KR101300107B1 - 이차전지용 음극, 그 제조방법 및 이를 포함하는 이차전지 - Google Patents

이차전지용 음극, 그 제조방법 및 이를 포함하는 이차전지 Download PDF

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Abstract

본 발명의 이차전지용 음극은 집전체; 상기 집전체의 적어도 일면에 형성되어 있으며, 비정질 탄소계 활물질를 포함하는 제1 음극 활물질층; 및 상기 제1 음극 활물질층의 외면에 형성되어 있으며, 결정질 탄소계 활물질을 포함하는 제2 음극 활물질층을 구비한다.
본 발명의 음극은 높은 방전 용량을 가지고 출력특성과 가역성이 우수하며, 높은 에너지 밀도 및 우수한 레이트 특성을 가지고, 전해액에 대한 함침성이 뛰어나다.

Description

이차전지용 음극, 그 제조방법 및 이를 포함하는 이차전지{NEGATIVE ELECTRODE FOR SECONDARY BATTERY, METHOD FOR PREPARING THEREOF AND SECONDARY BATTERY COMPRISING THE SAME}
본 발명은 높은 방전 용량을 가지며, 출력 특성 및 전해액에 대한 함침성이 우수한 이차전지용 음극에 관한 것이다.
최근 리튬 이차전지는 에너지 밀도가 높고 수명이 긴 전지로 가장 주목을 받고 있다. 통상적으로 리튬 이차전지는 탄소 재료나 리튬 금속 합금으로 된 음극, 리튬 금속 산화물로 된 양극 및 유기용매에 리튬염을 용해시킨 전해질을 구비한다.
리튬 이차전지의 음극을 구성하는 음극 활물질로는 초기에는 리튬 금속이 사용되었다. 하지만 리튬은 가역성 및 안전성이 낮은 문제점이 있어, 현재 리튬 이차전지의 음극 활물질로는 주로 탄소계 활물질이 사용되고 있다. 탄소재는 리튬 금속에 비해서 용량은 작지만, 부피 변화가 적고 가역성이 뛰어나며 가격 측면에서 유리한 장점이 있다.
이러한 탄소계 활물질로는 비정질 탄소계 활물질과 흑연과 같은 결정질 탄소계 활물질로 구분할 수 있다. 비정질 탄소계 활물질은 높은 방전 용량을 가지고 우수한 레이트 특성을 갖는 것에 반하여 비가역 용량이 높고 충방전 효율이 떨어지며, 부피 밀도 및 전기전도도가 낮아서 에너지 밀도가 좋지 못한 단점이 있다. 반면에 결정질 탄소계 활물질은 방전 용량을 낮지만, 전기 전도도 및 에너지 밀도가 매우 우수하고, 전위 평탄성이 양호하며 비정질 탄소계 화합물에 비해 상대적으로 충방전 과정의 가역성이 우수하다. 이에, 결정질 탄소와 비정질 탄소를 혼합하여 사용하는 기술이 연구되고 있으나, 이들 음극은 초기 충방전 효율은 증가되지만, 비정질 부분으로 인하여 비가역 용량이 여전히 높다. 또한 전해액에 대한 함침성이 여전히 우수하지 못한 문제가 있었다.
따라서 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 높은 방전 용량을 가지며, 출력 특성 및 전해액에 대한 함침성이 우수한 음극을 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 집전체; 상기 집전체의 적어도 일면에 형성된 비정질 탄소계 활물질을 포함하는 제1 음극 활물질층; 및 상기 제1 음극 활물질층의 외면에 형성된 결정질 탄소계 활물질을 포함하는 제2 음극 활물질층을 구비하는 이차전지용 음극을 제공한다.
이러한 제1 음극 활물질층의 두께는 10 ~ 100 ㎛인 것이 바람직하다. 또한, 이러한 제2 음극 활물질층의 두께는 10 ~ 100 ㎛인 것이 바람직하다.
본 발명의 비정질 탄소계 활물질은 수크로오스(sucrose), 페놀 수지, 나프탈렌 수지, 폴리비닐알코올 수지, 퍼푸릴 알코올(furfuryl alcohol) 수지, 폴리아크릴로니트릴 수지, 폴리아미드 수지, 퓨란 수지, 셀룰로오스 수지, 스티렌 수지, 폴리이미드 수지, 에폭시 수지 또는 염화비닐 수지의 하드카본 원료; 및 석탄계 핏치, 석유계 핏치, 폴리비닐클로라이드, 메조페이스 핏치, 타르 또는 저분자량 중질유의 소프트카본 원료로 이루어진 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 비정질 탄소 전구체로부터 얻어지는 것을 사용할 수 있다.
또한, 본 발명의 결정질 탄소계 활물질은 천연흑연 또는 인조흑연 등을 사용할 수 있다.
본 발명의 집전체는 스테인리스스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성탄소, 구리; 카본, 니켈, 티탄 또는 은으로 표면처리된 스테인리스스틸; 알루미늄-카드뮴합금; 도전재로 표면처리된 비전도성 고분자; 또는 전도성 고분자로 제조된 것을 사용할 수 있으며, 이러한 도전재로는 폴리아세틸렌, 폴리아닐린, 폴리피롤, 폴리티오펜 및 폴리설퍼니트리드, ITO(Indium Tin Oxide), 은, 팔라듐 및 니켈 등을 사용할 수 있다.
본 발명의 음극의 제조방법은 집전체의 적어도 일면에 비정질 탄소계 활물질을 포함하는 슬러리를 코팅하고 건조하여 제1 음극 활물질층을 형성하는 단계; 및 상기 제1 음극 활물질층의 일면에 결정질 탄소계 활물질을 포함하는 슬러리를 코팅하고 건조하여 제2 음극 활물질층을 형성하는 단계를 포함한다.
또한 본 발명은 이러한 음극을 포함하는 이차전지에 관한 것이다.
집전체에 코팅된 비정질 탄소계 활물질층과 결정질 탄소계 활물질층을 구비하는 본 발명의 음극은 높은 방전 용량을 가지고 출력특성이 우수하다. 또한, 본 발명의 음극은 높은 에너지 밀도 및 우수한 레이트 특성을 가지며, 전해액에 대한 함침성이 뛰어나다.
이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예에 기재된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
본 발명의 이차전지용 음극은 집전체; 상기 집전체의 적어도 일면에 형성되어 있으며, 비정질 탄소계 활물질을 포함하는 제1 음극 활물질층; 및 상기 제1 음극 활물질층의 외면에 형성되어 있으며, 결정질 탄소계 활물질을 포함하는 제2 음극 활물질층을 구비한다. 이러한 제1 음극 활물질층의 두께는 10 ~ 100 ㎛인 것이 바람직하다. 또한, 이러한 제2 음극 활물질층의 두께는 10 ~ 100 ㎛인 것이 바람직하다.
일반적으로 결정질 탄소계 화합물은 탄소의 층상 구조에 리튬이온이 삽입 및 탈리하는 경로가 대략 2차원으로 한정되어 있는 반면에, 비정질 탄소화계 화합물은 리튬 이온이 삽입되기 위한 경로가 그와 같이 한정적이지 않고 상대적으로 많으므로, 우수한 레이트 특성을 발휘한다. 그러나, 비정질 탄소계 화합물은 비가역 용량이 20 ~ 30% 정도로서 매우 높은 단점을 갖는다. 본 발명의 음극은 비정질 탄소계 활물질로 이루어진 층과 결정질 탄소계 활물질로 이루어진 층의 다층 구조로 이루어져, 비정질 탄소계 활물질과 결정질 탄소계 활물질의 단점을 서로 보완하므로 높은 방전 용량을 가지고 출력특성이 우수하다. 또한, 본 발명의 음극은 높은 에너지 밀도 및 우수한 레이트 특성을 가지며, 전해액에 대한 함침성이 뛰어나다.
이러한 비정질 탄소계 활물질은 탄소원자들이 무정형 결정구조를 가지며 우수한 레이트 특성을 발휘하는 것이라면 특별히 제한되는 것은 않으며, 수크로오스(sucrose), 페놀 수지, 나프탈렌 수지, 폴리비닐알코올 수지, 퍼푸릴 알코올(furfuryl alcohol) 수지, 폴리아크릴로니트릴 수지, 폴리아미드 수지, 퓨란 수지, 셀룰로오스 수지, 스티렌 수지, 폴리이미드 수지, 에폭시 수지 또는 염화비닐 수지의 하드카본 원료; 및 석탄계 핏치, 석유계 핏치, 폴리비닐클로라이드, 메조페이스 핏치, 타르 또는 저분자량 중질유의 소프트카본 원료로 이루어진 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 비정질 탄소 전구체로부터 얻어지는 것을 사용할 수 있다.
또한, 본 발명의 결정질 탄소계 활물질은 흑연계 탄소재가 대표적인 것으로, 천연흑연 또는 인조흑연 등을 사용할 수 있다.
본 발명의 집전체는 스테인리스스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성탄소, 구리; 카본, 니켈, 티탄 또는 은으로 표면처리된 스테인리스스틸; 알루미늄-카드뮴합금; 도전재로 표면처리된 비전도성 고분자; 또는 전도성 고분자로 제조된 것을 사용할 수 있으며, 이러한 도전재로는 폴리아세틸렌, 폴리아닐린, 폴리피롤, 폴리티오펜 및 폴리설퍼니트리드, ITO(Indium Tin Oxide), 은, 팔라듐 및 니켈 등을 사용할 수 있다.
본 발명의 음극은 집전체의 적어도 일면에 비정질 탄소계 활물질을 포함하는 슬러리를 코팅하고 건조하여 제1 음극 활물질층을 형성하는 단계; 및 상기 제1 음극 활물질층의 일면에 결정질 탄소계 활물질을 포함하는 슬러리를 코팅하고 건조하여 제2 음극 활물질층을 형성하는 단계를 포함한다.
이들 슬러리는 활물질과 고분자 바인더 등을 소정의 용매에 혼합하여 제조한다.
상기 고분자 바인더로는 폴리비닐리덴플로라이드(PVDF), 폴리비닐알코올, 카르복시메틸셀룰로우즈(CMC), 전분, 히드록시프로필셀룰로우즈, 재생 셀룰로우즈, 폴리비닐피롤리돈, 테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌-디엔 폴리머(EPDM), 술폰화-EPDM, 스티렌-부타디엔 고무, 불소 고무 및 이들의 다양한 공중합체 등을 사용할 수 있다.
또한, 상기 용매의 바람직한 예로는 디메틸셀폭사이드(dimethyl sulfoxide, DMSO), 알코올, N-메틸피롤리돈(NMP), 아세톤 또는 물 등을 들 수 있으며, 건조 과정에서 제거된다.
이러한 슬러리를 코팅하는 방법으로는 재료의 특성 등을 감안하여 공지방법 중에서 선택하거나 새로운 적절한 방법으로 행할 수 있다. 예를 들어, 슬러리를 집전체 위에 분배시킨 후 닥터 블레이드(doctor blade) 등을 사용하여 균일하게 분산시키는 것이 바람직하다. 경우에 따라서는, 분배와 분산 과정을 하나의 공정으로 실행하는 방법을 사용할 수도 있다. 이밖에도, 다이캐스팅(die casting), 콤마코팅(comma coating), 스크린 프린팅(screen printing) 등의 방법을 선택할 수도 있다.
슬러리를 코팅한 후에는 건조과정을 거치게 된다. 특히 본 발명의 음극은 제1 음극 활물질층을 형성한 후에 건조하고 나서, 다시 제2 음극 활물질층을 형성하는 것을 특징으로 한다.
음극이 제조되면, 이를 사용하여 당분야에 통상적으로 사용되는, 양극과 음극 사이에 개재된 세퍼레이터 및 전해액을 구비하는 리튬 이차전지가 제조될 수 있다.
본 발명에서 사용되는 전해액에 있어서, 전해질로서 포함될 수 있는 리튬염은 리튬 이차전지용 전해액에 통상적으로 사용되는 것들이 제한 없이 사용될 수 있으며, 예를 들어 상기 리튬염의 음이온으로는 F-, Cl-, Br-, I-, NO3 -, N(CN)2 -, BF4 -, ClO4 -, PF6 -, (CF3)2PF4 -, (CF3)3PF3 -, (CF3)4PF2 -, (CF3)5PF-, (CF3)6P-, CF3SO3 -, CF3CF2SO3 -, (CF3SO2)2N-, (FSO2)2N- , CF3CF2(CF3)2CO-, (CF3SO2)2CH-, (SF5)3C-, (CF3SO2)3C-, CF3(CF2)7SO3 -, CF3CO2 -, CH3CO2 -, SCN- 및 (CF3CF2SO2)2N-로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나일 수 있다.
본 발명에서 사용되는 전해액에 있어서, 전해액에 포함되는 유기 용매로는 리튬 이차전지용 전해액에 통상적으로 사용되는 것들이 제한 없이 사용될 수 있으며, 대표적으로 프로필렌 카보네이트(propylene carbonate, PC), 에틸렌 카보네이트(ethylene carbonate, EC), 디에틸 카보네이트(diethyl carbonate, DEC), 디메틸 카보네이트(dimethyl carbonate, DMC), 에틸메틸 카보네이트(EMC), 메틸프로필 카보네이트, 디프로필 카보네이트, 디메틸설퍼옥사이드, 아세토니트릴, 디메톡시에탄, 디에톡시에탄, 비닐렌 카보네이트, 설포란, 감마-부티로락톤, 프로필렌 설파이트 및 테트라하이드로푸란으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물 등이 대표적으로 사용될 수 있다. 특히, 상기 카보네이트계 유기용매 중 고리형 카보네이트인 에틸렌 카보네이트 및 프로필렌 카보네이트는 고점도의 유기용매로서 유전율이 높아 전해질 내의 리튬염을 잘 해리시키므로 바람직하게 사용될 수 있으며, 이러한 고리형 카보네이트에 디메틸 카보네이트 및 디에틸 카보네이트와 같은 저점도, 저유전율 선형 카보네이트를 적당한 비율로 혼합하여 사용하면 높은 전기 전도율을 갖는 전해액을 만들 수 있어 더욱 바람직하게 사용될 수 있다.
선택적으로, 본 발명에 따라 저장되는 전해액은 통상의 전해액에 포함되는 과충전 방지제 등과 같은 첨가제를 더 포함할 수 있다.
또한, 세퍼레이터로는 종래에 세퍼레이터로 사용된 통상적인 다공성 고분자 필름, 예를 들어 에틸렌 단독중합체, 프로필렌 단독중합체, 에틸렌/부텐 공중합체, 에틸렌/헥센 공중합체 및 에틸렌/메타크릴레이트 공중합체 등과 같은 폴리올레핀계 고분자로 제조한 다공성 고분자 필름을 단독으로 또는 이들을 적층하여 사용할 수 있으며, 또는 통상적인 다공성 부직포, 예를 들어 고융점의 유리 섬유, 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유 등으로 된 부직포를 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 음극과 함께 적용될 양극으로는 특별히 제한되지 않으며, 당업계에 알려진 통상적인 방법에 따라 양극활물질을 전극 전류집전체에 결착된 형태로 제조할 수 있다. 상기 양극활물질의 비제한적인 예로는 종래 전기화학소자의 양극에 사용될 수 있는 통상적인 양극활물질이 사용 가능하며, 특히 리튬망간산화물, 리튬코발트산화물, 리튬니켈산화물, 리튬철산화물 또는 이들을 조합한 리튬복합산화물을 사용하는 것이 바람직하다. 양극 전류집전체의 비제한적인 예로는 알루미늄, 니켈 또는 이들의 조합에 의하여 제조되는 호일 등이 있다.
본 발명에서 사용되는 전지 케이스는 당분야에서 통상적으로 사용되는 것이 채택될 수 있고, 전지의 용도에 따른 외형에 제한이 없으며, 예를 들면, 캔을 사용한 원통형, 각형, 파우치(pouch)형 또는 코인(coin)형 등이 될 수 있다.
이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.
실시예
실시예 1. 이중 코팅층을 갖는 음극 제조
천연흑연과 PVdF 고분자 바인더를 95: 5의 중량비로 유기용매에서 혼합하여 결정질 탄소계 슬러리를 제조하였다.
하드카본과 PVdF 고분자 바인더를 95: 5의 중량비로 유기용매에서 혼합하여 비정질 탄소계 슬러리를 제조하였다.
구리 호일로 된 집전체를 준비하였다. 상기 구리 호일의 한쪽 면에 상기 제조한 비정질 탄소계 슬러리를 활물질층의 두께가 50㎛가 되도록 코팅한 후 건조하였다.
다시, 상기 코팅층 위에 제조한 결정질 탄소계 슬러리를 활물질층의 두께가 50㎛가 되도록 코팅한 후에 건조하였다.
비교예 1. 단일 코팅층을 갖는 음극 제조
천연흑연과 PVdF 고분자 바인더를 95: 5의 중량비로 유기용매에서 혼합하여 결정질 탄소계 슬러리를 제조하였다. 알루미늄 호일의 한쪽 면에 상기 슬러리를
하드카본과 PVdF 고분자 바인더를 95: 5의 중량비로 유기용매에서 혼합하여 비정질 탄소계 슬러리를 제조하였다.
상기 제조된 결정질 탄소계 슬러리와 비정질 탄소계 슬러리를 1: 1 중량비로 혼합하여, 준비된 구리 호일의 한쪽 면에 활물질층의 두께가 100㎛가 되도록 코팅한 후 건조하였다.
제조예 . 코인셀의 제조
실시예 1 및 비교예 1에서 제조된 음극과 리튬금속을 양극으로 사용하여, 상기 음극과 양극 사이에 분리막(셀가드TM)을 개재하고, 1M LiPF6 EC/EMC 전해액을 주입하여 리튬 이차전지를 제조하였다.
시험예 1. 함침성 측정
실시예 1과 비교예 1에서 제조된 음극을 1×10cm로 준비하여 EC/EMC 전해액에 1cm깊이로 담지 후에 시간별로 전해액의 이동높이를 측정하여 하기 표 1에 나타내었다.
시간(sec) 실시예 1(mm) 비교예 1(mm)
0 0 0
30 2 2
1800 16 12
3200 41 22
4800 46 32
9000 60 40
상기 표 1에 따르면 비교예 1에 비하여 실시예 1의 전해액에 대한 함침성이 우수함을 알 수 있다.
시험예 2. 초기용량 및 5C에서의 전지용량의 측정
상기 제조된 전지의 초기 0.2C에서 측정한 용량과 5C에서의 전지용량을 측정하여 하기 표 2에 나타내었다.
초기용량 5C에서의 전지용량
실시예 1 3.2 1.9
비교예 1 3.2 1.4
상기 표 2에 따르면 비교예 1에 비하여 실시예 1의 전지용량이 우수함을 알 수 있다.

Claims (9)

  1. 집전체;
    상기 집전체의 적어도 일면에 형성되어 있으며, 비정질 탄소계 활물질을 포함하는 제1 음극 활물질층; 및
    상기 제1 음극 활물질층의 외면에 형성되어 있으며, 결정질 탄소계 활물질을 포함하는 제2 음극 활물질층을 구비하고,
    상기 비정질 탄소계 활물질은 석탄계 핏치, 석유계 핏치, 폴리비닐클로라이드, 메조페이스 핏치, 타르 또는 저분자량 중질유의 소프트카본 원료로 이루어진 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 비정질 탄소 전구체로부터 얻어지는 이차전지용 음극.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 음극 활물질층의 두께는 10 ~ 100 ㎛인 것을 특징으로 하는 이차전지용 음극.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2 음극 활물질층의 두께는 10 ~ 100 ㎛인 것을 특징으로 하는 이차전지용 음극.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 결정질 탄소계 활물질은 천연흑연 또는 인조흑연 중에서 선택되는 1종의 화합물 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 이차전지용 음극.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 집전체는 스테인리스스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성탄소, 구리; 카본, 니켈, 티탄 또는 은으로 표면처리된 스테인리스스틸; 알루미늄-카드뮴합금; 도전재로 표면처리된 비전도성 고분자; 또는 전도성 고분자로 제조된 것을 특징으로 하는 이차전지용 음극.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 도전재는 폴리아세틸렌, 폴리아닐린, 폴리피롤, 폴리티오펜 및 폴리설퍼니트리드, ITO(Indium Tin Oxide), 은, 팔라듐 및 니켈 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 이차전지용 음극.
  8. 집전체의 적어도 일면에 비정질 탄소계 활물질을 포함하는 슬러리를 코팅하고 건조하여 제1 음극 활물질층을 형성하는 단계; 및
    상기 제1 음극 활물질층의 일면에 결정질 탄소계 활물질을 포함하는 슬러리를 코팅하고 건조하여 제2 음극 활물질층을 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 비정질 탄소계 활물질은 석탄계 핏치, 석유계 핏치, 폴리비닐클로라이드, 메조페이스 핏치, 타르 또는 저분자량 중질유의 소프트카본 원료로 이루어진 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 비정질 탄소 전구체로부터 얻어지는 이차전지용 음극의 제조방법.
  9. 양극; 상기 제1항 내지 제3항, 및 제5항 내지 제7항 중에서 선택된 어느 한 항의 음극; 및 전해액을 포함하는 이차전지.
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KR102275230B1 (ko) * 2015-02-26 2021-07-08 에스케이이노베이션 주식회사 리튬 이차 전지용 음극 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지
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CN109921048B (zh) * 2019-03-18 2020-12-15 岭南师范学院 一种Pd/Ag/PANI纳米复合材料及其低温制备方法和应用

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20080020961A (ko) * 2006-09-01 2008-03-06 소니 가부시끼 가이샤 부극 및 그것을 이용한 비수전해질 이차 전지
JP2008305746A (ja) * 2007-06-11 2008-12-18 Toyota Motor Corp リチウムイオン電池

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20080020961A (ko) * 2006-09-01 2008-03-06 소니 가부시끼 가이샤 부극 및 그것을 이용한 비수전해질 이차 전지
JP2008305746A (ja) * 2007-06-11 2008-12-18 Toyota Motor Corp リチウムイオン電池

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