JP2014509042A - 電極組立体 - Google Patents

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Abstract

本発明は、電極組立体及び電池に関する。前記電極組立体は、例えば、外周面に付着されている粘着テープが電解質により立体形状を具現することで、電極組立体を缶の内部に効果的に固定することができる。これによって、電極組立体は、外部の振動や衝撃により缶内部で流動するか回転することが防止され、タブの溶接部位などの破損や内部回路の断線などの現象も防止される。

Description

本発明は、電極組立体及び電池に関する。
二次電池（ｓｅｃｏｎｄａｒｙ ｃｅｌｌ）は、電気エネルギーを化学エネルギーの形態に変えて保存してから必要時に電気を作り出すことができる。二次電池では、鉛蓄電池、ニッケルカドミウム電池（ＮｉＣｄ）、ニッケル水素蓄電池（ＮｉＭＨ）、リチウムイオン電池（Ｌｉ−ｉｏｎ）またはリチウムイオンポリマー電池（Ｌｉ−ｉｏｎ ｐｏｌｙｍｅｒ）などが知られている。
電池は、例えば、電極組立体を缶に収納して電解質を注入して製造することができる。通常的に、前記電極組立体は前記缶に比べて小さいサイズを有するから、電極組立体と缶の内壁との間には間隙が形成される。
この場合、缶に収納されている電極組立体は、外部の振動や衝撃により缶内部で流動するか一定程度回転するようになる。例えば、タブの溶接部位などが破損されて内部回路が断線されるなどの現象により電源無感現象などが発生できる。
したがって、本発明は前記のような従来の諸問題点を解消するために提案されたものであって、本発明の目的は、電極組立体及び電池を提供することにある。
本発明は、電極組立体に関するものである。例示的な電極組立体は、前記電立体の外周面に付着されており、基材層及び前記基材層の少なくとも一面に形成されている粘着層を含む粘着テープを含むことができる。前記基材層は、例えば、電解質と接触すれば、長手方向に変形する特性を有する基材層である。一例において、前記基材層は、流体と接触すれば、長手方向に膨脹する基材層である。
前記粘着テープは、例えば、電極組立体固定用テープである。本明細書において、用語「電極組立体固定用テープ」は、電極組立体と前記組立体が収納される缶との間に存在する間隙で前記間隙を充填し、必要に応じては、前記電極組立体を缶の内部に固定する役目をするテープを意味する。一例において、前記電極組立体固定用テープは、前記間隙を形成している電極組立体に前記粘着層を媒介として付着されている状態で、例えば、液状の電解質と接触すれば、基材層が膨脹することによって発生する力と粘着剤層の固定力の相互均衡により前記間隙を充たすことができる立体形状を具現することができるテープである。一例において、前記テープは、例えば、電極組立体用シールテープとして、電極組立体が解けることを防止し、且つ電極組立体を電池の缶内部に固定する用途で使われることができる。
図１は、前記粘着テープが間隙の間で立体形状を具現して前記間隙を充たす過程を模式的に示した図である。
図１に示したように、前記テープ１０１は、間隙を形成している電極組立体１０４の外周に前記粘着層を媒介として付着されている。前記のように付着された状態で、前記間隙の間に電解質が導入されると、前記電解質が前記テープ１０１の基材層と接触し、それによって、前記基材層は長手方向に、例えば、膨脹する。前記テープ１０１は、電極組立体１０４に粘着層により固定された状態で基材層が変形するようになるので、前記テープ１０２は、立体形状を具現するようになり、このような立体形状により間隙は充たされて、必要に応じて、前記間隙を形成している電極組立体１０４及び缶１０３はお互いに固定される。
前記粘着テープにより具現される立体形状の大きさ、すなわち、前記間隙の幅は、例えば、０．００１ｍｍ〜２．０ｍｍ、０．００１ｍｍ〜１．０ｍｍまたは０．０１ｍｍ〜０．５ｍｍ程度である。しかし、前記立体形状の大きさは、前記粘着テープが適用される間隙の具体的な種類によって変更されることができ、特別に限定されるものではない。粘着テープが適用される間隙の大きさによる前記立体形状の大きさは、例えば、後述のように基材層の変形率または粘着層の剥離力を調節して制御することができる。
前記テープに含まれる基材層は、例えば、液状で存在する電解質と接触すれば、長手方向に変形、例えば、膨脹する特性を有する基材層である。前記基材層は、例えば、電解質と接触すれば、長手方向に膨脹する特性を有する基材層である。
本明細書において、用語「長手方向」は、前記基材層を平たく維持させた時、前記基材層の厚さ方向（例えば、図２の矢印方向）と垂直の方向を意味する。また、本明細書において、用語「垂直」または「水平」は、目的する効果を損傷させない範囲での実質的な垂直または水平を意味し、例えば、±１０度、±５度または±３度程度の誤差を含むことができる。
前記基材層は、長手方向に変形、例えば、膨脹する特性を有する限り、基材層の平面で横または縦、または対角線方向を含む任意の方向に変形、例えば、膨脹できるものを使用することができる。
一例において、前記基材層は、下記一般式１による長手方向への変形率が１０％以上である。
（一般式１）
基材層の長手方向への変形率 ＝ （Ｌ２ − Ｌ１）／Ｌ１ × １００
前記一般式１において、Ｌ１は、前記基材層が電解質と接触する前の初期長さであり、Ｌ２は、常温または６０℃で前記基材層を電解質と２４時間接触させた後に測定した前記基材層の長さである。
前記一般式１を計算するにおいて、基材層が接触する電解質の具体的な種類は、前記テープが適用される電池の種類によって使用される電解質であり、具体的な種類は、特別に限定されない。一例で、前記電解質は、液状の電解質として、カーボネート電解液である。前記用語「電解質」は、例えば、電池などで使われるイオン伝導媒体を意味する。
また、本明細書において、用語「常温」は、加熱されるか冷却されない自然状態の温度として、例えば、約１０℃〜約３０℃、約２０℃〜約３０℃または約２５℃の温度を意味する。
前記基材層は、前記長手方向の変形率は、具現しようとする立体形状の大きさによって変形されることができ、例えば、３０％以上、４０％以上、５０％以上、６０％以上、７０％以上、８０％以上または９０％以上である。前記基材層の長手方向の変形率の上限は、特別に限定されるものではない。すなわち、前記変形率は、その数値が大きいほど一層大きいサイズの立体形状を具現することができるので、例えば、目的する立体形状の大きさによって前記変形率を調節することができる。例えば、前記基材層の変形率の上限は、５００％程度である。
一般式１において、Ｌ１及びＬ２は、電解質と接触する前後の基材層の長さである。前記長さは、基材層に対して所定の方向に測定され、Ｌ１及びＬ２の測定時に前記方向を同一に適用する限り、前記長さを測定する具体的な方向は、特別に限定されるものではない。
例えば、前記基材層が直四角形のシート状の場合、前記基材層の長さは、前記シートの横、縦、対角線の長さであるかまたは平面上の任意の方向への長さである。ただし、Ｌ１及びＬ２の測定時に前記長さを測定する方向を同一に適用されるので、例えば、Ｌ１で基材層の横長さが採用される場合、Ｌ２でも基材層の横長さを採用する。
基材層の形状は、特別に限定されるものではなく、例えば、フィルムまたはシート形状である。また、前記フィルムまたはシート形状の基材層は、四角形、円形、三角形または無定形などの形状を有することができる。
基材層の素材は、前記変形率を示すことができるものであれば、いずれも使用することができる。一例において、前記基材層は、高分子フィルムまたはシートであり、製造過程での延伸または収縮処理条件により電解質と接触すれば、前記のような変形、例えば、膨脹特性を示すように製造されたフィルムまたはシートである。
一例において、前記基材層では、ウレタン結合、エステル結合またはエーテル結合を含むか、またはセルロースエステル化合物を含む基材層を使用することができる。
前記基材層では、アクリレート系基材層、ウレタン系基材層、エポキシ系基材層またはセルロース系基材層を例示することができる。
一例において、前記アクリレート系、ウレタン系またはエポキシ系基材層では、活性エネルギー線硬化型組成物のキャスト層を使用することができる。
本明細書において、用語「キャスト層」は、硬化性組成物をキャスティング（ｃａｓｔｉｎｇ）方式でコーティングし、前記コーティング層を硬化させて形成される基材層を意味する。
また、前記用語「活性エネルギー線硬化型組成物」は、活性エネルギー線の照射により硬化する類型の組成物を意味する。前記活性エネルギー線の範疇には、マイクロ波（ｍｉｃｒｏｗａｖｅｓ）、赤外線（ＩＲ）、紫外線（ＵＶ）、Ｘ線及びγ線は勿論、α−粒子ビーム（α−ｐａｒｔｉｃｌｅ ｂｅａｍ）、陽子ビーム（ｐｒｏｔｏｎ ｂｅａｍ）、中性子ビーム（ｎｅｕｔｒｏｎ ｂｅａｍ）及び電子ビーム（ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｂｅａｍ）のような粒子ビームが含まれる。
前記組成物は、例えば、活性エネルギー線硬化型アクリレート化合物及びラジカル重合性希釈剤を含むことができる。
前記活性エネルギー線硬化型アクリレート化合物では、例えば、当業界でいわゆる光硬化型オリゴマーとして知られているウレタンアクリレートを使用することができる。
前記ウレタンアクリレートでは、例えば、ポリイソシアネート化合物及びヒドロキシ基を有する（メタ）アクリレートを含む混合物の反応物を例示することができる。前記ポリイソシアネート化合物は、２個以上のイソシアネート基を有する化合物として、例えば、脂肪族（ａｌｉｐｈａｔｉｃ）、脂環族（ｃｙｃｌｏａｌｉｐｈａｔｉｃ）または芳香族（ａｒｏｍａｔｉｃ）ポリイソシアネートなどを例示することができ、具体的には、２，４−トリレンジイソシアネート、２，６−トリレンジイソシアネート、１，３キシレンジイソシアネート、１，４−キシレンジイソシアネートまたはジフェニルメタン−４，４’−ジイソシアネート、イソボロンジイソシアネート（ｉｓｏｐｈｏｒｏｎｅ ｄｉｉｓｏｃｙａｎａｔｅ）などを例示することができる。また、前記ヒドロキシ基を有する（メタ）アクリレートでは、２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート、４−ヒドロキシブチル（メタ）アクリレート、６−ヒドロキシヘキシル（メタ）アクリレートまたは８−ヒドロキシオクチル（メタ）アクリレートなどのようなヒドロキシアルキル（メタ）アクリレートなどを例示することができるが、これに限定されるものではない。
ウレタンアクリレートでは、例えば、エステルポリオール及びポリイソシアネートを含む混合物の反応物である末端にイソシアネート基を有するウレタンフリーポリマーとヒドロキシ基を有する（メタ）アクリレートを含む反応物を使用してもよい。前記エステルポリオールでは、例えば、ポリオール及び／またはエーテルポリオール、及び二塩基酸またはその無水物などの酸成分とのエステル化反応物を例示することができる。前記ポリオールでは、エチレングリコール、プロピレングリコール、シクロヘキサンジメタノール及び３−メチル−１，５−ペンタンジオールなどを例示することができ、エーテルポリオールでは、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコールまたはポリテトラメチレングリコールなどのポリアルキレングリコールまたはポリエチレンポリプロポキシブロックポリマージオールなどのブロックまたはランダムポリマーのジオールなどを例示することができ、酸山成分では、アジピン酸（ａｄｉｐｉｃ ａｃｉｄ）、コハク酸（ｓｕｃｃｉｎｉｃ ａｃｉｄ）、フタル酸（ｐｈｔｈａｌｉｃ ａｃｉｄ）、テトラヒドロ葉酸、ヘキサヒドロ葉酸及びテレフタル酸などの二塩基酸またはその無水物などを例示することができるが、これに限定されるものではない。また、前記ポリイソシアネート及びヒドロキシ基を有する（メタ）アクリレートでは、上述の化合物を使用することができる。
また、ウレタンアクリレートでは、エーテルポリオールとポリイソシアネートを含む混合物の反応物として末端にイソシアネート基を有するウレタンフリーポリマー及びヒドロキシ基を有する（メタ）アクリレートを含む混合物の反応物を使用することができる。
また、前記活性エネルギー線硬化型アクリレート化合物では、エポキシアクリレート、ポリエステルアクリレートまたはポリエーテルアクリレートなどを使用することができる。
前記ポリエステルアクリレートでは、例えば、エステルポリオール及び（メタ）アクリル酸を含む混合物の脱水縮合反応物を使用することができる。この場合、使用できるエステルポリオールでは、例えば、上述のような化合物を使用することができる。
また、前記ポリエーテルアクリレートでは、ポリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ポリプロピレングリコールジ（メタ）アクリレートまたはポリテトラメチレングリコールジ（メタ）アクリレートなどのポリアルキレングリコールジ（メタ）アクリレートなどを例示することができ、エポキシアクリレートでは、エポキシ樹脂及び（メタ）アクリル酸を含む混合物の付加反応物を挙げることができる。この場合、エポキシ樹脂の種類は、特別に限定されるものではなく、この分野で公知されている一般的な芳香族または脂肪族エポキシ樹脂を使用することができる。
前記組成物に含まれるラジカル重合性希釈剤では、例えば、活性エネルギー線の照射によりラジカル重合に参加することができる官能基を有する単量体を使用することができる。
このような単量体では、（メタ）アクリル酸エステル単量体として、アルキル（メタ）アクリレート、アルコキシ基を有する（メタ）アクリレート、アリシクリック基（ａｌｉｃｙｃｌｉｃ ｇｒｏｕｐ）を有する（メタ）アクリレート、芳香族基を有する（メタ）アクリレート、ヘテロ環を有する（メタ）アクリレート、及び多官能性アクリレートよりなる群から選択された一つ以上の物質を例示することができる。
前記アルキル（メタ）アクリレートでは、メチル（メタ）アクリレート、エチル（メタ）アクリレート、ｎ−プロピル（メタ）アクリレート、イソプロピル（メタ）アクリレート、ｎ−ブチル（メタ）アクリレート、ｔ−ブチル（メタ）アクリレート、ｓｅｃ−ブチル（メタ）アクリレート、ペンチル（メタ）アクリレート、２−エチルヘキシル（メタ）アクリレート、２−エチルブチル（メタ）アクリレート、ｎ−オクチル（メタ）アクリレート、イソオクチル（メタ）アクリレート、イソノニル（メタ）アクリレート、ラウリル（メタ）アクリレート及びテトラデシル（メタ）アクリレートなどのような炭素数１〜２０のアルキル基を有するアルキル（メタ）アクリレートを例示することができ、アルコキシ基を有する（メタ）アクリレートでは、２−（２−エトキシエトキシ）エチル（メタ）アクリレート、エチレングリコールフェニルエーテル（メタ）アクリレート、ポリエチレングリコール（重合度：２〜８）フェニルエーテル（メタ）アクリレート、エチレングリコールノニルフェニルエーテル（メタ）アクリレートまたはポリエチレングリコール（重合度：２〜８）ノニルフェニルエーテル（メタ）アクリレートなどを例示することができ、アリシクリック基を有する（メタ）アクリレートでは、イソボルニル（メタ）アクリレート、ジシクロペンテニル（メタ）アクリレートまたはジシクロペンテニルオキシ（メタ）アクリレートなどを例示することができ、芳香族基を有する（メタ）アクリレートでは、フェニルヒドロキシプロピル（メタ）アクリレートまたはベンジル（メタ）アクリレートなどを例示することができ、ヘテロ環を有する（メタ）アクリレートでは、テトラヒドロフルフリル（メタ）アクリレートまたはモルホリニル（メタ）アクリレートなどを例示することができ、多官能性アクリレートでは、１，４−ブタンジオールジ（メタ）アクリレート、１，６−ヘキサンジオールジ（メタ）アクリレート、ネオペンチルグリコールジ（メタ）アクリレート、ポリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ネオペンチルグリコールアジペート（ｎｅｏｐｅｎｔｙｌｇｌｙｃｏｌ ａｄｉｐａｔｅ）ジ（メタ）アクリレート、ヒドロキシピバル酸（ｈｙｄｒｏｘｙｌ ｐｕｉｖａｌｉｃ ａｃｉｄ）ネオペンチルグリコールジ（メタ）アクリレート、ジシクロペンタニル（ｄｉｃｙｃｌｏｐｅｎｔａｎｙｌ）ジ（メタ）アクリレート、カプロラクトン変性ジシクロペンテニルジ（メタ）アクリレート、エチレンオキシド変性ジ（メタ）アクリレート、ジ（メタ）アクリロキシエチルイソシアヌレート、アリル（ａｌｌｙｌ）化シクロヘキシルジ（メタ）アクリレート、トリシクロデカンジメタノール（メタ）アクリレート、ジメチロールジシクロペンタンジ（メタ）アクリレート、エチレンオキシド変性ヘキサヒドロフタル酸ジ（メタ）アクリレート、トリシクロデカンジメタノール（メタ）アクリレート、ネオペンチルグリコール変性トリメチルプロパンジ（メタ）アクリレート、アダマンタン（ａｄａｍａｎｔａｎｅ）ジ（メタ）アクリレートまたは９，９−ビス［４−（２−アクリロイルオキシエトキシ）フェニル］フルオリン（ｆｌｕｏｒｉｎｅ）などのような２官能型アクリレート、トリメチルロールプロパントリ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレート、プロピオン酸変性ジペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレート、プロピレンオキシド変性トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、３官能型ウレタン（メタ）アクリレートまたはトリス（メタ）アクリロキシエチルイソシアヌレートなどの３官能型アクリレート、ジグリセリンテトラ（メタ）アクリレートまたはペンタエリスリトールテトラ（メタ）アクリレートなどの４官能型アクリレート、プロピオン酸変性ジペンタエリスリトールペンタ（メタ）アクリレートなどの５官能型アクリレート、及びジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレート、カプロラクトン変性ジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレートまたはウレタン（メタ）アクリレート（例えば、イソシアネート単量体及びトリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート）の反応物などの６官能型アクリレートなどを例示することができるが、これに限定されるものではない。
また、前記希釈剤では、極性官能基、具体的には、ヒドロキシ基、カルボキシル基、窒素含有基またはグリシジル基を有する単量体を使用することができる。前記ヒドロキシ基を有する単量体では、２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート、４−ヒドロキシブチル（メタ）アクリレート、６−ヒドロキシヘキシル（メタ）アクリレート、８−ヒドロキシオクチル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシエチレングリコール（メタ）アクリレートまたは２−ヒドロキシプロピレングリコール（メタ）アクリレートなどを挙げることができ、カルボキシル基を有する単量体では、（メタ）アクリル酸、２−（メタ）アクリロイルオキシ酢酸、３−（メタ）アクリロイルオキシプロピル酸、４−（メタ）アクリロイルオキシブチル酸、アクリル酸ダイマー、イタコン酸、マレイン酸または無水マレイなどを挙げることができ、窒素含有基を有する単量体では、（メタ）アクリルアミド、Ｎ−ビニールピロリドンまたはＮ−ビニールカプロラクタムなどを挙げることができ、グリシジル基を有する単量体では、グリシジル（メタ）アクリレートなどを挙げることができるが、これに限定されるものではない。
前記組成物は、例えば、前記活性エネルギー線硬化型アクリレート化合物３０重量部〜９０重量部及び前記ラジカル重合性希釈剤１０重量部〜７０重量部を含むことができる。しかし、前記重量の割合及び前記アクリレート化合物とラジカル重合性希釈剤の種類は、例えば、目的する変形率を考慮して変更することができる。
本明細書において、特定しない限り、単位「重量部」は、重量の割合を意味する。
また、前記組成物は、光開始剤をさらに含むことができる。前記光開始剤は、活性エネルギー線の照射による前記アクリル組成物の重合反応を誘導することができる。
光開始剤では、例えば、ベンゾイン系、ヒドロキシケトン系、アミノケトン系、パーオキサイド系またはフォスフィンオキサイド系などのような公知の光開始剤を使用することができる。
前記組成物は、光開始剤を、前記アクリレート化合物及び希釈剤の合計重量１００重量部に対して、０．０１重量部〜１０重量部または０．１重量部〜５重量部で含むことができる。光開始剤の含量を前記範囲で制御することで、効果的な硬化反応を誘導し、硬化後残存成分による物性の低下などを防止することができる。
前記組成物は、必要に応じて、染料及び顔料、エポキシ樹脂、架橋剤、紫外線安定剤、酸化防止剤、調色剤、補強剤、充填剤、消泡剤、界面活性剤及光増粘剤及び可塑剤よりなる群から選択された一つ以上の添加剤をさらに含むことができる。
前記キャスト層は、前記組成物をキャスティング方式で適切な厚さでコーティングした後、活性エネルギー線を照射して重合により硬化させることで製造することができる。
前記組成物をキャスティングする具体的な方法は、特別に限定されるのもではなく、例えば、目的する厚さを考慮して、バーコータ、ナイフコータ、ロールコータ、スプレーコータ、グラビアコータ、カーテンコータ、コンマコータまたはリップコータなどの方式で実行することができる。
また、活性エネルギー線、例えば、紫外線の照射は、例えば、金属ハライドランプ、高圧水銀ランプ、ブラックライトランプ、無電極ランプまたはキセノンランプ（ｘｅｎｏｎ ｌａｍｐ）などを使用して実行することができる。前記活性エネルギー線の照射条件、例えば、波長や光量などは、特別に限定されるものではなく、組成物の組成などを考慮して選択することができる。
また、ウレタン基材層では、例えば、ＴＰＵ（Ｔｈｅｒｍｏｐｌａｓｔｉｃ ｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅ）などのウレタン樹脂を含む基材層や、硬化性ウレタン組成物のキャスト層を使用することができる。
前記硬化性ウレタン組成物では、例えば、熱の印加により硬化する類型の組成物として、ポリオール及びイソシアネート化合物を含む組成物を使用することができる。
前記ポリオールでは、例えば、アルキレングリコール、ジアルキレングリコール、ベンゼンジオール（例えば、カテコール（ｃａｔｅｃｈｏｌ）、レゾルシノール（ｒｅｓｏｒｃｉｎｏｌ）またはヒドロキノン（ｈｙｄｒｏｑｕｉｎｏｎｅ））、ベンゼントリオール（例えば、１，２，３−ベンゼントリオール）、ジアルコールアミン、トリアルコールアミン、アラビトール（ａｒａｂｉｔｏｌ）、マンニトール（ｍａｎｎｉｔｏｌ）、イソマルト（ｉｓｏｍａｌｔ）、グリセロール（ｇｌｙｃｅｒｏｌ）、キシリトール（ｘｙｌｉｔｏｌ）、ソルビトール（ｓｏｒｂｉｔｏｌ）、マルチトール（ｍａｌｔｉｔｏｌ）、エリトリトール（ｅｒｙｔｈｒｉｔｏｌ）、リビトール（ｒｉｂｉｔｏｌ）、ズルシトール（ｄｕｌｃｉｔｏｌ）、ラクチトール（ｌａｃｔｉｔｏｌ）、トレイトール（ｔｈｒｅｉｔｏｌ）、イジトール（ｉｄｉｔｏｌ）またはポリグリシトール（ｐｏｌｙｇｌｙｃｉｔｏｌ）などを例示することができる。また、前記イソシアネート化合物では、例えば、前記ウレタンアクリレート項目で記述したポリイソシアネートが使われることができる。前記アルキレングリコールまたはジアルキレングリコールに含まれるアルキレンでは、炭素数１〜２０、炭素数１〜１６、炭素数１〜１２、炭素数１〜８または炭素数１〜４のアルキレンを例示することができる。
前記硬化性ウレタン組成物は、例えば、前記ポリオールのヒドロキシ基（ＯＨ）の当量とポリイソシアネートのイソシアネート基（ＮＣＯ）の当量比が実質的に約１：１になるように各成分を含むことができる。しかし、前記当量比は、例えば、目的する変形率などを考慮して変更することができる。
前記キャスト層は、例えば、前記アクリル組成物の場合と類似な方式で前記ウレタン組成物をキャスティングし、前記キャスティングされたコーティング層に適切な熱を印加して硬化させることで製造することができる。
前記基材層としてセルロース系基材層を使用する場合には、例えば、セルロースアセテート樹脂またはセルロースアルキレート樹脂を含む基材層として、前記樹脂を含む混合物を圧出またはキャスティング工程に適用して製造された基材層を使用することができる。前記セルロースアルキレートでは、例えば、アセチルプロピオニルセルロース（ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ ａｃｅｔａｔｅ ｐｒｏｐｉｏｎａｔｅ）またはセルロースアセテートブチレート （ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ ａｃｅｔａｔｅ ｂｕｔｙｌａｔｅ）などを使用することができる。
前記樹脂を使用して基材層を製造する方式は、特別に限定されるものではなく、例えば、前記樹脂及び必要に応じて公知の添加剤を含む顔料を圧出またはキャスティングのような通常のフィルムまたはシート成形方式に適用するが、基材層が前記のような変形、例えば、膨脹特性を示すように成形過程で適正な処理を加える方式を使用することができる。
前記基材層がシートまたはフィルム形状の場合、基材層の厚さは、特別に限定されるものではなく、例えば、目的する立体形状の具現性能や充填しようとする間隙の大きさなどを考慮して選択することができる。
前記テープは、基材層の少なくとも一面に形成されている粘着層を含むことができる。前記粘着層は、例えば、上述の基材層の長手方向と水平した方向に基材層の一面に形成される。図２は、例示的な前記テープの断面図として、基材層２０１の一面に前記基材層２０１の長手方向と水平した方向に形成された粘着層２０２を含むテープ２を示す。
前記テープは、前記基材層の長手方向と水平した方向に形成されている粘着層によりテープが固定された状態で前記テープが電解質と接触して変形、例えば、膨脹することで、前記基材層の長手方向と垂直した方向に突出する立体形状を具現することができる。
前記立体形状の具現のために前記粘着層は、適切な剥離力を有するように設計されることができる。例えば、目的する立体形状を具現するための範囲で剥離力が足りないと、前記粘着層が基材層の変形、例えば、膨脹による応力を適切に支持することができなくてテープが剥離するか立体形状の具現が困難であり、前記剥離力の範囲を超過すれば、粘着層が基材層の変形を過度に抑制してやっぱり立体形状の具現が難しくなる。前記剥離力は、例えば、１００ｇｆ／２５ｍｍ以上、１５０ｇｆ／２５ｍｍ以上、２００ｇｆ／２５ｍｍ以上、３００ｇｆ／２５ｍｍ以上、４００ｇｆ／２５ｍｍ以上、５００ｇｆ／２５ｍｍ以上、６００ｇｆ／２５ｍｍ以上、７００ｇｆ／２５ｍｍ以上、８００ｇｆ／２５ｍｍ以上、９００ｇｆ／２５ｍｍ以上、１，０００ｇｆ／２５ｍｍ以上、１，１００ｇｆ／２５ｍｍ以上、１，２００ｇｆ／２５ｍｍ以上、１，３００ｇｆ／２５ｍｍ以上、１，４００ｇｆ／２５ｍｍ以上、１，５００ｇｆ／２５ｍｍ以上、１，６００ｇｆ／２５ｍｍ以上、１，７００ｇｆ／２５ｍｍ以上または１，８００ｇｆ／２５ｍｍ以上である。しかし、前記剥離力は、例えば、具現しようとする立体形状の大きさや充填しようとする間隙によって変更されることができ、特別に限定されるものではない。前記剥離力は、例えば、充填しようとする間隙を形成する対象のいずれか一つの対象、例えば、電極組立体に対する剥離力であるかまたはガラス板に対する剥離力である。また、前記剥離力は、常温で測定された剥離力であり、５ｍｍ／ｓｅｃの剥離速度と１８０度の剥離角度で測定した剥離力である。
また、前記粘着層の剥離力は、目的する立体形状の具現性能などを考慮して調節することができ、その上限は特別に限定されるものではない。
粘着層では、前記剥離力を示すことができるものであれば、多様な種類の粘着層を使用することができる。例えば、粘着層では、アクリル粘着剤、ウレタン粘着剤、エポキシ粘着剤、シリコン粘着剤またはゴム系粘着剤などを使用することができる。
一例において、前記粘着層は、アクリル粘着層であり、例えば、多官能性架橋剤により架橋されたアクリル重合体を含むことができる。
アクリル重合体では、例えば、重量平均分子量（Ｍｗ：Ｗｅｉｇｈｔ Ａｖｅｒａｇｅ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｗｅｉｇｈｔ）が５０万以上、７０万以上、９０万以上または１２０万以上のものを使用することができる。前記重量平均分子量は、ＧＰＣ（Ｇｅｌ Ｐｅｒｍｅａｔｉｏｎ Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈ）により測定される標準ポリスチレンに対する換算数値である。本明細書において特定しない限り、用語「分子量」は、重量平均分子量を意味する。アクリル重合体の分子量の上限は、特別に限定されるものではなく、例えば、２５０万以下の範囲で制御されることができる。
前記アクリル重合体は、例えば、（メタ）アクリル酸エステル単量体及び架橋性官能基を有する共重合性単量体を重合された形態で含む。前記各単量体の重量の割合は、特別に限定されるものではなく、例えば、目的する剥離力を考慮して設計されることができる。
重合体に含まれる（メタ）アクリル酸エステル単量体では、例えば、アルキル（メタ）アクリレートを使用することができ、粘着剤の凝集力やガラス転移温度または粘着性などを考慮して、炭素数が１〜１４であるアルキル基を有するアルキル（メタ）アクリレートを使用することができる。このような単量体では、メチル（メタ）アクリレート、エチル（メタ）アクリレート、ｎ−プロピル（メタ）アクリレート、イソプロピル（メタ）アクリレイト、ｎ−ブチル（メタ）アクリレート、ｔ−ブチル（メタ）アクリレート、ｓｅｃ−ブチル（メタ）アクリレート、ペンチル（メタ）アクリレート、２−エチルへキシル（メタ）アクリレート、２−エチルヘキシル（メタ）アクリレート、ｎ−オクチル（メタ）アクリレート、イソオクチル（メタ）アクリレート、イソノニル（メタ）アクリレート、ラウリル（メタ）アクリレート及びテトラデシル（メタ）アクリレートなどの１種または２種以上を例示することができるが、これに限定されるものではない。
架橋性官能基を有する共重合性単量体は、前記（メタ）アクリル酸エステル単量体または重合体に含まれる他の単量体と共重合されることができ、共重合された後に重合体の主鎖に多官能性架橋剤と反応できる架橋点を提供することができる単量体である。前記架橋性官能基は、ヒドロキシ基、カルボキシル基、イソシアネート基、グリシジル基またはアミド基などがあり、場合によっては、アクリロイル基またはメタクリロイル基などのような光架橋性官能基である。光架橋性官能基の場合、前記共重合性単量体により提供された架橋性官能基に光架橋性官能基を有する化合物を反応させて導入することができる。粘着剤の製造分野では、目的する官能基によって使用できる多様な共重合性単量体が公知されている。このような単量体の例では、２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート、４−ヒドロキシブチル（メタ）アクリレート、６−ヒドロキシヘキシル（メタ）アクリレート、８−ヒドロキシオクチル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシエチレングリコール（メタ）アクリレートまたは２−ヒドロキシプロピレングリコール（メタ）アクリレートなどのようなヒドロキシ基を有する単量体、（メタ）アクリル酸、２−（メタ）アクリロイルオキシ酢酸、３−（メタ）アクリロイルオキシプロピル酸、４−（メタ）アクリロイルオキシブチル酸、アクリル酸ダイマー、イタコン酸、マレイン酸及び無水マレイなどのカルボキシル基を有する単量体、グリシジル（メタ）アクリレート、（メタ）アクリルアミド、Ｎ−ビニールピロリドンまたはＮ−ビニールカプロラクタムなどを挙げることができるが、これに限定されるものではない。このような単量体は、１種または２種以上が重合体に含まれる。
前記アクリル重合体は、必要に応じて、他の機能性共単量体を重合された形態でさらに含むことができる。その例では、下記化学式１で表示される単量体を挙げることができる。
化学式１
Figure 2014509042
前記式において、Ｒ１乃至Ｒ３は、各々独立的に水素またはアルキルを示し、Ｒ４は、シアノ、アルキルに置換または非置換されたペニル、アセチルオキシ、またはＣＯＲ５を示し、この時、Ｒ５は、アルキルまたはアルコキシアルキルに置換または非置換されたアミノまたはグリシジルオキシを示す。
前記式のＲ１乃至Ｒ５の定義において、アルキルまたはアルコキシは、炭素数１乃至８のアルキルまたはアルコキシを意味し、好ましくは、メチル、エチル、メトキシ、エトキシ、プロポキシまたはブトキシである。
前記化学式１の単量体の具体的な例では、（メタ）アクリロニトリル、Ｎ−メチル（メタ）アクリルアミド、Ｎ−ブトキシメチル（メタ）アクリルアミド、スチレン、メチルスチレン、またはビニールアセテートのようなカルボン酸ビニールエステルなどを挙げることができるが、これに限定されるものではない。
前記アクリル系重合体は、例えば、溶液重合（ｓｏｌｕｔｉｏｎ ｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ）、光重合（ｐｈｏｔｏ ｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ）、塊状重合（ｂｕｌｋ ｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ）、懸濁重合（ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ ｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ）または乳化重合（ｅｍｕｌｓｉｏｎ ｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ）などを通じて製造することができる。
粘着層で前記アクリル重合体を架橋させている多官能性架橋剤の種類は、特別に限定されないで、例えば、イソシアネート架橋剤、エポキシ架橋剤、アジリジン架橋剤、金属キレート架橋剤または光架橋剤などの公知の架橋剤の中で重合体に存在する架橋官能基の種類によって適切な架橋剤を選択することができる。前記イソシアネート架橋剤の例では、トリレンジイソシアネート、キシリンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、テトラメチルクシレンジイソシアネートまたはナフタレンジイソシアネートなどのようなジイソシアネートや、前記ジイソシアネートとポリオールとの反応物などを挙げることができ、前記ポリオールでは、トリメチロールプロパンなどを使用することができる。エポキシ架橋剤では、エチレングリコールジグリシジルエーテル、トリグリシジルエーテル、トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラグリシジルエチレンジアミンまたはグリセリンジグリシジルエーテルなどを使用することができ、アジリジン架橋剤では、Ｎ，Ｎ’−トルエン−２，４−ビス（１−アジリジンカルボキサミド）、Ｎ，Ｎ’−ジフェニルメタン−４，４’−ビス（１−アジリジンカルボキサミド）、トリエチレンメラミン、ビスイソプロタロイル−１−（２−メチルアジリジン）またはトリ−１−アジリジニルホスフィンオキシドなどを挙げることができ、金属キレート架橋剤では、アセチルアセトンまたはアセト酢酸エチルなどの化合物に多価金属が配位された化合物を挙げることができ、前記多価金属では、アルミニウム、鉄、亜鉛、錫、チタン、アンチモン、マグネシウムまたはバナジウムなどを挙げることができ、光架橋剤では、多官能性アクリレートなどを使用することができる。前記重合体に含まれている架橋性官能基の種類を考慮して、１種または２種以上の架橋剤を使用することができる。
粘着層で前記多官能性架橋剤の重量の割合は、例えば、目的する剥離力を考慮して調節することができる。
前記粘着層は、例えば、前記のようなアクリル重合体と多官能性架橋剤を配合したコーティング液をコーティングし、適切な条件で前記重合体と多官能性架橋剤の架橋反応を誘導して形成することができる。
また、前記粘着層は、重合された状態の活性エネルギー線重合性化合物をさらに含むことができる。前記活性エネルギー線重合性化合物は、アクリロイル基またはメタクリロイル基などのように、活性エネルギー線により重合または架橋されることができる官能基を２個以上含む化合物を意味する。
前記粘着層は、多官能性架橋剤により架橋されたアクリル重合体を含む架橋構造と、前記重合された状態の活性エネルギー線重合性化合物を含む架橋構造と、を同時に含むことができる。
活性エネルギー線重合性化合物では、例えば、上述した多官能性アクリレートを使用することができる。前記活性エネルギー線重合性化合物では、光重合性オリゴマーと呼称される化合物として、ウレタンアクリレート、エポキシアクリレート、ポリエステルアクリレートまたはポリエーテルアクリレートなども使用することができる。
粘着層で活性エネルギー線重合性化合物の重量の割合は、目的する剥離力などを考慮して調節することができる。
前記粘着層は、例えば、前記アクリル重合体、多官能性架橋剤及び活性エネルギー線重合性化合物を配合して製造した粘着剤組成物に対して、適正条件で前記アクリル重合体と多官能性架橋剤の架橋反応と前記活性エネルギー線重合性化合物の重合反応を誘導して形成することができる。前記粘着剤組成物には、前記活性エネルギー線重合性化合物の重合効率などを考慮して重合開始剤が含まれる。重合開始剤では、例えば、活性エネルギー線重合性化合物の架橋または重合反応を誘導することができるラジカル開始剤などを使用することができ、例えば、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンゾインｎ−ブチルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル、アセトフェノン、ジメチルアニノアセトフェノン、２，２−ジメトキシ−２−フェニルアセトフェノン、２，２−ジエトキシ−２−フェニルアセトフェノン、２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニルプロパン−１オン、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、２−メチル−１−［４−（メチルチオ）フェニル］−２−モルフォリノ−プロパン−１−オン、４−（２−ヒドロキシエトキシ）フェニル−２−（ヒドロキシ−２−プロピル）ケトン、ベンゾフェノン、ｐ−フェニルベンゾフェノン、４，４’−ジエチルアミノベンゾフェノン、ジクロロベンゾフェノン、２−メチルアントラキノン、２−エチルアントラキノン、２−ｔ−ブチルアントラキノン、２−アミノアントラキノン、２−メチルチキサントン（ｔｈｉｏｘａｎｔｈｏｎｅ）、２−エチルチオキサントン、２−クロロチオキサントン、２，４−ジメチルチオキサントン、２，４−ジエチルチオキサントン、ベンジルジメチルケタール、アセトフェノンジメチルケタール、ｐ−ジメチルアミノ安息香酸エステル、アリゴー［２−ヒドロキシ−２−メチル−１−［４−（１−メチルビニール）フェニル］プロパノン］及び２，４，６−トリメチルベンゾイル−ジフェニル−ホスフィンオキサイドなどを適正な割合で使用することができる。
前記粘着層には、目的する効果に影響を及ぼさない範囲で、カップリング剤、粘着性付与剤、エポキシ樹脂、紫外線安定剤、酸化防止剤、調色剤、補強剤、充填剤、消泡剤、界面活性剤及び可塑剤よりなる群から選択された一つ以上の添加剤をさらに含むことができる。
前記粘着層の厚さは、適用される用途、例えば、目的する剥離力や立体形状具現性能または充填しようとする間隙の大きさなどによって適切に選択することができ、特別に限定されるものではない。
前記のような粘着テープが外周面に付着される電極組立体の種類は、特別に限定されるものではない。一例において、前記電極組立体は、二次電池、例えば、リチウム二次電池用電極組立体である。
例えば、前記電極組立体は、陽極板と、陰極板及び前記陽極板と陰極板との間に介在されるセパレーターと、を含み、前記テープは、前記のような構成を含む電極組立体の外周面に付着することができる。前記電極組立体は、場合によっては、ゼリーロール形状で巻取されることができるが、これに限定されるものではない。
前記陽極板は、導電性が優秀な金属薄板などで構成される陽極集電体と、前記陽極集電体の表面にコーティングされている陽極活物質層と、を含むことができる。また、前記陽極板の両末端には、前記陽極活物質がコーティングされない領域が形成されており、その領域には電極組立体の上部または下部で所定の長さで突き出されている陽極タブが付着されている。前記陽極タブは、前記電極組立体と電池の他の部分を電気的に連結する役目をする。
また、前記陰極板は、伝導性金属薄板などで構成される陰極集電体と、前記陰極集電体の表面にコーティングされている陰極活物質層と、を含むことができる。また、陽極板と類似に陰極板の両末端には、陰極活物質層がコーティングされない領域が形成されており、前記領域には電極組立体の上部または下部で所定の長さで突き出されており、前記電極組立体と電池の他の部分を電気的に連結することができる陰極タブが付着されている。
また、前記電極組立体は、キャップ組立体または円筒状缶との接触を防止するためのものとして、上部及び／または下部に形成されている絶縁プレートをさらに含むことができる。
前記粘着テープは、前記電極組立体の外周面の前記セパレーターの最外側端部が位置する締切部を含んで前記外周面を取り囲むように付着される。また、前記粘着テープは、前記電極組立体の外周面の全体面積の少なくとも３０％以上を覆うように付着することができ、前記電極組立体の外周面で上端部及び下端部は、前記組立体がそのまま露出するように付着されることができる。
図３は、前記テープが付着されている前記電極組立体を例示的に示す図である。図３では、巻取されている類型の円筒状の電極組立体が記述されているが、前記粘着テープを適用することができる電極組立体は、前記類型に限定されるものではない。
図３を参照すれば、前記電極組立体３は、陽極板３１、陽極タブ３２、陰極板３３、陰極タブ３４及びセパレーター３５を含み、前記テープ３６が前記組立体３の外部面に付着されている。
図３の例示において、粘着テープ３６は、電極組立体３の外周面でセパレーター３５の最外側端部が位置する締切部３７を含んで前記外周面を取り囲むように付着することができる。
図３のように、粘着テープ３６は、電極組立体３の外周面の中で上端部と下端部を除外した部分に付着することができる。前記上端部は缶と電極組立体３との間に電解質が染みこむことができる空間になり、下端部は缶の底に注入されている電解質が電極組立体３と接するようになる部分である。
また、本発明は、電池に関するものである。一例において、前記電池は、上述した電極組立体と、前記組立体が収納されている缶と、前記缶の内部で前記組立体と接触している電解質と、を含むことができる。
前記電池において、前記電極組立体に付着されている粘着テープは、電解質により具現された立体形状により前記組立体を缶の内部に固定している状態で存在することができる。
前記電池は、例えば、前記粘着テープが付着された電極組立体を缶内に収納した状態で前記テープを電解質と接触させることを含む方式により製造することができる。
図１に示したように、前記方法は、間隙を形成している電極組立体１０４に前記テープ１０１を粘着層を媒介として付着させた状態で前記基材層を電解質と接触させて変形、例えば、膨脹させることで立体的形状を有するテープ１０２を形成する方法を含む。
前記方法は、例えば、電極組立体に前記テープを付着した後缶内部に収納し、前記缶内部に電解質を注入する方式で実行できる。
前記電極組立体が収納される缶の種類は、特別に限定されるものではなく、例えば、この分野の公知の種類として円筒状の缶などを例示することができる。
また、前記テープを変形、例えば、膨脹させる電解質である電解液の種類も特別に限定されるものではなく、電池の種類によってこの分野の公知の電解液を使用することができる。例えば、前記電池がリチウム二次電池の場合、前記電解質は、例えば、非水性有機溶媒及びリチウム塩を含むことができる。前記リチウム塩は、有機溶媒に溶解され、電池内でリチウムイオンの供給源として作用し、陽極と陰極の間のリチウムイオンの移動を促進させることができる。リチウム塩の例では、ＬｉＰＦ６、ＬｉＢＦ４、ＬｉＳｂＦ６、ＬｉＡｓＦ６、ＬｉＣＦ３ＳＯ３、ＬｉＮ（ＣＦ３ＳＯ２）３、Ｌｉ（ＣＦ３ＳＯ２）２Ｎ、ＬｉＣ４Ｆ９ＳＯ３、ＬｉＣｌＯ４、ＬｉＡｌＯ４、ＬｉＡｌＣｌ４、ＬｉＮ（ＣｘＦ２ｘ＋１ＳＯ２）（ＣｙＦ２ｙ＋１ＳＯ２）（ここで、ｘ及びｙは自然数）、ＬｉＣｌ、ＬｉＩ及びリチウムビスオキサレートボラート（ｌｉｔｈｉｕｍ ｂｉｓｏｘａｌａｔｅ ｂｏｒａｔｅ）などの一種または異種以上を支持（ｓｕｐｐｏｒｔｉｎｇ）電解塩で含むものを挙げることができる。電解質でリチウム塩の濃度は、用途によって変化でき、通常的には、０．１Ｍ〜２．０Ｍの範囲内で使用する。また、前記有機溶媒は、電池の電気化学的反応に関与するイオンが移動できる媒質の役目をするものとして、その例では、ベンゼン、トルエン、フルオロベンゼン、１，２−ジフルオロベンゼン、１，３−ジフルオロベンゼン、１，４−ジフルオロベンゼン、１，２，３−トリフルオロベンゼン、１，２，４−トリフルオロベンゼン、クロロベンゼン、１，２−ジクロロベンゼン、１，３−ジクロロベンゼン、１，４−ジクロロベンゼン、１，２，３−トリクロロベンゼン、１，２，４−トリクロロベンゼン、ヨードベンゼン（ｉｏｄｏｂｅｎｚｅｎｅ）、１，２−ジヨードベンゼン、１，３−ジヨードベンゼン、１，４−ジヨードベンゼン、１，２，３−トリヨードベンゼン、１，２，４−トリヨードベンゼン、フルオロトルエン、１，２−ジフルオロトルエン、１，３−ジフルオロトルエン、１，４−ジフルオロトルエン、１，２，３−トリフルオロトルエン、１，２，４−トリフルオロトルエン、クロロトルエン、１，２−ジクロロトルエン、１，３−ジクロロトルエン、１，４−ジクロロトルエン、１，２，３−トリクロロトルエン、１，２，４−トリクロロトルエン、ヨードトルエン、１，２−ジヨードトルエン、１，３−ジヨードトルエン、１，４−ジヨードトルエン、１，２，３−トリヨードトルエン、１，２，４−トリヨードトルエン、Ｒ−ＣＮ（ここで、Ｒは、炭素数２〜５０の直鎖状、分枝状又は環構造の炭化水素基として、前記炭化水素基は、二重結合、芳香環、又はエーテル結合を含むことができる）、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセテート、キシレン、シクロヘキサン、テトラヒドロフラン、２−メチルテトラヒドロフラン、シクロヘキサノン、エタノール、イソプロピルアルコール、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、メチルプロピルカーボネート、プロピレンカーボネート、メチルプロピオン酸塩、エチルプロピオン酸塩、メチルアセテート、エチルアセテート、プロピルアセテート、ジメトキシエタン、１，３−ジオキソラン、ジグライム、テトラグライム、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、γ−ブチロラクトン、スルホラン（ｓｕｌｆｏｌａｎｅ）、バレロラクトン、デカノリドまたはメバロラクトンの一種または二種以上を挙げることができるが、これに限定されるものではない。
一例において、前記電解質は、カーボネート系電解質である。また、一例において、前記カーボネート系電解質は、液体状態の電解液である。
前記粘着テープには、上述のような変形、例えば、膨脹特性を有する基材層に所定の剥離力を有する粘着層が形成されている。これによって、前記テープは、前記方法に適用された後に、例えば、電極組立体に付着された状態で前記立体形状を具現することができる。その結果、前記テープは、電極組立体と缶の内壁の間隔を効果的に充填し、電極組立体を固定して流動や振動などを防止することができる。
すなわち、前記粘着テープの「立体形状」は、電解質と接触した電極組立体固定用テープの基材層の変形力と粘着層の剥離力の作用を通じて形成されるものとして、電極組立体を缶の内部に強固に固定することができるいずれも構造を含む概念である。
図４は、例示的な電池を製造する過程を示した図として、粘着テープ５１ａ、５１ｂが電解質により立体形状を形成し、電極組立体５３を缶５２に固定している状態を示す。
例えば、図４の左側図面に例示的に示したように、粘着テープ５１ａは、組立体５３に付着された後、缶５２に挿入された段階では、平たい形状で維持している。しかし、缶５２内に注入された電解質と接触した後、所定の時間が経過した後には、図４の右側図面に例示的に示したように、粘着テープ５３ｂが立体形状を形成し、これによって、電極組立体５３と缶５２との間の間隔を充填及び固定することができる。
本発明の電極組立体は、例えば、外周面に付着されている粘着テープが電解質により立体形状を具現することで、電極組立体を缶内部に効果的に固定することができる。これによって、前記電極組立体は、外部の振動や衝撃により缶内部における流動や回転が防止され、タブの溶接部位などの破損や内部回路の断線などの現象も防止される。
電極組立体に付着された粘着テープが立体形状を形成する過程を例示的に示す図である。 粘着テープの例示的な断面図である。 粘着テープが付着されている電極組立体を例示的に示す図である。 電池の製造過程において、前記粘着テープが立体形状を形成する過程を例示的に示す図である。
以下、本発明による実施例と比較例を通じて電極組立体を詳しく説明するが、前記電極組立体の範囲は、下記提示された実施例により限定されるものではない。
以下、実施例及び比較例での物性は、下記の方式で評価した。
１．基材層の長手方向の変形率の測定
基材層を、横の長さが１０ｍｍであり、縦の長さが５０ｍｍになるように裁断して試片を製造する。製造された試片をカーボネート系電解質に含浸させて、密封した状態で常温で１日間放置した後、電解質から取り出して前記試片の縦方向の長さを測定した後、下記数式２により基材層の長手方向の変形率を測定する。
（数式２）
長手方向の変形率 ＝ （Ｌ２ − Ｌ１）／Ｌ１ × １００
前記数式２において、Ｌ１は、電解質に含浸させる前の基材層の縦方向の初期長さ、すなわち、５０ｍｍであり、Ｌ２は、電解質に含浸させた後に測定した前記基材層の縦方向の長さである。
２．粘着テープの剥離力の測定
粘着テープを、横の長さが２５ｍｍであり、縦の長さが２００ｍｍになるように裁断して試片を製造する。試片を粘着層を媒介としてガラス板に２ｋｇのゴムローラーを使用して付着し、常温で２時間程度保管する。その後、引張試験機を使用して５ｍｍ／ｓｅｃの剥離速度及び１８０度の剥離角度で粘着テープを剥離しながら剥離力を測定する。
３．粘着テープの立体形状具現性能の評価
実施例及び比較例で製造された電池を常温で１日間保管した後、電池を分解して電極組立体を取り出して、電極組立体に付着されていた粘着テープの状態を評価し、下記基準によって立体形状具現性能を評価する。
＜立体形状具現性能の評価基準＞
○：粘着テープの立体形状が観察される。
△：粘着テープの立体形状が観察されない。
×：粘着テープの立体形状が観察されないで、テープが電極組立体から剥離される。
４．粘着テープの間隙充填性能（電極組立体の流動防止性能）の評価
間隙充填性能は、前記の場合、電極組立体の流動防止特性を評価する方法で評価することができる。前記方式には、例えば、微小振動評価方式と微小衝撃評価方式が存在する。微小振動評価方式では、ＵＮ３８．３規格の振動実験方法により実行され、評価後に電池が電源無感になれば、流動による端子の切断と判断する。微小衝撃評価方式は、８角円柱内に電池を入れて、回転させて所定時間が経た後、電池が電源無感になれば、流動による端子の切断と判断する。前記方式により評価したテープの間隙充填性能は、下記の基準によって評価する。
＜間隙充填性能の評価基準＞
○：微小振動評価及び微小衝撃評価後、電池の電源が測定される。
△：微小振動評価または微小衝撃評価後、電池の電源が測定されるが、抵抗が１０％以上増加する。
×：微小振動評価または微小衝撃評価後、電池の電源が測定されない。
製造例１．ウレタン系基材層の製造
ブタンジオールポリオールとメチレンジフェニルジイソシアネートを前記ポリオールのヒドロキシ基と前記ジイソシアネートのイソシアネート基の当量比が約１：１になるように含む組成物を、Ｔ−ダイ（ｄｉｅ）で厚さが約４０μｍになるようにフィルムを形成した後、硬化させて基材を製造した。前記製造された基材の長手方向の変形率は、約１００％であった。
製造例２．ウレタンアクリル系基材層の製造
ウレタンアクリレート４０重量部と希釈剤としてイソボルニルアクリレート（ＩＢＯＡ）７０重量部を配合し、光開始剤（イルガキュア−１８４、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン）０．５重量部を追加で添加、混合及び脱泡して組成物を製造した。製造された組成物を厚さが約４０μｍになるようにポリエステル異形フィルム上にバーコータを利用してコーティングした。酸素との接触を遮断するためにコーティング層上にポリエステル異形フィルムを着せた後、メタルハライドランプを利用して光量が８００ｍＪ／ｃｍ２になるようにＵＶ−Ａ領域の光を照射して組成物を硬化させて基材層を製造した。製造された基材層の長手方向の変形率は、約４３％であった。
製造例３．エポキシアクリル系基材層の製造
エポキシアクリレート６０重量部、イソボルニルアクリレート（ＩＢＯＡ）３８重量部及びアクリル酸２重量部を配合し、光開始剤（イルガキュア−１８４、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン）１．２重量部を追加で添加、混合及び脱泡して組成物を製造した。製造された組成物を厚さが約４０μｍになるようにポリエステル異形フィルム上にバーコータを利用してコーティングした。酸素との接触を遮断するためにコーティング層上にポリエステル異形フィルムを着せた後、メタルハライドランプを利用して光量が８００ｍＪ／ｃｍ２になるようにＵＶ−Ａ領域の光を照射して組成物を硬化させて基材層を製造した。製造された基材層の長手方向の変形率は、約１１％であった。
製造例４．セルロース系基材層の製造
ＧＰＣで測定した水平均分子量（Ｍｎ）が７０，０００であるアセチルプロピオニルセルロース（ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ ａｃｅｔａｔｅ ｐｒｏｐｉｏｎａｔｅ）化合物を含む原料を、Ｔ−ダイ（ｄｉｅ）で厚さが約４０μｍ程度である基材層で成形した。製造された基材層の長手方向の変形率は、約２０％であった。
（実施例１）
粘着テープの製造
製造例１で製造したウレタン系基材層（厚さ：４０μｍ）の一面にイソシアネート架橋剤で架橋されたアクリル粘着樹脂を含むアクリル系粘着層として、ガラス板に対する剥離力が１，９００ｇｆ／２５ｍｍであり、厚さが１５μｍである粘着層を形成し、粘着テープを製造した。
電極組立体及び電池の製造
陰極、陽極及びセパレーターを含むゼリーロール形状の電極組立体（断面直径：１７．４５〜１７．２４ｍｍ）の外周の約５０％の面積を覆うように前記電極組立体固定用テープを付着し、前記組立体を円筒状の缶（断面直径：１７．５０〜１７．５５ｍｍ）に挿入した。次に、前記缶の内部にカーボネート系電解質を注入し、密封して電池を完成した。
実施例２乃至実施例４及び比較例１及び比較例２
粘着テープの製造時に基材層を下記表１のように変更し、実施例１と同一な組成に基盤する粘着層を使用するが、その粘着層のガラスに対する剥離力が下記表１のように示されるように変更したことの以外は、実施例１と同一に粘着テープ及び電池を製造した。
Figure 2014509042
前記実施例及び比較例に対して測定した物性を下記表２に整理して記載した。
Figure 2014509042
２：粘着テープ
３：電極組立体
３１：陽極板
３２：陽極タブ
３３：陰極板
３４：陰極タブ
３５：セパレーター
３６：シールテープ
３７：締切部
５１ａ、５１ｂ：粘着テープ
５２：缶
５３：電極組立体
１０１：立体形状を具現する前の粘着テープ
１０２：立体形状を具現した粘着テープ
１０３、１０４：間隙を形成している対象
２０１：基材層
２０２：粘着層

Claims (18)

  1. 電解質と接触すれば長手方向に変形する基材層、及び前記基材層の一面に前記基材層の長手方向と水平した方向で形成にされている粘着層を含む粘着テープが外周面に付着されていることを特徴とする電極組立体。
  2. 陽極板、陰極板及び前記陽極板と陰極板との間にセパレーターをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の電極組立体。
  3. ゼリーロール形状で巻取されていることを特徴とする請求項２に記載の電極組立体。
  4. 粘着テープは、電解質と接触時に長手方向と垂直の方向に高さが０．００１ｍｍ〜２．０ｍｍである立体構造を形成することを特徴とする請求項１に記載の電極組立体。
  5. 基材層は、下記一般式１による長手方向への変形率が１０％以上であることを特徴とする請求項１に記載の電極組立体。
    （一般式１）
    基材層の長手方向への変形率 ＝ （Ｌ２ − Ｌ１）／Ｌ１ × １００
    前記一般式１において、Ｌ１は、前記基材層が電解質と接触する前の初期長さであり、Ｌ２は、常温または６０℃で前記基材層を流体と２４時間接触させた後に測定した前記基材層の長さである。
  6. 基材層は、ウレタン結合、エステル結合またはエーテル結合を含むか、またはセルロースエステル化合物を含む基材層であることを特徴とする請求項１に記載の電極組立体。
  7. 基材層は、活性エネルギー線硬化型アクリレート化合物及びラジカル重合性希釈剤を含む組立物のキャスト層であることを特徴とする請求項１に記載の電極組立体。
  8. 前記活性エネルギー線硬化型アクリレート化合物は、ウレタンアクリレート、エポキシアクリレート、ポリエステルアクリレートまたはポリエーテルアクリレートであることを特徴とする請求項７に記載の電極組立体。
  9. 前記ラジカル重合性希釈剤は、アルキル（メタ）アクリレート、アルコキシ基を有する（メタ）アクリレート、アリシクリック基を有する（メタ）アクリレート、芳香族基を有する（メタ）アクリレート、ヘテロ環を有する（メタ）アクリレート、及び多官能性アクリレートよりなる群から選択された一つ以上の物質を含むことを特徴とする請求項７に記載の電極組立体。
  10. 基材層は、熱可塑性ポリウレタンを含むことを特徴とする請求項１に記載の電極組立体。
  11. 前記基材層は、ポリオール及びイソシアネート化合物を含む硬化性ウレタン組成物のキャスト層であることを特徴とする請求項１に記載の電極組立体。
  12. 基材層は、セルロースアセテート樹脂またはセルロースアルキレート樹脂を含むことを特徴とする請求項１に記載の電極組立体。
  13. 粘着層は、電極組立体またはガラス板に対して、５ｍｍ／ｓｅｃの剥離速度及び１８０度の剥離角度で測定した常温での剥離力が、１００ｇｆ／２５ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１に記載の電極組立体。
  14. 粘着層は、アクリル粘着剤、ウレタン粘着剤、エポキシ粘着剤、シリコン粘着剤またはゴム粘着剤を含むことを特徴とする請求項１に記載の電極組立体。
  15. 電解質は、カーボネート電解液であることを特徴とする請求項１に記載の電極組立体。
  16. 請求項１の電極組立体と、
    前記組立体が収納されている缶と、
    前記缶の内部で前記組立体と接触している電解質と、を含むことを特徴とする電池。
  17. 電極組立体の粘着テープは、電解質により具現された立体形状により前記組立体を缶内部に固定していることを特徴とする請求項１６に記載の電池。
  18. 電解質は、カーボネート電解液であることを特徴とする請求項１６に記載の電池。
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