KR101061705B1 - 전지 및 이것을 이용한 팩전지, 그리고 이러한 전지를 탑재한 차량 - Google Patents

Abstract

본 발명은 복수의 전지 사이에서 단락이 발생한 경우에 있어서도 단락 전류의 흐름을 차단 가능한 전지를 제공한다.

제1 집전체에 정극 활물질층 또는 부극 활물질층의 한쪽이 형성되어 이루어지는 제1 전극과, 제2 집전체에 정극 활물질층 또는 부극 활물질층의 다른 쪽이 형성되어 이루어지는 제2 전극과, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 위치하는 전해질층으로 이루어지는 단전지층을 포함하는 발전 요소와, 상기 발전 요소를 봉입하는 외장재를 갖는 전지에 있어서, 적어도 2개의 전지에 외부로부터 도전체가 관통하고, 상기 도전체를 통해 2개의 전지 사이에 단락 회로가 형성된 경우에, 상기 단락 회로를 흐르는 전류에 의해 발생하는 열에 의해 전지의 온도가 소정값에 도달하기 전에, 상기 제1 집전체 및 상기 제2 집전체의 단락 부위가 융해되어 상기 단락 회로가 차단되는 두께로 상기 제1 집전체 및 상기 제2 집전체를 형성함으로써 상기 과제가 해결될 수 있다.

집전체, 정극 활물질층, 부극 활물질층, 전해질층, 단전지층

Description

전지 및 이것을 이용한 팩전지, 그리고 이러한 전지를 탑재한 차량{Battery and Assembled Battery Using the Same, and Vehicle Mounting the Battery}

본 발명은 정극과 부극이 교대로 적층되어 이루어지는 전지 및 이것을 이용한 팩전지에 관한 것이다.

최근 대기 오염이나 지구 온난화에 대처하기 위해 이산화탄소 양의 저감이 절실히 요구되고 있다. 자동차 업계에서는 전기 자동차(이하, EV라고도 함)나 하이브리드 전기 자동차(이하, HEV라고도 함)의 도입에 의한 이산화탄소 배출량의 저감에 기대가 모아지고 있고, 이들 실용화의 열쇠를 쥐는 모터 구동용 이차 전지의 개발이 활발히 행해지고 있다.

모터 구동용 이차 전지로서는 비수(非水)전해질 전지(비수계 용매형 이차 전지라고도 칭해짐), 그 중에서도 모든 전지 중에서 가장 높은 이론 에너지를 갖는 리튬 이온 2차 전지가 주목을 받고 있고, 현재 급속히 개발이 진행되고 있다.

이러한 리튬 이온 이차 전지는, 일반적으로 바인더를 이용하여 정극 활물질 등을 정극 집전체의 양면에 도포한 정극과, 바인더를 이용하여 부극 활물질 등을 부극 집전체의 양면에 도포한 부극이 전해질층을 통해 접속되어 이루어지는 적층 체(발전 요소)를 갖는다. 또한, 외부로 전력을 취출하는 목적으로, 발전 요소에는 전극 단자(정극 단자 및 부극 단자)가 전기적으로 접속되어 있다. 발전 요소는 또한 알루미늄 등의 경량 금속으로 이루어지는 박의 양면에 수지 시트가 적층되어 이루어지는 금속-수지 라미네이트 시트 중에 전극 단자가 외부로 도출하도록 수용되는 것이 일반적이다.

리튬 이온 이차 전지의 집전체로서, 예를 들어 정극 집전체에는 알루미늄 등의 금속박이 이용되고, 부극 집전체에는 구리 등의 금속박이 이용되는 것이 일반적이다.

그리고, 이들 박을 집전체로서 이용하여 정극 및 부극 전극을 제조할 때에는, 전극 활물질이나 바인더 등을 용매에 분산시킨 슬러리를 당해 집전박의 표면에 도포하고, 건조시킨 후, 롤 프레스 등의 수법을 이용하여 프레스 처리를 실시한다. 이에 의해, 평탄하고 또한 소망하는 두께의 활물질층이 금속박의 표면에 형성된다.

리튬 이온 이차 전지에 있어서는, 내부 단락이 발생한 경우에 있어서도, 그 단락 부위에 흐르는 단락 전류에 의해 알루미늄박막이 발열되고, 비산함으로써 단락 부위의 절연을 회복시켜 전지의 온도 상승을 방지하도록 한 선행 기술이 있다(특허 문헌 1).

[특허 문헌 1] 일본 특허 출원 공개 제2003-243038호 공보

그러나, 특허 문헌 1에 개시되어 있는 전지라도, 이것을 복수 전기적으로 직렬로 접속하여 팩전지를 구성한 경우에, 복수의 전지 사이에서 단락이 발생하면, 정극의 단락 부위에 있어서 절연이 회복되어도 여전히 단락 전류의 흐름은 소실되지 않고, 이것에 수반하여 전지의 온도가 상승하여, 역시 전지 기능이 정지하는 가능성이 있는 것을 본 발명자들은 연구 과정에서 발견했다.

따라서, 본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 복수의 전지 사이에서 단락이 발생한 경우에 있어서도 단락 전류의 흐름을 차단 가능한 전지를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명자들은 상기 과제를 해결하기 위해 예의 연구를 행했다. 그 결과, 적어도 2개의 전지에 대해 외부로부터 도전체가 관통하고, 2개의 전지 사이에 단락 회로가 형성된 경우에, 단락 회로를 흐르는 전류에 의해 발생하는 열에 의해 전지의 온도가 소정값에 도달하기 전에 집전체의 단락 부위가 융해되어 단락 회로가 차단되는 두께로 전지를 구성하는 집전체를 형성함으로써, 상기 과제가 해결될 수 있는 것을 발견하고, 본 발명을 완성시키는 데 이르렀다.

더 상세하게는, 본 발명의 전지는 발전 요소와 외장재를 갖는다. 발전 요소는 제1 전극과 제2 전극과 전해질층으로 이루어지는 단전지층을 포함한다. 제1 전극은 제1 집전체에 정극 활물질층 또는 부극 활물질층의 한쪽이 형성되어 이루어진 다. 제2 전극은 제2 집전체에 정극 활물질층 또는 부극 활물질층의 다른 쪽이 형성되어 이루어진다. 전해질층은 제1 전극과 제2 전극 사이에 위치한다. 그리고, 본 발명의 전지는 적어도 2개의 전지에 외부로부터 도전체가 관통하고, 이 도전체를 통해 2개의 전지 사이에 단락 회로가 형성된 경우에, 단락 회로를 흐르는 전류에 의해 발생하는 열에 의해 전지의 온도가 소정값에 도달하기 전에, 상술한 제1 집전체 및 제2 집전체의 단락 부위가 융해되어 단락 회로가 차단되는 두께로 제1 집전체 및 제2 집전체가 형성되어 이루어지는 점에 특징을 갖는다.

본 발명에 따르면, 복수의 전지 사이에서 단락이 발생한 경우에 있어서도 단락 전류의 흐름이 차단될 수 있다. 그 결과, 전지의 온도 상승이 억제되어 전지 기능이 유지될 수 있다.

우선, 본 발명의 전지의 바람직한 실시 형태를 설명하나, 이하의 실시 형태에만 제한되지 않는다. 또한, 도면의 설명에 있어서 동일한 요소에는 동일한 부호를 부여하고, 중복되는 설명을 생략한다. 또한, 도면의 치수 비율은 설명의 형편상 과장되고 있어, 실제의 비율과는 다른 경우가 있다.

본 발명의 전지의 종류는 특별히 제한되지 않으나, 예를 들어 비수전해질 전지이다. 또한, 비수전해질 전지의 구조ㆍ형태로 구별한 경우에는, 적층형(편평형) 전지, 권취형(원통형) 전지 등 특별히 제한되지 않고, 종래 공지된 어느 구조에도 적용될 수 있다.

마찬가지로 비수전해질 전지의 전해질의 형태로 구별한 경우에도 특별히 제한은 없다. 예를 들어, 비수전해액을 세퍼레이터에 함침시킨 액체 전해질형 전지, 폴리머 전지라고도 칭해지는 고분자 겔 전해질형 전지 및 고체 고분자 전해질(전고체 전해질)형 전지의 어느 것에도 적용될 수 있다. 고분자 겔 전해질 및 고체 고분자 전해질에 관해서는 이들을 단독으로 사용할 수도 있고, 이들 고분자 겔 전해질이나 고체 고분자 전해질을 세퍼레이터에 함침시켜 사용할 수도 있다.

또한, 본 발명 전지는 일차 전지 및 이차 전지의 어느 것이라도 좋다. 또한, 전지의 전극 재료 내지 전극 사이를 이동하는 금속 이온에서 본 경우에도 특별히 제한되지 않고, 공지된 어느 전극 재료 등에도 적용될 수 있다. 예를 들어, 리튬 이온 이차 전지, 나트륨 이온 이차 전지, 칼륨 이온 이차 전지, 니켈 수소 이차 전지, 니켈 카드뮴 이차 전지, 니켈 수소 전지 등을 들 수 있고, 바람직하게는 리튬 이온 이차 전지이다. 이것은 리튬 이온 이차 전지에서는 셀(단전지층)의 전압이 크고, 고에너지 밀도, 고출력 밀도를 달성할 수 있어, 차량의 구동 전원용이나 보조 전원용으로서 우수하기 때문이다.

따라서, 이하의 설명에서는, 대표적인 실시 형태로서 본 발명의 전지가 리튬 이온 이차 전지인 경우를 예로 들어 설명하나, 본 발명의 기술적 범위는 하기하는 형태에만 제한되지 않는다.

<제1 실시 형태>

도1은 본 발명의 전지의 대표적인 일 실시 형태인 적층형의 비쌍극형 리튬 이온 이차 전지(이하, 단순히「리튬 이온 전지」라고도 칭함)의 전체 구조를 모식 적으로 나타낸 단면 개략도이다.

도1에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태의 리튬 이온 전지(10)에서는 전지 외장재(22)에 고분자-금속을 복합한 라미네이트 필름을 이용하여, 그 주변부의 전부를 열융착으로 접합한다. 이와 같이 하여 발전 요소(17)를 수납하여 밀봉한 구성을 갖는다. 발전 요소(17)의 구체적인 구성 요소는 이하와 같다.

발전 요소(17)는 정극 집전체(11)의 양면에 정극 활물질층(12)이 형성되어 이루어지는 정극과, 전해질층(13)과, 부극 집전체(14)의 양면에 부극 활물질층(15)이 형성되어 이루어지는 부극으로 이루어지는 단전지층(16)이 복수 적층된 구성을 갖는다. 이때, 하나의 정극의 한쪽 면의 정극 활물질층(12)과 상기 하나의 정극에 인접하는 하나의 부극의 한쪽 면의 부극 활물질층(15)이 전해질층(13)을 통해 마주 보도록 정극, 전해질층(13), 부극이 이 순서로 적층되어 있다. 또한, 단전지층(16)의 적층수에 특별히 제한은 없고, 예를 들어 바람직하게는 5 내지 40층, 더 바람직하게는 10 내지 30층이다.

상술한 구성으로 함으로써, 인접하는 정극 집전체(11), 정극 활물질층(12), 전해질층(13), 부극 활물질층(15) 및 부극 집전체(14)는 하나의 단전지층(16)을 구성한다. 따라서, 본 실시 형태의 리튬 이온 전지(10)는 단전지층(16)이 복수 적층됨으로써, 전기적으로 병렬 접속되어 이루어지는 구성을 갖는다고도 할 수 있다. 또한, 발전 요소(17)의 양 최외층에 위치하는 최외층 부극 집전체(14a)에는 모두 한쪽 면에만 부극 활물질층(15)이 형성되어 있다.

또한, 상기한 각 전극(정극 및 부극)과 도통되는 정극 탭(18) 및 부극 탭(19)이, 정극 단자 리드(20) 및 부극 단자 리드(21)를 통해 각 전극의 정극 집전체(11) 및 부극 집전체(14)에 초음파 용접이나 저항 용접 등에 의해 장착되어 있다. 이에 의해 정극 탭(18) 및 부극 탭(19)은 상기 라미네이트 필름의 주변부의 열융착으로 접합된 부위보다 상기한 전지 외장재(22)의 외부에 노출되는 구조를 갖고 있다(도2도 참조).

[집전체]

집전체는 도전성 재료로 구성되고, 그 양면에 활물질층이 형성되어 전지의 전극으로 되고, 최종적으로는 전지를 구성한다. 본 발명에 있어서, 집전체는 각각의 층의 표면에 극성(정극ㆍ부극)과 같은 활물질층이 형성된 전지에 이용될 수 있다. 단, 복수의 단전지층이 적층되어 이루어지는 발전 요소를 갖는 전지에 있어서 최외층에 위치하는 전극은 전지 반응에 관여하지 않기 때문에, 최외층에 위치하는 집전체에 있어서는 발전 요소의 내측에만 활물질층이 존재하면 좋다.

또한, 집전체의 크기는 전지의 사용 용도에 따라서 결정된다. 예를 들어, 고에너지 밀도가 요구되는 대형 전지에 이용할 수 있는 것이면 면적이 큰 집전체가 이용된다.

본 발명의 전지는 집전체(11, 14)가 소정의 두께로 형성되어 있는 점에 특징을 갖는다. 즉, 본 발명 전지에 있어서, 집전체(11, 14)는 정극 및 부극의 쌍방에 있어서 종래 기술보다도 비교적 얇은 것이다. 특히, 바람직한 형태에 있어서는 부극 집전체(14)가 종래 기술보다도 매우 얇게 구성된다. 이러한 구성으로 함으로써, 적어도 2개의 전지에 외부로부터 도전체가 관통하고, 상기 도전체를 통해 2개 의 전지 사이에 단락 회로가 형성된 경우에, 후술하는 바와 같은 우수한 효과가 얻어진다.

정극 집전체(11) 및 부극 집전체(14)를 구성하는 재료에 특별히 제한은 없다. 예를 들어, 금속이나 도전성 고분자가 채용될 수 있다. 구체적으로는, 예를 들어 알루미늄, 니켈, 철, 스테인리스강, 티탄, 구리 등의 금속 재료를 들 수 있다. 이들 외에, 니켈과 알루미늄과의 클래드(clad)재, 구리와 알루미늄과의 클래드재, 혹은 이들 금속의 조합의 도금재 등이 바람직하게 이용될 수 있다. 또한, 금속 표면에 알루미늄이 피복되어 이루어지는 박이라도 좋다. 그 중에서도, 전자 전도성, 전지 작동 전위라는 관점으로부터는 알루미늄, 구리가 바람직하다.

바람직한 형태에 있어서는, 정극 집전체(11) 및 부극 집전체(14)를 구성하는 각각의 금속 재료의 융해 온도(융점)가 다른 경우에는 융해 온도가 낮은 쪽(제1 집전체라고 함)의 두께를 다른 쪽의 두께보다도 두껍게 한다. 이러한 구성으로 함으로써, 후술하는 바와 같이 본 발명의 작용 효과가 보다 한층 발휘될 수 있다. 더 바람직하게는, 제1 집전체를 정극 집전체(11)로 하고, 제2 집전체를 부극 집전체(14)로 하면 좋다. 즉, 정극 집전체(11)를 비교적 융해 온도가 낮은 재료(예를 들어, 알루미늄 등)로 구성하고, 부극 집전체(14)를 비교적 융해 온도가 높은 재료(예를 들어, 구리 등)로 구성하면 좋다.

정극 집전체(11) 및 부극 집전체(14)의 구체적인 두께에 대해 특별히 제한은 없다. 정극 집전체(11)의 두께는, 바람직하게는 1 내지 26 ㎛이고, 더 바람직하게는 1 내지 20 ㎛이다. 또한, 부극 집전체(14)의 두께는, 바람직하게는 1 내지 9 ㎛이다. 또한, 본 발명의 작용 효과를 충분히 얻는다는 관점으로부터는, 집전체가 알루미늄으로 구성되는 경우의 두께는 바람직하게는 26 ㎛ 이하이고, 더 바람직하게는 20 ㎛ 이하이며, 더 바람직하게는 15 ㎛ 이하이고, 또한 더 바람직하게는 10 ㎛ 이하이며, 특히 바람직하게는 6 ㎛ 이하이고, 가장 바람직하게는 4 ㎛ 이하이다. 집전체가 알루미늄으로 구성되는 경우, 당해 집전체는 정극 집전체(11)인 것이 바람직하다. 또한, 집전체가 구리로 구성되는 경우의 두께는 바람직하게는 9 ㎛ 이하이고, 더 바람직하게는 6 ㎛ 이하이며, 더 바람직하게는 4 ㎛ 이하이고, 특히 바람직하게는 3 ㎛ 이하이며, 가장 바람직하게는 2 ㎛ 이하이다. 집전체가 구리로 구성되는 경우, 당해 집전체는 부극 집전체(14)인 것이 바람직하다.

본 발명의 일 실시 형태에 따르면, 정극 집전체(11) 및 부극 집전체(14)의 두께를 상술한 범위 내의 값으로 함으로써, 본 발명의 작용 효과를 충분히 얻는 것이 가능해진다. 즉, 후에 도4를 참조하면서 설명한 바와 같이, 적어도 2개의 전지에 외부로부터 도전체가 관통한 경우에 특유의 단락 현상을, 재빠르게(전지의 온도가 소정값에 도달하기 전에) 해소하는 것이 가능해진다. 집전체의 두께의 하한값에 대해 특별히 제한은 없다. 전극 제조시의 집전체의 파손을 방지하여 생산성을 향상시킨다는 관점으로부터는, 집전체가 알루미늄으로 구성되는 경우의 하한값은 바람직하게는 6 ㎛ 이상이고, 집전체가 구리로 구성되는 경우의 하한값은 바람직하게는 4 ㎛ 이상이다. 단, 본 발명의 기술적 범위는 특허 청구 범위의 기재를 기초로 하여 결정되어야 하고, 상술한 바와 같은 구체적 형태에만 제한되는 일은 없다.

[정극(정극 활물질층) 및 부극(부극 활물질층)]

활물질층(12, 15)은 활물질을 포함하고, 필요에 따라서 그 밖의 첨가제를 더 포함한다.

정극 활물질층(12)은 정극 활물질을 포함한다. 정극 활물질로서는, 예를 들어 LiMn₂O₄, LiCoO₂, LiNiO₂, Li(Ni-Co-Mn)O₂ 및 이들 천이 금속의 일부가 다른 원소에 의해 치환된 것 등의 리튬-천이 금속 복합 산화물, 리튬-천이 금속 인산 화합물, 리튬-천이 금속 황산 화합물 등을 들 수 있다. 경우에 따라서는 2종 이상의 정극 활물질이 병용되어도 좋다. 바람직하게는, 리튬-천이 금속 복합 산화물이 정극 활물질로서 이용된다. 또한, 상기 이외의 정극 활물질이 이용되어도 좋은 것은 물론이다.

부극 활물질층(15)은 부극 활물질을 포함한다. 부극 활물질로서는, 예를 들어 그라파이트, 소프트 카본, 하드 카본 등의 탄소 재료, 리튬-천이 금속 복합 산화물(예를 들어, Li₄Ti₅O₁₂), 금속 재료, 리튬-금속 합금 재료 등을 들 수 있다. 경우에 따라서는 2종 이상의 부극 활물질이 병용되어도 좋다. 바람직하게는, 탄소 재료 또는 리튬-천이 금속 복합 산화물이 부극 활물질로서 이용된다. 또한, 상기 이외의 부극 활물질을 이용되어도 좋은 것은 물론이다.

각 활물질층(12, 15)에 포함되는 각각의 활물질의 평균 입자 직경은 특별히 제한되지 않으나, 고출력화의 관점으로부터는, 바람직하게는 1 내지 20 ㎛이고, 더 바람직하게는 1 내지 5 ㎛이다. 단, 이 범위를 벗어나는 형태가 채용되어도 물론 좋다. 또한, 본 명세서 중에 있어서,「입자 직경」이라 함은, 활물질 입자의 윤곽 선 상의 임의의 2점 사이의 거리 중 최대의 거리(L)를 의미한다. 「평균 입자 직경」의 값으로서는 주사형 전자 현미경(SEM)이나 투과형 전자 현미경(TEM) 등의 관찰 수단을 이용하여, 수 내지 수십 시야 중에 관찰되는 입자의 입자 직경의 평균값으로서 산출되는 값을 채용하는 것으로 한다.

정극 활물질층(12) 및 부극 활물질층(15)에 포함될 수 있는 첨가제로서는, 예를 들어 바인더, 도전 조제(導電助劑), 전해질염(리튬염), 이온 전도성 폴리머 등을 들 수 있다.

바인더로서는 폴리불화비닐리덴(PVdF), 합성 고무계 바인더 등을 들 수 있다.

도전 조제라 함은, 정극 활물질층(12) 또는 부극 활물질층(15)의 도전성을 향상시키기 위해 배합되는 첨가물을 말한다. 도전 조제로서는 아세틸렌 블랙 등의 카본 블랙, 그라파이트, 기상 성장 탄소 섬유 등의 탄소 재료를 들 수 있다. 활물질층(13, 15)이 도전 조제를 포함하면, 활물질층의 내부에 있어서의 전자 네트워크가 효과적으로 형성되어 전지의 출력 특성의 향상에 기여할 수 있다.

전해질염(리튬염)으로서는 Li(C₂F₅SO₂)₂N, LiPF₆, LiBF₄, LiClO₄, LiAsF₆, LiCF₃SO₃ 등을 들 수 있다.

이온 전도성 폴리머로서는, 예를 들어 폴리에틸렌옥시드(PEO)계 및 폴리프로필렌옥시드(PPO)계의 폴리머를 들 수 있다.

정극 활물질층(12) 및 부극 활물질층(15) 중에 포함되는 성분의 배합비는 특 별히 한정되지 않는다. 배합비는 비수 용매 이차 전지에 대한 공지된 지견을 적절히 참조함으로써 조정될 수 있다.

각 활물질층(12, 15)의 두께에 대해서도 특별히 제한은 없고, 전지에 대한 종래 공지된 지견이 적절히 참조될 수 있다. 일례를 들면, 각 활물질층(12, 15)의 두께는 2 내지 100 ㎛ 정도이다.

[전해질층]

전해질층(13)을 구성하는 전해질로서는 액체 전해질 또는 폴리머 전해질이 이용될 수 있다.

액체 전해질은 가소제인 유기 용매에 지지염인 리튬염이 용해된 형태를 갖는다. 가소제로서 이용될 수 있는 유기 용매로서는, 예를 들어 에틸렌카보네이트(EC)나 프로필렌카보네이트(PC) 등의 카보네이트류가 예시된다. 또한, 지지염(리튬염)으로서는 LiBETI 등의 전극의 활물질층에 첨가될 수 있는 화합물이 마찬가지로 채용될 수 있다.

한편, 폴리머 전해질은 전해액을 포함하는 겔 전해질과, 전해액을 포함하지 않는 진성 폴리머 전해질로 분류된다.

겔 전해질은 이온 전도성 폴리머로 이루어지는 매트릭스 폴리머에, 상기한 액체 전해질이 주입되어 이루어지는 구성을 갖는다. 매트릭스 폴리머로서 이용될 수 있는 이온 전도성 폴리머로서는, 예를 들어 폴리에틸렌옥시드(PEO), 폴리프로필렌옥시드(PPO) 및 이들 공중합체 등을 들 수 있다. 이러한 폴리알킬렌옥시드계 폴리머에는 리튬염 등의 전해질염을 잘 용해할 수 있다.

또한, 전해질층이 액체 전해질이나 겔 전해질로 구성되는 경우에는 전해질층에 세퍼레이터를 사용해도 좋다. 세퍼레이터의 구체적인 형태로서는, 예를 들어 폴리에틸렌이나 폴리프로필렌 등의 폴리올레핀으로 이루어지는 미세 다공막을 들 수 있다.

진성 폴리머 전해질은 상기한 매트릭스 폴리머에 지지염(리튬염)이 용해되어 이루어지는 구성을 갖고, 가소제인 유기 용매를 포함하지 않는다. 따라서, 전해질층이 진성 폴리머 전해질로 구성되는 경우에는 전지로부터의 액 누설의 우려가 없어 전지의 신뢰성을 향상할 수 있다.

겔 전해질이나 진성 폴리머 전해질의 매트릭스 폴리머는 가교 구조를 형성함으로써 우수한 기계적 강도를 발현할 수 있다. 가교 구조를 형성시키기 위해서는 적당한 중합 개시제를 이용하여, 고분자 전해질 형성용의 중합성 폴리머(예를 들어, PEO나 PPO)에 대해 열 중합, 자외선 중합, 방사선 중합, 전자선 중합 등의 중합 처리를 실시하면 좋다.

[탭(정극 탭 및 부극 탭)]

전지 외부에 전류를 취출하는 목적으로, 각 집전체에 전기적으로 접속된 탭[정극 탭(18) 및 부극 탭(19)]이 전지 외장재의 외부에 취출되어 있다. 구체적으로는, 도1에 도시한 바와 같이 각 정극 집전체(11)에 전기적으로 접속된 정극 탭(18)과 각 부극 집전체(14)에 전기적으로 접속된 부극 탭(19)이 전지 외장재(22)인 라미네이트 시트의 외부에 취출된다.

탭[정극 탭(18) 및 부극 탭(19)]을 구성하는 재료는 특별히 제한되지 않고, 리튬 이온 전지용의 탭으로서 종래 이용되고 있는 공지된 고도전성 재료가 이용될 수 있다. 탭의 구성 재료로서는, 예를 들어 알루미늄, 구리, 티탄, 니켈, 스테인리스강(SUS), 이들 합금 등의 금속 재료가 바람직하고, 더 바람직하게는 경량, 내식성, 고도전성의 관점에서 알루미늄, 구리 등이 바람직하다. 또한, 정극 탭(18)과 부극 탭(19)에서는 동일한 재질이 이용되어도 좋고, 다른 재질이 이용되어도 좋다. 또한, 각 집전체(11, 14)를 연장함으로써 정극 탭(18) 및 부극 탭(19)으로 해도 좋고, 별도 준비한 정극 탭(18) 및 부극 탭(19)을 각 집전체(11, 14)에 접속해도 좋다.

[정극 및 부극 단자 리드]

정극 단자 리드(20) 및 부극 단자 리드(21)에 관해서도 필요에 따라서 사용한다. 예를 들어, 각 집전체(11, 14)로부터 출력 전극 단자가 되는 정극 탭(18) 및 부극 탭(19)을 직접 취출하는 경우에는 정극 단자 리드(20) 및 부극 단자 리드(21)는 이용하지 않아도 좋다.

정극 단자 리드(20) 및 부극 단자 리드(21)의 재료는 공지된 리튬 이온 전지에서 이용되는 단자 리드를 이용할 수 있다. 또한, 전지 외장재(22)로부터 취출된 부분은 주변 기기나 배선 등에 접촉하여 누전되거나 하여 제품(예를 들어, 자동차 부품, 특히 전자 기기 등)에 영향을 주지 않도록 내열 절연성의 열 수축 튜브 등에 의해 피복하는 것이 바람직하다.

[전지 외장재]

전지 외장재(22)로서는 공지된 금속캔 케이스를 이용할 수 있는 것 외에, 발 전 요소(전지 요소)를 덮을 수 있는, 알루미늄을 포함하는 라미네이트 필름을 이용한 주머니 형상의 케이스가 이용될 수 있다. 상기 라미네이트 필름에는, 예를 들어 PP, 알루미늄, 나일론을 이 순서로 적층하여 이루어지는 3층 구조의 라미네이트 필름 등을 이용할 수 있으나, 이들에 전혀 제한되는 것은 아니다. 본 발명에서는, 고출력화나 냉각 성능이 우수하고, EV, HEV용의 대형 기기용 전지에 적절히 이용할 수 있는 라미네이트 필름이 바람직하다.

[리튬 이온 전지의 외관 구성]

도2는 본 발명의 전지의 대표적인 실시 형태인 적층형의 편평한(비쌍극형의) 리튬 이온 이차 전지의 외관을 나타낸 사시도이다.

도2에 도시한 바와 같이, 적층형의 편평한 리튬 이온 이차 전지(50)에서는 직사각 형상의 편평한 형상을 갖고 있고, 그 양측부로부터는 전력을 취출하기 위한 정극 탭(58), 부극 탭(59)이 인출되어 있다. 발전 요소(전지 요소)(57)는 리튬 이온 2차 전지(50)의 전지 외장재(52)에 의해 감싸진다. 그 주위는 열융착되어 있고, 발전 요소(57)는 정극 탭(58) 및 부극 탭(59)을 외부로 인출한 상태로 밀봉되어 있다. 여기서, 발전 요소(57)는 앞서 설명한 도1에 도시한 리튬 이온 이차 전지(10)의 발전 요소(17)에 상당하는 것이다. 정극 활물질층(12), 전해질층(13) 및 부극 활물질층(15)으로 구성되는 단전지층(단셀)(16)이 복수 적층된 것이다.

또한, 본 발명의 전지는, 도1이나 도2에 도시한 바와 같은 적층형의 편평한 형상의 것에 제한되는 것은 아니고, 권취형의 리튬 이온 전지에서는 원통형 형상, 각형 형상의 것이라도 좋다. 이러한 원통형 형상의 것을 변형시켜 직사각 형상의 편평한 형상으로 한 바와 같은 것이라도 좋다. 상기 원통형이나 각형의 형상의의 것에서는, 그 외장재에 라미네이트 필름을 사용해도 좋고, 종래 원통캔(금속캔)을 사용해도 좋은 등 특별히 제한되는 것은 아니다.

또한, 도2에 도시한 탭(58, 59)의 취출시에 관해서도 특별히 제한되는 것은 아니고, 정극 탭(58)과 부극 탭(59)을 동일한 변으로부터 인출하도록 해도 좋다. 정극 탭(58)과 부극 탭(59)을 각각 복수로 나누어, 각 변으로부터 취출하도록 해도 좋은 등, 도2에 도시한 것에 제한되는 것은 아니다. 또한, 권취형의 리튬 이온 전지에서는 탭 대신에, 예를 들어 원통캔(금속캔)을 이용하여 단자를 형성하면 좋다.

[팩전지]

본 실시 형태의 전지는 복수 전기적으로 접속되어 팩전지로 이루어져도 좋다.

도3은 본 실시 형태 전지로 구성되는 팩전지의 대표적인 실시 형태의 외관도이며, 도3의 (a)는 팩전지의 평면도이고, 도3의 (b)는 팩전지의 정면도이고, 도3의 (c)는 팩전지의 측면도이다.

도3에 도시한 바와 같이, 팩전지(300)는 제1 실시 형태의 리튬 이온 전지가 복수, 직렬 및 병렬로 접속되어 장탈착 가능한 팩전지(250)가 형성되어 있다. 그리고, 이 팩전지(250)를 또한 복수, 직렬 및 병렬로 접속하고 있다. 이에 의해, 고체적 에너지 밀도, 고체적 출력 밀도가 요구되는 차량 구동용 전원이나 보조 전원에 적합한 팩전지(300)를 형성할 수도 있다.

제조된 장탈착 가능한 팩전지(250)는 버스 바아와 같은 전기적인 접속 수단을 이용하여 서로 접속하고, 이 팩전지(250)는 접속 지그(310)를 이용하여 복수단 적층된다. 몇 개의 전지를 접속하여 팩전지(250)를 제조할지, 또한 몇 단의 팩전지(250)를 적층하여 팩전지(300)를 제작할지는, 탑재되는 차량(전기 자동차 등)의 전지 용량이나 출력에 따라서 결정하면 좋다.

본 발명자들은 전술한 종래 기술에 있어서의 과제를 해결하고, 또한 EV, HEV 등의 대형 기기용 전지에도 적용할 수 있는 기술을 개발하기 위해 예의 연구를 행했다. 그 과정에서, 복수의 전지에 걸쳐 단락이 발생한 경우에는 단락 전류가 계속 흐르는 경우가 있는 것을 발견했다. 이하, 상세하게 설명한다.

도4는 2개의 전지를 직렬로 접속한 경우에 있어서, 이들 2개의 전지에 외부로부터 도전체가 관통하고, 이 도전체를 통해 2개의 전지 사이에 단락 회로가 형성된 경우의 예로서, 이들 2개의 전지를 연통하여 단락을 발생시켜 시험을 행했을 때의 상황을 모식적으로 도시하는 단면 개략도이다.

도4를 참조하면, 2개의 리튬 이온 전지(10a, 10b)가 전기적으로 직렬로 접속되어 이루어지는 팩전지(40)에 도전성 부재(30)가 관통하고 있다.

여기서, 다른 전지와 무관계인 개개의 전지에 있어서의 단락의 발생을 생각하면, 종래는 정극 집전체 또는 부극 집전체의 적어도 한쪽이 발열에 의해 융해에 의해 소손(burn out)되어 비산하면, 단락 현상이 해소되는 것이라 생각되었다. 그러나, 도4에 도시한 바와 같이, 한쪽의 집전체(11 또는 14)가 융해에 의해 소손되었다고 해도[도4에서는 정극 집전박(11)이 소손된 경우를 도시함], 직렬로 접속된 2개의 전지(40)에 있어서는, 각 전지(10a, 10b) 사이에서의 단락이 발생하여, 전류 의 흐름을 차단할 수 없을 우려가 있다. 본 발명자들은 상기 지견을 처음으로 발견하고, 직렬로 접속된 복수의 전지 사이에서 단락이 발생했을 때에 전류의 흐름을 차단할 수 있는 수단을 제공할 수 있었던 것이다.

예를 들어, 2개의 전지(10a, 10b)를 연통하도록 도전성 부재(30)가 관통한 경우를 생각하면, 종래 기술에서도 도전성 부재(30)에 접하는 정극 집전체(11)를 융해시켜 단락 부위에 전류를 흘리지 않는 도통 파단부(27)를 형성할 수 있다. 이에 의해, 개개의 전지(10a, 10b) 내부에서 발생한 단락 회로(전류의 흐름)에 대해서는 차단할 수 있다(도4 중의 ×표는 도통 파단부 = 전류의 흐름의 차단 부위를 도시함).

한편, 2개의 전지가 전기적으로 직렬로 접속된 상태(도4에 도시한 40의 상태)에서는 종래 서로 도달할 수 없었지만, 전지(10a, 10b) 사이의 연결 단자(25)를 통해 복수의 전지(10a, 10b)의 융해되지 않은 부극 집전체(14)끼리 사이에서 새로운 단락 회로가 형성된다. 이에 의해, 전지 사이의 연결 단자(25) 및 도전성 부재(30)를 통해 단락 전류(I)가 계속 흘러 버린다[도4에 도시한 단락 전류(I) 및 이온의 흐름을 나타내는 화살표를 참조]. 그 결과, 당해 단락의 계속에 기인하여 전지 성능이 손상되는 경우가 있는 것이다. 이에 반해, 본 발명에 따르면, 상술한 바와 같이 집전체의 두께를 비교적 얇게 설정함으로써, 정극 집전체(11) 및 부극 집전체(14) 쌍방의 도전성 부재(30)에 접하는 부위(단락 부위)가 단락 전류에 기인하여 발생한 열에 의해 융해되고, 최종적으로는 소손된다. 그 결과, 도전성 부재(30)를 통한 단락 전류의 흐름을 차단할 수 있다. 여기서, 종래 알려져 있지 않 았던 전지 사이에서의 단락이 집전체의 두께를 얇게 함으로써 차단될 수 있는 것은 이하의 메커니즘에 의한 것이라 추정된다. 즉, 집전체의 두께가 얇아짐으로써 집전체의 열용량이 감소하고, 단락 전류에서 유래된 열량이 일정한 경우의 집전체의 온도 상승이 커지는 결과, 집전체가 융해되기 쉬워진 것이라 생각된다. 단, 이러한 메커니즘에는 한정되지 않는다.

또한, 일반적인 전지에서는 규격 용량에 대해 일정 용량의 마진을 갖게 한 설계가 이루어져 있다. 그로 인해, 단락 부위의 주위가 융해에 의해 소손되어도, 전지 전체의 반응 면적에 차지하는, 당해 단락 부위 및 그 주변의 융해에 의해 반응에 기여하지 않게 되는 면적은 비교적 작아지고, 당해 마진의 범위 내에서 보충할 수 있다. 그 결과, 그 후 충방전 사용에 지장 없이 이용할 수 있다.

이상, 본 발명의 작용 효과를 얻기 위한 구체적인 실시 형태를 예시했으나, 이러한 형태에만 제한되지 않고 다양한 변형도 물론 가능하다. 변형시키고자 하는 경우에는, 예를 들어 본 발명의 작용 효과가 얻어지는 집전체의 두께를 변동할 수 있으나, 알루미늄이나 구리에 대해 상술한 바와 같이 집전체의 두께를 어느 정도 얇게 함으로써, 같은 작용 효과를 얻는 것이 가능하다. 다른 재료를 이용하여 집전체를 구성하는 경우에, 본 발명의 작용 효과가 얻어지는 집전체의 두께의 상한값을 얻는 것에 있어서는, 이하의 지침을 참고로 하면 좋다.

즉, 단락에 의해 집전체가 융해에 의해 소손되어 단락 회로의 차단에 기여하는지 여부는, 단락에 의해 단락 부위에 흐르는 전류에 의해 당해 단락 부위에서 발생한 열의 양[발열량(Q)]과, 집전체를 융해시키기 위해 필요한 열량[융해 열량(C)] 과의 대소 관계에 따라 결정된다. 바꾸어 말하면, Q가 C를 상회하면(Q ＞ C), 집전체의 단락 부위가 융해되어 소손된다.

여기서 발열량(Q [J])은 단락 부위의 전기 저항값(Rn [Ω])에 비례하고, 단락 전류값(I [A])의 2승에 비례한다. 그리고, Rn은 집전체의 구성 재료의 비저항율(λ [Ωㆍ㎝])에 비례하고, 집전체의 체적에 반비례한다.

한편, 집전체의 융해 열량(C [J])은 집전체의 밀도(ρ [g/㎤]), 집전체의 비열(Cp [J/gㆍ℃]), 집전체의 융해 온도(Tm [℃]), 집전체의 체적에 비례한다.

이상의 점으로부터, 집전체의 구성 재료가 고정되어 있는 경우에는, 집전체의 두께를 얇게 하면, 집전체의 체적이 감소하는 결과, Q가 증가하고 C가 감소하여, 최종적으로는 Q ＞ C로 하는 것이 가능해진다.

또한, 상술한 집전체의 두께의 구체적인 수치 범위는, 전지가 후술하는 실시예에 기재한 형태를 갖는 경우에 대응하는 바람직한 범위이다. 전지의 구체적인 구성(전극 활물질층의 두께나 단전지층의 적층수)이 변화되면, 이것에 수반하여 본 발명의 작용 효과가 얻어지는 두께의 상한값도 변화된다. 예를 들어, 전극 활물질층의 두께나 적층수가 증가하면, 전지 용량이 증대하는 동시에 전극 저항(Rb [Ω])도 증가한다. 그와 같이 하면, 단락이 발생한 경우에 흐르는 단락 전류값(I)은 전지의 전압(E [V])을 Rb로 나눈 값이기 때문에, Rb가 증가하면 상대적으로 I는 감소한다. I의 감소에 수반하여 Q도 감소하기 때문에, 이와 같은 경우에 Q ＞ C로 하기 위해서는, C를 보다 한층 감소시키는 것이 필요해진다. 예를 들어, 집전체의 두께를 보다 한층 얇게 함으로써, 최종적으로는 Q ＞ C로 하는 것이 가능해진다.

상술한 바와 같이, Q나 C의 구체적인 값은 집전체의 구성 재료 등의 다양한 조건에 따라 변화되나, 상기 지침을 따르면, 본 발명의 작용 효과가 얻어지는 바와 같이 집전체의 두께를 적절히 조정하는 것이 가능하다. 가령 Q 및 C의 구체적인 값이 이론적으로 산출 가능하면, Q/C ＞ 1.2로 하는 것이 바람직하고, Q/C ＞ 1.5로 하는 것이 더 바람직하다.

특히 본 발명에서는 정극 및 부극 집전체(1)의 쌍방이 상술한 Q ＞ C의 관계식을 만족함으로써, 팩전지로 사용하는 경우, 종래 상정되고 있지 않았던, 전지 사이를 통해 팩전지에 단락 전류가 계속 흐르는 특이한 현상에 대응할 수 있는 것이다.

또한, 본 발명의 전지에 따르면, 도4와 같이 외부 요인에 의해 단락 회로가 형성된 경우라도, 단락 회로를 흐르는 전류에 의해 발생하는 열에 의해 전지의 온도가 소정값에 도달하기 전에, 정극 집전체(11) 및 부극 집전체(14)의 단락 부위가 융해되어 당해 단락 회로가 차단된다. 여기서, 전지의 온도의 소정값이라 함은, 전지의 기능이 정지할 우려가 있는 온도이다. 이 소정값은 전지의 구체적인 사양(전극 활물질, 전해액, 세퍼레이터 등의 재료)에 따라서 변동할 수 있기 때문 일의적으로 규정하는 것은 곤란하고, 구체적인 사양에 따라서 적절히 설정하는 것이 가능하다. 일례로서는, 소정값을 60 내지 70 ℃ 정도로 설정하면 좋다(실시예를 참조). 또한, 예를 들어 전지를 비교적 내열성이 높은 재료에 의해 구성하면 소정값은 높아진다. 반대로, 전지를 비교적 내열성이 낮은 재료에 의해 구성하면 소정값은 낮아진다.

[차량]

본 실시 형태 전지는, 예를 들어 상술한 팩전지의 형태로 차량에 탑재될 수 있다. 차량에 탑재된 전지는, 예를 들어 차량의 모터를 구동하는 전원으로서 이용될 수 있다.

도5는 도3에 도시한 팩전지를 탑재한 차량의 개념도이다.

도5에 도시한 바와 같이, 팩전지(300)를 전기 자동차(400)와 같은 차량에 탑재하기 위해서는, 전기 자동차(400)의 차체 중앙부의 좌석 하측에 탑재한다. 좌석 하측에 탑재하면, 차내 공간 및 트렁크 룸을 넓게 취할 수 있기 때문이다. 또한, 팩전지(300)를 탑재하는 장소는 좌석 하측에 한정되지 않고, 후방부 트렁크 룸의 하부라도 좋고, 차량 전방의 엔진 룸이라도 좋다. 이상과 같은 팩전지(300)를 이용한 전기 자동차(400)는 높은 내구성을 갖고, 장기간 사용해도 충분한 출력을 제공할 수 있다. 또한, 연비, 주행 성능이 우수한 전기 자동차, 하이브리드 자동차를 제공할 수 있다.

[전지의 제조 방법]

또한, 본 발명의 전지의 제조 방법으로서는 특별히 제한되는 것은 아니고, 종래 공지된 방법을 적용하여 제작할 수 있다.

전해질이 액체 전해질인 경우의 전지의 제작은, 활물질이나 도전 조제 등의 전극 재료를 포함하는 전극 슬러리를 본 발명에 관한 집전박의 양 표면에 도포(코팅)하여 제작한 정극과 부극으로부터 조금 부극을 크게 하여 잘라낸다. 그리고, 각각을 90 ℃의 진공 건조기에 의해 1일 건조하여 이용한다. 정극과 부극 사이에, 적당한 두께(예를 들어, 25 ㎛ 정도)의 폴리프로필렌 등의 다공질막을 통해 최외측이 부극이 되도록 하여 정극과 부극을 교대로 적층시킨다. 그리고, 각 정극과 부극을 묶어 리드를 용접하여, 이 적층체를 정부극의 리드를 취출한 구조에 의해, 알루미늄의 라미네이트 필름에 수납하고, 주액기에 의해 전해액을 주액하여, 감압 하에서 단부를 밀봉하여 전지로 한다.

전해질이 전해액의 전지 외에, 전해질이 겔의 전지, 전고체 폴리머의 전지의 제작은, 공지가 된 당사의 기술을 참조하여 실시 가능하기 때문에, 여기서는 설명을 생략한다.

<제2 실시 형태>

제2 실시 형태는 부극 집전체가 다층 구조를 갖는 것 이외에는 제1 실시 형태와 마찬가지이다. 구체적으로는, 부극 집전체가 도전성층과 보강층이 적층된 구조를 갖는다. 「보강층」이라 함은, 집전체의 강성을 보강하기 위한 층이다.

도6은 본 실시 형태의 리튬 이온 전지에 있어서의 부극 집전체의 면 방향에 수직인 방향에서 절단한 단면도이다. 도6에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태의 부극 집전체(14)는 보강층(14c)과, 보강층(14c)의 양 표면에 형성되어 이루어지는 금속층(14b)을 포함하는 구조를 갖는다.

본 실시 형태에 있어서의 부극 집전체(14)는, 일반적인 전지용 집전체와 마찬가지로 그 한쪽 면 또는 양면에 활물질층이 형성되어 전극(부극)으로 되고, 최종적으로는 전지를 구성한다. 또한, 도6에는 보강층(14c)의 양면에 금속층(14b)이 형성되어 이루어지는 구성을 도시했으나, 본 발명에 있어서는 보강층의 한쪽 면에 만 금속층이 형성된 부극 집전체(14)도 또한 경우에 따라서는 이용될 수 있다. 또한, 금속층을 금속 이외의 도전성 재료(예를 들어, 도전성 고분자)로 이루어지는 도전성층으로 해도 좋다.

본 실시 형태와 같은 구성으로 함으로써, 제1 실시 형태의 효과에 부가하여, 금속층의 박막화를 행한 경우에 전지 제조시(특히 집전체로의 전극 도포시)에 금속층의 파단도 일어나기 어려워, 전지 제조의 수율을 향상시킨다는 장점이 있다. 또한, 전지가 진동(차량 탑재시)했을 때에 전지 내의 진동을 보강층이 흡수하기 때문에 내진동성이 향상된다는 장점이 있다. 또한, 본 실시 형태에 있어서,「부극 집전체(14)의 단락 부위」가 부극 집전체(14)의 금속층(14b)에 있어서의 단락 부위를 의미하는 것은 말할 것도 없다.

본 실시 형태에 있어서, 다층 구조를 갖는 부극 집전체(14)의 금속층(14b)을 구성하는 금속이나 보강층(14c)을 구성하는 재료의 구체적인 종류는 특별히 제한되지 않고, 전지용의 집전체 재료로서 종래 이용되고 있는 금속이나, 공지된 절연체가 적절히 채용될 수 있다.

일례를 들면, 금속층(14b)을 구성하는 금속으로서는, 상술한 제1 실시 형태의 란에 있어서 집전체의 구성 재료로서 예시한 재료가 마찬가지로 이용될 수 있다.

또한, 보강층(14c)을 구성하는 재료로서는 수지, 세라믹, 세라믹과 수지의 복합체 등의 절연성 재료를 들 수 있고, 그 중에서도, 보강층의 경량화라는 관점으로부터는 보강층의 구성 재료는 수지인 것이 바람직하다. 수지로서도, 특별히 제 한은 없으나, 예를 들어 폴리이미드(PI), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리아크릴로니트릴(PAN), 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌(PE) 등이 이용될 수 있다. 그 중에서도, 내열성이라는 관점으로부터는 폴리이미드 또는 폴리에틸렌테레프탈레이트가 바람직하고, 폴리이미드가 특히 바람직하다. 또한, 폴리이미드의 구체적인 명칭으로서는 캡톤(등록 상표)을 들 수 있다.

본 실시 형태에 있어서, 부극 집전체(14)의 금속층(14b) 및 보강층(14c)의 두께도 특별히 제한되지 않는다. 단, 본 발명의 작용 효과를 얻기 위해서는, 즉 적어도 2개의 전지에 외부로부터 도전체가 관통하여 단락 회로가 형성된 경우에 단락 회로가 차단되도록 하기 위해서는 보강층(14c)의 두께를 제어하면 좋다. 여기서, 단락 회로가 차단되기 위해서는, 단락 회로에 흐르는 전류(단락 전류)에 의해 발생한 열에 의해, 정극 집전체(11)와 아울러 부극 집전체(14)의 금속층(14b)이 융해될 필요가 있다. 이때에 보강층(14c)이 필요 이상으로 두꺼우면 보강층(14c)의 열용량의 증대에 수반하여 단락 전류에 의해 발생한 열이 빼앗기고, 금속층(14b)의 융해에 필요한 열이 충분히 확보되지 않게 되어 버리는 것이 추측된다. 따라서, 본 실시 형태의 바람직한 형태에 있어서는, 보강층(14c)의 두께를, 단락시에 부극 집전체(14)의 단락 부위[의 금속층(14b)]가 융해될 수 있는 두께로 제어함으로써, 본 발명의 작용 효과가 얻어진다고 추측된다.

본 실시 형태에 있어서의 부극 집전체(14)의 금속층(14b)이나 보강층(14c)의 두께의 구체적인 값에 대해서는, 상술한 작용 효과를 얻을 수 있는 것이면 특별히 제한은 없고, 적절히 조정하는 것이 가능하다. 단, 일례를 들면, 금속층(14b)의 두 께[보강층(14c)의 양면에 형성되는 경우에는 합계 두께]는, 상술한 제1 실시 형태의 집전체의 란에 기재한 범위 내의 두께인 것이 바람직하다. 또한, 보강층(14c)의 두께는 대략 4 내지 20 ㎛ 정도로 하면 좋다. 또한, 본 실시 형태에 있어서, 부극 집전체(14)의 전체 두께는, 바람직하게는 6 내지 12 ㎛이고, 더 바람직하게는 8 내지 10 ㎛이다. 특히 바람직한 형태로서, 금속층(14b)이 구리로 구성되는 경우에는 금속층(14b)의 두께는 바람직하게는 0.1 내지 6 ㎛이고, 더 바람직하게는 0.1 내지 2 ㎛이다.

이상, 부극 집전체(14)가 다층 구조를 갖는 경우를 예로 들어 설명했으나, 본 발명에 있어서는 정극 집전체(11)가 같은 다층 구조를 갖는 것이라도 좋다. 이러한 형태에 있어서, 정극 집전체(11)의 금속층 및 보강층의 두께도 특별히 제한되지 않는다. 단, 적어도 2개의 전지에 외부로부터 도전체가 관통하여 단락 회로가 형성된 경우에 단락 회로가 차단되도록 한다는 본 발명의 작용 효과를 얻기 위해서는 상술한 바와 같이 금속층 및 보강층의 두께를 제어하면 좋다.

다층 구조를 갖는 정극 집전체(11)의 금속층이나 보강층의 두께의 구체적인 값에 대해서도 상술한 작용 효과를 얻을 수 있는 것이면 특별히 제한은 없고, 적절히 조정하는 것이 가능하다. 단, 일례를 들면, 금속층의 두께(보강층의 양면에 형성되는 경우에는 합계 두께)는, 상술한 제1 실시 형태의 집전체의 란에 기재한 범위 내의 두께인 것이 바람직하다. 또한, 보강층의 두께는 대략 8 내지 19 ㎛ 정도로 하면 좋다. 또한, 이러한 형태에 있어서, 정극 집전체(11)의 전체 두께는, 바람직하게는 5 내지 20 ㎛이고, 더 바람직하게는 5 내지 10 ㎛이다. 특히 바람직한 형태로서, 금속층이 알루미늄으로 구성되는 경우에는 금속층의 두께는 바람직하게는 1.4 내지 12 ㎛이고, 더 바람직하게는 1.4 내지 8 ㎛이다.

또한, 상술한 각종의 두께의 값은 종래 공지된 수법(예를 들어, 단면의 SEM 관찰)에 의해 측정될 수 있다.

상술한 바와 같이, 집전체가 보강층을 구비하는 형태에 관한 제2 실시 형태에 있어서, 제1 실시 형태의 란에서 설명한 지침에 따라서 집전체(의 금속층)의 두께를 결정할 때에는 보강층의 두께도 고려할 필요가 있다. 즉, 단락 회로가 차단되기 위해서는 금속층(14b)이 융해될 필요가 있다. 이때에 보강층(14c)이 필요 이상으로 두꺼우면 금속층(14b)이 융해되지 않는 것이 추측된다. 이것은 보강층(14c)의 열용량의 증대에 수반하여 단락 전류에 의해 발생한 열이 빼앗기고, 금속층(14b)의 융해에 필요한 열이 충분히 확보되지 않게 되어 버리기 때문이라 추측된다. 따라서, 제2 실시 형태의 집전체의 설계에 있어서는, 보강층(14c)의 두께를, 단락시에 부극 집전체(14)의 단락 부위[의 금속층(14b)]가 융해될 수 있는 두께로 제어함으로써, 본 발명의 작용 효과가 얻어진다고 추측된다.

[실시예]

본 발명의 작용 효과를 이하의 실시예 및 비교예를 이용하여 설명한다. 단, 본 발명의 기술적 범위가 이하의 실시예에만 제한되는 것은 아니다.

이하의 실시예 및 비교예에서는, 집전체의 두께를 바꾸어 제작한 비수전해질 전지를 이용하여 팩전지를 구성하고, 단락 방전시의 온도 상승을 확인했다.

구체적으로는, 제1 비교예 및 제1 내지 제5 실시예의 팩전지를 하기와 같이 하여 제작했다.

(부극의 제작)

부극 집전체로서 표1에 나타낸 두께의 구리박을 각각 준비했다.

부극 활물질인 하드 카본(90 질량부) 및 바인더인 PVdF(10 질량부)를, 슬러리 점도 조정 용매인 N-메틸-2-피롤리돈(NMP)의 적량으로 분산시켜 부극 활물질 슬러리를 조제했다.

조제한 부극 활물질 슬러리를 상기에서 준비한 부극 집전체의 양 표면에 코팅 장치를 이용하여 도포하고, 건조시키고, 롤 프레스기를 이용해 프레스 처리를 실시하여, 부극 활물질층(한쪽 면 두께 75 ㎛)을 형성했다. 그리고, 10 ㎝ × 5 ㎝의 크기로 자르고, 부극 집전체에 Ni제의 부극 리드를 용접하여 부극을 제작했다.

(정극의 제작)

정극 집전체로서 표1에 나타낸 두께의 알루미늄박을 각각 준비했다.

정극 활물질인 LiMn₂O₄(85 질량부), 도전 조제의 아세틸렌 블랙(5 질량부) 및 바인더의 PVdF(10 질량부)를, 슬러리 점도 조정 용매인 NMP의 적당량으로 분산시켜 정극 활물질 슬러리를 조제했다.

조제한 정극 활물질 슬러리를 상기에서 준비한 정극 집전체의 양 표면에 코팅 장치를 이용하여 도포하고, 건조시키고, 롤 프레스기를 이용해 프레스 처리를 실시하여, 정극 활물질층(한쪽 면 두께 110 ㎛)을 형성했다. 그리고, 9.5 ㎝ × 4.5 ㎝의 크기로 자르고, 정극 집전체에 Al제의 정극 리드를 용접하여 정극을 제작했다.

(전지 및 팩전지의 제작)

세퍼레이터로서 폴리에틸렌제 미세 다공질막(두께 : 30 ㎛, 크기 : 10.5 ㎝ × 5.5 ㎝)을 준비했다. 또한, 전해액으로서 에틸렌카보네이트(EC)와 디에틸카보네이트(DMC)와의 등체적 혼합액에 리튬염인 LiPF₆이 1 M의 농도로 용해된 용액을 준비했다.

상기에서 제작한 정극 11매, 부극 10매 및 세퍼레이터 11매를, 인접하는 정극 및 부극끼리의 정극 활물질층과 부극 활물질층이 세퍼레이터를 통해 마주 보도록 차례로 적층하여 적층체(발전 요소)를 제작했다(도1 참조).

계속해서, 각 정극 리드 및 부극 리드를 정극 및 부극 탭에 용접하고, 정극 탭 및 부극 탭이 외부로 도출하도록, 얻어진 적층체(발전 요소)를 알루미늄 라미네이트 시트로 이루어지는 외장체 내에 넣었다. 그 후 상기에서 준비한 전해액을 주입하여 밀봉함으로써, 적층형의 리튬 이온 전지를 완성시켰다(도2 참조).

그 후 상기에서 얻어진 적층형의 리튬 이온 전지를 도3에 도시한 바와 같이 셀 접속 버스 바아를 이용하여 3 직렬로 연결하여 팩전지를 제작하고, 후술하는 단락 시험에 이용했다.

<단락 시험에 의한 방전시의 온도 상승 확인 시험>

제1 내지 제5 실시예 및 제1 비교예 각각의 팩전지를, 조립 후 0.5 C로 만충전 상태(4.2 V : 전지 단자 전압)까지 초회 충전하고, 만충전 상태에서 1주간 에이징 후, 1 C로 2.0 V(전지 단자 전압)까지 초회 방전하여 용량 측정을 행했다. 그 후 각 팩전지 또는 전지는 0.5 C로 만충전 상태까지 충전 후, 도4에 도시한 바와 같이 단락 시험으로서 팩전지 전체에 직경 3 ㎜의 도전성 부재를 관통시켰다. 계속해서, 100 C의 방전을 2.0 V(전지 단자 전압)까지 행하고, 방전시의 전지표면 온도를 측정했다. 전지 표면 온도는 전지의 라미네이트 외장재의 중앙부(도2의 부호 G의 부위)에 열전대를 장착하여 전지의 최대 상승 온도를 측정했다. 팩전지에서는 3개의 전지 전체에 열전대를 장착하고, 각 전지의 최대 상승 온도의 평균값을 전지 표면 온도로 했다. 실험 결과를 표1에 나타낸다.

표1에 나타낸 바와 같이 제1 내지 제5 실시예의 팩전지에서는 온도 상승은 75 ℃ 이하에 머물렀다. 이 점으로부터 단락 전류는 그 발생으로부터 500 msec 이내로 차단되었다고 예상된다. 또한, 다시 전지를 사용하는 것이 가능했다. 이에 반해, 제1 비교예의 팩전지에서는, 단락 전류는 차단되지 않고 120 ℃까지 온도 상승이 관찰되어, 전지를 다시 사용할 수는 없었다.

또한, 제1 비교예에서 이용한 전지가 단독으로 단락한 경우에, 당해 단락은 차단될 수 있는 것을 나타내는 목적으로, 참고예를 실시했다. 구체적으로는, 제1 비교예에서 이용한 전지를 팩전지로 하지 않고 단독으로 이용하고, 제1 참고예로 했다. 또한, 정극 집전체로서의 알루미늄박의 두께를 20 ㎛로 한 것 이외에는 제1 참고예와 같은 수법에 의해 제2 참고예를 실시했다. 표1에 나타낸 바와 같이, 제1 내지 제2 참고예에서는 전지의 온도 상승이 60 내지 65 ℃에 머물러, 다시 전지를 사용하는 것이 가능했다.

<집전체의 소손(파단)의 유무의 확인>

제1 내지 제5 실시예 및 제1 비교예 각각의 팩전지 및 제1 내지 제2 참고예의 전지에 대해, 100 C의 방전 후에, 또한 충방전 가능한지 확인한 후, 이들 팩전지 및 전지를 해체하여 집전박의 소손(파단)의 유무를 확인했다.

제1 내지 제5 실시예의 팩전지에서는, 모든 집전체의 단락 부위의 주변이 소손되어 도통 파단부가 형성되어 있는 것을 확인할 수 있었다. 한편, 제1 비교예의 팩전지 및 제1 내지 제2 참고예의 전지에서는 알루미늄박의 단락 부위의 주변이 소손되어, 알루미늄박의 단락 부위로의 전류의 흐름을 차단하고 있었으나, 구리박의 단락 부위의 주변은 소손되어 있지 않았다.

이상의 점으로부터, 전지의 구성이 완전히 동일한 제1 참고예와 제1 비교예에서, 전지 온도의 상승이 다른 것은 이하의 이유에 따른다고 생각된다. 즉, 제1 비교예와 같이 팩전지로 한 경우에는, 도4에 도시한 바와 같이 각 전지의 구리박과 단락 부재와 전지 사이 단자와의 사이에 새로운 도통 경로가 형성되고, 팩전지 전체에서 단락 전류가 계속 흘렀기 때문에 전지의 온도가 120 ℃까지 상승한 것이라 생각된다. 한편, 제1 비교예와 같은 알루미늄박의 소손(파단)이 확인된 제1 내지 제2 참고예의 전지에서는, 도4에 도시한 바와 같은 팩전지에 있어서의 새로운 도통 경로가 형성되지 않는다. 그로 인해, 알루미늄박만이 소손됨으로써 집전박의 단락 부위로의 전류의 흐름을 차단할 수 있어, 전지의 온도 상승을 60 내지 65 ℃로 억제할 수 있었던 것이라 생각된다.

이상으로부터, 단독으로는 단락을 차단 가능한 종래 전지라도 해결할 수 없는, 팩전지로 했을 때의 전지 사이에서의 단락의 차단이라는 과제가 본 발명의 전지에 따르면 해결될 수 있는 것이 나타난다.

[표1]

<제6 실시예>

(부극의 제작)

Cu(막 두께 3 ㎛)/PI(막 두께 4 ㎛)/Cu(막 두께 3 ㎛)의 순서로 적층되어 이루어지는 부극 집전체를 준비했다.

부극 활물질인 하드 카본(90 질량부) 및 바인더인 폴리불화비닐리덴(PVdF)(10 질량부)을, 슬러리 점도 조정 용매인 N-메틸-2-피롤리돈(NMP)의 적당량으로 분산시켜 부극 활물질 슬러리를 조제했다.

조제한 부극 활물질 슬러리를 상기에서 준비한 부극 집전체의 양 표면에 코팅 장치를 이용하여 도포하고, 건조시켰다. 계속해서, 롤 프레스기를 이용해, 얻어진 적층형 전극에 프레스 처리를 실시하여, 부극 활물질층(두께 : 75 ㎛)을 형성 했다. 그리고, 10 ㎝ × 5 ㎝의 크기로 자르고, 부극 집전체에 Ni제의 부극 리드를 용접하여 부극판을 제작했다.

(정극의 제작)

정극 집전체로서 Al박(막 두께 20 ㎛)을 준비했다.

정극 활물질인 LiMn₂O₄(85 질량부), 도전 조제인 아세틸렌 블랙(5 질량부) 및 바인더인 폴리불화비닐리덴(PVdF)(10 질량부)을, 슬러리 점도 조정 용매인 N-메틸-2-피롤리돈(NMP)의 적당량으로 분산시켜 정극 활물질 슬러리를 조제했다.

조제한 정극 활물질 슬러리를 상기에서 준비한 정극 집전체의 양 표면에 코팅 장치를 이용하여 도포하고, 건조시켰다. 계속해서, 롤 프레스기를 이용해, 얻어진 적층형 전극에 프레스 처리를 실시하여, 정극 활물질층(두께 : 110 ㎛)을 형성했다. 그리고, 9.5 ㎝ × 4.5 ㎝의 크기로 자르고, 정극 집전체의 단부에 Al제의 정극 리드를 용접하여 정극을 제작했다.

(팩전지의 제작)

세퍼레이터로서 폴리에틸렌제 미세 다공질막(PE 세퍼레이터)(두께 : 30 ㎛, 크기 : 10.5 ㎝ × 5.5 ㎝)을 준비했다. 또한, 전해액으로서 에틸렌카보네이트(EC)와 디메틸카보네이트(DMC)와의 등체적 혼합액에 리튬염인 LiPF₆이 1 M의 농도로 용해된 용액을 준비했다.

상기에서 제작한 적층형 전극 10매(정극 11매, 부극 10매) 및 세퍼레이터 11매를, 인접하는 적층형 전극끼리의 정극 활물질층과 부극 활물질층이 마주 보도록 차례로 적층했다.

또한, 최외층에 위치하는 적층형 전극의 활물질층의 형성은 할애하고, 또한 정극측의 최외층에 위치하는 적층형 전극의 집전체(Al면)에는 Al제의 정극 리드를 용접하고, 부극측의 최외층에 위치하는 적층형 전극의 집전체(Cu면)에는 Ni제의 부극 리드를 용접했다.

계속해서, 정극 리드 및 부극 리드가 각각 외부로 도출하도록, 얻어진 적층체(발전 요소)를 알루미늄 라미네이트 시트로 이루어지는 외장 내에 넣고, 상기에서 준비한 전해액을 주입하여 밀봉함으로써, 적층형 전지를 완성시켰다.

그 후 상기에서 얻어진 적층형 전지 2개를 도3에 도시한 바와 같이 셀 접속버스 바아를 이용하여 직렬로 연결하여 팩전지를 제작했다.

<제7 실시예>

부극 집전체에 Cu/PI/Cu박(막 두께 2.5 ㎛/5 ㎛/2.5 ㎛)을 이용한 것 이외에는 제1 실시예와 같은 전극 조성, 적층수의 전지 및 팩전지를 제작했다.

<제8 실시예>

부극 집전체에 Cu/PI/Cu박(막 두께 1 ㎛/8 ㎛/1 ㎛)을 이용한 것 이외에는 제1 실시예와 같은 전극 조성, 적층수의 전지 및 팩전지를 제작했다.

<제9 실시예>

부극 집전체에 Cu/PI/Cu박(막 두께 0.5 ㎛/9 ㎛/0.5 ㎛)을 이용한 것 이외에는 제1 실시예와 같은 전극 조성, 적층수의 전지 및 팩전지를 제작했다.

<제10 실시예>

부극 집전체에 Cu/PI/Cu박(막 두께 0.3 ㎛/9.4 ㎛/0.3 ㎛)을 이용한 것 이외에는 제1 실시예와 같은 전극 조성, 적층수의 전지 및 팩전지를 제작했다.

<제11 실시예>

부극 집전체에 Cu/PI/Cu박(막 두께 0.1 ㎛/9.8 ㎛/0.1 ㎛)을 이용한 것 이외에는 제1 실시예와 같은 전극 조성, 적층수의 전지 및 팩전지를 제작했다.

<제12 실시예>

부극 집전체에 Cu/PI/Cu박(막 두께 0.05 ㎛/9.9 ㎛/0.05 ㎛)을 이용한 것 이외에는 제1 실시예와 같은 전극 조성, 적층수의 전지 및 팩전지를 제작했다.

<제13 실시예>

부극 집전체에 Cu/PET/Cu박(막 두께 1 ㎛/8 ㎛/1 ㎛)을 이용한 것 이외에는 제1 실시예와 같은 전극 조성, 적층수의 전지 및 팩전지를 제작했다.

<제2 비교예>

부극 집전체에 Cu박(막 두께 10 ㎛)을 이용한 것 이외에는 제6 실시예와 같은 전극 조성, 적층수의 전지 및 팩전지를 제작했다.

<제3 비교예>

부극 집전체에 Cu/PET/Cu박(막 두께 2 ㎛/6 ㎛/2 ㎛)을 이용한 것 이외에는 제1 실시예와 같은 전극 조성, 적층수의 전지 및 팩전지를 제작했다.

<(용량 측정) 단락 시험>

제6 내지 제13 실시예, 제2 및 제3 비교예의 각각의 팩전지에 대해 전지 조립 후 0.5 C로 초회 충전 방전 후, 만충전 상태(4.2 V)에서 1주간 에이징하고, 1 C 비율로 용량 측정을 행했다. 그 후 각 팩전지 모두 100 C의 방전을 행하고, 방전시의 전지 표면 온도(라미네이트 외장부의 중앙부에 열전대를 설치 ; 도2의 부호 G의 부위에 설치)를 측정했다. 결과를 하기 표2에 나타낸다. 또한, 제2 비교예를 기준으로 한 상대 에너지 밀도를 나타내는 그래프를 도7에 나타내고, 제2 비교예를 기준으로 한 상대 온도 상승을 나타내는 그래프를 도8에 나타낸다.

<금속층의 소손(파단)의 유무의 확인>

제6 내지 제13 실시예, 제2 및 제3 비교예의 각각의 팩전지에 대해 상술한 100 C의 방전 후에, 또한 충방전 가능한지 확인한 후, 이들 팩전지 및 전지를 해체하여 집전박의 소손(파단)의 유무를 확인했다.

그 결과, 모든 실시예에 있어서, 모든 집전체의 단락 부위의 주변이 소손되어 도통 파단부가 형성되어 있는 것을 확인할 수 있었다. 한편, 제2 및 제3 비교예의 팩전지에서는 알루미늄박의 단락 부위의 주변이 소손되어, 알루미늄박의 단락 부위로의 전류의 흐름을 차단하고 있었으나, 구리박의 단락 부위의 주변은 소손되어 있지 않았다.

[표2]

도1은 본 발명 전지의 대표적인 일 실시 형태인 리튬 이온 전지의 전체 구조를 모식적으로 나타낸 단면 개략도.

도2는 본 발명의 전지의 대표적인 실시 형태인 리튬 이온 전지의 외관을 나타낸 사시도.

도3은 제1 실시 형태의 전지로 구성되는 팩전지의 대표적인 실시 형태를 모식적으로 나타낸 외관도. 도3의 (a)는 팩전지의 평면도이고, 도3의 (b)는 팩전지의 정면도이고, 도3의 (c)는 팩전지의 측면도.

도4는 팩전지를 구성하는 복수의 전지 사이에서 단락 발생시의 메커니즘을 나타내는 도면. 상세하게는, 2개의 전지를 직렬로 접속한 경우에 있어서, 이들 2개의 전지에 외부로부터 도전체가 관통하고, 이 도전체를 통해 2개의 전지 사이에 단락 회로가 형성된 경우의 예로서, 이들 2개의 전지를 연통하여 단락을 발생시켜 시험을 행했을 때의 상황을 모식적으로 도시하는 단면 개략도.

도5는 도3에 도시한 팩전지를 탑재한 차량의 개념도.

도6은 제2 실시 형태의 리튬 이온 전지에 있어서의 부극 집전체의 면 방향에 수직인 방향에서 절단한 단면도.

도7은 제6 내지 제13 실시예, 제2 및 제3 비교예의 각각의 팩전지에 대해 제2 비교예의 팩전지를 기준으로 한 상대 에너지 밀도를 나타내는 그래프.

도8은 제6 내지 제13 실시예, 제2 및 제3 비교예의 각각의 팩전지에 대해 제2 비교예의 팩전지를 기준으로 한 상대 온도 상승을 나타내는 그래프.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 집전체(집전박)

10, 10a, 10b : 리튬 이온 전지

11 : 정극 집전체

12 : 정극 활물질층

13 : 전해질층

14 : 부극 집전체

14a : 최외층 부극 집전체

14b : 금속층

14c : 보강층

15 : 부극 활물질층

16 : 단전지층

17, 57 : 발전 요소

18, 58 : 정극 탭

19, 59 : 부극 탭

20 : 정극 단자 리드

21 : 부극 단자 리드

22, 52 : 전지 외장재(라미네이트 필름)

25 : 전지 사이의 연결 단자

27 : 도통 파단부(공간부)

30 : 도전성 부재

40 : 팩전지

50 : 리튬 이온 전지

250 : 소형 팩전지

300 : 팩전지

310 : 접속 지그

400 : 전기 자동차

D : 집전체의 두께

E : 전지 전압

I : 단락 전류

Rb : 전극 저항

Rn : 단락 부위의 저항

Claims (16)

1. 제1 집전체에 정극 활물질층 또는 부극 활물질층의 한쪽이 형성되어 이루어지는 제1 전극과,

   제2 집전체에 정극 활물질층 또는 부극 활물질층의 다른 쪽이 형성되어 이루어지는 제2 전극과,

   상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 위치하는 전해질층을 갖는 단전지층을 포함하는 발전 요소와,

   상기 발전 요소를 봉입하는 외장재를 갖는 적층형 전지가, 복수 전기적으로 접속되어 결정되는 팩전지이며,

   적어도 2개의 전지가 전기적으로 직렬로 접속되고,

   직렬로 접속된 2개의 전지에 외부로부터 직경 3㎜의 도전체가 관통한 경우에,

   상기 2개의 전지의 각각의 내부에 있어서, 상기 제1 집전체, 상기 도전체 및 상기 제2 집전체로 형성되는 제1 단락 회로를 흐르는 단락 전류에 의해 당해 전지의 상기 제1 집전체의 단락 부위가 융해되어 제1 도통 파단부가 형성되고,

   상기 2개의 전지의 2개의 제2 집전체 및 상기 도전체로 형성되는 제2 단락 회로를 흐르는 단락 전류에 의해 상기 2개의 전지의 적어도 한쪽의 상기 제2 집전체의 단락 부위가 융해되어 제2 도통 파단부가 형성되도록, 상기 제1 집전체 및 상기 제2 집전체의 두께 및 재료가 선택되어 이루어지는, 팩전지.
2. 제1항에 있어서, 상기 제1 도통 파단부가 형성된 후에, 상기 제2 도통 파단부가 형성되는, 팩전지.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 도통 파단부가 형성되는 두께로 상기 제1 집전체 및 상기 제2 집전체가 형성되어 있는, 팩전지.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 도통 파단부가 형성되는 재료로 상기 제1 집전체 및 상기 제2 집전체가 형성되어 있는, 팩전지.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 집전체를 구성하는 도전성 재료의 융해 온도가 상기 제2 집전체를 구성하는 도전성 재료의 융해 온도보다도 낮고, 상기 제1 집전체가 상기 제2 집전체보다도 두꺼운, 팩전지.
6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 집전체의 구성 재료와 상기 제2 집전체의 구성 재료가 다른, 팩전지.
7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 집전체가 알루미늄으로 구성되고, 상기 제2 집전체가 구리로 구성되는, 팩전지.
8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 팩전지를 구성하는 전지가 리튬 이온 2차 전지인, 팩전지.
9. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 집전체의 두께가 1 내지 26㎛이고, 상기 제2 집전체의 두께가 1 내지 9㎛인, 팩전지.
10. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제2 집전체가, 집전체의 강성을 보강하기 위한 보강층과, 상기 보강층의 양쪽 표면에 형성되어 이루어지는 도전성층으로 이루어지는, 팩전지.
11. 제10항에 있어서, 상기 도전성층의 합계 두께가 0.1 내지 6㎛이고, 상기 제2 집전체의 합계 두께가 6 내지 12㎛인, 팩전지.
12. 제1항에 있어서, 상기 적층형 전지가 리튬 이온 2차 전지이고,

    상기 제1 집전체가 알루미늄으로 구성되고, 상기 제1 집전체의 두께가 1 내지 26㎛이고,

    상기 제2 집전체가, 집전체의 강성을 보강하기 위한 보강층과, 상기 보강층의 양쪽 표면에 형성되어 이루어지는 구리로 구성되는 도전성층으로 이루어지고, 상기 도전성층의 합계 두께가 0.1 내지 6㎛인, 팩전지.
13. 제10항에 있어서, 상기 보강층이 수지로 구성되는, 팩전지.
14. 제13항에 있어서, 상기 수지가 폴리이미드 또는 폴리에틸렌테레프탈레이트인, 팩전지.
15. 제1항에 있어서, 상기 적층형 전지가 리튬 이온 2차 전지이고,

    상기 제1 집전체가 알루미늄으로 구성되고, 상기 제2 집전체가 구리로 구성되고,

    상기 제1 집전체의 두께가 1 내지 26㎛이고, 상기 제2 집전체의 두께가 1 내지 9㎛인, 팩전지.
16. 제1항 또는 제2항에 기재된 팩전지를 모터 구동용 전원으로서 탑재하여 이루어지는, 차량.

Images