特許 7535488 リチウム二次電池用電極及びその製造方法

(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】

(24)【登録日】2024-08-07

(45)【発行日】2024-08-16

(54)【発明の名称】リチウム二次電池用電極及びその製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01M 4/13 20100101AFI20240808BHJP

   H01M 4/66 20060101ALI20240808BHJP

   H01M 4/139 20100101ALI20240808BHJP

   H01M 50/536 20210101ALI20240808BHJP

【ＦＩ】

H01M4/13

H01M4/66 A

H01M4/139

H01M50/536

【請求項の数】 13

(21)【出願番号】P 2021179982

(22)【出願日】2021-11-04

(65)【公開番号】P2022075609

(43)【公開日】2022-05-18

【審査請求日】2022-12-27

(31)【優先権主張番号】10-2020-0147990

(32)【優先日】2020-11-06

(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR

(31)【優先権主張番号】10-2021-0134755

(32)【優先日】2021-10-12

(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR

(73)【特許権者】

【識別番号】522151617

【氏名又は名称】エスケー オン カンパニー リミテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100106002

【弁理士】

【氏名又は名称】正林 真之

(74)【代理人】

【識別番号】100120891

【弁理士】

【氏名又は名称】林 一好

(72)【発明者】

【氏名】カン ヨン ヒ

(72)【発明者】

【氏名】カン ビュン チャン

(72)【発明者】

【氏名】パク スン ジュン

(72)【発明者】

【氏名】ジョ ビュン ウク

【審査官】鈴木 雅雄

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１４－０５３１３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－２４６９７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－２３５２５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－２５１９４２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｍ ４／１３

Ｈ０１Ｍ ４／６６

Ｈ０１Ｍ ４／１３９

Ｈ０１Ｍ ５０／５３６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

金属で形成された集電体（ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｃｏｌｌｅｃｔｏｒ）、および前記集電体の一部に塗布されるスラリー（ｓｌｕｒｒｙ）で構成されるリチウム二次電池用電極であって、
前記集電体における前記スラリーが塗布された部分および前記スラリーを含む塗布部と、
前記集電体における前記スラリーが塗布されていない残りの部分を含む無地部とを含み、
前記無地部は、
前記塗布部から延長される第１無地部と、
前記第１無地部から延長されて形成され、電極タブに結合するタブ接続部を備える第２無地部とを含み、
前記第１無地部の引張強度は、前記タブ接続部の引張強度よりも大きく、
前記集電体における前記スラリーが塗布された部分の引張強度に対する前記第１無地部の引張強度の割合は０．６８～０．８０である、
リチウム二次電池用電極。

【請求項2】

前記集電体における前記スラリーが塗布された部分の引張強度に対する前記タブ接続部の引張強度の割合は０．６８～０．７２である、
請求項１に記載のリチウム二次電池用電極。

【請求項3】

前記リチウム二次電池用電極の電極密度は、３．６～３．８ｇ／ｃｃであり、
前記第１無地部の引張強度は、１７～２０ｋｇｆ／ｍｍ^２である、
請求項１に記載のリチウム二次電池用電極。

【請求項4】

前記リチウム二次電池用電極の電極密度は、３．６～３．８ｇ／ｃｃであり、
前記タブ接続部の引張強度は、１７～１８ｋｇｆ／ｍｍ^２である、
請求項１に記載のリチウム二次電池用電極。

【請求項5】

前記第１無地部が延長される方向への前記第１無地部の長さは、
前記第２無地部が延長される方向への前記タブ接続部の長さよりも小さい、
請求項１に記載のリチウム二次電池用電極。

【請求項6】

金属で形成された集電体、および前記集電体の一部に塗布されるスラリーで構成されるリチウム二次電池用電極を製造する方法であって、
前記集電体の少なくとも一つの面に前記スラリーを塗布して、前記リチウム二次電池用電極を、前記スラリーが塗布された塗布領域と前記スラリーが塗布されていない無地領域とに区分するスラリー塗布ステップ（Ｓ１１０）と、
前記無地領域は、前記塗布領域に隣接する第１無地部と、前記第１無地部に接続され、電極タブに結合するタブ接続部と、前記タブ接続部から延長される切断部とを含み、前記切断部を加熱する加熱ステップ（Ｓ１２０）と、
前記加熱された電極を圧延する圧延ステップ（Ｓ１３０）と、
前記圧延された電極において、前記切断部を切断する切断ステップ（Ｓ１３５）とを含み、
前記加熱ステップの後、前記第１無地部の引張強度は、前記タブ接続部の引張強度よりも大きく、
前記塗布領域の集電体の引張強度に対する前記第１無地部の引張強度の割合は０．６８～０．８０である、
リチウム二次電池用電極の製造方法（Ｓ１００）。

【請求項7】

前記加熱ステップ（Ｓ１２０）において、
誘導加熱ユニットが高周波電流を形成すると、磁場が形成されて誘導加熱（Ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ ｈｅａｔｉｎｇ）によって前記無地領域が加熱される、
請求項６に記載のリチウム二次電池用電極の製造方法（Ｓ１００）。

【請求項8】

前記加熱ステップ（Ｓ１２０）は、
前記誘導加熱ユニットから既に設定された範囲に磁場が形成されるように、遮蔽部材が前記誘導加熱ユニットと前記電極との間に配置されて磁場露出部を形成するステップ（Ｓ１２１）と、
前記磁場露出部を介して前記無地領域の端部を加熱するステップ（Ｓ１２２）とを含む、
請求項７に記載のリチウム二次電池用電極の製造方法（Ｓ１００）。

【請求項9】

前記無地部加熱ステップ（Ｓ１２２）において、
前記誘導加熱ユニットが高周波電流を形成して形成された磁場は、前記磁場露出部を介して前記切断部を加熱する、
請求項８に記載のリチウム二次電池用電極の製造方法（Ｓ１００）。

【請求項10】

前記切断ステップ（Ｓ１３５）の後、前記タブ接続部に前記電極タブを接続するステップ（Ｓ１４０）をさらに含む、
請求項６に記載のリチウム二次電池用電極の製造方法（Ｓ１００）。

【請求項11】

前記リチウム二次電池用電極の電極密度は３．６～３．８ｇ／ｃｃであり、
前記第１無地部の引張強度は、１７～２０ｋｇｆ／ｍｍ^２である、
請求項６に記載のリチウム二次電池用電極の製造方法（Ｓ１００）。

【請求項12】

前記塗布領域の集電体の引張強度に対する前記タブ接続部の引張強度の割合は０．６８～０．７２である、
請求項６に記載のリチウム二次電池用電極の製造方法（Ｓ１００）。

【請求項13】

前記リチウム二次電池用電極の電極密度は３．６～３．８ｇ／ｃｃであり、
前記タブ接続部の引張強度は、１７～１８ｋｇｆ／ｍｍ^２である、
請求項１２に記載のリチウム二次電池用電極の製造方法（Ｓ１００）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、リチウム二次電池用電極及びその製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

一般的に二次電池は、充電が不可能な一次電池とは異なり、充放電が可能な電池をいい、携帯電話、ノートパソコン、カムコーダーなどの電子機器または電気自動車などに広く使用されている。特に、リチウム二次電池は動作電圧が３．６Ｖ程度であり、電子機器の電源として多く使用されるニッケル－カドミウム電池またはニッケル－水素電池よりも約３倍の容量を有し、単位重量当たりのエネルギー密度が高いため、その活用程度が爆発的に増加している傾向にある。

【0003】

二次電池の製造工程では、電池の高容量及び高密度のバッテリーセルを実現するために電極工程での圧延工程が重要である。圧延工程とは、電極工程において電極を一対のローラーの間に通して、所望のバッテリーセルの設計厚さに延ばす工程をいう。

【0004】

しかし、この工程では、電極の一部の変形によるしわ及び破断現象が増加し、製品の品質及び生産性に大きく影響しているので改善が必要である。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明の一側面では、構造を改善したリチウム二次電池用電極及びその製造方法を提供する。

【0006】

本発明の一側面では、品質を改善したリチウム二次電池用電極及びその製造方法を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0007】

前記または他の目的を達成するために、本発明の一側面によると、金属で形成された集電体（ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｃｏｌｌｅｃｔｏｒ）および前記集電体の一部に塗布されるスラリー（ｓｌｕｒｒｙ）で構成されるリチウム二次電池用電極であって、前記集電体における前記スラリーが塗布された部分および前記スラリーを含む塗布部と、前記集電体における前記スラリーが塗布されていない残りの部分を含む無地部とを含み、前記無地部は、前記塗布部から延長される第１無地部と、前記第１無地部から延長されて形成され、電極タブに結合するタブ接続部を備える第２無地部とを含み、前記第１無地部の引張強度は、前記タブ接続部の引張強度よりも大きく、前記集電体における前記スラリーが塗布された部分の引張強度に対する前記第１無地部の引張強度の割合は０．６５～０．８５である、リチウム二次電池用電極を提供することができる。

【0008】

本発明の他の側面によると、金属で形成された集電体および前記集電体の一部に塗布されるスラリーで構成されるリチウム二次電池用電極を製造する方法であって、前記集電体の少なくとも一つの面に前記スラリーを塗布し、前記リチウム二次電池用電極を前記スラリーが塗布された塗布領域と前記スラリーが塗布されていない無地領域とに区分するスラリー塗布ステップ（Ｓ１１０）と、前記無地領域は、前記塗布領域に隣接する第１無地部と、前記第１無地部に接続され、電極タブに結合するタブ接続部と、前記タブ接続部から延長される切断部とを含み、前記切断部を加熱する加熱ステップ（Ｓ１２０）と、前記加熱された電極を圧延する圧延ステップ（Ｓ１３０）とを含み、前記塗布領域の集電体の引張強度に対する前記第１無地部の引張強度の割合は０．６５～０．８５である、リチウム二次電池用電極の製造方法（Ｓ１００）を提供することができる。

【発明の効果】

【0009】

本発明の一側面によると、バッテリーセルの電極しわの生成を最小限に抑えることができる。

【0010】

本発明の一側面によると、バッテリーセルの電極に対して電極タブを接続する工程での焼着問題を防止することができる。

【0011】

本発明の一側面によると、圧延工程でのバッテリーセルの電極の破断を最小限に抑えることができる。

【0012】

本発明の一側面によると、バッテリーセルの電極の不良を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】図１は、本発明の一実施形態に係る電極の断面図である。

【図2】図２は、本発明の一実施形態に係る電極および加熱装置を示す図である。

【図3】図３は、圧延工程を経た後の電極を電極密度および引張強度によって示す写真である。

【図4】図４は、本発明の一実施形態に係る電極の製造方法を示すフローチャートである。

【図5】図５は、本発明の一実施形態に係る電極に電極タブを接続する過程を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

本明細書に記載される実施例と図面に示される構成は、開示された発明の好ましい一実施例に過ぎず、本出願の出願時点において本明細書の実施例と図面を代替できる多様な変形実施例があり得る。

【0015】

また、各図面における同一の参照番号または符号は、実施的に同一の機能を行う部品または構成要素を示す。

【0016】

以下で使用される用語は、単に特定の実施形態についての説明に使用されたものであり、本発明を限定することを意図するものではない。単数の表現は、文脈上、取り立てて明示しない限り、複数の表現を含む。以下において、「含む」または「有する」のような用語は、明細書上に記載された特徴、数、ステップ、動作、構成要素、部品、またはこれらの組み合わせが存在することを示すものであり、１またはそれ以上の他の特徴、数、ステップ、動作、構成要素、部品、またはこれらの組み合わせの存在または付加の可能性を事前に排除するものではない。

【0017】

また、本明細書で「第１」、「第２」などの用語は、多様な構成要素の説明に使われるが、前記構成要素は、前記用語によって限定されるものではない。前記用語は、１つの構成要素を他の構成要素から区別する目的のみで使われる。例えば、第１構成要素は第２構成要素と命名することができ、同様に第２構成要素は第１構成要素とも命名することができる。「及び／又は」という用語は、複数の関連項目の組み合わせ、または複数の関連項目のいずれかの項目を含む。

【0018】

また、「…部」、「…器」、「…ブロック」、「…部材」、「…モジュール」などの用語は、少なくとも１つの機能や動作を処理する単位を意味し得る。例えば、前記用語はＦＰＧＡ（ｆｉｅｌｄ－ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｇａｔｅ ａｒｒａｙ）／ＡＳＩＣ（ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ）などの少なくとも一つのハードウェア、メモリに保存された少なくとも一つのソフトウェアまたはプロセッサによって処理される少なくとも一つのプロセスを意味し得る。

【0019】

以下、図面を参照して、本発明の実施形態をより具体的に説明する。ただし、本明細書に添付される図面は、本発明の好適な実施形態を例示するものであって、発明の詳細な説明とともに本発明の技術思想をさらに理解する一助となる役割を果たすものであるため、本発明は図面に記載された事項のみに限定されて解釈されるものではない。

【0020】

図１を参照すると、本発明の一実施形態に係る電極１０は、バッテリセルに含むことができる。電極１０は「リチウム二次電池用電極」と称することができる。電極１０は、陽電極（ｐｏｓｉｔｉｖｅ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）及び／又は陰電極（ｎｅｇａｔｉｖｅ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）であってもよい。

【0021】

電極１０は、集電体２０（ｃｕｒｒｅｎｔ ｃｏｌｌｅｃｔｏｒ）を含むことができる。集電体２０は「電極集電体」と称することができる。集電体２０は金属を含むことができる。例えば、集電体２０は金属箔（ｍｅｔａｌ ｆｏｉｌ）であってもよい。集電体２０は、一方向に延長して形成することができる。例えば、集電体２０は長さ方向に延長して形成することができる。

【0022】

電極１０は、スラリー３０（ｓｌｕｒｒｙ）を含むことができる。スラリー３０は「電極物質（ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ ｍａｔｅｒｉａｌ）」と称することができる。スラリー３０は、集電体２０の一部に塗布することができる。

【0023】

電極１０は、スラリー３０が集電体２０に塗布された領域と残りの領域に区分または区画することができる。例えば、電極１０は、塗布部４０（ｃｏａｔｅｄ ｐａｒｔ）と、無地部５０（ｕｎｃｏａｔｅｄ ｐａｒｔ）とを含むことができる。

【0024】

塗布部４０は、電極１０においてスラリー３０が集電体２０に塗布された部分を意味し得る。例えば、塗布部４０はスラリー３０を含むことができる。例えば、塗布部４０は、集電体２０においてスラリー３０が塗布された部分を含むことができる。

【0025】

無地部５０は、集電体２０においてスラリー３０が塗布されていない部分を含むことができる。すなわち、無地部５０は、電極１０において塗布部４０を除いた部分を意味し得る。塗布部４０および無地部５０は、集電体２０の長さ方向に沿って配置できる。

【0026】

バッテリーセルの製造工程では、高容量および高密度のバッテリーセルを実現するために圧延工程が重要である。圧延工程は、電極１０を加工する工程においてスラリーを塗布する工程の次の工程であり、一対の圧延ローラーの間に電極１０を通して電極を厚さ方向に圧着する工程をいう。

【0027】

塗布部４０の厚さは、スラリー３０のため無地部５０の厚さよりも大きくなり得る。このため、電極１０を圧延する過程において、塗布部４０は圧力を受け、無地部５０は圧力を受けなくなり得る。これにより、塗布部４０の集電体２０は圧力によって延伸（ｓｔｒｅｔｃｈｉｎｇ）されるのに対し、無地部５０の集電体２０は延伸されない。塗布部４０の集電体２０は、集電体２０においてスラリー３０が塗布されている部分を意味し得る。

【0028】

そのため、塗布部４０と無地部５０との境界部位で集電体２０の変形が発生することがある。集電体２０の変形は、集電体２０の破断につながることがある。一般的に、電極密度が高くなるほど、及び／又は集電体２０の厚さが薄くなるほど、集電体２０の変形または破断が発生する確率は大きくなり得る。電極密度は、スラリー３０の密度を意味し得る。

【0029】

そのため、圧延工程での歩留まり（ｙｉｅｌｄ）および稼働率（ｏｐｅｒａｔｉｎｇ ｒａｔｅ）が低下するが、この問題を解決するために、圧延工程に先立ち、無地部５０を加熱して引張強度（ｔｅｎｓｉｌｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ）を下げることにより、塗布部４０と無地部５０の境界部位での集電体２０の変形及び／又は破断を抑制することができる。

【0030】

しかし、無地部５０の温度をあまりにも高く上げると、無地部５０と電極タブを超音波溶接によって接合する過程で無地部５０が超音波加熱金型にくっつく、焼着が発生することがある。

【0031】

無地部５０の温度を相対的に低く上げると、無地部５０と電極タブを超音波溶接によって接合する過程で焼着が発生する確率は減少するが、圧延工程で集電体２０の変形及び／又は破断が発生する確率は高くなり得る。

【0032】

無地部５０を加熱する加熱装置７０（図２参照）の出力パワー（ｏｕｔｐｕｔ ｐｏｗｅｒ）および形態（ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ）を最適化することにより、圧延工程での電極１０の破断および電極タブ接続工程での焼着を同時に解決することができる。

【0033】

電極１０の電極密度は３．６ｇ／ｃｃ～３．８ｇ／ｃｃであってもよい。電極密度はスラリー３０の質量密度であり、圧延工程を通過したスラリー３０の質量密度（ｍａｓｓ ｄｅｎｓｉｔｙ）を意味し得る。

【0034】

スラリー３０は、活物質（ａｃｔｉｖｅ ｍａｔｅｒｉａｌ）、バインダー（ｂｉｎｄｅｒ）、および導電剤（ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ ａｇｅｎｔ）の混合物（ｍｉｘｔｕｒｅ）であってもよい。活物質は、陽極（ｐｏｓｉｔｉｖｅ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）に用いられる陽極活物質（ａｃｔｉｖｅ ｍａｔｅｒｉａｌ ｆｏｒ ｃａｔｈｏｄｅ）と、陰極（ｎｅｇａｔｉｖｅ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）に用いられる陰極活物質（ａｃｔｉｖｅ ｍａｔｅｒｉａｌ ｆｏｒ ａｎｏｄｅ）とに区分することができる。活物質は、陽極活物質および陰極活物質の少なくとも一つを意味し得る。

【0035】

スラリー３０は、陽極スラリーおよび陰極スラリーの少なくとも一つを意味し得る。陽極スラリーは陽極活物質を含むことができる。陰極スラリーは陰極活物質を含むことができる。

【0036】

集電体２０は、陽極集電体および陰極集電体の少なくとも一つを意味し得る。陽極集電体は、陽極（ｐｏｓｉｔｉｖｅ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）で用いられる集電体であってもよい。陰極集電体は、陰極（ｎｅｇａｔｉｖｅ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）で用いられる集電体であってもよい。集電体２０は、金属薄板（ｍｅｔａｌ ｆｏｉｌ）で構成することができる。

【0037】

無地部５０は、第１無地部５１と第２無地部５２とを含むことができる。第１無地部５１は、塗布部４０に接続することができる。第２無地部５２は、塗布部４０に離隔することができる。第１無地部５１は、塗布部４０と第２無地部５２との間に配置できる。第１無地部５１は、塗布部４０と第２無地部５２を接続することができる。

【0038】

第１無地部５１は、塗布部４０から延長して形成することができる。第１無地部５１は、設定された引張強度を持つように構成できる。例えば、第２無地部５２に熱を加えることにより、第１無地部５１は、設定された引張強度を持つことができる。第１無地部５１の引張強度は１７ｋｇｆ／ｍｍ^２～２４ｋｇｆ／ｍｍ^２であってもよい。例えば、第１無地部５１の引張強度は１７ｋｇｆ／ｍｍ^２であってもよい。

【0039】

第２無地部５２は、第１無地部５１から延長して形成することができる。第２無地部５２は、電極タブ８０（図５参照）に結合することができる。第１無地部領域５１が設定された引張強度を持つことができるように、第２無地部５２は熱処理をすることができる。加熱工程による熱処理によって、無地部５０の引張強度は、第１無地部５１から第２無地部５２に行くほど順次小さくなり得る。

【0040】

第２無地部５２は、タブ接続部５２ａと切断部５２ｂとを含むことができる。タブ接続部５２ａは、第１無地部５１に接続され、電極タブ８０（図５参照）に結合することができる。タブ接続部５２ａは、設定された引張強度を持つように構成できる。第１無地部５１の設定された引張強度を第１引張強度、タブ接続部５２ａの設定された引張強度を第２引張強度と称することができる。

【0041】

タブ接続部５２ａは、第２無地部５２の熱処理によって第２引張強度を持つことができる。無地部５０の引張強度は、第１無地部５１から第２無地部５２の端部に向かうほど小さくなり得る。第１無地部５１は、設定された引張強度を持つように構成できる。

【0042】

すなわち、第１無地部５１の引張強度は、タブ接続部５２ａの引張強度より大きくてもよく、タブ接続部５２ａの引張強度は、切断部５２ｂの引張強度より大きくてもよい。切断部５２ｂは、熱処理が施された後、切断してタブ接続部５２ａから分離することができる（図５参照）。タブ接続部５２ａは「第２無地部領域」と称することができる。切断部５２ｂは「第３無地部領域」と称することができる。第１無地部５１は「第１無地部領域」と称することができる。

【0043】

図２は、本発明の一実施形態に係る電極および加熱装置を示す図である。図２では、説明の都合上、無地部５０は、各領域を区画して示しているが、無地部５０に関する本発明の範囲は図２に限定されない。無地部５０の各領域は、区画される構成なしに連続して連結され得る。

【0044】

図２を参照すると、加熱装置７０は電極１０を加熱することができる。加熱装置７０は、電極１０の圧延が行われる前に無地部５０を加熱することができる。加熱装置７０は、誘導加熱方式（Ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ Ｈｅａｔｉｎｇ Ａｎｎｅａｌｉｎｇ、ＩＨＡ）で無地部５０を加熱することができる。誘導加熱（ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ ｈｅａｔｉｎｇ）とは、電磁誘導を利用して金属製の物体を加熱する方法を意味し得る。加熱装置７０は、出力パワーを調整することによって無地部５０の温度を制御することができる。

【0045】

加熱装置７０は、電極１０を圧延する装置（以下、「圧延装置」）と制御的に連動することができる。例えば、加熱装置７０の出力パワーは、圧延装置の工程速度に依存することができる。また、加熱装置７０の出力パワーは、電極１０の材質および態様によって異なり得る。

【0046】

加熱装置７０は、誘導加熱ユニット７２と遮蔽部材７４とを含むことができる。

【0047】

誘導加熱ユニット７２は、電磁誘導作用を利用して、電極１０に誘導電流を流すことができる。電極１０に誘導電流が流れると、電極１０で熱を発生させることができる。誘導加熱ユニット７２は、コイル（ｃｏｉｌ）を含むことができる。誘導加熱ユニット７２は、高周波の電流を形成することができる。

【0048】

遮蔽部材７４の少なくとも一部は、誘導加熱ユニット７２と電極１０との間に配置できる。例えば、遮蔽部材７４の少なくとも一部は、誘導加熱ユニット７２と塗布部４０との間に配置できる。例えば、遮蔽部材７４の少なくとも一部は、誘導加熱ユニット７２と第１無地部５１との間に配置できる。例えば、遮蔽部材７４の少なくとも一部は、誘導加熱ユニット７２とタブ接続部５２ａとの間に配置できる。

【0049】

遮蔽部材７４は、誘導加熱ユニット７２で発生した磁束（ｍａｇｎｅｔｉｃ ｆｌｕｘ）を遮蔽する機能を持つことができる。例えば、遮蔽部材７４に入射された磁束（または磁場）の少なくとも一部は、遮蔽部材７４によってそれ以上進行しなくなり得る。例えば、誘導加熱ユニット７２で発生して塗布部４０に向かう磁束の少なくとも一部は、遮蔽部材７４によって遮蔽することができる。例えば、誘導加熱ユニット７２で発生して第１無地部５１に向かう磁束の少なくとも一部は、遮蔽部材７４によって遮蔽することができる。例えば、誘導加熱ユニット７２で発生してタブ接続部５２ａに向かう磁束の少なくとも一部は、遮蔽部材７４によって遮蔽することができる。

【0050】

電極１０における既に設定された部分は、誘導加熱ユニット７２によって加熱することができる。例えば、切断部５２ｂは、誘導加熱ユニット７２によって加熱することができる。誘導加熱ユニット７２は、主に切断部５２ｂを加熱することができる。遮蔽部材７４の比透磁率（ｒｅｌａｔｉｖｅ ｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙ）は１０以上であってもよい。例えば、遮蔽部材７４は、強磁性物質（ｆｅｒｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｍａｔｅｒｉａｌ）を含む材料で形成することができる。

【0051】

遮蔽部材７４は、露出部７６を含むことができる。露出部７６は、露出スペース７８を形成することができる。誘導加熱ユニット７２は、露出スペース７８を介して無地部５０に露出することができる。例えば、露出スペース７８は、切断部５２ｂと誘導加熱ユニット７２との間に位置することができる。露出部７６は「磁場露出部」と称することができる。

【0052】

誘導加熱ユニット７２で発生した磁束（ｍａｇｎｅｔｉｃ ｆｌｕｘ）は、露出部７６を通過して集電体２０に入射することができる。例えば、露出スペース７８を通過した磁束（ｍａｇｎｅｔｉｃ ｆｌｕｘ）は、無地部５０の少なくとも一部に入射することができる。このような構成によって、加熱装置７０は、電極１０における特定の領域を主に加熱することができる。

【0053】

例えば、加熱装置７０は、第２無地部５２を主に加熱するように構成できる。例えば、切断部５２ｂで発生する熱は、第１無地部５１に伝達され得る。例えば、加熱装置７０は、切断部５２ｂを主に加熱するように構成できる。

【0054】

誘導加熱ユニット７２は、露出スペース７８を介して切断部５２ｂと向き合うことができる。他の例として、誘導加熱ユニット７２は、露出スペース７８を介して切断部５２ｂの外側スペースと向き合うことができる。加熱装置７０は、誘導加熱によって切断部５２ｂを局部的に加熱することができる。切断部５２ｂで発生する熱は、第１無地部５１に熱伝導（ｈｅａｔ－ｃｏｎｄｕｃｔｉｏｎ）され得る。

【0055】

以下では、加熱工程による電極１０の引張強度などの変化を調べる実験について説明する。図１～図３及び表１を参照して説明する。図３は、圧延工程を経た後の電極１０を電極密度および引張強度によって示す写真である。図３に示す引張強度は、第１無地部５１の引張強度を意味し得る。

【0056】

図１～図３を参照すると、第１無地部５１の長さは「第１長さＬ１」であり、タブ接続部５２ａの長さは「第２長さＬ２」であり、切断部５２ｂの長さは「第３長さＬ３」であり得る。無地部５０の長さは、無地部５０が塗布部４０から延長される方向を基準にして測定することができる。

【0057】

例えば、無地部５０の全長は１５ｍｍであってもよい。第１長さＬ１は５ｍｍであってもよい。第２無地部５２の長さは、第２長さＬ２と第３長さＬ３の合計であり、１０ｍｍであってもよい。例えば、第２長さＬ２は７ｍｍであってもよく、第３長さＬ３は３ｍｍであってもよい。第１長さＬ１、第２長さＬ２、および第３長さＬ３は、前記例示に限定されず、本発明の目的を逸脱しない範囲内で変更可能である。

【0058】

【表1】

【0059】

表１は、無地部５０の集中加熱領域および最大加熱温度を変化したとき、圧延工程後の無地部５０の引張強度及びしわの状態、超音波溶接工程で発生した焼着の回数（超音波溶接１０回当たり）、および圧延工程後の電極１０の破断回数（電極を５００ｍ搬送する過程での破断回数）を示すものである。表１において、無地部５０が加熱される前の無地部５０の引張強度は２５ｋｇｆ／ｍｍ^２である。表１において、圧延工程後の電極１０の電極密度は３．６５ｇ／ｃｃである。表１において、加熱される前の無地部５０の引張強度は、加熱される前の塗布部４０の集電体２０の引張強度と同じであってもよい。

【0060】

図１～図３及び表１を参照すると、無地部５０の特定の領域だけを選択的に加熱する場合でも、無地部５０の領域別の引張強度がすべて変化し得る。これは無地部５０の熱伝導性に起因し得る。

【0061】

無地部５０のしわは、直接圧力を受ける塗布部４０の延伸率と、圧力を受けない無地部５０の延伸率との間の差によって、塗布部４０と無地部５０の境界に隣接する第１無地部５１で発生し得る。このとき、第１無地部５１の引張強度は、しわの発生程度に影響を与えることができる。

【0062】

実施例１と比較例４を対比してみると、実施例１の場合は、無地部５０の端部である切断部５２ｂを集中加熱し、第１無地部５１の引張強度が１９ｋｇｆ／ｍｍ^２であり、比較例４の場合は、第１無地部５１を集中加熱し、第１無地部５１の引張強度が１０ｋｇｆ／ｍｍ^２である。比較例４における第１無地部５１の引張強度が実施例１における第１無地部５１の引張強度より非常に低いにもかかわらず、実施例１のしわの状態は比較例４のしわの状態よりも良好である。

【0063】

比較例４のように、第１無地部５１を集中加熱する場合には、第１無地部５１で発生した熱が塗布部４０の集電体２０に伝達され、塗布部４０における集電体２０の引張強度と第１無地部５１の引張強度との間の差が大きくない。塗布部４０における集電体２０の引張強度と第１無地部５１の引張強度との間の差が大きくないと、圧延工程で第１無地部５１の変形が発生する可能性は高くなり得る。比較例４と比較例１を比較してみると、比較例１における第１無地部５１の引張強度（１４ｋｇｆ／ｍｍ^２）が比較例４における第１無地部５１の引張強度（１０ｋｇｆ／ｍｍ^２）より高いにも関わらず、比較例１のしわの状態は比較例４のしわの状態よりも良好である。

【0064】

比較例１の集中加熱領域は無地部５０全体であり、比較例４の集中加熱領域は第１無地部５１であるので、比較例１で塗布部４０の集電体２０に伝達される熱は、比較例４で塗布部４０の集電体２０に伝達される熱よりも小さい。そのため、比較例１における塗布部４０の集電体２０と第１無地部５１との間の引張強度の差は、比較例４における塗布部４０の集電体２０と第１無地部５１との間の引張強度の差よりも大きくなるので、比較例１のしわの状態が比較例４のしわの状態よりも良好であると考えられる。

【0065】

実施例１のように、無地部５０の端部である切断部５１ｂを集中加熱する場合には、切断部５１ｂで発生した熱は、タブ接続部５１ａを経て第１無地部５１に到達することができる。熱伝導によって第１無地部５１に熱が提供されるので、第１無地部５１におけるタブ接続部５１ａに隣接する部分の温度が、第１無地部５１ｄにおける塗布部４０に隣接する部分の温度よりも高くなり得る。つまり、比較例４に比べて、第１無地部５１の引張強度が低くなっても、塗布部４０の集電体２０の引張強度は相対的に僅かに低くなり得る。

【0066】

第１無地部５１の温度を上げて第１無地部５１の引張強度を下げる一方、塗布部４０で集電体２０の引張強度を維持させることが、第１無地部５１の変形を抑制する方法になり得る。実施例１のように、第１無地部５１における塗布部４０の向かい側の部分で熱が伝導されるようにすると、しわの状態を良好にすることができる。

【0067】

第１無地部５１における塗布部４０の向かい側の部分から塗布部４０に向かって熱が伝導されるので、塗布部４０において集電体２０の引張強度は、第１無地部５１の引張強度よりも大きく、第１無地部５１の引張強度は、タブ接続部５２ａの引張強度よりも大きく、タブ接続部５２ａの引張強度は、切断部５２ｂの引張強度よりも大きくなり得る。

【0068】

比較例２と比較例３を対比してみると、比較例２では、第１無地部５１の引張強度は１６ｋｇｆ／ｍｍ^２であり、しわの状態は少し厳しい状態であり、比較例３では、第１無地部５１の引張強度は１７ｋｇｆ／ｍｍ^２であり、しわの状態は良好な状態である。比較例２及び３で無地部５０全体が集中加熱されたとしても、第１無地部５１で塗布部４０の集電体２０に伝達される熱によって、比較例２における塗布部４０の集電体２０の引張強度と第１無地部５１の引張強度との間の差は、比較例３における塗布部４０の集電体２０の引張強度と第１無地部５１の引張強度との間の差よりも小さくなり得る。

【0069】

表１から確認できるように、電極密度が３．６５ｇ／ｃｃの電極１０において、第１無地部５１の引張強度が１７ｋｇｆ／ｍｍ^２よりも小さい場合には、無地部５０のしわの発生程度が厳しくなることが確認できる。すなわち、表１を参照すると、比較例１、比較例２、及び比較例４において、第１無地部５１の引張強度は１７ｋｇｆ／ｍｍ^２よりも小さく、しわの状態は良好ではなかった。

【0070】

これに対して、比較例３、実施例１、実施例２、実施例３では、第１無地部５１の引張強度は１７ｋｇｆ／ｍｍ^２以上２４ｋｇｆ／ｍｍ^２以下であり、しわの状態は良好である。すなわち、第１無地部５１の引張強度が１７ｋｇｆ／ｍｍ^２～２４ｋｇｆ／ｍｍ^２であると、無地部５０のしわの改善に効果があることを確認することができる。

【0071】

表１で示す引張強度としわの相関関係から、第１無地部５１での引張強度が一定水準以下に減少すると、無地部５０は軟質化されてしわの発生に弱くなることを理解することができる。

【0072】

ただし、図３から分かるように密度が３．５５ｇ／ｃｃと低い電極の場合には、塗布部４０に加わる圧力が減少するにつれて塗布部４０と無地部５０との間の延伸率の差が減少し、これにより、第１無地部領域５１の引張強度によるしわの差異も密度の高い電極１０に比べて相対的に減少することを確認することができる。

【0073】

図３を参照すると、電極密度が３．５５ｇ／ｃｃの電極１０は、電極密度が３．６５ｇ／ｃｃの電極１０に比べて、圧延工程で相対的に少ない圧力を受けることができる。そのため、電極密度が３．５５ｇ／ｃｃである電極１０における塗布部４０と無地部５０との間の延伸率の差は、電極密度が３．６５ｇ／ｃｃである電極１０における塗布部４０と無地部５０との間の延伸率の差よりも小さくなり得る。

【0074】

この理由で、電極密度が低い電極１０で発生するしわの状態は、電極密度が高い電極１０で発生するしわの状態よりも良好になり得る。

【0075】

第１無地部５１の引張強度が一定の範囲であり、第１無地部５１の引張強度がタブ接続部５２ａの引張強度よりも大きいと、無地部５０のしわの状態は良好になり得る。例えば、実施例１、２、３及び比較例３と比較例１、２、４を対比してみると、第１無地部５１の引張強度が１６．５ｋｇｆ／ｍｍ^２よりも大きく、２０．５ｋｇｆ／ｍｍ^２よりも小さい範囲では、無地部５０のしわの状態が良好になり得る。言い換えれば、塗布部４０の集電体２０の引張強度に対する第１無地部５１の引張強度の割合が０．６５～０．８５であると、無地部５０のしわの状態は良好になり得る。

【0076】

塗布部４０の集電体２０の引張強度は、加熱工程によって変化しない。例えば、表３において、集中加熱領域が切断部５２ｂである場合には、熱がタブ接続部５２ａと第１無地部５１を経て塗布部４０に伝達されるので、塗布部４０に伝達される熱は僅かであり、塗布部４０の集電体２０の引張強度は、加熱工程によって変化しなくなり得る。

【0077】

超音波溶接工程で発生する焼着の場合には、超音波溶接がタブ接続部５２ａで行われるので、タブ接続部５２ａの引張強度が重要である。表１から確認できるように、タブ接続部５２ａの引張強度が１５ｋｇｆ／ｍｍ^２以上である実施例１～３及び比較例３、４の場合は、１０回のテストで焼着が発生しなかった。これに対して、タブ接続部５２ａの引張強度が１５ｋｇｆ／ｍｍ^２未満である比較例１及び２の場合は、焼着が発生した。このことから、タブ接続部５２ａの引張強度が低いと、焼着回数が多くなることが分かる。

【0078】

タブ接続部５２ａの引張強度が第１無地部５１の引張強度より大きくない場合には、無地部５０のしわの状態が非常に厳しい状態ではないので、タブ接続部５２ａの引張強度が２０ｋｇｆ／ｍｍ^２よりも小さいことが無地部５０のしわの状態が良好になる必要条件になり得る。すなわち、タブ接続部５２ａの引張強度が１４．５ｋｇｆ／ｍｍ^２以上１９．５ｋｇｆ／ｍｍ^２以下である条件は、焼着回数が少なく、無地部５０のしわの状態が良好になる必要条件になり得る。言い換えれば、塗布部４０の集電体２０の引張強度に対するタブ接続部５２ａの引張強度の割合が０．５５～０．８であると、焼着を抑制することができる。

【0079】

圧延過程で発生する破断には、切断部５２ｂの引張強度が最も大きな影響を与えることができる。表１に示すように、切断部５２ｂの引張強度が１３ｋｇｆ／ｍｍ^２以下である実施例１、２、及び比較例１の場合は、破断が発生しなかった。この理由は、圧延工程で発生する破断は、応力が集中する切断部５２ｂから始まり、切断部５２ｂの引張強度を下げると、破断確率が減少するからである。

【0080】

実施例２と実施例３を対比してみると、実施例２では、タブ接続部５２ａの引張強度が１８ｋｇｆ／ｍｍ^２であり、破断が発生していないのに対し、実施例３では、タブ接続部５２ａの引張強度が１９ｋｇｆ／ｍｍ^２であり、破断が４回発生した。このことから、タップ接続部５２ａの引張強度が１８．５ｋｇｆ／ｍｍ^２以下である条件が、破断の観点から有利なことが分かる。

【0081】

前記結果をまとめると、電極密度が３．６５ｇ／ｃｃである電極１０において、切断部５２ｂを集中加熱する一方、第１無地部５１の引張強度が１６．５ｋｇｆ／ｍｍ^２以上２０．５ｋｇｆ／ｍｍ^２以下であり、タブ接続部５２ａの引張強度が１４．５ｋｇｆ／ｍｍ^２以上１８．５ｋｇｆ／ｍｍ^２以下になると、無地部５０のしわ、焼着および破断を改善することができる。

【0082】

言い換えれば、電極密度が３．６５ｇ／ｃｃの電極１０において、切断部５２ｂを集中加熱する一方、塗布部４０の集電体２０の引張強度に対する第１無地部５１の引張強度の割合が０．６５～０．８５であり、塗布部４０の集電体２０の引張強度に対するタブ接続部５２ａの引張強度の割合が０．５５～０．７５であると、無地部５０のしわ、焼着および破断を改善することができる。

【0083】

第１無地部５１の引張強度をタブ接続部５２ａの引張強度よりも大きくし、タブ接続部５２ａの引張強度を切断部５２ｂの引張強度よりも大きくすることが、無地部５０のしわ、焼着および破断を防止するのに最も有利な条件になり得る。

【0084】

タブ接続部５２ａの長さである第２長さＬ２は、第１無地部５１の長さである第１長さＬ１よりも大きくてもよい。第２長さＬ２が第１長さＬ２よりも大きいと、切断部５２ｂを主に集中加熱してタブ接続部５２ａの引張強度と第１無地部５１の引張強度との間の差を効果的に形成することができる。

【0085】

切断部５２ｂは、電極タブ８０（図５参照）の付着前に除去されるので、切断部５２ｂは、バッテリーセルの性能に直接的な影響を与えない。しかし、切断部５２ｂは、圧延過程での破断を改善するのに影響を与えることができる。

【0086】

以下、バッテリーセルの電極を加工する過程について説明する。本発明の一実施形態に係る電極の製造方法（Ｓ１００）は、「リチウム二次電池用電極の製造方法」と称することができる。

【0087】

図１～図４を参照すると、本発明の一実施形態に係る電極の製造方法（Ｓ１００）は、スラリー塗布ステップ（Ｓ１１０）を含むことができる。このステップ（Ｓ１１０）では、スラリー３０は、集電体２０の少なくとも一つの面に塗布することができる。

【0088】

集電体２０は、導電性の金属薄板で形成することができる。集電体２０は、金属薄板を含むことができる。例えば、金属薄板はアルミニウムで形成することができる。スラリー３０は、集電体２０の一面または両面に塗布することができる。このステップ（Ｓ１１０）によって、電極１０は塗布部４０と無地部５０とに区分することができる。

【0089】

電極１０の領域は、塗布部４０が位置する領域と、無地部５０が位置する領域とに区分することができる。塗布部４０は「塗布領域」と称することができる。無地部５０は「無地領域」と称することができる。例えば、電極１０は、塗布領域４０と無地領域５０とに区分することができる。

【0090】

本発明の一実施形態に係る電極の製造方法（Ｓ１００）は、加熱ステップ（Ｓ１２０）を含むことができる。このステップ（Ｓ１２０）では、加熱装置７０は電極１０を加熱することができる。例えば、このステップ（Ｓ１２０）で加熱装置７０は、切断部５２ｂを主に加熱することができる。言い換えれば、このステップ（Ｓ１２０）で加熱装置７０は、無地部５０の端部を主に加熱することができる。すなわち、このステップ（Ｓ１２０）で加熱装置７０は、無地領域５０の端部を主に加熱することができる。

【0091】

加熱ステップ（Ｓ１２０）は、露出部形成ステップ（Ｓ１２１）を含むことができる。このステップ（Ｓ１２１）では、誘導加熱ユニット７２で発生した磁束（ｍａｇｎｅｔｉｃ ｆｌｕｘ）が既に設定された範囲に限定されて進行するように、遮蔽部材７４によって露出スペース７８を形成することができる。このステップ（Ｓ１２１）では、誘導加熱ユニット７２によって形成される磁場（ｍａｇｎｅｔｉｃ ｆｉｅｌｄ）が既に設定された範囲に限定されて分布することができる。

【0092】

加熱ステップ（Ｓ１２０）は、無地部加熱ステップ（Ｓ１２２）を含むことができる。このステップ（Ｓ１２２）では、誘導加熱ユニット７２で発生した磁束の一部は、遮蔽部材７４によって遮蔽され、他の一部は露出スペース７８を通過して無地部５０に入射することができる。例えば、このステップ（Ｓ１２２）で誘導加熱ユニット７２は、無地部５０の端部である切断部５２ｂを主に加熱することができる。

【0093】

加熱ステップ（Ｓ１２０）で誘導加熱ユニット７２は、無地部５０の一部が、設定された引張強度を持つように、無地部５０を加熱することができる。例えば、タブ接続部５２ａが、設定された引張強度である第２引張強度を持つように、切断部５２ｂを加熱することができる。例えば、第１無地部５１が、設定された引張強度である第１引張強度を持つように、切断部５２ｂを加熱することができる。例えば、第１無地部５１が第１引張強度を持ち、タブ接続部５２ａが第２引張強度を持つように、切断部５２ｂを加熱することができる。

【0094】

本発明の一実施形態に係る電極の製造方法（Ｓ１００）は、圧延ステップ（Ｓ１３０）を含むことができる。圧延ステップ（Ｓ１３０）は、スラリー３０と集電体２０との間の接着力が増加するように電極１０を圧着するステップであってもよい。圧延ステップ（Ｓ１３０）によって、設定された厚さまで電極１０を圧着することができる。

【0095】

本発明の一実施形態に係る電極の製造方法（Ｓ１００）は、切断部５２ｂを切断する切断ステップ（Ｓ１３５）を含むことができる。このステップ（Ｓ１３５）では、切断部５２ｂは、タブ接続部５２ａから分離することができる。

【0096】

本発明の一実施形態に係る電極の製造方法（Ｓ１００）は、タブ接続ステップ（Ｓ１４０）を含むことができる。タブ接続ステップ（Ｓ１４０）は、圧延ステップ（Ｓ１３０）の後に行うことができる。タブ接続ステップ（Ｓ１４０）では、無地部５０に電極タブ８０（図５参照）を接続することができる。タブ接続ステップ（Ｓ１４０）では、無地領域５０に電極タブ８０（図５参照）を接続することができる。このステップ（Ｓ１４０）でタップ接続部５２ａは、電極タブ８０（図５参照）に接続することができる。

【0097】

図５では、説明を容易にするために無地部５０の各領域を点線で区画しているが、無地部５０の各領域は、区画されずに連続して連結することができる。

【0098】

図５（ａ）及び５（ｂ）を参照すると、複数の第２無地部５２を積層して溶接することができる。図５（ｃ）を参照すると、切断部５２ｂは、タブ接続部５２ａから分離して除去することができる。図５（ｄ）を参照すると、第２無地部５２から切断部５２ｂが除去された状態で、タップ接続部５２ａを溶接によって電極タブ８０に接続または結合することができる。これにより、電極１０と電極タブ８０を接続することができる。

【0099】

以上、特定の実施形態について図示して説明した。しかし、本発明は、前記実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者であれば、以下の請求の範囲に記載される発明の技術的思想の要旨を逸脱することなく、多様に変更実施できるものである。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】