KR101264419B1 - 전지 - Google Patents

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히로유끼 모리따
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Abstract

본 발명은 생산성이 우수하고, 고전지 용량을 유지할 뿐만 아니라 전지 특성이 높은 전지를 얻는 것을 과제로 한다.
본 발명은 정극 집전체 상에 정극 활성 물질층을 마련한 정극이, 정극 활성 물질층이 상호 대향하도록 굴곡되어 있으며, 이 정극 활성 물질층이 대향하는 부분에 금속 리튬 또는 금속 리튬 합금으로 이루어지는 부극이 배치되도록 전지 소자를 구성한 것이다. 이 전지 소자는 적층 필름으로 외장되고, 정극 단자 및 부극 단자를 외부에 도출하여 전지가 된다. 또한, 상기 전지에서, 정극의 굴곡부가 활성 물질 미도포부가 되도록 하여 전지를 제조할 수도 있다. 또한, 부극으로서, 부극 집전체에 금속 리튬 또는 금속 리튬 합금을 압착하여 제조한 것을 이용하는 것도 가능하다. 또한, 정극 단자 용착 부분이 활성 물질 미도포부가 되도록 한 정극을 이용한 전지 구성, 또는 정극 단자가 용착된 정극 집전체 단부를 부극을 덮도록 하여 다른 하나의 정극 집전체 단부와 접촉시켜 테이프로 고정한 전지 소자를 이용한 전지 구성으로 함으로써 생산성이 보다 우수하고, 고전지 용량, 고전지 특성을 갖는 전지를 제조할 수가 있다.
정극 집전체, 리튬 전지, 전지 소자, 정극 단자, 부극 단자

Description

전지{BATTERY}
도 1은 문헌 1의 전지 구성을 설명하는 단면도.
도 2는 제1 실시 형태를 적용하여 제조한 전지의 외관을 나타내는 모식도.
도 3은 전극을 굴곡시켜 전지 소자를 제조한 경우의 단면도.
도 4는 전극을 굴곡시켰을 때의 형상을 나타내는 모식도.
도 5는 제1 실시 형태를 적용하여 전지를 제조할 때 외장으로서 이용되는 적층 필름의 구성을 나타내는 단면도.
도 6은 전지 소자를 적층 필름으로 외장할 때의 형상을 나타내는 모식도.
도 7은 굴곡부에 활성 물질 미도포부를 마련하여 전지 소자를 제조한 경우의 단면도.
도 8은 집전체를 볼록 접기로 굴곡시킨 경우에 활성 물질층에 균열이 발생하는 형상을 나타내는 모식도.
도 9는 집전체를 볼록 접기로 굴곡시킨 경우의 굴곡부의 형상을 나타내는 모식도.
도 10은 집전체를 볼록 접기로 굴곡시킨 경우의 굴곡부의 일부분을 나타내는 모식도.
도 11은 적절한 미도포부를 마련한 경우의 볼록 접기 굴곡부의 형상을 나타 내는 모식도.
도 12는 최외면의 정극폭을 내면의 정극폭보다도 넓게 취했을 때의 형상을 나타내는 단면도.
도 13은 적층한 전극의 단부끼리를 테이프로써 점착하여, 부극의 돌출을 방지하는 경우의 전지 구성을 나타내는 모식도.
도 14는 -40℃의 환경 하에서 10 ㎃ 방전 중의 폐쇄 회로 전압을 방전 심도별로 측정한 결과를 나타내는 개략선도.
도 15는 스크린 인쇄의 공정을 나타내는 모식도.
도 16은 스크린 인쇄에 의해 활성 물질 미도포부를 마련한 정극을 이용한 리튬 전지의 구성을 나타내는 단면도.
도 17은 스크린 인쇄에 의해 활성 물질 미도포부를 마련한 정극을 이용한 리튬 전지의 방전 중기의 형상을 나타내는 단면도.
도 18은 스크린 인쇄에 의해 활성 물질 미도포부를 마련한 정극을 이용한 리튬 전지의 방전 말기의 형상을 나타내는 단면도.
도 19는 제2 실시 형태를 적용한 부극 집전체를 나타내는 모식도.
도 20은 제2 실시 형태를 적용한 부극 집전체를 나타내는 모식도.
도 21은 제2 실시 형태를 적용한 리튬 전지를 나타내는 단면도.
도 22는 제2 실시 형태를 적용한 리튬 전지의 방전 말기의 형상을 나타내는 단면도.
도 23은 실시예 3-1에서 이용한 부극을 나타내는 모식도.
도 24는 비교예 3-1에서 이용한 부극을 나타내는 모식도.
도 25는 실시예 3에서의 측정 결과를 나타내는 그래프.
도 26은 제1 및 제2 실시 형태의 정극의 구조를 나타내는 모식도.
도 27은 제3 실시 형태를 적용하여 제조한 전지의 단면도.
도 28은 제3 실시 형태를 적용한 정극을 나타내는 모식도.
도 29는 제3 실시 형태를 적용한 전지의 구성을 나타내는 모식도.
도 30은 제3 실시 형태를 적용하여 제조한 전지 소자를 나타내는 모식도.
도 31은 제3 실시 형태를 적용한 전지의 제조 방법을 나타내는 모식도.
도 32는 제3 실시 형태를 적용한 전지의 외관을 나타내는 모식도.
도 33은 비교예 5-1에서 제조한 전지의 구성을 나타내는 단면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명>
1: 정극
1a: 정극 활성 물질
1b: 정극 집전체
2: 부극
2a: 부극 활성 물질
2b: 부극 집전체
3: 절연성 기체
4: 보호 시트
10, 100: 전지
11, 31, 71, 81, 101, 111: 정극
11a, 31a, 71a, 81a, 91a, 101a, 111a: 정극 활성 물질
11b, 31b, 71b, 81b, 91b, 101b, 111b: 정극 집전체
12, 82, 102: 부극
13, 73, 83, 103: 세퍼레이터
14, 74, 94, 104: 정극 단자
15, 75, 84, 85, 105: 부극 단자
16, 106: 적층 필름
20, 70, 80, 110: 전지 소자
21: 금속박
22: 외장층
23: 실란트층
24, 25: 접착층
26: 테이프
36a, 36b, 107a, 107b: 정극 활성 물질층 미도포부
40: 집전체
41: 활성 물질층
61: 워크(work)
62: 마스크
63: 스퀴지(squeegee)
64: 활성 물질
72, 72a, 72b: 리튬 부극
82a, 102a: 금속 리튬 또는 금속 리튬 합금
82b, 102b: 부극 집전체
108: 미도포부
[문헌 1] 일본 특허 공개 (평)6-187998호 공보
본 발명은 전지 특성 및 생산성이 우수한 편평형 일차전지에 관한 것이다.
현재, 코인형 리튬 전지는 퍼스널 컴퓨터, 복사기, 비디오 카메라, 게임기등, 전자 제품의 클럭(clock)용 전원 또는 메모리 백업용 전원으로서 이용될 뿐만 아니라, 자동 판매기 또는 가스 미터, 스마트 키 시스템, 타이어 압력 모니터링 시스템, 차량용 네비게이션 시스템, 전자 선반 라벨 등 고온에서 저온까지의 폭넓은 사용 온도 범위에서의 구동용 전원으로서의 용도가 기대되고 있다.
그러나, 최근 코인형 전지를 이용하는 기기측에 필요한 부하 특성 또는 방전 용량, 및 전지에 요구되는 형상(박형)을 만족시키기 위해서, 복수의 코인형 전지를 병렬로 접속하여 이용하는 다수의 응용을 볼 수 있다. 이러한 사용 방법은 전극의 반응 면적이 매우 작은 코인형 전지의 부하 특성 또는 방전 용량이 응용의 요구 사 항에 잘 부합되지 않는다는 것을 나타낸다.
통상적으로, 기기에 전지를 배치하기 위해서는 용접 등이 필요해져서, 매우 복잡한 제조 공정이 될 뿐만 아니라 기기 설계에도 매우 큰 제약을 부과하게 된다. 그 외에, 병렬로 접속되는 전지가 3개 이상으로 증가되면 전지 사이의 용량 변동에 기인하는 문제가 발생한다. 예를 들면, 다른 것보다도 방전 용량이 작은 전지가, 통상적이라면 방전이 종료되는 상태에서도 방전을 계속하여 과방전을 일으키게 되거나, 또는 다른 전지로부터 충전되어 가스 발생 또는 내부 단락을 일으킬 우려가 있어 매우 위험하다.
이러한 문제를 해결하기 위해서, 전지 내부의 공간을 유효하게 이용하여 전지 용량의 향상을 도모한 사각형 전지가 이용된다.
따라서, 상기 문헌 1에 나타낸 바와 같이, 전극을 병풍형으로 접어 전지를 제조함으로써, 반응 면적을 증대시키고, 큰 전류를 흐르게 할 수 있어 박형에도 대응한 전지를 얻는 것이 가능해졌다.
도 1은 문헌 1에서의 일 실시 형태의 전지의 구성을 나타내는 모식도이다. 문헌 1의 발명에서는 절연성을 갖는 기체(3) 상, 또는 절연성을 갖는 기체(3)에 마련한 정극 집전체(1b) 상에 정극 활성 물질(1a)을 도포함으로써 제조한 정극과, 절연성을 갖는 기체(3) 상, 또는 절연성을 갖는 기체(3)에 마련한 부극 집전체(2b) 상에 부극 활성 물질(2a)을 도포함으로써 제조한 부극의 각각에 보호 시트(4)를 마련하여, 도 1과 같은 상태로 접어 전지 소자를 제조하고, 전지 소자를 금속 재료로 이루어지는 외장 캔 또는 수지 재료로 이루어지는 전지 케이스에 수납함으로써 전 지를 형성한다.
부극에 금속 리튬 또는 금속 리튬 합금을 이용한 전지에서는, 방전이 진행됨에 따라서 리튬이 소비되어 부극이 얇아진다. 그러나, 코인형 리튬 전지 또는 상술한 문헌 1과 같이 금속 케이스를 외장에 이용한 전지의 경우, 금속 케이스는 리튬의 소비에 의한 전지 소자의 치수 변화에 따를 수가 없어, 정·부극 사이 또는 정극 및 정극 케이스의 접촉성이 나빠진다. 이 때문에, 특히 방전 말기에서 전지 내부의 임피던스가 상승하여 부하 특성이 극단적으로 저하된다는 문제가 생긴다.
따라서, 본 발명은 상기 문제점을 해소하고, 박형이면서 방전 말기에서도 부하 특성을 가질 뿐만 아니라, 생산성이 우수한 전지를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 금속박으로 이루어지는 정극 집전체의 한쪽면에만 정극 활성 물질층이 마련된 정극이, 정극 활성 물질층이 상호 대향하도록 굴곡되어 있으며, 정극 활성 물질층이 대향하는 면에 세퍼레이터를 통하여 금속 리튬 또는 금속 리튬 합금으로 이루어지는 부극을 배치한 전지이다. 이 때, 정극이 굴곡된 굴곡부에는 활성 물질층 미도포부를 마련할 수도 있다.
또한, 본 발명은, 금속박으로 이루어지는 정극 집전체의 한쪽면에만 정극 활성 물질층이 마련된 정극이, 정극 활성 물질층이 상호 대향하도록 굴곡되어 있으며, 정극 활성 물질층이 대향하는 면에 세퍼레이터를 통하여 금속 리튬 또는 금속 리튬 합금을 부극 집전체에 압착시켜 이루어지는 부극을 배치한 전지이다.
바람직하게는, 부극에 이용되는 집전체의 리튬 압착면의 일부 또는 전체 면에 개구를 갖는 것으로 한다.
또한, 본 발명은 금속박으로 이루어지는 정극 집전체의 한쪽면에만 정극 활성 물질층이 마련된 정극이, 정극 활성 물질층이 상호 대향하도록 굴곡되어 있으며, 정극 단부에는 정극 활성 물질층 미도포부가 마련되어 있고, 이 미도포부 또는 이 미도포부의 이면에 정극 단자가 용착된 전지이다. 또한, 정극의 일 단부를 부극을 덮도록 하여 또 하나의 정극 단부에 접촉시킨 구성으로 할 수도 있다.
이하, 본 발명의 일 실시 형태에 대하여 도면을 참조하면서 설명한다.
도 2는 본 발명을 적용한 전지(10)의 구성을 나타낸다. 이 전지(10)는 외장이 적층 필름(16)으로 이루어지고, 정극, 부극 각각에 접속한 정극 단자(14) 및 부극 단자(15)가 적층 필름(16)의 점착부로부터 도출되어 제조된다.
이하, 본 발명을 적용한 전지의 제조 방법에 대하여 설명한다.
[정극]
정극(11)은 정극 활성 물질을 함유하는 정극 활성 물질층(11a)이 정극 집전체(11b)의 한쪽면 상에 형성되어 이루어진다. 정극 집전체(11b)는, 예를 들면 알루미늄(Al)박, 니켈(Ni)박, 티탄(Ti)박 또는 스테인레스(SUS)박 등의 금속박에 의해 구성된다.
정극 활성 물질층(11a)은, 예를 들면 정극 활성 물질, 도전제 및 결착제를 함유하여 구성된다. 이들을 균일하게 혼합하여 정극 합제(合劑)로 하고, 이 정극 합제를 용제 중에 분산시켜 슬러리형으로 만든다. 이 때, 증점제를 이용하여 소정의 점도를 갖도록 조정한다. 계속해서, 이 슬러리를 정극 집전체(11b) 상에 균일하게 도포하고, 정극 합제 중의 수분을 제거하기 위해서 진공 건조기로 건조시킴으로써 정극(11)이 제조된다. 여기서, 정극 활성 물질, 도전제, 결착제 및 용제는 균일하게 분산되어 있으면 좋고, 그 혼합비에는 구애받지 않는다.
정극 활성 물질로서는, 3 V계의 전지이면 이산화망간 또는 불화흑연, 1.5 V계이면 황화철을 선택하는 것이 가능하다. 또한, 각각의 질량 에너지 밀도는 이산화망간 308 mAh/g, 불화흑연 860 mAh/g, 제2황화철 890 mAh/g이며, 대극으로서 이용하는 리튬 금속은 3860 mAh/g이다.
또한, 도전제로서는, 예를 들면 카본 블랙, 흑연 또는 아세틸렌 블랙 등의 탄소 재료 등이 이용된다. 또한, 결착제로서는, 예를 들면 폴리불화비닐리덴, 스티렌부타디엔 고무(SBR), 폴리비닐리덴플루오라이드 등이 이용된다. 또한, 용제로서는, 예를 들면 에탄올 등이 이용된다.
정극 활성 물질층(11a)은 다이 코팅법, 전사 인쇄법, 스크린 인쇄법 등을 이용하여 형성할 수 있다. 생산성이나 설비 비용의 관점에서 생각하면, 금속박의 한쪽면에만 활성 물질을 도포하는 것이 바람직하다. 즉, 양면에 활성 물질을 도포하는 경우, 1대의 기계로 실시하기 위해서는 한쪽면에 인쇄한 전극을 건조시킨 후 권취하고, 이면에 다시 활성 물질을 도포, 건조시켜 권취하는 공정이 필요하게 된다. 또는 한쪽면에 활성 물질을 도포하고 건조시킨 직후에, 이면에 활성 물질을 도포, 건조, 권취하는 표리 연속 공정으로 도포를 행하는 경우, 활성 물질을 도포하는 설 비가 표면용과 이면용의 2가지가 필요하게 되어 비용이 매우 높아진다. 이 때문에, 한쪽면 인쇄로 전극을 구성함으로써 생산성의 향상 또는 설비 투자에 필요한 비용을 대폭 삭감할 수 있다.
정극 집전체(11b) 상에 정극 활성 물질층(11a)을 형성하여 제조한 정극(11)은 정극 단부에 스폿 용접 또는 초음파 용접 등으로 정극 단자(14)를 접속한다. 이 정극 단자(14)는 금속박이 바람직하지만, 전기 화학적 및 화학적으로 안정적이고, 도통이 얻어지는 것이면 금속이 아니더라도 문제는 없다. 정극 단자의 재료로서는, 예를 들면 알루미늄 등을 들 수 있다.
[부극]
부극(12)으로서는, 금속 리튬 또는 금속 리튬 합금(금속 리튬인지 금속 리튬 합금인지를 특별히 한정하지 않는 경우에는 리튬이라고 적절히 칭함)을 이용한다. 부극(12)도 정극(11)과 마찬가지로 단부에 스폿 용접 또는 초음파 용접 등으로 부극 단자(15)를 접속한다. 이 부극 단자(15)는 금속박이 바람직하지만, 전기 화학적 및 화학적으로 안정적이고, 도통이 얻어지는 것이면 금속이 아니더라도 문제는 없다. 부극 단자의 재료로서는, 예를 들면 구리(Cu), 니켈, 스테인레스, 니켈로 피복한 스테인레스 또는 철(Fe) 등을 들 수 있다.
[세퍼레이터]
세퍼레이터(13)는 그 소재가 유리 섬유, 세라믹 섬유, 폴리페닐렌설피드, 폴리불화비닐리덴, 폴리4불화에틸렌, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 등으로 이루어지는 수지 재료 중 어느 1종 또는 복수종으로부터 선택되는 미소 다공성 필름 또는 부직포로부터 선택된다. 그 중에서도, 저온 특성을 개선한다는 관점에 착안한 경우, 정·부극 사이의 폭을 좁힐 수 있는 미소 다공성 필름이 바람직하다.
[전해액]
전해액의 유기 용매는 폴리카보네이트, 에틸렌카보네이트, 부틸렌카보네이트, γ-부티로락톤, 술포란, 3-메틸술포란, 디메톡시에탄, 디메틸카보네이트, 에틸메틸카보네이트, 디에틸카보네이트, 1,3-디옥솔란으로부터 임의의 1종 또는 복수종 중에서 선택할 수가 있다.
전해액 염으로서는 과염소산리튬, 6불화인산리튬, 3불화 메탄술폰산리튬, 4불화붕산리튬, 요오드화리튬 등으로부터 임의의 1종 또는 복수종 중에서 선택할 수가 있다.
이러한 재료를 이용하여 전지 소자(20)를 제조한다. 도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 정극(11)은 정극 집전체(11b)의 한쪽면에 형성된 정극 활성 물질층(11a) 면끼리 대향하도록 3회 이상 굴곡시키고, 그 정극 활성 물질층(11a)이 대향하는 면 사이에 세퍼레이터(13)를 통해 리튬으로 이루어지는 부극(12)을 배치한다. 정극 활성 물질층(11a) 면을 내측으로 향하게 함으로써, 부극(12)은 단면 이외에는 외부에 노출되는 경우는 없다. 리튬은 활성이 매우 높아 흡습하기 쉬우므로, 드라이 룸(dry room) 등 노점이 낮은 환경에서 취급된다. 그러나, 그 환경에서도 작업자 등으로부터 발생하는 수분을 흡습하여 수산화리튬 등의 피막을 형성하여 전지의 특성을 악화시키기 때문에, 제조 공정상 신속하게 세퍼레이터를 통한 정극에 의해 전극 소자를 조립하여, 그 표면을 덮는 것은 부극의 취급상 매우 중요하다.
[전지의 제조]
상술한 바와 같이 하여 제조한 전지 소자(20)를, 두께 100 ㎛ 정도의 적층 필름(16)으로 이루어지는 외장재로 피복하여 전지(10)를 제조한다. 전지(10)의 제조에 이용하는 적층 필름(16)의 구성으로서, 이하에 나타내는 바와 같은 재료를 사용할 수가 있다.
도 5는 적층 필름(16)의 주된 구성의 일례를 나타낸다. 참조 부호(21)로 나타내는 금속박은 수지 필름으로 이루어지는 외장층(22) 및 수지 필름으로 이루어지는 내장층(23; 이하, 실란트층이라 적절하게 칭함)에 끼워진, 방습성, 절연성을 갖는 다층 필름으로 이루어진다. 금속층(21)은 외장재의 강도 향상 외에, 수분, 산소, 빛의 진입을 막아 내용물을 보호하는 가장 중요한 역할을 담당하고 있으며, 스테인레스 또는 니켈 도금을 실시한 철 등을 재료로서 적절하게 이용할 수 있지만, 경량성, 신장성, 가격 및 가공의 용이성 면에서 알루미늄(Al)이 가장 바람직하다. 또한 필요하다면 금속층(21), 외장층(22) 및 실란트층(23) 각각의 사이에 접착층(24, 25)을 마련할 수도 있다.
외장층(22)에는 외관의 아름다움, 강도, 유연성 등의 면에서 나일론(Ny), 또는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌(PE)이 이용되며, 이들 중 복수종을 선택하여 이용할 수도 있다.
또한, 실란트층(23)은 열 또는 초음파로 용융되어 상호 융착되는 부분으로, 폴리에틸렌(PE), 무연신 폴리프로필렌(CPP), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 나일 론(Ny) 외에, 저밀도 폴리에틸렌(LDPE), 고밀도 폴리에틸렌(HDPE), 직쇄상 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE)이 사용 가능하고, 이들로부터 복수종을 선택하여 이용하는 것도 가능하다.
적층 필름의 가장 일반적인 구성은 외장층/금속박/실란트층=PET/Al/PE이다. 또한, 이 조합뿐만 아니라, 이하에 나타내는 바와 같은 다른 일반적인 적층 필름의 구성을 채용할 수가 있다. 즉, 외장층/금속막/실란트층=Ny/Al/CPP, PET/Al/CPP, PET/Al/PET/CPP, PET/Ny/Al/CPP, PET/Ny/Al/Ny/CPP, PET/Ny/Al/Ny/PE, Ny/PE/Al/LLDPE, PET/PE/Al/PET/LDPE 또는 PET/Ny/Al/LDPE/CPP로 할 수 있다. 또한 여기서 상술한 바와 같이, 금속박으로서는 Al 이외의 금속을 채용할 수가 있음은 물론이다.
도 6에 도시한 바와 같이, 상술한 바와 같은 적층 필름(16)에 전지 소자(20)를 끼우고, 전해액을 주입하기 위한 1변을 남겨 두고 열 용착한다. 전지 내부에 전해액을 주입하고, 전지 내부의 공기를 가능한 한 제거하기 위해 남겨진 변을 감압 하에서 열 용착하여, 도 2에 도시한 바와 같은 전지(10)를 제조하였다.
전지 소자(20)는 얇고, 열 용착은 감압 하에서 행해지기 때문에, 적층 필름(16)을 그대로 이용하여도 문제는 없지만, 전지의 내부 용적을 유효하게 이용하기위해서 미리 오목부를 갖도록 성형하고, 전지 소자(20)가 이 오목부에 포함되도록 할 수도 있다.
이와 같이 전극을 접는 구성을 이용함으로써 높은 생산성을 유지하는 것이 가능하다. 또한 방전이 진행되어 리튬의 소비가 진행되고, 부극이 얇아진 경우여 도 내부, 외부의 압력차에 의한 적층 외장의 변형, 정·부극 사이의 접촉 저하를 방지할 수 있다. 이에 따라, 전지 특성의 저하를 해소하여, 방전 말기까지 큰 전류가 흐르게 할 수 있다.
또한, 이하의 방법을 이용함으로써, 생산성이 보다 우수하고, 높은 전지 특성을 갖는 전지를 얻을 수 있다.
예를 들면, 정극 활성 물질을 종래보다도 두껍게 형성하여 전지를 제조함으로써 전지 용량을 향상시킬 수 있다. 그러나, 이러한 경우, 전극을 굴곡할 때 활성 물질의 박리 또는 탈락이 생긴다. 따라서, 예를 들면 두께 100 ㎛ 이상의 두꺼운 전극을 이용하는 경우에는 스트립형 전극을 적층하여 구성해야만 한다.
그러나, 스트립형 전극을 적층하는 경우, 전극의 취급성이나 전극끼리의 위치 정밀도를 조절하기 위해서는 복잡한 공정이 필요해져서 생산성이 뒤떨어지게 된다.
따라서, 도 7에 도시한 바와 같이, 굴곡부에 정극 활성 물질을 도포하지 않은 정극 활성 물질 미도포부(36a, 36b) 등을 마련하고, 정극(31)을 굴곡시켜 전지를 제조함으로써 정극 활성 물질의 탈락 등의 불량의 발생을 적게 할 수 있다. 또한, 정극 활성 물질 미도포부(36a)는 정극 활성 물질층을 외측으로 하여 굴곡시킨 볼록부의 미도포부이고, 정극 활성 물질 미도포부(36b)는 정극 활성 물질층을 내측 로 하여 굴곡시킨 오목부의 미도포부이다.
그러나, 전극의 집전체로서 이용되는 금속박은 인쇄시에 장력을 유지하면서 인쇄하는 편이 연속 생산성 면에서는 양호하기 때문에, 신장성이 거의 없는 경질의 금속박을 이용하고 있다. 이 때문에, 전극을 굴곡시키는 경우에서도 금속박이 신장되는 경우는 거의 없다.
도 8에 도시한 바와 같이, 집전체(40) 상에 활성 물질층(41)을 형성한 전극이 볼록 접기가 되는 경우, 금속박의 절곡에 대하여 활성 물질의 외측에 해당하는 부분의 신장이 따라갈 수 없어, 전극의 균열이 발생한다(도 8C). 그 균열을 기점으로 집전체가 스프링백(spring-back)함으로써 금속박의 박리 및 탈락이 발생한다. 가령 미도포부가 있는 경우에도 충분한 미도포 폭이 마련되어 있지 않은 경우에는 마찬가지의 원인으로 박리가 발생한다.
또한, 전극이 오목 접기가 되는 경우, 활성 물질이 수축 방향으로 압축되기 때문에, 탈락 또는 박리 발생의 가능성은 적다. 그러나, 생산성을 고려하면 이 부분에도 미도포부를 마련해 놓음으로써 전극의 절곡 위치를 명확화할 수가 있다. 이에 따라, 굴곡시킬 때에도 위치가 어긋나는 경우가 없기 때문에, 미도포부를 마련하는 것이 바람직하다. 이 때 미도포부의 폭은 활성 물질의 두께를 T로 했을 때에 2 T 이상의 폭을 갖게 하는 것이 필요하고, 이 폭 이하로 전극을 도포한 경우, 볼록 접기의 경우와 반대로 금속박이 신장에 따라갈 수 없어, 금속박이 절단된다.
도 9와 같이, 전극을 굴곡한 경우 반드시 금속박의 내측에도 최소 절곡 반경 r이 생긴다. 금속박의 판 두께를 t, 외측 반경을 R로 한 경우, R=t+r로 나타낸다. 또한, 굴곡시킨 금속박의 원호 AB와 금속박의 직선부를 연결하는 원호 BC는 적어도 반경 r로 연결된다. 또한 이 원호 AB의 각도 θ는 원호 BC의 각도와 동일하며, 원호 BC의 중심과 굴곡부의 중심을 연결한 길이는 t+2r이다. 이 때, 굴곡부의 외측 반경 R과의 관계는 (t+2r)cosθ=t+r이 된다. 또한, 원호 AB의 길이와 원호 BC의 길이는 각각 A=(t+r)θ, B=rθ가 된다.
다음에, 도 10의 L에 상당하는 부분의 길이는 L2=(t+2r)2-(t+r)2=2tr+3r2이고, 원호 AB와 원호 BC의 단부를 직선으로 연결한 경우의 길이 M은 M2=L2+r2이기 때문에, M2=2tr+4r2으로 나타낼 수 있다.
θ가 충분히 작을 때에는 M≒A+B와 근사할 수 있으므로, M2=(A+B)2이 된다. 이에 의해, θ2=2r2/(t+2r)로 간주할 수 있다. 따라서, 길이 A+B={2(t+2r)r}1/2이 되기 때문에, 볼록 접기부에 필요한 미도포부의 폭은 π(t+2r)+2×{2(t+2r)r}1/2이 된다.
도 11은 적절한 미도포부를 마련한 굴곡부의 형상을 나타낸다. 이와 같이, 상기한 폭 이상의 미도포부를 마련함으로써 정극 활성 물질이 볼록 접기부가 되는 굴곡부에 활성 물질의 작용이 미치지 않아, 활성 물질의 박리 또는 탈락의 우려가 없다.
또한, 미도포부는 적어도 볼록 접기부에 마련되어 있거나, 볼록 접기부와 오목 접기부의 양방에 미도포부를 마련하는 경우에도 동일한 폭으로 할 필요는 없다.
또한, 도 12에 도시한 바와 같이, 전지 소자의 최외면에 위치하는 정극의 폭을 내면에 위치하는 정극의 폭보다도 크게 함으로써 반응 면적을 크게 할 수 있기 때문에, 최외면의 정극을 내면의 정극보다도 크게 하는 것이 바람직하다.
또한, 도 13에 도시한 바와 같이, 적층한 전극의 단부끼리를 테이프(49)로 점착하여, 부극(12)의 돌출을 방지하는 구성으로 할 수도 있다.
이하, 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
<실시예 1> 전지 특성의 측정
[전지의 제조]
정극 활성 물질로서 불화흑연 80.8 질량％, 도전제로서 아세틸렌 블랙 15.1 질량％를 균일하게 혼합하고, 에탄올에 분산시켜 슬러리로 한 후, 결착제로서 아세틸렌 블랙을 4.1 질량％의 비율로 혼합하였다. 이 때, 증점제로서 물에 용해시킨 카르복시메틸셀룰로오스를 혼합하고, 소정의 점도(200 Pas)로 조정하여 정극 합제로 하였다.
정극 집전체로서 두께 20 ㎛의 알루미늄박을 이용하고, 이 위에 정극 합제를 스크린 인쇄하여 정극 활성 물질층을 형성하였다. 이와 같이 하여 제조한 정극을 진공 분위기 하에서 건조시킨 후, 도 12에 도시한 바와 같이 W자형으로 굴곡하고, 세퍼레이터로서 미소 다공성 필름을 배치한 후, 금속 리튬을 도 12와 같이 배치하여 전지 소자를 제조하였다. 이 때, 정극 단자 및 부극 단자는 서로 인접하는 면에 배치하였다.
상술한 바와 같이 하여 제조한 전지 소자는 외장층을 PET, 금속층을 Al, 실란트층을 PE로 한 알루미늄 적층 필름에 끼우고, 1변을 남겨 두고 열 용착하였다.
계속해서, 적층 필름 개구부로부터 전해액을 주입하였다. 전해액은 γ-부티 로락톤에 리튬 테트라플루오로보레이트를 1 mol/l 용해하여 제조하였다. 전해액을 주입한 후, 진공 탈기한 분위기 하에서 개구부를 밀봉함으로써 전지를 제조하였다. 제조한 전지는 이하와 같다.
실시예 1-1
폭 28 mm, 길이 49 ㎜, 두께 1.8 ㎜로 하고, 용량 600 mAh의 전지를 제조하였다.
실시예 1-2
폭 15 ㎜, 길이 60 ㎜, 두께 2.1 ㎜로 하고, 용량 400 mAh의 전지를 제조하였다.
또한, 비교예로서 종래의 코인형 전지를 이용하였다. 비교예로서 이용하는 전지는 이하와 같다.
비교예 1-1
정극에 이산화망간, 부극에 리튬을 이용한, 용량 600 mAh의 코인형 전지 CR2450을 이용하였다.
비교예 1-2
정극에 불화흑연, 부극에 리튬을 이용한, 용량 550 mAh의 코인형 전지 CR2450을 이용하였다.
비교예 1-3
정극에 이산화망간, 부극에 리튬을 이용한, 용량 75 mAh의 코인형 전지 CR1620을 이용하였다.
각 실시예 및 비교예의 전지의 규격을 하기 표 1에 나타낸다.
Figure 112005066172292-pat00001
표 1로부터도 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 의해 제조된 전지는 코인형전지에 비해 전지 두께가 매우 얇고, 정극의 반응 면적도 15배 이상인 대면적화를 도모하는 것이 가능하다. 또한, 내부 저항이 매우 작기 때문에 부하 특성의 저하도 방지할 수가 있다.
상술한 각 전지를, -40℃의 환경 하에서 10 ㎃ 방전 중의 폐쇄 회로 전압(CCV: Closed Circuit Voltage)을 측정하였다. 측정은 방전 심도(DOD: Depth of Battery Discharge)별로 행하고, 방전 개시로부터 0.1초 후에 측정하였다.
도 14는 CCV의 측정 결과를 나타낸다. 실선으로 나타내는 그래프 51은 실시예 1-1의 특성이고, 파선으로 나타내는 그래프 52는 비교예 1-1의 특성이며, 점선으로 나타내는 그래프 53은 비교예 1-2의 특성이다. 본 발명을 적용하여 제조한 전지는 -40℃의 엄격한 환경 하에서 심도 방전까지 유효하게 이용될 수 있을 뿐만 아니라, DOD가 0％인 CCV가 종래의 코인형 전지에 비해 200 내지 600 mV나 개선되어 있는 것을 알 수 있다.
<실시예 2> 활성 물질의 박리 및 탈락의 측정
[전지의 제조]
정극의 굴곡부의 한쪽면에만 스크린 인쇄에 의해 활성 물질의 미도포부를 마련한 것 이외에는, 상술한 실시예 1과 마찬가지의 전지 재료 및 제조 방법을 이용하였다. 또한, 각 실시예 및 비교예는 이하와 같다.
실시예 2-1
두께 20 ㎛의 알루미늄박 상에 두께 0.30 ㎜의 정극 활성 물질을 형성하였다. 미도포부의 폭은 0.15 ㎜로 하고, 미도포 부분이 굴곡 외측(볼록 접기)이 되도록 하였다.
실시예 2-2
두께 20 ㎛의 알루미늄박 상에 두께 0.30 ㎜의 정극 활성 물질을 형성하였다. 미도포부의 폭은 0.90 ㎜로 하고, 미도포 부분이 굴곡 외측이 되도록 하였다.
실시예 2-3
두께 20 ㎛의 알루미늄박 상에 두께 0.30 ㎜의 정극 활성 물질을 형성하였다. 미도포부의 폭은 1.20 ㎜로 하고, 미도포 부분이 굴곡 외측이 되도록 하였다.
실시예 2-4
두께 20 ㎛의 알루미늄박 상에 두께 0.50 ㎜의 정극 활성 물질을 형성하였다. 미도포부의 폭은 1.20 ㎜로 하고, 미도포 부분이 굴곡 외측이 되도록 하였다.
실시예 2-5
두께 20 ㎛의 알루미늄박 상에 두께 0.30 ㎜의 정극 활성 물질을 형성하였다. 미도포부의 폭은 0.90 ㎜로 하고, 미도포 부분이 굴곡 내측(오목 접기)이 되도록 하였다.
실시예 2-6
두께 20 ㎛의 알루미늄박 상에 두께 0.30 ㎜의 정극 활성 물질을 형성하였다. 미도포부의 폭은 1.20 ㎜로 하고, 미도포 부분이 굴곡 내측이 되도록 하였다.
실시예 2-7
두께 20 ㎛의 알루미늄박 상에 두께 0.50 ㎜의 정극 활성 물질을 형성하였다. 미도포부의 폭은 1.20 ㎜로 하고, 미도포 부분이 굴곡 내측이 되도록 하였다.
비교예 2-1
두께 20 ㎛의 알루미늄박 상에 두께 0.30 ㎜의 정극 활성 물질을 형성하였다. 굴곡부에는 활성 물질 미도포부는 마련하지 않는 것으로 하였다.
비교예 2-2
두께 20 ㎛의 알루미늄박 상에 두께 0.30 ㎜의 정극 활성 물질을 형성하였다. 미도포부의 폭은 0.10 ㎜로 하고, 미도포 부분이 굴곡 외측이 되도록 하였다.
비교예 2-3
두께 20 ㎛의 알루미늄박 상에 두께 0.30 ㎜의 정극 활성 물질을 형성하였다. 굴곡부에 활성 물질 미도포부는 마련하지 않는 것으로 하였다.
비교예 2-4
두께 20 ㎛의 알루미늄박 상에 두께 0.30 ㎜의 정극 활성 물질을 형성하였다. 미도포부의 폭은 0.10 ㎜로 하고, 미도포 부분이 굴곡 내측이 되도록 하였다.
비교예 2-5
두께 20 ㎛의 알루미늄박 상에 두께 0.30 ㎜의 정극 활성 물질을 형성하였다. 미도포부의 폭은 0.40 ㎜로 하고, 미도포 부분이 굴곡 내측이 되도록 하였다.
비교예 2-6
두께 20 ㎛의 알루미늄박 상에 두께 0.30 ㎜의 정극 활성 물질을 형성하였다. 미도포부의 폭은 0.40 ㎜로 하고, 미도포 부분이 굴곡 내측이 되도록 하였다.
상술한 각 실시예 및 비교예의 전지에 대하여, 전지 제조 후에 분해하여 활성 물질의 박리 및 탈락의 형상을 측정하였다. 하기 표 2는 그 측정 결과를 나타낸다. 또한, 각 실시예 및 비교예에서는 전지를 10개씩 만들고, 박리 및 탈락이 발생한 전지의 개수를 측정하였다.
Figure 112005066172292-pat00002
상기 결과에 의해, 볼록 접기부에 소정 폭의 미도포부를 마련함으로써 활성 물질의 박리 및 탈락을 방지할 수 있다는 것을 알 수 있다. 또한, 오목 접기부에 도포한 활성 물질층의 두께의 2배보다도 큰 폭으로 미도포부를 마련함으로써 활성 물질의 박리 및 탈락을 방지할 수 있다는 것을 알 수 있다.
이와 같이, 전극을 굴곡하여 적층한 전지 소자를 적층 필름으로 외장함으로써 우수한 특성을 갖는 전지를 제조할 수 있다. 또한, 집전체의 한쪽면에만 활성 물질을 도포하는 구성으로 되어 있기 때문에, 생산성도 향상한다. 또한, 정극 활성 물질층을 두껍게 하고, 적절한 활성 물질 미도포부를 마련함으로써, 생산성이 높아 보다 우수한 전지를 얻을 수 있다.
또한, 제2 실시 형태로서 이하와 같은 구성의 전지를 이용할 수 있다.
상술한 제1 실시 형태와 같이, 부극으로서 금속 리튬 또는 금속 리튬 합금 그 자체를 이용하는 전지 구조의 경우, 일부가 극도로 소모되면 부극이 분단된다는 문제가 생긴다.
이산화망간 리튬 전지, 불화흑연 리튬 전지로 대표되는 리튬 전지는 방전과 동시에 리튬을 소비하여, 이하와 같은 반응을 일으킨다.
이산화망간 리튬 전지: MnO2+Li→ Li/MnO2
불화흑연 리튬 전지: (CF)n+ Li→ nLiF + nC
리튬은 그 자체가 도전성이 우수한 활성 물질이며, 시트형 리튬 전극을 이용하는 전지에서는, 전극의 반응이 균일하면 리튬이 균일하게 소비되기 때문에 큰 문제가 되지 않는다. 그러나, 활성 물질이 부분적으로 불균일하게 되어 있거나, 전극에 걸리는 압력에 불균형이 생긴 경우, 부극의 일부가 극도로 소모된다는 문제가 발생한다.
일본 특허 공개 (평)11-54135호 공보에는, 리튬 등의 알칼리 금속 또는 그의 합금으로 이루어지는 집전체 상에 활성 물질층을 형성한 부극을 갖는 전지에 있어서, 부극의 일부가 극도로 소모되어 집전체와 활성 물질 사이의 도통이 유지되지 않아, 방전 전압이 급격히 저하한다는 문제를 해소하는 전지의 제조 방법이 기재되어 있다.
일본 특허 공개 (평)11-54135호 공보의 발명에서는, 정극 도전성 코어가 정극 표면에 노출되도록 하여 정극을 제조한다. 이에 의해, 이 부분의 방전 반응을 의도적으로 늦춰 방전 말기까지 부극의 도통을 유지하여, 방전 말기의 전압 강하를 막을 수 있다.
도 7에 도시한 바와 같은 제1 실시 형태에서의 전지에서는, 정극의 굴곡부의 정극 활성 물질층(1b)의 박리 및 탈락을 방지하기 위해서, 정극 활성 물질 미도포부를 마련하여 이 부분에서 정극을 굴곡시키는 구성으로 되어 있다.
도 15에 도시한 바와 같이, 집전체 상에 활성 물질 미도포부를 마련하는 경우, 스크린 인쇄를 이용하여 임의의 형상으로 인쇄하는 것이 생산성의 관점에서 바람직하다. 스크린 인쇄는 임의의 형상으로 제조된 마스크(62)를 워크(61) 상에 형성하고, 스퀴지(63)를 이용하여 워크(61) 상에 페이스트(64)를 인쇄하는 방법으로서, 정극 제조시에는 집전체 상의 미도포부로 하고자 하는 부분에 마스크를 마련하여 활성 물질을 인쇄할 수도 있다.
그러나, 스크린 인쇄에 의한 인쇄면은 도 15C 및 도 15D에 도시한 바와 같이 중앙부를 도려낸 것과 같은 형상이 된다. 이것은, 스퀴지(63)를 마스크(62)에 압박하여 인쇄하기 때문이며, 또한 활성 물질을 두껍게 도포하기 위해서는 활성 물질 자체의 점도를 높게 할 필요가 있기 때문에, 인쇄 후에 활성 물질 자신의 레벨링으로 평활화되지 않는 점에도 기인한다. 이에 따라, 마스크 단면에 해당하는 부분(정극 활성 물질층 단부)이 중앙부보다도 높아진다.
도 16은 이러한 형상의 전극을 이용하여 전지를 제조하는 경우의 전지 구조를 나타낸다. 또한, 도 17은 이 전지의 방전 중기의 형상을 나타내며, 도 18은 이 전지의 방전 말기의 형상을 나타낸다. 방전 개시시에는 균일했던 리튬 부극(72)은 정극 활성 물질 도포 단부에 대향하는 부분에서 소비되어, 방전이 진행됨에 따라 도 17에 도시한 바와 같은 리튬 부극(72a)과 같이 된다. 또한, 방전 말기에서는 정극 활성 물질 도포 단부에 대향하는 부분에서 리튬의 소비가 더욱 진행되어, 도 18에 도시한 리튬 부극(72b)과 같이 리튬의 분단이 일어난다. 또한, 도 16 내지 도 18에서는 리튬 분리의 형상을 알아 보기 쉽도록 정극 및 리튬 부극을 두껍게 나타낸다. 또한, 리튬 부극(72)이 세퍼레이터(73)로 둘러싸이도록 한 경우의 구성을 나타낸다.
방전 말기에서 방전에 기여하는 부분은 부극 단자(75)와 도통되어 있는 부분만이며, 리튬 부극(72)의 분단이 일어나면 반응 면적이 극단적으로 감소하여, 급격한 부하 특성의 저하 또는 방전 용량의 부족이 일어나게 된다. 또한, 분단되어 도통되지 않게 된 리튬 부극(72)은 그대로 잔존하기 때문에, 폐기시 등에 불안정한 상태에 빠지는 점도 고려된다. 그러나, 전지의 설계상 정극(71)에 대하여 리튬 부극(72)을 과잉으로 넣어 리튬 부극(72)의 분단을 막는다는 수단은 한정된 치수 또는 안전성의 관점에서도 어렵다.
따라서, 제2 실시 형태에서는 부극을, 전극의 집전과 지지를 겸한 금속박의 양면에 금속 리튬 또는 금속 리튬 합금을 압착하는 구조로 함으로써, 방전 말기에서 리튬 소비에 편차가 생기더라도 리튬이 분단되지 않아, 반응 면적의 감소를 방지할 수 있도록 한 것이다.
이하, 제2 실시 형태를 적용한 전지의 제조 방법에 대하여 설명한다.
[정극]
정극(81)은 제1 실시 형태에서 이용한 것과 마찬가지의 재료로 이루어지는 정극을 이용할 수 있다. 또한, 정극 활성 물질층 및 정극 활성 물질 미도포부는 도 15에 도시한 스크린 인쇄법을 이용하여 형성할 수 있다. 전극을 굴곡시키는 부분은 마스크에 의해 정극 활성 물질이 도포되지 않도록 하여, 활성 물질의 박리 및 탈락이 일어나지 않도록 한다. 굴곡부에는 활성 물질을 외측으로 하여 굴곡시키는 볼록 접기부와, 활성 물질을 내측으로 하여 굴곡시키는 오목 접기부가 있는데, 각각 미도포부를 마련하는 것이 바람직하지만, 적어도 볼록 접기부에 마련함으로써 생산성의 향상을 도모할 수 있다.
[부극]
부극(82)은 금속제의 부극 집전체(82b)에 금속 리튬 또는 금속 리튬 합금(82a; 금속 리튬인지 금속 리튬 합금인지를 특별히 한정하지 않는 경우에는 리튬이라 적절히 칭함)을 압착한 것을 이용한다. 부극 집전체(82b)로서 이용하는 재료는, 예를 들면 니켈, 티탄(Ti) 및 구리(Cu)로 이루어지는 군에서 선택되는 1종의 재료 또는 상기 1종의 재료를 기초로 한 스테인레스 등의 합금, 철 또는 스테인레스에 니켈 도금을 실시한 것, 및 철 또는 스테인레스와 니켈과의 클래딩재(clad material) 등을 들 수 있다. 또한, 리튬보다도 전기 화학적으로 품질이 낮은 알루미늄 또는 마그네슘(Mg) 등의 재료는 합금화되기 때문에, 부극 집전체(82b)로서는 사용할 수 없다.
또한, 부극 집전체(82b)는 압연박 또는 전해박일 수도 있다. 형상으로서는, 리튬(82a)을 압착하는 면의 일부 또는 전체 면이 금형 또는 에칭으로 개구 또는 패턴형으로 개구된 것이거나, 또는 익스팬디드 메탈(expanded metal)인 것이 바람직하다. 또한, 부극 집전체(82b)의 종횡폭은 부극 집전체(82b)에 압착하는 리튬(82a)의 종횡폭과 동등하거나, 또는 그 이하로 한다.
도 19 및 도 20은 바람직한 부극 집전체(82b)의 형상을 나타낸다. 도 19에 도시한 바와 같이, 부극 단자(84)가 부극 집전체와 일체로 형성된 구조로 할 수도 있다. 또한 도 20에 도시한 바와 같이, 부극 집전체(82b)의 일 단부에 스폿 용접 또는 초음파 용접 등으로 부극 단자(84)를 접속하는 구조로 할 수도 있고, 목적에 따라 이용하는 형상을 선택할 수가 있다. 부극 단자(84)를 별도로 마련하여 용접하는 경우, 이용되는 부극 단자(84)로서는 금속박이 바람직하지만, 전기 화학적 및 화학적으로 안정적이고, 도통되는 것이면 금속이 아니더라도 문제는 없다. 부극 단자(84)의 재료로서는, 예를 들면 구리, 니켈, 스테인레스, 니켈로 피복한 스테인레스 또는 철 등을 들 수 있다.
상술한 형상을 이용하는 것은 부극 집전체(82b)에 마련한 개구부의 요철에 의해, 리튬(82a)의 부극 집전체(82b)에 대한 밀착성이 향상되기 때문이며, 또한 리튬(82a)과 부극 집전체(82b) 사이의 밀착성뿐만 아니라, 부극 집전체(82b)의 양면에 배치된 리튬(82a)끼리의 밀착성도 향상되어 신뢰성이 높은 부극(82)이 얻어진다. 또한, 부극 집전체(82b)의 경량화를 도모할 수 있다. 또한, 부극 집전체(82b)의 면적은 반드시 리튬(82a)과 동일한 면적일 필요는 없는데, 예를 들면 리튬(82a)의 소비되는 위치가 명확한 경우, 리튬(82a)이 분단되는 방향으로 부극 집전체(82b)가 배치되어 있으면 바람직하다.
[세퍼레이터]
세퍼레이터(83)는 제1 실시 형태에서 이용한 것과 마찬가지의 세퍼레이터를 이용할 수 있다.
[전해액]
전해액은 제1 실시 형태에서 이용한 것과 마찬가지의 전해액을 이용할 수 있다.
[전지 소자의 제조]
상술한 바와 같이 하여, 정극 활성 물질층 미도포부를 마련하여 제조한 정극(81)을, 도 21에 도시한 바와 같이 정극 활성 물질층(81a)끼리 대향하도록 하여 3회 이상 굴곡하고, 정극 활성 물질층(81a) 사이에 세퍼레이터(83)를 통해 부극(82)이 배치되도록 하여 전지 소자(80)를 제조한다. 이 때, 도 21의 세퍼레이터(83)에 의해 부극(82)을 권취하고, 부극(82)을 감싸도록 하거나, 감싸도록 하지 않아도 무방하다.
[전지의 제조]
또한, 상술한 바와 같이 하여 제조한 전지 소자(80)를, 적층 필름(86)으로 이루어지는 외장재로 피복하여 전지(90)를 제조한다. 전지(90)의 제조에 이용하는 적층 필름(86)은 제1 실시 형태에서 이용한 것과 마찬가지인 적층 필름을 이용할 수 있다.
제1 실시 형태의 도 6과 마찬가지로, 상술한 바와 같은 적층 필름(86)에 전지 소자(80)를 끼우고, 전해액을 주입하기 위한 1변을 남겨 두고 열 용착한다. 전지 내부에 전해액을 주입하고, 전지 내부의 공기를 가능한 한 제거하기 위해 남겨진 변을 감압 하에서 열 용착함으로써 도 2와 마찬가지의 외관인 전지(90)를 제조하였다.
도 22는 부극 집전체(82a)를 이용하여 제조한 전지 소자(80)의 방전 말기에서의 형상을 나타낸다. 이러한 전지 소자(80)를 이용한 경우, 방전 말기가 되어 리튬(82a) 소비에 편차가 생긴 경우에도 부극 집전체(82b)에 의해 리튬(82a)이 연결되어 있기 때문에, 반응 면적의 저하를 막을 수 있어 방전 전압의 저하 또는 용량 부족이 발생하지 않는 전지를 얻을 수 있다.
이하, 제2 실시 형태의 실시예를 상세히 설명한다.
<실시예 3> 부하 특성의 측정
[전지의 제조]
정극 활성 물질로서 불화흑연 80.8 질량％, 도전제로서 아세틸렌 블랙 15.1 질량％를 균일하게 혼합하고, 에탄올에 분산시켜 슬러리로 한 후, 결착제로서 아세틸렌 블랙을 4.1 질량％의 비율로 혼합하였다. 이 때, 증점제로서 물에 용해시킨 카르복시메틸셀룰로오스를 혼합하고, 소정의 점도(200 Pas)로 조정하여 정극 합제로 하였다.
정극 집전체로서 두께 20 ㎛의 알루미늄박을 이용하고, 이 위에 정극 합제를 스크린 인쇄하여 정극 활성 물질층을 형성하였다. 이 정극을 진공 분위기 하에서 건조시킨 후, 도 21에 도시한 바와 같이 W자형으로 굴곡하고, 세퍼레이터로서 미소 다공성 필름을 배치한 후, 부극을 도 21과 같이 배치하여 전지 소자를 제조하였다.
상술한 바와 같이 하여 제조한 전지 소자는 외장층을 PET, 금속층을 Al, 실란트층을 PE로 한 알루미늄 적층 필름에 끼우고, 1변을 남겨 두고 열 용착하였다.
계속해서, 적층 필름 개구부로부터 전해액을 주입하였다. 전해액은 γ-부티로락톤에 리튬 테트라플루오로보레이트를 1 mol/l 용해하여 제조하였다. 전해액을 주입한 후, 진공 탈기한 분위기 하에서 개구부를 밀봉하고, 폭 15 ㎜, 길이 60 ㎜, 두께 2.3 ㎜, 용량 400 mAh의 시험용 전지를 제조하였다.
또한, 시험용 전지에 이용되는 부극은 이하와 같다.
실시예 3-1
도 23에 도시한 바와 같은, 부극 집전체(82b)에 금속 리튬(82a)을 압착한 부극(82)을 이용하였다. 부극 집전체로서는 폭 20 ㎜, 길이 30 ㎜, 두께 20 ㎛의 니켈제 펀칭 메탈(punching metal)을 이용하여, 그 양면에 폭 28 ㎜, 길이 50 ㎜의 금속 리튬을 압착하여 부극으로 하였다.
비교예 3-1
도 24에 도시한 바와 같이, 부극 집전체는 이용하지 않고, 금속 리튬(72)을 부극으로 하였다. 폭 28 ㎜, 길이 50 ㎜의 금속 리튬에 단자가 되는 니켈제의 리드(75)를 압착시켜 부극으로 하였다.
이와 같이 하여 제조한 시험용 전지를 이용하여 전지의 부하 특성을 측정하였다. 시험용 전지에는 2.7 kΩ의 부하를 걸어 연속 방전하였다. 그 측정 결과를 도 25에 나타낸다.
도 25에서, 실선으로 나타내는 그래프는 실시예 3-1의 전압이고, 점선으로 나타내는 그래프는 비교예 3-1의 전압이다. 실시예 3-1의 전지는 방전 말기까지 방전 이상은 보이지 않았다. 한편, 비교예 3-1의 전지는 방전 후 300시간 부근에서 전압의 급격한 저하가 보이고, 340시간 부근에서도 전압의 급격한 저하가 보인다.
연속 방전 종료 후, 비교예 3-1의 시험용 전지를 해체하여 전지 내부의 형상을 확인한 바, 부극의 금속 리튬이 분단되어 있어, 비교예 3-1의 전압 저하는 반응 면적의 감소에 의한 것임이 확인되었다.
이와 같이, 금속 리튬 또는 금속 리튬 합금을 부극에 이용하는 경우, 금속성 집전체를 배치하여 부극을 지지함으로써 리튬의 분단을 막아, 방전 말기에서의 전지 특성의 저하를 방지할 수 있다.
또한, 제3 실시 형태로서, 이하와 같은 구성의 전지를 이용할 수 있다.
상술한 제1 및 제2 실시 형태와 같이, 집전체 상의 한쪽면에 활성 물질을 도포하고, 굴곡시켜 배치되는 전극 구조의 전지에 있어서, 전극 단자를 전극에 용접하는 경우에는 금속 탭(tab)을, 예를 들면 저항 용접 또는 초음파 용접에 의해 용접한다. 그러나, 도 26에 도시한 바와 같이, 제1 및 제2 실시 형태에서는 정극 집전체(91b)의 단부에까지 정극 활성 물질(91a)을 형성하고, 정극 활성 물질(91a) 형성부의 이면에 정극 단자(94)를 용접했기 때문에, 용접시에 발생하는 열 또는 진동에 의해 정극 단자(94) 용접부의 정극 활성 물질이 손상을 입어, 정극 활성 물질의 탈락 등이 발생하였다. 이에 의해, 방전 용량 부족이 발생하거나, 전지 소자의 조립 중에 탈락된 활성 물질이 삽입되어, 세퍼레이터를 관통하여 내부 단락을 일으킬 우려가 있었다.
한편, 정극 활성 물질(91a)이 도포되어 있는 정극 집전체(91b)는 매우 얇은 금속박이기는 하지만, 그 자신이 적지 않은 저항을 갖는다. 정극 집전체(91b)의 단면에 정극 단자(94)를 용접한 경우, 다른 한쪽의 단면으로부터 집전된 전류가 전극 단자(94) 부분의 저항에 의해 손실을 입는다는 문제도 들 수 있다.
따라서, 제3 실시 형태에서는, 정극의 단부에 정극 활성 물질 미도포부를 형성하고, 이 부분에 정극 단자를 용착함으로써, 정극 용착시에 생기는 정극 활성 물질의 탈락 등을 방지함과 함께, 부극을 덮도록 하여 한쪽의 정극 단부를 다른 한쪽의 정극 단부에 중첩시켜 전기적으로 접촉하도록 한 것이다.
이하, 제3 실시 형태를 적용한 전지의 제조 방법에 대하여 설명한다.
도 27은 본 발명을 적용한 전지(100)의 구성을 나타낸다. 이 전지(100)는 정극 집전체(101b) 상에 정극 활성 물질층(101a)이 형성된 정극(11)이 정극 활성 물질층(101a)이 대향하도록 굴곡되어 있으며, 정극 활성 물질층(101a)의 대향 부분에, 부극 집전체(102b)의 양면에 부극 활성 물질(102a)이 형성된 부극(102)이 세퍼레이터(103)를 통해 배치되고, 적층 필름(106)으로 외장되어 있다. 정극의 굴곡부에는 정극 활성 물질층 미도포부(107a, 107b)가 마련된다. 또한, 정극 집전체(101b)의 일 단부에는 정극 단자(104)가 용접되고, 상기 일 단부가 부극(102)을 감싸도록 하여 다른 한쪽의 정극 집전체 단부에 접촉시킨다. 정극 단자(104) 및 부극 단자(105)는 전지 상부(도시 생략)의 적층 필름(106)의 점착부로부터 도출되어 있다.
이하에, 본 발명을 적용한 전지의 제조 방법에 대하여 설명한다.
[정극]
정극(101)은 제1 및 제2 실시 형태에서 이용한 것과 마찬가지의 재료로 이루어지는 정극을 이용할 수 있다. 정극의 굴곡부에 마련된 정극 활성 물질층 미도포부(107)는 제2 실시예와 마찬가지로 스크린 인쇄를 이용하여 형성할 수가 있다. 굴곡부로서는, 정극 활성 물질을 외측으로 하여 굴곡시키는 볼록 접기부와, 정극 활성 물질을 내측으로 하여 굴곡시키는 오목 접기부가 있는데, 적어도 볼록 접기부에 정극 활성 물질 미도포부(107)를 마련함으로써 생산성의 향상을 도모할 수 있다.
이 때, 정극 단부에도 마스크를 배치하는 등의 방법에 의해, 도 28에 도시한 바와 같은 미도포부(108)가 형성되도록 한다. 계속해서, 이 미도포부(108)에 스폿용접 또는 초음파 용접 등으로 정극 단자(104)를 용접한다. 또한, 정극 집전체(101b)의 재질은 도전성이 양호한 재질을 이용하기 위해서, 접촉 저항을 이용하는 저항 용접보다 금속의 분자를 결합시키는 초음파 용접 쪽이 바람직하다.
[부극]
부극(102)은 제2 실시 형태에서 이용한 것과 마찬가지의 재료 및 구성으로 이루어지는 부극을 이용할 수 있다. 또한, 부극(102)에는 금속 리튬 또는(및) 금속 리튬 합금 중 어느 하나를 이용할 수 있지만, 방전시에 리튬이 균일하게 소비되지 않고, 소비가 진행된 장소에서 리튬 분리가 일어나 방전 말기의 전지 특성의 급격한 저하로 이어질 우려가 있다. 따라서, 제2 실시 형태의 도 23에 도시한 바와 같이, 부극 집전체(102b)에 리튬(102a)을 압착함으로써 리튬 분리가 발생한 경우 에도 도통을 확보할 수 있도록 구성한다. 또한, 부극 집전체(102b)로서는, 도 19 및 도 20에 도시한 바와 같은 형상 중 어느 것이나 이용할 수 있다.
[세퍼레이터]
세퍼레이터(103)는 제1 및 제2 실시 형태에서 이용한 것과 마찬가지의 세퍼레이터를 이용할 수 있다.
[전해액]
전해액은 제1 및 제2 실시 형태에서 이용한 것과 마찬가지의 전해액을 이용할 수 있다.
[전지 소자의 제조]
이러한 재료를 이용하여 전지 소자를 제조한다. 도 29에 도시한 바와 같이, 정극(101)은 정극 집전체(101b)의 한쪽면에 형성된 정극 활성 물질(101a) 면끼리 대향하도록 3회 이상 굴곡시키고, 그 정극 활성 물질(101a)이 대향하는 면 사이에 세퍼레이터(103)를 통해 부극 집전체(102b)에 리튬(102a)을 압착한 부극(102)을 배치하여 전지 소자(110)를 제조한다. 그 때, 도 28에 도시한 바와 같이, 정극 단자(104)가 용착된 정극 집전체 단부를 부극(102)을 덮도록 하고, 다른 한쪽의 정극 집전체 단부와 접촉시켜 테이프(109)로 고정한다. 이에 따라, 도 30에서 도시한 바와 같은 전지 소자(110)가 제조된다.
[전지의 제조]
상술한 바와 같이 하여 제조한 전지 소자(110)를, 두께 100 ㎛ 정도의 적층 필름(106)으로 이루어지는 외장재로 피복하여 전지(100)를 제조한다. 전지(100)의 제조에 이용하는 적층 필름은, 제1 및 제2 실시 형태에서 이용한 것과 마찬가지인 적층 필름을 이용할 수 있다.
도 31에 도시한 바와 같이, 상술한 바와 같은 적층 필름(106)에 전지 소자(110)를 끼우고, 전해액을 주입하기 위한 1변을 남겨 두고 열 용착한다. 전지 내부에 전해액을 주입하고, 전지 내부의 공기를 가능한 한 제거하기 위해 남겨진 변을 감압 하에서 열 용착하여, 도 32에 도시한 바와 같은 전지(100)를 제조하였다. 또, 도 32의 전지(100)는 도 31의 전지 소자(110) 주변의 적층 필름(106)을 열 용착한 경우에 상면으로 되어 있는 부분을 하면으로 한 것이다.
이하, 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
<실시예 4> 활성 물질의 박리 및 탈락의 측정
[전지의 제조]
정극 활성 물질로서 불화흑연 80.8 질량％, 도전제로서 아세틸렌 블랙 15.1 질량％를 균일하게 혼합하고, 에탄올에 분산시켜 슬러리로 한 후, 결착제로서 아세틸렌 블랙을 4.1 질량％의 비율로 혼합하였다. 이 때, 증점제로서 물에 용해시킨 카르복시메틸셀룰로오스를 혼합하고, 소정의 점도(200 Pas)로 조정하여 정극 합제로 하였다.
또한, 정극 집전체로서 두께 20 ㎛의 알루미늄박을 이용하여 정극 집전체의 한쪽면에 정극 합제를 스크린 인쇄로 인쇄하여, 정극 활성 물질층을 형성하였다. 이 전극을 진공 분위기 하에서 건조시켰다.
상술한 바와 같은 정극 활성 물질층이 형성된 정극 집전체에, 정극 단자를 초음파용접에 의해 용접하여, 정극을 제조하였다. 이 때 제조한 전극은 이하와 같다.
실시예 4-1
정극 집전체 상의 한쪽면에, 굴곡부에는 정극 활성 물질이 도포되지 않도록 하여 정극 활성 물질을 도포하였다. 또한, 정극 집전체 단면에 미도포부를 폭 5 ㎜로 마련하고, 정극을 건조시킨 후, 폭 4 ㎜, 두께 0.8 ㎜의 알루미늄제 탭을, 정극 집전체 단면의 정극 활성 물질 미도포부의 이면에 용착하였다.
비교예 4-1
정극 집전체 상의 한쪽면에, 굴곡부에는 정극 활성 물질이 도포되지 않도록 하여 정극 활성 물질을 도포하였다. 정극을 건조시킨 후, 폭 4 ㎜, 두께 0.8 ㎜의 알루미늄제 탭을, 정극 활성 물질 형성부의 이면에 용착하였다.
상술한 바와 같은 실시예 4-1 및 비교예 4-1의 정극을 각각 20개씩 제조하고, 금속 탭 용접시의 활성 물질의 탈락의 유무를 확인하여, 탈락이 있던 전극의 개수를 계측하였다.
하기 표 3에 활성 물질의 탈락을 확인한 결과를 나타낸다.
Figure 112005066172292-pat00003
상기 결과로부터, 정극 단자 용착부의 이면측에 활성 물질층을 형성하지 않는 경우, 활성 물질의 탈락이 전혀 보이지 않아 개선 효과가 있다는 사실을 확인할 수 있다.
<실시예 5> 전지 특성의 측정
다음에, 정극을 정극 활성 물질층이 대향하도록 하여 굴곡하고, 세퍼레이터로서 미소 다공성 필름을 배치한 후, 도 23에서 도시한 바와 같은 구성의 부극을 정극 활성 물질층 사이에 배치하여 전지 소자를 제조하였다. 이 때, 정극 단자 및 부극 단자는 서로 인접하는 면에 배치하였다.
상술한 바와 같이 하여 제조한 전지 소자는 외장층을 PET, 금속층을 Al, 실란트층을 PE로 한 알루미늄 적층 필름에 끼우고, 1변을 남겨 두고 열 용착하였다.
계속해서, 적층 필름 개구부로부터 전해액을 주입하였다. 전해액은 γ-부티로락톤에 4불화붕산 리튬을 1 mol/l 용해하여 제조하였다. 전해액을 주입한 후, 진공 탈기한 분위기 하에서 개구부를 밀봉함으로써 전지를 제조하였다. 제조한 전지는 이하와 같다.
실시예 5-1
단부에 정극 활성 물질 미도포부를 마련한 정극을 이용하고, 정극 단자가 용접된 정극 단부를, 부극을 덮도록 하여 정극의 다른 한쪽 단부에 오버랩시키고 테이프로 고정하여 금속끼리의 접촉을 확보하여, 전지 소자를 형성하였다. 이 전지 소자를 적층 필름으로 외장하여 전지를 형성하였다.
비교예 5-1
단부에 정극 활성 물질 미도포부를 마련한 정극을 이용하고, 도 33에 도시한 바와 같이, 정극(111)의 단면에 용착되어 있는 정극 단자(114)를, 실시예 1과는 반대로 접고, 다른 한쪽의 단면과 도통시키지 않고 테이프(119)로 고정하여 전지 소자를 형성하였다. 이 전지 소자를 적층 필름으로 외장하여 전지를 형성하였다.
상술한 바와 같은 실시예 5-1 및 비교예 5-2의 전지를 각각 10개씩 제조하여고, 각 전지의 내부 저항을 측정하였다.
이하의 표 4에, 각 전지의 내부 저항의 평균값의 측정 결과를 나타낸다.
Figure 112005066172292-pat00004
상기 결과로부터, 정극 집전체 단면을 다른 한쪽의 단면에 오버랩시켜 도통시킴으로써 전지의 내부 저항을 저감시킨 결과, 전지 특성을 개선할 수 있다는 사실이 확인되었다.
상술한 바와 같이, 정극 집전체 단부에 정극 활성 물질 미도포부를 마련함으로써, 정극 단자 용착시의 활성 물질의 낙하를 막을 수 있어, 높은 생산성 및 고전지 용량을 유지하는 것이 가능해진다. 또한, 정극 집전체 단부를 다른 한쪽의 집전체 단부와 접촉시켜 구성함으로써 내부 저항을 저감시켜 전지 특성의 향상을 도모할 수 있다.
이상, 본 발명의 실시 형태에 대하여 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상술한 실시 형태에 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 기술적 사상에 기초한 각종 변형이 가능하다.
예를 들면, 상술한 실시 형태에서 예를 든 수치는 어디까지나 예에 불과하며, 필요에 따라서 이것과 다른 수치를 이용할 수도 있다.
또한, 전지 소자는 중합체 전해질을 갖는 구성일 수도 있다.
본 발명에 의하면, 전극을 효과적으로 배치함으로써 전극 면적을 크게 할 수 있어, 전지의 내부 저항을 저감시켜 높은 전지 특성을 갖는 전지를 제조할 수 있다. 또한, 활성 물질을 금속박 한쪽면에 도포하는 것만이므로, 생산성이 우수하고, 설비 투자에 드는 비용의 삭감도 도모할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 방전 말기에서도 부극 집전체에 의해 도통을 확보할 수 있기 때문에, 급격한 부하 특성의 저하 또는 용량 부족의 발생을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 집전체 상의 단부에 활성 물질의 미도포부를 마련하고, 미도포부 이면에 전극 단자를 배치함으로써, 전극 단자 용접시에 발생하는 활성 물질의 탈락을 방지하여 생산성을 향상시켜 고전지 용량을 유지할 수 있다. 또한, 집전체 단부의 활성 물질 미도포부를 다른 한쪽의 단부에 오버랩시켜 집전체끼리 전기적으로 접촉시킴으로써 전지의 내부 저항을 저감시켜 전지 특성을 개선할 수 있다.

Claims (18)

  1. 스트립형 금속박으로 이루어지는 정극 집전체 상에 정극 활성 물질층이 마련된 정극, 금속 리튬 또는 금속 리튬 합금으로 이루어지는 부극 및 세퍼레이터를 가지며,
    상기 정극은, 상기 정극 집전체의 한쪽면에만 상기 정극 활성 물질층이 형성되고,
    상기 정극 활성 물질층은 상호 대향하도록 굴곡되어 있으며, 이산화망간, 불화흑연 및 황화철로 이루어지는 군에서 선택되고,
    상기 부극은, 상기 정극 활성 물질층이 상호 대향하는 부분에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 전지.
  2. 제1항에 있어서, 금속층의 외면 및 내면이 수지층 사이에 끼워져 이루어지는 적층 필름으로 외장되고, 상기 정극과 전기적으로 접속된 정극 단자 및 상기 부극과 전기적으로 접속된 부극 단자가 적층 필름의 점착부로부터 도출된 것을 특징으로 하는 전지.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서, 상기 정극의 굴곡부에 정극 활성 물질 미도포부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지.
  5. 삭제
  6. 스트립형 금속박으로 이루어지는 정극 집전체 상에 정극 활성 물질층이 마련된 정극, 금속 리튬 또는 금속 리튬 합금으로 이루어지는 부극 및 세퍼레이터를 가지며,
    상기 정극은, 상기 정극 집전체의 한쪽면에만 상기 정극 활성 물질층이 형성되고, 상기 정극 활성 물질층이 상호 대향하도록 굴곡되어 있으며,
    상기 정극의 굴곡부에 정극 활성 물질 미도포부가 형성되어 있으며,
    상기 정극 활성 물질 미도포부가 적어도 볼록 접기부에 마련되어 있고,
    상기 부극은, 상기 정극 활성 물질층이 상호 대향하는 부분에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 전지.
  7. 스트립형 금속박으로 이루어지는 정극 집전체 상에 정극 활성 물질층이 마련된 정극, 금속 리튬 또는 금속 리튬 합금으로 이루어지는 부극 및 세퍼레이터를 가지며,
    상기 정극은, 상기 정극 집전체의 한쪽면에만 상기 정극 활성 물질층이 형성되고, 상기 정극 활성 물질층이 상호 대향하도록 굴곡되어 있으며,
    상기 정극의 굴곡부에 정극 활성 물질 미도포부가 형성되어 있으며,
    상기 정극 활성 물질 미도포부가 적어도 볼록 접기부에 마련되어 있으며,
    상기 볼록 접기부에 마련된 정극 활성 물질 미도포부의 폭이, 상기 정극 집전체의 두께를 t, 상기 정극 집전체 내측에 생긴 절곡 반경을 r로 하면, π(t+2r)+2×{2(t+2r)r} 이상이고,
    상기 부극은, 상기 정극 활성 물질층이 상호 대향하는 부분에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 전지.
  8. 스트립형 금속박으로 이루어지는 정극 집전체 상에 정극 활성 물질층이 마련된 정극, 금속 리튬 또는 금속 리튬 합금으로 이루어지는 부극 및 세퍼레이터를 가지며,
    상기 정극은, 상기 정극 집전체의 한쪽면에만 상기 정극 활성 물질층이 형성되고, 상기 정극 활성 물질층이 상호 대향하도록 굴곡되어 있으며,
    상기 정극의 굴곡부에 정극 활성 물질 미도포부가 형성되어 있으며,
    상기 정극 활성 물질 미도포부가 적어도 볼록 접기부에 마련되어 있으며,
    상기 볼록 접기부에 마련된 정극 활성 물질 미도포부의 폭과 오목 접기부에 마련된 정극 활성 물질 미도포부의 폭이 서로 다르고,
    상기 부극은, 상기 정극 활성 물질층이 상호 대향하는 부분에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 전지.
  9. 스트립형 금속박으로 이루어지는 정극 집전체 상에 정극 활성 물질층이 마련된 정극, 금속 리튬 또는 금속 리튬 합금으로 이루어지는 부극 및 세퍼레이터를 가지며,
    상기 정극은, 상기 정극 집전체의 한쪽면에만 상기 정극 활성 물질층이 형성되고, 상기 정극 활성 물질층이 상호 대향하도록 굴곡되어 있으며,
    상기 정극의 굴곡부에 정극 활성 물질 미도포부가 형성되어 있으며,
    최외면에 위치하는 상기 정극이 내면에 배치되는 정극보다도 폭이 넓고,
    상기 부극은, 상기 정극 활성 물질층이 상호 대향하는 부분에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 전지.
  10. 스트립형 금속박으로 이루어지는 정극 집전체 상에 정극 활성 물질층이 마련된 정극, 금속 리튬 또는 금속 리튬 합금으로 이루어지는 부극 및 세퍼레이터를 가지며,
    상기 정극은, 상기 정극 집전체의 한쪽면에만 상기 정극 활성 물질층이 형성되고, 상기 정극 활성 물질층이 상호 대향하도록 굴곡되어 있으며,
    상기 부극은, 부극 집전체 양면에 상기 금속 리튬 또는 상기 금속 리튬 합금을 압착시킨 것으로, 상기 정극 활성 물질층이 상호 대향하는 부분에 배치되어 있으며,
    상기 정극의 일 단부가 상기 부극을 덮도록 하여 상기 정극의 다른 한쪽의 단부에 전기적으로 접촉하고 있는 것을 특징으로 하는 전지.
  11. 삭제
  12. 제10항에 있어서, 상기 정극 활성 물질층을 형성한 상기 정극의 면의 단부에 상기 정극 활성 물질의 미도포부가 마련되어 있으며, 상기 미도포부 또는 상기 미도포부의 이면측에 정극 단자가 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 전지.
  13. 제10항에 있어서, 상기 정극의 굴곡부에 정극 활성 물질 미도포부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지.
  14. 삭제
  15. 스트립형 금속박으로 이루어지는 정극 집전체 상에 정극 활성 물질층이 마련된 정극, 금속 리튬 또는 금속 리튬 합금으로 이루어지는 부극 및 세퍼레이터를 가지며,
    상기 정극은, 상기 정극 집전체의 한쪽면에만 상기 정극 활성 물질층이 형성되고, 상기 정극 활성 물질층이 상호 대향하도록 굴곡되어 있으며,
    상기 부극은, 부극 집전체 양면에 상기 금속 리튬 또는 상기 금속 리튬 합금을 압착시킨 것으로, 상기 정극 활성 물질층이 상호 대향하는 부분에 배치되어 있으며,
    상기 부극 집전체의 종횡폭이 압착하는 상기 금속 리튬 또는 상기 금속 리튬 합금의 종횡폭과 동일하거나 그보다 작은 것을 특징으로 하는 전지.
  16. 스트립형 금속박으로 이루어지는 정극 집전체 상에 정극 활성 물질층이 마련된 정극, 금속 리튬 또는 금속 리튬 합금으로 이루어지는 부극 및 세퍼레이터를 가지며,
    상기 정극은, 상기 정극 집전체의 한쪽면에만 상기 정극 활성 물질층이 형성되고, 상기 정극 활성 물질층이 상호 대향하도록 굴곡되어 있으며,
    상기 부극은, 부극 집전체 양면에 상기 금속 리튬 또는 상기 금속 리튬 합금을 압착시킨 것으로, 상기 정극 활성 물질층이 상호 대향하는 부분에 배치되어 있으며,
    상기 금속 리튬 또는 상기 금속 리튬 합금을 압착하는 상기 부극 집전체의 면의 일부 또는 전체 면에 개구를 갖는 것을 특징으로 하는 전지.
  17. 제10항에 있어서, 상기 부극 집전체는 외부로 취출되는 부극 단자가 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 전지.
  18. 삭제
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