

より具体的に、末端電極１１６が正極であれば、第１補助単位体１３０ａは図１６で示しているように、末端電極１１６から順に、すなわち末端電極１１６から外側へ分離膜１１４、負極１１３、分離膜１１２及び正極１１１が順次積層されて形成され得る。また、末端電極１１６が負極であれば、第１補助単位体１３０ｂは図１７で示しているように、末端電極１１６から順に、すなわち末端電極１１６から外側へ分離膜１１４及び正極１１３が順次積層されて形成され得る。

【0057】

単位体スタック部１００ｄ、１００ｅは、図１６と図１７に示されているように、第１補助単位体１３０ａ、１３０ｂを介して末端電極側の最外側に正極を位置させることができる。この時、最外側に位置する正極、すなわち第１補助単位体の正極は、集電体の両面のうち基本単位体に対向する一面（図１６を基準に下側を向く一面）のみに活物質層がコーティングされることが好ましい。このように活物質層がコーティングされると、末端電極側の最外側に活物質層が位置しなくなるので、活物質層の無駄遣いを防止することができる。参考までに、正極は （例えば）リチウムイオンを放出する構成なので、最外側に正極を位置させると電池容量において有利である。

【0058】

次に、第２補助単位体に対して検討してみる。第２補助単位体は、基本的に第１補助単位体と同様の役割を果たす。より詳述する。本発明における基本単位体は、一側末端に電極が位置し、他側末端に分離膜が位置する。したがって、基本単位体を順次積層すれば、単位体スタック部の最上側や最下側に分離膜（図１８で図面符号１１７の分離膜を参照、以下「末端分離膜」と記す）が位置することになる。第２補助単位体は、このような末端分離膜に追加して積層される。

【0059】

より具体的に、基本単位体で末端分離膜１１７に接した電極１１３が正極であれば、第２補助単位体１４０ａは、図１８で示しているように、末端分離膜１１７から順に負極１１１、分離膜１１２及び正極１１３が積層されて形成され得る。また、基本単位体で末端分離膜１１７に接した電極１１３が負極であれば、第２補助単位体１４０ｂは、図１９で示しているように正極１１１に形成され得る。

【0060】

単位体スタック部１００ｆ、１００ｇは、図１８と図１９に示されているように、第２補助単位体１４０ａ、１４０ｂを介して末端分離膜側の最外側に正極を位置させることができる。この際、最外側に位置する正極、すなわち第２補助単位体の正極も第１補助単位体の正極と同様に、集電体の両面のうち基本単位体に対向する一面（図１８を基準に上側を向く一面）のみに活物質層がコーティングされることが好ましい。

【0061】

ところが、第１補助単位体と第２補助単位体とは、前述の構造と異なる構造を有することもできる。先ず、第１補助単位体に対し検討してみる。図２０で示しているように、末端電極１１６が正極であれば、第１補助単位体１３０ｃは分離膜１１４及び負極１１３が末端電極１１６から順次積層されて形成され得る。また、図２１に示されているように、末端電極１１６が負極であれば、第１補助単位体１３０ｄは分離膜１１４、正極１１３、分離膜１１２及び負極１１１が、末端電極１１６から順次積層されて形成され得る。

【0062】

単位体スタック部１００ｈ、１００ｉは、図２０と図２１に示されているように、第１補助単位体１３０ｃ、１３０ｄを介して末端電極側の最外側に負極を位置させることができる。

【0063】

次に、第２補助単位体に対して検討してみる。図２２で示しているように、基本単位体で末端分離膜１１７に接した電極１１３が正極であれば、第２補助単位体１４０ｃは負極１１１に形成され得る。また、図２３で示しているように、基本単位体で末端分離膜１１７に接した電極１１３が負極であれば、第２補助単位体１４０ｄは正極１１１、分離膜１１２及び負極１３が末端分離膜１１７から順次積層されて形成され得る。単位体スタック部１００ｊ、１００ｋは、図２２と図２３に示しているように、第２補助単位体１４０ｃ、１４０ｄを介して末端分離膜側の最外側に負極を位置させることができる。

【0064】

参考までに、負極は、電位差により電池ケース（例えば、パウチ型ケース）のアルミニウム層と反応を引き起こし得る。したがって、負極は分離膜を介して電池ケースから絶縁されることが好ましい。このため、図２０から図２３において、第１及び第２補助単位体は負極の外側に分離膜をさらに含むこともできる。例えば、図２０の第１補助単位体１３０ｃに比べ、図２４の第１補助単位体１３０ｅは最外側に分離膜１１２をさらに含むこともできる。参考までに、補助単位体が分離膜を含めば、補助単位体を基本単位体に整列する時に一層容易である。

【0065】

一方、図２５で示しているように、単位体スタック部１００ｍを形成することもできる。基本単位体１１０ｂは、下側から上側へ第１電極１１１、第１分離膜１１２、第２電極１１３及び第２分離膜１１４が順次積層されて形成され得る。この際、第１電極１１１は正極であってもよく、第２電極１１３は負極であってもよい。

【0066】

また、第１補助単位体１３０ｆは、分離膜１１４、負極１１３、分離膜１１２及び正極１１１が末端電極１１６から順次積層されて形成され得る。この際、第１補助単位体１３０ｆの正極１１１は、集電体の両面のうち基本単位体１１０ｂに対向する一面のみに活物質層が形成され得る。

【0067】

また、第２補助単位体１４０ｅは、末端分離膜１１７から順次正極（第１正極）１１１、分離膜１１２、負極１１３、分離膜１１４及び正極（第２正極）１１８が積層されて形成され得る。この際、第２補助単位体１４０ｅの正極のうち最外側に位置した正極（第２正極）１１８は、集電体の両面のうち基本単位体１１０ｂに対向する一面のみに活物質層が形成され得る。

【0068】

最後に、図２６で示しているように、単位体スタック部１００ｎを形成することもできる。基本単位体１１０ｅは、上側から下側へ第１電極１１１、第１分離膜１１２、第２電極１１３及び第２分離膜１１４が積層されて形成され得る。この際、第１電極１１１は負極であってもよく、第２電極１１３は正極であってもよい。また、第２補助単位体１４０ｆは負極１１１、分離膜１１２、正極１１３、分離膜１１４及び負極１１９が末端分離膜１１７から順次積層されて形成され得る。

【0069】

前述したような本発明の詳細な説明では具体的な実施例に関して説明した。しかし、本発明の範疇から外れない限度内では幾つかの変形が可能である。本発明の技術的思想は本発明の記述した実施例に限って定められてはならず、特許請求の範囲だけでなく、この特許請求の範囲と均等なものなどによって定められなければならない。

【産業上の利用可能性】

【0070】

本発明のパウチ型二次電池によれば、二次電池の電気容量の向上に適する構造が提供され得る。

【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15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】

【図26】