特表 2024-537650 電極組立体、電極組立体の製造方法、二次電池、電池パック、および自動車

(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】2024-10-16

(54)【発明の名称】電極組立体、電極組立体の製造方法、二次電池、電池パック、および自動車

(51)【国際特許分類】

   H01M 4/13 20100101AFI20241008BHJP

   H01M 4/02 20060101ALI20241008BHJP

   H01M 10/052 20100101ALI20241008BHJP

   H01M 10/04 20060101ALI20241008BHJP

   H01M 50/107 20210101ALI20241008BHJP

   H01M 50/545 20210101ALI20241008BHJP

   H01M 50/56 20210101ALI20241008BHJP

【ＦＩ】

H01M4/13

H01M4/02 Z

H01M10/052

H01M10/04 W

H01M50/107

H01M50/545

H01M50/56

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024515721

(86)(22)【出願日】2023-07-05

(85)【翻訳文提出日】2024-03-29

(86)【国際出願番号】 KR2023009487

(87)【国際公開番号】W WO2024010357

(87)【国際公開日】2024-01-11

(31)【優先権主張番号】10-2022-0082557

(32)【優先日】2022-07-05

(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】521065355

【氏名又は名称】エルジー エナジー ソリューション リミテッド

(74)【代理人】

【識別番号】110000877

【氏名又は名称】弁理士法人ＲＹＵＫＡ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】キム、テウー

(72)【発明者】

【氏名】キム、ジンスー

【テーマコード（参考）】

5H011

5H028

5H029

5H043

5H050

【Ｆターム（参考）】

5H011AA03

5H011CC06

5H028AA05

5H028BB04

5H028BB07

5H028CC08

5H028CC13

5H028EE10

5H028HH05

5H029AJ14

5H029AK01

5H029AK03

5H029AL02

5H029AL06

5H029AL07

5H029AL11

5H029AL12

5H029AM03

5H029AM07

5H029BJ14

5H029CJ03

5H029CJ05

5H029EJ12

5H029HJ04

5H029HJ07

5H029HJ12

5H043AA03

5H043AA19

5H043BA11

5H043BA19

5H043CA03

5H043DA03

5H043EA08

5H043LA21D

5H043LA21E

5H050AA19

5H050BA08

5H050CA01

5H050CA07

5H050CA08

5H050CA09

5H050CB02

5H050CB07

5H050CB08

5H050CB11

5H050CB12

5H050FA05

5H050GA03

5H050GA07

5H050GA22

5H050HA03

5H050HA04

5H050HA07

5H050HA12

(57)【要約】

本発明は、第１電極、セパレータ、および第２電極が積層された電極組立体であって、前記第１電極は、集電体、および前記集電体の両面にそれぞれ設けられた第１活物質層および第２活物質層を含み、前記第１電極のいずれか一端部は、前記集電体の一面に第１活物質層が設けられ、他面に第２活物質層が設けられていない片面コーティング部；および前記集電体の両面に第１活物質層および第２活物質層が設けられていない未コーティング部を含み、前記片面コーティング部の前記第１活物質層と前記未コーティング部との境界を覆うように設けられたスウェリングテープを含む電極組立体、これを含む二次電池、電池パック、自動車、および電極組立体の製造方法を提供する。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１電極、セパレータ、および第２電極が積層された電極組立体であって、
前記第１電極は、集電体、および前記集電体の両面にそれぞれ設けられた第１活物質層および第２活物質層を含み、
前記第１電極のいずれか一端部は、前記集電体の一面に前記第１活物質層が設けられ、他面に前記第２活物質層が設けられていない片面コーティング部；および前記集電体の両面に前記第１活物質層および前記第２活物質層が設けられていない未コーティング部を含み、
前記片面コーティング部の前記第１活物質層と前記未コーティング部との境界を覆うように設けられたスウェリングテープを含む、電極組立体。

【請求項2】

前記片面コーティング部の前記第２活物質層が設けられていない他面に設けられたスウェリングテープをさらに含む、請求項１に記載の電極組立体。

【請求項3】

前記第１活物質層は、前記セパレータを介在させて前記第２電極に対向する面に設けられる、請求項１に記載の電極組立体。

【請求項4】

前記第１活物質層は、前記電極組立体の長さ方向に前記第２電極よりも長く設けられる、請求項３に記載の電極組立体。

【請求項5】

前記第２活物質層は、前記電極組立体の長さ方向に前記第２電極よりも短く設けられる、請求項１に記載の電極組立体。

【請求項6】

前記電極組立体は、巻き取られたゼリーロール型である、請求項１に記載の電極組立体。

【請求項7】

前記第１電極は、前記巻き取られたゼリーロール型電極組立体の最外側電極である、請求項６に記載の電極組立体。

【請求項8】

前記第１活物質層と前記未コーティング部との境界を覆うように設けられた前記スウェリングテープは、前記ゼリーロール型電極組立体の前記第１電極の内周面に設けられる、請求項７に記載の電極組立体。

【請求項9】

前記第１電極の前記集電体は、銅を含む、請求項１に記載の電極組立体。

【請求項10】

前記第１電極は負極であり、前記第２電極は正極である、請求項１に記載の電極組立体。

【請求項11】

前記電極組立体の長さ方向における前記スウェリングテープの長さは３０ｍｍ以下である、請求項１に記載の電極組立体。

【請求項12】

前記電極組立体の幅方向における前記スウェリングテープの幅は、前記電極組立体の幅１００％に対して５０％以上である、請求項１に記載の電極組立体。

【請求項13】

前記片面コーティング部の前記第１活物質層と前記未コーティング部との境界を覆うように設けられた前記スウェリングテープの全面積１００％を基準として、前記第１活物質層を覆った前記スウェリングテープの面積が５％～２０％である、請求項１に記載の電極組立体。

【請求項14】

前記スウェリングテープは、前記第２電極と重ならない、請求項１に記載の電極組立体。

【請求項15】

前記スウェリングテープは、電解液により膨張する、請求項１に記載の電極組立体。

【請求項16】

前記スウェリングテープは、ポリウレタンを含む、請求項１５に記載の電極組立体。

【請求項17】

第１電極、セパレータ、および第２電極を積層して電極組立体を製造する段階として、前記第１電極は、集電体、および前記集電体の両面にそれぞれ設けられた第１活物質層および第２活物質層を含み、前記第１電極のいずれか一端部は、前記集電体の一面に前記第１活物質層が設けられ、他面に前記第２活物質層が設けられていない片面コーティング部、および前記集電体の両面に前記第１活物質層および前記第２活物質層が設けられていない未コーティング部を含む電極組立体を製造する段階；および
前記片面コーティング部の前記第１活物質層と前記未コーティング部との境界を覆うように設けられたスウェリングテープを配置する段階
を含む、電極組立体の製造方法。

【請求項18】

前記片面コーティング部の第２活物質層が設けられていない他面に設けられたスウェリングテープを配置する段階をさらに含む、請求項１７に記載の電極組立体の製造方法。

【請求項19】

前記片面コーティング部の前記第１活物質層と前記未コーティング部との境界を覆うように配置された前記スウェリングテープ上に吸着パッドが設けられ、
前記吸着パッドを用いて、第１電極の片面コーティング部から未コーティング部方向に前記スウェリングテープを押しつつ貼り付ける段階をさらに含む、請求項１７に記載の電極組立体の製造方法。

【請求項20】

前記吸着パッドは、前記第１電極の未コーティング部よりも片面コーティング部方向に厚さがさらに厚い段差部を有する、請求項１９に記載の電極組立体の製造方法。

【請求項21】

請求項１７～２０のいずれか一項に記載の電極組立体の製造方法により設けられる電極組立体。

【請求項22】

請求項１～１６のいずれか一項に記載の電極組立体；
電解質；および
前記電極組立体と前記電解質を収納する電池缶を含む二次電池。

【請求項23】

前記第１電極の前記集電体は、前記電池缶と電気的に連結される、請求項２２に記載の二次電池。

【請求項24】

請求項２２に記載の二次電池を少なくとも一つ含む電池パック。

【請求項25】

請求項２４に記載の電池パックを少なくとも一つ含む自動車。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電極組立体、電極組立体の製造方法、二次電池、電池パック、および自動車に関する。本出願は、２０２２年０７月０５日付にて韓国特許庁に提出された韓国特許出願第１０－２０２２－００８２５５７号の出願日の利益を主張し、その内容のすべては本明細書に含まれる。

【背景技術】

【0002】

製品群に応じた適用容易性が高く、高いエネルギー密度などの電気的特性を有する二次電池は、携帯用機器だけでなく、電気的駆動源により駆動する電気自動車（ＥＶ、Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）、ハイブリッド自動車（ＨＥＶ、Ｈｙｂｒｉｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）などに普遍的に応用されている。

【0003】

このような二次電池は、化石燃料の使用を画期的に減少可能であるという一次的な利点だけでなく、エネルギーの使用による副産物が全く発生しないという利点も有するため、環境に優しさおよびエネルギー効率性の向上のための新しいエネルギー源として注目されている。

【0004】

現在広く用いられる二次電池の種類としては、リチウムイオン電池、リチウムポリマー電池、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、ニッケル亜鉛電池などが挙げられる。このような単位二次電池セルの作動電圧は約２．５Ｖ～４．５Ｖである。したがって、これよりも高い出力電圧が求められる場合、複数の二次電池を直列に連結して電池パックを構成したりもする。

【0005】

また、電池パックに求められる充放電容量に応じて、複数の二次電池を並列連結して電池パックを構成したりもする。したがって、前記電池パックに含まれる二次電池の数および電気的連結形態は、求められる出力電圧および／または充放電容量に応じて多様に設定されることができる。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明は、電極組立体の負極において活物質層が片面にのみ設けられた片面コーティング部と、活物質層が設けられていない未コーティング部との境界を覆うようにスウェリングテープを設けることで、高エネルギー密度の実現が可能な電極組立体および電極組立体の製造方法を提供することを目的とする。

【0007】

本発明のまた一つの目的は、前記のような改善された構造を有する電極組立体を含む二次電池、電池パック、および自動車を提供することにある。

【0008】

ただし、本発明が解決しようとする技術的課題は、前述した課題に限定されず、言及していない他の課題は、後述する発明の説明から当業者に明らかに理解できるものである。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明の一実施態様は、第１電極、セパレータ、および第２電極が積層された電極組立体であって、前記第１電極は、集電体、および前記集電体の両面にそれぞれ設けられた第１活物質層および第２活物質層を含み、前記第１電極のいずれか一端部は、前記集電体の一面に前記第１活物質層が設けられ、他面に前記第２活物質層が設けられていない片面コーティング部；および前記集電体の両面に前記第１活物質層および前記第２活物質層が設けられていない未コーティング部を含み、前記片面コーティング部の前記第１活物質層と前記未コーティング部との境界を覆うように設けられたスウェリングテープを含む、電極組立体を提供する。

【0010】

本発明のまた一つの実施態様は、第１電極、セパレータ、および第２電極を積層して電極組立体を製造する段階として、前記第１電極は、集電体、および前記集電体の両面にそれぞれ設けられた第１活物質層および第２活物質層を含み、前記第１電極のいずれか一端部は、前記集電体の一面に前記第１活物質層が設けられ、他面に前記第２活物質層が設けられていない片面コーティング部、および前記集電体の両面に前記第１活物質層および前記第２活物質層が設けられていない未コーティング部を含む電極組立体を製造する段階；および前記片面コーティング部の前記第１活物質層と前記未コーティング部との境界を覆うように設けられたスウェリングテープを配置する段階を含む、電極組立体の製造方法を提供する。

【0011】

本発明のまた一つの実施態様は、前述した実施態様による電極組立体を含む二次電池、電池パック、および自動車を提供する。

【発明の効果】

【0012】

高容量および高出力を要する二次電池の開発傾向により、限られた空間内に多量の電極を入れるために、集電体やセパレータの厚さ、電池缶およびトップキャップなどの大きさや構造を変更して最適化を進めている。

【0013】

負極の銅集電体を外側タブとして活用する場合、従来の電極組立体における外側タブとセパレータを除去し、電池缶に集電体が直接当接して電気的に連結されるため、セパレータおよび外側タブの投入量を減らすことができ、電極組立体の外径を減少させて前記電池缶内での空間確保が可能であり、コストを節減することができる。

【0014】

また、負極の銅集電体を外側タブとして活用する場合、電池缶内で空間を確保して二次電池の容量実現や出力を改善することができ、銅集電体が電池缶に当接して熱を伝達する面積が増加するため、発熱レベルが改善され、電極のエネルギー密度を増加させることができる。

【0015】

従来の電極組立体において、負極集電体の片面コーティング部ではなく、未コーティング部にスウェリングテープが貼り付けられる場合、ワインダー機器により切断されたスウェリングテープを移送して負極に置くことになるが、この際、薄い集電体の特性上、しわが発生し、今後の二次電池の組立工程で電極組立体を電池缶に挿入する際に電極組立体が損傷する危険がある。

【0016】

本発明の実施態様によれば、電極組立体は、負極において活物質層が片面にのみ設けられた片面コーティング部と、活物質層が設けられていない未コーティング部との境界を覆うようにスウェリングテープを設けることで、前記集電体のしわおよびスウェリングテープに発生する気泡を最小化して外観不良リスクを制御し、電極組立体の外径が増加するのを防止し、二次電池の組立工程で電極組立体を電池缶に挿入する際に電極組立体が損傷する危険を解消することができる。

【0017】

これにより、負極集電体に形成されたしわなどにより発生し得る安全上の問題を解消することができ、そこで、電池に印加される電流を安定的に増加するようにすることができる。したがって、高エネルギー密度の実現が可能であり、高容量および高出力の二次電池を提供することができる。

【0018】

ただし、本発明により得られる有利な効果は、前述した効果に限定されず、言及していない他の効果は、後述する発明の説明から当業者に明らかに理解できるものである。

【図面の簡単な説明】

【0019】

本明細書に添付される以下の図面は、本発明の好ましい実施形態を例示するものであり、後述する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させる役割をするものであるため、本発明がその図面に記載された事項にのみ限定して解釈してはならない。

【0020】

【図1】本発明の比較例による従来の電極組立体において、第１電極と第２電極が対面する形態を概略的に示す図である。

【図2(a)】本発明の比較例による従来の電極組立体において、第１電極集電体にしわが発生した場合を示す写真である。

【図2(b)】本発明の比較例による従来の電極組立体において、第１電極集電体にしわが発生した場合を示す写真である。

【図3(a)】本発明の比較例による従来の電極組立体において、第１電極集電体およびスウェリングテープにしわおよび気泡が発生した場合を示す写真である。

【図3(b)】前記第１電極集電体およびスウェリングテープのしわおよび気泡がセパレータに転写された場合を示す写真である。

【図4】本発明の実施形態による電極組立体において、第１電極と第２電極が対面する形態を概略的に示す図である。

【図5】本発明の実施形態による電極組立体において、第１電極と第２電極が対面する形態を示す斜視図である。

【図6】本発明の実施形態による電極組立体が巻き取られたゼリーロールにおいて、巻取軸方向に垂直な端部を概略的に示す平面図である。

【図7】本発明の実施形態による、巻き取られた電極組立体の外周面にシールテープを貼り付けた場合を示す写真である。

【図8】本発明の実施形態による電極組立体において、第１電極集電体およびスウェリングテープにしわおよび気泡が発生していない場合を示す写真である。

【図9】本発明の比較例による電極組立体において、第１電極集電体の浮き現象が発生する場合および第１電極集電体の浮き高さを測定する部分を示す写真である。

【図10】本発明の実施形態による二次電池を含む電池パックの概略的な構成を示す図である。

【図11】本発明の実施形態による電池パックを含む自動車の概略的な構成を示す図である。

【符号の説明】

【0021】

１、１１１ ・・・電極組立体
１０、１００ ・・・第１電極
１１、１１０ ・・・第１電極集電体
１２、１２０ ・・・第１電極の第１活物質層
１３、１３０ ・・・第１電極の第２活物質層
１４、１４０ ・・・第１電極の片面コーティング部
１５、１５０ ・・・第１電極の未コーティング部
２０、２００ ・・・第２電極
３０、３００ ・・・セパレータ
４０、４００ ・・・スウェリングテープ
４１０ ・・・第１活物質層と未コーティング部との境界を覆うように設けられたスウェリングテープ
４２０ ・・・第１活物質層を覆ったスウェリングテープの長さ
４３０ ・・・第１活物質層を覆ったスウェリングテープの面積
４４０ ・・・未コーティング部を覆ったスウェリングテープの長さ
４５０ ・・・第２活物質層とスウェリングテープの離隔長さ
４６０ ・・・スウェリングテープの長さ
４７０ ・・・スウェリングテープの幅
５０、５００ ・・・吸着パッド
５１０ ・・・吸着パッドの段差部
６００ ・・・二次電池
６１０ ・・・ゼリーロール
６２０ ・・・電池缶
６３０ ・・・シールテープ
７００ ・・・電池パック
７１０ ・・・パックハウジング
８００ ・・・自動車
Ｗ ・・・巻取方向
Ｐ ・・・電極組立体の長さ方向、巻取軸に垂直な方向
Ｈ ・・・電極組立体の幅方向、巻取軸方向
ｄ ・・・第１電極集電体の浮き高さ

【発明を実施するための形態】

【0022】

本明細書および特許請求の範囲で用いられている用語や単語は、通常的もしくは辞書的な意味に限定して解釈してはならず、発明者らは、自分の発明を最善の方法で説明するために、用語の概念を適切に定義することができるという原則に則って、本発明の技術的思想に合致する意味と概念に解釈すべきである。

【0023】

本明細書の全体にわたって、ある部分がある構成要素を「含む」という場合、これは、特に反対の記載がない限り、他の構成要素を除くのではなく、他の構成要素をさらに含んでもよいことを意味する。

【0024】

また、明細書に記載された「…部」などの用語は、少なくとも一つの機能や動作を処理する単位を意味する。

【0025】

本明細書に記載された実施形態および図面に示された構成は、本発明の最も好ましい一実施形態にすぎず、本発明の技術的思想を全て代弁するものではないため、本出願時点でこれらを代替可能な様々な等価物および変形例が存在し得ることを理解しなければならない。

【0026】

発明の理解を助けるために、添付された図面は、実際の縮尺ではなく、一部の構成要素の寸法が誇張して示されてもよい。また、互いに異なる実施形態において、同一の構成要素に対しては同一の参照番号が付されてもよい。

【0027】

以下、図面を参照して本発明の一実施形態について説明する。

【0028】

本発明の一実施態様は、第１電極１００、セパレータ３００、および第２電極２００が積層された電極組立体１１１であって、前記第１電極１００は、集電体１１０、および前記集電体１１０の両面にそれぞれ設けられた第１活物質層１２０および第２活物質層１３０を含み、前記第１電極１００のいずれか一端部は、前記集電体１１０の一面に第１活物質層１２０が設けられ、他面に第２活物質層１３０が設けられていない片面コーティング部１４０；および前記集電体１１０の両面に第１活物質層１２０および第２活物質層１３０が設けられていない未コーティング部１５０を含み、前記片面コーティング部１４０の前記第１活物質層１２０と前記未コーティング部１５０との境界を覆うように設けられたスウェリングテープ４１０を含む、電極組立体１１１を提供する。

【0029】

電極組立体１１１は、第１電極集電体１１０の一面にのみ第１活物質層１２０が設けられた片面コーティング部１４０と、第１および第２活物質層１２０、１３０が設けられていない未コーティング部１５０との境界を覆うようにスウェリングテープ４１０を設けることで、前記集電体１１０のしわの発生を最小化して外観不良リスクを制御し、二次電池６００の組立工程で電極組立体１１１を電池缶６２０に挿入する際に電極組立体１１１が損傷する危険を解消することができる。

【0030】

図１は、本発明の比較例による従来の電極組立体１において、第１電極１０と第２電極２０が対面する形態を概略的に示す図である。

【0031】

図１を参照すれば、従来の電極組立体１において、第１電極集電体１１の前記片面コーティング部１４ではなく、前記未コーティング部１５にスウェリングテープ４０が貼り付けられる場合、ワインダー機器により切断されたスウェリングテープ４０を移送して第１電極１０に置くことになるが、この際、薄い集電体１１の特性上、しわが発生し、今後の二次電池の組立工程で電極組立体１を電池缶に挿入する際に電極組立体１が損傷する危険がある。

【0032】

図２（ａ）および図２（ｂ）は、本発明の比較例による従来の電極組立体において、第１電極集電体にしわおよび浮きが発生した場合を示す写真であり、図３（ａ）は、本発明の比較例による従来の電極組立体において、第１電極集電体およびスウェリングテープにしわおよび気泡が発生した場合、図３（ｂ）は、前記第１電極集電体およびスウェリングテープのしわおよび気泡がセパレータに転写された場合を示す写真である。

【0033】

図２（ａ）および図２（ｂ）を参照すれば、従来の電極組立体において、第１電極集電体１１の前記片面コーティング部１４ではなく、前記未コーティング部１５にスウェリングテープ４０が貼り付けられる場合、薄い集電体１１の特性上、しわおよび浮きが発生し得る。前記第１電極集電体１１にしわおよび浮きが発生すると、今後の二次電池の組立工程で電極組立体１を電池缶に挿入する際に、前記第１電極集電体１１が破れたり折れたりするなど、電極組立体１が損傷し得る。

【0034】

図３（ａ）は、従来の電極組立体において、第１電極集電体の前記片面コーティング部ではなく、前記未コーティング部にスウェリングテープが貼り付けられる場合、左側の写真は、前記スウェリングテープの貼り付け時に気泡などが発生し、前記スウェリングテープにしわおよび気泡が発生した場合を示し、右側の写真は、前記スウェリングテープの貼り付け時のしわおよび気泡などの発生により前記第１電極集電体にしわが発生した場合を示す。

【0035】

図３（ｂ）は、前記第１電極集電体およびスウェリングテープに発生したしわおよび気泡がセパレータに転写された場合を示す。

【0036】

図３（ａ）および図３（ｂ）を参照すれば、前記第１電極集電体１１およびスウェリングテープ４０に発生したしわがセパレータ３０まで転写されると、電極にも直接的な影響を及ぼし、例えば、電極活物質が析出される危険がある。

【0037】

また、第１電極集電体１１にしわが発生した場合、これを含む電極組立体１を缶に挿入する際に、最外側部の前記集電体１１が破れるなど、電極組立体１が損傷し得る。

【0038】

図４および図５は、本発明の実施形態による電極組立体１１１において、第１電極１００と第２電極２００が対面する形態を概略的に示す図および斜視図であり、図６は、本発明の実施形態による電極組立体１１１が巻き取られたゼリーロール６１０において、巻取軸方向に垂直な端部を概略的に示す平面図である。

【0039】

図４～６を参照すれば、電極組立体１１１は、第１電極集電体１１０の一面にのみ第１活物質層１２０が設けられた片面コーティング部１４０と、第１および第２活物質層１２０、１３０が設けられていない未コーティング部１５０との境界を覆うようにスウェリングテープ４１０を設けることで、前記第１電極集電体１１０のしわの発生を最小化して外観不良リスクを制御し、二次電池の組立工程で電極組立体１１１を電池缶６２０に挿入する際に前記電極組立体１１１が損傷する危険を解消することができる。

【0040】

本発明の一実施態様によれば、電極組立体１１１は、第１電極１００、セパレータ３００、および第２電極２００が積層された構造として、前記第１電極は、集電体１１０、および前記集電体１１０の両面にそれぞれ設けられた第１活物質層１２０および第２活物質層１３０を含む。

【0041】

前記第１電極１００のいずれか一端部は、前記集電体１１０の一面に第１活物質層１２０が設けられ、他面に第２活物質層１３０が設けられていない片面コーティング部１４０；および前記集電体１１０の両面に第１活物質層１２０および第２活物質層１３０が設けられていない未コーティング部１５０を含む。

【0042】

また、前記電極組立体１１１は、前記片面コーティング部１４０の前記第１活物質層１２０と前記未コーティング部１５０との境界を覆うように設けられたスウェリングテープ４１０を含む。

【0043】

前記第１電極１００の活物質塗布部から前記スウェリングテープ４１０が貼り付けられることで、スウェリングテープ４１０内の気泡およびしわの発生を抑制することができ、これにより、前記第１電極集電体１１０のしわの発生を最小化することができる。

【0044】

このような第１電極１００は、特に限定されず、当業界で周知の通常の方法により第１活物質層１２０および第２活物質層１３０を第１電極集電体１１０に結着した形態に製造することができる。

【0045】

一例として、前記第１電極１００の片面コーティング部１４０において前記集電体１１０の一面に設けられた第１活物質層１２０は、前記第１電極１００の活物質塗布部であってもよく、前記第１電極１００において前記集電体１１０の両面に第１活物質層１２０および第２活物質層１３０が設けられていない未コーティング部１５０は、前記第１電極１００の無地部であってもよい。

【0046】

前記スウェリングテープ４１０は、前記第１電極１００において片面コーティング部１４０の前記第１活物質層１２０と前記未コーティング部１５０との境界を覆うように設けられることで、今後の電極組立体１１１の電池缶６２０への収納時に電解液によりスウェリングテープ４１０が膨張する場合に、巻き取られた電極組立体１１１を巻取中心部から巻取外側部方向に押し、前記第１電極集電体１１０が電池缶６２０に当接するようにしてタブの役割をすることができるようにする。

【0047】

この際、前記巻き取られた電極組立体１１１の巻取中心部は、電極組立体１１１のコア部であってもよい。

【0048】

一実施態様によれば、前記電極組立体１１１は、前記片面コーティング部１４０の前記第２活物質層１３０が設けられていない他面に設けられたスウェリングテープ４００をさらに含む。

【0049】

前記電極組立体１１１が充放電を繰り返すと、第２電極２００の一端部が収縮または膨張するにつれ、対面する第１電極部分に応力が集中してクラックが発生し得るが、前記片面コーティング部１４０の前記第２活物質層１３０が設けられていない他面に設けられたスウェリングテープ４００をさらに含む場合に、前記クラックの発生を防止することができる。

【0050】

また、前記片面コーティング部１４０の前記第２活物質層１３０が設けられていない他面に設けられたスウェリングテープ４００をさらに含む場合、前記第１活物質層１２０と前記未コーティング部１５０との境界を覆うように設けられたスウェリングテープ４１０と重ならないように設けられ、前記スウェリングテープ４００が膨張して第１電極集電体１１０を巻取外側部から巻取中心部方向に押し、前記第１電極集電体１１０が電池缶６２０によく密着するようにして抵抗減少および放熱効果を有することができる。

【0051】

一実施態様によれば、前記第１活物質層１２０は、前記セパレータ３００を介在させて前記第２電極２００に対向する面に設けられ、前記電極組立体の長さ方向（Ｐ）に前記第２電極２００よりも長く設けられる。

【0052】

前記電極組立体１１１は、巻き取られたゼリーロール型であってもよく、前記電極組立体の長さ方向（Ｐ）とは、巻き取られた電極組立体の巻取軸に垂直な方向（Ｐ）を意味する。

【0053】

前記第１活物質層１２０が前記セパレータ３００を介在させて前記第２電極２００に対向する面で前記電極組立体の長さ方向（Ｐ）に前記第２電極２００よりも長く設けられることで、前記電極組立体１１１の巻取時にも前記第１活物質層１２０が前記セパレータ３００を介在させて前記第２電極２００に対向するように位置することができ、この際、電極組立体１１１の充電時にもセパレータ３００の損傷を防止し、電池の寿命減少を防止することができる。

【0054】

一実施態様によれば、前記電極組立体１１１の第２活物質層１３０は、前記電極組立体の長さ方向（Ｐ）に前記第２電極２００よりも短く設けられる。

【0055】

前記電極組立体１１１は、巻き取られたゼリーロール型であってもよく、前記電極組立体の長さ方向（Ｐ）とは、巻き取られた電極組立体の巻取軸に垂直な方向（Ｐ）を意味する。

【0056】

前記第２活物質層１３０が前記電極組立体の長さ方向（Ｐ）に前記第２電極２００よりも短く設けられることで、前記電極組立体の長さ方向（Ｐ）に前記第２電極２００よりも長く設けられる前記第１活物質層１２０に比べて短く設けられることができる。そこで、第１電極１００の第１および第２活物質層１２０、１３０は、ミスマッチの形態で設けられることができ、前記電極組立体１１１の巻取時にゼリーロール６１０の外周面に設けられる第１電極集電体１１０が外側部方向に露出することができる。

【0057】

一実施態様によれば、前記電極組立体１１１は、巻き取られたゼリーロール型であり、前記第１電極１００は、前記巻き取られたゼリーロール型電極組立体６１０の最外側電極である。

【0058】

前記第１電極１００は、前記巻き取られたゼリーロール型電極組立体６１０の最外側電極であり、前記巻き取られたゼリーロール６１０の外周面で前記第１電極１００に含まれる第１電極集電体１１０が外側部方向に露出することができる。

【0059】

一実施態様によれば、前記第１活物質層１２０と前記未コーティング部１５０との境界を覆うように設けられたスウェリングテープ４１０は、前記ゼリーロール型電極組立体６１０の第１電極１００の内周面に設けられる。そこで、第１電極集電体１１０を外側タブとし、前記集電体１１０が電池缶６２０に当接して熱を伝達する面積が増加することができるため、発熱レベルが改善され、電極のエネルギー密度を増加させることができる。

【0060】

前記巻き取られたゼリーロール型電極組立体６１０の最外側電極である第１電極１００において片面コーティング部１４０の前記第１活物質層１２０と前記未コーティング部１５０との境界を覆うように設けられた前記スウェリングテープ４１０を含むことで、今後の電極組立体１１１の電池缶６２０への収納時に電解液によりスウェリングテープ４１０が膨張する場合に、巻き取られた電極組立体１１１を巻取中心部から巻取外側部方向に押し、前記第１電極集電体１１０が電池缶６２０に当接するようにしてタブの役割をすることができるようにする。

【0061】

一実施態様によれば、前記電極組立体１１１において、第１電極集電体１１０は、銅を含む。前記電極組立体１１１において、第１電極集電体１１０は、当業界で公知の物質であれば限定なく使用可能であり、第１電極集電体１１０の非限定的な例としては、銅、金、ニッケルまたは銅合金、またはこれらの組み合わせにより製造される箔などが挙げられる。

【0062】

一例によれば、前記電極組立体１１１において、第１電極集電体１１０が銅を含む場合、今後の電極組立体１１１の電池缶６２０への収納時に前記第１電極集電体１１０が電池缶６２０に当接するようにしてタブの役割をすることができ、この際、前記第１電極集電体１１０は、前記電池缶６２０と電気的に連結されることができる。

【0063】

一例によれば、前記電極組立体１１１において、第１電極１００は負極であり、前記第２電極２００は正極である。

【0064】

本発明の一実施態様によれば、前記電極組立体１１１において、電極組立体の長さ方向（Ｐ）における前記スウェリングテープの長さ（４６０）は３０ｍｍ以下である。

【0065】

前記電極組立体１１１は、巻き取られたゼリーロール型であってもよく、前記電極組立体の長さ方向（Ｐ）とは、巻き取られた電極組立体の巻取軸に垂直な方向（Ｐ）を意味する。

【0066】

前記スウェリングテープの長さ（４６０）は３０ｍｍ以下、２８ｍｍ以下、２５ｍｍ以下、２３ｍｍ以下、または２１ｍｍ以下であってもよい。前記スウェリングテープの長さ（４６０）は１０ｍｍ以上、１３ｍｍ以上、１５ｍｍ以上、または１７ｍｍ以上であってもよい。

【0067】

前記スウェリングテープの長さ（４６０）が３０ｍｍ超過である場合には、一つの長いスウェリングテープが前記未コーティング部に貼り付けられる貼り付け面積が長くなり、第１電極集電体のしわが激しくなり得る。前記スウェリングテープの長さ（４６０）が１０ｍｍ未満である場合には、今後の電極組立体の電池缶への収納時に電解液により膨張したスウェリングテープが電極組立体を巻取中心部から巻取外側部方向に押す力が弱く、前記第１電極集電体をタブとして用いることができない。

【0068】

一実施形態によれば、前記電極組立体の長さ方向（Ｐ）における前記第１活物質層を覆ったスウェリングテープの長さ（４２０）は１ｍｍ～３ｍｍであってもよい。前記範囲は、電極組立体の大きさ、長さ、および比率に応じて多様に設定されることができる。

【0069】

一例として、前記電極組立体の長さ方向（Ｐ）における前記第１活物質層を覆ったスウェリングテープの長さ（４２０）は１ｍｍ以上、１．３ｍｍ以上、または１．５ｍｍ以上であってもよい。一例として、前記電極組立体の長さ方向（Ｐ）における前記第１活物質層を覆ったスウェリングテープの長さ（４２０）は３ｍｍ以下、２．７ｍｍ以下、または２．５ｍｍ以下であってもよい。

【0070】

前記第１活物質層を覆ったスウェリングテープの長さ（４２０）が前記範囲を満たす場合、前記スウェリングテープ４１０に発生する気泡を最小化して外観不良リスクを制御し、二次電池６００の組立工程で電極組立体１１１を電池缶６２０に挿入する際に電極組立体１１１が損傷する危険を解消することができる。

【0071】

前記スウェリングテープの長さ（４６０）は、前記電極組立体の長さ方向（Ｐ）における前記第１活物質層を覆ったスウェリングテープの長さ（４２０）と、前記未コーティング部を覆ったスウェリングテープの長さ（４４０）とを合わせた長さと等しい。

【0072】

一実施態様によれば、前記電極組立体１１１において、前記電極組立体の幅方向（Ｈ）における前記スウェリングテープの幅（４７０）は、前記電極組立体の幅１００％に対して５０％以上である。

【0073】

前記電極組立体１１１は、巻き取られたゼリーロール型であってもよく、前記電極組立体の幅方向（Ｈ）とは、巻き取られた電極組立体の巻取軸方向（Ｈ）を意味する。

【0074】

前記スウェリングテープの幅（４７０）は、前記電極組立体の幅１００％に対して５０％以上、５５％以上、６０％以上、６５％以上、または７０％以上であってもよい。前記スウェリングテープの幅（４７０）は、前記電極組立体の幅１００％に対して１００％以下、９８％以下、または９６％以下であってもよい。

【0075】

前記スウェリングテープの幅（４７０）が前記範囲を満たす場合、今後の電極組立体１１１の電池缶６２０への収納時に電解液によりスウェリングテープ４１０が膨張し、前記第１電極集電体１１０が電池缶６２０に当接するようにしてタブの役割を効果的に行うことができる。

【0076】

一実施態様によれば、前記スウェリングテープ４１０は、前記片面コーティング部１４０の前記第１活物質層１２０の端部を覆うように設けられ、前記第１活物質層１２０を覆った前記スウェリングテープの面積（４３０）が５％～２０％である。

【0077】

前記第１活物質層１２０を覆った前記スウェリングテープの面積（４３０）は５％以上、６％以上、７％以上、または８％以上である。前記第１活物質層１２０を覆った前記スウェリングテープの面積（４３０）は２０％以下、１８％以下、１６％以下、または１４％以下である。

【0078】

前記第１活物質層１２０を覆った前記スウェリングテープの面積（４３０）が前記範囲を満たす場合、前記スウェリングテープ４１０に発生する気泡を最小化して外観不良リスクを制御し、二次電池６００の組立工程で電極組立体１１１を電池缶６２０に挿入する際に電極組立体１１１が損傷する危険を解消することができる。

【0079】

また、今後の電極組立体１１１の電池缶６２０への収納時に電解液により膨張したスウェリングテープ４１０が前記第１電極集電体１１０を電池缶６２０に当接するようにすることができるため、タブの役割を効果的に行うことができる。

【0080】

一例によれば、前記スウェリングテープ４１０は、第２電極２００と重ならない。

【0081】

前記スウェリングテープ４１０が前記第２電極２００と重ならないようにして前記第２電極２００のリチウムイオンを十分に活用することができ、前記第１電極１００の前記片面コーティング部１４０の前記第１活物質層１２０と前記未コーティング部１５０との境界を覆うように設けられ、第１電極の無地部に効果的に貼り付けられることができる。そこで、第１電極の無地部である第１電極集電体１１０を外側部に押し、電池缶６２０によく当接するようにすることができる。

【0082】

一実施態様によれば、前記スウェリングテープ４１０は、電解液により膨張する。前記電解液は、有機溶媒を含んでもよく、例えば、エチレンカーボネート（ｅｔｈｙｌｅｎｅｃａｒｂｏｎａｔｅ、ＥＣ）、ジメチルカーボネート（ｄｉｍｅｔｈｙｌ ｃａｒｂｏｎａｔｅ、ＤＭＣ）、エチルメチルカーボネート（ｅｔｈｙｌ ｍｅｔｈｙｌ ｃａｒｂｏｎａｔｅ、ＥＭＣ）であってもよい。前記電解液の溶媒により前記スウェリングテープ４１０が膨張することができる。

【0083】

前記スウェリングテープ４１０は、活性化工程およびサイクルを経て膨張することができる。この際、スウェリングテープ４１０が膨張するか否かは、活性化工程後のサイクル進行による直流抵抗値（ＤＣＲ）の収束可否により確認することができる。

【0084】

具体的に、前記電極組立体１１１が巻き取られた形態であるゼリーロール６１０の外径に応じて交流抵抗値（ＡＣＲ）の散布が異なり得る。すなわち、ゼリーロール６１０の外径が大きい場合には、前記第１電極集電体１１０が前記電池缶６２０に十分に当接することができ、抵抗が低くなるため、交流抵抗値（ＡＣＲ）が小さく、その逆に、ゼリーロール６１０の外径が小さい場合には、前記第１電極集電体１１０が前記電池缶６２０に十分に当接することができず、相対的に抵抗が大きくなるため、交流抵抗値（ＡＣＲ）が大きい。

【0085】

活性化工程後にサイクルを進行すると、交流抵抗値（ＡＣＲ）ではなく、直流抵抗値（ＤＣＲ）によりセルの性能が分かり、前記直流抵抗値（ＤＣＲ）は、サイクル初期には差があるが、サイクルが進行するにつれて前記スウェリングテープ４１０が十分に膨張するため、前記直流抵抗値（ＤＣＲ）が一定の値に収束することができる。

【0086】

したがって、直流抵抗値（ＤＣＲ）の収束された数値により、前記スウェリングテープ４１０が十分に膨張したと判断することができる。例えば、活性化工程後、１００サイクル進行後に直流抵抗値（ＤＣＲ）が同等の直流抵抗値（ＤＣＲ）に収束することでスウェリングテープ４１０が十分に膨張したと判断することができる。

【0087】

【表1】

【0088】

一例として、表１を参照すれば、互いに異なる交流抵抗値（ＡＣＲ）を有するセルが１００サイクル進行後に同等の直流抵抗値（ＤＣＲ）に収束することを確認することができ、これにより、本発明によるスウェリングテープ４１０が十分に膨張したと判断することができる。前記スウェリングテープ４１０は、液体に含浸されて膨張または柔軟になるものであってもよく、高分子物質からなってもよい。

【0089】

前記高分子物質は、前記高分子物質が有する一つの特性として、高分子物質の鎖間に溶媒分子が浸透して体積が増加することができる。したがって、スウェリングテープ４１０は、電解液を吸収すれば膨張または柔軟になるため、今後の電極組立体１１１の電池缶６２０への収納時に電解液により前記スウェリングテープ４１０が膨張し、前記第１電極集電体１１０が電池缶６２０に当接するようにしてタブの役割を効果的に行うことができる。

【0090】

一実施態様によれば、前記スウェリングテープ４１０は、ポリウレタンを含む。前記スウェリングテープ４１０は、電解液により膨張するが、この際、電解液の溶媒により前記スウェリングテープ４１０に含まれたポリウレタンが膨張することができる。前記スウェリングテープ４１０が膨張することで、前記第１電極集電体１１０は、電池缶６２０に当接してタブの役割を効果的に行うことができる。

【0091】

本発明の一実施態様によれば、第１電極１００、セパレータ３００、および第２電極２００を積層して電極組立体１１１を製造する段階として、前記第１電極１００は、集電体１１０、および前記集電体１１０の両面にそれぞれ設けられた第１活物質層１２０および第２活物質層１３０を含み、前記第１電極１００のいずれか一端部は、前記集電体の一面に第１活物質層１２０が設けられ、他面に第２活物質層１３０が設けられていない片面コーティング部１４０、および前記集電体１１０の両面に第１活物質層１２０および第２活物質層１３０が設けられていない未コーティング部１５０を含む電極組立体を製造する段階；および前記片面コーティング部１４０の前記第１活物質層１２０と前記未コーティング部１５０との境界を覆うように設けられたスウェリングテープ４１０を配置する段階を含む、電極組立体１１１の製造方法を提供する。

【0092】

前記電極組立体１１１の第１電極が、集電体１１０の一面にのみ第１活物質層１２０が設けられた片面コーティング部１４０と、第１および第２活物質層１２０、１３０が設けられていない未コーティング部１５０との境界を覆うように設けられたスウェリングテープ４１０を含むことで、前記集電体１１０のしわの発生を最小化して外観不良リスクを制御し、二次電池６００の組立工程で電極組立体１１１を電池缶６２０に挿入する際に電極組立体１１１が損傷する危険を解消することができる。

【0093】

一例によれば、前記電極組立体１１１に関する内容は、前述した実施態様による電極組立体１１１の内容と同様である。

【0094】

一実施態様によれば、前記電極組立体１１１の製造方法は、前記片面コーティング部１４０の第２活物質層１３０が設けられていない他面に設けられたスウェリングテープ４００を配置する段階をさらに含む。

【0095】

前記電極組立体１１１が充放電を繰り返すと、第２電極２００の一端部が収縮または膨張するにつれ、対面する第１電極１００部分に応力が集中してクラックが発生し得るが、前記第２活物質層１３０が設けられていない他面に設けられたスウェリングテープ４００をさらに含む場合に、前記クラックの発生を防止することができる。

【0096】

また、前記片面コーティング部１４０の前記第２活物質層１３０が設けられていない他面に設けられたスウェリングテープ４００をさらに含む場合、前記第１活物質層１２０と前記未コーティング部１５０との境界を覆うように設けられたスウェリングテープ４１０と重ならないように設けられることができ、前記スウェリングテープ４００が膨張して第１電極集電体１１０を巻取外側部から巻取中心部方向に押し、前記第１電極集電体１１０が電池缶６２０によく密着するようにして抵抗減少および放熱効果を有することができる。

【0097】

前記第２活物質層１３０が設けられていない他面に設けられたスウェリングテープ４００は、前記電極組立体１１１の第２活物質層１３０から離隔（第２活物質層とスウェリングテープの離隔長さ４５０）して設けられることができる。前記スウェリングテープ４００が前記第２活物質層から離隔（第２活物質層とスウェリングテープの離隔長さ４５０）して設けられることで、前記スウェリングテープ４００が電解液により膨張する場合に応力集中によるクラックの発生を防止することができ、第１電極集電体１１０と電池缶６２０がよく密着するようにすることができる。

【0098】

一実施態様によれば、前記電極組立体１１１の製造方法は、前記片面コーティング部１４０の前記第１活物質層１２０と前記未コーティング部１５０との境界を覆うように配置された前記スウェリングテープ４１０上に吸着パッド５００が設けられ、前記吸着パッド５００を用いて、第１電極の片面コーティング部１４０から未コーティング部１５０方向に前記スウェリングテープ４１０を押しつつ貼り付ける段階をさらに含む。

【0099】

一例によれば、前記吸着パッド５００は、前記第１電極の未コーティング部１５０よりも片面コーティング部１４０方向に厚さがさらに厚い段差部５１０を有することができる。

【0100】

前記段差部５１０を有する前記吸着パッド５００を用いて、前記第１電極の片面コーティング部１４０の前記第１活物質層１２０と前記未コーティング部１５０との境界を覆うように設けられたスウェリングテープ４１０を前記第１電極の片面コーティング部１４０から未コーティング部１５０方向に押しつつ貼り付けることができるため、前記スウェリングテープ４１０内の気泡およびしわの発生を抑制し、これにより、前記第１電極集電体１１０のしわの発生を最小化することができる。

【0101】

本発明の一実施態様によれば、前述した電極組立体１１１の製造方法により設けられる電極組立体１１１を提供する。

【0102】

前記電極組立体１１１に関する内容は、前述した実施態様による電極組立体１１１の内容と同様である。

【0103】

図７は、本発明の実施形態による、巻き取られた電極組立体の外周面にシールテープを貼り付けた場合を示す写真である。

【0104】

図６および７を参照すれば、シールテープ６３０は、前記電極組立体の巻取軸方向（Ｈ）に両端部に貼り付けられることができ、一例として、ＰＥＴテープであってもよいが、これに限定されない。

【0105】

前記シールテープ６３０が前記電極組立体の巻取軸方向（Ｈ）に両端部に貼り付けられることで、前記シールテープ６３０が貼り付けられずに外部に露出する前記電極組立体１１１の最外側部の第１電極集電体１１０は、電池缶６２０に直接当接して電極タブの役割をすることができる。

【0106】

前記シールテープ６３０は、前記電極組立体１１１の外径を基準として９０％以上、９２％以上、または９４％以上貼り付けられることができる。前記シールテープ６３０は、前記電極組立体１１１の外径を基準として１００％以下、９９％以下、または９８％以下貼り付けられることができる。

【0107】

前記範囲を満たす場合、前記シールテープ６３０は、前記電極組立体１１１の外径の直径が増加するのを防止し、前記電極組立体１１１の緩みを防止し、前記電極組立体１１１が電池缶６２０に挿入されることを容易にすることができる。

【0108】

図８は、本発明の実施形態による電極組立体において、第１電極集電体およびスウェリングテープにしわが発生していない場合を示す写真である。

【0109】

図４および８を参照すれば、前記電極組立体１１１の第１電極が、集電体１１０の一面にのみ第１活物質層１２０が設けられた片面コーティング部１４０と、第１および第２活物質層１２０、１３０が設けられていない未コーティング部１５０との境界を覆うようにスウェリングテープ４１０を含むことで、前記集電体１１０および前記スウェリングテープ４１０のしわの発生を防止することができる。前記集電体１１０および前記スウェリングテープ４１０のしわの発生を防止して前記電極組立体１１１の外観不良リスクを制御し、二次電池６００の組立工程で電極組立体１１１を電池缶６２０に挿入する際に電極組立体１１１が損傷する危険を解消することができる。

【0110】

図９は、本発明の比較例による電極組立体において、第１電極集電体の浮き現象が発生する場合および第１電極集電体の浮き高さを測定する部分を示す写真である。

【0111】

図４および９を参照すれば、前記電極組立体１１１の第１電極が、集電体１１０の一面にのみ第１活物質層１２０が設けられた片面コーティング部１４０と、第１および第２活物質層１２０、１３０が設けられていない未コーティング部１５０との境界を覆うようにスウェリングテープ４１０を含むことで、前記集電体１１０の浮きの発生を防止することができる。

【0112】

従来のスウェリングテープ４０は、第１電極の未コーティング部１５に設けられるが、この際、薄い集電体の特性上、前記スウェリングテープ４０の貼り付け時にしわが発生しやすく、このため、第１電極集電体１１に浮きが発生し得る。前記第１電極集電体１１の浮きは、第１電極集電体の浮き高さ（ｄ）を３Ｄ形状測定器により測定して確認することができる。

【0113】

巻き取られたゼリーロール型電極組立体の巻取終端部に設けられた第１電極集電体の端部では、前記第１電極集電体の浮きにより前記巻取終端部以前に巻き取られた第１電極集電体との間に空間を形成することができる。前記第１電極集電体の浮き高さ（ｄ）は、前記巻き取られた第１電極集電体間の空間で巻取外側方向に最も高い部分の高さを指し、それを測定することで第１電極集電体の浮きの程度を判断することができる。

【0114】

本発明の実施形態による前記未コーティング部１５０の境界を覆うように設けられたスウェリングテープ４１０は、巻き取られたゼリーロール型電極組立体６１０において前記第１電極集電体１１０最外側部の内周面に位置するが、前記スウェリングテープ４１０における前記第１活物質層と前記未コーティング部との境界を覆った部分により、前記第１電極集電体１１０のしわおよび浮きを防止して前記電極組立体１１１の外観不良リスクを制御し、二次電池６００の組立工程で電極組立体１１１を電池缶６２０に挿入する際に電極組立体１１１が損傷する危険を解消することができる。

【0115】

本発明の一実施態様によれば、前述した実施態様による電極組立体１１１；電解質；および前記電極組立体１１１と前記電解質を収納する電池缶６２０を含む二次電池６００を提供する。

【0116】

一例によれば、前記第１電極集電体１１０は、前記電池缶６２０と電気的に連結される。

【0117】

前記二次電池６００は、前述した実施態様による電極組立体１１１を電池缶６２０に収納し、この際、電解液により膨張したスウェリングテープ４１０が第１電極集電体１１０を巻取中心部から巻取外側部方向に押し、前記第１電極集電体１１０が前記電池缶６２０と電気的に連結されてタブの役割をすることができるようにする。

【0118】

前記スウェリングテープ４１０は、前記第１電極１００において片面コーティング部１４０の前記第１活物質層１２０と前記未コーティング部１５０との境界を覆うように設けられることで、前記電極組立体１１１の前記電池缶６２０への収納時に電解液により電極組立体１１１が膨張する場合に、巻き取られた電極組立体１１１を巻取中心部から巻取外側部方向に押し、前記第１電極集電体１１０が電池缶６２０に当接するようにしてタブの役割をすることができるようにする。

【0119】

前記二次電池６００は、前述した実施態様による電極組立体１１１、電解質、これらを収納する電池缶６２０、およびトップキャップを含むことができる。

【0120】

前記電極組立体１１１において、第１電極１００は、負極であってもよく、第２電極２００は、第１電極１００と逆の極性である正極に該当してもよい。前記第１電極１００および前記第２電極２００は、シート状を有することができる。前記電極組立体１１１は、例えば、ゼリーロール（ｊｅｌｌｙｒｏｌｌ）状を有することができる。すなわち、前記電極組立体１１１は、第１電極１００、セパレータ３００、第２電極２００、セパレータ３００を順次少なくとも１回積層して形成された積層体を巻取方向（Ｗ）に巻き取らせることで製造することができる。

【0121】

本発明において、正極板にコーティングされる正極活物質および負極板にコーティングされる負極活物質は、当業界で公知の活物質であれば限定なく使用可能である。

【0122】

前記正極活物質の非限定的な例としては、従来の電気化学素子の正極に使用できる通常の正極活物質が使用可能であり、特に、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、リチウム鉄酸化物、またはこれらを組み合わせたリチウム複合酸化物を用いることができる。

【0123】

一例において、正極活物質は、一般化学式Ａ［Ａ_ｘＭ_ｙ］Ｏ_２＋ｚ（Ａは、Ｌｉ、Ｎａ、およびＫのうち少なくとも一つ以上の元素を含む；Ｍは、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｃａ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｓｉ、Ｆｅ、Ｍｏ、Ｖ、Ｚｒ、Ｚｎ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｍｏ、Ｓｃ、Ｚｒ、Ｒｕ、およびＣｒから選択された少なくとも一つ以上の元素を含む；ｘ≧０、１≦ｘ＋ｙ≦２、－０．１≦ｚ≦２；ｘ、ｙ、ｚ、およびＭに含まれた成分の化学量論係数は、化合物が電気的に中性を維持するように選択される）で表されるアルカリ金属化合物を含むことができる。

【0124】

他の例において、正極活物質は、ＵＳ６，６７７，０８２、ＵＳ６，６８０，１４３などに開示されたアルカリ金属化合物ｘＬｉＭ^１Ｏ_２－（１－ｘ）Ｌｉ_２Ｍ^２Ｏ_３（Ｍ^１は、平均酸化状態３を有する少なくとも一つ以上の元素を含む；Ｍ^２は、平均酸化状態４を有する少なくとも一つ以上の元素を含む；０≦ｘ≦１）であってもよい。

【0125】

また他の例において、正極活物質は、一般化学式Ｌｉ_ａＭ^１ _ｘＦｅ_１－ｘＭ^２Ｐ_ｙ１－ｙＭ^３ _ｚＯ_４－ｚ（Ｍ^１は、Ｔｉ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｎｄ、Ａｌ、Ｍｇ、およびＡｌから選択された少なくとも一つ以上の元素を含む；Ｍ^２は、Ｔｉ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｎｄ、Ａｌ、Ｍｇ、Ａｌ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｖ、およびＳから選択された少なくとも一つ以上の元素を含む；Ｍ^３は、Ｆを選択的に含むハロゲン族元素を含む；０＜ａ≦２、０≦ｘ≦１、０≦ｙ＜１、０≦ｚ＜１；ａ、ｘ、ｙ、ｚ、Ｍ^１、Ｍ^２、およびＭ^３に含まれた成分の化学量論係数は、化合物が電気的に中性を維持するように選択される）、またはＬｉ_３Ｍ_２（ＰＯ_４）_３［Ｍは、Ｔｉ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｍｇ、およびＡｌから選択された少なくとも一つの元素を含む］で表されるリチウム金属ホスフェートであってもよい。

【0126】

好ましくは、正極活物質は、一次粒子および／または一次粒子が凝集した二次粒子を含むことができる。

【0127】

負極活物質の非限定的な例としては、従来の電気化学素子の負極に使用できる通常の負極活物質が使用可能であり、特に、リチウム金属またはリチウム合金、炭素、石油コークス（ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ ｃｏｋｅ）、活性化炭素（ａｃｔｉｖａｔｅｄ ｃａｒｂｏｎ）、グラファイト（ｇｒａｐｈｉｔｅ）、またはその他の炭素類などのリチウム吸着物質などが使用可能である。

【0128】

一例において、負極活物質としては、炭素材、リチウム金属またはリチウム金属化合物、ケイ素またはケイ素化合物、スズまたはスズ化合物などを用いることができる。電位が２Ｖ未満のＴｉＯ_２、ＳｎＯ_２のような金属酸化物も負極活物質として使用可能である。炭素材としては、低結晶性炭素、高結晶性炭素などをいずれも用いることができる。

【0129】

正極集電体の非限定的な例としては、アルミニウム、ニッケル、またはこれらの組み合わせにより製造される箔などが挙げられる。

【0130】

セパレータ３００としては、多孔性高分子フィルム、例えば、エチレン単独重合体、プロピレン単独重合体、エチレン／ブテン共重合体、エチレン／ヘキセン共重合体、エチレン／メタクリレート共重合体などのポリオレフィン系高分子から製造された多孔性高分子フィルムを単独でまたはこれらを積層して用いることができる。他の例示として、セパレータ３００としては、通常の多孔性不織布、例えば、高融点のガラス繊維、ポリエチレンテレフタレート繊維などからなる不織布を用いることができる。

【0131】

セパレータ３００の少なくとも一方の表面には、無機物粒子のコーティング層を含むことができる。また、セパレータ３００自体が無機物粒子のコーティング層からなってもよい。コーティング層を構成する粒子は、隣接する粒子の間に間隙容量（ｉｎｔｅｒｓｔｉｔｉａｌ ｖｏｌｕｍｅ）が存在するようにバインダーと結合した構造を有することができる。

【0132】

無機物粒子は、誘電率が５以上の無機物からなることができる。非限定的な例示として、前記無機物粒子は、Ｐｂ（Ｚｒ、Ｔｉ）Ｏ_３（ＰＺＴ）、Ｐｂ_１－ｘＬａ_ｘＺｒ_１－ｙＴｉ_ｙＯ_３（ＰＬＺＴ）、ＰＢ（Ｍｇ_３Ｎｂ_２／３）Ｏ_３－ＰｂＴｉＯ_３（ＰＭＮ－ＰＴ）、ＢａＴｉＯ_３、ｈａｆｎｉａ（ＨｆＯ_２）、ＳｒＴｉＯ_３、ＴｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、ＺｒＯ_２、ＳｎＯ_２、ＣｅＯ_２、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＺｎＯ、およびＹ_２Ｏ_３からなる群より選択された少なくとも一つ以上の物質を含むことができる。

【0133】

電解質は、Ａ^＋Ｂ^－のような構造を有する塩であってもよい。ここで、Ａ^＋は、Ｌｉ^＋、Ｎａ^＋、Ｋ^＋のようなアルカリ金属カチオンやこれらの組み合わせからなるイオンを含む。また、Ｂ^－は、Ｆ^－、Ｃｌ^－、Ｂｒ^－、Ｉ^－、ＮＯ_３ ^－、Ｎ（ＣＮ）_２ ^－、ＢＦ_４ ^－、ＣｌＯ_４ ^－、ＡｌＯ_４ ^－、ＡｌＣｌ_４ ^－、ＰＦ_６ ^－、ＳｂＦ_６ ^－、ＡｓＦ_６ ^－、ＢＦ_２Ｃ_２Ｏ_４ ^－、ＢＣ_４Ｏ_８ ^－、（ＣＦ_３）_２ＰＦ_４ ^－、（ＣＦ_３）_３ＰＦ_３ ^－、（ＣＦ_３）_４ＰＦ_２ ^－、（ＣＦ_３）_５ＰＦ^－、（ＣＦ_３）_６Ｐ^－、ＣＦ_３ＳＯ_３ ^－、Ｃ_４Ｆ_９ＳＯ_３ ^－、ＣＦ_３ＣＦ_２ＳＯ_３ ^－、（ＣＦ_３ＳＯ_２）_２Ｎ^－、（ＦＳＯ_２）_２Ｎ^－、ＣＦ_３ＣＦ_２（ＣＦ_３）_２ＣＯ^－、（ＣＦ_３ＳＯ_２）_２ＣＨ^－、（ＳＦ_５）_３Ｃ^－、（ＣＦ_３ＳＯ_２）_３Ｃ^－、ＣＦ_３（ＣＦ_２）_７ＳＯ_３ ^－、ＣＦ_３ＣＯ_２ ^－、ＣＨ_３ＣＯ_２ ^－、ＳＣＮ^－、および（ＣＦ_３ＣＦ_２ＳＯ_２）_２Ｎ^－からなる群から選択されたいずれか一つ以上のアニオンを含む。

【0134】

また、電解質は、有機溶媒に溶解させて用いることができる。有機溶媒としては、プロピレンカーボネート（ｐｒｏｐｙｌｅｎｅ ｃａｒｂｏｎａｔｅ、ＰＣ）、エチレンカーボネート（ｅｔｈｙｌｅｎｅｃａｒｂｏｎａｔｅ、ＥＣ）、ジエチルカーボネート（ｄｉｅｔｈｙｌ ｃａｒｂｏｎａｔｅ、ＤＥＣ）、ジメチルカーボネート（ｄｉｍｅｔｈｙｌ ｃａｒｂｏｎａｔｅ、ＤＭＣ）、ジプロピルカーボネート（ｄｉｐｒｏｐｙｌ ｃａｒｂｏｎａｔｅ、ＤＰＣ）、ジメチルスルホキシド（ｄｉｍｅｔｈｙｌ ｓｕｌｆｏｘｉｄｅ）、アセトニトリル（ａｃｅｔｏｎｉｔｒｉｌｅ）、ジメトキシエタン（ｄｉｍｅｔｈｏｘｙｅｔｈａｎｅ）、ジエトキシエタン（ｄｉｅｔｈｏｘｙｅｔｈａｎｅ）、テトラヒドロフラン（ｔｅｔｒａｈｙｄｒｏｆｕｒａｎ）、Ｎ－メチル－２－ピロリドン（Ｎ－ｍｅｔｈｙｌ－２－ｐｙｒｒｏｌｉｄｏｎｅ、ＮＭＰ）、エチルメチルカーボネート（ｅｔｈｙｌ ｍｅｔｈｙｌ ｃａｒｂｏｎａｔｅ、ＥＭＣ）、γ－ブチロラクトン（γ－ｂｕｔｙｒｏｌａｃｔｏｎｅ）、またはこれらの混合物を用いることができる。

【0135】

本発明のまた一つの実施態様は、前述した二次電池６００を少なくとも一つ含む電池パック７００を提供する。

【0136】

一例として、前記二次電池６００は、円筒型二次電池であってもよい。

【0137】

前述した実施形態による円筒型二次電池６００は、電池パック７００を製造するのに用いることができる。

【0138】

図１０は、本発明の実施形態による二次電池６００を含む電池パック７００の概略的な構成を示す図である。

【0139】

図１０を参照すれば、本発明の実施形態による電池パック７００は、円筒型二次電池６００が電気的に連結された集合体、およびこれを収容するパックハウジング７１０を含む。円筒型二次電池６００は、前述した実施形態による二次電池６００である。図面では、図示の便宜上、円筒型二次電池の電気的連結のためのバスバー、冷却ユニット、外部端子などの部品の図示を省略した。

【0140】

本発明のまた一つの実施態様は、前述した電池パック７００を少なくとも一つ含む自動車８００を提供する。前記電池パック７００は、自動車８００に搭載されることができる。自動車８００は、一例として、電気自動車、ハイブリッド自動車、またはプラグインハイブリッド自動車であってもよい。自動車は、４輪自動車または２輪自動車を含む。

【0141】

図１１は、図１０の電池パック７００を含む自動車８００を説明するための図である。

【0142】

図１１を参照すれば、本発明の一実施形態による自動車８００は、本発明の一実施形態による電池パック７００を含む。自動車８００は、本発明の一実施形態による電池パック７００から電力の供給を受けて動作する。

【0143】

実施例
実施例１
（１）電極組立体の製造
負極（負極集電体：Ｃｕ箔、負極活物質：人造黒鉛および天然黒鉛がそれぞれ５０重量部）、シート状のポリエチレンセパレータ、正極（正極集電体：Ａｌ箔、活物質：ＬｉＣｏＯ_２）、および前記ポリエチレンセパレータを順次積層して電極組立体を製造した。前記負極の厚さは１８７μｍ（Ｃｕ箔集電体：１０μｍ）であり、前記正極の厚さは１４７μｍ（Ａｌ箔集電体：１５μｍ）であり、セパレータの厚さはそれぞれ１３μｍであるものを２枚用いた。

【0144】

前記負極は、Ｃｕ箔において前記正極に対向する面に負極活物質層が設けられ、他面に負極活物質層が設けられていない片面コーティング部；およびＣｕ箔の両面に負極活物質層が設けられていない未コーティング部を含む。そこで、片面コーティング部において前記セパレータを介在させて前記正極に対向する面に設けられた負極活物質層と前記未コーティング部との境界を覆うようにポリウレタン材料のスウェリングテープを貼り付けた。

【0145】

前記スウェリングテープは、電極組立体の長さ方向（Ｐ）に前記負極活物質層を覆ったスウェリングテープの長さが２ｍｍとなるようにし、巻き取られたゼリーロール型電極組立体においてＣｕ箔の最外側部の内周面に位置するようにした。この際、前記負極活物質層を覆った前記スウェリングテープの面積は５％～２０％となるようにした。前記スウェリングテープ（ＰＵ材料）としては、電極組立体の長さ方向（Ｐ）２０ｍｍ×電極組立体の幅方向（Ｈ）６２ｍｍ、厚さ５２μｍであるものを用いた。

【0146】

また、負極において、巻き取られたゼリーロール型電極組立体においてＣｕ箔の最外側部の外周面にポリウレタン材質のスウェリングテープをさらに取り付けた。この際、前記スウェリングテープは、正極端部をカバーできるように取り付けた。前記スウェリングテープ（ＰＵ材料）としては、電極組立体の長さ方向（Ｐ）２０ｍｍ×電極組立体の幅方向（Ｈ）６２ｍｍ、厚さ５２μｍであるものを用いた。

【0147】

次に、スウェリングテープを含む積層された電極組立体を巻き取ってゼリーロール型電極組立体（端部の直径：２０．３８ｍｍ～２０．６４ｍｍ）を製造した。この際、製造された電極組立体の断面直径は２０．４ｍｍ、巻取軸方向（Ｈ）の長さは６６ｍｍであった。

【0148】

前記巻き取られた電極組立体において巻取軸の両端部にＰＥＴ材料のシールテープを貼り付けた。前記シールテープ（ＰＥＴ材料）としては、電極組立体の長さ方向（Ｐ）６２ｍｍ×電極組立体の幅方向（Ｈ）１０ｍｍ、厚さ２２μｍであるものを用いた。

【0149】

（２）二次電池の製造
前記巻き取られた電極組立体を電池缶（断面直径：２０．９５ｍｍ～２１．１５ｍｍ）に挿入した後、エチレンカーボネート（ＥＣ）：エテルメチルカーボネート（ＥＭＣ）を３０：７０の体積比で混合した後、ＬｉＰＦ_６が１．０Ｍとなるように溶解した電解液を注液し、キャップ組立体で円筒型電池缶を密封して二次電池を製造した。

【0150】

比較例１
正極に対向する面に設けられた負極活物質層の端部を覆わないように負極集電体上にスウェリングテープを貼り付けたことを除いては、実施例１と同様の方法で電極組立体および二次電池を製造した。

【0151】

実験例
実験例１．電極組立体の数
前記実施例１の電極組立体のように製造し、巻き取られたゼリーロール型電極組立体を合計５９２００個製造した。

【0152】

前記比較例１の電極組立体のように製造し、巻き取られたゼリーロール型電極組立体を合計１０２４個製造した。

【0153】

実験例２．負極集電体のしわおよび浮き
負極集電体のしわは、スウェリングテープ貼り付け時の気泡などによる集電体無地部に形成されるしわを外観ビジョン検査および肉眼で観察した。実施例１の場合、比較例１と同一の数量である１０２４個は肉眼で全数検査し、残りは外観ビジョン検査で不良と判断されなかったため、肉眼検査を行わなかった。この際、外観ビジョン検査は、しわの例示写真をビジョンに入力し、同様の場合が出れば不良と判定する検査である。

【0154】

スウェリングテープ貼り付け時の負極集電体が浮く現象は、３Ｄ形状測定器（キーエンス形状測定器、モデル名：ＫＥＹＥＮＣＥ ＫＯＲＥＡ、ワンショット３Ｄ ＶＲ３２００）を用いて測定した。この際、負極集電体の浮きの程度は、巻き取られたゼリーロール型電極組立体の巻取終端部に設けられた負極集電体の端部で前記負極集電体の浮きにより前記巻取終端部以前に巻き取られた負極集電体との間に形成される空間での高さを測定して判断した。すなわち、負極集電体の浮き高さ（ｄ）は、巻き取られた負極集電体間の空間で巻取外側方向に最も高い部分の高さを測定して判断し、電極組立体の端部の直径が２０．３８ｍｍ～２０．６４ｍｍである場合、負極集電体の浮き高さ（ｄ）が０．８ｍｍ以上であれば不良と判断した。

【0155】

実験例３．外径不良
巻き取られたゼリーロール型電極組立体の巻取軸方向に垂直な端部の外径をワインダーコンベヤの外径測定器で測定するか、または予め直径別に穴を開けておいた通止ゲージで測定した。

【0156】

前記実施例１により製造された電極組立体の巻取軸方向に垂直な端部の直径は２０．３８ｍｍ～２０．６４ｍｍであった。そこで、前記電極組立体の巻取軸方向に垂直な端部の直径が２０．６４ｍｍを超える場合に外径不良があると表示した。

【0157】

実験例４．電池缶に挿入時の損傷
巻き取られたゼリーロール型電極組立体の巻取軸方向に垂直な端部の外径の直径（電極組立体の巻取軸方向に垂直な端部の直径：２０．３８ｍｍ～２０．６４ｍｍ）が増加するかまたは集電体のしわおよび浮きにより、巻き取られた電極組立体が電池缶に挿入される際に最外側集電体が破れたり折れたりする場合を損傷したと表示した。

【0158】

すなわち、巻き取られたゼリーロール型電極組立体を電池缶に挿入する際に、缶にゼリーロールの挿入を容易にする挿入ガイドを用いるが、前記電極組立体の前記挿入ガイドに入らずにエラーとして排出される場合、それを前記電池缶から再び取り出して肉眼で確認し、電池缶への挿入時に損傷があると表示した。

【0159】

実験例５．セパレータのしわ
セパレータにスウェリングテープのしわから転写されたしわまたは折れがある場合を肉眼で観察し、セパレータにしわがあると表示した。この際、しわは、単にうねった形態のしわではなく、手で触れる際に異物感が感じられる程度のものをしわと定義して判定した。

【0160】

実施例１の場合、比較例１と同一の数量である１０２４個は肉眼で全数検査し、残りは外観ビジョン検査で不良と判断されなかったため、肉眼検査を行わなかった。この際、外観ビジョン検査は、しわの例示写真をビジョンに入力し、同様の場合が出れば不良と判定する検査である。

【0161】

【表2】

【0162】

表２を参照すれば、本発明の実施例１で製造された電極組立体の場合、比較例１で製造された電極組立体に比べて、集電体上のしわおよび浮きがなく、それによる外径不良がなく、そこで、缶への挿入時にも損傷がないことを確認することができる。また、本発明の実施例１で製造された電極組立体の場合、比較例１で製造された電極組立体に比べて、集電体上に形成されたしわなどがセパレータにしわとして転写されないことを確認することができる。以上、限定された実施形態および図面により本発明を説明したが、本発明は、これにより限定されるものではなく、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者により、本発明の技術思想および後述する特許請求の範囲と均等な範囲内で様々な実施が可能である。

【図1】

【図2(a)】

【図2(b)】

【図3(a)】

【図3(b)】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【手続補正書】

【提出日】2024-03-29

【手続補正1】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電極組立体、電極組立体の製造方法、二次電池、電池パック、および自動車に関する。本出願は、２０２２年０７月０５日付にて韓国特許庁に提出された韓国特許出願第１０－２０２２－００８２５５７号の出願日の利益を主張し、その内容のすべては本明細書に含まれる。

【背景技術】

【0002】

製品群に応じた適用容易性が高く、高いエネルギー密度などの電気的特性を有する二次電池は、携帯用機器だけでなく、電気的駆動源により駆動する電気自動車（ＥＶ、Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）、ハイブリッド自動車（ＨＥＶ、Ｈｙｂｒｉｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）などに普遍的に応用されている。

【0003】

このような二次電池は、化石燃料の使用を画期的に減少可能であるという一次的な利点だけでなく、エネルギーの使用による副産物が全く発生しないという利点も有するため、環境に優しさおよびエネルギー効率性の向上のための新しいエネルギー源として注目されている。

【0004】

現在広く用いられる二次電池の種類としては、リチウムイオン電池、リチウムポリマー電池、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、ニッケル亜鉛電池などが挙げられる。このような単位二次電池セルの作動電圧は約２．５Ｖ～４．５Ｖである。したがって、これよりも高い出力電圧が求められる場合、複数の二次電池を直列に連結して電池パックを構成したりもする。

【0005】

また、電池パックに求められる充放電容量に応じて、複数の二次電池を並列連結して電池パックを構成したりもする。したがって、前記電池パックに含まれる二次電池の数および電気的連結形態は、求められる出力電圧および／または充放電容量に応じて多様に設定されることができる。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明は、電極組立体の負極において活物質層が片面にのみ設けられた片面コーティング部と、活物質層が設けられていない未コーティング部との境界を覆うようにスウェリングテープを設けることで、高エネルギー密度の実現が可能な電極組立体および電極組立体の製造方法を提供することを目的とする。

【0007】

本発明のまた一つの目的は、前記のような改善された構造を有する電極組立体を含む二次電池、電池パック、および自動車を提供することにある。

【0008】

ただし、本発明が解決しようとする技術的課題は、前述した課題に限定されず、言及していない他の課題は、後述する発明の説明から当業者に明らかに理解できるものである。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明の一実施態様は、第１電極、セパレータ、および第２電極が積層された電極組立体であって、前記第１電極は、集電体、および前記集電体の両面にそれぞれ設けられた第１活物質層および第２活物質層を含み、前記第１電極のいずれか一端部は、前記集電体の一面に前記第１活物質層が設けられ、他面に前記第２活物質層が設けられていない片面コーティング部；および前記集電体の両面に前記第１活物質層および前記第２活物質層が設けられていない未コーティング部を含み、前記片面コーティング部の前記第１活物質層と前記未コーティング部との境界を覆うように設けられたスウェリングテープを含む、電極組立体を提供する。

【0010】

本発明のまた一つの実施態様は、第１電極、セパレータ、および第２電極を積層して電極組立体を製造する段階として、前記第１電極は、集電体、および前記集電体の両面にそれぞれ設けられた第１活物質層および第２活物質層を含み、前記第１電極のいずれか一端部は、前記集電体の一面に前記第１活物質層が設けられ、他面に前記第２活物質層が設けられていない片面コーティング部、および前記集電体の両面に前記第１活物質層および前記第２活物質層が設けられていない未コーティング部を含む電極組立体を製造する段階；および前記片面コーティング部の前記第１活物質層と前記未コーティング部との境界を覆うように設けられたスウェリングテープを配置する段階を含む、電極組立体の製造方法を提供する。

【0011】

本発明のまた一つの実施態様は、前述した実施態様による電極組立体を含む二次電池、電池パック、および自動車を提供する。

【発明の効果】

【0012】

高容量および高出力を要する二次電池の開発傾向により、限られた空間内に多量の電極を入れるために、集電体やセパレータの厚さ、電池缶およびトップキャップなどの大きさや構造を変更して最適化を進めている。

【0013】

負極の銅集電体を外側タブとして活用する場合、従来の電極組立体における外側タブとセパレータを除去し、電池缶に集電体が直接当接して電気的に連結されるため、セパレータおよび外側タブの投入量を減らすことができ、電極組立体の外径を減少させて前記電池缶内での空間確保が可能であり、コストを節減することができる。

【0014】

また、負極の銅集電体を外側タブとして活用する場合、電池缶内で空間を確保して二次電池の容量実現や出力を改善することができ、銅集電体が電池缶に当接して熱を伝達する面積が増加するため、発熱レベルが改善され、電極のエネルギー密度を増加させることができる。

【0015】

従来の電極組立体において、負極集電体の片面コーティング部ではなく、未コーティング部にスウェリングテープが貼り付けられる場合、ワインダー機器により切断されたスウェリングテープを移送して負極に置くことになるが、この際、薄い集電体の特性上、しわが発生し、今後の二次電池の組立工程で電極組立体を電池缶に挿入する際に電極組立体が損傷する危険がある。

【0016】

本発明の実施態様によれば、電極組立体は、負極において活物質層が片面にのみ設けられた片面コーティング部と、活物質層が設けられていない未コーティング部との境界を覆うようにスウェリングテープを設けることで、前記集電体のしわおよびスウェリングテープに発生する気泡を最小化して外観不良リスクを制御し、電極組立体の外径が増加するのを防止し、二次電池の組立工程で電極組立体を電池缶に挿入する際に電極組立体が損傷する危険を解消することができる。

【0017】

これにより、負極集電体に形成されたしわなどにより発生し得る安全上の問題を解消することができ、そこで、電池に印加される電流を安定的に増加するようにすることができる。したがって、高エネルギー密度の実現が可能であり、高容量および高出力の二次電池を提供することができる。

【0018】

ただし、本発明により得られる有利な効果は、前述した効果に限定されず、言及していない他の効果は、後述する発明の説明から当業者に明らかに理解できるものである。

【図面の簡単な説明】

【0019】

本明細書に添付される以下の図面は、本発明の好ましい実施形態を例示するものであり、後述する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させる役割をするものであるため、本発明がその図面に記載された事項にのみ限定して解釈してはならない。

【0020】

【図1】本発明の比較例による従来の電極組立体において、第１電極と第２電極が対面する形態を概略的に示す図である。

【図2(a)】本発明の比較例による従来の電極組立体において、第１電極集電体にしわが発生した場合を示す写真である。

【図2(b)】本発明の比較例による従来の電極組立体において、第１電極集電体にしわが発生した場合を示す写真である。

【図3(a)】本発明の比較例による従来の電極組立体において、第１電極集電体およびスウェリングテープにしわおよび気泡が発生した場合を示す写真である。

【図3(b)】前記第１電極集電体およびスウェリングテープのしわおよび気泡がセパレータに転写された場合を示す写真である。

【図4】本発明の実施形態による電極組立体において、第１電極と第２電極が対面する形態を概略的に示す図である。

【図5】本発明の実施形態による電極組立体において、第１電極と第２電極が対面する形態を示す斜視図である。

【図6】本発明の実施形態による電極組立体が巻き取られたゼリーロールにおいて、巻取軸方向に垂直な端部を概略的に示す平面図である。

【図7】本発明の実施形態による電極組立体において、第１電極集電体およびスウェリングテープにしわおよび気泡が発生していない場合を示す写真である。

【図8】本発明の比較例による電極組立体において、第１電極集電体の浮き現象が発生する場合および第１電極集電体の浮き高さを測定する部分を示す写真である。

【図9】本発明の実施形態による二次電池を含む電池パックの概略的な構成を示す図である。

【図10】本発明の実施形態による電池パックを含む自動車の概略的な構成を示す図である。

【符号の説明】

【0021】

１、１１１ ・・・電極組立体
１０、１００ ・・・第１電極
１１、１１０ ・・・第１電極集電体
１２、１２０ ・・・第１電極の第１活物質層
１３、１３０ ・・・第１電極の第２活物質層
１４、１４０ ・・・第１電極の片面コーティング部
１５、１５０ ・・・第１電極の未コーティング部
２０、２００ ・・・第２電極
３０、３００ ・・・セパレータ
４０、４００ ・・・スウェリングテープ
４１０ ・・・第１活物質層と未コーティング部との境界を覆うように設けられたスウェリングテープ
４２０ ・・・第１活物質層を覆ったスウェリングテープの長さ
４３０ ・・・第１活物質層を覆ったスウェリングテープの面積
４４０ ・・・未コーティング部を覆ったスウェリングテープの長さ
４５０ ・・・第２活物質層とスウェリングテープの離隔長さ
４６０ ・・・スウェリングテープの長さ
４７０ ・・・スウェリングテープの幅
５０、５００ ・・・吸着パッド
５１０ ・・・吸着パッドの段差部
６００ ・・・二次電池
６１０ ・・・ゼリーロール
６２０ ・・・電池缶
６３０ ・・・シールテープ
７００ ・・・電池パック
７１０ ・・・パックハウジング
８００ ・・・自動車
Ｗ ・・・巻取方向
Ｐ ・・・電極組立体の長さ方向、巻取軸に垂直な方向
Ｈ ・・・電極組立体の幅方向、巻取軸方向
ｄ ・・・第１電極集電体の浮き高さ

【発明を実施するための形態】

【0022】

本明細書および特許請求の範囲で用いられている用語や単語は、通常的もしくは辞書的な意味に限定して解釈してはならず、発明者らは、自分の発明を最善の方法で説明するために、用語の概念を適切に定義することができるという原則に則って、本発明の技術的思想に合致する意味と概念に解釈すべきである。

【0023】

本明細書の全体にわたって、ある部分がある構成要素を「含む」という場合、これは、特に反対の記載がない限り、他の構成要素を除くのではなく、他の構成要素をさらに含んでもよいことを意味する。

【0024】

また、明細書に記載された「…部」などの用語は、少なくとも一つの機能や動作を処理する単位を意味する。

【0025】

本明細書に記載された実施形態および図面に示された構成は、本発明の最も好ましい一実施形態にすぎず、本発明の技術的思想を全て代弁するものではないため、本出願時点でこれらを代替可能な様々な等価物および変形例が存在し得ることを理解しなければならない。

【0026】

発明の理解を助けるために、添付された図面は、実際の縮尺ではなく、一部の構成要素の寸法が誇張して示されてもよい。また、互いに異なる実施形態において、同一の構成要素に対しては同一の参照番号が付されてもよい。

【0027】

以下、図面を参照して本発明の一実施形態について説明する。

【0028】

本発明の一実施態様は、第１電極１００、セパレータ３００、および第２電極２００が積層された電極組立体１１１であって、前記第１電極１００は、集電体１１０、および前記集電体１１０の両面にそれぞれ設けられた第１活物質層１２０および第２活物質層１３０を含み、前記第１電極１００のいずれか一端部は、前記集電体１１０の一面に第１活物質層１２０が設けられ、他面に第２活物質層１３０が設けられていない片面コーティング部１４０；および前記集電体１１０の両面に第１活物質層１２０および第２活物質層１３０が設けられていない未コーティング部１５０を含み、前記片面コーティング部１４０の前記第１活物質層１２０と前記未コーティング部１５０との境界を覆うように設けられたスウェリングテープ４１０を含む、電極組立体１１１を提供する。

【0029】

電極組立体１１１は、第１電極集電体１１０の一面にのみ第１活物質層１２０が設けられた片面コーティング部１４０と、第１および第２活物質層１２０、１３０が設けられていない未コーティング部１５０との境界を覆うようにスウェリングテープ４１０を設けることで、前記集電体１１０のしわの発生を最小化して外観不良リスクを制御し、二次電池６００の組立工程で電極組立体１１１を電池缶６２０に挿入する際に電極組立体１１１が損傷する危険を解消することができる。

【0030】

図１は、本発明の比較例による従来の電極組立体１において、第１電極１０と第２電極２０が対面する形態を概略的に示す図である。

【0031】

図１を参照すれば、従来の電極組立体１において、第１電極集電体１１の前記片面コーティング部１４ではなく、前記未コーティング部１５にスウェリングテープ４０が貼り付けられる場合、ワインダー機器により切断されたスウェリングテープ４０を移送して第１電極１０に置くことになるが、この際、薄い集電体１１の特性上、しわが発生し、今後の二次電池の組立工程で電極組立体１を電池缶に挿入する際に電極組立体１が損傷する危険がある。

【0032】

図２（ａ）および図２（ｂ）は、本発明の比較例による従来の電極組立体において、第１電極集電体にしわおよび浮きが発生した場合を示す写真であり、図３（ａ）は、本発明の比較例による従来の電極組立体において、第１電極集電体およびスウェリングテープにしわおよび気泡が発生した場合、図３（ｂ）は、前記第１電極集電体およびスウェリングテープのしわおよび気泡がセパレータに転写された場合を示す写真である。

【0033】

図２（ａ）および図２（ｂ）を参照すれば、従来の電極組立体において、第１電極集電体１１の前記片面コーティング部１４ではなく、前記未コーティング部１５にスウェリングテープ４０が貼り付けられる場合、薄い集電体１１の特性上、しわおよび浮きが発生し得る。前記第１電極集電体１１にしわおよび浮きが発生すると、今後の二次電池の組立工程で電極組立体１を電池缶に挿入する際に、前記第１電極集電体１１が破れたり折れたりするなど、電極組立体１が損傷し得る。

【0034】

図３（ａ）は、従来の電極組立体において、第１電極集電体の前記片面コーティング部ではなく、前記未コーティング部にスウェリングテープが貼り付けられる場合、左側の写真は、前記スウェリングテープの貼り付け時に気泡などが発生し、前記スウェリングテープにしわおよび気泡が発生した場合を示し、右側の写真は、前記スウェリングテープの貼り付け時のしわおよび気泡などの発生により前記第１電極集電体にしわが発生した場合を示す。

【0035】

図３（ｂ）は、前記第１電極集電体およびスウェリングテープに発生したしわおよび気泡がセパレータに転写された場合を示す。

【0036】

図３（ａ）および図３（ｂ）を参照すれば、前記第１電極集電体１１およびスウェリングテープ４０に発生したしわがセパレータ３０まで転写されると、電極にも直接的な影響を及ぼし、例えば、電極活物質が析出される危険がある。

【0037】

また、第１電極集電体１１にしわが発生した場合、これを含む電極組立体１を缶に挿入する際に、最外側部の前記集電体１１が破れるなど、電極組立体１が損傷し得る。

【0038】

図４および図５は、本発明の実施形態による電極組立体１１１において、第１電極１００と第２電極２００が対面する形態を概略的に示す図および斜視図であり、図６は、本発明の実施形態による電極組立体１１１が巻き取られたゼリーロール６１０において、巻取軸方向に垂直な端部を概略的に示す平面図である。

【0039】

図４～６を参照すれば、電極組立体１１１は、第１電極集電体１１０の一面にのみ第１活物質層１２０が設けられた片面コーティング部１４０と、第１および第２活物質層１２０、１３０が設けられていない未コーティング部１５０との境界を覆うようにスウェリングテープ４１０を設けることで、前記第１電極集電体１１０のしわの発生を最小化して外観不良リスクを制御し、二次電池の組立工程で電極組立体１１１を電池缶６２０に挿入する際に前記電極組立体１１１が損傷する危険を解消することができる。

【0040】

本発明の一実施態様によれば、電極組立体１１１は、第１電極１００、セパレータ３００、および第２電極２００が積層された構造として、前記第１電極は、集電体１１０、および前記集電体１１０の両面にそれぞれ設けられた第１活物質層１２０および第２活物質層１３０を含む。

【0041】

前記第１電極１００のいずれか一端部は、前記集電体１１０の一面に第１活物質層１２０が設けられ、他面に第２活物質層１３０が設けられていない片面コーティング部１４０；および前記集電体１１０の両面に第１活物質層１２０および第２活物質層１３０が設けられていない未コーティング部１５０を含む。

【0042】

また、前記電極組立体１１１は、前記片面コーティング部１４０の前記第１活物質層１２０と前記未コーティング部１５０との境界を覆うように設けられたスウェリングテープ４１０を含む。

【0043】

前記第１電極１００の活物質塗布部から前記スウェリングテープ４１０が貼り付けられることで、スウェリングテープ４１０内の気泡およびしわの発生を抑制することができ、これにより、前記第１電極集電体１１０のしわの発生を最小化することができる。

【0044】

このような第１電極１００は、特に限定されず、当業界で周知の通常の方法により第１活物質層１２０および第２活物質層１３０を第１電極集電体１１０に結着した形態に製造することができる。

【0045】

一例として、前記第１電極１００の片面コーティング部１４０において前記集電体１１０の一面に設けられた第１活物質層１２０は、前記第１電極１００の活物質塗布部であってもよく、前記第１電極１００において前記集電体１１０の両面に第１活物質層１２０および第２活物質層１３０が設けられていない未コーティング部１５０は、前記第１電極１００の無地部であってもよい。

【0046】

前記スウェリングテープ４１０は、前記第１電極１００において片面コーティング部１４０の前記第１活物質層１２０と前記未コーティング部１５０との境界を覆うように設けられることで、今後の電極組立体１１１の電池缶６２０への収納時に電解液によりスウェリングテープ４１０が膨張する場合に、巻き取られた電極組立体１１１を巻取中心部から巻取外側部方向に押し、前記第１電極集電体１１０が電池缶６２０に当接するようにしてタブの役割をすることができるようにする。

【0047】

この際、前記巻き取られた電極組立体１１１の巻取中心部は、電極組立体１１１のコア部であってもよい。

【0048】

一実施態様によれば、前記電極組立体１１１は、前記片面コーティング部１４０の前記第２活物質層１３０が設けられていない他面に設けられたスウェリングテープ４００をさらに含む。

【0049】

前記電極組立体１１１が充放電を繰り返すと、第２電極２００の一端部が収縮または膨張するにつれ、対面する第１電極部分に応力が集中してクラックが発生し得るが、前記片面コーティング部１４０の前記第２活物質層１３０が設けられていない他面に設けられたスウェリングテープ４００をさらに含む場合に、前記クラックの発生を防止することができる。

【0050】

また、前記片面コーティング部１４０の前記第２活物質層１３０が設けられていない他面に設けられたスウェリングテープ４００をさらに含む場合、前記第１活物質層１２０と前記未コーティング部１５０との境界を覆うように設けられたスウェリングテープ４１０と重ならないように設けられ、前記スウェリングテープ４００が膨張して第１電極集電体１１０を巻取外側部から巻取中心部方向に押し、前記第１電極集電体１１０が電池缶６２０によく密着するようにして抵抗減少および放熱効果を有することができる。

【0051】

一実施態様によれば、前記第１活物質層１２０は、前記セパレータ３００を介在させて前記第２電極２００に対向する面に設けられ、前記電極組立体の長さ方向（Ｐ）に前記第２電極２００よりも長く設けられる。

【0052】

前記電極組立体１１１は、巻き取られたゼリーロール型であってもよく、前記電極組立体の長さ方向（Ｐ）とは、巻き取られた電極組立体の巻取軸に垂直な方向（Ｐ）を意味する。

【0053】

前記第１活物質層１２０が前記セパレータ３００を介在させて前記第２電極２００に対向する面で前記電極組立体の長さ方向（Ｐ）に前記第２電極２００よりも長く設けられることで、前記電極組立体１１１の巻取時にも前記第１活物質層１２０が前記セパレータ３００を介在させて前記第２電極２００に対向するように位置することができ、この際、電極組立体１１１の充電時にもセパレータ３００の損傷を防止し、電池の寿命減少を防止することができる。

【0054】

一実施態様によれば、前記電極組立体１１１の第２活物質層１３０は、前記電極組立体の長さ方向（Ｐ）に前記第２電極２００よりも短く設けられる。

【0055】

前記電極組立体１１１は、巻き取られたゼリーロール型であってもよく、前記電極組立体の長さ方向（Ｐ）とは、巻き取られた電極組立体の巻取軸に垂直な方向（Ｐ）を意味する。

【0056】

前記第２活物質層１３０が前記電極組立体の長さ方向（Ｐ）に前記第２電極２００よりも短く設けられることで、前記電極組立体の長さ方向（Ｐ）に前記第２電極２００よりも長く設けられる前記第１活物質層１２０に比べて短く設けられることができる。そこで、第１電極１００の第１および第２活物質層１２０、１３０は、ミスマッチの形態で設けられることができ、前記電極組立体１１１の巻取時にゼリーロール６１０の外周面に設けられる第１電極集電体１１０が外側部方向に露出することができる。

【0057】

一実施態様によれば、前記電極組立体１１１は、巻き取られたゼリーロール型であり、前記第１電極１００は、前記巻き取られたゼリーロール型電極組立体６１０の最外側電極である。

【0058】

前記第１電極１００は、前記巻き取られたゼリーロール型電極組立体６１０の最外側電極であり、前記巻き取られたゼリーロール６１０の外周面で前記第１電極１００に含まれる第１電極集電体１１０が外側部方向に露出することができる。

【0059】

一実施態様によれば、前記第１活物質層１２０と前記未コーティング部１５０との境界を覆うように設けられたスウェリングテープ４１０は、前記ゼリーロール型電極組立体６１０の第１電極１００の内周面に設けられる。そこで、第１電極集電体１１０を外側タブとし、前記集電体１１０が電池缶６２０に当接して熱を伝達する面積が増加することができるため、発熱レベルが改善され、電極のエネルギー密度を増加させることができる。

【0060】

前記巻き取られたゼリーロール型電極組立体６１０の最外側電極である第１電極１００において片面コーティング部１４０の前記第１活物質層１２０と前記未コーティング部１５０との境界を覆うように設けられた前記スウェリングテープ４１０を含むことで、今後の電極組立体１１１の電池缶６２０への収納時に電解液によりスウェリングテープ４１０が膨張する場合に、巻き取られた電極組立体１１１を巻取中心部から巻取外側部方向に押し、前記第１電極集電体１１０が電池缶６２０に当接するようにしてタブの役割をすることができるようにする。

【0061】

一実施態様によれば、前記電極組立体１１１において、第１電極集電体１１０は、銅を含む。前記電極組立体１１１において、第１電極集電体１１０は、当業界で公知の物質であれば限定なく使用可能であり、第１電極集電体１１０の非限定的な例としては、銅、金、ニッケルまたは銅合金、またはこれらの組み合わせにより製造される箔などが挙げられる。

【0062】

一例によれば、前記電極組立体１１１において、第１電極集電体１１０が銅を含む場合、今後の電極組立体１１１の電池缶６２０への収納時に前記第１電極集電体１１０が電池缶６２０に当接するようにしてタブの役割をすることができ、この際、前記第１電極集電体１１０は、前記電池缶６２０と電気的に連結されることができる。

【0063】

一例によれば、前記電極組立体１１１において、第１電極１００は負極であり、前記第２電極２００は正極である。

【0064】

本発明の一実施態様によれば、前記電極組立体１１１において、電極組立体の長さ方向（Ｐ）における前記スウェリングテープの長さ（４６０）は３０ｍｍ以下である。

【0065】

前記電極組立体１１１は、巻き取られたゼリーロール型であってもよく、前記電極組立体の長さ方向（Ｐ）とは、巻き取られた電極組立体の巻取軸に垂直な方向（Ｐ）を意味する。

【0066】

前記スウェリングテープの長さ（４６０）は３０ｍｍ以下、２８ｍｍ以下、２５ｍｍ以下、２３ｍｍ以下、または２１ｍｍ以下であってもよい。前記スウェリングテープの長さ（４６０）は１０ｍｍ以上、１３ｍｍ以上、１５ｍｍ以上、または１７ｍｍ以上であってもよい。

【0067】

前記スウェリングテープの長さ（４６０）が３０ｍｍ超過である場合には、一つの長いスウェリングテープが前記未コーティング部に貼り付けられる貼り付け面積が長くなり、第１電極集電体のしわが激しくなり得る。前記スウェリングテープの長さ（４６０）が１０ｍｍ未満である場合には、今後の電極組立体の電池缶への収納時に電解液により膨張したスウェリングテープが電極組立体を巻取中心部から巻取外側部方向に押す力が弱く、前記第１電極集電体をタブとして用いることができない。

【0068】

一実施形態によれば、前記電極組立体の長さ方向（Ｐ）における前記第１活物質層を覆ったスウェリングテープの長さ（４２０）は１ｍｍ～３ｍｍであってもよい。前記範囲は、電極組立体の大きさ、長さ、および比率に応じて多様に設定されることができる。

【0069】

一例として、前記電極組立体の長さ方向（Ｐ）における前記第１活物質層を覆ったスウェリングテープの長さ（４２０）は１ｍｍ以上、１．３ｍｍ以上、または１．５ｍｍ以上であってもよい。一例として、前記電極組立体の長さ方向（Ｐ）における前記第１活物質層を覆ったスウェリングテープの長さ（４２０）は３ｍｍ以下、２．７ｍｍ以下、または２．５ｍｍ以下であってもよい。

【0070】

前記第１活物質層を覆ったスウェリングテープの長さ（４２０）が前記範囲を満たす場合、前記スウェリングテープ４１０に発生する気泡を最小化して外観不良リスクを制御し、二次電池６００の組立工程で電極組立体１１１を電池缶６２０に挿入する際に電極組立体１１１が損傷する危険を解消することができる。

【0071】

前記スウェリングテープの長さ（４６０）は、前記電極組立体の長さ方向（Ｐ）における前記第１活物質層を覆ったスウェリングテープの長さ（４２０）と、前記未コーティング部を覆ったスウェリングテープの長さ（４４０）とを合わせた長さと等しい。

【0072】

一実施態様によれば、前記電極組立体１１１において、前記電極組立体の幅方向（Ｈ）における前記スウェリングテープの幅（４７０）は、前記電極組立体の幅１００％に対して５０％以上である。

【0073】

前記電極組立体１１１は、巻き取られたゼリーロール型であってもよく、前記電極組立体の幅方向（Ｈ）とは、巻き取られた電極組立体の巻取軸方向（Ｈ）を意味する。

【0074】

前記スウェリングテープの幅（４７０）は、前記電極組立体の幅１００％に対して５０％以上、５５％以上、６０％以上、６５％以上、または７０％以上であってもよい。前記スウェリングテープの幅（４７０）は、前記電極組立体の幅１００％に対して１００％以下、９８％以下、または９６％以下であってもよい。

【0075】

前記スウェリングテープの幅（４７０）が前記範囲を満たす場合、今後の電極組立体１１１の電池缶６２０への収納時に電解液によりスウェリングテープ４１０が膨張し、前記第１電極集電体１１０が電池缶６２０に当接するようにしてタブの役割を効果的に行うことができる。

【0076】

一実施態様によれば、前記スウェリングテープ４１０は、前記片面コーティング部１４０の前記第１活物質層１２０の端部を覆うように設けられ、前記第１活物質層１２０を覆った前記スウェリングテープの面積（４３０）が５％～２０％である。

【0077】

前記第１活物質層１２０を覆った前記スウェリングテープの面積（４３０）は５％以上、６％以上、７％以上、または８％以上である。前記第１活物質層１２０を覆った前記スウェリングテープの面積（４３０）は２０％以下、１８％以下、１６％以下、または１４％以下である。

【0078】

前記第１活物質層１２０を覆った前記スウェリングテープの面積（４３０）が前記範囲を満たす場合、前記スウェリングテープ４１０に発生する気泡を最小化して外観不良リスクを制御し、二次電池６００の組立工程で電極組立体１１１を電池缶６２０に挿入する際に電極組立体１１１が損傷する危険を解消することができる。

【0079】

また、今後の電極組立体１１１の電池缶６２０への収納時に電解液により膨張したスウェリングテープ４１０が前記第１電極集電体１１０を電池缶６２０に当接するようにすることができるため、タブの役割を効果的に行うことができる。

【0080】

一例によれば、前記スウェリングテープ４１０は、第２電極２００と重ならない。

【0081】

前記スウェリングテープ４１０が前記第２電極２００と重ならないようにして前記第２電極２００のリチウムイオンを十分に活用することができ、前記第１電極１００の前記片面コーティング部１４０の前記第１活物質層１２０と前記未コーティング部１５０との境界を覆うように設けられ、第１電極の無地部に効果的に貼り付けられることができる。そこで、第１電極の無地部である第１電極集電体１１０を外側部に押し、電池缶６２０によく当接するようにすることができる。

【0082】

一実施態様によれば、前記スウェリングテープ４１０は、電解液により膨張する。前記電解液は、有機溶媒を含んでもよく、例えば、エチレンカーボネート（ｅｔｈｙｌｅｎｅｃａｒｂｏｎａｔｅ、ＥＣ）、ジメチルカーボネート（ｄｉｍｅｔｈｙｌ ｃａｒｂｏｎａｔｅ、ＤＭＣ）、エチルメチルカーボネート（ｅｔｈｙｌ ｍｅｔｈｙｌ ｃａｒｂｏｎａｔｅ、ＥＭＣ）であってもよい。前記電解液の溶媒により前記スウェリングテープ４１０が膨張することができる。

【0083】

前記スウェリングテープ４１０は、活性化工程およびサイクルを経て膨張することができる。この際、スウェリングテープ４１０が膨張するか否かは、活性化工程後のサイクル進行による直流抵抗値（ＤＣＲ）の収束可否により確認することができる。

【0084】

具体的に、前記電極組立体１１１が巻き取られた形態であるゼリーロール６１０の外径に応じて交流抵抗値（ＡＣＲ）の散布が異なり得る。すなわち、ゼリーロール６１０の外径が大きい場合には、前記第１電極集電体１１０が前記電池缶６２０に十分に当接することができ、抵抗が低くなるため、交流抵抗値（ＡＣＲ）が小さく、その逆に、ゼリーロール６１０の外径が小さい場合には、前記第１電極集電体１１０が前記電池缶６２０に十分に当接することができず、相対的に抵抗が大きくなるため、交流抵抗値（ＡＣＲ）が大きい。

【0085】

活性化工程後にサイクルを進行すると、交流抵抗値（ＡＣＲ）ではなく、直流抵抗値（ＤＣＲ）によりセルの性能が分かり、前記直流抵抗値（ＤＣＲ）は、サイクル初期には差があるが、サイクルが進行するにつれて前記スウェリングテープ４１０が十分に膨張するため、前記直流抵抗値（ＤＣＲ）が一定の値に収束することができる。

【0086】

したがって、直流抵抗値（ＤＣＲ）の収束された数値により、前記スウェリングテープ４１０が十分に膨張したと判断することができる。例えば、活性化工程後、１００サイクル進行後に直流抵抗値（ＤＣＲ）が同等の直流抵抗値（ＤＣＲ）に収束することでスウェリングテープ４１０が十分に膨張したと判断することができる。

【0087】

【表1】

【0088】

一例として、表１を参照すれば、互いに異なる交流抵抗値（ＡＣＲ）を有するセルが１００サイクル進行後に同等の直流抵抗値（ＤＣＲ）に収束することを確認することができ、これにより、本発明によるスウェリングテープ４１０が十分に膨張したと判断することができる。前記スウェリングテープ４１０は、液体に含浸されて膨張または柔軟になるものであってもよく、高分子物質からなってもよい。

【0089】

前記高分子物質は、前記高分子物質が有する一つの特性として、高分子物質の鎖間に溶媒分子が浸透して体積が増加することができる。したがって、スウェリングテープ４１０は、電解液を吸収すれば膨張または柔軟になるため、今後の電極組立体１１１の電池缶６２０への収納時に電解液により前記スウェリングテープ４１０が膨張し、前記第１電極集電体１１０が電池缶６２０に当接するようにしてタブの役割を効果的に行うことができる。

【0090】

一実施態様によれば、前記スウェリングテープ４１０は、ポリウレタンを含む。前記スウェリングテープ４１０は、電解液により膨張するが、この際、電解液の溶媒により前記スウェリングテープ４１０に含まれたポリウレタンが膨張することができる。前記スウェリングテープ４１０が膨張することで、前記第１電極集電体１１０は、電池缶６２０に当接してタブの役割を効果的に行うことができる。

【0091】

本発明の一実施態様によれば、第１電極１００、セパレータ３００、および第２電極２００を積層して電極組立体１１１を製造する段階として、前記第１電極１００は、集電体１１０、および前記集電体１１０の両面にそれぞれ設けられた第１活物質層１２０および第２活物質層１３０を含み、前記第１電極１００のいずれか一端部は、前記集電体の一面に第１活物質層１２０が設けられ、他面に第２活物質層１３０が設けられていない片面コーティング部１４０、および前記集電体１１０の両面に第１活物質層１２０および第２活物質層１３０が設けられていない未コーティング部１５０を含む電極組立体を製造する段階；および前記片面コーティング部１４０の前記第１活物質層１２０と前記未コーティング部１５０との境界を覆うように設けられたスウェリングテープ４１０を配置する段階を含む、電極組立体１１１の製造方法を提供する。

【0092】

前記電極組立体１１１の第１電極が、集電体１１０の一面にのみ第１活物質層１２０が設けられた片面コーティング部１４０と、第１および第２活物質層１２０、１３０が設けられていない未コーティング部１５０との境界を覆うように設けられたスウェリングテープ４１０を含むことで、前記集電体１１０のしわの発生を最小化して外観不良リスクを制御し、二次電池６００の組立工程で電極組立体１１１を電池缶６２０に挿入する際に電極組立体１１１が損傷する危険を解消することができる。

【0093】

一例によれば、前記電極組立体１１１に関する内容は、前述した実施態様による電極組立体１１１の内容と同様である。

【0094】

一実施態様によれば、前記電極組立体１１１の製造方法は、前記片面コーティング部１４０の第２活物質層１３０が設けられていない他面に設けられたスウェリングテープ４００を配置する段階をさらに含む。

【0095】

前記電極組立体１１１が充放電を繰り返すと、第２電極２００の一端部が収縮または膨張するにつれ、対面する第１電極１００部分に応力が集中してクラックが発生し得るが、前記第２活物質層１３０が設けられていない他面に設けられたスウェリングテープ４００をさらに含む場合に、前記クラックの発生を防止することができる。

【0096】

また、前記片面コーティング部１４０の前記第２活物質層１３０が設けられていない他面に設けられたスウェリングテープ４００をさらに含む場合、前記第１活物質層１２０と前記未コーティング部１５０との境界を覆うように設けられたスウェリングテープ４１０と重ならないように設けられることができ、前記スウェリングテープ４００が膨張して第１電極集電体１１０を巻取外側部から巻取中心部方向に押し、前記第１電極集電体１１０が電池缶６２０によく密着するようにして抵抗減少および放熱効果を有することができる。

【0097】

前記第２活物質層１３０が設けられていない他面に設けられたスウェリングテープ４００は、前記電極組立体１１１の第２活物質層１３０から離隔（第２活物質層とスウェリングテープの離隔長さ４５０）して設けられることができる。前記スウェリングテープ４００が前記第２活物質層から離隔（第２活物質層とスウェリングテープの離隔長さ４５０）して設けられることで、前記スウェリングテープ４００が電解液により膨張する場合に応力集中によるクラックの発生を防止することができ、第１電極集電体１１０と電池缶６２０がよく密着するようにすることができる。

【0098】

一実施態様によれば、前記電極組立体１１１の製造方法は、前記片面コーティング部１４０の前記第１活物質層１２０と前記未コーティング部１５０との境界を覆うように配置された前記スウェリングテープ４１０上に吸着パッド５００が設けられ、前記吸着パッド５００を用いて、第１電極の片面コーティング部１４０から未コーティング部１５０方向に前記スウェリングテープ４１０を押しつつ貼り付ける段階をさらに含む。

【0099】

一例によれば、前記吸着パッド５００は、前記第１電極の未コーティング部１５０よりも片面コーティング部１４０方向に厚さがさらに厚い段差部５１０を有することができる。

【0100】

前記段差部５１０を有する前記吸着パッド５００を用いて、前記第１電極の片面コーティング部１４０の前記第１活物質層１２０と前記未コーティング部１５０との境界を覆うように設けられたスウェリングテープ４１０を前記第１電極の片面コーティング部１４０から未コーティング部１５０方向に押しつつ貼り付けることができるため、前記スウェリングテープ４１０内の気泡およびしわの発生を抑制し、これにより、前記第１電極集電体１１０のしわの発生を最小化することができる。

【0101】

本発明の一実施態様によれば、前述した電極組立体１１１の製造方法により設けられる電極組立体１１１を提供する。

【0102】

前記電極組立体１１１に関する内容は、前述した実施態様による電極組立体１１１の内容と同様である。

【0103】

図６を参照すれば、シールテープ６３０は、前記電極組立体の巻取軸方向（Ｈ）に両端部に貼り付けられることができ、一例として、ＰＥＴテープであってもよいが、これに限定されない。

【0104】

前記シールテープ６３０が前記電極組立体の巻取軸方向（Ｈ）に両端部に貼り付けられることで、前記シールテープ６３０が貼り付けられずに外部に露出する前記電極組立体１１１の最外側部の第１電極集電体１１０は、電池缶６２０に直接当接して電極タブの役割をすることができる。

【0105】

前記シールテープ６３０は、前記電極組立体１１１の外径を基準として９０％以上、９２％以上、または９４％以上貼り付けられることができる。前記シールテープ６３０は、前記電極組立体１１１の外径を基準として１００％以下、９９％以下、または９８％以下貼り付けられることができる。

【0106】

前記範囲を満たす場合、前記シールテープ６３０は、前記電極組立体１１１の外径の直径が増加するのを防止し、前記電極組立体１１１の緩みを防止し、前記電極組立体１１１が電池缶６２０に挿入されることを容易にすることができる。

【0107】

図７は、本発明の実施形態による電極組立体において、第１電極集電体およびスウェリングテープにしわが発生していない場合を示す写真である。

【0108】

図４および７を参照すれば、前記電極組立体１１１の第１電極が、集電体１１０の一面にのみ第１活物質層１２０が設けられた片面コーティング部１４０と、第１および第２活物質層１２０、１３０が設けられていない未コーティング部１５０との境界を覆うようにスウェリングテープ４１０を含むことで、前記集電体１１０および前記スウェリングテープ４１０のしわの発生を防止することができる。前記集電体１１０および前記スウェリングテープ４１０のしわの発生を防止して前記電極組立体１１１の外観不良リスクを制御し、二次電池６００の組立工程で電極組立体１１１を電池缶６２０に挿入する際に電極組立体１１１が損傷する危険を解消することができる。

【0109】

図８は、本発明の比較例による電極組立体において、第１電極集電体の浮き現象が発生する場合および第１電極集電体の浮き高さを測定する部分を示す写真である。

【0110】

図４および８を参照すれば、前記電極組立体１１１の第１電極が、集電体１１０の一面にのみ第１活物質層１２０が設けられた片面コーティング部１４０と、第１および第２活物質層１２０、１３０が設けられていない未コーティング部１５０との境界を覆うようにスウェリングテープ４１０を含むことで、前記集電体１１０の浮きの発生を防止することができる。

【0111】

従来のスウェリングテープ４０は、第１電極の未コーティング部１５に設けられるが、この際、薄い集電体の特性上、前記スウェリングテープ４０の貼り付け時にしわが発生しやすく、このため、第１電極集電体１１に浮きが発生し得る。前記第１電極集電体１１の浮きは、第１電極集電体の浮き高さ（ｄ）を３Ｄ形状測定器により測定して確認することができる。

【0112】

巻き取られたゼリーロール型電極組立体の巻取終端部に設けられた第１電極集電体の端部では、前記第１電極集電体の浮きにより前記巻取終端部以前に巻き取られた第１電極集電体との間に空間を形成することができる。前記第１電極集電体の浮き高さ（ｄ）は、前記巻き取られた第１電極集電体間の空間で巻取外側方向に最も高い部分の高さを指し、それを測定することで第１電極集電体の浮きの程度を判断することができる。

【0113】

本発明の実施形態による前記未コーティング部１５０の境界を覆うように設けられたスウェリングテープ４１０は、巻き取られたゼリーロール型電極組立体６１０において前記第１電極集電体１１０最外側部の内周面に位置するが、前記スウェリングテープ４１０における前記第１活物質層と前記未コーティング部との境界を覆った部分により、前記第１電極集電体１１０のしわおよび浮きを防止して前記電極組立体１１１の外観不良リスクを制御し、二次電池６００の組立工程で電極組立体１１１を電池缶６２０に挿入する際に電極組立体１１１が損傷する危険を解消することができる。

【0114】

本発明の一実施態様によれば、前述した実施態様による電極組立体１１１；電解質；および前記電極組立体１１１と前記電解質を収納する電池缶６２０を含む二次電池６００を提供する。

【0115】

一例によれば、前記第１電極集電体１１０は、前記電池缶６２０と電気的に連結される。

【0116】

前記二次電池６００は、前述した実施態様による電極組立体１１１を電池缶６２０に収納し、この際、電解液により膨張したスウェリングテープ４１０が第１電極集電体１１０を巻取中心部から巻取外側部方向に押し、前記第１電極集電体１１０が前記電池缶６２０と電気的に連結されてタブの役割をすることができるようにする。

【0117】

前記スウェリングテープ４１０は、前記第１電極１００において片面コーティング部１４０の前記第１活物質層１２０と前記未コーティング部１５０との境界を覆うように設けられることで、前記電極組立体１１１の前記電池缶６２０への収納時に電解液により電極組立体１１１が膨張する場合に、巻き取られた電極組立体１１１を巻取中心部から巻取外側部方向に押し、前記第１電極集電体１１０が電池缶６２０に当接するようにしてタブの役割をすることができるようにする。

【0118】

前記二次電池６００は、前述した実施態様による電極組立体１１１、電解質、これらを収納する電池缶６２０、およびトップキャップを含むことができる。

【0119】

前記電極組立体１１１において、第１電極１００は、負極であってもよく、第２電極２００は、第１電極１００と逆の極性である正極に該当してもよい。前記第１電極１００および前記第２電極２００は、シート状を有することができる。前記電極組立体１１１は、例えば、ゼリーロール（ｊｅｌｌｙｒｏｌｌ）状を有することができる。すなわち、前記電極組立体１１１は、第１電極１００、セパレータ３００、第２電極２００、セパレータ３００を順次少なくとも１回積層して形成された積層体を巻取方向（Ｗ）に巻き取らせることで製造することができる。

【0120】

本発明において、正極板にコーティングされる正極活物質および負極板にコーティングされる負極活物質は、当業界で公知の活物質であれば限定なく使用可能である。

【0121】

前記正極活物質の非限定的な例としては、従来の電気化学素子の正極に使用できる通常の正極活物質が使用可能であり、特に、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、リチウム鉄酸化物、またはこれらを組み合わせたリチウム複合酸化物を用いることができる。

【0122】

一例において、正極活物質は、一般化学式Ａ［Ａ_ｘＭ_ｙ］Ｏ_２＋ｚ（Ａは、Ｌｉ、Ｎａ、およびＫのうち少なくとも一つ以上の元素を含む；Ｍは、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｃａ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｓｉ、Ｆｅ、Ｍｏ、Ｖ、Ｚｒ、Ｚｎ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｍｏ、Ｓｃ、Ｚｒ、Ｒｕ、およびＣｒから選択された少なくとも一つ以上の元素を含む；ｘ≧０、１≦ｘ＋ｙ≦２、－０．１≦ｚ≦２；ｘ、ｙ、ｚ、およびＭに含まれた成分の化学量論係数は、化合物が電気的に中性を維持するように選択される）で表されるアルカリ金属化合物を含むことができる。

【0123】

他の例において、正極活物質は、ＵＳ６，６７７，０８２、ＵＳ６，６８０，１４３などに開示されたアルカリ金属化合物ｘＬｉＭ^１Ｏ_２－（１－ｘ）Ｌｉ_２Ｍ^２Ｏ_３（Ｍ^１は、平均酸化状態３を有する少なくとも一つ以上の元素を含む；Ｍ^２は、平均酸化状態４を有する少なくとも一つ以上の元素を含む；０≦ｘ≦１）であってもよい。

【0124】

また他の例において、正極活物質は、一般化学式Ｌｉ_ａＭ^１ _ｘＦｅ_１－ｘＭ^２Ｐ_ｙ１－ｙＭ^３ _ｚＯ_４－ｚ（Ｍ^１は、Ｔｉ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｎｄ、Ａｌ、Ｍｇ、およびＡｌから選択された少なくとも一つ以上の元素を含む；Ｍ^２は、Ｔｉ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｎｄ、Ａｌ、Ｍｇ、Ａｌ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｖ、およびＳから選択された少なくとも一つ以上の元素を含む；Ｍ^３は、Ｆを選択的に含むハロゲン族元素を含む；０＜ａ≦２、０≦ｘ≦１、０≦ｙ＜１、０≦ｚ＜１；ａ、ｘ、ｙ、ｚ、Ｍ^１、Ｍ^２、およびＭ^３に含まれた成分の化学量論係数は、化合物が電気的に中性を維持するように選択される）、またはＬｉ_３Ｍ_２（ＰＯ_４）_３［Ｍは、Ｔｉ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｍｇ、およびＡｌから選択された少なくとも一つの元素を含む］で表されるリチウム金属ホスフェートであってもよい。

【0125】

好ましくは、正極活物質は、一次粒子および／または一次粒子が凝集した二次粒子を含むことができる。

【0126】

負極活物質の非限定的な例としては、従来の電気化学素子の負極に使用できる通常の負極活物質が使用可能であり、特に、リチウム金属またはリチウム合金、炭素、石油コークス（ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ ｃｏｋｅ）、活性化炭素（ａｃｔｉｖａｔｅｄ ｃａｒｂｏｎ）、グラファイト（ｇｒａｐｈｉｔｅ）、またはその他の炭素類などのリチウム吸着物質などが使用可能である。

【0127】

一例において、負極活物質としては、炭素材、リチウム金属またはリチウム金属化合物、ケイ素またはケイ素化合物、スズまたはスズ化合物などを用いることができる。電位が２Ｖ未満のＴｉＯ_２、ＳｎＯ_２のような金属酸化物も負極活物質として使用可能である。炭素材としては、低結晶性炭素、高結晶性炭素などをいずれも用いることができる。

【0128】

正極集電体の非限定的な例としては、アルミニウム、ニッケル、またはこれらの組み合わせにより製造される箔などが挙げられる。

【0129】

セパレータ３００としては、多孔性高分子フィルム、例えば、エチレン単独重合体、プロピレン単独重合体、エチレン／ブテン共重合体、エチレン／ヘキセン共重合体、エチレン／メタクリレート共重合体などのポリオレフィン系高分子から製造された多孔性高分子フィルムを単独でまたはこれらを積層して用いることができる。他の例示として、セパレータ３００としては、通常の多孔性不織布、例えば、高融点のガラス繊維、ポリエチレンテレフタレート繊維などからなる不織布を用いることができる。

【0130】

セパレータ３００の少なくとも一方の表面には、無機物粒子のコーティング層を含むことができる。また、セパレータ３００自体が無機物粒子のコーティング層からなってもよい。コーティング層を構成する粒子は、隣接する粒子の間に間隙容量（ｉｎｔｅｒｓｔｉｔｉａｌ ｖｏｌｕｍｅ）が存在するようにバインダーと結合した構造を有することができる。

【0131】

無機物粒子は、誘電率が５以上の無機物からなることができる。非限定的な例示として、前記無機物粒子は、Ｐｂ（Ｚｒ、Ｔｉ）Ｏ_３（ＰＺＴ）、Ｐｂ_１－ｘＬａ_ｘＺｒ_１－ｙＴｉ_ｙＯ_３（ＰＬＺＴ）、ＰＢ（Ｍｇ_３Ｎｂ_２／３）Ｏ_３－ＰｂＴｉＯ_３（ＰＭＮ－ＰＴ）、ＢａＴｉＯ_３、ｈａｆｎｉａ（ＨｆＯ_２）、ＳｒＴｉＯ_３、ＴｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、ＺｒＯ_２、ＳｎＯ_２、ＣｅＯ_２、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＺｎＯ、およびＹ_２Ｏ_３からなる群より選択された少なくとも一つ以上の物質を含むことができる。

【0132】

電解質は、Ａ^＋Ｂ^－のような構造を有する塩であってもよい。ここで、Ａ^＋は、Ｌｉ^＋、Ｎａ^＋、Ｋ^＋のようなアルカリ金属カチオンやこれらの組み合わせからなるイオンを含む。また、Ｂ^－は、Ｆ^－、Ｃｌ^－、Ｂｒ^－、Ｉ^－、ＮＯ_３ ^－、Ｎ（ＣＮ）_２ ^－、ＢＦ_４ ^－、ＣｌＯ_４ ^－、ＡｌＯ_４ ^－、ＡｌＣｌ_４ ^－、ＰＦ_６ ^－、ＳｂＦ_６ ^－、ＡｓＦ_６ ^－、ＢＦ_２Ｃ_２Ｏ_４ ^－、ＢＣ_４Ｏ_８ ^－、（ＣＦ_３）_２ＰＦ_４ ^－、（ＣＦ_３）_３ＰＦ_３ ^－、（ＣＦ_３）_４ＰＦ_２ ^－、（ＣＦ_３）_５ＰＦ^－、（ＣＦ_３）_６Ｐ^－、ＣＦ_３ＳＯ_３ ^－、Ｃ_４Ｆ_９ＳＯ_３ ^－、ＣＦ_３ＣＦ_２ＳＯ_３ ^－、（ＣＦ_３ＳＯ_２）_２Ｎ^－、（ＦＳＯ_２）_２Ｎ^－、ＣＦ_３ＣＦ_２（ＣＦ_３）_２ＣＯ^－、（ＣＦ_３ＳＯ_２）_２ＣＨ^－、（ＳＦ_５）_３Ｃ^－、（ＣＦ_３ＳＯ_２）_３Ｃ^－、ＣＦ_３（ＣＦ_２）_７ＳＯ_３ ^－、ＣＦ_３ＣＯ_２ ^－、ＣＨ_３ＣＯ_２ ^－、ＳＣＮ^－、および（ＣＦ_３ＣＦ_２ＳＯ_２）_２Ｎ^－からなる群から選択されたいずれか一つ以上のアニオンを含む。

【0133】

また、電解質は、有機溶媒に溶解させて用いることができる。有機溶媒としては、プロピレンカーボネート（ｐｒｏｐｙｌｅｎｅ ｃａｒｂｏｎａｔｅ、ＰＣ）、エチレンカーボネート（ｅｔｈｙｌｅｎｅｃａｒｂｏｎａｔｅ、ＥＣ）、ジエチルカーボネート（ｄｉｅｔｈｙｌ ｃａｒｂｏｎａｔｅ、ＤＥＣ）、ジメチルカーボネート（ｄｉｍｅｔｈｙｌ ｃａｒｂｏｎａｔｅ、ＤＭＣ）、ジプロピルカーボネート（ｄｉｐｒｏｐｙｌ ｃａｒｂｏｎａｔｅ、ＤＰＣ）、ジメチルスルホキシド（ｄｉｍｅｔｈｙｌ ｓｕｌｆｏｘｉｄｅ）、アセトニトリル（ａｃｅｔｏｎｉｔｒｉｌｅ）、ジメトキシエタン（ｄｉｍｅｔｈｏｘｙｅｔｈａｎｅ）、ジエトキシエタン（ｄｉｅｔｈｏｘｙｅｔｈａｎｅ）、テトラヒドロフラン（ｔｅｔｒａｈｙｄｒｏｆｕｒａｎ）、Ｎ－メチル－２－ピロリドン（Ｎ－ｍｅｔｈｙｌ－２－ｐｙｒｒｏｌｉｄｏｎｅ、ＮＭＰ）、エチルメチルカーボネート（ｅｔｈｙｌ ｍｅｔｈｙｌ ｃａｒｂｏｎａｔｅ、ＥＭＣ）、γ－ブチロラクトン（γ－ｂｕｔｙｒｏｌａｃｔｏｎｅ）、またはこれらの混合物を用いることができる。

【0134】

本発明のまた一つの実施態様は、前述した二次電池６００を少なくとも一つ含む電池パック７００を提供する。

【0135】

一例として、前記二次電池６００は、円筒型二次電池であってもよい。

【0136】

前述した実施形態による円筒型二次電池６００は、電池パック７００を製造するのに用いることができる。

【0137】

図９は、本発明の実施形態による二次電池６００を含む電池パック７００の概略的な構成を示す図である。

【0138】

図９を参照すれば、本発明の実施形態による電池パック７００は、円筒型二次電池６００が電気的に連結された集合体、およびこれを収容するパックハウジング７１０を含む。円筒型二次電池６００は、前述した実施形態による二次電池６００である。図面では、図示の便宜上、円筒型二次電池の電気的連結のためのバスバー、冷却ユニット、外部端子などの部品の図示を省略した。

【0139】

本発明のまた一つの実施態様は、前述した電池パック７００を少なくとも一つ含む自動車８００を提供する。前記電池パック７００は、自動車８００に搭載されることができる。自動車８００は、一例として、電気自動車、ハイブリッド自動車、またはプラグインハイブリッド自動車であってもよい。自動車は、４輪自動車または２輪自動車を含む。

【0140】

図１０は、図９の電池パック７００を含む自動車８００を説明するための図である。

【0141】

図１０を参照すれば、本発明の一実施形態による自動車８００は、本発明の一実施形態による電池パック７００を含む。自動車８００は、本発明の一実施形態による電池パック７００から電力の供給を受けて動作する。

【0142】

実施例
実施例１
（１）電極組立体の製造
負極（負極集電体：Ｃｕ箔、負極活物質：人造黒鉛および天然黒鉛がそれぞれ５０重量部）、シート状のポリエチレンセパレータ、正極（正極集電体：Ａｌ箔、活物質：ＬｉＣｏＯ_２）、および前記ポリエチレンセパレータを順次積層して電極組立体を製造した。前記負極の厚さは１８７μｍ（Ｃｕ箔集電体：１０μｍ）であり、前記正極の厚さは１４７μｍ（Ａｌ箔集電体：１５μｍ）であり、セパレータの厚さはそれぞれ１３μｍであるものを２枚用いた。

【0143】

前記負極は、Ｃｕ箔において前記正極に対向する面に負極活物質層が設けられ、他面に負極活物質層が設けられていない片面コーティング部；およびＣｕ箔の両面に負極活物質層が設けられていない未コーティング部を含む。そこで、片面コーティング部において前記セパレータを介在させて前記正極に対向する面に設けられた負極活物質層と前記未コーティング部との境界を覆うようにポリウレタン材料のスウェリングテープを貼り付けた。

【0144】

前記スウェリングテープは、電極組立体の長さ方向（Ｐ）に前記負極活物質層を覆ったスウェリングテープの長さが２ｍｍとなるようにし、巻き取られたゼリーロール型電極組立体においてＣｕ箔の最外側部の内周面に位置するようにした。この際、前記負極活物質層を覆った前記スウェリングテープの面積は５％～２０％となるようにした。前記スウェリングテープ（ＰＵ材料）としては、電極組立体の長さ方向（Ｐ）２０ｍｍ×電極組立体の幅方向（Ｈ）６２ｍｍ、厚さ５２μｍであるものを用いた。

【0145】

また、負極において、巻き取られたゼリーロール型電極組立体においてＣｕ箔の最外側部の外周面にポリウレタン材質のスウェリングテープをさらに取り付けた。この際、前記スウェリングテープは、正極端部をカバーできるように取り付けた。前記スウェリングテープ（ＰＵ材料）としては、電極組立体の長さ方向（Ｐ）２０ｍｍ×電極組立体の幅方向（Ｈ）６２ｍｍ、厚さ５２μｍであるものを用いた。

【0146】

次に、スウェリングテープを含む積層された電極組立体を巻き取ってゼリーロール型電極組立体（端部の直径：２０．３８ｍｍ～２０．６４ｍｍ）を製造した。この際、製造された電極組立体の断面直径は２０．４ｍｍ、巻取軸方向（Ｈ）の長さは６６ｍｍであった。

【0147】

前記巻き取られた電極組立体において巻取軸の両端部にＰＥＴ材料のシールテープを貼り付けた。前記シールテープ（ＰＥＴ材料）としては、電極組立体の長さ方向（Ｐ）６２ｍｍ×電極組立体の幅方向（Ｈ）１０ｍｍ、厚さ２２μｍであるものを用いた。

【0148】

（２）二次電池の製造
前記巻き取られた電極組立体を電池缶（断面直径：２０．９５ｍｍ～２１．１５ｍｍ）に挿入した後、エチレンカーボネート（ＥＣ）：エテルメチルカーボネート（ＥＭＣ）を３０：７０の体積比で混合した後、ＬｉＰＦ_６が１．０Ｍとなるように溶解した電解液を注液し、キャップ組立体で円筒型電池缶を密封して二次電池を製造した。

【0149】

比較例１
正極に対向する面に設けられた負極活物質層の端部を覆わないように負極集電体上にスウェリングテープを貼り付けたことを除いては、実施例１と同様の方法で電極組立体および二次電池を製造した。

【0150】

実験例
実験例１．電極組立体の数
前記実施例１の電極組立体のように製造し、巻き取られたゼリーロール型電極組立体を合計５９２００個製造した。

【0151】

前記比較例１の電極組立体のように製造し、巻き取られたゼリーロール型電極組立体を合計１０２４個製造した。

【0152】

実験例２．負極集電体のしわおよび浮き
負極集電体のしわは、スウェリングテープ貼り付け時の気泡などによる集電体無地部に形成されるしわを外観ビジョン検査および肉眼で観察した。実施例１の場合、比較例１と同一の数量である１０２４個は肉眼で全数検査し、残りは外観ビジョン検査で不良と判断されなかったため、肉眼検査を行わなかった。この際、外観ビジョン検査は、しわの例示写真をビジョンに入力し、同様の場合が出れば不良と判定する検査である。

【0153】

スウェリングテープ貼り付け時の負極集電体が浮く現象は、３Ｄ形状測定器（キーエンス形状測定器、モデル名：ＫＥＹＥＮＣＥ ＫＯＲＥＡ、ワンショット３Ｄ ＶＲ３２００）を用いて測定した。この際、負極集電体の浮きの程度は、巻き取られたゼリーロール型電極組立体の巻取終端部に設けられた負極集電体の端部で前記負極集電体の浮きにより前記巻取終端部以前に巻き取られた負極集電体との間に形成される空間での高さを測定して判断した。すなわち、負極集電体の浮き高さ（ｄ）は、巻き取られた負極集電体間の空間で巻取外側方向に最も高い部分の高さを測定して判断し、電極組立体の端部の直径が２０．３８ｍｍ～２０．６４ｍｍである場合、負極集電体の浮き高さ（ｄ）が０．８ｍｍ以上であれば不良と判断した。

【0154】

実験例３．外径不良
巻き取られたゼリーロール型電極組立体の巻取軸方向に垂直な端部の外径をワインダーコンベヤの外径測定器で測定するか、または予め直径別に穴を開けておいた通止ゲージで測定した。

【0155】

前記実施例１により製造された電極組立体の巻取軸方向に垂直な端部の直径は２０．３８ｍｍ～２０．６４ｍｍであった。そこで、前記電極組立体の巻取軸方向に垂直な端部の直径が２０．６４ｍｍを超える場合に外径不良があると表示した。

【0156】

実験例４．電池缶に挿入時の損傷
巻き取られたゼリーロール型電極組立体の巻取軸方向に垂直な端部の外径の直径（電極組立体の巻取軸方向に垂直な端部の直径：２０．３８ｍｍ～２０．６４ｍｍ）が増加するかまたは集電体のしわおよび浮きにより、巻き取られた電極組立体が電池缶に挿入される際に最外側集電体が破れたり折れたりする場合を損傷したと表示した。

【0157】

すなわち、巻き取られたゼリーロール型電極組立体を電池缶に挿入する際に、缶にゼリーロールの挿入を容易にする挿入ガイドを用いるが、前記電極組立体の前記挿入ガイドに入らずにエラーとして排出される場合、それを前記電池缶から再び取り出して肉眼で確認し、電池缶への挿入時に損傷があると表示した。

【0158】

実験例５．セパレータのしわ
セパレータにスウェリングテープのしわから転写されたしわまたは折れがある場合を肉眼で観察し、セパレータにしわがあると表示した。この際、しわは、単にうねった形態のしわではなく、手で触れる際に異物感が感じられる程度のものをしわと定義して判定した。

【0159】

実施例１の場合、比較例１と同一の数量である１０２４個は肉眼で全数検査し、残りは外観ビジョン検査で不良と判断されなかったため、肉眼検査を行わなかった。この際、外観ビジョン検査は、しわの例示写真をビジョンに入力し、同様の場合が出れば不良と判定する検査である。

【0160】

【表2】

【0161】

表２を参照すれば、本発明の実施例１で製造された電極組立体の場合、比較例１で製造された電極組立体に比べて、集電体上のしわおよび浮きがなく、それによる外径不良がなく、そこで、缶への挿入時にも損傷がないことを確認することができる。また、本発明の実施例１で製造された電極組立体の場合、比較例１で製造された電極組立体に比べて、集電体上に形成されたしわなどがセパレータにしわとして転写されないことを確認することができる。以上、限定された実施形態および図面により本発明を説明したが、本発明は、これにより限定されるものではなく、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者により、本発明の技術思想および後述する特許請求の範囲と均等な範囲内で様々な実施が可能である。

【手続補正2】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図７

【補正方法】変更

【補正の内容】

【図7】

【手続補正3】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図８

【補正方法】変更

【補正の内容】

【図8】

【手続補正4】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図９

【補正方法】変更

【補正の内容】

【図9】

【手続補正5】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１０

【補正方法】変更

【補正の内容】

【図10】

【手続補正6】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１１

【補正方法】削除

【補正の内容】

【手続補正7】

【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】

第１電極、セパレータ、および第２電極が積層された電極組立体であって、
前記第１電極は、集電体、および前記集電体の両面にそれぞれ設けられた第１活物質層および第２活物質層を含み、
前記第１電極のいずれか一端部は、前記集電体の一面に前記第１活物質層が設けられ、他面に前記第２活物質層が設けられていない片面コーティング部；および前記集電体の両面に前記第１活物質層および前記第２活物質層が設けられていない未コーティング部を含み、
前記片面コーティング部の前記第１活物質層と前記未コーティング部との境界を覆うように設けられたスウェリングテープを含む、電極組立体。

【請求項2】

前記片面コーティング部の前記第２活物質層が設けられていない他面に設けられたスウェリングテープをさらに含む、請求項１に記載の電極組立体。

【請求項3】

前記第１活物質層は、前記セパレータを介在させて前記第２電極に対向する面に設けられる、請求項１に記載の電極組立体。

【請求項4】

前記第１活物質層は、前記電極組立体の長さ方向に前記第２電極よりも長く設けられ、前記第２活物質層は、前記電極組立体の長さ方向に前記第２電極よりも短く設けられる、請求項３に記載の電極組立体。

【請求項5】

前記電極組立体は、巻き取られたゼリーロール型である、前記第１電極は、前記巻き取られたゼリーロール型電極組立体の最外側電極である、請求項１に記載の電極組立体。

【請求項6】

前記第１活物質層と前記未コーティング部との境界を覆うように設けられた前記スウェリングテープは、前記ゼリーロール型電極組立体の前記第１電極の内周面に設けられる、請求項５に記載の電極組立体。

【請求項7】

前記第１電極は負極であり、前記第２電極は正極である、請求項１に記載の電極組立体。

【請求項8】

前記電極組立体の長さ方向における前記スウェリングテープの長さは３０ｍｍ以下であるか、または、前記電極組立体の幅方向における前記スウェリングテープの幅は、前記電極組立体の幅１００％に対して５０％以上である、請求項１に記載の電極組立体。

【請求項9】

前記片面コーティング部の前記第１活物質層と前記未コーティング部との境界を覆うように設けられた前記スウェリングテープの全面積１００％を基準として、前記第１活物質層を覆った前記スウェリングテープの面積が５％～２０％である、請求項１に記載の電極組立体。

【請求項10】

前記スウェリングテープは、前記第２電極と重ならない、請求項１に記載の電極組立体。

【請求項11】

前記スウェリングテープは、電解液により膨張する、請求項１に記載の電極組立体。

【請求項12】

前記スウェリングテープは、ポリウレタンを含む、請求項１１に記載の電極組立体。

【請求項13】

第１電極、セパレータ、および第２電極を積層して電極組立体を製造する段階として、前記第１電極は、集電体、および前記集電体の両面にそれぞれ設けられた第１活物質層および第２活物質層を含み、前記第１電極のいずれか一端部は、前記集電体の一面に前記第１活物質層が設けられ、他面に前記第２活物質層が設けられていない片面コーティング部、および前記集電体の両面に前記第１活物質層および前記第２活物質層が設けられていない未コーティング部を含む電極組立体を製造する段階；および
前記片面コーティング部の前記第１活物質層と前記未コーティング部との境界を覆うように設けられたスウェリングテープを配置する段階
を含む、電極組立体の製造方法。

【請求項14】

前記片面コーティング部の第２活物質層が設けられていない他面に設けられたスウェリングテープを配置する段階をさらに含む、請求項１３に記載の電極組立体の製造方法。

【請求項15】

前記片面コーティング部の前記第１活物質層と前記未コーティング部との境界を覆うように配置された前記スウェリングテープ上に吸着パッドが設けられ、
前記吸着パッドを用いて、第１電極の片面コーティング部から未コーティング部方向に前記スウェリングテープを押しつつ貼り付ける段階をさらに含む、請求項１３に記載の電極組立体の製造方法。

【請求項16】

前記吸着パッドは、前記第１電極の未コーティング部よりも片面コーティング部方向に厚さがさらに厚い段差部を有する、請求項１５に記載の電極組立体の製造方法。

【請求項17】

請求項１～１２のいずれか一項に記載の電極組立体；
電解質；および
前記電極組立体と前記電解質を収納する電池缶を含む二次電池。

【請求項18】

前記第１電極の前記集電体は、前記電池缶と電気的に連結される、請求項１７に記載の二次電池。

【請求項19】

請求項１７に記載の二次電池を少なくとも一つ含む電池パック。

【請求項20】

請求項１９に記載の電池パックを少なくとも一つ含む自動車。

【国際調査報告】