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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2022-06-10
(54)【発明の名称】二次電池及びその成形方法
(51)【国際特許分類】
H01M 10/04 20060101AFI20220603BHJP
H01M 10/0587 20100101ALI20220603BHJP
H01M 50/595 20210101ALI20220603BHJP
H01M 50/533 20210101ALI20220603BHJP
H01M 50/103 20210101ALI20220603BHJP
H01M 50/536 20210101ALI20220603BHJP
H01M 50/538 20210101ALI20220603BHJP
H01M 50/55 20210101ALI20220603BHJP
H01M 10/052 20100101ALN20220603BHJP
【ＦＩ】
H01M10/04 W
H01M10/0587
H01M50/595
H01M50/533
H01M50/103
H01M50/536
H01M50/538
H01M50/55 101
H01M10/052
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2021550143
(86)(22)【出願日】2020-02-26
(85)【翻訳文提出日】2021-08-26
(86)【国際出願番号】 CN2020076823
(87)【国際公開番号】W WO2020177598
(87)【国際公開日】2020-09-10
(31)【優先権主張番号】201910155379.6
(32)【優先日】2019-03-01
(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】515295614
【氏名又は名称】青海時代新能源科技有限公司
(74)【代理人】
【識別番号】100108453
【弁理士】
【氏名又は名称】村山 靖彦
(74)【代理人】
【識別番号】100110364
【弁理士】
【氏名又は名称】実広 信哉
(74)【代理人】
【識別番号】100133400
【弁理士】
【氏名又は名称】阿部 達彦
(72)【発明者】
【氏名】李 志凌
(72)【発明者】
【氏名】李 白清
(72)【発明者】
【氏名】李 ▲暉▼
(72)【発明者】
【氏名】▲張▼ ▲ティン▼▲ティン▼
(72)【発明者】
【氏名】▲劉▼ 俊
(72)【発明者】
【氏名】▲張▼ 小▲細▼
【テーマコード（参考）】
5H011
5H028
5H029
5H043
【Ｆターム（参考）】
5H011AA09
5H011AA13
5H011DD13
5H011EE04
5H011FF03
5H028AA07
5H028BB05
5H028BB07
5H028CC08
5H028CC13
5H028HH00
5H028HH01
5H028HH05
5H028HH06
5H029AJ12
5H029AJ14
5H029AK01
5H029AK03
5H029AL07
5H029AL11
5H029BJ02
5H029BJ14
5H029BJ27
5H029CJ05
5H029CJ07
5H029DJ02
5H029DJ05
5H029HJ00
5H029HJ04
5H029HJ07
5H029HJ12
5H043AA04
5H043AA19
5H043BA19
5H043CA04
5H043CA12
5H043DA09
5H043EA02
5H043EA22
5H043EA36
5H043GA27
5H043HA11E
5H043HA22E
5H043JA15E
5H043KA45E
5H043LA00E
5H043LA02E
5H043LA11E
5H043LA21E
5H043LA22E
(57)【要約】
本発明は二次電池及びその成形方法を提供する。二次電池は電極組立体、ケース、トップカバー組立体及び第１絶縁テープを含む。電極組立体は第１電極ユニットを含み、第１電極ユニットは電極組立体の厚さ方向に沿う一端に位置し、第１電極ユニットは正極極板、負極極板及びセパレータを含む。第１電極ユニットは扁平状構造として巻き取られて末端に第１終線を形成し、第１電極ユニットの最外輪の負極極板は最外輪の正極極板の外側に位置し、第１絶縁テープは第１終線の一部を被覆する。ケースは第１側壁及び収容キャビティを有し、電極組立体は収容キャビティに収容され、第１側壁は電極組立体の厚さ方向に沿う一方側に位置し、ケースは第１電極ユニットの正極極板に電気的に接続され、トップカバー組立体はケースに接続される。第１電極ユニットの表面は第１扁平面を含み、第１扁平面は、厚さ方向に沿って第１電極ユニットの第１側壁に近接する一端に位置し、第１絶縁テープの少なくとも一部は第１扁平面に密着する。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
二次電池であって、電極組立体（１）、ケース（２）、トップカバー組立体（３）及び第１絶縁テープ（４）を含み、前記電極組立体（１）は第１電極ユニット（１１）を含み、前記第１電極ユニット（１１）は前記電極組立体（１）の厚さ方向（Ｙ）に沿う一端に位置し、前記第１電極ユニット（１１）は正極極板（１５）、負極極板（１６）及びセパレータ（１７）を含み、前記セパレータ（１７）は前記正極極板（１５）と前記負極極板（１６）を隔て、
前記第１電極ユニット（１１）は扁平状構造として巻き取られて巻き取られた末端に第１終線（Ｌ１）を形成し、前記第１電極ユニット（１１）の最外輪の前記負極極板（１６）は最外輪の前記正極極板（１５）の外側に位置し、前記第１絶縁テープ（４）は少なくとも前記第１終線（Ｌ１）の一部を被覆し、
前記ケース（２）は第１側壁（２１）及び収容キャビティ（２２）を有し、前記電極組立体（１）は前記収容キャビティ（２２）に収容され、前記第１側壁（２１）は前記電極組立体（１）の前記厚さ方向（Ｙ）に沿う一方側に位置し、前記ケース（２）は前記第１電極ユニット（１１）の正極極板（１５）に電気的に接続され、前記トップカバー組立体（３）は前記ケース（２）に接続され、
前記第１電極ユニット（１１）の表面は第１扁平面（１１１）を含み、前記第１扁平面（１１１）は、前記厚さ方向（Ｙ）に沿って前記第１電極ユニット（１１）の前記第１側壁（２１）に近接する一端に位置し、前記第１絶縁テープ（４）の少なくとも一部は前記第１扁平面（１１１）に密着することを特徴とする二次電池。
【請求項2】
前記第１電極ユニット（１１）の表面は第２扁平面（１１２）、第１狭面（１１３）及び第２狭面（１１４）を更に含み、前記第２扁平面（１１２）は、前記厚さ方向（Ｙ）に沿って前記第１電極ユニット（１１）の前記第１側壁（２１）から離れる一端に位置し、前記第１狭面（１１３）及び前記第２狭面（１１４）はそれぞれ前記第１電極ユニット（１１）の幅方向（Ｘ）に沿う両端に位置し、前記第１電極ユニット（１１）の巻取方向に沿って、前記第１扁平面（１１１）、前記第２狭面（１１４）、前記第２扁平面（１１２）及び前記第１狭面（１１３）は順に設置され、前記第１終線（Ｌ１）及び前記第１絶縁テープ（４）の始端（４１）はいずれも前記第２扁平面（１１２）に位置し、
前記第１電極ユニット（１１）の巻取方向に沿って、前記第１絶縁テープ（４）は前記始端（４１）から延在し、順に前記第１終線（Ｌ１）及び前記第１狭面（１１３）を取り巻くことを特徴とする請求項１に記載の二次電池。
【請求項3】
前記第１絶縁テープ（４）の終端（４２）は前記第１扁平面（１１１）に位置し、且つ前記第１扁平面（１１１）と前記第２狭面（１１４）との境界箇所に近接して設置され、又は前記第１電極ユニット（１１）の巻取方向に沿って、前記第１絶縁テープ（４）は延在して前記第２狭面（１１４）を取り巻き、且つ前記終端（４２）は前記第２扁平面（１１２）に位置することを特徴とする請求項２に記載の二次電池。
【請求項4】
前記第１電極ユニット（１１）の幅方向（Ｘ）に沿って、前記第１絶縁テープ（４）の始端（４１）と前記第１終線（Ｌ１）との距離は０．５ｃｍより大きいことを特徴とする請求項２又は３に記載の二次電池。
【請求項5】
前記第１絶縁テープ（４）の面積をＳ１とし、前記第１扁平面（１１１）、前記第２扁平面（１１２）、前記第１狭面（１１３）及び前記第２狭面（１１４）の面積の和をＳ２とし、Ｓ１とＳ２との比は５０％～９０％であることを特徴とする請求項２～４のいずれか１項に記載の二次電池。
【請求項6】
前記電極組立体（１）は第２電極ユニット（１２）を更に含み、前記第２電極ユニット（１２）は前記電極組立体（１）の前記厚さ方向（Ｙ）に沿う他端に位置し、前記第２電極ユニット（１２）は正極極板（１５）、負極極板（１６）及びセパレータ（１７）を含み、前記セパレータ（１７）は正極極板（１５）と負極極板（１６）を隔て、前記第２電極ユニット（１２）は扁平状構造として巻き取られて巻き取られた末端に第２終線（Ｌ２）を形成し、且つ前記第２電極ユニット（１２）の最外輪の前記負極極板（１６）は最外輪の前記正極極板（１５）の外側に位置し、
前記二次電池は第２絶縁テープ（５）を更に含み、前記第２絶縁テープ（５）は少なくとも前記第２終線（Ｌ２）の一部を被覆し、
前記ケース（２）は第２側壁（２３）を更に有し、前記第２側壁（２３）は前記電極組立体（１）の前記厚さ方向（Ｙ）に沿う他方側に位置し、
前記第２電極ユニット（１２）の表面は第３扁平面（１２１）を含み、前記第３扁平面（１２１）は、前記厚さ方向（Ｙ）に沿って前記第２電極ユニット（１２）の前記第２側壁（２３）に近接する一端に位置し、前記第２絶縁テープ（５）の少なくとも一部は前記第３扁平面（１２１）に密着することを特徴とする請求項２～５のいずれか１項に記載の二次電池。
【請求項7】
前記第２電極ユニット（１２）の表面は第４扁平面（１２２）を更に含み、前記第４扁平面（１２２）は、前記厚さ方向（Ｙ）に沿って前記第２電極ユニット（１２）の前記第１電極ユニット（１１）に近接する一端に位置し、前記第２絶縁テープ（５）の始端（５１）及び前記第２終線（Ｌ２）はいずれも前記第４扁平面（１２２）に位置することを特徴とする請求項６に記載の二次電池。
【請求項8】
前記厚さ方向（Ｙ）に沿って、前記第２扁平面（１１２）に接着される前記第１絶縁テープ（４）の部分は前記第４扁平面（１２２）に接着される前記第２絶縁テープ（５）の部分と重ならないことを特徴とする請求項７に記載の二次電池。
【請求項9】
前記負極極板（１６）は負極集電体（１６１）と、前記負極集電体（１６１）の２つの表面にコーティングされる負極活物質層（１６２）とを含み、前記第１電極ユニット（１１）の巻取軸に平行な長さ方向（Ｚ）に沿って、前記第１電極ユニット（１１）は反対設置される２つの端面（１１５）を有し、
前記長さ方向（Ｚ）に沿って、前記第１絶縁テープ（４）のエッジは前記負極活物質層（１６２）を超えるが、前記端面（１１５）を超えないことを特徴とする請求項１～８のいずれか１項に記載の二次電池。
【請求項10】
前記第１絶縁テープ（４）は基体（４ａ）及び接着層（４ｂ）を含み、前記基体（４ａ）は前記接着層（４ｂ）を介して前記第１電極ユニット（１１）の表面に接着されることを特徴とする請求項１～９のいずれか１項に記載の二次電池。
【請求項11】
前記基体（４ａ）の厚さは１０μｍ～５０μｍであり、前記基体（４ａ）の弾性率は１Ｇｐａ～６Ｇｐａであり、前記接着層（４ｂ）の厚さは０．５μｍ～１５μｍであり、前記接着層（４ｂ）の接着強度は０．０５Ｎ／ｍｍ２より大きいことを特徴とする請求項１０に記載の二次電池。
【請求項12】
前記二次電池は前記ケース（２）の内部に位置する保護部材（６）を更に含み、前記保護部材（６）は前記電極組立体（１）及び前記第１絶縁テープ（４）と、前記ケース（２）とを隔てることを特徴とする請求項１～１１のいずれか１項に記載の二次電池。
【請求項13】
前記第１電極ユニット（１１）の最外輪のセパレータ（１７）は最外輪の負極極板（１６）の外側に位置することを特徴とする請求項１～１２のいずれか１項に記載の二次電池。
【請求項14】
前記第１電極ユニット（１１）のセパレータ（１７）は巻き取られた末端に前記第１終線（Ｌ１）を形成することを特徴とする請求項１３に記載の二次電池。
【請求項15】
前記トップカバー組立体（３）はトップカバープレート（３１）、電極端子（３２）及びアダプタシート（３３）を含み、前記トップカバープレート（３１）は前記ケース（２）に溶接され、前記電極端子（３２）は前記トップカバープレート（３１）に設置され、前記アダプタシート（３３）は前記電極端子（３２）及び前記電極組立体（１）に電気的に接続されることを特徴とする請求項１～１４のいずれか１項に記載の二次電池。
【請求項16】
二次電池の成形方法であって、正極極板（１５）、負極極板（１６）及びセパレータ（１７）を一体に巻き取ることにより第１電極ユニット（１１）を製造し、前記第１電極ユニット（１１）は巻取末端に第１終線（Ｌ１）を形成し、且つ前記第１電極ユニット（１１）の最外輪の前記負極極板（１６）は最外輪の前記正極極板（１５）の外側に位置し、前記第１電極ユニット（１１）はその厚さ方向に沿う一端に第１扁平面（１１１）を有することと、
前記第１電極ユニット（１１）の表面に第１絶縁テープ（４）を接着して、前記第１絶縁テープ（４）に少なくとも前記第１終線（Ｌ１）の一部の領域及び前記第１扁平面（１１１）の一部の領域を被覆させることと、
前記第１電極ユニット（１１）の正極無地領域及び負極無地領域をそれぞれ２つのアダプタシート（３３）に溶接し、次に、前記２つのアダプタシート（３３）をそれぞれトップカバー組立体（３）の２つの電極端子（３２）に溶接することと、
前記第１電極ユニット（１１）と、前記第１電極ユニット（１１）に接着される第１絶縁テープ（４）とをケース（２）の収容キャビティ（２２）に入れ、次に、ケース（２）とトップカバー組立体（３）のトップカバープレート（３１）とを溶接することと、を含むことを特徴とする二次電池の成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は電池分野に関し、特に二次電池及びその成形方法に関する。
【背景技術】
【0002】
二次電池は電極組立体と、電極組立体を収容するためのケースとを含み、従来のケースは一般的に電極組立体の正極に導通することにより、高い電位を維持して腐食を防止する。ところが、ケースに帯電した後に二次電池の短絡リスクが増加する。例えば、二次電池の組立過程において、電極組立体の外表面に金属異物が残存し、電極組立体は動作過程において膨張してサイクルの後期にケースを押し、このとき、金属異物は電極組立体のセパレータを突き破りやすく、電極組立体の負極とケースを連通し、それにより短絡をもたらし、セキュリティリスクを引き起こしてしまう。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
背景技術で存在している問題に鑑みて、本発明は二次電池及びその成形方法を提供することを目的とし、短絡リスクを低減させ、安全性能を向上させることができる。
【課題を解決するための手段】
【0004】
上記目的を実現するために、本発明は二次電池を提供し、電極組立体、ケース、トップカバー組立体及び第１絶縁テープを含む。前記電極組立体は第１電極ユニットを含み、前記第１電極ユニットは前記電極組立体の厚さ方向に沿う一端に位置し、前記第１電極ユニットは正極極板、負極極板及びセパレータを含み、前記セパレータは前記正極極板と前記負極極板を隔てる。前記第１電極ユニットは扁平状構造として巻き取られて巻き取られた末端に第１終線を形成し、前記第１電極ユニットの最外輪の前記負極極板は最外輪の前記正極極板の外側に位置する。前記第１絶縁テープは少なくとも前記第１終線の一部を被覆する。前記ケースは第１側壁及び収容キャビティを有し、前記電極組立体は前記収容キャビティに収容され、前記第１側壁は前記電極組立体の前記厚さ方向に沿う一方側に位置し、前記ケースは前記第１電極ユニットの正極極板に電気的に接続され、前記トップカバー組立体は前記ケースに接続される。前記第１電極ユニットの表面は第１扁平面を含み、前記第１扁平面は、前記厚さ方向に沿って前記第１電極ユニットの前記第１側壁に近接する一端に位置し、前記第１絶縁テープの少なくとも一部は前記第１扁平面に密着する。
【0005】
いくつかの実施例に係る二次電池において、前記第１電極ユニットの表面は第２扁平面、第１狭面及び第２狭面を更に含み、前記第２扁平面は、前記厚さ方向に沿って前記第１電極ユニットの前記第１側壁から離れる一端に位置し、前記第１狭面及び前記第２狭面はそれぞれ前記第１電極ユニットの幅方向に沿う両端に位置する。前記第１電極ユニットの巻取方向に沿って、前記第１扁平面、前記第２狭面、前記第２扁平面及び前記第１狭面は順に設置される。前記第１終線及び前記第１絶縁テープの始端はいずれも前記第２扁平面に位置する。前記第１電極ユニットの巻取方向に沿って、前記第１絶縁テープは前記始端から延在し、順に前記第１終線及び前記第１狭面を取り巻く。
【0006】
いくつかの実施例に係る二次電池において、前記第１絶縁テープの終端は前記第１扁平面に位置し、且つ前記第１扁平面と前記第２狭面との境界箇所に近接して設置される。
【0007】
いくつかの実施例に係る二次電池において、前記第１電極ユニットの巻取方向に沿って、前記第１絶縁テープは延在して前記第２狭面を取り巻き、且つ前記終端は前記第２扁平面に位置する。
【0008】
いくつかの実施例に係る二次電池において、前記第１電極ユニットの幅方向に沿って、前記第１絶縁テープの始端と前記第１終線との距離は０．５ｃｍより大きい。
【0009】
いくつかの実施例に係る二次電池において、前記第１絶縁テープの面積をＳ１とし、前記第１扁平面、前記第２扁平面、前記第１狭面及び前記第２狭面の面積の和をＳ２とし、Ｓ１とＳ２との比は５０％～９０％である。
【0010】
いくつかの実施例に係る二次電池において、前記電極組立体は第２電極ユニットを更に含み、前記第２電極ユニットは前記電極組立体の前記厚さ方向に沿う他端に位置し、前記第２電極ユニットは正極極板、負極極板及びセパレータを含み、前記セパレータは正極極板と負極極板を隔てる。前記第２電極ユニットは扁平状構造として巻き取られて巻き取られた末端に第２終線を形成し、且つ前記第２電極ユニットの最外輪の前記負極極板は最外輪の前記正極極板の外側に位置する。前記二次電池は第２絶縁テープを更に含み、前記第２絶縁テープは少なくとも前記第２終線の一部を被覆する。前記ケースは第２側壁を更に有し、前記第２側壁は前記電極組立体の前記厚さ方向に沿う他方側に位置する。前記第２電極ユニットの表面は第３扁平面を含み、前記第３扁平面は、前記厚さ方向に沿って前記第２電極ユニットの前記第２側壁に近接する一端に位置し、前記第２絶縁テープの少なくとも一部は前記第３扁平面に密着する。
【0011】
いくつかの実施例に係る二次電池において、前記第２電極ユニットの表面は第４扁平面を更に含み、前記第４扁平面は、前記厚さ方向に沿って前記第２電極ユニットの前記第１電極ユニットに近接する一端に位置し、前記第２絶縁テープの始端及び前記第２終線はいずれも前記第４扁平面に位置する。
【0012】
いくつかの実施例に係る二次電池において、前記第２扁平面に接着される前記第１絶縁テープの部分は前記第４扁平面に接着される前記第２絶縁テープの部分と重ならない。
【0013】
いくつかの実施例に係る二次電池において、前記負極極板は負極集電体と、前記負極集電体の２つの表面にコーティングされる負極活物質層とを含む。前記第１電極ユニットの巻取軸に平行な長さ方向に沿って、前記第１電極ユニットは反対設置される２つの端面を有する。前記長さ方向に沿って、前記第１絶縁テープのエッジは前記負極活物質層を超えるが、前記端面を超えない。
【0014】
いくつかの実施例に係る二次電池において、前記第１絶縁テープは基体及び接着層を含み、前記基体は前記接着層を介して前記第１電極ユニットの表面に接着される。
【0015】
いくつかの実施例に係る二次電池において、前記基体の厚さは１０μｍ～５０μｍであり、前記基体の弾性率は１Ｇｐａ～６Ｇｐａである。
【0016】
いくつかの実施例に係る二次電池において、前記接着層の厚さは０．５μｍ～１５μｍであり、前記接着層の接着強度は０．０５Ｎ／ｍｍ２より大きい。
【0017】
いくつかの実施例に係る二次電池において、前記二次電池は前記ケースの内部に位置する保護部材を更に含み、前記保護部材は前記電極組立体及び前記第１絶縁テープと、前記ケースとを隔てる。
【0018】
いくつかの実施例に係る二次電池において、前記第１電極ユニットの最外輪のセパレータは最外輪の負極極板の外側に位置する。前記第１電極ユニットのセパレータは巻き取られた末端に前記第１終線を形成する。
【0019】
いくつかの実施例に係る二次電池において、前記トップカバー組立体はトップカバープレート、電極端子及びアダプタシートを含み、前記トップカバープレートは前記ケースに溶接され、前記電極端子は前記トップカバープレートに設置され、前記アダプタシートは前記電極端子及び前記電極組立体に電気的に接続される。
【0020】
本願は二次電池の成形方法を更に提供し、正極極板、負極極板及びセパレータを一体に巻き取ることにより第１電極ユニットを製造し、前記第１電極ユニットは巻取末端に第１終線を形成し、且つ前記第１電極ユニットの最外輪の前記負極極板は最外輪の前記正極極板の外側に位置し、前記第１電極ユニットはその厚さ方向に沿う一端に第１扁平面を有することと、前記第１電極ユニットの表面に第１絶縁テープを接着し、前記第１絶縁テープに少なくとも前記第１終線の一部の領域及び前記第１扁平面の一部の領域を被覆させることと、前記第１電極ユニットの正極無地領域及び負極無地領域をそれぞれ２つのアダプタシートに溶接し、次に、前記２つのアダプタシートをそれぞれトップカバー組立体の２つの電極端子に溶接することと、前記第１電極ユニットと、前記第１電極ユニットに接着される第１絶縁テープとをケースの収容キャビティに入れ、次に、ケースとトップカバー組立体のトップカバープレートとを溶接することと、を含む。
【発明の効果】
【0021】
本発明の有益な効果は以下のとおりである。本願では、第１電極ユニットの表面に第１絶縁テープを密着させることにより、第１電極ユニットの表面に付着する金属異物を減少させることができ、更に、第１電極ユニットが膨張するとき、第１絶縁テープは第１側壁と第１電極ユニットを隔てることができ、それにより金属異物がセパレータを突き通すことを回避し、負極極板と第１側壁との電気的接続を防止し、短絡リスクを低減させ、絶縁性能及び安全性能を向上させる。第１絶縁テープは第１終線の一部の領域及び第１扁平面の一部の領域を同時に被覆することができ、従って、第１絶縁テープは第１電極ユニットの巻き取られた末端を固定して、第１電極ユニットが展開することを防止することができるとともに、第１電極ユニットを保護して第１電極ユニットが金属異物により突き破られることを防止することもでき、短絡リスクを低減させる。
【図面の簡単な説明】
【0022】
【発明を実施するための形態】
【0023】
本願の目的、技術案及び利点をより明確にするために、以下、図面を参照しながら実施例によって本願を更に詳しく説明する。理解されるように、ここで説明される具体的な実施例は本願を解釈するためのものに過ぎず、本願を制限するためのものではない。
【0024】
本願の説明において、特に明確に規定及び制限しない限り、用語「第１」、「第２」、「第３」は説明するためのものに過ぎず、相対重要性を指示又は暗示すると理解されるべきではなく、用語「複数」は２つ以上（２つを含む）を指し、特に規定又は説明しない限り、用語「接続」は広義で理解されるべきであり、例えば、「接続」は固定接続であってもよく、取り外し可能な接続であってもよく、又は一体接続であってもよく、又は電気的接続であってもよく、又は信号接続であってもよく、「接続」は直接接続であってもよく、又は中間媒体を介する間接接続であってもよい。当業者であれば、具体的な状況に応じて上記用語の本願での具体的な意味を理解することができる。
【0025】
本明細書の説明において、理解されるように、本願の実施例に説明される「上」、「下」等の方位詞は図面に示す角度で説明され、本願の実施例を制限するものであると理解されるべきではない。以下、図面を参照しながら具体的な実施例によって本願を更に詳しく説明する。
【0026】
【0027】
電極組立体１は１つ又は複数の電極ユニットを含み、本実施例では、電極ユニットは複数あり、厚さ方向Ｙに沿って順に配列されることが好ましい。
【0028】
各電極ユニットは正極極板１５、負極極板１６及びセパレータ１７を含み、セパレータ１７は正極極板１５と負極極板１６を隔てる。電極ユニットは正極極板１５、負極極板１６及びセパレータ１７を螺旋状に巻き取ることで形成されてもよく、且つ電極ユニットは圧力で押圧されて扁平状構造として形成される。
【0029】
正極極板１５は正極集電体１５１と、正極集電体１５１の２つの表面にコーティングされる正極活物質層１５２とを含み、正極集電体１５１はアルミ箔であってもよく、正極活物質層１５２はマンガン酸リチウム又はリン酸鉄リチウムを含む。正極集電体１５１は正極活物質層１５２で被覆されていない正極無地領域を有する。負極極板１６は負極集電体１６１と、負極集電体１６１の２つの表面にコーティングされる負極活物質層１６２とを含み、負極集電体１６１は銅箔であってもよく、負極活物質層１６２はグラファイト又はシリコンを含む。負極集電体１６１は負極活物質層１６２で被覆されていない負極無地領域を有する。
【0030】
電極組立体１は第１電極ユニット１１を含み、第１電極ユニット１１は電極組立体１の厚さ方向Ｙに沿う一端に位置する。
【0031】
二次電池の動作過程において、正極活物質層１５２内のリチウムイオンはセパレータ１７を貫通して負極活物質層１６２に挿入される必要があり、巻き取るとき、正極極板１５で仕上げられる（即ち、第１電極ユニット１１の最外輪の負極極板１６は最外輪の正極極板１５の内側に位置する）場合、最外輪の正極極板１５のリチウムイオンは負極極板１６に挿入することができず、それによりリチウム析出の問題を引き起こしてしまう。従って、好ましくは、本願の第１電極ユニット１１の最外輪の負極極板１６は最外輪の正極極板１５の外側に位置する。
【0032】
当然ながら、絶縁性を確保するために、第１電極ユニット１１の最外輪のセパレータ１７は最外輪の負極極板１６の外側に位置する。図４を参照し、セパレータ１７の巻き取られた末端は露出し、近似的に、セパレータ１７の末端は第１電極ユニット１１の表面において１本の直線を形成し、言い換えれば、第１電極ユニット１１は巻き取られた末端に第１終線Ｌ１を形成する。
【0033】
第１絶縁テープ４は接着等の方式で第１電極ユニット１１の表面に固定されてもよい。好ましくは、第１絶縁テープ４は少なくとも第１終線Ｌ１の一部を被覆する。このとき、第１絶縁テープ４は第１電極ユニット１１の巻き取られた末端を固定して、第１電極ユニット１１が展開することを防止することができる。
【0034】
ケース２の内部に収容キャビティ２２が形成されることにより、電極組立体１及び電解液を収容する。収容キャビティ２２は一端に開口が形成され、電極組立体１は前記開口を通して収容キャビティ２２内に置かれ得る。第１絶縁テープ４は第１電極ユニット１１が展開することを防止することができるため、収容キャビティ２２に電極組立体１を容易に置くことができる。ケース２はアルミニウム又はアルミニウム合金等の導電性金属の材料で製造されてもよい。
【0035】
ケース２は角柱形であってもよく、具体的に、ケース２は第１側壁２１、第２側壁２３、第３側壁２４及び底壁を含む。第１側壁２１及び第２側壁２３はそれぞれ電極組立体１の厚さ方向Ｙに沿う両側に設置され、第３側壁２４は２つあり、且つそれぞれ電極組立体１の幅方向Ｘに沿う両側に設置される。第１側壁２１、第２側壁２３及び２つの第３側壁２４は一体に接続されてほぼ矩形のフレームを形成する。底壁は第１側壁２１、第２側壁２３及び第３側壁２４の下側に設置され、且つ第１側壁２１、第２側壁２３及び第３側壁２４に接続される。第１側壁２１、第２側壁２３、第３側壁２４及び底壁はケース２の収容キャビティ２２を取り囲んでなる。第３側壁２４に比べて、第１側壁２１及び第２側壁２３はより大きな面積を有する。
【0036】
図１を参照し、トップカバー組立体３はトップカバープレート３１、電極端子３２及びアダプタシート３３を含む。トップカバープレート３１はケース２に接続され、ケース２の開口を被覆することにより、ケース２の開口を密閉する。電極端子３２はトップカバープレート３１に設置され、アダプタシート３３は溶接等の方式でそれぞれ電極端子３２、電極組立体１に電気的に接続されてもよい。長さ方向Ｚにおいて、トップカバープレート３１及びケース２の底壁はそれぞれ電極組立体１の両側に位置する。
【0037】
電極端子３２は２つあってもよく、正極性の電極端子３２は一方のアダプタシート３３を介して正極極板１５に電気的に接続され、負極性の電極端子３２は他方のアダプタシート３３を介して負極極板１６に電気的に接続される。トップカバープレート３１は金属板であってもよく、且つトップカバープレート３１は正極性の電極端子３２に電気的に接続され、負極性の電極端子３２と絶縁される。ケース２は溶接等の方式でトップカバープレート３１に密閉接続されてもよい。
【0038】
既知の技術では、電解液はケース２を腐食して、二次電池の性能及び耐用年数に影響を与えやすいが、本願では、ケース２はトップカバープレート３１及び正極性の電極端子３２を介して正極極板１５に電気的に接続され、それによりケース２は高電位を維持でき、電気化学腐食を回避し、二次電池の性能及び耐用年数を改善する。
【0039】
第１電極ユニット１１の表面は第１扁平面１１１、第２扁平面１１２、第１狭面１１３及び第２狭面１１４を含み、第１扁平面１１１は、厚さ方向Ｙに沿って第１電極ユニット１１の第１側壁２１に近接する一端に位置し、第２扁平面１１２は、厚さ方向Ｙに沿って第１電極ユニット１１の第１側壁２１から離れる一端に位置し、第１狭面１１３及び第２狭面１１４はそれぞれ第１電極ユニット１１の幅方向Ｘに沿う両端に位置する。第１狭面１１３の両端はそれぞれ第１扁平面１１１及び第２扁平面１１２に接続され、第２狭面１１４の両端はそれぞれ第１扁平面１１１及び第２扁平面１１２に接続される。
【0040】
第１扁平面１１１はほぼ厚さ方向Ｙに垂直な平面であり、第２扁平面１１２はほぼ厚さ方向Ｙに垂直な平面であり、第１狭面１１３の少なくとも一部は円弧面であり、第２狭面１１４の少なくとも一部は円弧面である。第１扁平面１１１及び第２扁平面１１２に比べて、第１狭面１１３及び第２狭面１１４はより小さな面積を有する。また、第１電極ユニット１１の最外輪がセパレータ１７であるため、第１扁平面１１１、第２扁平面１１２、第１狭面１１３及び第２狭面１１４はいずれもセパレータ１７の露出表面である。
【0041】
第１電極ユニット１１の巻取方向Ｗに沿って、第１扁平面１１１、第２狭面１１４、第２扁平面１１２及び第１狭面１１３は順に設置される。ここで補充されるように、厚さ方向Ｙと幅方向Ｘは互いに垂直であり、且つ厚さ方向Ｙと幅方向Ｘはいずれも第１電極ユニット１１の巻取軸に垂直である。巻取方向Ｗは第１電極ユニット１１の巻取軸を取り囲む方向である。
【0042】
第１電極ユニット１１の第１扁平面１１１が露出する場合、二次電池の組立過程において、生成された金属異物は第１扁平面１１１にスパッタリング付着しやすい。動作過程において、第１電極ユニット１１は膨張し、且つ第１電極ユニット１１の厚さ方向Ｙにおける膨張は最も深刻である。膨張時、第１扁平面１１１は第１側壁２１を押し、圧力の作用によって、第１扁平面１１１に付着する金属異物はセパレータ１７を突き破りやすく、負極極板１６の負極活物質層１６２と第１側壁２１を導通し、特に、二次電池が満充電状態にある場合、第１電極ユニット１１の内部に熱が迅速に発生し、それによりセキュリティリスクを引き起こしてしまう。
【0043】
従って、好ましくは、第１絶縁テープ４の少なくとも一部は第１扁平面１１１に密着する。第１絶縁テープ４は第１扁平面１１１と第１側壁２１を隔てることができ、且つ第１絶縁テープ４と第１電極ユニット１１の表面の接続強度を増加させることができる。
【0044】
以下、本願の二次電池の成形過程について簡単に説明する。
（ｉ）正極極板１５、負極極板１６及びセパレータ１７を一体に巻き取ることにより複数の電極ユニットを製造し、巻き取り成形後に１つの電極ユニット（即ち、第１電極ユニット１１）の表面に第１絶縁テープ４を接着する。第１絶縁テープ４を接着するとき、少なくとも第１絶縁テープ４に第１終線Ｌ１の一部の領域及び第１扁平面１１１の一部の領域を被覆させる。
（ｉｉ）複数の電極ユニットを一体に積層し、複数の電極ユニットで電極組立体１を構成し、積層時、第１絶縁テープ４が接着される第１電極ユニット１１を電極組立体１の一端に設置する。
（ｉｉｉ）複数の電極ユニットの正極無地領域及び負極無地領域をそれぞれ２つのアダプタシート３３に溶接し、次に、２つのアダプタシート３３をそれぞれトップカバー組立体３の２つの電極端子３２に溶接する。
（ｉｖ）電極組立体１と、電極組立体１に接着される第１絶縁テープ４とをケース２内に入れ、次に、ケース２とトップカバー組立体３のトップカバープレート３１とを溶接し、ケース２の密閉を実現する。
（ｉ）正極極板１５、負極極板１６及びセパレータ１７を一体に巻き取ることにより複数の電極ユニットを製造し、巻き取り成形後に１つの電極ユニット（即ち、第１電極ユニット１１）の表面に第１絶縁テープ４を接着する。第１絶縁テープ４を接着するとき、少なくとも第１絶縁テープ４に第１終線Ｌ１の一部の領域及び第１扁平面１１１の一部の領域を被覆させる。
（ｉｉ）複数の電極ユニットを一体に積層し、複数の電極ユニットで電極組立体１を構成し、積層時、第１絶縁テープ４が接着される第１電極ユニット１１を電極組立体１の一端に設置する。
（ｉｉｉ）複数の電極ユニットの正極無地領域及び負極無地領域をそれぞれ２つのアダプタシート３３に溶接し、次に、２つのアダプタシート３３をそれぞれトップカバー組立体３の２つの電極端子３２に溶接する。
（ｉｖ）電極組立体１と、電極組立体１に接着される第１絶縁テープ４とをケース２内に入れ、次に、ケース２とトップカバー組立体３のトップカバープレート３１とを溶接し、ケース２の密閉を実現する。
【0045】
既知の技術では、電極端子とアダプタシートを溶接するとき、溶接により生成された金属異物は電極組立体の外表面に付着しやすい。そして、電極組立体は動作過程において膨張してサイクルの後期にケースを押し、このとき、金属異物は電極組立体のセパレータを突き破りやすく、電極組立体の負極極板とケースを連通し、それにより短絡をもたらし、セキュリティリスクを引き起こしてしまう。
【0046】
本願では、アダプタシート３３と電極端子３２を溶接する前に、まず電極組立体１の第１電極ユニット１１の表面に第１絶縁テープ４を接着し、アダプタシート３３と電極端子３２を溶接するとき、第１絶縁テープ４は第１電極ユニット１１を保護することができ、それにより第１電極ユニット１１の表面に直接付着する金属異物を減少させる。
【0047】
電極組立体１が膨張するとき、第１絶縁テープ４は第１側壁２１と、第１電極ユニット１１の第１扁平面１１１とを隔てることができ、それにより第１絶縁テープ４とケース２との間に残った金属異物がセパレータ１７を突き通すことを回避し、負極極板１６の負極活物質層１６２が第１側壁２１に電気的に接続されることを防止し、短絡リスクを低減させ、絶縁性能を向上させる。
【0048】
第１絶縁テープ４と第１扁平面１１１との間に隙間がある場合、金属異物は第１絶縁テープ４と第１扁平面１１１との間に残存する恐れがあり、電極組立体１が膨張するとき、金属異物は依然としてセパレータ１７を突き破りやすく、ひいては負極極板１６を損傷して、二次電池の性能に影響を与える。本願では、第１絶縁テープ４は第１扁平面１１１に密着し、従って、金属異物はほとんど第１絶縁テープ４と第１扁平面１１１との間に入ることがなく、それにより金属異物がセパレータ１７及び負極極板１６を突き破ることを回避する。
【0049】
本願では、第１絶縁テープ４は第１終線Ｌ１の一部の領域及び第１扁平面１１１の一部の領域を同時に被覆することができ、従って、第１絶縁テープ４は第１電極ユニット１１の巻き取られた末端を固定して、第１電極ユニット１１が展開することを防止することができるとともに、第１電極ユニット１１を保護して第１電極ユニット１１が金属異物により突き破られることを防止することもでき、短絡リスクを低減させる。
【0050】
第１電極ユニット１１が膨張するとき、第１電極ユニット１１は第１側壁２１の制限応力を受ける。第１終線Ｌ１が第１扁平面１１１に位置する場合、第１扁平面１１１の平坦性が低くなり、このとき、応力は第１終線Ｌ１の近傍に集中し、第１終線Ｌ１の近傍において、最外輪の負極極板１６は大きな応力を受け、負極極板１６が切断される恐れがある。また、第１終線Ｌ１に集中する応力は更に第１絶縁テープ４を押し潰しやすく、短絡リスクを引き起こしてしまう。従って、好ましくは、第１終線Ｌ１は第２扁平面１１２に位置する。このとき、第１扁平面１１１の平坦性は高く、最外輪の負極極板１６が受ける応力は比較的均一であり、それにより最外輪の負極極板１６が切断されるリスクを低減させる。
【0051】
第１終線Ｌ１を被覆できるために、第１絶縁テープ４の始端４１も第２扁平面１１２に位置する。第１電極ユニット１１の巻取方向Ｗに沿って、第１絶縁テープ４は始端４１から延在し、順に第１終線Ｌ１及び第１狭面１１３を取り巻く。幅方向Ｘに沿って、第１絶縁テープ４の始端４１は第１終線Ｌ１の第２狭面１１４に近接する一方側に位置する。
【0052】
第１電極ユニット１１が巻き取り成形された後、まず第１絶縁テープ４の始端４１を第２扁平面１１２に接着し、次に、巻取方向Ｗに沿って第１絶縁テープ４を巻き取ることにより、第１絶縁テープ４を第２扁平面１１２、第１狭面１１３及び第１扁平面１１１に密着させる。第１絶縁テープ４及び第１電極ユニット１１は同じ巻取方向Ｗに沿って巻き取られることにより、第１絶縁テープ４の巻取過程において第１電極ユニット１１が展開することを効果的に回避することができる。
【0053】
第２狭面１１４がほぼ円弧状であり、第２狭面１１４と第１側壁２１との間及び第２狭面１１４と第３側壁２４との間にいずれも大きな隙間があるため、第１電極ユニット１１が膨張するとき、第２狭面１１４は第１側壁２１及び第３側壁２４の作用力を受けにくい。つまり、第２狭面１１４が第１絶縁テープ４で被覆されていなくても、第２狭面１１４は金属異物により突き破られにくい。第２狭面１１４が第１絶縁テープ４で被覆される実施例に比べて、本実施例は第１絶縁テープ４を節約し、コストを削減させることができる。
【0054】
第１絶縁テープ４の終端４２は第１扁平面１１１に位置し、且つ第１扁平面１１１と第２狭面１１４との境界箇所に近接して設置され、このようにして、第１扁平面１１１の第１絶縁テープ４で被覆される面積を最大にすることができ、それにより短絡リスクを低減させ、絶縁性能を向上させる。好ましくは、第１絶縁テープ４の終端４２は前記境界箇所と同じ高さであり、当然ながら、一定の誤差が許容される。
【0055】
図７を参照し、第１電極ユニット１１の幅方向Ｘに沿って、第１絶縁テープ４の始端４１と第１終線Ｌ１との距離ｄは０．５ｃｍより大きい。ｄの値が大きいほど、第１絶縁テープ４の第１終線Ｌ１での接着強度が高くなり、第１電極ユニット１１が展開しにくくなる。ｄの値が小さすぎる場合、例えば０．５ｃｍより小さい場合、第１電極ユニット１１が膨張するとき、始端４１と第１終線Ｌ１との間に位置する第１絶縁テープ４の部分は第１電極ユニット１１から分離しやすく、それにより第１電極ユニット１１が展開して、二次電池の性能に影響を与えてしまう。
【0056】
第１絶縁テープ４の面積をＳ１とし、第１扁平面１１１、第２扁平面１１２、第１狭面１１３及び第２狭面１１４の面積の和をＳ２とする。Ｓ１とＳ２との比が小さすぎる場合、第１電極ユニット１１の第１絶縁テープ４で被覆されていない領域は大きくなり、第１電極ユニット１１が金属異物により突き破られるリスクは高い。第１電極ユニット１１が膨張するとき、第１絶縁テープ４は外側から第１電極ユニット１１を制限する役割を果たすことができ、それにより第１電極ユニット１１の変形を減少させるが、Ｓ１とＳ２との比が大きすぎる場合、第１電極ユニット１１が変形しにくく、正極極板１５と負極極板１６との隙間が狭くなり、一部の電解液が押し出され、リチウム析出の問題を引き起こしてしまう。従って、好ましくは、Ｓ１とＳ２との比は５０％～９０％である。
【0057】
正極極板１５のリチウムイオンができる限り負極極板１６に挿入できることを確保するために、第１電極ユニット１１の巻取軸に平行な長さ方向Ｚに沿って、負極極板１６の負極活物質層１６２のサイズは、一般的に正極極板１５の正極活物質層１５２のサイズより大きい。具体的に、図５を参照し、第１電極ユニット１１の長さ方向Ｚに沿う一端において、負極活物質層１６２の一方の端部は正極活物質層１５２の一方の端部を超え、第１電極ユニット１１の長さ方向Ｚに沿う他端において、負極活物質層１６２の他方の端部は正極活物質層１５２の他方の端部を超える。絶縁性能を確保するために、長さ方向Ｚに沿って、セパレータ１７のサイズは、一般的に負極活物質層１６２のサイズより大きく、第１電極ユニット１１の長さ方向Ｚに沿う一端において、セパレータ１７の一方の端部は負極活物質層１６２の一方の端部を超え、第１電極ユニット１１の長さ方向Ｚに沿う他端において、セパレータ１７の他方の端部は負極活物質層１６２の他方の端部を超える。このとき、セパレータ１７は長さ方向Ｚに沿って正極活物質層１５２及び負極活物質層１６２を完全に被覆する。
【0058】
好ましくは、長さ方向Ｚに沿って、第１絶縁テープ４のエッジは負極極板１６の負極活物質層１６２を超える。つまり、第１電極ユニット１１の長さ方向Ｚに沿う一端において、第１絶縁テープ４の一方のエッジは負極活物質層１６２の一方の端部を超え、第１電極ユニット１１の長さ方向Ｚに沿う他端において、第１絶縁テープ４の他方のエッジは負極活物質層１６２の他方の端部を超える。このとき、長さ方向Ｚにおいて、第１絶縁テープ４は負極活物質層１６２を完全に被覆することができ、それにより絶縁性能を改善し、負極活物質層１６２と第１側壁２１との電気的接続のリスクを最大限に低減させ、安全性能を向上させる。
【0059】
第１電極ユニット１１の巻取軸に平行な長さ方向Ｚに沿って、第１電極ユニット１１は反対設置される２つの端面１１５を有する。具体的に、第１電極ユニット１１が巻き取り成形された後、セパレータ１７の長さ方向Ｚに沿う２つのエッジは複数周巻き取られ、各エッジは１つの面を近似的に形成し、各エッジで形成された面は端面１１５である。前記２つの端面１１５に小さなスリットがあるが、電解液は前記スリットを通して第１電極ユニット１１の内部に入ることができ、それにより浸潤性を改善する。
【0060】
長さ方向Ｚに沿って、第１絶縁テープ４のエッジは端面１１５を超えず、つまり、長さ方向Ｚに沿って、第１絶縁テープ４は第１電極ユニット１１の２つの端面１１５の間に位置する。第１絶縁テープ４のエッジが端面１１５を超える場合、組立又は使用過程において、端面１１５を超える第１絶縁テープ４の部分は端面１１５に折られやすく、それにより端面１１５上のスリットを遮って、浸潤性に影響を与え、リチウム析出のリスクを引き起こしてしまう。
【0061】
第１絶縁テープ４は基体４ａ及び接着層４ｂを含み、基体４ａは接着層４ｂを介して第１電極ユニット１１の表面に接着される。
【0062】
基体４ａの材質は柔軟性重合体、例えばＰＭＭＡ又はＰＥＴであってもよい。接着層４ｂの材質はアクリル酸エステル又は酢酸エチルであってもよい。本願では、基体４ａは接着層４ｂを介して第１電極ユニット１１の表面に直接接着され、第１絶縁テープ４と第１電極ユニット１１との間に隙間がなく、それにより金属異物が第１絶縁テープ４と第１電極ユニット１１との間に入ることを回避する。
【0063】
本願では、第１絶縁テープ４は第１電極ユニット１１の表面に付着する金属異物を減少させることができるが、金属異物は依然として第１絶縁テープ４の外表面に付着し、従って、自体が金属異物により突き通されることを回避するために、第１絶縁テープ４は十分な厚さを有する必要がある。また、第１電極ユニット１１が使用過程において膨張変形するため、第１絶縁テープ４は第１電極ユニット１１の膨張・収縮につれて弾性変形できることを確保しなければならず、それにより二次電池のサイクル性能及び安全性能を確保する。
【0064】
本実施例では、基体４ａの厚さは１０μｍ～５０μｍであり、弾性率は１Ｇｐａ～６Ｇｐａである。
【0065】
二次電池の組立過程において、溶接により生成された金属異物のサイズが不均一であり、基体４ａの厚さが１０μｍより小さい場合、サイズが大きな金属異物は依然として第１絶縁テープ４を突き破って、負極極板１６と第１側壁２１との電気的接続をもたらし、短絡リスクを引き起こす恐れがあり、基体４ａの厚さが５０μｍより大きい場合、第１絶縁テープ４は体積が大きく、ケース２の内部空間を占有する。従って、基体４ａの厚さサイズを１０μｍ～５０μｍに制限することにより、短絡リスクを効果的に低減させることができるとともに、第１絶縁テープ４が多すぎるケース２の空間を占有しないことを確保することもできる。好ましくは、基体４ａの厚さは１２μｍ～３０μｍである。
【0066】
基体４ａの弾性率が１Ｇｐａより小さい場合、基体４ａは膨張圧力によって塑性変形しやすく、このため、基体４ａの厚さが薄くなり、強度が弱くなり、このとき、金属異物は第１絶縁テープ４を突き破って、負極極板１６と第１側壁２１との電気的接続をもたらし、短絡リスクを引き起こす恐れがある。基体４ａの弾性率が６Ｇｐａより大きい場合、基体４ａは膨張圧力によってほとんど変形せず、つまり、基体４ａは第１電極ユニット１１の膨張を制限し、制限力の作用によって、第１電極ユニット１１の一部の電解液が押し出され、電解液が不足する現象をもたらし、それによりリチウムイオンはセパレータ１７を通ることができず、リチウム析出を引き起こしてしまう。それゆえ、基体４ａの弾性率を１Ｇｐａより大きく且つ６Ｇｐａより小さく制限することにより、短絡リスクを効果的に低減させることができるとともに、リチウム析出の発生を回避し、サイクル性能を向上させることもできる。好ましくは、基体４ａの弾性率は１．２Ｇｐａ～４．５Ｇｐａである。
【0067】
接着層４ｂの厚さは０．５μｍ～１５μｍである。接着層４ｂの厚さが０．５μｍより小さい場合、接着層４ｂの接着強度が小さくなり、基体４ａは第１電極ユニット１１から分離しやすく、基体４ａの保護機能が無効になってしまう。接着層４ｂの厚さが１５μｍより大きい場合、接着層４ｂが占有する空間は大きすぎて、二次電池のエネルギー密度を低減させてしまう。
【0068】
第１電極ユニット１１が膨張するとき、セパレータ１７と接着層４ｂとの間に応力が集中し、セパレータ１７と接着層４ｂとの分離を回避するために、接着層４ｂの接着強度は０．０５Ｎ／ｍｍ２より大きいことが好ましい。
【0069】
絶縁性能を更に向上させ、第１絶縁テープ４がケース２に入る際に損傷されることを回避するために、二次電池はケース２の内部に位置する保護部材６を更に含み、保護部材６は電極組立体１及び第１絶縁テープ４の外側に取り囲むことができ、それにより、電極組立体１とケース２を隔て、第１絶縁テープ４とケース２を隔てる。保護部材６はほぼ１つの矩形のキャビティを取り囲み、電極組立体１及び第１絶縁テープ４は前記キャビティ内に収容されて保護部材６により囲まれる。具体的に、ステップ（ｉｖ）では、電極組立体１及び電極組立体１に接着される第１絶縁テープ４をケース２に入れる前に、まず電極組立体１及び第１絶縁テープ４の外側に保護部材６を取り囲み、次に、保護部材６、電極組立体１及び第１絶縁テープ４をともにケース２の内部に入れ、最後、ケース２とトップカバー組立体３のトップカバープレート３１を溶接し、ケース２の密閉を実現する。
【0070】
電極組立体１は第２電極ユニット１２を更に含み、第２電極ユニット１２及び第１電極ユニット１１はそれぞれ電極組立体１の厚さ方向Ｙに沿う両端に位置する。第２電極ユニット１２及び第１電極ユニット１１の構造はほぼ同じである。
【0071】
第２電極ユニット１２は正極極板１５、負極極板１６及びセパレータ１７を含み、セパレータ１７は正極極板１５と負極極板１６を隔てる。
【0072】
第２電極ユニット１２は扁平状構造として巻き取られて巻き取られた末端に第２終線Ｌ２を形成する。好ましくは、第２電極ユニット１２の最外輪の負極極板１６は最外輪の正極極板１５の外側に位置し、このようにして、最外輪の正極極板１５のリチウムイオンをできる限り負極極板１６に挿入することができ、リチウム析出の問題を減少させる。
【0073】
二次電池は第２絶縁テープ５を更に含み、第２絶縁テープ５は少なくとも第２終線Ｌ２の一部を被覆する。第２絶縁テープ５は接着等の方式で第２電極ユニット１２の表面に固定されてもよい。第２絶縁テープ５は第２電極ユニット１２の巻取末端を固定して、第２電極ユニット１２が展開することを防止することができる。
【0074】
図４を参照し、第２電極ユニット１２の表面は第３扁平面１２１、第４扁平面１２２、第３狭面１２３及び第４狭面１２４を含む。第３扁平面１２１は、厚さ方向Ｙに沿って第２電極ユニット１２の第２側壁２３に近接する一端に位置し、第４扁平面１２２は、厚さ方向Ｙに沿って第２電極ユニット１２の第１電極ユニット１１に近接する一端に位置する。第３狭面１２３及び第４狭面１２４はそれぞれ第２電極ユニット１２の幅方向Ｘに沿う両端に位置する。第３狭面１２３の両端はそれぞれ第３扁平面１２１及び第４扁平面１２２に接続され、第４狭面１２４の両端はそれぞれ第３扁平面１２１及び第４扁平面１２２に接続される。
【0075】
第３扁平面１２１はほぼ厚さ方向Ｙに垂直な平面であり、第４扁平面１２２はほぼ厚さ方向Ｙに垂直な平面であり、第３狭面１２３の少なくとも一部は円弧面であり、第４狭面１２４の少なくとも一部は円弧面である。第３扁平面１２１及び第４扁平面１２２に比べて、第３狭面１２３及び第４狭面１２４はより小さな面積を有する。
【0076】
第２電極ユニット１２の巻取方向に沿って、第３扁平面１２１、第４狭面１２４、第４扁平面１２２及び第３狭面１２３は順に設置される。本実施例では、第２電極ユニット１２の巻取方向は第１電極ユニット１１の巻取方向と逆である。
【0077】
第２絶縁テープ５の少なくとも一部は第３扁平面１２１に密着する。本願では、第２絶縁テープ５は第２終線Ｌ２の一部の領域及び第３扁平面１２１の一部の領域を同時に被覆することができ、従って、第２絶縁テープ５は第２電極ユニット１２の巻取末端を固定して、第２電極ユニット１２が展開することを防止することができるとともに、第２電極ユニット１２を保護して第２電極ユニット１２が金属異物により突き破られることを防止することもでき、短絡リスクを低減させる。
【0078】
好ましくは、第２絶縁テープ５の第２終線Ｌ２は第４扁平面１２２に位置し、このようにして、第３扁平面１２１の平坦性を確保することができ、それにより最外輪の負極極板１６が切断されるリスクを低減させる。
【0079】
同様に、第２絶縁テープ５の始端５１も第４扁平面１２２に位置する。第２電極ユニット１２の巻取方向に沿って、第２絶縁テープ５は始端５１から延在し、順に第２終線Ｌ２及び第３狭面１２３を取り巻く。
【0080】
更に、第２絶縁テープ５の終端５２は第３扁平面１２１と第４狭面１２４との境界箇所に近接して設置される。
【0081】
以下、本願の二次電池の他の実施例を説明する。説明を簡単にするために、以下、主に他の実施例と第１実施例との相違点について説明し、説明されない部分について第１実施例を参照して理解することができる。
【0082】
他の実施例と第１実施例との相違点は電極組立体１及び第１絶縁テープ４のみである。
【0083】
図８を参照し、第２実施例では、電極組立体１は１つの電極ユニット、即ち第１電極ユニット１１のみを含む。
【0084】
このとき、第１電極ユニット１１の第１扁平面１１１は第１側壁２１に近接して設置され、第２扁平面１１２は第２側壁２３に近接して設置される。このとき、第１絶縁テープ４の始端４１は第２扁平面１１２と第４狭面１２４との境界箇所に近接して設置されることが好ましく、第１絶縁テープ４の終端４２は第１扁平面１１１と第４狭面１２４との境界箇所に近接して設置されることが好ましい。このとき、第１絶縁テープ４は第１扁平面１１１及び第２扁平面１１２を最大限に被覆することができ、第１扁平面１１１及び第２扁平面１１２が金属異物により突き破られることを回避し、短絡リスクを低減させる。
【0085】
図９を参照し、第３実施例では、第１電極ユニット１１の巻取方向に沿って、第１絶縁テープ４は延在して第２狭面１１４を取り巻き、且つ終端４２は第２扁平面１１２に位置する。第１絶縁テープ４は第１電極ユニット１１をほぼ１周巻き取り、第１実施例に比べて、第１絶縁テープ４で被覆される第１電極ユニット１１の領域を増加させることができ、絶縁性能を向上させる。
【0086】
図１０を参照し、第４実施例では、厚さ方向Ｙに沿って、第２扁平面１１２に接着される第１絶縁テープ４の部分は第４扁平面１２２に接着される第２絶縁テープ５の部分と重ならない。第１実施例に比べて、第４実施例は第１絶縁テープ４及び第２絶縁テープ５の厚さ方向Ｙにおける占有空間を減少させ、エネルギー密度を向上させることができる。
【0087】
図１１を参照し、第５実施例では、電極組立体１は第３電極ユニット１３及び第４電極ユニット１４を更に含み、第１電極ユニット１１、第３電極ユニット１３、第４電極ユニット１４及び第２電極ユニット１２は順に一体に積層される。
【0088】
第３電極ユニット１３及び第４電極ユニット１４が第１電極ユニット１１と第２電極ユニット１２との間に位置するため、溶接時に生成された金属異物は第３電極ユニット１３の扁平面及び第４電極ユニット１４の扁平面に付着しにくい。つまり、第３電極ユニット１３の終線及び第４電極ユニット１４の終線に絶縁テープを接着すればよい。
【符号の説明】
【0089】
１ 電極組立体
１１ 第１電極ユニット
１１１ 第１扁平面
１１２ 第２扁平面
１１３ 第１狭面
１１４ 第２狭面
１１５ 端面
１２ 第２電極ユニット
１２１ 第３扁平面
１２２ 第４扁平面
１２３ 第３狭面
１２４ 第４狭面
１３ 第３電極ユニット
１４ 第４電極ユニット
１５ 正極極板
１５１ 正極集電体
１５２ 正極活物質層
１６ 負極極板
１６１ 負極集電体
１６２ 負極活物質層
１７ セパレータ
２ ケース
２１ 第１側壁
２２ 収容キャビティ
２３ 第２側壁
２４ 第３側壁
３ トップカバー組立体
３１ トップカバープレート
３２ 電極端子
３３ アダプタシート
４ 第１絶縁テープ
４１ 始端
４２ 終端
４ａ 基体
４ｂ 接着層
５ 第２絶縁テープ
５１ 始端
５２ 終端
６ 保護部材
Ｌ１ 第１終線
Ｌ２ 第２終線
Ｗ 巻取方向
Ｘ 幅方向
Ｙ 厚さ方向
Ｚ 長さ方向
１１ 第１電極ユニット
１１１ 第１扁平面
１１２ 第２扁平面
１１３ 第１狭面
１１４ 第２狭面
１１５ 端面
１２ 第２電極ユニット
１２１ 第３扁平面
１２２ 第４扁平面
１２３ 第３狭面
１２４ 第４狭面
１３ 第３電極ユニット
１４ 第４電極ユニット
１５ 正極極板
１５１ 正極集電体
１５２ 正極活物質層
１６ 負極極板
１６１ 負極集電体
１６２ 負極活物質層
１７ セパレータ
２ ケース
２１ 第１側壁
２２ 収容キャビティ
２３ 第２側壁
２４ 第３側壁
３ トップカバー組立体
３１ トップカバープレート
３２ 電極端子
３３ アダプタシート
４ 第１絶縁テープ
４１ 始端
４２ 終端
４ａ 基体
４ｂ 接着層
５ 第２絶縁テープ
５１ 始端
５２ 終端
６ 保護部材
Ｌ１ 第１終線
Ｌ２ 第２終線
Ｗ 巻取方向
Ｘ 幅方向
Ｙ 厚さ方向
Ｚ 長さ方向
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【手続補正書】
【提出日】2021-08-26
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
二次電池であって、電極組立体、ケース、トップカバー組立体及び第１絶縁テープを含み、前記電極組立体は第１電極ユニットを含み、前記第１電極ユニットは前記電極組立体の厚さ方向に沿う一端に位置し、前記第１電極ユニットは正極極板、負極極板及びセパレータを含み、前記セパレータは前記正極極板と前記負極極板を隔て、
前記第１電極ユニットは扁平状構造として巻き取られて巻き取られた末端に第１終線を形成し、前記第１電極ユニットの最外輪の前記負極極板は最外輪の前記正極極板の外側に位置し、前記第１絶縁テープは少なくとも前記第１終線の一部を被覆し、
前記ケースは第１側壁及び収容キャビティを有し、前記電極組立体は前記収容キャビティに収容され、前記第１側壁は前記電極組立体の前記厚さ方向に沿う一方側に位置し、前記ケースは前記第１電極ユニットの正極極板に電気的に接続され、前記トップカバー組立体は前記ケースに接続され、
前記第１電極ユニットの表面は第１扁平面を含み、前記第１扁平面は、前記厚さ方向に沿って前記第１電極ユニットの前記第１側壁に近接する一端に位置し、前記第１絶縁テープの少なくとも一部は前記第１扁平面に密着する二次電池。
【請求項2】
前記第１電極ユニットの表面は第２扁平面、第１狭面及び第２狭面を更に含み、前記第２扁平面は、前記厚さ方向に沿って前記第１電極ユニットの前記第１側壁から離れる一端に位置し、前記第１狭面及び前記第２狭面はそれぞれ前記第１電極ユニットの幅方向に沿う両端に位置し、前記第１電極ユニットの巻取方向に沿って、前記第１扁平面、前記第２狭面、前記第２扁平面及び前記第１狭面は順に設置され、前記第１終線及び前記第１絶縁テープの始端はいずれも前記第２扁平面に位置し、
前記第１電極ユニットの巻取方向に沿って、前記第１絶縁テープは前記始端から延在し、順に前記第１終線及び前記第１狭面を取り巻く請求項１に記載の二次電池。
【請求項3】
前記第１絶縁テープの終端は前記第１扁平面に位置し、且つ前記第１扁平面と前記第２狭面との境界箇所に近接して設置され、又は前記第１電極ユニットの巻取方向に沿って、前記第１絶縁テープは延在して前記第２狭面を取り巻き、且つ前記終端は前記第２扁平面に位置する請求項２に記載の二次電池。
【請求項4】
前記第１電極ユニットの幅方向に沿って、前記第１絶縁テープの始端と前記第１終線との距離は０．５ｃｍより大きい請求項２又は３に記載の二次電池。
【請求項5】
前記第１絶縁テープの面積をＳ１とし、前記第１扁平面、前記第２扁平面、前記第１狭面及び前記第２狭面の面積の和をＳ２とし、Ｓ１とＳ２との比は５０％～９０％である請求項２～４のいずれか１項に記載の二次電池。
【請求項6】
前記電極組立体は第２電極ユニットを更に含み、前記第２電極ユニットは前記電極組立体の前記厚さ方向に沿う他端に位置し、前記第２電極ユニットは正極極板、負極極板及びセパレータを含み、前記セパレータは正極極板と負極極板を隔て、前記第２電極ユニットは扁平状構造として巻き取られて巻き取られた末端に第２終線を形成し、且つ前記第２電極ユニットの最外輪の前記負極極板は最外輪の前記正極極板の外側に位置し、
前記二次電池は第２絶縁テープを更に含み、前記第２絶縁テープは少なくとも前記第２終線の一部を被覆し、
前記ケースは第２側壁を更に有し、前記第２側壁は前記電極組立体の前記厚さ方向に沿う他方側に位置し、
前記第２電極ユニットの表面は第３扁平面を含み、前記第３扁平面は、前記厚さ方向に沿って前記第２電極ユニットの前記第２側壁に近接する一端に位置し、前記第２絶縁テープの少なくとも一部は前記第３扁平面に密着する請求項２～５のいずれか１項に記載の二次電池。
【請求項7】
前記第２電極ユニットの表面は第４扁平面を更に含み、前記第４扁平面は、前記厚さ方向に沿って前記第２電極ユニットの前記第１電極ユニットに近接する一端に位置し、前記第２絶縁テープの始端及び前記第２終線はいずれも前記第４扁平面に位置する請求項６に記載の二次電池。
【請求項8】
前記厚さ方向に沿って、前記第２扁平面に接着される前記第１絶縁テープの部分は前記第４扁平面に接着される前記第２絶縁テープの部分と重ならない請求項７に記載の二次電池。
【請求項9】
前記負極極板は負極集電体と、前記負極集電体の２つの表面にコーティングされる負極活物質層とを含み、前記第１電極ユニットの巻取軸に平行な長さ方向に沿って、前記第１電極ユニットは反対設置される２つの端面を有し、
前記長さ方向に沿って、前記第１絶縁テープのエッジは前記負極活物質層を超えるが、前記端面を超えない請求項１～８のいずれか１項に記載の二次電池。
【請求項10】
前記第１絶縁テープは基体及び接着層を含み、前記基体は前記接着層を介して前記第１電極ユニットの表面に接着される請求項１～９のいずれか１項に記載の二次電池。
【請求項11】
前記基体の厚さは１０μｍ～５０μｍであり、前記基体の弾性率は１Ｇｐａ～６Ｇｐａであり、前記接着層の厚さは０．５μｍ～１５μｍであり、前記接着層の接着強度は０．０５Ｎ／ｍｍ２より大きい請求項１０に記載の二次電池。
【請求項12】
前記二次電池は前記ケースの内部に位置する保護部材を更に含み、前記保護部材は前記電極組立体及び前記第１絶縁テープと、前記ケースとを隔てる請求項１～１１のいずれか１項に記載の二次電池。
【請求項13】
前記第１電極ユニットの最外輪のセパレータは最外輪の負極極板の外側に位置する請求項１～１２のいずれか１項に記載の二次電池。
【請求項14】
前記第１電極ユニットのセパレータは巻き取られた末端に前記第１終線を形成する請求項１３に記載の二次電池。
【請求項15】
前記トップカバー組立体はトップカバープレート、電極端子及びアダプタシートを含み、前記トップカバープレートは前記ケースに溶接され、前記電極端子は前記トップカバープレートに設置され、前記アダプタシートは前記電極端子及び前記電極組立体に電気的に接続される請求項１～１４のいずれか１項に記載の二次電池。
【請求項16】
二次電池の成形方法であって、正極極板、負極極板及びセパレータを一体に巻き取ることにより第１電極ユニットを製造し、前記第１電極ユニットは巻取末端に第１終線を形成し、且つ前記第１電極ユニットの最外輪の前記負極極板は最外輪の前記正極極板の外側に位置し、前記第１電極ユニットはその厚さ方向に沿う一端に第１扁平面を有することと、
前記第１電極ユニットの表面に第１絶縁テープを接着して、前記第１絶縁テープに少なくとも前記第１終線の一部の領域及び前記第１扁平面の一部の領域を被覆させることと、
前記第１電極ユニットの正極無地領域及び負極無地領域をそれぞれ２つのアダプタシートに溶接し、次に、前記２つのアダプタシートをそれぞれトップカバー組立体の２つの電極端子に溶接することと、
前記第１電極ユニットと、前記第１電極ユニットに接着される第１絶縁テープとをケースの収容キャビティに入れ、次に、ケースとトップカバー組立体のトップカバープレートとを溶接することと、を含む二次電池の成形方法。
【国際調査報告】