JP6357708B2

JP6357708B2 - 電極組立体

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Publication number: JP6357708B2
Application number: JP2016526261A
Authority: JP
Inventors: パク、ジ−へ; オウ、ソン−テク; リー、ス−リム; チョイ、ジュン−ソク; リー、ヒョク−ムー
Original assignee: エルジー・ケム・リミテッド
Priority date: 2013-10-31
Filing date: 2014-10-31
Publication date: 2018-07-18
Anticipated expiration: 2034-10-31
Also published as: EP2930778B1; EP2930778A4; CN204348844U; KR101684590B1; CN104600228B; EP2930778A1; KR20150050436A; CN104600228A; US9455433B2; JP2017500689A; US20160028065A1; WO2015065086A1

Description

本発明は、電極組立体に関し、より詳しくは、電気化学素子の濡れ性（ｗｅｔｔａｂｉｌｉｔｙ）とガス抜き（ｄｅｇａｓ）性能が向上した電極組立体に関する。

本出願は、２０１３年１０月３１日出願の韓国特許出願第１０−２０１３−０１３１５６７号及び２０１４年１０月２８日出願の韓国特許出願第１０−２０１４−０１４７６７６号に基づく優先権を主張し、該当出願の明細書及び図面に開示された内容は、すべて本出願に援用される。

近年、エネルギー貯蔵技術に対する関心が高まりつつある。携帯電話、カムコーダー及びノートパソコン、さらには電気自動車のエネルギーまで適用分野が拡がるとともに、電池の研究と開発に対する努力が次第に具体化されている。電気化学素子はこのような面で最も注目されている分野であり、特に近年の電子機器の小型化及び軽量化傾向に従って、小型軽量であって高容量で充放電可能な電池として二次電池の開発に関心が寄せられている。

また、二次電池は、正極／セパレータ／負極構造の電極組立体が成している構造によって分類され得る。代表的には、長いシート状の正極と負極とがセパレータを介した状態で巻き取られた構造のゼリーロール（巻取）型電極組立体、所定単位で切り取られた複数の正極と負極とがセパレータを介した状態で順次積層されたスタック（積層）型電極組立体に区分される。

しかし、このような従来の電極組立体は幾つかの問題点を有している。

第一、ゼリーロール型電極組立体は、長いシート状の正極と負極とを密集した状態に巻き取って、その断面が円筒型または楕円型の構造になるため、充放電時の電極の膨張及び収縮によって引き起こされる応力が電極組立体の内部に蓄積され、蓄積された応力が一定限界を超えれば電極組立体に変形が生じるようになる。このような電極組立体の変形は、電極間の間隔を不均一にして電池の性能を急激に低下させ、内部短絡を引き起こして電池の安全性を脅かすという問題をもたらす。また、長いシート状の正極と負極とをその間隔を一定に維持しながら素早く巻き取ることは容易ではないため、生産性が低下するという問題も有している。

第二、スタック型電極組立体は、複数の正極及び負極単位体を順次積層しなければならないため、単位体を製造するための極板の伝達工程を別に必要とし、順次積層する工程に多大な時間と努力を要するため、生産性が低いという問題を有している。

このような問題点を解決するため、前記ゼリーロール型とスタック型との混合形態である、一層進展した構造の電極組立体として、所定単位の正極と負極とがセパレータを介した状態で積層されたバイセル（ｂｉ‐ｃｅｌｌ）またはフルセル（ｆｕｌｌｃｅｌｌ）を長尺の連続的なセパレータシートを用いて折り畳んだ構造の積層−折畳（ｓｔａｃｋ‐ｆｏｌｄｉｎｇ）型電極組立体が開発され、本出願人の韓国特許公開第２００１−００８２０５８号、第２００１−００８２０５９号及び第２００１−００８２０６０号などに開示されている。

図１〜図３は、積層−折畳型電極組立体の構造を概略的に示した断面図である。図面において、同じ番号は同じ部材を意味する。

図１〜図３を参照すれば、電極組立体１０、２０、３０は、第１セパレータ３ａ、３ｂ、３ｃ、第１セパレータ３ａ、３ｂ、３ｃの両側に位置した負極１ａ、１ｂ、１ｃ及び正極５ａ、５ｂ、５ｃをそれぞれ備えた単位セル７ａ、７ｂ、７ｃ_１、７ｃ_２を複数含む。正極５ａ、５ｂ、５ｃは正極集電体の両面に正極活物質層が形成された構造であり、負極１ａ、１ｂ、１ｃは負極集電体の両面に負極活物質層が形成された構造である。図１〜図３に示されたように、単位セルは第１セパレータ３ａ、３ｂの両側に１個の正極５ａ、５ｂと負極１ａ、１ｂが位置したフルセル７ａ、７ｂの構造であるか、若しくは、正極５ｃまたは負極１ｃの両面に第１セパレータ３ｃがそれぞれ位置し、それぞれの第１セパレータ３ｃ上に負極１ｃまたは正極５ｃがそれぞれ位置したバイセル７ｃ_１、７ｃ_２の構造（正極／セパレータ／負極／セパレータ／正極構造または負極／セパレータ／正極／セパレータ／負極構造）など、多様な構造の単位セルで形成され得る。

電極組立体１０、２０、３０内で、それぞれの単位セル７ａ、７ｂ、７ｃ_１、７ｃ_２は積層された形態で存在する。このとき、相互対応するように隣接したそれぞれの単位セル７ａ、７ｂ、７ｃ_１、７ｃ_２の間にはそれぞれの単位セル７ａ、７ｂ、７ｃ_１、７ｃ_２を囲むように配置された、連続した単一の第２セパレータ９ａ、９ｂ、９ｃが、図１〜図３に示されたような多様な形態で介在してそれぞれの単位セル７ａ、７ｂ、７ｃ_１、７ｃ_２の間でセパレータ機能を果たす。

製造された積層−折畳型電極組立体は電池ケースに収納された後、そこに電解液が注入されて電池が製造される。しかし、電解液の注入後にはセパレータに電解液を十分含浸させるための時間が必要である。しかし、生産性の問題から十分な含浸時間を設けられない実情であるため、電解液がセパレータに含浸できず濡れ性が低下し、また、セパレータに含浸し切れなかった電解液が過酷条件で漏れる危険が常に存在する。

さらに、電解液の分解及び電池の副反応によって発生したガスは、電池内部の膨れ現象を起こして電池の性能を低下させる。したがって、副反応で生じたガスを排出する性能が落ちれば電池の膨張を抑制し難く、それにより電池性能が低下して、外部から衝撃が与えられる場合、変形し易いなど電池強度の低下につながる恐れがある。特に、高温で使用する際、このような問題点が生じる可能性が高くなる。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、電池の濡れ性が向上し、電解液の漏れがなく、電池の膨張が少なく、外部衝撃にも変形し難い電極組立体を提供することを目的とする。

上記の課題を達成するため、本発明の一態様によれば、正極、負極及び前記正極と負極との間に介在した第１セパレータを含むフルセルまたはバイセルの単位セルを、第２セパレータで囲んで複数のセルを重畳させた電極組立体であって、前記第２セパレータの平均気孔径ｄ_２が前記単位セルの第１セパレータの平均気孔径ｄ_１より大きい電極組立体を提供する。

前記単位セルの第１セパレータの平均気孔径ｄ_１は２０〜５０ｎｍであり、前記第２セパレータの平均気孔径ｄ_２は２２ｎｍ以上であり得る。

前記第２セパレータの平均気孔径ｄ_２は、前記単位セルの第１セパレータの平均気孔径ｄ_１より２〜２０ｎｍ大きくなり得る。

前記第２セパレータの孔隙率ｐ_２は、前記単位セルの第１セパレータの孔隙率ｐ_１より大きくなり得る。

前記単位セルの第１セパレータの孔隙率ｐ_１は２０〜５０％であり、前記第２セパレータの孔隙率ｐ_２は３０〜６０％であり得る。

前記第１セパレータと前記第２セパレータとは、相互独立して、ａ）気孔を有する多孔性基材を含むか、または、ｂ）気孔を有する多孔性基材、及び前記多孔性基材の少なくとも一面に、無機物粒子とバインダー高分子との混合物で形成された有機−無機多孔性コーティング層を含む形態の電極組立体であり得る。

前記多孔性基材は、ポリオレフィン、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリアセタール、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルスルホン、ポリフェニレンオキサイド、ポリフェニレンスルファイド及びポリエチレンナフタレートからなる群より選択された少なくとも１つで形成されたものであり得る。

また、上記の課題を達成するため、本発明の他の態様によれば、上述した電極組立体がケースに収納された電気化学素子が提供される。

さらに、前記電気化学素子はリチウム二次電池であり得る。

本発明の電極組立体は、単位セルを囲む第２セパレータの気孔の大きさを単位セルの第１セパレータの気孔より大きく制御することで、電池の濡れ性と電池の副反応によって発生するガスのガス抜き（ｄｅｇａｓ）性能を向上させ、電解液が漏れず、電池膨張が抑制されて長期間使用しても電池の性能を良好に維持できるだけでなく、外部の衝撃にも変形が少なくて電池強度に優れる。したがって、電池の性能及び安定性を改善させることができる。

本明細書に添付される次の図面は、本発明の望ましい実施例を例示するものであり、発明の詳細な説明とともに本発明の技術的な思想をさらに理解させる役割をするため、本発明は図面に記載された事項だけに限定されて解釈されてはならない。

電極組立体の一具現例の概略的な断面図である。電極組立体の他の具現例の概略的な断面図である。電極組立体のさらに他の具現例の概略的な断面図である。本発明の一実施例よって単位セルを備えた電極組立体の概略的な断面図である。本発明の他の実施例によってバイセルを備えた電極組立体の概略的な断面図である。

以下、添付された図面を参照して本発明の望ましい実施例を詳しく説明する。これに先立ち、本明細書及び請求範囲に使われた用語や単語は通常的や辞書的な意味に限定して解釈されてはならず、発明者自らは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できるという原則に則して本発明の技術的な思想に応ずる意味及び概念で解釈されねばならない。したがって、本明細書に記載された実施例及び図面に示された構成は、本発明のもっとも望ましい一実施例に過ぎず、本発明の技術的な思想のすべてを代弁するものではないため、本出願の時点においてこれらに代替できる多様な均等物及び変形例があり得ることを理解せねばならない。

本発明の一態様によって、正極、負極及び前記正極と負極との間に介在した第１セパレータを含むフルセルまたはバイセルの単位セルを、第２セパレータで囲んで複数のセルを重畳させた電極組立体であって、前記第２セパレータの平均気孔径ｄ_２が前記単位セルの第１セパレータの平均気孔径ｄ_１より大きい電極組立体が提供される。

本発明において、第１セパレータは単位セル内に存在するセパレータであって、単位セルの正極と負極との間に介在し、第２セパレータは第１セパレータと違って、単位セルを囲む役割を果たす。このような電極組立体を電池ケースに収納した後、電解液を注入して電池を構成するが、電池性能及び安定性のため、電解液の濡れ性を向上させる必要がある。また、電池の稼動時、電解液の分解及び電池の副反応によりガスが発生することがあるが、このようなガスを十分除去できなければ電池性能の低下につながるため、ガス除去能力、すなわちガス抜き能力を向上させる必要がある、本発明者等は、このような課題を達成するため、第２セパレータの平均気孔径を第１セパレータの平均気孔径より大きく制御することで、向上させようとする特性である濡れ性及びガス抜き性能が改善できることを見出して本発明の完成に至った。

本発明の一実施例によれば、第２セパレータの平均気孔径が第１セパレータの平均気孔径より大きいという前提下、前記単位セルの第１セパレータの平均気孔径ｄ_１は２０〜５０ｎｍであり、前記第２セパレータの平均気孔径ｄ_２は２２ｎｍ以上である。望ましくは、第１セパレータの平均気孔径ｄ_１が２０〜２３ｎｍであり、前記第２セパレータの平均気孔径ｄ_２が２４〜２８ｎｍであり、より望ましくは、第１セパレータの平均気孔径ｄ_１が２０〜２２ｎｍであり、前記第２セパレータの平均気孔径ｄ_２が２３〜２５ｎｍであり得る。上記のような範囲であるとき、熱的安定性と電気化学的な面から望ましい。

また、本発明の他の実施例によれば、前記第２セパレータの平均気孔径ｄ_２は前記単位セルの第１セパレータの平均気孔径ｄ_１より２〜２０ｎｍ大きく、２〜１０ｎｍ大きいことが望ましい。上記のような範囲であるとき、安定性に優れ、内部短絡を防止できる効果が奏される。

本発明において、平均気孔径は細孔径測定機器を使用して当技術分野に周知された一般的な技術によって測定される。

本発明の一実施例によれば、前記第２セパレータの孔隙率ｐ_２が前記単位セルの第１セパレータの孔隙率ｐ_１より大きい。第１セパレータより第２セパレータの平均気孔径が大きく、同時に孔隙率が大きい場合、濡れ性及びガス抜き性能の向上により望ましい。

また、本発明の他の実施例によれば、前記単位セルの第１セパレータの孔隙率ｐ_１は２０〜５０％であり、前記第２セパレータの孔隙率ｐ_２は３０〜６０％である。より望ましくは、前記単位セルの第１セパレータの孔隙率ｐ_１が３０〜５０％であり、前記第２セパレータの孔隙率ｐ_２が３５〜５５％である。このような孔隙率の範囲を満たす場合、電池の寿命に有利な効果を奏し、または、安定性と内部短絡の問題点を解決することができる。

本発明において、孔隙率は厚さ、重さ、密度から通常の方式で測定され、当技術分野の通常の技術者に周知された一般的な技術を用いて測定される。

本発明において、前記第１セパレータと前記第２セパレータとは、相互独立して、ａ）気孔を有する多孔性基材を含むか、又は、ｂ）気孔を有する多孔性基材、及び前記多孔性基材の少なくとも一面に、無機物粒子とバインダー高分子との混合物で形成された有機−無機多孔性コーティング層を含む形態であり得る。

前記多孔性基材は、ポリオレフィン、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリアセタール、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルスルホン、ポリフェニレンオキサイド、ポリフェニレンスルファイド及びポリエチレンナフタレートからなる群より選択された少なくとも１つで形成され得、前記ポリオレフィンは、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブチレン及びポリペンテンからなる群より選択されたいずれか１つの高分子であり得る。

必要な機能に応じて前記セパレータをポリプロピレン／ポリエチレン／ポリプロピレンのように前記高分子からなる層構造で構成することもできる。

前記有機−無機多孔性コーティング層は、バインダー高分子が無機物粒子同士の結び付いた状態を維持できるように相互付着（すなわち、バインダー高分子が無機物粒子同士の間を連結及び固定）させ、また有機−無機多孔性コーティング層はバインダー高分子によって多孔性基材と結着した状態を維持する。このような有機−無機多孔性コーティング層の無機物粒子は実質的に相互接触した状態で最密充填された構造で存在し、無機物粒子が接触した状態で生じるインタースティシャル・ボリューム（ｉｎｔｅｒｓｔｉｔｉａｌｖｏｌｕｍｅ、隙間の空間）が有機−無機多孔性コーティング層の気孔になる。このような有機−無機多孔性コーティング層が形成されたセパレータは耐熱性に優れて安定性は向上するが、バインダー高分子によって電気抵抗が大きくなり得る。

前記無機物粒子は、電気化学的に安定さえすれば特に制限されない。すなわち、本発明で使用できる無機物粒子は、適用される電気化学素子の作動電圧範囲（例えば、Ｌｉ／Ｌｉ^＋基準で０〜５Ｖ）で酸化及び／または還元反応が起きないものであれば特に制限されない。特に、イオン伝達能力を有する無機物粒子を使用する場合、電気化学素子内のイオン伝導度を高めて性能向上を図ることができる。また、無機物粒子として誘電率の高い無機物粒子を使用する場合、液体電解質内の電解質塩、例えばリチウム塩の解離度増加に寄与して電解液のイオン伝導度を向上させることができる。上述した理由から、前記無機物粒子は誘電率定数が５以上、望ましくは１０以上の高誘電率無機物粒子、リチウムイオン伝達能力を有する無機物粒子、またはこれらの混合体を含むことが望ましい。

本発明による有機−無機多孔性コーティング層の前記バインダー高分子は、特に限定されないが、例えばポリフッ化ビニリデン‐ヘキサフルオロプロピレン、ポリフッ化ビニリデン‐トリクロロエチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリブチルアクリレート、ポリアクリロニトリル、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアセテート、ポリビニルアルコール、エチレンビニルアセテート共重合体、ポリエチレンオキサイド、ポリアリレート、セルロースアセテート、セルロースアセテートブチレート、セルロースアセテートプロピオネート、シアノエチルプルラン、シアノエチルポリビニルアルコール、シアノエチルセルロース、シアノエチルスクロース、プルラン、カルボキシルメチルセルロース及び分子量１０，０００ｇ／ｍｏｌ以下の低分子化合物などを使用することができる。

本発明による有機−無機多孔性コーティング層の前記無機物粒子とバインダー高分子との組成比は、１０：９０〜９９：１重量比であることが望ましい。

望ましくは、第１セパレータの厚さが１２〜１６μｍであり、第２セパレータの厚さが１３〜１７μｍであり得る。

以下、本発明の積層−折畳型電極組立体の構造について詳しく説明する。

一般的なフルセルの構造は、正極１０１、２０１と負極１０５、２０５、そして第１セパレータ１０３、２０３の層状組織を規則的な模様と大きさで切断してから積層した構造を有する。ここで、すべての電極は電流集電体を中心に電極活物質がコーティングされたものを使用する。このような構造は積層によって電池を構成するための１つの単位セルとして取り扱われ、そのために電極と第１セパレータとは相互接着していなければならない。

このような構造を有するフルセルは、正極／セパレータ／負極または正極／セパレータ／負極／セパレータ／正極／セパレータ／負極などのように両端部の電極がそれぞれ正極と負極を形成するように積層された構造を意味する。一方、バイセルは、両端部の電極が同じ電極を形成するように積層された構造であって、正極／セパレータ／負極／セパレータ／正極からなる負極型バイセルと、負極／セパレータ／正極／セパレータ／負極からなる正極型バイセルとに区分される。

本発明による電極は、特に制限されず、当業界で周知された通常の方法によって電極活物質スラリーを集電体に塗布して製造することができる。電極に使用される正極活物質及び負極活物質は、従来電気化学素子の正極及び負極に使用できる通常の電極活物質を使用することができる。電極活物質のうち正極活物質の非制限的な例としては、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が挙げられる。負極活物質の非制限的な例としては、リチウム金属またはリチウム合金、軟質炭素（ｓｏｆｔｃａｒｂｏｎ）、硬質炭素（ｈａｒｄｃａｒｂｏｎ）、天然黒鉛、キッシュ黒鉛（Ｋｉｓｈｇｒａｐｈｉｔｅ）、熱分解炭素（ｐｙｒｏｌｙｔｉｃｃａｒｂｏｎ）、液晶ピッチ系炭素繊維（ｍｅｓｏｐｈａｓｅｐｉｔｃｈｂａｓｅｄｃａｒｂｏｎｆｉｂｅｒ）、メソカーボンマイクロビーズ（ｍｅｓｏ−ｃａｒｂｏｎｍｉｃｒｏｂｅａｄｓ）、液晶ピッチ（Ｍｅｓｏｐｈａｓｅｐｉｔｃｈｅｓ）、石油または石炭系コークスなどが挙げられる。

前記電極活物質を当分野で通常の方法によって結着剤、導電材などの添加剤とともに有機溶媒に添加して電極合剤スラリーを製造した後、それぞれの電極集電体に塗布して電極を製造することができる。正極集電体の非制限的な例としてはアルミニウム、ニッケルなどが挙げられ、負極集電体の非制限的な例としては銅、金、ニッケルまたは銅合金などが挙げられる。

以上のようにして単位セルを用意した後、図１〜図３に示されたように、積層−折畳方式を用いて電極組立体を製造することができる。具体的には、第２セパレータが単位セルまたはバイセルを囲める方向に折り畳むが、前記単位セルまたはバイセルが積層された形態で相互対応するように整列される構造を有するように折り畳む。

図４及び図５には、図１に示された電極組立体を製造するために折り畳まれる方向が矢印で示され、折られる地点は点線で示されている。このとき、図４はフルセルを用いたものであり、図５はバイセルを用いたものである。

図示されたように、右側端から折り始めれば、単位セル１１０またはバイセル２１０の上端に位置した電極１０１、２０１がセパレータ１０９、２０９と接触できるように、概略１つの単位セル１１０またはバイセル２１０の幅程度の単位セルまたはバイセルが配置されない領域がある。

その後、矢印方向に、点線で示された地点で連続して折り畳む工程を行えば、すべての単位セル１１０、１２０、１３０、１４０、１５０またはバイセル２１０、２２０、２３０、２４０、２５０が第２セパレータ１０９、２０９によって囲まれ、隣接した単位セルまたはバイセル同士の間には前記第２セパレータ１０９、２０９が介在し、前記単位セルまたはバイセルは積層された形態で相互対応するように整列される構造を有するようになる（積層−折畳）。ただし、上記のように積層−折畳工程が行われるためには、図４及び図５に示された最初単位セル１１０及びバイセル２１０の以後の単位セル１２０、１３０、１４０、１５０及びバイセル２２０、２３０、２４０、２５０間の間隔は各単位セルまたはバイセルの以前まで積層されたセルの高さを考慮して、漸次広くならなければならないことは当業者にとって自明であるが、図４及び図５では表現の便宜上、均一な間隔で示されている。

本発明で使用される電解液において、電解質として含まれるリチウム塩はリチウム二次電池用電解液に通常使用されるものなどを制限なく使用でき、例えば、前記リチウム塩の陰イオンは、Ｆ⁻、Ｃｌ⁻、Ｂｒ⁻、Ｉ⁻、ＮＯ_３ ⁻、Ｎ（ＣＮ）_２ ⁻、ＢＦ_４ ⁻、ＣｌＯ_４ ⁻、ＰＦ_６ ⁻、（ＣＦ_３）_２ＰＦ_４ ⁻、（ＣＦ_３）_３ＰＦ_３ ⁻、（ＣＦ_３）_４ＰＦ_２ ⁻、（ＣＦ_３）_５ＰＦ⁻、（ＣＦ_３）_６Ｐ⁻、ＣＦ_３ＳＯ_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⁻及び（ＣＦ_３ＣＦ_２ＳＯ_２）_２Ｎ⁻からなる群より選択されたいずれか１つであり得る。

本発明で使用される電解液において、電解液に含まれる有機溶媒としてはリチウム二次電池用電解液に通常使用されるものなどを制限なく使用でき、代表的にプロピレンカーボネート（ＰＣ）、エチレンカーボネート（ＥＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）、メチルプロピルカーボネート、ジプロピルカーボネート、ジメチルスルホキシド、アセトニトリル、ジメトキシエタン、ジエトキシエタン、ビニレンカーボネート、スルホラン、γ‐ブチロラクトン、プロピレンスルファイド及びテトラヒドロフランからなる群より選択されるいずれか１つまたはこれらのうち２種以上の混合物などが使用できる。特に、前記カーボネート系有機溶媒のうち環状カーボネートであるエチレンカーボネート及びプロピレンカーボネートは、高粘度の有機溶媒であって、誘電率が高く電解質内のリチウム塩を一層解離させ易いため、望ましく使用でき、このような環状カーボネートにジメチルカーボネート及びジエチルカーボネートのような低粘度、低誘電率の線状カーボネートを適当な比率で混合して使用すれば、より高い電気伝導率を有する電解液が得られるため、より望ましく使用できる。

選択的に、本発明によって注入される電解液は、通常の電解液に含まれる過充電防止剤などのような添加剤をさらに含むことができる。

本発明で使用される電池ケースは、当分野で通常使用されるものが採択でき、電池の用途による外形の制限がなく、例えば、缶を使用した円筒型、角形、パウチ型またはコイン型などが挙げられる。

電極組立体を完成すれば、通常の方法でケースに収納して密封し、電気化学素子を製造することができる。前記電気化学素子は望ましくはリチウム二次電池である。

以上のように、本発明を限定された実施例と図面によって説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明の属する技術分野で通常の知識を持つ者によって本発明の技術思想と特許請求の範囲の均等範囲内で多様な修正及び変形が可能であることは言うまでもない。

１０、２０、３０：電極組立体
３ａ、３ｂ、３ｃ：第１セパレータ
１ａ、１ｂ、１ｃ：負極
５ａ、５ｂ、５ｃ：正極
７ａ、７ｂ、７ｃ_１、７ｃ_２：単位セル
９ａ、９ｂ、９ｃ：第２セパレータ
１０１、２０１：正極
１０３、２０３：第１セパレータ
１０５、２０５：負極
１０９：第２セパレータ
１１０、１２０、１３０、１４０、１５０：単位セル
２１０、２２０、２３０、２４０、２５０：バイセル

Claims

正極、負極及び前記正極と負極との間に介在した第１セパレータを含むフルセルまたはバイセルの単位セルを、第２セパレータで囲んで複数のセルを重畳させた電極組立体であって、
前記第２セパレータの平均気孔径ｄ_２が前記単位セルの第１セパレータの平均気孔径ｄ_１より２〜２０ｎｍ大きい電極組立体。
前記単位セルの第１セパレータの平均気孔径ｄ_１は２０〜５０ｎｍであり、前記第２セパレータの平均気孔径ｄ_２は２２ｎｍ以上である、請求項１に記載の電極組立体。
正極、負極及び前記正極と負極との間に介在した第１セパレータを含むフルセルまたはバイセルの単位セルを、第２セパレータで囲んで複数のセルを重畳させた電極組立体であって、
前記第２セパレータの孔隙率ｐ_２が前記単位セルの第１セパレータの孔隙率ｐ_１より大きく、
前記第２セパレータの平均気孔径ｄ _２が前記単位セルの第１セパレータの平均気孔径ｄ _１より大きい電極組立体。
前記単位セルの第１セパレータの孔隙率ｐ_１は２０〜５０％であり、前記第２セパレータの孔隙率ｐ_２は３０〜６０％である、請求項３に記載の電極組立体。
前記第１セパレータと前記第２セパレータとは、相互独立して、
ａ）気孔を有する多孔性基材を含むか、または、
ｂ）気孔を有する多孔性基材、及び前記多孔性基材の少なくとも一面に、無機物粒子とバインダー高分子との混合物で形成された有機−無機多孔性コーティング層を含む形態である、請求項１または請求項３に記載の電極組立体。
前記多孔性基材は、ポリオレフィン、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリアセタール、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルスルホン、ポリフェニレンオキサイド、ポリフェニレンスルファイド及びポリエチレンナフタレートからなる群より選択された少なくとも１つで形成されたものである、請求項５に記載の電極組立体。
請求項１〜請求項６のうちいずれか１項に記載の電極組立体がケースに収納された電気化学素子。
前記電気化学素子はリチウム二次電池である、請求項７に記載の電気化学素子。