JP2023550440A - 電気化学装置およびそれを含む電子装置 - Google Patents

電気化学装置およびそれを含む電子装置 Download PDF

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Abstract

本発明は、電気化学装置およびそれを含む電子装置に関する。本発明は、電極と電解液とを含む電気化学装置であって、前記電極は、集電体と、前記集電体の少なくとも一方の表面上に位置する活物質層と、前記集電体上に位置するタブと、前記タブ上に位置するタブ保護層とを含み、前記タブ保護層は、第１ポリマー層を含み、前記第１ポリマー層の融点ＴＡ℃は、１１０≦ＴＡ≦１３６．５を満たし、前記電解液は、エチレンカーボネートとプロピレンカーボネートとを含み、前記電解液の重量に基づいて、前記エチレンカーボネートの重量分率と前記プロピレンカーボネートの重量分率との合計は、Ｙ％であり、Ｙは２０～８０であり、そして、ＹとＴＡは、０．１４７＜Ｙ／ＴＡ＜０．７を満たす、電気化学装置を提供する。本発明の電気化学装置は、改良されたホットボックス性能および高温保存特性を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、エネルギー貯蔵分野に関し、具体的には電気化学装置およびそれを含む電子装置、特にリチウムイオン電池に関する。
スマート製品の普及と応用に伴い、携帯電話、ノートパソコン、カメラなどの電子製品に対する需要は年々増加している。リチウムイオン電池のような電気化学装置は、電子製品の動作電源として、エネルギー密度が高く、メモリー効果がなく、動作電圧が高いなどの特徴があり、次第に伝統的なＮｉ－Ｃｄ、ＭＨ－Ｎｉ電池に取って代わっている。しかし、電子製品の軽量化や薄形化と携帯化の発展に伴い、リチウムイオン電池に対する要求は高まっており、サイクル安定性が良く、インピーダンスが小さく、自己放電が少なく、安全なリチウムイオン電池の開発は、市場の主要な需要の一つになっている。
本発明の実施例は、関連分野に存在する問題の少なくとも１つを、少なくともある程度解決しようとする電気化学装置を提供する。本発明の実施例は、当該電気化学装置を含む電子装置をさらに提供する。
一つの実施例において、本発明は、電極と電解液とを含む電気化学装置を提供する。
一つの実施例において、前記電極は、集電体と、前記集電体の少なくとも一方の表面上に位置する活物質層と、前記集電体上に位置するタブと、前記タブ上に位置するタブ保護層とを含む。前記タブ保護層は、第１ポリマー層を含み、当該第１ポリマー層の融点ＴＡ℃は、１１０≦ＴＡ≦１３６．５を満たす。
一つの実施例において、前記電解液は、エチレンカーボネートとプロピレンカーボネートとを含み、ここで、前記電解液の重量に基づいて、前記エチレンカーボネートの重量分率と前記プロピレンカーボネートの重量分率との合計は、Ｙ％であり、Ｙは２０～８０であり、そして、ＹとＴＡは、０．１４７＜Ｙ／ＴＡ＜０．７を満たす。
いくつかの実施例において、前記タブ保護層は第２ポリマー層をさらに含み、前記第２ポリマー層の融点ＴＢ℃は、ＴＢ≦１６０を満たし、そして、ＴＡとＴＢは、０＜ＴＢ－ＴＡ≦５０を満たす。
いくつかの実施例において、前記第１ポリマー層は、無水マレイン酸グラフト変性ポリプロピレン、カルボキシル基含有ポリオレフィン樹脂、およびポリエチレンのうちの少なくとも１種を含む。
いくつかの実施例において、前記第２ポリマー層は、ポリプロピレンおよびポリプロピレン変性樹脂のうちの少なくとも１種を含む。
いくつかの実施例において、前記電解液は、プロピオン酸エステルをさらに含み、ここで、前記電解液の重量に基づいて、前記プロピオン酸エステルの重量分率は、１０％～６０％である。
いくつかの実施例において、前記プロピオン酸エステルは、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、プロピオン酸プロピル、プロピオン酸ブチル、プロピオン酸ペンチル、フルオロプロピオン酸メチル、フルオロプロピオン酸エチル、フルオロプロピオン酸プロピル、フルオロプロピオン酸ブチル、およびフルオロプロピオン酸ペンチルのうちの少なくとも１種を含み、ここで、フルオロとは、少なくとも１つの水素原子がフッ素原子で置換されていることである。
いくつかの実施例において、前記電解液は、トリメチルアセテート化合物をさらに含む。
いくつかの実施例において、前記トリメチルアセテート化合物の構造式は、

であり、
ここで、ＲはＣ１～Ｃ１０アルキル、Ｃ２～Ｃ１０アルケニル、Ｃ１～Ｃ１０ハロアルキル、Ｃ２～Ｃ１０ハロアルケニル、ハロゲン、アリール、またはアミドである。
いくつかの実施例において、前記トリメチルアセテート化合物は、トリメチル酢酸メチルおよびトリメチル酢酸エチルのうちの少なくとも１種を含む。
いくつかの実施例において、前記電解液は、ジニトリル化合物およびトリニトリル化合物のうちの少なくとも１種をさらに含み、
ここで、前記ジニトリル化合物は、
スクシノニトリル（ｓｕｃｃｉｎｏｎｉｔｒｉｌｅ）、グルタロニトリル（ｇｌｕｔａｒｏｎｉｔｒｉｌｅ）、アジポニトリル（ａｄｉｐｏｎｉｔｒｉｌｅ）、１，５－ジシアノペンタン、１，６－ジシアノヘキサン、１，７－ジシアノヘプタン、１，８－ジシアノオクタン、１，９－ジシアノノナン、１，１０－ジシアノデカン、１，１２－ジシアノドデカン、テトラメチルスクシノニトリル、２－メチルグルタロニトリル、２，４－ジメチルグルタロニトリル、２，２，４，４－テトラメチルグルタロニトリル、およびエチレングリコールビス（プロピオニトリル）エーテルのうちの少なくとも１種をさらに含み、
前記トリニトリル化合物は、
１，３，５－ペンタントリカルボニトリル、１，２，３－プロパントリカルボニトリル、１，２，６－ヘキサントリカルボニトリル、１，３，６－ヘキサントリカルボニトリル、１，２，３－トリ（２－シアノエトキシ）プロパン、１，２，４－トリス（２－シアノエトキシ）ブタン、および１，２，５－トリス（シアノエトキシ）ペンタンのうちの少なくとも１種をさらに含む。
別の実施例において、本発明は、本発明の実施例に記載の電気化学装置を含む電子装置を提供する。
本発明が提供する電気化学装置は、改良されたホットボックス（ｈｏｔ ｂｏｘ）性能および高温保存特性を有する。
本発明の実施例のさらなる態様および利点は、以降の説明において、部分的に説明/表示され、または本発明の実施例の実施によって解釈される。
以下、本発明の実施例の説明を容易にするために、本発明の実施例または従来技術を説明するのに必要な添付図面について簡単に説明する。明らかに、以下の説明における添付図面は、本発明における実施例の一部にすぎない。当業者にとっては、創造的な労力を必要としない前提で、依然としてこれらの図面に例示された構造に基づいて他の実施例の図面を得ることができる。
図１は、本発明の一つの実施例におけるタブと包装袋のパッケージ構造を示す。 図２は、本発明の一つの実施例におけるタブ保護層の構造を示す。 図３は、本発明の別の実施例におけるタブ保護層の構造を示す。 図４は、本発明の一つの実施例における電池構造およびタブ保護層の位置を示す。
本発明の実施例は、以下に詳細に説明される。本発明の実施例は、本発明を限定するものとして解釈されるべきではない。
なお、本明細書において、量、比率、およびその他の数値を範囲形式で示すことがある。このような範囲形式は、利便性と簡潔性のために使用されることを理解すべきである。また、範囲制限として明示的に指定された数値だけでなく、各数値およびサブ範囲を明示的に指定するように、その範囲内に含まれるすべての個別の数値またはサブ範囲を含むことを柔軟に理解すべきである。
具体的な実施形態および請求項の範囲において、用語「のうちの１方」、「のうちの１つ」、「のうちの１種」、または他の類似用語によって接続された項のリストは、リストされた項のいずれかを意味する。例えば、項Ａおよび項Ｂがリストされている場合、フレーズ「ＡおよびＢのうちの１方」は、ＡのみまたはＢのみを意味する。他の実例において、項Ａ、項Ｂ、および項Ｃがリストされている場合、フレーズ「Ａ、ＢおよびＣのうちの１方」は、Ａのみ、ＢのみまたはＣのみを意味する。項Ａは、単一の要素または複数の要素を含んでいてもよい。項Ｂは、単一の要素または複数の要素を含んでいてもよい。項Ｃは、単一の要素または複数の要素を含んでいてもよい。
具体的な実施形態および請求項の範囲において、用語「のうちの少なくとも１方」、「のうちの少なくとも１つ」、「のうちの少なくとも１種」、または他の類似用語によって接続された項のリストは、リストされた項の任意の組み合わせを意味する。例えば、項Ａおよび項Ｂがリストされている場合、フレーズ「ＡおよびＢのうちの少なくとも１方」は、Ａのみ、Ｂのみ、またはＡおよびＢを意味する。他の実例において、項Ａ、項Ｂ、および項Ｃがリストされている場合、フレーズ「Ａ、Ｂ、およびＣのうちの少なくとも１方」は、Ａのみ、またはＢのみ、Ｃのみ、ＡおよびＢ（Ｃを除く）、ＡおよびＣ（Ｂを除く）、ＢおよびＣ（Ａを除く）、またはＡ、Ｂ、Ｃのすべてを意味する。項Ａは、単一の要素または複数の要素を含んでいてもよい。項Ｂは、単一の要素または複数の要素を含んでいてもよい。項Ｃは、単一の要素または複数の要素を含んでいてもよい。
本明細書で使用されるように、用語「アルキル」は、１～２０個の炭素原子を有する直鎖飽和炭化水素構造であることが予想される。また、「アルキル」は、３～２０個の炭素原子を有する分岐鎖または環状炭化水素構造であることが予想される。例えば、アルキル基は、１～２０個の炭素原子を有するアルキル基、１～１０個の炭素原子を有するアルキル基、１～５個の炭素原子を有するアルキル基、５～２０個の炭素原子を有するアルキル基、５～１５個の炭素原子を有するアルキル基、または５～１０個の炭素原子を有するアルキル基であり得る。特定の炭素数を有するアルキル基を指定する場合、その炭素数を有するすべての幾何異性体が含まれることが予想される。よって、例えば、「ブチル」とは、ｎ－ブチル、ｓｅｃ－ブチル、イソブチル、ｔｅｒｔ－ブチル、およびシクロブチルを含むことを意味し、「プロピル」とは、ｎ－プロピル、イソプロピル、シクロプロピルを含むことを意味する。アルキル基の実例は、メチル、エチル、ｎ－プロピル、イソプロピル、シクロプロピル、ｎ－ブチル、イソブチル、ｓｅｃ－ブチル、ｔｅｒｔ－ブチル、シクロブチル、ｎ－ペンチル、イソペンチル、ネオペンチル、シクロペンチル、メチルシクロペンチル、エチルシクロペンチル、ｎ－ヘキシル、イソヘキシル、シクロヘキシル、ｎ－ヘプチル、オクチル、シクロプロピル、シクロブチル、ノルボニルなどを含むが、これらに限定されない。また、アルキル基は任意に置換されてもよい。
本明細書で使用されるように、用語「アルケニル」とは、直鎖または分岐鎖してもよく、かつ、少なくとも１つ、通常１つ、２つまたは３つの炭素－炭素二重結合を有する一価の不飽和炭化水素基を意味する。特に定義されない限り、前記アルケニル基は、一般的に２～２０個の炭素原子を含み、例えば、２～２０個の炭素原子を有するアルケニル基、６～２０個の炭素原子を有するアルケニル基、２～１２個の炭素原子を有するアルケニル基、または２～６個の炭素原子を有するアルケニル基であり得る。代表的なアルケニル基は、例えば、ビニル、ｎ－プロペニル、イソプロペニル、ｎ－ブタ－２－エニル、ブタ－３－エニル、ｎ－ヘキサ－３－エニルなどを含む。また、アルケニル基は、任意に置換されてもよい。
本明細書で使用されるように、用語「アリール」は、単環系および多環系を含む。多環は、２つの炭素を２つの隣接する環が共有する（前記環は「縮合している」である）２つ以上の環を有してよく、ここで、前記環の少なくとも１つは芳香族であり、例えば、他の環はシクロアルキル、シクロアルケニル、アリール、複素環および／またはヘテロアリールであり得る。例えば、アリール基は、Ｃ６～Ｃ５０アリール基、Ｃ６～Ｃ４０アリール基、Ｃ６～Ｃ３０アリール基、Ｃ６～Ｃ２０アリール基、またはＣ６～Ｃ１０アリール基であり得る。代表的なアリール基は、例えば、フェニル、メチルフェニル、プロピルフェニル、イソプロピルフェニル、ベンジル、およびナフタレン－１－イル、ナフタレン－２－イルなどを含む。また、アリール基は、任意に置換されてもよい。
本明細書で使用されるように、用語「ハロアルキル」とは、少なくとも１つの水素原子がハロゲン原子で置換されるアルキル基を意味する。用語「ハロアルケニル」とは、少なくとも１つの水素原子がハロゲン原子で置換されるアルケニル基を意味する。
本明細書で使用されるように、用語「ハロゲン」は、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉを含む。
上記置換基が置換される場合、それらの置換基はそれぞれ独立して、ハロゲン、アルキル、アルケニル、アリールからなる群から選択され得る。
本明細書で使用されるように、各成分の含有量は、電解液の重量に基づいて得られる。
本明細書で使用されるように、用語「置換する」または「置換される」とは、１つ以上（例えば、２つ、３つ）の置換基で置換されてもよいことを意味する。例えば、「フルオロ」とは、１つ以上（例えば、２つ、３つ）のＦで置換されてもよいことを意味する。
［一、電気化学装置］
いくつかの実施例において、本発明は、電極と電解液とを含む電気化学装置を提供する。
いくつかの実施例において、前記電極は、集電体と、前記集電体の少なくとも一方の表面上に位置する活物質層と、前記集電体上に位置するタブと、前記タブ上に位置するタブ保護層とを含み、前記タブ保護層は、第１ポリマー層を含み、前記第１ポリマー層の融点ＴＡ℃は、１１０≦ＴＡ≦１３６．５を満たす。
いくつかの実施例において、前記電解液は、エチレンカーボネートとプロピレンカーボネートとを含み、ここで、前記電解液の重量に基づいて、前記エチレンカーボネートの重量分率と前記プロピレンカーボネートの重量分率との合計は、Ｙ％であり、Ｙは２０～８０であり、そして、ＹとＴＡは、０．１４７＜Ｙ／ＴＡ＜０．７を満たす。Ｙ／ＴＡがこの範囲内にあることで、電気化学装置の電気化学系の熱安定性を向上させ、さらにホットボックス性能を改善するとともに、リチウムイオン電池の高温保存特性を明らかに向上させることができる。
いくつかの実施例において、ＴＡは、１１０、１１５、１２０、１２５、１３０、１３５、１３６、または１３６．５であり、あるいはこれらの数値のいずれか２つからなる範囲内にある。ＴＡがこの範囲内にあることで、電気化学装置の安全性を著しく向上させることができる。
いくつかの実施例において、Ｙは、２０、２５、３０、３５、４０、４５、５０、５５、６０、７０、または８０であり、あるいはこれらの数値のいずれか２つからなる範囲内にある。
いくつかの実施例において、Ｙ／ＴＡの値は、０．１、０．２、０．３、０．４、０．５、０．６、０．６５、または０．７であり、あるいはこれらの数値のいずれか２つからなる範囲内にある。
いくつかの実施例において、前記タブ保護層は第２ポリマー層をさらに含み、前記第２ポリマー層の融点ＴＢ℃は、ＴＢ≦１６０を満たし、そして、ＴＡとＴＢは、０＜ＴＢ－ＴＡ≦６０を満たす。ＴＢ－ＴＡがこの範囲内にあることで、電気化学装置はより優れた安全性を有する。
いくつかの実施例において、ＴＢは、１３８、１４０、１４５、１５０、１５５、または１６０であり、あるいはこれらの数値のいずれか２つからなる範囲内にある。
いくつかの実施例において、ＴＢ－ＴＡの値は、０．１、０．５、１、３、５、１０、２０、３０、４０、または５０であり、あるいはこれらの数値のいずれか２つからなる範囲内にある。
いくつかの実施例において、前記第１ポリマー層は、無水マレイン酸グラフト変性ポリプロピレン、カルボキシル基含有ポリオレフィン樹脂、およびポリエチレンのうちの少なくとも１種を含む。
いくつかの実施例において、前記第１ポリマー層は、三井化学のＱＥ８４０、ＱＦＦ５５１、デュポンのニュクレル（Ｎｕｃｒｅｌ）０９１０、デュポンのＥｌｖａｘ、サムスン（Ｓａｍｓｕｎｇ）のＥ０９３Ａ、および三菱化学のＰ５４６のうちの少なくとも１種を含む。
いくつかの実施例において、前記第２ポリマー層は、ポリプロピレン樹脂のうちの少なくとも１種を含む。
いくつかの実施例において、前記第２ポリマー層は、サムスン（Ｓａｍｓｕｎｇ）のＣＦ３３０、ＴＰＣ社のＦＳ５６１１、およびエクソンモービル（Ｅｘｘｏｎ Ｍｏｂｉｌ）の６１０２ＦＬのうちの少なくとも１種を含む。
いくつかの実施例において、前記タブ保護層は単層、二層または三層構造である。
いくつかの実施例において、前記タブ保護層は１つの第１ポリマー層からなる。いくつかの実施例において、前記タブ保護層は１つの第１ポリマー層と１つの第２ポリマー層とからなる。いくつかの実施例において、前記タブ保護層は２つの第１ポリマー層と、前記２つの第１ポリマー層の間に位置する１つの第２ポリマー層とからなる。
いくつかの実施例において、前記電解液は、プロピオン酸エステルをさらに含み、ここで、前記電解液の重量に基づいて、前記プロピオン酸エステルの重量分率は、１０％～６０％である。いくつかの実施例において、前記電解液の重量に基づいて、前記プロピオン酸エステルの重量分率は、１０％、２０％、３０％、４０％、５０％、または６０％であり、あるいはこれらの数値のいずれか２つからなる範囲内にある。
いくつかの実施例において、前記プロピオン酸エステルは、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、プロピオン酸プロピル、プロピオン酸ブチル、プロピオン酸ペンチル、フルオロプロピオン酸メチル、フルオロプロピオン酸エチル、フルオロプロピオン酸プロピル、フルオロプロピオン酸ブチル、およびフルオロプロピオン酸ペンチルのうちの少なくとも１種を含み、ここで、フルオロとは、少なくとも１つの水素原子がフッ素原子で置換されることである。
いくつかの実施例において、前記電解液は、トリメチルアセテート化合物をさらに含む。
いくつかの実施例において、前記トリメチルアセテート化合物の構造式は、

であり、
ここで、ＲはＣ１～Ｃ１０アルキル、Ｃ２～Ｃ１０アルケニル、Ｃ１～Ｃ１０ハロアルキル、Ｃ２～Ｃ１０ハロアルケニル、ハロゲン、アリール、またはアミドである。
いくつかの実施例において、ＲはＣ１～Ｃ６アルキル、Ｃ２～Ｃ６アルケニル、Ｃ１～Ｃ６ハロアルキル、Ｃ２～Ｃ６ハロアルケニル、ハロゲン、アリール、またはアミドである。
いくつかの実施例において、前記トリメチルアセテート化合物は、トリメチル酢酸メチルおよびトリメチル酢酸エチルのうちの少なくとも１種を含む。
いくつかの実施例において、前記電解液は、ジニトリル化合物およびトリニトリル化合物のうちの少なくとも１種をさらに含み、
ここで、前記ジニトリル化合物は、
スクシノニトリル（ｓｕｃｃｉｎｏｎｉｔｒｉｌｅ）、グルタロニトリル（ｇｌｕｔａｒｏｎｉｔｒｉｌｅ）、アジポニトリル（ａｄｉｐｏｎｉｔｒｉｌｅ）、１，５－ジシアノペンタン、１，６－ジシアノヘキサン、１，７－ジシアノヘプタン、１，８－ジシアノオクタン、１，９－ジシアノノナン、１，１０－ジシアノデカン、１，１２－ジシアノドデカン、テトラメチルスクシノニトリル、２－メチルグルタロニトリル、２，４－ジメチルグルタロニトリル、２，２，４，４－テトラメチルグルタロニトリル、およびエチレングリコールビス（プロピオニトリル）エーテルのうちの少なくとも１種をさらに含み、
前記トリニトリル化合物は、
１，３，５－ペンタントリカルボニトリル、１，２，３－プロパントリカルボニトリル、１，２，６－ヘキサントリカルボニトリル、１，３，６－ヘキサントリカルボニトリル、１，２，３－トリ（２－シアノエトキシ）プロパン、１，２，４－トリス（２－シアノエトキシ）ブタン、および１，２，５－トリス（シアノエトキシ）ペンタンのうちの少なくとも１種をさらに含む。
いくつかの実施例において、前記電解液の重量に基づいて、前記ジニトリル化合物の含有量は、１％～５％である。いくつかの実施例において、前記電解液の重量に基づいて、前記ジニトリル化合物の含有量は、１％、２％、３％、３．５％、４．０％、または５．０％であり、あるいはこれらの数値のいずれか２つからなる範囲内にある。
いくつかの実施例において、前記電解液の重量に基づいて、前記トリニトリル化合物の含有量は、１％～５％である。いくつかの実施例において、前記電解液の重量に基づいて、前記トリニトリル化合物の含有量は、１％、２％、３％、３．５％、４．０％、５．０％、または６．０％であり、あるいはこれらの数値のいずれか２つからなる範囲内にある。
いくつかの実施例において、前記電解液はトリニトリル化合物とエチレングリコールビス（プロピオニトリル）エーテルを含み、前記電解液の重量に基づいて、前記トリニトリル化合物の重量分率はａ％であり、前記エチレングリコールビス（プロピオニトリル）エーテルの含有量はｂ％であり、１．０≦ａ＋ｂ≦６．０を満たす。いくつかの実施例において、ａ＋ｂは、１．０、２．０、３．０、３．５、４．０、４．５、５．０、５．５、または６．０であり、あるいはこれらの数値のいずれか２つからなる範囲内にある。
いくつかの実施例において、１．２≦ａ／ｂ≦２０である。いくつかの実施例において、ａ／ｂは、２．０、３．０、３．３、４．０、５．５、７．０、８．５、９．５、１２．０、１４．５、１６．５、１８．５、または２０．０であり、あるいはこれらの数値のいずれか２つからなる範囲内にある。
いくつかの実施例において、前記電解液はフルオロエチレンカーボネートと１，３－プロパンスルトンをさらに含み、前記電解液の重量に基づいて、前記フルオロエチレンカーボネートの重量分率はｃ％であり、前記１，３－プロパンスルトンの重量分率はｄ％であり、６．０≦ｃ＋ｄ≦１５．０を満たす。いくつかの実施例において、ｃ＋ｄは、６．０、７．０、８．０、８．５、９．０、９．５、１０．０、１１．０、１１．５、１２．０、１３．０、１４．０、または１５．０であり、あるいはこれらの数値のいずれか２つからなる範囲内にある。
いくつかの実施例において、１．２≦ｃ／ｄ≦２０である。いくつかの実施例において、ｃ／ｄは、１．２、２．０、３．０、３．３、４．０、５．５、７．０、８．５、９．５、１２．０、１４．５、１６．５、１８．５、または２０．０であり、あるいはこれらの数値のいずれか２つからなる範囲内にある。
いくつかの実施例において、前記電解液は、アリルニトリルをさらに含み得る。
いくつかの実施例において、前記電気化学装置は、電気化学反応が起こる任意の装置を含む。
いくつかの実施例において、前記電極は、金属イオンを吸蔵・放出することができる負極活物質を有する負極と、および金属イオンを吸蔵・放出することができる正極活物質を有する正極とを含む。
いくつかの実施例において、前記電気化学装置は、正極と負極との間に位置するセパレータをさらに含む。
いくつかの実施例において、前記電気化学装置は、リチウム二次電池である。
いくつかの実施例において、リチウム二次電池は、リチウム金属二次電池、リチウムイオン二次電池、リチウムポリマー二次電池、またはリチウムイオンポリマー二次電池、全固体リチウム二次電池を含むが、これらに限定されない。
図１は、本発明の一つの実施例におけるタブと包装袋のパッケージ構造を示す。包装袋１－１はタブ保護層１－２によって金属テープ１－３と接着され、包装袋１－５はタブ保護層１－４によって金属テープ１－３と接着され、ここで、タブ保護層１－２および１－４はいずれも単層構造であり、すなわち１つの第１ポリマー層からなる。
図２は、本発明の一つの実施例におけるタブ保護層の構造を示す。当該タブ保護層は二層構造であり、ここで、金属テープ２－３の上方に位置するタブ保護層は第１ポリマー層２－１と第２ポリマー層２－２とからなり、金属テープ２－３の下方に位置するタブ保護層は第１ポリマー層２－５と第２ポリマー層２－４とからなる。
図３は、本発明の別の実施例におけるタブ保護層の構造を示す。当該タブ保護層は三層構造である。金属テープ３－４の上方に位置するタブ保護層は第１ポリマー層３－１および３－３と、両者の間に位置する第２ポリマー層３－２とからなる。金属テープ３－４の下方に位置するタブ保護層は第１ポリマー層３－５および３－６と、両者の間に位置する第２ポリマー層３－６とからなる。
タブ保護層の主な役割は、タブがポリマー電池の包装袋内側のポリプロピレン層とヒートシールされるように、リチウムイオン電池のタブに接着することである。現在常用のタブ保護層は、一般的に融点が１４０℃以上であるが、本発明は主に、より融点の低いタブ保護層を使用することで、電池を早めに放熱させ、さらに電池の熱安全性を改善する目的を達成する。
負極
本発明の電気化学装置に使用される負極の材料、構成、およびその製造方法は、任意の従来技術に開示されている技術を含み得る。いくつかの実施例において、負極は米国特許出願ＵＳ９８１２７３９Ｂに記載されている負極であり、その全体内容を参照として本発明に組み込まれている。
いくつかの実施例において、負極は、集電体と、当該集電体上に位置する負極活物質層とを含む。いくつかの実施例において、負極活物質層は負極活物質を含む。いくつかの実施例において、負極活物質は、リチウム金属、構造化リチウム金属、天然黒鉛、人造黒鉛、メソカーボンマイクロビーズ（ＭＣＭＢ）、ハードカーボン、ソフトカーボン、シリコン、シリコン－カーボン複合体、ケイ素酸化物材料、Ｌｉ－Ｓｎ合金、Ｌｉ－Ｓｎ－Ｏ合金、Ｓｎ、ＳｎＯ、ＳｎＯ２、スピネル構造のリチウム化ＴｉＯ２－Ｌｉ４Ｔｉ５Ｏ１２、Ｌｉ－Ａｌ合金、またはそれらの任意の組み合わせを含むが、これらに限定されない。
いくつかの実施例において、負極活物質層はバインダーを含む。いくつかの実施例において、バインダーは、ポリビニルアルコール、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ジアセチルセルロース、ポリ塩化ビニル、カルボキシル化ポリ塩化ビニル、ポリフッ化ビニル、エチレンオキシド含有ポリマー、ポリビニルピロリドン、ポリウレタン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、ポリエチレン、ポリプロピレン、スチレンブタジエンゴム、アクリル（エステル）化スチレンブタジエンゴム、エポキシ樹脂、またはナイロンを含むが、これらに限定されない。
いくつかの実施例において、負極活物質層は導電材を含む。いくつかの実施例において、導電材は、天然黒鉛、人造黒鉛、カーボンブラック、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、炭素繊維、金属粉末、金属繊維、銅、ニッケル、アルミニウム、銀またはポリフェニレン誘導体を含むが、これらに限定されない。
いくつかの実施例において、集電体は、銅箔、ニッケル箔、ステンレス箔、チタン箔、ニッケルフォーム、銅フォーム、または導電性金属で被覆されたポリマー基板を含むが、これらに限定されない。
いくつかの実施例において、負極は、溶媒中に活物質、導電材およびバインダーを混合して活物質組成物を調製し、当該活物質組成物を集電体上に塗工することにより得ることができる。
いくつかの実施例において、溶媒は、脱イオン水、Ｎ－メチルピロリドンを含み得るが、これらに限定されない。
いくつかの実施例において、全固体リチウム二次電池における負極は金属リチウム箔である。
正極
本発明の電気化学装置に使用される正極の材料は、当技術分野で公知の材料、構造および製造方法を用いて調製することができる。いくつかの実施例において、本発明の正極は、米国特許出願ＵＳ９８１２７３９Ｂに記載されている技術を用いて調製することができ、その全体内容を参照として本発明に組み込まれている。
いくつかの実施例において、正極は、集電体と、当該集電体上に位置する正極活物質層とを含む。正極活物質は、リチウムイオンを可逆的に吸蔵および放出する少なくとも１種のリチウム化インターカレーション（Ｉｎｔｅｒｃａｌａｔｉｏｎ）化合物を含む。いくつかの実施例において、正極活物質は複合酸化物を含む。いくつかの実施例において、当該複合酸化物は、リチウム、ならびに、コバルト、マンガン、およびニッケルから選択される少なくとも１つの元素を含有する。
いくつかの実施例において、正極活物質は、コバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ２）、リチウムニッケルコバルトマンガン（ＮＣＭ）三元系材料、リン酸第一鉄リチウム（ＬｉＦｅＰＯ４）、マンガン酸リチウム（ＬｉＭｎ２Ｏ４）、およびそれらの任意の組み合わせから選択される。
いくつかの実施例において、正極活物質は、その表面にコーティングを有することができ、またはコーティングを有する別の化合物と混合することができる。当該コーティングは、コーティング元素の酸化物、コーティング元素の水酸化物、コーティング元素のヒドロキシ酸化物、コーティング元素の炭酸酸素塩、およびコーティング元素のヒドロキシ炭酸塩から選択される少なくとも１種のコーティング元素化合物を含み得る。コーティングに用いられる化合物は、非晶性であっても結晶性であってもよい。
いくつかの実施形態において、コーティングに含まれるコーティング元素は、Ｍｇ、Ａｌ、Ｃｏ、Ｋ、Ｎａ、Ｃａ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｖ、Ｓｎ、Ｇｅ、Ｇａ、Ｂ、Ａｓ、Ｚｒ、Ｆ、またはそれらの任意の組み合わせを含み得る。コーティングの塗工は、どのような方法によっても可能であり、当該方法が正極活物質の性能に悪影響を与えなければよい。例えば、当該方法は、例えば、スプレー、浸漬などの当技術分野で公知の任意の塗工方法を含み得る。
正極活物質層は、バインダーをさらに含み、また、任意に導電材を含み得る。バインダーは、正極活物質粒子同士の結合を向上させるとともに、正極活物質と集電体の結合を向上させる。
いくつかの実施例において、バインダーは、ポリビニルアルコール、ヒドロキシプロピルセルロース、ジアセチルセルロース、ポリ塩化ビニル、カルボキシル化ポリ塩化ビニル、ポリフッ化ビニル、エチレンオキシド含有ポリマー、ポリビニルピロリドン、ポリウレタン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、ポリエチレン、ポリプロピレン、スチレンブタジエンゴム、アクリル（エステル）化スチレンブタジエンゴム、エポキシ樹脂、ナイロンなどを含むが、これらに限定されない。
いくつかの実施例において、導電材は、炭素系材料、金属系材料、導電性ポリマー、およびこれらの混合物を含むが、これらに限定されない。いくつかの実施例において、炭素系材料は、天然黒鉛、人造黒鉛、カーボンブラック、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、炭素繊維、およびそれらの任意の組み合わせから選択される。いくつかの実施例において、金属系材料は、金属粉末、金属繊維、銅、ニッケル、アルミニウム、銀から選択される。いくつかの実施例において、導電性ポリマーはポリフェニレン誘導体である。
いくつかの実施例において、集電体はアルミニウムであり得るが、これに限定されない。
正極は、当技術分野で公知の調製方法により調製することができる。例えば、正極は、溶媒中に活物質、導電材およびバインダーを混合して活物質組成物を調製し、当該活物質組成物を集電体上に塗工することにより得ることができる。いくつかの実施例において、溶媒は、Ｎ－メチルピロリドンなどを含み得るが、これらに限定されない。
いくつかの実施例において、正極は、集電体上にリチウム遷移金属系化合物粉末とバインダーとを含む正極活物質層を用いて正極材料を形成することにより作製される。
いくつかの実施例において、正極活物質層は、通常、正極材料とバインダー（必要に応じて使用する導電材と増粘剤など）とを乾式混合してシート状にし、得られたシートを正極集電体に圧着すること、あるいは、これらの材料を液体媒体に溶解または分散させてスラリー状にし、正極集電体に塗布して乾燥することにより作製することができる。いくつかの実施例において、正極活物質層の材料は、当技術分野で公知の任意の材料を含む。
セパレータ
いくつかの実施例において、本発明の電気化学装置は、短絡を防止するために、正極と負極との間にセパレータを設けている。本発明の電気化学装置に使用されるセパレータの材料および形状は特に限定されず、従来技術に開示されている任意の材料および形状であり得る。いくつかの実施例において、セパレータは、本発明の電解液に安定な材料から形成されたポリマーまたは無機物などを含む。
例えば、セパレータは、基材層と表面処理層を含み得る。基材層は、多孔質構造を有する不織布、膜、または複合膜であり、基材層の材料は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、およびポリイミドのうちの少なくとも１種から選択される。具体的には、ポリプロピレン多孔質フィルム、ポリエチレン多孔質フィルム、ポリプロピレン不織布、ポリエチレン不織布、またはポリプロピレン－ポリエチレン－ポリプロピレン多孔質複合フィルムを選択して用い得る。
基材層の少なくとも１つの表面に表面処理層が設けられる。表面処理層は、ポリマー層または無機物層であってもよく、ポリマーと無機物を混合して形成された層であってもよい。
無機物層は、無機粒子とバインダーとを含み、無機粒子は、アルミナ、シリカ、酸化マグネシウム、酸化チタン、二酸化ハフニウム、酸化スズ、二酸化セリウム、酸化ニッケル、酸化亜鉛、酸化カルシウム、酸化ジルコニウム、酸化イットリウム、炭化ケイ素、ベーマイト、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、および硫酸バリウムのうちの１種または複数種の組み合わせから選択される。バインダーは、ポリフッ化ビニリデン、フッ化ビニリデン－ヘキサフルオロプロピレン共重合体、ポリアミド、ポリアクリロニトリル、ポリアクリレート、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸塩、ポリビニルピロリドン、ポリビニルエーテル、ポリメタクリル酸メチル、ポリテトラフルオロエチレン、およびポリヘキサフルオロプロピレンのうちの１種または複数種の組み合わせから選択される。ポリマー層はポリマーを含み、ポリマーの材料は、ポリアミド、ポリアクリロニトリル、アクリル酸エステルのポリマー、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸塩、ポリビニルピロリドン、ポリビニルエーテル、ポリフッ化ビニリデン、またはポリ（フッ化ビニリデン－ヘキサフルオロプロピレン）のうちの少なくとも１種を含む。
電解質
本発明の実施例の電解液に用いられる電解質は、従来技術で知られている電解質であり得る。電解質は、例えば、ＬｉＣｌＯ４、ＬｉＡｓＦ６、ＬｉＰＦ６、ＬｉＢＦ４、ＬｉＳｂＦ６、ＬｉＳＯ３Ｆ、ＬｉＮ（ＦＳＯ２）２などの無機リチウム塩；ＬｉＣＦ３ＳＯ３、ＬｉＮ（ＦＳＯ２）（ＣＦ３ＳＯ２）、ＬｉＮ（ＣＦ３ＳＯ２）２、ＬｉＮ（Ｃ２Ｆ５ＳＯ２）２、環状１，３－ヘキサフルオロプロパンビススルホニルイミドリチウム、環状１，２－テトラフルオロエタンビススルホニルイミドリチウム、ＬｉＮ（ＣＦ３ＳＯ２）（Ｃ４Ｆ９ＳＯ２）、ＬｉＣ（ＣＦ３ＳＯ２）３、ＬｉＰＦ４（ＣＦ３）２、ＬｉＰＦ４（Ｃ２Ｆ５）２、ＬｉＰＦ４（ＣＦ３ＳＯ２）２、ＬｉＰＦ４（Ｃ２Ｆ５ＳＯ２）２、ＬｉＢＦ２（ＣＦ３）２、ＬｉＢＦ２（Ｃ２Ｆ５）２、ＬｉＢＦ２（ＣＦ３ＳＯ２）２、ＬｉＢＦ２（Ｃ２Ｆ５ＳＯ２）２などのフッ素含有有機リチウム塩；リチウムビス（オキサレート）ボレート、リチウムジフルオロオキサレートボレート、リチウムトリス（オキサレート）ホスフェート、リチウムジフルオロビス（オキサレート）ホスフェート、リチウムテトラフルオロ（オキサレート）ホスフェートなどのジカルボン酸錯体含有リチウム塩を含むが、これらに限定されない。また、上記電解質は、１種を単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。例えば、いくつかの実施例において、電解質はＬｉＰＦ６とＬｉＢＦ４の組み合わせを含む。いくつかの実施例において、電解質は、ＬｉＰＦ６やＬｉＢＦ４などの無機リチウム塩と、ＬｉＣＦ３ＳＯ３、ＬｉＮ（ＣＦ３ＳＯ２）２、ＬｉＮ（Ｃ２Ｆ５ＳＯ２）２などの含フッ素有機リチウム塩との組み合わせを含む。いくつかの実施例において、電解質の濃度は、０．８～３ｍｏｌ／Ｌの範囲内にあり、例えば、０．８～２．５ｍｏｌ／Ｌの範囲内、０．８～２ｍｏｌ／Ｌの範囲内、１～２ｍｏｌ／Ｌの範囲内、０．５～１．５ｍｏｌ／Ｌ、０．８～１．３ｍｏｌ／Ｌ、０．５～１．２ｍｏｌ／Ｌにあり、また、例えば１ｍｏｌ／Ｌ、１．１５ｍｏｌ／Ｌ、１．２ｍｏｌ／Ｌ、１．５ｍｏｌ／Ｌ、２ｍｏｌ／Ｌまたは２．５ｍｏｌ／Ｌである。
［二、電子装置］
本発明の電子装置は、本発明の実施例による電気化学装置を使用する任意の装置であってもよい。
いくつかの実施例において、前記電子装置は、ノートパソコン、ペン入力型コンピューター、モバイルコンピューター、電子ブックプレーヤー、携帯電話、携帯型ファクシミリ、携帯型コピー機、携帯型プリンター、ステレオヘッドセット、ビデオレコーダー、液晶テレビ、ポータブルクリーナー、携帯型ＣＤプレーヤー、ミニディスク、トランシーバー、電子手帳、電卓、メモリーカード、携帯型テープレコーダー、ラジオ、バックアップ電源、モーター、自動車、オートバイ、アシスト自転車、自転車、照明器具、玩具、ゲーム機、時計、電動工具、閃光灯、カメラ、家庭用大型蓄電池、およびリチウムイオンキャパシタなどを含むが、これらに限定されない。
以下では、例としてリチウムイオン電池を挙げ、そして具体的な実施例を参照しながらリチウムイオン電池の調製を説明し、当業者は、本発明に記載されている調製方法は例示であることに過ぎず、他の任意の適切な調製方法はいずれも本発明の範囲内にあることを理解すべきである。
＜実施例＞
以下に、本発明のリチウムイオン電池の実施例と比較例に基づいて性能評価を行う。
［一、リチウムイオン電池の調製］
（１）電解液の調製
含水量＜１０ｐｐｍのアルゴン雰囲気グローブボックスにおいて、エチレンカーボネート（ＥＣ）、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、およびその他の有機溶媒を一定の割合で混合し、その他の有機溶媒はジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、プロピオン酸エチル（ＥＰ）、およびプロピオン酸プロピル（ＰＰ）のうちの少なくとも１種から選択され、その後、ＬｉＰＦ６を加えて均一に攪拌し、基礎電解液を形成し、ここで、ＬｉＰＦ６の濃度は１．１５ｍｏｌ／Ｌであった。基礎電解液中に、以下の各表に示す、含有量が異なる物質を加えることにより、異なる実施例および比較例の電解液を得た。本発明に記載された電解液中の各物質の含有量は、いずれも電解液の重量に基づいて算出された。
表１中のＥＣとＰＣの含有量は表に示し、残りの有機溶媒はＤＥＣである。
（２）正極の調製
正極活物質であるコバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ２）、導電剤であるカーボンナノチューブ（ＣＮＴ）、バインダーであるポリフッ化ビニリデンを重量比９５：２：３で混合し、Ｎ－メチルピロリドン（ＮＭＰ）を加え、真空攪拌機により、体系が均一になるまで攪拌して、正極スラリーを得、正極スラリーを正極集電体であるアルミニウム箔に均一に塗工し、８５℃で乾燥した後、冷間プレス、スライス、カットを経た後、８５℃の真空条件下で４時間乾燥し、正極を得た。
（３）負極の調製
負極活物質である黒鉛、バインダーであるスチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、増粘剤であるカルボキシメチルセルロースナトリウム（ＣＭＣ）を重量比９５：２：３で適量の脱イオン水溶媒中で十分に攪拌して混合し、均一な負極スラリーを形成させ、このスラリーを負極集電体であるＣｕ箔に塗工し、乾燥、冷間プレスし、負極を得た。
（４）セパレータの調製
ポリエチレン（ＰＥ）ダイアフラムをセパレータとして選択した。
（５）リチウムイオン電池の調製
平板加熱または高周波加熱を用いて、タブ保護層と金属テープを複合させ、タブ保護層を含有するタブを作製し、当該タブを溶接により正極と負極に固定した。正極、セパレータ、負極を順に積層し、正極と負極を隔離する役割を果たすようにセパレータを正極と負極の間に位置させ、その後、巻回し、外装箔に入れ、上記で調製された電解液を乾燥後の電池に注入し、真空パッケージ、静置、フォーメーション、整形などの工程を経て、リチウムイオン電池の調製を完了した。
［二、測定方法］
１、ホットボックステスト：
２５℃で、リチウムイオン電池を０．７Ｃの定電流で４．４５Ｖまで充電し、さらに４．４５Ｖの定電圧で電流が０．０５Ｃになるまで充電した。電池をホットボックスに置き、５±２℃／ｍｉｎの昇温速度で１３５℃に加熱し、１時間（ｈｒ）保持し、電池の電圧、温度およびホットボックスの温度の変化を記録した。発火や爆発が発生しないとテストに合格する。１組当たり１０個の電池をテストし、テストに合格した（パス）電池の数を記録した。
２、高温保存テスト：
２５℃で、リチウムイオン電池を３０分間静置した。その後、０．５Ｃのレートで４．４５Ｖまで定電流充電し、さらに４．４５Ｖで０．０５Ｃまで定電圧充電し、５分間静置し、リチウムイオン電池の厚さを測定してｈ０と記した。その後、リチウムイオン電池を８５℃の恒温ボックスに入れて２４日間保存し、リチウムイオン電池の厚さを測定してｈ１と記し、リチウムイオン電池の厚さ膨張率を下記式により計算した。厚さ膨張率（％）＝（ｈ１－ｈ０）／ｈ０×１００％。
３、低温放電テスト
２５℃で、リチウムイオン電池を０．７Ｃの定電流で４．４５Ｖまで充電し、４．４５Ｖの定電圧で電流が０．０５Ｃになるまで充電した。その後、リチウムイオン電池をそれぞれ異なる温度（２５℃、０℃、－１０℃）で４時間静置した後、０．２Ｃで３．０Ｖまで放電し、毎回放電終了後、さらに５分間静置し、リチウムイオン電池の放電容量を記録した。２５℃の放電容量を基準として、リチウムイオン電池の異なる温度における放電容量比を得た。
リチウムイオン電池の異なる温度における放電容量比（％）＝異なる温度（０℃、－１０℃）における放電容量／２５℃放電容量×１００％
４、高温保存テスト
２５℃で、リチウムイオン電池を３０分間静置し、その後０．５Ｃのレートで４．４５Ｖまで定電流充電し、さらに４．４５Ｖで０．０５Ｃまで定電圧充電し、５分間静置し、その後、８５℃で２４日間保存した後、電池の厚さを測定し、下記式により電池の厚さ膨張率を計算した。
厚さ膨張率＝［（保存後厚さ-保存前厚さ）／保存前厚さ］×１００％。
Ａ、表１は、関連する実施例におけるリチウムイオン電池の組成および性能テストの結果を示す。ここで、比較例Ｄ１－１～Ｄ１－２で使用されるタブ保護層は、１つの第２ポリマー層からなり、その融点はＴＢであり、当該第２ポリマー層は、サムスン（Ｓａｍｓｕｎｇ）のＣＦ３３０ブロック共重合体ポリプロピレンから選択される。比較例Ｄ１－３～Ｄ１－５および実施例Ｓ１－１～Ｓ１－７で使用されるタブ保護層は、１つの第１ポリマー層からなり、その融点はＴＡであり、当該第１ポリマー層は、バイネル（Ｂｙｎｅｌ）５０Ｅ６３２（融点１３６．５ｏＣ）、バイネル（Ｂｙｎｅｌ）５０Ｅ６３１（融点１３６ｏＣ）、バイネル（Ｂｙｎｅｌ）４０Ｅ５２９（融点１３５ｏＣ）、バイネル（Ｂｙｎｅｌ）５０Ｅ６６２（融点１３０ｏＣ）、バイネル（Ｂｙｎｅｌ）４１０４（融点１２５ｏＣ）、バイネル（Ｂｙｎｅｌ）４２０８（融点１１０ｏＣ）、ニュクレル（Ｎｕｃｒｅｌ）０９１０（融点１００ｏＣ）から選択される。
表１のテスト結果からわかるように、比較例Ｄ１－１とＤ１－２のリチウムイオン電池は、１３０℃のホットボックステストにしか合格できず、１３２℃と１３５℃のホットボックステストの合格率はいずれも低く、これは比較例Ｄ１－１とＤ１－２のタブ保護層の融点が比較的に高いため、ホットボックスなどの乱用テスト（Ａｂｕｓｅ Ｔｅｓｔ）の際、ガスはガスバッグを適時に開けられず、発生した熱が電池内部に徐々に蓄積され、電池の発火、燃焼、ひいては爆発を非常に引き起こしやすい。ＥＣ＋ＰＣの総量を調整したり、ポリマー層の融点を調整したりすることは、ホットボックス性能に対して明らかな改善効果があるが、ＥＣ＋ＰＣの含有量が少ない場合、融点を調整しても良い効果が得られない。一方、ＥＣ＋ＰＣの含有量が高い場合、融点を調整するのはホットボックス性能に対して効果があるが、電気性能が比較的に悪いので、両者は一定の合理的な使用量内でなければ良い効果を奏することができない。
実施例Ｓ１－１～Ｓ１－１１のテスト結果からわかるように、第２ポリマー層から調製されたタブ保護層を第１ポリマー層から調製されたタブ保護層に置き換え、かつ、第１ポリマー層の融点の値ＴＡとＥＣ＋ＰＣの含有量の値Ｙとの間が０．１４７＜Ｙ／ＴＡ＜０．７を満たす場合、リチウムイオン電池のホットボックステストの合格率が著しく向上する。一方では、タブ保護層に第１ポリマー層を導入すると、電池内部のガスは早めにガスバッグを開けることができ、熱が適時に放出されるので、ホットボックステストは明らかに改善される。他の一方では、電気化学体系全体の熱安定性を向上させたので、さらにホットボックス性能を改善するとともに、リチウムイオン電池の高温保存特性を明らかに向上させることができる。
Ｂ、表２および表３は、関連する実施例におけるリチウムイオン電池の組成および性能テストの結果を示す。ここで、実施例Ｓ２－１～Ｓ２－３におけるタブ保護層は二層構造であり、１つの第１ポリマー層と１つの第２ポリマー層とを含む。実施例Ｓ３－１におけるタブ保護層は三層構造であり、すなわち、２つの第１ポリマー層の間に１つの第２ポリマー層を備え、前記第１ポリマー層の融点の値ＴＡは、いずれも１２５℃であった。前記第１ポリマー層はバイネル（Ｂｙｎｅｌ）４１０４（１２５℃）から選択され、第２ポリマー層はサムスン（Ｓａｍｓｕｎｇ）のＣＦ３３０ブロック共重合体ポリプロピレンから選択される。
表２および表３のテスト結果からわかるように、比較例Ｄ１－２における第２ポリマー層から調製されたタブ保護層を上記の二層構造のタブ保護層および三層構造のタブ保護層に置き換えることにより、同様にリチウムイオン電池のホットボックステストの性能を向上させることができる。これは、二層構造でも、三層構造でも、低融点層が含まれていれば、低い温度でも電池から熱を適時に放出し、電池の熱暴走を避けることができるからである。
Ｃ、表４は、関連する実施例におけるリチウムイオン電池の組成および性能テストの結果を示す。実施例Ｓ４－１および実施例Ｓ４－２におけるリチウムイオン電池の調製は、電解液の組成が異なること以外、実施例Ｓ１－２と同様であり、具体的には表４に示す。
表４のテスト結果からわかるように、第１ポリマー層の融点ＴＡとＥＣ＋ＰＣの含有量Ｙとの間が０．１４７＜Ｙ／ＴＡ＜０．７を満たす場合、電解液に一定量のプロピオン酸プロピルまたはプロピオン酸エチルの少なくとも１種を添加することで、リチウムイオン電池の低温性能をさらに向上させることができる。
Ｄ、表５は、関連する実施例におけるリチウムイオン電池の組成および性能テストの結果を示す。実施例Ｓ５－１～Ｓ５－３におけるリチウムイオン電池の調製過程は、電解液の組成が異なること以外、実施例Ｓ１－２と同様であり、具体的には表５に示す。

表５のテスト結果からわかるように、第１ポリマー層の融点ＴＡとＥＣ＋ＰＣの含有量Ｙとの間が０．１４７＜Ｙ／ＴＡ＜０．７を満たす場合、電解液に一定量のトリメチルアセテートを添加することで、リチウムイオン電池のホットボックス性能をさらに向上させることができる。
Ｅ、表６は、関連する実施例におけるリチウムイオン電池の組成および性能テストの結果を示す。実施例Ｓ６－１～Ｓ６－１６におけるリチウムイオン電池の調製過程は、電解液の組成が異なること以外、実施例Ｓ１－２と同様であり、具体的には表６に示す。

表６のテスト結果からわかるように、第１ポリマー層の融点ＴＡとＥＣ＋ＰＣの含有量Ｙとの間が０．１４７＜Ｙ／ＴＡ＜０．７を満たす場合、電解液に一定量のジニトリル化合物およびトリニトリル化合物を添加することで、リチウムイオン電池のホットボックス性能をさらに向上させることができる。
Ｆ、表７は、関連する実施例におけるリチウムイオン電池の組成および性能テストの結果を示す。実施例Ｓ７－１～Ｓ７－１１におけるリチウムイオン電池の調製過程は、電解液の組成が異なること以外、実施例Ｓ１－２と同様であり、具体的には表７に示す。
表７のテスト結果からわかるように、第１ポリマー層の融点ＴＡとＥＣ＋ＰＣの含有量Ｙとの間が０．１４７＜Ｙ／ＴＡ＜０．７を満たす場合、電解液に一定量のフルオロエチレンカーボネートを添加することで、電池のホットボックス性能は一定程度の悪化があり、１，３－プロパンスルトンを添加しても、ホットボックス性能に明らかな影響を与えないが、両者が同時に存在する場合、リチウムイオン電池のホットボックス性能をさらに向上させることができ、これは、それらの併用による成膜に関係があると推測される。両者が同時に存在する場合には、ジニトリル化合物とトリニトリル化合物を同時に添加することで、最適な効果を得ることができる。
明細書全体において、「いくつかの実施例」、「実施例の一部」、「一つの実施例」、「別の一例」、「例」、「具体例」または「例の一部」による引用は、本発明の少なくとも一つの実施例または例は、当該実施例または例に記載した特定の特徴、構造、材料または特性を含むことを意味する。したがって、明細書全体の各箇所に記載された、例えば「いくつかの実施例において」、「実施例において」、「一つの実施例において」、「別の例において」、「一つの例において」、「特定の例において」または「例」は、必ずしも本発明における同じ実施例または例を引用する訳ではない。また、本明細書の特定の特徴、構造、材料、または特性は、一つまたは複数の実施例または例において、いかなる好適な方法で組み合わせることができる。
例示的な実施例が記載および説明されたが、当業者は、上記した実施例が本発明を限定するものとして解釈されないこと、かつ、本発明の技術思想、原理、及び範囲から逸脱しない場合に実施例への改変、置換及び変更が可能であること、を理解すべきである。

Claims (11)

  1. 電気化学装置であって、電極と電解液とを含み、
    前記電極は、集電体と、前記集電体の少なくとも一方の表面上に位置する活物質層と、前記集電体上に位置するタブと、前記タブ上に位置するタブ保護層とを含み、
    前記タブ保護層は、第１ポリマー層を含み、
    前記第１ポリマー層の融点ＴＡ℃は、１１０≦ＴＡ≦１３６．５を満たし、
    前記電解液は、エチレンカーボネートとプロピレンカーボネートとを含み、
    前記電解液の重量に基づいて、前記エチレンカーボネートの重量分率と前記プロピレンカーボネートの重量分率との合計をＹ％とするとき、Ｙは２０～８０であり、そして、
    ＹとＴＡは、０．１４７＜Ｙ／ＴＡ＜０．７を満たす、電気化学装置。
  2. 前記タブ保護層は第２ポリマー層をさらに含み、
    前記第２ポリマー層の融点ＴＢ℃は、ＴＢ≦１６０を満たし、そして、
    ＴＡとＴＢは、０＜ＴＢ－ＴＡ≦５０を満たす、請求項１に記載の電気化学装置。
  3. 前記第１ポリマー層は、無水マレイン酸グラフト変性ポリプロピレン、カルボキシル基含有ポリオレフィン樹脂、およびポリエチレンのうちの少なくとも１種を含む、請求項１に記載の電気化学装置。
  4. 前記第２ポリマー層は、ポリプロピレン樹脂を含む、請求項２に記載の電気化学装置。
  5. 前記電解液は、プロピオン酸エステルをさらに含み、
    前記プロピオン酸エステルの重量分率は、前記電解液の重量に基づいて、１０％～６０％である、請求項１に記載の電気化学装置。
  6. 前記プロピオン酸エステルは、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、プロピオン酸プロピル、プロピオン酸ブチル、プロピオン酸ペンチル、フルオロプロピオン酸メチル、フルオロプロピオン酸エチル、フルオロプロピオン酸プロピル、フルオロプロピオン酸ブチル、およびフルオロプロピオン酸ペンチルのうちの少なくとも１種を含み、
    フルオロとは、少なくとも１つの水素原子がフッ素原子で置換されることである、請求項５に記載の電気化学装置。
  7. 前記電解液は、トリメチルアセテート化合物をさらに含む、請求項１に記載の電気化学装置。
  8. 前記トリメチルアセテート化合物の構造式は、

    であり、
    ここで、ＲはＣ１～Ｃ１０アルキル、Ｃ２～Ｃ１０アルケニル、Ｃ１～Ｃ１０ハロアルキル、Ｃ２～Ｃ１０ハロアルケニル、ハロゲン、アリール、またはアミドである、請求項７に記載の電気化学装置。
  9. 前記トリメチルアセテート化合物は、トリメチル酢酸メチルおよびトリメチル酢酸エチルのうちの少なくとも１種を含む、請求項７に記載の電気化学装置。
  10. 前記電解液は、ジニトリル化合物およびトリニトリル化合物のうちの少なくとも１種をさらに含み、
    前記ジニトリル化合物は、
    スクシノニトリル、グルタロニトリル、アジポニトリル、１，５－ジシアノペンタン、１，６－ジシアノヘキサン、１，７－ジシアノヘプタン、１，８－ジシアノオクタン、１，９－ジシアノノナン、１，１０－ジシアノデカン、１，１２－ジシアノドデカン、テトラメチルスクシノニトリル、２－メチルグルタロニトリル、２，４－ジメチルグルタロニトリル、２，２，４，４－テトラメチルグルタロニトリル、およびエチレングリコールビス（プロピオニトリル）エーテルのうちの少なくとも１種をさらに含み、
    前記トリニトリル化合物は、
    １，３，５－ペンタントリカルボニトリル、１，２，３－プロパントリカルボニトリル、１，２，６－ヘキサントリカルボニトリル、１，３，６－ヘキサントリカルボニトリル、１，２，３－トリ（２－シアノエトキシ）プロパン、１，２，４－トリス（２－シアノエトキシ）ブタン、および１，２，５－トリス（シアノエトキシ）ペンタンのうちの少なくとも１種をさらに含む、請求項１に記載の電気化学装置。
  11. 請求項１～１０のいずれか１項に記載の電気化学装置を含む、電子装置。
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