JP6109957B2 - ラウンドコーナーを含む電極組立体 - Google Patents

Description

本発明は、正極、負極、及び前記正極と負極との間に介在した分離膜からなっており、電極タブがそれぞれの電極から突出して形成されている単位セルを２つ以上含む電極組立体であって、前記単位セルは、平面を基準として高さ方向に積層されており、そのうち少なくとも２つ以上の単位セルは、平面の大きさが互いに異なり、前記単位セルは、電極タブが形成された一側面と接しない１つ以上の角部にラウンドコーナーが形成されていることを特徴とする電極組立体に関する。

モバイル機器に対する技術開発及び需要の増加に伴い、二次電池の需要もまた急増しており、その中でも、エネルギー密度と作動電圧が高く、保存と寿命特性に優れたリチウム二次電池は、各種モバイル機器はもとより、様々な電子製品のエネルギー源として広く用いられている。

リチウム二次電池は、その外形によって円筒形電池、角形電池、パウチ型電池などに大別され、電解液の形態によってリチウムイオン電池、リチウムイオンポリマー電池、リチウムポリマー電池などに分類されることもある。

モバイル機器の小型化に対する最近の傾向により、厚さの薄い角形電池、パウチ型電池に対する需要が増加しており、特に、形状の変形が容易であり、製造コストが低く、重量が小さいパウチ型電池への関心が高い実情である。

一般に、パウチ型電池は、樹脂層と金属層を含んで構成されたラミネートシートのパウチ型ケースの内部に、電極組立体と電解質が密封されている電池のことをいう。電池ケースに収納される電極組立体は、ジェリーロール型（巻き取り型）、スタック型（積層型）、または複合型（スタック／フォールディング）の構造からなっている。

図１には、スタック型電極組立体を含んでいるパウチ型二次電池の構造が模式的に示されている。

図１を参照すると、パウチ型二次電池１０は、パウチ型電池ケース２０の内部に、正極、負極及びこれらの間に配置される固体電解質コーティング分離膜からなる電極組立体３０が、その正極及び負極タブ３１，３２と電気的に接続される２つの電極リード４０，４１が外部に露出するように密封されている構造となっている。

電池ケース２０は、電極組立体３０を装着できる凹状の収納部２３を含むケース本体２１と、そのような本体２１に一体に連結されているカバー２２とからなっている。

電池ケース２０は、ラミネートシートからなっており、最外郭をなす外側樹脂層２０Ａと、物質の貫通を防止する遮断性金属層２０Ｂと、密封のための内側樹脂層２０Ｃとで構成されている。

スタック型電極組立体３０は、多数の正極タブ３１及び多数の負極タブ３２がそれぞれ融着されて電極リード４０，４１に共に結合されている。また、ケース本体２１の上端部２４とカバー２２の上端部とが熱融着機（図示せず）によって熱融着されるとき、そのような熱融着機と電極リード４０，４１との間にショートが発生することを防止し、電極リード４０，４１と電池ケース２０との密封性を確保するために、電極リード４０，４１の上下面に絶縁フィルム５０が付着される。

しかし、最近は、スリムなタイプまたは様々なデザイントレンドにより、新しい形態の電池セルが要求されている実情である。

また、上記のような電池セルは、同一の大きさ又は容量の電極組立体を含む構成となっているので、電池セルが適用されるデバイスのデザインを考慮して新規な構造とするためには、電池セルの容量を減少させるか、またはさらに大きい大きさにデバイスのデザインを変更しなければならないという問題がある。

また、このようなデザイン変更過程で電気的接続方式が複雑になり、それにより、所望の条件を満たす電池セルの作製が難しくなるという問題もある。

さらに、電極組立体の形状に応じて電池ケースを作製しなければならないという問題も存在する。

したがって、電池セルが適用されるデバイスの形状に応じて適用可能な電極組立体、電池ケース及びそれを含む電池セルに対する必要性が高い実情である。

本発明は、上記のような従来技術の問題点及び過去から要請されてきた技術的課題を解決することを目的とする。

具体的に、本発明の目的は、電池セルをデバイスの様々な空間に装着可能な構造に設計して、デバイスの内部空間の活用度を極大化し、一般的に長方形の構造を有するデバイスの外形構造を超えて、様々な外形を有するデバイスにおいても効率的に装着可能な電池セルを提供するものである。

このような目的を達成するための本発明に係る電極組立体は、正極、負極、及び前記正極と負極との間に介在した分離膜からなっており、電極タブがそれぞれの電極から突出して形成されている単位セルを２つ以上含む電極組立体であって、
前記単位セルは、平面を基準として高さ方向に積層されており、そのうち少なくとも２つ以上の単位セルは、平面の大きさが互いに異なり、
前記単位セルは、電極タブが形成された一側面と接しない１つ以上の角部にラウンドコーナーが形成されている構造となっている。

したがって、本発明に係る電極組立体は、大きさの異なる単位セルを積層して形成され、曲面構造のラウンドコーナーを含むことによって、電池セルが装着されるデバイスの曲線を含む形状にさらに精密に対応することができ、それによって、デバイスをより小型化することができる。

前記電極組立体が含む、平面の大きさが互いに異なる単位セルの数は、当業者が、電池セルが装着されるデバイスの形状及び必要な容量に応じて柔軟にその数を調整することができる。２つ〜３つの単位セルで構成された電極組立体はもとより、４つ以上の単位セルからなる電極組立体を構成することもできることは勿論である。

一具体例において、前記ラウンドコーナーの曲率半径の最大の大きさは、単位セルのそれぞれの長さの５０％の大きさであってもよい。ここで、前記単位セルの長さは、電極タブが突出する方向での一辺の大きさであってもよく、後述する前記単位セルの幅は、電極タブが突出する方向に垂直な方向での一辺の大きさであってもよい。

前記ラウンドコーナーの曲率半径の大きさが単位セルの長さの５０％よりも大きくなる場合には、電極組立体の製造工程間に電極シートが破損するという問題が発生することがある。一般に、単位セルは、（ｉ）電極シートに電極タブ及びラウンドコーナーを形成するために、電極シートの一部を切り欠く段階と、（ｉｉ）切り欠かれた電極シートを次の工程のためにワインディングする段階と、（ｉｉｉ）ワインディングされた電極シートを広げて活物質を塗布し、分離膜を介在した後、カッティングする段階とを経て製造される。前記製造段階中、ラウンドコーナーの曲率半径を大きくするために電極シートを長手方向に深く切り欠く場合、電極シートをワインディングする過程において、切り欠かれた部位は相対的に面積が小さいため、応力が集中して破断することがある。したがって、様々な形状の電極組立体を製造するために、ラウンドコーナーを形成する場合、製造工程中の電極シートの破断を防止することができるラウンドコーナーの曲率半径の大きさは、単位セルの長さの最大５０％の大きさであってもよい。具体的に、５〜４５％の大きさの範囲内であってもよい。

前記電極組立体がｎ個の単位セルを含んでいる場合、最上端に位置する第ｎ単位セルの大きさは、前記第ｎ単位セルに隣接する第ｎ−１単位セルの大きさの１％超過〜１００％未満であってもよい。

例えば、前記電極組立体が３つの単位セルを含んでいる場合、最上端に位置する第３単位セルの大きさは、第３単位セルの下に位置する第２単位セルの大きさの約７５％であってもよく、第２単位セルの大きさは、最下端に位置する第１単位セルの大きさの約７５％であってもよい。したがって、第３単位セル、第２単位セル、第１単位セルの大きさは、順次に大きくなる構造であってもよい。

また、前記電極組立体が２つの単位セルを含んでいる場合、上端に位置する第２単位セルの大きさは、第２単位セルの下に位置する第１単位セルの大きさの１％超過〜１００％未満の大きさであってもよい。例えば、第２単位セルの大きさは、第１単位セルの大きさの約７５％の大きさであってもよい。

前記第ｎ単位セルの幅または長さと、前記第ｎ−１単位セルの幅または長さとの最小の大きさの差は０．５ｍｍであってもよい。前記単位セルは、製造工程上、切り欠き及びカッティング段階を経ながらその幅と長さが決定されるが、切り欠きまたはカッティング工程で発生する公差によって第ｎ単位セルの幅または長さと、第ｎ−１単位セルの幅または長さとの大きさの差が０．５ｍｍ未満の場合には、平面の大きさが異なる、有意な構造を具現することができない。したがって、隣接する単位セルの平面の大きさが有意差を示すためには、前記第ｎ単位セルの幅または長さと、前記第ｎ−１単位セルの幅または長さとの最小の大きさの差は０．５ｍｍであってもよく、好ましくは、１ｍｍであってもよい。

例えば、幅が１００ｍｍである第３単位セルと、幅が１０３ｍｍである第２単位セルとを積層して、第３単位セルと第２単位セルの幅の差が０．０３ｍｍである、平面の大きさが異なる単位セルからなる電極組立体を製造しようとする場合、製造工程中のカッティング段階で発生する公差によって、第３単位セルの幅と第２単位セルの幅とが同一に形成されて、平面の大きさが実質的に同じ電極組立体が製造されることがある。したがって、従来の幅と長さが均一な電極組立体と構造の面で有意差を示すことができない。

同様に、隣接する単位セルのラウンドコーナーの曲率半径が有意差を示すためには、前記第ｎ単位セルのラウンドコーナーの曲率半径と第ｎ−１単位セルのラウンドコーナーの曲率半径との最小の大きさの差は０．５ｍｍであってもよく、具体的に、最小の大きさが１ｍｍであってもよい。

また、最下端の第１単位セルの幅または長さと、前記第１単位セルに隣接する第２単位セルの幅または長さとの最小の大きさの差は２ｍｍであってもよい。本発明に係る電極組立体は、電極組立体の外面形状に対応する内面構造を有する電池ケースに内蔵され、密封されることで、電池セルとして作製される。前記電池ケースは、ラミネートシートの電池ケースであってもよく、前記ラミネートシートは樹脂層及び金属層を含む。一般に、前記金属層のラミネートシートは短絡の危険性を有しているので、金属層が外部に露出するラミネートシートの端部は折れ曲がって電池ケースの外面に密着し、露出された金属層上に絶縁性テープを付着して短絡の危険を防止することになる。

本発明に係る電極組立体のように、最下端に位置する第１単位セルと、それに隣接する第２単位セルとの大きさが異なる場合には、絶縁性テープが、第１単位セルの一部の上面、すなわち、第２単位セルと重ならない部位に対応する電池ケースの外面に付着されるようになる。この場合、第１単位セルの幅または長さと第２単位セルの幅または長さとの大きさの差が２ｍｍ未満の場合には、絶縁性テープが付着できる面積が狭くなって絶縁性テープが十分な接着力を有することが難しくなるため、絶縁性テープが電池ケースから剥がれるという問題が発生することがあり、それによって、露出された金属層のラミネートシートによって短絡が発生することがある。

したがって、本発明に係る電極組立体は、絶縁性テープの第１単位セルに対する接着力を担保して、露出された金属層のラミネートシートによる短絡を防止するために、最下端に位置する第１単位セルと第２単位セルとの幅または長さの大きさの差が最小２ｍｍであってもよく、具体的に、最小３ｍｍであってもよい。

同様に、絶縁性テープの接着力を担保して金属層のラミネートシートによる短絡を防止するために、前記第１単位セルのラウンドコーナーの曲率半径と、第２単位セルのラウンドコーナーの曲率半径との最小の大きさの差は２ｍｍであってもよく、具体的に、最小の大きさの差が３ｍｍであってもよい。

前記電極組立体がｎ個の単位セルを含んでいる場合、幅方向を基準として、電極タブと最上端の第ｎ単位セルの両端との間の最大の大きさの間隔は４ｍｍであってもよく、具体的に、最大の大きさの間隔が４．４ｍｍであってもよい。

前記単位セルは、電極タブを形成するために電極シートを切り欠く工程を経ることになり、応力によって電極タブが歪むことを防止するために、単位セルのカッティングがなされるカッティング線、すなわち、単位セルの両端の上端部にくさび状または円弧状の溝をさらに切り欠くことになる。このような溝を切り欠く場合、電極タブと単位セルの両端との間隔が近すぎると、電極タブと溝の相互干渉が発生して切り欠き工程が難しくなる。したがって、本発明に係る電極組立体の最上端に位置する単位セルの電極タブと両端との間隔の大きさは、上述したように最小４ｍｍであってもよく、具体的に、最小４．４ｍｍであってもよい。

また、最下端の第１単位セル〜第ｎ単位セルに隣接する第ｎ−１単位セルの電極タブは、前記第ｎ単位セルの電極タブと平面視で同じ位置に形成されていてもよい。前記単位セルは、平面の大きさが互いに異なるので、単位セルの両端から同じ間隔で電極タブを形成する場合、電極リードに接続するために各単位セルの電極タブを接続する工程が難しくなり得る。したがって、各単位セルの電極タブの接続を容易にするために、第１単位セル〜第ｎ単位セルに隣接する第ｎ−１単位セルの電極タブは、前記第ｎ単位セルの電極タブと平面視で同じ位置に形成されていてもよい。例えば、第１単位セル及び第２単位セルの電極タブは、第３単位セルの電極タブと平面視で同じ位置に形成されていてもよい。

前記正極タブと負極タブとの間の最小間隔は１０ｍｍであってもよい。前記電極組立体は、製造工程中の充電過程において、充放電装置に電極タブを結合させるために、正極タブと負極タブとの間の最小間隔が１０ｍｍ以上であってもよく、前記間隔は、電極タブの幅、及び電極タブと単位セルの両端との間の間隔によって調整することができる。

本発明はまた、前記単位セルを製造するために、集電体シートの一面または両面に電極活物質が塗布されている電極シートであって、前記電極シートの上下両辺のうちの一辺には、単位セルの幅に対応する間隔で第１切欠部が形成されており、他辺には、前記第１切欠部に対応する第２切欠部が形成されており、前記第２切欠部には、下端切取り辺よりも小さい大きさで、カッティングマージンのための上端切取り辺が形成されている電極シートを提供する。

すなわち、本発明に係る切欠部を含む電極シートは、従来技術の切欠部とは異なり、第２切欠部に上端切取り辺が形成されているので、カッティング公差が発生しても、カッティング線が上端切取り辺上を通過しながらカッティングが行われれば、突出部が形成されずに最初の設計形状に符合する単位セルを製造することができる。

一実施例として、前記第１切欠部は、電極シートの長手方向に幅が狭くなるくさび状または円弧状からなることができる。

前記第２切欠部の面積は、第１切欠部の面積よりも大きくてもよい。前記第２切欠部は、前記単位セルの一側角部に様々な形態の構造を形成するために、第１切欠部よりも大きく形成することができる。

前記第２切欠部における下端切取り辺の長さは、単位セルの幅を基準として１０〜８０％の大きさであってもよい。下端切取り辺の長さは、所望の単位セルの形状に応じて調節することができる。

前記第２切欠部における上端切取り辺の長さは０．１〜１ｍｍであってもよい。上端切取り辺の長さが短すぎる場合には、カッティング公差が発生したとき、電極シートが上端切取り辺上でカッティングされないため、単位セルに突出部が形成されることがある。一方、上端切取り辺の長さが長すぎる場合には、上端切取り辺が単位セルにおいて占める大きさが大きくなるので、所望の形態の電極組立体を製造するために、上端切取り辺をさらにカッティングする工程が必要となり得る。

具体的に、第２切欠部における上端切取り辺の長さが０．２〜０．８ｍｍである場合、カッティング公差による突出部の生成を防止し、所望の形態の電極組立体を、上端切取り辺の追加カッティング工程なしに製造することができる。

また、第２切欠部における上端切取り辺と下端切取り辺との間の距離は、下端切取り辺の長さの３０〜１５０％の大きさであってもよい。前記距離は、所望の単位セルの形状に応じて調節することができる。

前記第２切欠部における両側面の切取り辺の形状は相互対称に形成することができる。逆に、前記第２切欠部における両側面の切取り辺の形状は相互非対称に形成してもよい。

前記第２切欠部の両側面の切取り辺の形状が相互対称である場合には、前記電極シートから製造された単位セルの一側角部及びこれに対向する他側角部の形状もまた対称であり得る。

逆に、前記第２切欠部の両側面の切取り辺の形状が相互非対称である場合には、前記電極シートから製造された単位セルの一側角部及びそれに対向する他側角部の形状もまた非対称であり得る。

前記第２切欠部における両側面の切取り辺のうちの少なくとも１つは、第２切欠部方向に突出した円弧形状からなることができる。前記円弧形状は、前記単位セルの一側角部にラウンド形状として現れ得る。

本発明は、前記の電極シートをカッティングして単位セルを形成することができ、前記単位セルは、上辺に接した両側辺のうちの少なくとも一側辺には、カッティングマージンによる第２切欠部の上端切取り辺の一部が存在し得る。場合によっては、両側辺にカッティングマージンによる第２切欠部の上端切取り辺の一部が存在しないこともある。

本発明はまた、前記の電極組立体が電池ケース内に内蔵されて電解質で含浸され、密封された構造からなる電池セルを提供する。

前記電池ケースは、上述したように、樹脂層および金属層を含むラミネートシートの電池ケースであってもよく、または、角形電池に使用される金属缶であってもよい。

前記ラミネートシートの電池ケース及び金属缶には、本発明に係る電極組立体が内蔵される収納部が形成されていてもよく、前記収納部は、本発明に係る電極組立体の形状に対応する内面構造を有することができる。

前記電池ケースは、前記収納部を含む下部ケースと、前記下部ケースの蓋であって、電極組立体を密封する上部ケースとからなってもよい。前記上部ケースは、前記下部ケースの長手方向の一辺に接して形成されていてもよい。また、幅方向の一辺に接して形成されていてもよいことはもちろんである。前記上部ケースが前記下部ケースの長手方向の一辺に接して形成されている場合には、前記電極組立体が前記収納部に内蔵された後、前記上部ケースは、前記下部ケースの幅方向に折り畳まれることによって前記電極組立体を密封することができる。前記上部ケースが前記下部ケースの幅方向の一辺に接して形成されている場合には、前記電極組立体が前記収納部に内蔵された後、前記上部ケースは、前記下部ケースの長手方向に折り畳まれることによって前記電極組立体を密封することができる。

前記電池セルをなしている電極組立体における単位セルの電極タブは、１つの電極リードに結合されて電極端子を形成する構造からなっていてもよい。すなわち、多数の電極タブが、互いに異なる電極構造の単位セルから突出して形成されていても、前記電極タブは、１つの電極リードに結合されて電池セルの電極端子を形成する構造であってもよい。

前記電極リードの幅は、前記電極タブの幅の５０〜９０％であってもよい。前記電極リードの幅が前記電極タブの幅よりも大きく形成される場合には、電池セルに外部衝撃が加わったとき、電極タブに接触していない電極リードの一部が変形して電極組立体に接触することによって、短絡が発生することがある。

前記電池セルは、リチウムイオン電池またはリチウムイオンポリマー電池セルであってもよいが、これらに限定されないことはもちろんである。

本発明はまた、前記電池セルを電源として含んでいるデバイスを提供し、前記デバイスは、携帯電話、携帯用コンピュータ、スマートフォン、タブレットＰＣ、スマートパッド、ネットブック、ＬＥＶ（Light Electronic Vehicle）、電気自動車、ハイブリッド電気自動車、プラグインハイブリッド電気自動車、及び電力貯蔵装置などから選択されるものであってもよい。

本発明はまた、前記電池セルを単位電池として２つ以上含んでいる電池パックを提供する。すなわち、前記電池セルを単位電池として２つ以上直列及び／又は並列に接続した構造の電池パックを提供し、このような電池パックは、携帯電話、携帯用コンピュータ、スマートフォン、タブレットＰＣ、スマートパッド、ネットブック、ＬＥＶ（Light Electronic Vehicle）、電気自動車、ハイブリッド電気自動車、プラグインハイブリッド電気自動車、及び電力貯蔵装置などのデバイスに使用することができる。

これらデバイスの構造及びその作製方法は当業界で公知となっているので、本明細書では、それについての詳細な説明は省略する。

従来の電池セルに対する斜視図である。 本発明の一実施例に係る電極組立体の平面図である。 図２の電極組立体を製造するための切り欠かれた電極シートの平面図である。 本発明の他の実施例に係る電極組立体の平面図である。 本発明の一実施例に係る電池セルの分解斜視図である。

以下では、本発明の実施例に係る図面を参照して説明するが、これは、本発明のより容易な理解のためのものであり、本発明の範疇がそれによって限定されるものではない。

図２には、本発明の一実施例に係る電極組立体の平面図が模式的に示されており、図３には、本発明に係る電極組立体を製造するための切り欠かれた電極シートの平面図が模式的に示されている。

図２及び図３を参照すると、電極組立体１００は、第１単位セル１１０、第２単位セル１２０、第３単位セル１３０、及び電極タブ１４１，１４２からなっている。第２単位セル１２０は、第１単位セル１１０の上端に積層されており、第３単位セル１３０は、第２単位セル１２０の上端に積層されている。第２単位セル１２０の平面の大きさは第１単位セル１１０よりも小さく、第３単位セル１３０の平面の大きさは第２単位セル１２０よりも小さい。また、第２単位セル１２０のラウンドコーナーの曲率半径Ｒ２は、第１単位セル１１０のラウンドコーナーの曲率半径Ｒ１よりも小さく、第３単位セル１３０のラウンドコーナーの曲率半径Ｒ３は、第２単位セル１２０のラウンドコーナーの曲率半径Ｒ２よりも小さい。

単位セル１１０，１２０，１３０のラウンドコーナーの曲率半径Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３の大きさは、単位セルのそれぞれの長さＬ１，Ｌ２，Ｌ３の約１５％の大きさである。単位セル１１０，１２０，１３０にラウンドコーナーを形成するために電極シート２００の下端に第２切欠部２１０を切り欠くことになり、ラウンドコーナーを大きく形成するために、ラウンドコーナーの曲率半径Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３を電極シート２００の長さ、すなわち、単位セルの長さＬ１，Ｌ２，Ｌ３の５０％を超えて形成する場合、切り欠き工程後に、次の工程のために電極シート２００をワインディングする過程において電極シート２００のカッティング線２２０に応力が集中して、電極シート２００が破断するという問題が発生する。したがって、単位セル１１０，１２０，１３０のラウンドコーナーの曲率半径の大きさＲ１，Ｒ２，Ｒ３は、単位セルのそれぞれの長さＬ１，Ｌ２，Ｌ３の５〜４５％の大きさに形成されることが好ましい。

第２単位セル１２０の大きさは、隣接する第１単位セル１１０の大きさの約７５％であり、第３単位セル１３０の大きさは、隣接する第２単位セル１２０の大きさの約７５％である。したがって、単位セル１３０，１２０，１１０は順次に大きくなる構造となっている。

第２単位セル１２０の幅Ｗ２と第３単位セル１３０の幅Ｗ３との差Ｄ１は、最小の大きさが設定されている。隣接する単位セルの幅の差が非常に小さい電極組立体を製造しようとする場合、カッティング段階で発生する公差によって、単位セルの幅の差が極めて小さく形成されることで、単位セルの幅と長さが均一な電極組立体が製造され得る。したがって、隣接する単位セルの幅の差は、最小１ｍｍの大きさに形成されることが好ましい。

同様に、第２単位セル１２０のラウンドコーナーの曲率半径Ｒ２と、第３単位セル１３０のラウンドコーナーの曲率半径Ｒ３との差Ｄ３は、前記のような最小の大きさが設定されている。

また、第１単位セル１１０の幅Ｗ１と第２単位セル１２０の幅Ｗ２との差Ｄ２は、最小の大きさが設定されている。第１単位セル１１０の幅Ｗ１と第２単位セル１２０の幅Ｗ２との差Ｄ２が小さ過ぎる場合には、絶縁性テープが付着できる面積が狭くなってしまい、絶縁性テープが十分な接着力を有することが難しくなるため、絶縁性テープが電池ケースから剥がれることがある。したがって、第１単位セル１１０の幅Ｗ１と第２単位セル１２０の幅Ｗ２との差は、最小３ｍｍの大きさに形成することが好ましい。

同様に、第１単位セル１１０のラウンドコーナーの曲率半径Ｒ１と、第２単位セル１２０のラウンドコーナーの曲率半径Ｒ２との差Ｄ４は、前記のような最小の大きさが設定されている。

電極タブ１４１，１４２と第３単位セル１３０の両端との間の間隔Ｄ５は、最小４．４ｍｍの大きさである。電極シート２００の上端に溝状の第１切欠部２３０を切り欠く場合、電極タブ１４０と単位セルの両端との間隔が近すぎると、電極タブ１４０と第１切欠部２３０との相互干渉が発生して、切り欠き工程が難しくなる。したがって、電極タブ１４１，１４２と第３単位セル１３０の両端との間の間隔Ｄ５は４．４ｍｍに形成されることが好ましい。

また、第１単位セル１１０の電極タブと第２単位セル１２０の電極タブは、第３単位セル１３０の電極タブと同じ位置に形成されている。

正極タブ１４１と負極タブ１４２との間隔Ｄ６は、１０ｍｍの大きさである。電極組立体１００は、製造工程中の充電過程において、充放電装置に電極タブ１４１，１４２を結合させるために、正極タブ１４１と負極タブ１４２との間の間隔Ｄ６は、最小１０ｍｍの大きさに形成されることが好ましい。正極タブ１４１と負極タブ１４２との間の間隔Ｄ６は、電極タブ１４１，１４２の幅、及び電極タブ１４１，１４２と第３単位セル１３０の両端との間の間隔Ｄ５によって調整することができる。

電極シート２００の上辺には電極タブ１４０と第１切欠部２３０が形成され、下辺には、第２切欠部２１０が単位セルの幅に対応する間隔でそれぞれ形成されている。

第２切欠部２１０には、カッティングマージンのための上端切取り辺３１０が形成されており、上端切取り辺３１０は、下端切取り辺３２０よりも短い長さで形成されている。

また、第２切欠部２１０の左側辺３３０は円弧形状からなっており、このような円弧形状は、電極シート２００のカッティング後に、単位セルの右側下端にラウンドコーナーを形成する。

正常な工程下で、電極シート２００は、第１切欠部２３０の中点と第２切欠部２１０の上端切取り辺３１０の中点とを結ぶカッティング線２２０に沿ってカッティングされる。ただし、カッティング公差が発生する場合、電極シート２００は、カッティング線２２０から所定の幅Ｗ５だけずれた位置でカッティングされる。

カッティング公差を伴って製造された単位セルは、最初の設計規格とわずかな差があり得るが、一側角部がラウンド形状を有する単位セルという設計概念には符合するので、別途の追加加工工程なしに、単位セルを製造する構成要素として用いることができる。

図４には、本発明の他の実施例に係る電極組立体の平面図が模式的に示されている。

図４を参照すると、電極組立体４００は、第１単位セル４１０及び第２単位セル４２０からなっている。このような電極組立体４００を構成する単位セルの数を除外した残りの構造は、図２及び図３に言及した実施例の構造と同一であるので、これについてのその他の詳細な説明は省略する。

図５には、本発明の一実施例に係る電池セルの分解斜視図が模式的に示されている。

図５を参照すると、電池セル５００は、電極組立体５１０と、電極組立体５１０を収納及び密封する構造の電池ケース５２０とを含む。電池ケース５２０は、電極組立体を装着できる凹状の収納部５２１を含む下部ケース５２２と、下部ケースの蓋であって、電極組立体５１０を密封する上部ケース５２３とからなっている。

上部ケース５２３は、下部ケース５２２の側辺に接して形成されている。上部ケース５２３は、下部ケース５２２に電極組立体５１０を内蔵した状態で下部ケース５２２の幅方向に折り畳まれて電極組立体５１０を密封し、熱融着され、上端シーリング部５２４、側面シーリング部５２５、及び下端シーリング部５２６を形成する。

たとえ、電極組立体と電池ケースの角部が四角形状に見えるが、図５に開示されている電極組立体は、図２及び図４に記載されているように、平面の大きさが互いに異なる多数の単位セルからなり、角部にラウンドコーナーが形成されており、電池ケースは、電極組立体の外面形状に対応する内面構造となっていることはもちろんである。

本発明の属する分野における通常の知識を有する者であれば、上記内容に基づいて本発明の範疇内で様々な応用及び変形を行うことが可能であろう。

以上で説明したように、本発明に係る電極組立体は、大きさの異なる単位セルを積層して形成され、曲面構造のラウンドコーナーを含むことによって、電池セルが装着されるデバイスの曲線を含む形状にさらに精密に対応することができ、それによって、デバイスをより小型化させることができるという効果がある。

また、様々な形状の電極組立体を製造するにおいて、製造工程中に発生し得る電極シートの破断を防止することができ、絶縁性テープの付着を強固にして短絡を防止することができるという効果がある。

１０ 二次電池
２０ 電池ケース
２０Ａ 外側樹脂層
２０Ｂ 遮断性金属層
２０Ｃ 内側樹脂層と
２１ 本体
２２ カバー
２３ 収納部
３０ 電極組立体
３１ 正極タブ
３２ 負極タブ
４０、４１ 電極リード
５０ 絶縁フィルム
１１０ 第１単位セル
１２０ 第２単位セル
１３０ 第３単位セル

Claims (19)

1. 正極、負極、及び前記正極と負極との間に介在した分離膜からなっており、電極タブがそれぞれの電極から突出して形成されている単位セルを２つ以上含む電極組立体であって、
   前記単位セルは、平面を基準として高さ方向に積層されており、そのうちの少なくとも２つ以上の単位セルは、平面の大きさが互いに異なり、
   前記単位セルは、電極タブが形成された一側面と接しない１つ以上の角部にラウンドコーナーが形成されており、
   前記電極組立体がｎ個の単位セルを含んでいる場合、前記電極組立体の最上端に位置する第ｎ単位セルの大きさは、前記第ｎ単位セルに隣接する第ｎ−１単位セルの大きさの１％超過〜１００％未満であり、
   前記第ｎ単位セルの各ラウンドコーナーの曲率半径と前記第ｎ−１単位セルの各ラウンドコーナーの曲率半径との最小差は、少なくとも１ｍｍであり、
   前記電極組立体の最下端に位置する第１単位セルの各ラウンドコーナーの曲率半径と前記第１単位セルに隣接する第２単位セルの各ラウンドコーナーの曲率半径との最小差は、少なくとも３ｍｍであることを特徴とする、電極組立体。
2. 前記ラウンドコーナーの曲率半径の最大の大きさは、単位セルのそれぞれの長さの５０％の大きさであることを特徴とする、請求項１に記載の電極組立体。
3. 前記ラウンドコーナーの曲率半径は、単位セルのそれぞれの長さの５〜４５％の大きさの範囲内であることを特徴とする、請求項２に記載の電極組立体。
4. 前記第ｎ単位セルの幅または長さと、前記第ｎ−１単位セルの幅または長さとの最小の大きさの差は、０．５ｍｍであることを特徴とする、請求項１に記載の電極組立体。
5. 前記第ｎ単位セルの幅または長さと、前記第ｎ−１単位セルの幅または長さとの最小の大きさの差は、１ｍｍであることを特徴とする、請求項４に記載の電極組立体。
6. 最下端の第１単位セルの幅または長さと、前記第１単位セルに隣接する第２単位セルの幅または長さとの最小の大きさの差は、２ｍｍであることを特徴とする、請求項４に記載の電極組立体。
7. 最下端の第１単位セルの幅または長さと、前記第１単位セルに隣接する第２単位セルの幅または長さとの最小の大きさの差は、３ｍｍであることを特徴とする、請求項６に記載の電極組立体。
8. 前記電極組立体がｎ個の単位セルを含んでいる場合、幅方向を基準として、電極タブと最上端の第ｎ単位セルの両端との間の最小の大きさの間隔は４ｍｍであることを特徴とする、請求項１に記載の電極組立体。
9. 前記電極組立体がｎ個の単位セルを含んでいる場合、幅方向を基準として、電極タブと最上端の第ｎ単位セルの両端との間の最小の大きさの間隔は４．４ｍｍであることを特徴とする、請求項８に記載の電極組立体。
10. 最下端の第１単位セル〜第ｎ単位セルに隣接する第ｎ−１単位セルの電極タブは、前記第ｎ単位セルの電極タブと平面視で同じ位置に形成されていることを特徴とする、請求項８に記載の電極組立体。
11. 正極タブと負極タブとの間の最小の間隔は１０ｍｍであることを特徴とする、請求項８に記載の電極組立体。
12. 請求項１から１１のいずれか一項に記載の電極組立体が電池ケース内に内蔵されて電解質で含浸され、密封された構造からなる電池セル。
13. 前記電池ケースは、樹脂層および金属層を含むラミネートシートの電池ケース、または金属缶であることを特徴とする、請求項１２に記載の電池セル。
14. 前記電池ケースには、前記電極組立体の外面形状に対応する内面構造を有する収納部が形成されていることを特徴とする、請求項１３に記載の電池セル。
15. 前記電極組立体における単位セルの電極タブは、１つの電極リードに結合されて電極端子を形成する構造からなることを特徴とする、請求項１２に記載の電池セル。
16. 前記電極リードの幅は、前記電極タブの幅の５０〜９０％であることを特徴とする、請求項１５に記載の電池セル。
17. 請求項１２に記載の電池セルを単位電池として含んでいることを特徴とする電池パック。
18. 請求項１２に記載の電池セルを電源として含んでいるデバイス。
19. 請求項１７に記載の電池パックを電源として含んでいるデバイス。

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