KR101503528B1 - Anode and secondary battery - Google Patents
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Abstract
사이클 특성을 향상시키는 것이 가능한 이차 전지를 제공한다. 정극(21) 및 부극(22)과 함께 전해액을 구비하고, 정극(21)과 부극(22)의 사이에 설치된 세퍼레이터(23)에 전해액이 함침되어 있다. 부극(22)은 부극 집전체(22A)와 그것에 형성된 부극 활성 물질층(22B)을 가지고 있다. 이 부극 활성 물질층(22B)은 규소를 함유함과 함께 미세공군(3㎚ 이상 50㎚ 이하 공경의 세공군)을 가지는 부극 활성 물질을 포함하고 있고, 규소의 단위 중량당 미세공군의 용적은 0.2㎤/g 이하이다. 부극 활성 물질의 표면적이 작게 억제되기 때문에, 그 부극 활성 물질이 고활성인 규소를 함유하는 경우에도 전해액이 분해하기 어려워진다.
부극, 전지, 부극 활성 물질, 미세공군의 용적
A secondary battery capable of improving cycle characteristics is provided. An electrolyte is provided in the positive electrode 21 and the negative electrode 22 and the electrolyte is impregnated in the separator 23 provided between the positive electrode 21 and the negative electrode 22. The negative electrode 22 has a negative electrode current collector 22A and a negative electrode active material layer 22B formed thereon. The negative electrode active material layer 22B contains a negative electrode active material having a fine air group (a fine air group having a pore size of 3 nm or more and 50 nm or less) with silicon, and the volume of the fine air group per unit weight of silicon is 0.2 Lt; 3 > / g or less. The surface area of the negative electrode active material is suppressed to be small so that the electrolytic solution is difficult to decompose even when the negative electrode active material contains high activity silicon.
Negative electrode, battery, negative electrode active material, volume of micro air force
Description
본 발명은 부극 집전체와 그것에 형성된 부극 활성 물질층을 가지는 부극 및 그것을 구비한 이차 전지에 관한 것이다.The present invention relates to a negative electrode having a negative electrode current collector and a negative electrode active material layer formed thereon, and a secondary battery having the negative electrode.
근년, 카메라 일체형 VTR(비디오 테이프 리코더), 휴대 전화 또는 노트북 컴퓨터 등의 휴대용 전자 기기가 널리 보급되어 있고, 그의 소형화, 경량화 및 장수명화가 강하게 요구되고 있다. 이에 수반하여, 휴대용 전자 기기의 전원으로서, 전지, 특히 경량이고 고 에너지 밀도가 얻어지는 이차 전지의 개발이 진행되고 있다. 그 중에서도, 충방전 반응에 리튬의 흡장 및 방출을 이용하는 이차 전지(소위 리튬 이온 이차 전지)는, 납축 전지나 니켈카드뮴 전지보다 큰 에너지 밀도가 얻어지기 때문에, 크게 기대되고 있다.2. Description of the Related Art In recent years, portable electronic devices such as a camera-integrated VTR (video tape recorder), a mobile phone, or a notebook computer have been widely used, and miniaturization, weight reduction, and longevity are strongly demanded. Along with this, development of batteries, particularly light-weight secondary batteries with high energy density, has been proceeding as a power source for portable electronic devices. Among them, secondary batteries (so-called lithium ion secondary batteries) using lithium intercalation and deintercalation in charge / discharge reactions are expected to have a larger energy density than lead-acid batteries and nickel-cadmium batteries.
리튬 이온 이차 전지는 정극 및 부극과 함께 전해액을 구비하고 있고, 그 부극은 부극 활성 물질을 포함하는 부극 활성 물질층이 부극 집전체에 형성된 구성을 가지고 있다. 이 부극 활성 물질로서는 탄소 재료가 널리 이용되고 있는데, 최근에는 휴대용 전자 기기의 고성능화 및 다기능화에 수반하여 전지 용량의 더한층 향상이 요구되고 있는 점으로부터, 탄소 재료 대신에 규소를 이용하는 것이 검토되고 있다. 규소의 이론 용량(4199mAh/g)은 흑연의 이론 용량(372mAh/g)보다 현격히 크기 때문에, 전지 용량의 대폭적인 향상이 기대되기 때문이다.The lithium ion secondary battery has an electrolyte solution together with a positive electrode and a negative electrode, and the negative electrode has a structure in which a negative electrode active material layer containing a negative electrode active material is formed on a negative electrode collector. Carbon materials are widely used as the negative electrode active material. In recent years, it has been studied to use silicon instead of a carbon material in order to further improve the battery capacity with the performance and diversification of portable electronic devices. This is because the theoretical capacity of silicon (4199 mAh / g) is significantly larger than the theoretical capacity of graphite (372 mAh / g), which is expected to greatly improve battery capacity.
그런데, 기상법에 의해 부극 활성 물질로서 규소를 퇴적시키면, 그 부극 활성 물질에 다수의 세공이 생겨서 표면적이 증대한다. 이 경우에는, 부극 활성 물질이 고활성이기 때문에, 충방전시에 전해액이 분해하기 쉬워지며, 리튬이 불활성화하기 쉬워진다. 이에 의해 고용량화가 도모되는 한편, 충방전을 반복하면 이차 전지의 중요한 특성인 사이클 특성이 저하하기 쉽다.However, when silicon is deposited as the negative electrode active material by the vapor deposition method, a large number of pores are formed in the negative electrode active material, thereby increasing the surface area. In this case, since the negative electrode active material is highly active, the electrolytic solution is liable to be decomposed during charging and discharging, and lithium is liable to be inactivated. As a result, the capacity of the secondary battery can be increased. On the other hand, if the charging and discharging are repeated, the cycle characteristic, which is an important characteristic of the secondary battery, is likely to deteriorate.
그래서, 부극 활성 물질로서 규소를 이용한 경우에도 사이클 특성을 향상시키기 위해서, 다양한 고안이 이루어지고 있다.Therefore, even when silicon is used as the negative electrode active material, various attempts have been made to improve cycle characteristics.
구체적으로는, 기상법에 의해 규소 박막을 복수회에 걸쳐 퇴적시키는 경우에, 2회째 이후의 퇴적 공정에서 그 퇴적 전에 규소 박막의 표면으로 이온을 조사하는 기술(예를 들면, 특허 문헌 1 참조)이나, 발포상 금속 또는 섬유상 금속 소결체 등의 삼차원 구조를 가지는 부극 집전체를 이용하는 기술(예를 들면, 특허 문헌 2 참조)이나, 규소를 소결시켜 부극 집전체와 일체화하는 기술(예를 들면, 특허 문헌 3, 4 참조) 등이 제안되어 있다.Specifically, in the case where a silicon thin film is deposited a plurality of times by the vapor-phase deposition method, a technique of irradiating ions to the surface of the silicon thin film before deposition in the second and subsequent depositing steps (see, for example, Patent Document 1) (Refer to, for example, Patent Document 2) using a negative electrode current collector having a three-dimensional structure such as a sparkling metal or a fibrous metal sintered body, a technique of sintering silicon and integrating it with a negative electrode
[특허 문헌 1] 일본 특개 2005-293899호 공보[Patent Document 1] Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-293899
[특허 문헌 2] 일본 특개 2004-071305호 공보[Patent Document 2] Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-071305
[특허 문헌 3] 일본 특개 평11-339777호 공보[Patent Document 3] JP-A-11-339777
[특허 문헌 4] 일본 특개 평11-339778호 공보[Patent Document 4] Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-339778
또한, 규소 입자를 금속 산화물 등의 소성물(세라믹)로 피복하는 기술(예를 들면, 특허 문헌 5, 6 참조)이나, 규소 합금층의 표면에 산화규소 등의 산화물층을 형성하는 기술(예를 들면, 특허 문헌 7 참조)이나, 규소 분말 상에 도전성 금속을 환원 석출시키는 기술(예를 들면, 특허 문헌 8 참조)이나, 규소 화합물 입자를 금속으로 피복하는 기술(예를 들면, 특허 문헌 9 참조)이나, 규소 입자 중에 리튬과 합금화하지 않는 금속 원소를 확산시키는 기술(예를 들면, 특허 문헌 10 참조)이나, 규소 박막 중에 구리를 고용(固溶)시키는 기술(예를 들면, 특허 문헌 11 참조) 등도 제안되어 있다.Further, there is a technique (for example, refer to
[특허 문헌 5] 일본 특개 2004-335334호 공보[Patent Document 5] Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-335334
[특허 문헌 6] 일본 특개 2004-335335호 공보[Patent Document 6] Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-335335
[특허 문헌 7] 일본 특개 2004-319469호 공보[Patent Document 7] Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-319469
[특허 문헌 8] 일본 특개 평11-297311호 공보[Patent Document 8] Japanese Unexamined Patent Publication No. 11-297311
[특허 문헌 9] 일본 특개 2000-036323호 공보[Patent Document 9] Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-036323
[특허 문헌 10] 일본 특개 2001-273892호 공보[Patent Document 10] Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-273892
[특허 문헌 11] 일본 특개 2002-289177호 공보[Patent Document 11] Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2002-289177
최근의 휴대용 전자 기기는 점점 소형화, 고성능화 및 다기능화하고 있고, 그에 수반하여 이차 전지의 충방전이 빈번하게 반복되는 경향에 있기 때문에, 사이클 특성이 저하하기 쉬운 상황에 있다. 특히, 고용량화를 위해서 부극 활성 물질로서 규소를 이용한 리튬 이온 이차 전지에서는, 상기한 표면적의 증대에 기인하여 사이클 특성이 현저하게 저하하기 쉽다. 이 때문에, 이차 전지의 사이클 특성에 관하여, 더한층 향상이 요망되고 있다.BACKGROUND ART [0002] In recent portable electronic devices, miniaturization, high performance, and multifunctionality have been increasing, and charging and discharging of secondary batteries tend to be repeated frequently, so cycle characteristics tend to deteriorate. In particular, in the lithium ion secondary battery using silicon as the negative electrode active material for high capacity, the cycle characteristics are likely to remarkably decrease due to the increase of the surface area described above. For this reason, it is desired to further improve the cycle characteristics of the secondary battery.
본 발명은 이러한 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은 사이클 특성을 향상시키는 것이 가능한 부극 및 이차 전지를 제공하는 데 있다.The present invention has been made in view of such problems, and an object thereof is to provide a negative electrode and a secondary battery capable of improving cycle characteristics.
본 발명의 부극은 부극 집전체와 그것에 형성된 부극 활성 물질층을 가지며, 부극 활성 물질층이 규소를 함유함과 함께 3㎚ 이상 50㎚ 이하 공경의 세공군을 가지는 부극 활성 물질을 포함하고, 수은 포로시미터(porosimeter)를 이용하여 수은 압입법에 의해 측정되는 3㎚ 이상 50㎚ 이하 공경의 세공군 용적이 규소의 단위 중량당 0.2㎤/g 이하인 것이다.The negative electrode of the present invention comprises a negative electrode active material having a negative electrode current collector and a negative electrode active material layer formed thereon, the negative electrode active material layer containing silicon and having a pore size of 3 nm or more and 50 nm or less, The volume of the air cleaner having a pore diameter of 3 nm or more and 50 nm or less as measured by a mercury porosimetry method using a porosimeter is 0.2
본 발명의 이차 전지는 정극 및 부극과 함께 전해액을 구비하며, 부극 집전체와 그것에 형성된 부극 활성 물질층을 가지고, 부극 활성 물질층이 규소를 함유함과 함께 3㎚ 이상 50㎚ 이하 공경의 세공군을 가지는 부극 활성 물질을 포함하고, 수은 포로시미터를 이용하여 수은 압입법에 의해 측정되는 3㎚ 이상 50㎚ 이하 공경의 세공군 용적이 규소의 단위 중량당 0.2㎤/g 이하인 것이다.The secondary battery of the present invention comprises an anode and an anode together with an electrolytic solution and includes a negative electrode collector and a negative electrode active material layer formed on the negative electrode collector. The negative electrode active material layer contains silicon and has a pore size of 3 nm or more and 50 nm or less And the volume of the air cleaner having an pore size of 3 nm or more and 50 nm or less as measured by the mercury porosimetry using a mercury porosimeter is 0.2
상기한 「세공군의 용적」이란, 수은 포로시미터를 이용하여 수은 압입법에 의해 측정되는 수은의 침입량을 세공군의 용적으로 치환한 것이다. 이에 의해, 「3㎚ 이상 50㎚ 이하 공경의 세공군 용적」이란, 3㎚ 이상 50㎚ 이하의 공경에서 측정되는 수은의 침입량의 합을 동 범위의 공경의 세공군 용적으로 치환한 것이다. 또한, 「3㎚ 이상 20㎚ 이하 공경의 세공군 용적」이란, 3㎚ 이상 20㎚ 이하의 공경에서 측정되는 수은의 침입량의 합을 동 범위의 공경의 세공군 용적으로 치환한 것이다. 이 수은의 침입량은 수은의 표면 장력 및 접촉각을 각각 485mN/m 및 130°로 하고, 세공의 공경과 압력의 사이의 관계를 180/압력=공경으로 근사하였을 때에 측정되는 값이다. 규소의 단위 중량당 세공군의 용적(㎤/g)은 규소의 중량(g)과 수은의 침입량(=세공군의 용적:㎤)으로부터 산출 가능하다.The above-mentioned " cubic volume of the air cleaner " is obtained by replacing the penetration amount of mercury measured by mercury porosimetry using the mercury porosimeter with the volume of the clean air group. As a result, the "recirculation volume of pores having a pore size of 3 nm or more and 50 nm or less" refers to the sum of the amount of mercury penetration measured at a pore size of 3 nm or more and 50 nm or less with a pore volume of the pore diameter in the copper range. Further, the "recirculation volume of pores having a pore size of 3 nm or more and 20 nm or less" refers to the sum of the amount of mercury penetration measured at an pore diameter of 3 nm or more and 20 nm or less with a pore volume of the pore diameter in the copper range. This amount of mercury penetration is a value measured when the surface tension and the contact angle of mercury are set to 485 mN / m and 130 °, respectively, and the relationship between pore size and pressure is approximated by 180 / pressure = pore size. (Cm3 / g) per unit weight of silicon can be calculated from the weight (g) of silicon and the amount of penetration of mercury (= volume of cubic air group: cm3).
본 발명의 부극에 의하면, 부극 활성 물질이 규소를 함유함과 함께 3㎚ 이상 50㎚ 이하 공경의 세공군을 가지며, 수은 포로시미터를 이용하여 수은 압입법에 의해 측정되는 3㎚ 이상 50㎚ 이하 공경의 세공군 용적이 규소의 단위 중량당 0.2㎤/g 이하이기 때문에, 그 범위 외인 경우와 비교하여, 부극 활성 물질이 고활성인 규소를 함유하는 경우에도 다른 물질과 반응하기 어려워진다. 이에 의해, 본 발명의 부극을 구비한 이차 전지에 의하면, 충방전시에 전해액이 분해하기 어려워지기 때문에, 사이클 특성을 향상시킬 수 있다. 이 경우에는, 3㎚ 이상 50㎚ 이하 공경의 세공군 용적이 규소의 단위 중량당 0.05㎤/g 이하, 특히 0㎤/g이면, 더 높은 효 과를 얻을 수 있다.According to the negative electrode of the present invention, the negative electrode active material contains silicon and has a repelling group of 3 nm or more and 50 nm or less in pore diameter. The positive electrode active material has a pore size of 3 nm or more and 50 nm or less Since the volume of the fresh air group of the pore is 0.2
또한, 수은 포로시미터를 이용하여 수은 압입법에 의해 측정되는 3㎚ 이상 20㎚ 이하 공경의 세공군 용적이 규소의 단위 중량당 0.2㎤/g 이하이면, 더 높은 효과를 얻을 수 있다. 이 경우에는, 규소의 단위 중량당에서의 3㎚ 이상 20㎚ 이하 공경의 세공군 용적이 0.05㎤/g 이하, 특히 0㎤/g이면, 더 높은 효과를 얻을 수 있다.Further, a higher effect can be obtained when the volume of the air cleaner having an pore diameter of 3 nm or more and 20 nm or less, as measured by mercury porosimetry using a mercury porosimeter, is 0.2
또한, 세공 내에 산화물 함유막 또는 전극 반응 물질과 합금화하지 않는 금속 재료를 가지고 있으면, 규소의 단위 중량당의 세공군의 용적이 본래적으로 상기한 범위 외인 경우에도, 그 범위 내가 되도록 규소의 단위 중량당의 세공군의 용적을 용이하게 제어할 수 있다. 이 경우에는, 산화물 함유막이 액상 석출법 등의 액상법에 의해 형성되어 있거나, 또는 금속 재료가 전해 도금법 등의 액상법에 의해 형성되어 있으면, 산화물 함유막 또는 금속 재료가 세공 내에 들어가기 쉬워지기 때문에, 더 높은 효과를 얻을 수 있다.Further, even if the volume of the sub-air group per unit weight of silicon is originally outside the above-mentioned range, if the pores have a metal material that is not alloyed with the oxide-containing film or the electrode reaction material, The volume of the three air forces can be easily controlled. In this case, if the oxide-containing film is formed by a liquid phase method such as a liquid phase precipitation method or if the metal material is formed by a liquid phase method such as electrolytic plating method, the oxide-containing film or the metal material tends to enter the pores, Effect can be obtained.
또한, 부극 활성 물질이 산소를 함유하며, 부극 활성 물질 중에서의 산소의 함유량이 3원자수% 이상 40원자수% 이하이거나, 또는 부극 활성 물질이 철, 코발트, 니켈, 티탄, 크롬 및 몰리브덴으로 이루어지는 군 중 적어도 1종의 금속 원소를 함유하거나, 또는 부극 활성 물질 입자가 그 두께 방향에서 산소 함유 영역(산소를 가지며, 산소의 함유량이 그 이외의 영역보다 높은 영역)을 가지고 있으면, 더 높은 효과를 얻을 수 있다.It is also preferable that the negative electrode active material contains oxygen and the content of oxygen in the negative electrode active material is 3 to 40 atom% or less, or the negative electrode active material is composed of iron, cobalt, nickel, titanium, chromium and molybdenum Group or at least one of the negative electrode active material particles has an oxygen-containing region (oxygen and oxygen content is higher than the other region) in its thickness direction, Can be obtained.
또한, 부극 집전체의 표면의 십점 평균 조도(Rz)가 1.5㎛ 이상 6.5㎛ 이하이 면, 더 높은 효과를 얻을 수 있다.Further, when the ten point average roughness Rz of the surface of the negative electrode collector is not less than 1.5 mu m and not more than 6.5 mu m, a higher effect can be obtained.
이하, 본 발명의 실시 형태에 대하여, 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
도 1은, 본 발명의 일 실시 형태에 관한 부극의 단면 구성을 나타내고 있다. 이 부극은, 예를 들면 이차 전지 등의 전기 화학 디바이스에 이용되는 것으로, 1쌍의 면을 가지는 부극 집전체(1)와, 그것에 형성된 부극 활성 물질층(2)을 가지고 있다.1 shows a sectional configuration of a negative electrode according to an embodiment of the present invention. This negative electrode is used, for example, in an electrochemical device such as a secondary battery, and has a
부극 집전체(1)는, 양호한 전기 화학적 안정성, 전기 도전성 및 기계적 강도를 가지는 금속 재료에 의해 구성되어 있는 것이 바람직하다. 이 금속 재료로서는, 예를 들면 구리, 니켈 또는 스테인리스강 등을 들 수 있고, 그 중에서도 구리가 바람직하다. 높은 전기 도전성이 얻어지기 때문이다.The
특히, 부극 집전체(1)를 구성하는 금속 재료는, 전극 반응 물질과 금속간 화합물을 형성하지 않는 1종 또는 2종 이상의 금속 원소를 함유하고 있는 것이 바람직하다. 전극 반응 물질과 금속간 화합물을 형성하면, 전기 화학 디바이스의 동작시(예를 들면 이차 전지의 충방전시)에, 부극 활성 물질층(2)의 팽창 및 수축에 의한 압력의 영향을 받아, 집전성이 저하하거나 부극 활성 물질층(2)이 부극 집전체(1)로부터 박리될 가능성이 있기 때문이다. 이들 금속 원소로서는, 예를 들면 구리, 니켈, 티탄, 철 또는 크롬 등을 들 수 있다.In particular, it is preferable that the metal material constituting the
또한, 상기한 금속 재료는 부극 활성 물질층(2)과 합금화하는 1종 또는 2종 이상의 금속 원소를 함유하고 있는 것이 바람직하다. 부극 집전체(1)와 부극 활성 물질층(2)의 사이의 밀착성이 향상되어, 그 부극 활성 물질층(2)이 부극 집전체(1)로부터 박리하기 어려워지기 때문이다. 전극 반응 물질과 금속간 화합물을 형성하지 않으며, 부극 활성 물질층(2)과 합금화하는 금속 원소로서는, 예를 들면 부극 활성 물질층(2)이 부극 활성 물질로서 규소를 함유하는 경우에는, 구리, 니켈 또는 철 등을 들 수 있다. 이들 금속 원소는, 강도 및 도전성의 관점으로부터도 바람직하다.It is preferable that the above-mentioned metal material contains one or two or more kinds of metal elements to be alloyed with the negative electrode active material layer (2). The adhesion between the negative
또한, 부극 집전체(1)는 단층 구조를 가지고 있어도 되고, 다층 구조를 가지고 있어도 된다. 이 부극 집전체(1)가 다층 구조를 가지는 경우에는, 예를 들면 부극 활성 물질층(2)과 인접하는 층이 그것과 합금화하는 금속 재료에 의해 구성되고, 인접하지 않은 층이 다른 금속 재료에 의해 구성되는 것이 바람직하다.The
부극 집전체(1)의 표면은 조면화되어 있는 것이 바람직하다. 소위 앵커 효과에 의해 부극 집전체(1)와 부극 활성 물질층(2)의 사이의 밀착성이 향상되기 때문이다. 이 경우에는, 적어도 부극 활성 물질층(2)과 대향하는 부극 집전체(1)의 표면이 조면화되어 있으면 된다. 조면화의 방법으로서는, 예를 들면 전해 처리에 의해 미립자를 형성하는 방법 등을 들 수 있다. 이 전해 처리란, 전해조 중에서 전해법에 의해 부극 집전체(1)의 표면에 미립자를 형성하여 요철을 형성하는 방법이다. 이 전해 처리가 실시된 동박은 일반적으로 「전해 동박」이라고 불리고 있다.The surface of the negative electrode
이 부극 집전체(1)의 표면의 십점 평균 조도(Rz)는 1.5㎛ 이상 6.5㎛ 이하인 것이 바람직하다. 부극 집전체(1)와 부극 활성 물질층(2)의 사이의 밀착성이 더 높아지기 때문이다. 상세하게는, 십점 평균 조도(Rz)가 1.5㎛보다 작으면, 충분한 밀착성이 얻어지지 않을 가능성이 있고, 6.5㎛보다 크면, 부극 활성 물질 중에 공공(空孔)이 많이 포함되어 표면적이 증대할 가능성이 있기 때문이다.It is preferable that the ten-point average roughness Rz of the surface of the negative electrode
부극 활성 물질층(2)은 전극 반응 물질을 흡장 및 방출하는 것이 가능한 부극 활성 물질을 포함하고 있다. 이 부극 활성 물질은 규소를 구성 원소로서 함유하고 있다. 전극 반응 물질을 흡장 및 방출하는 능력이 커서, 높은 에너지 밀도가 얻어지기 때문이다. 또한, 부극 활성 물질은 복수의 세공을 가지고 있고, 그 복수의 세공의 공경은 약 수㎚ 내지 수천㎚에 이르는 넓은 범위에 걸쳐 분포하고 있다. 이 중, 3㎚ 이상 50㎚ 이하의 미소한 공경을 가지는 세공군(이하, 간단히 「미세공군」이라고 함)에 주목하면, 수은 포로시미터를 이용하여 수은 압입법에 의해 측정되는 미세공군의 용적은 규소의 단위 중량당 0.2㎤/g 이하이다. 미세공군의 용적이 작아져서 부극 활성 물질의 표면적이 작게 억제되기 때문에, 그 부극 활성 물질이 고활성인 경우에도 다른 물질과 반응하기 어려워지기 때문이다. 그 외의 물질로서는, 예를 들면 부극이 이차 전지에 이용되는 경우에서의 전해액 등을 들 수 있다.The negative electrode
상기한 미세공군의 용적은 수은 포로시미터를 이용하여 수은 압입법에 의해 측정되는 수은의 침입량을 미세공군의 용적으로 치환한 것이고, 그 수은의 침입량은 수은의 표면 장력 및 접촉각을 각각 485mN/m 및 130°로 하고, 세공의 공경과 압력의 사이의 관계를 180/압력=공경으로 근사하였을 때에 측정되는 값이다. 이 방법에 의하면, 복수의 세공의 공경이 광범위에 걸쳐 분포하고 있는 경우에, 그 세 공의 용적(세공으로의 수은의 침입량)을 특정의 공경 범위마다 측정 가능하기 때문에, 규소의 총 중량(g)과, 3㎚ 이상 50㎚ 이하의 공경에서 측정된 수은의 침입량의 총합(미세공군의 총 용적:㎤)으로부터, 상기한 규소의 단위 중량당 미세공군의 용적(㎤/g)을 산출 가능하다. 또한, 규소의 단위 중량당 미세공군의 용적의 범위를 규정할 때에 3㎚ 이상 50㎚ 이하 공경의 세공에 주목하고 있는 것은, 각 세공의 용적은 작지만 세공의 총수가 매우 많기 때문에, 부극 활성 물질의 표면적에 큰 영향을 미치기 때문이다.The volume of the micro air group was obtained by replacing the amount of mercury penetrated by mercury porosimetry using the mercury porosimeter with the volume of the micro air group and the amount of mercury penetration was 485 mN / m and 130 deg., and the relationship between the pore diameter and the pressure is approximated by 180 / pressure = pore diameter. According to this method, when the pores of a plurality of pores are distributed over a wide range, the volume of the pores (amount of mercury entering the pores) can be measured for each specific pore range, (
특히, 3㎚ 이상 50㎚ 이하의 공경에서의 미세공군이 규소의 단위 중량당에서 차지하는 용적은 0.05㎤/g 이하인 것이 바람직하고, 0㎤/g인 것이 더 바람직하다. 더 높은 효과가 얻어지기 때문이다. 또한, 미세공군의 용적이 0㎤/g이라는 것은, 수은 포로시미터를 이용하여 미세공군의 용적을 측정하고 있는 점으로부터 분명한 바와 같이, 그 수은 포로시미터에 의한 측정 결과 상에서 미세공군의 용적이 0㎤/g이라는(미세공군의 용적을 측정할 수 없다는) 것이다.Particularly, the volume occupied by the fine air group at a pore size of 3 nm or more and 50 nm or less per unit weight of silicon is preferably 0.05
이 경우에는, 3㎚ 이상 50㎚ 이하의 공경을 가지는 미세공군 중, 3㎚ 이상 20㎚ 이하의 극미소한 공경을 가지는 세공군(이하, 간단히 「극미세공군」이라고 함)에 주목하면, 수은 포로시미터를 이용하여 수은 압입법에 의해 측정되는 극미세공군의 용적은 규소의 단위 중량당 0.2㎤/g 이하인 것이 바람직하고, 0.05㎤/g 이하인 것이 더 바람직하고, 0㎤/g인 것이 더욱 바람직하다. 미세공군 중에서도, 극미세공군의 용적은 부극 활성 물질의 표면적에 큰 영향을 미치기 때문에, 더 높은 효과가 얻어지기 때문이다.In this case, when attention is paid to a sub-air group (hereinafter simply referred to as " sub micro-air group ") having an extremely minute pore size of 3 nm or more and 20 nm or less among micro air groups having an average pore size of 3 nm or more and 50 nm or less, The volume of the ultrafine air group to be measured by the mercury infiltration method using a porosimeter is preferably 0.2
이 부극 활성 물질층(2)은, 필요에 따라, 규소의 단위 중량당 미세공군의 용적을 상기한 범위 내에 설정하기 위해서, 그 미세공 내에, 산화물 함유막을 가지고 있어도 되고, 전극 반응 물질과 합금화하지 않는 금속을 가지고 있어도 된다. 이들 산화물 함유막이나 금속 재료가 미세공 내에 들어감으로써, 그 미세공군의 용적이 작아지기 때문이다. 이 경우에는, 미세공 내를 충분히 메움으로써, 수은 포로시미터의 측정 결과 상에서, 규소의 단위 중량당 미세공군의 용적을 0㎤/g으로 하는 것이 가능하다.The negative electrode
산화물 함유막은, 예를 들면 규소, 게르마늄 및 주석으로 이루어지는 군 중 적어도 1종의 산화물을 함유하고 있다. 물론, 이들 이외의 다른 산화물을 함유하고 있어도 된다. 이 산화물 함유막은 기상법 또는 액상법 중 어느 것에 의해 형성되어 있어도 된다. 그 중에서도, 액상 석출법, 졸겔법, 도포법 또는 딥 코팅법 등의 액상법이 바람직하고, 액상 석출법이 더 바람직하다. 미세공 내에 산화물 함유막이 들어가기 쉬워지기 때문이다.The oxide-containing film contains, for example, at least one oxide selected from the group consisting of silicon, germanium and tin. Of course, other oxides may be contained. The oxide-containing film may be formed by either a vapor phase method or a liquid phase method. Of these, a liquid phase method such as a liquid phase precipitation method, a sol-gel method, a coating method or a dip coating method is preferable, and a liquid phase precipitation method is more preferable. The oxide-containing film easily enters into the fine holes.
미세공 내에 가지는 금속 재료로서는, 전극 반응 물질과 합금화하지 않는 금속 원소를 구성 원소로서 가지는 것을 들 수 있고, 예를 들면 철, 코발트, 니켈, 아연 및 구리로 이루어지는 군 중 적어도 1종을 들 수 있다. 물론, 금속 재료는 이들 이외의 다른 금속 원소를 함유하고 있어도 된다. 또한, 금속 재료는 단체만이 아니고, 합금이나 금속 화합물이어도 된다. 이 금속 재료는 기상법 또는 액상법 중 어느 것에 의해 형성되어 있어도 된다. 그 중에서도, 전해 도금법 또는 무전해 도금법 등의 액상법이 바람직하고, 전해 도금법이 더 바람직하다. 미세공 내 에 금속 재료가 들어가기 쉬워짐과 함께, 도금 시간이 짧아도 되기 때문이다. 부극 활성 물질층(2)이 금속 재료를 가지고 있으면, 그 금속 재료가 결착제로서 기능하기 때문에, 부극 활성 물질 간의 결착성이 향상된다.Examples of the metal material contained in the fine pores include those having a metal element which is not alloyed with the electrode reaction material, and at least one of the group consisting of iron, cobalt, nickel, zinc and copper, for example . Of course, the metal material may contain other metal elements. In addition, the metal material may be an alloy or a metal compound instead of a group. This metal material may be formed by either a vapor phase method or a liquid phase method. Among them, a liquid phase method such as an electrolytic plating method or an electroless plating method is preferable, and an electrolytic plating method is more preferable. The metal material tends to enter the fine holes and the plating time may be short. When the negative electrode
또한, 부극 활성 물질층(2)은 상기한 산화물 함유막 또는 금속 재료 중 어느 한쪽만을 가지고 있어도 되고, 쌍방을 가지고 있어도 된다. 단, 어느 한쪽만을 가지는 경우에는, 산화물 함유막을 가지는 것이 바람직하다. 액상 석출법 등의 액상법에 의해 형성된 산화물 함유막은, 전해 도금법 등의 액상법에 의해 형성된 금속보다 미세공 내에 들어가기 쉽기 때문이다.The negative electrode
부극 활성 물질은 규소의 단체, 합금 또는 화합물 중 어느 것이어도 되고, 그들의 1종 또는 2종 이상의 상을 적어도 일부에 가지는 것이어도 된다. 이들은 단독으로 이용되어도 되고, 복수종이 혼합되어 이용되어도 된다.The negative electrode active material may be a single substance, an alloy, or a compound of silicon, and may have one or more phases thereof at least in part. These may be used alone or in combination.
또한, 본 발명에서의 합금에는 2종 이상의 금속 원소로 이루어지는 것에 더하여, 1종 이상의 금속 원소와 1종 이상의 반금속 원소를 포함하는 것도 포함된다. 물론, 본 발명에서의 합금은, 비금속 원소를 포함하고 있어도 된다. 그 조직에는, 고용체, 공정(공융 혼합물), 금속간 화합물 또는 그들의 2종 이상이 공존하는 것도 있다.The alloy of the present invention includes at least one metal element and at least one semimetal element in addition to being composed of two or more metal elements. Of course, the alloy in the present invention may contain a non-metallic element. The structure may include a solid solution, a process (eutectic mixture), an intermetallic compound, or a mixture of two or more of them.
규소의 합금으로서는, 예를 들면 규소 이외의 구성 원소로서, 주석(Sn), 니켈, 구리, 철, 코발트, 망간(Mn), 아연, 인듐(In), 은(Ag), 티탄, 게르마늄(Ge), 비스무트(Bi), 안티몬(Sb) 및 크롬으로 이루어지는 군 중 적어도 1종을 가지는 것 등을 들 수 있다.As the alloy of silicon, for example, tin (Sn), nickel, copper, iron, cobalt, manganese (Mn), zinc, indium (In), silver (Ag), titanium, germanium ), Bismuth (Bi), antimony (Sb), and chromium.
규소의 화합물로서는, 예를 들면 규소 이외의 구성 원소로서, 산소 및 탄소(C)를 가지는 것 등을 들 수 있다. 또한, 규소의 화합물은, 예를 들면 규소 이외의 구성 원소로서, 규소의 합금에 대하여 설명한 일련의 원소의 1종 또는 2종 이상을 포함하고 있어도 된다.Examples of the silicon compound include those having oxygen and carbon (C) as constituent elements other than silicon. The silicon compound may contain one or more of a series of elements described for the silicon alloy as a constituent element other than silicon, for example.
이 부극 활성 물질은 부극 집전체(1)에 연결되고, 그 부극 집전체(1)의 표면으로부터 부극 활성 물질층(2)의 두께 방향으로 성장하고 있다. 이 경우에는, 부극 활성 물질이 기상법에 의해 형성되어 있고, 상기한 바와 같이, 부극 집전체(1)와 부극 활성 물질층(2)의 계면의 적어도 일부에서 합금화하고 있는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 양자의 계면에서, 부극 집전체(1)의 구성 원소가 부극 활성 물질에 확산하고 있어도 되고, 부극 활성 물질의 구성 원소가 부극 집전체(1)에 확산하고 있어도 되고, 양자의 구성 원소가 서로 확산하고 있어도 된다. 전극 반응시에 부극 활성 물질층(2)이 팽창 및 수축하여도 파손하기 어려워짐과 함께, 부극 집전체(1)와 부극 활성 물질층(2)의 사이에서 전자 도전성이 향상되기 때문이다.The negative electrode active material is connected to the
상기한 기상법으로서는, 예를 들면 물리 퇴적법 또는 화학 퇴적법, 더 구체적으로는 진공 증착법, 스퍼터법, 이온 플레이팅법, 레이저 애블레이션법, 열 화학 기상 성장(chemical vapor deposition:CVD)법 또는 플라즈마 화학 기상 성장법 등을 들 수 있다.As the vapor phase method, for example, a physical deposition method or a chemical deposition method, more specifically, a vacuum deposition method, a sputtering method, an ion plating method, a laser ablation method, a chemical vapor deposition (CVD) method, And a vapor phase growth method.
또한, 부극 활성 물질은 복수의 입자 형상을 이루고 있어도 된다. 이 부극 활성 물질은, 1회의 퇴적 공정에 의해 형성되어 단층 구조를 가지고 있어도 되고, 복수회의 퇴적 공정에 의해 형성되어 입자 내에 다층 구조를 가지고 있어도 된다. 단, 퇴적시에 고열을 수반하는 증착법 등에 의해 부극 활성 물질을 형성하는 경우에, 부극 집전체(1)가 열적 손상을 받는 것을 억제하기 위해서는 부극 활성 물질이 다층 구조를 가지고 있는 것이 바람직하다. 부극 활성 물질의 퇴적 공정을 복수회로 분할하여 행함(부극 활성 물질을 순차 형성하여 퇴적시킴)으로써, 그 퇴적 공정을 1회로 행하는 경우와 비교하여, 부극 집전체(1)가 고열에 노출되는 시간이 짧아지기 때문이다.The negative electrode active material may have a plurality of particle shapes. The negative electrode active material may be formed by a single deposition process and may have a single layer structure or may be formed by a plurality of deposition processes to have a multi-layer structure in the particle. However, in the case of forming the negative electrode active material by a vapor deposition method accompanied by a high temperature at the time of deposition, it is preferable that the negative electrode active material has a multilayer structure in order to prevent the negative electrode
특히, 부극 활성 물질은 산소를 구성 원소로서 함유하고 있는 것이 바람직하다. 부극 활성 물질층(2)의 팽창 및 수축이 억제되기 때문이다. 이 부극 활성 물질층(2)에서는, 적어도 일부의 산소가 일부의 규소와 결합하고 있는 것이 바람직하다. 이 경우에는, 결합의 상태가 일산화규소나 이산화규소이어도 되고, 다른 준 안정 상태이어도 된다.In particular, the negative electrode active material preferably contains oxygen as a constituent element. And the expansion and contraction of the negative electrode
부극 활성 물질 중에서의 산소의 함유량은 3원자수% 이상 40원자수% 이하인 것이 바람직하다. 더 높은 효과가 얻어지기 때문이다. 상세하게는, 산소의 함유량이 3원자수%보다 적으면, 부극 활성 물질층(2)의 팽창 및 수축이 충분히 억제되지 않을 가능성이 있고, 40원자수%보다 많으면, 저항이 지나치게 증대할 가능성이 있기 때문이다. 또한, 전기 화학 디바이스에서 부극이 전해액과 함께 이용되는 경우에는, 그 전해액의 분해에 의해 형성되는 피막 등은 부극 활성 물질에 포함시키지 않는 것으로 한다. 즉, 부극 활성 물질 중에서의 산소의 함유량을 산출하는 경우에는, 상기한 피막 중의 산소는 포함시키지 않는다.The content of oxygen in the negative electrode active material is preferably 3 to 40 atomic%. A higher effect can be obtained. Specifically, if the content of oxygen is less than 3 atomic%, the expansion and contraction of the negative electrode
산소를 함유하는 부극 활성 물질은, 예를 들면 기상법에 의해 부극 활성 물 질을 형성할 때에, 챔버 내에 연속적으로 산소 가스를 도입함으로써 형성 가능하다. 특히, 산소 가스를 도입한 것만으로는 원하는 산소 함유량이 얻어지지 않는 경우에는, 챔버 내에 산소의 공급원으로서 액체(예를 들면 수증기 등)를 도입하여도 된다.The negative electrode active material containing oxygen can be formed, for example, by continuously introducing oxygen gas into the chamber when forming the negative electrode active material by the vapor phase method. Particularly, when a desired oxygen content can not be obtained only by introducing oxygen gas, a liquid (for example, steam or the like) may be introduced into the chamber as a supply source of oxygen.
또한, 부극 활성 물질은 철, 코발트, 니켈, 티탄, 크롬 및 몰리브덴으로 이루어지는 군 중 적어도 1종의 금속 원소를 구성 원소로서 함유하고 있는 것이 바람직하다. 부극 활성 물질의 결착성이 향상되고, 부극 활성 물질층(2)의 팽창 및 수축이 억제되고, 부극 활성 물질의 저항이 저하하기 때문이다. 부극 활성 물질 중에서의 금속 원소의 함유량은, 임의로 설정 가능하다. 단, 부극이 이차 전지에 이용되는 경우에는, 금속 원소의 함유량이 지나치게 많아지면, 원하는 전지 용량을 얻기 위해서 부극 활성 물질층(2)을 두껍게 해야만 하고, 부극 활성 물질층(2)이 부극 집전체(1)로부터 벗겨지거나 갈라질 가능성이 있다.The negative electrode active material preferably contains at least one metal element selected from the group consisting of iron, cobalt, nickel, titanium, chromium and molybdenum as constituent elements. The binding property of the negative electrode active material is improved, the expansion and contraction of the negative electrode
상기한 금속 원소를 함유하는 부극 활성 물질은, 예를 들면 기상법으로서 증착법에 의해 부극 활성 물질을 형성할 때에, 금속 원소를 혼합시킨 증착원을 이용하거나, 다원계의 증착원을 이용함으로써 형성 가능하다.The above-described negative electrode active material containing a metal element can be formed, for example, by using a vapor source in which a metallic element is mixed when forming a negative electrode active material by a vapor deposition method, or by using a multi-source vapor source .
이 부극 활성 물질은 그 두께 방향에서 산소를 가지는 산소 함유 영역을 가지며, 그 산소 함유 영역에서의 산소의 함유량은 그 이외의 영역에서의 산소의 함유량보다 높아져 있는 것이 바람직하다. 부극 활성 물질층(2)의 팽창 및 수축이 억제되기 때문이다. 이 산소 함유 영역 이외의 영역은 산소를 가지고 있어도 되고, 가지고 있지 않아도 된다. 물론, 산소 함유 영역 이외의 영역도 산소를 가지 고 있는 경우에, 그 산소의 함유량이 산소 함유 영역에서의 산소의 함유량보다 낮아져 있는 것은 말할 필요도 없다.It is preferable that the negative electrode active material has an oxygen-containing region having oxygen in its thickness direction, and the content of oxygen in the oxygen-containing region is higher than the content of oxygen in the other regions. And the expansion and contraction of the negative electrode
이 경우에는, 부극 활성 물질층(2)의 팽창 및 수축을 더 억제하기 위해서, 산소 함유 영역 이외의 영역도 산소를 가지고 있고, 부극 활성 물질이 제1 산소 함유 영역(더 낮은 산소 함유량을 가지는 영역)과 그보다 높은 산소 함유량을 가지는 제2 산소 함유 영역(더 높은 산소 함유량을 가지는 영역)을 가지고 있는 것이 바람직하다. 이 경우에는, 제1 산소 함유 영역에 의해 제2 산소 함유 영역이 끼여 있는 것이 바람직하고, 제1 산소 함유 영역과 제2 산소 함유 영역이 교대로 반복해서 적층되어 있는 것이 더 바람직하다. 더 높은 효과가 얻어지기 때문이다. 제1 산소 함유 영역에서의 산소의 함유량은 가능한 한 적은 것이 바람직하고, 제2 산소 함유 영역에서의 산소의 함유량은, 예를 들면 상기한 부극 활성 물질이 산소를 가지는 경우의 함유량과 마찬가지이다.In this case, in order to further suppress the expansion and contraction of the negative electrode
제1 및 제2 산소 함유 영역을 가지는 부극 활성 물질은, 예를 들면 기상법에 의해 부극 활성 물질을 형성할 때에, 챔버 내에 간헐적으로 산소 가스를 도입하거나, 챔버 내에 도입하는 산소 가스의 양을 변화시킴으로써 형성 가능하다. 물론, 산소 가스를 도입한 것만으로는 원하는 산소 함유량이 얻어지지 않을 경우에는, 챔버 내에 액체(예를 들면 수증기 등)를 도입하여도 된다.The negative electrode active material having the first and second oxygen-containing regions can be formed by introducing an oxygen gas intermittently into the chamber or changing the amount of oxygen gas introduced into the chamber when the negative electrode active material is formed, for example, Lt; / RTI > Of course, when a desired oxygen content can not be obtained only by introducing oxygen gas, a liquid (for example, steam or the like) may be introduced into the chamber.
또한, 제1 및 제2 산소 함유 영역의 사이에서는, 산소의 함유량이 명확하게 달라져 있어도 되고, 명확하게 달라져 있지 않아도 된다. 특히, 상기한 산소 가스의 도입량을 연속적으로 변화시킨 경우에는, 산소의 함유량도 연속적으로 변화하고 있어도 된다. 제1 및 제2 산소 함유 영역은, 산소 가스의 도입량을 간헐적으로 변화시킨 경우에는 소위 「층」으로 되고, 한편, 산소 가스의 도입량을 연속적으로 변화시킨 경우에는 「층」이라고 하기보다 오히려 「층상」으로 된다. 후자의 경우에는, 부극 활성 물질 중에서 산소의 함유량이 고저를 반복하면서 분포한다. 이 경우에는, 제1 및 제2 산소 함유 영역의 사이에서, 산소의 함유량이 단계적 또는 연속적으로 변화하고 있는 것이 바람직하다. 산소의 함유량이 급격하게 변화하면, 이온의 확산성이 저하하거나, 저항이 증대할 가능성이 있기 때문이다.Further, between the first and second oxygen-containing regions, the content of oxygen may be clearly or unambiguously different. Particularly, when the introduction amount of the above-mentioned oxygen gas is continuously changed, the oxygen content may also be continuously changed. The first and second oxygen-containing regions are so-called " layers " when the introduction amount of oxygen gas is changed intermittently. On the other hand, when the introduction amount of oxygen gas is continuously changed, &Quot; In the latter case, the oxygen content in the negative electrode active material is distributed while repeating high and low. In this case, it is preferable that the content of oxygen varies stepwise or continuously between the first and second oxygen-containing regions. This is because, if the content of oxygen is abruptly changed, there is a possibility that the diffusion property of ions is lowered or the resistance is increased.
여기서, 도 2 내지 도 4를 참조하여, 입자 형상의 부극 활성 물질이 그 입자 내에 다층 구조를 가지는 경우를 예로 들어, 부극의 상세한 구성예를 설명한다. 도 2 및 도 4는 부극의 단면 구조를 확대하여 나타내고 있고, (A)는 주사형 전자 현미경(scanning electron microscope:SEM) 사진(이차 전자 상)이고, (B)는 (A)에 나타낸 SEM 상을 모식적으로 나타낸 것이다. 도 3은 수은의 침입량 변화율의 분포를 나타내고 있다.Here, with reference to Figs. 2 to 4, a detailed configuration example of the negative electrode will be described taking as an example a case where the negative electrode active material in the form of particles has a multilayer structure in its particle. (A) is a scanning electron microscope (SEM) photograph (secondary electron image), (B) is a SEM image (B) As shown in FIG. 3 shows the distribution of rate of change of the amount of invaded mercury.
도 2에 나타낸 바와 같이, 부극 활성 물질이 복수의 입자 형상(부극 활성 물질 입자(201))을 이루고 있는 경우에는, 그 부극 활성 물질이 복수의 세공(202)을 가지고 있다. 상세하게는, 조면화된 부극 집전체(1)의 표면에는, 복수의 돌기부(예를 들면, 전해 처리에 의해 형성된 미립자)가 존재하고 있다. 이 경우에는, 기상법 등에 의해 부극 집전체(1)의 표면에 복수회에 걸쳐 부극 활성 물질이 퇴적되어 적층됨으로써, 부극 활성 물질 입자(201)가 상기한 돌기부마다 두께 방향으로 단계적으로 성장한다. 이 복수의 부극 활성 물질 입자(201)의 밀집 구조, 다층 구 조 및 표면 구조에 따라, 복수의 세공(202)이 생겨 있다.As shown in FIG. 2, when the negative electrode active material forms a plurality of particle shapes (negative electrode active material particles 201), the negative electrode active material has a plurality of
이 세공(202)은 발생 원인에 따라 분류된 3종류의 세공(202A, 202B, 202C)을 포함하고 있다. 세공(202A)은 부극 집전체(1)의 표면에 존재하는 돌기부마다 부극 활성 물질 입자(201)가 성장함에 따라, 각 부극 활성 물질 입자(201) 간에 생긴 극간이다. 세공(202B)은 부극 활성 물질 입자(201)의 표면에 수염 형상의 미세한 돌기부(도시 생략)가 생김에 따라, 그 돌기부 간에 생긴 공극이다. 이 세공(202B)은 부극 활성 물질 입자(201)의 노출면의 전체에 걸쳐 생기는 경우도 있고, 일부에만 생기는 경우도 있다. 세공(202C)은 부극 활성 물질 입자(201)가 다층 구조를 가짐에 따라, 각 계층 간에 생기는 극간이다. 또한, 상기한 수염 형상의 미세한 돌기부는, 부극 활성 물질 입자(201)의 형성시마다 그 표면에 생기기 때문에, 세공(202B)은 부극 활성 물질 입자(201)의 노출면(최표면)뿐만 아니라, 각 계층 간에도 생기고 있다. 물론, 세공(202)은 상기한 발생 원인 이외의 다른 발생 원인에 의해 생긴 다른 세공을 포함하고 있어도 된다.The
수은 포로시미터를 이용하여 압력(P)을 단계적으로 증가시키면서 세공(202)으로의 수은의 침입량(V)을 측정하면, 그 수은의 침입량 변화율(ΔV/ΔP)은 도 3에 나타낸 바와 같이 분포한다. 도 3에서는, 횡축이 세공(202)의 공경(㎚), 종축이 세공(202)으로의 수은의 침입량 변화율을 나타내고 있다. 이 수은의 침입량 변화율은, 수은 포로시미터를 이용하여 측정 가능한 3㎚ 이상 3000㎚ 이하의 공경에서, 2개의 피크(P1, P2)를 나타내도록 분포한다. 확공 직경측의 피크(P1)는, 주로 세공(202A)의 존재에 기인하여 생긴 것이고, 그 공경의 분포 범위는, 50㎚ 이상 3000 ㎚ 이하이다. 한편, 협공 직경측의 피크(P2)는, 주로 세공(202B, 202C)의 존재에 기인하여 생긴 것이고, 그 공경의 분포 범위는, 3㎚ 이상 50㎚ 이하이다. 또한, 도 3의 종축에 나타낸 수은의 침입량 변화율은, 피크(P1)에서의 변화율(50㎚ 이상 3000㎚ 이하의 공경에서의 변화율의 최대값)을 1로서 규격화한 값이다.When the penetration amount (V) of mercury into the
도 4에 나타낸 바와 같이, 복수의 부극 활성 물질 입자(201)가 형성된 후, 전해 도금법 등에 의해 금속 재료(203)가 형성되면, 그 금속 재료(203)는 세공(202) 내에 들어간다. 즉, 금속 재료(203)는, 인접한 부극 활성 물질 입자(201) 간의 극간(세공(202A)에 들어가고, 부극 활성 물질 입자(201)의 표면에 생긴 수염 형상의 미세한 돌기부 간의 공극(세공(202B))에 들어가고, 부극 활성 물질 입자(201) 내의 극간(세공(202C))에 들어간다. 도 4에서, 최상층의 부극 활성 물질 입자(201)의 표면에 금속 재료(203)가 점재하고 있는 것은, 그 점재 개소에 상기한 미세한 돌기부가 존재하고 있는 것을 나타내고 있다.4, after the plurality of negative electrode
도 2 내지 도 4에 나타낸 바와 같이, 입자 형상의 부극 활성 물질이 그 입자 내에 다층 구조를 가지고 있는 경우에는, 상기한 미세공은 세공(202B, 202C)의 쌍방을 포함하고 있다. 이 경우에는, 규소의 단위 중량당 미세공군의 용적을 상기한 범위 내로 하기 위해서만이라면, 금속 재료(203)가 세공(202B, 202C)에 들어가 있으면 되는데, 부극 전체의 성능으로부터 보면, 금속 재료(203)가 세공(202A)에까지 들어가 있는 것이 바람직하고, 그 세공(202A)에 충전되어 있는 것이 더 바람직하다. 금속 재료(203)를 통하여 부극 활성 물질의 결착성이 향상됨과 함께, 부극 활성 물질층(2)이 팽창 및 수축하기 어려워지기 때문이다.As shown in Figs. 2 to 4, when the particle-shaped negative electrode active material has a multi-layer structure in its particle, the micro pores include both
또한, 입자 형상의 부극 활성 물질이 그 입자 내에 다층 구조를 가지고 있지 않은(단층 구조인) 경우에는, 세공(202C)이 생기지 않는 점으로부터, 미세공은 세공(202B)만을 포함하는 것으로 된다.When the particle-shaped negative electrode active material does not have a multi-layer structure in the particle (a single layer structure), the micropores contain only the
여기서는 구체적으로 도면을 참조하여 설명하지 않지만, 금속 재료 대신에, 액상 석출법 등에 의해 산화물 함유막을 형성한 경우에는, 그 산화물 함유막은 부극 활성 물질 입자(201)의 표면을 따라 성장하기 때문에, 세공(202B, 202C)에 우선적으로 들어가기 쉽다. 이 경우에는, 석출 시간을 길게 하면, 산화물 함유막이 세공(202A)까지 들어간다.Although the oxide-containing film is formed by the liquid phase deposition method instead of the metal material, the oxide-containing film grows along the surface of the negative electrode
이 부극은, 예를 들면 이하의 수순에 의해 제조된다.This negative electrode is produced, for example, by the following procedure.
우선, 부극 집전체(1)를 준비한 후, 그 표면에 필요에 따라 조면화 처리를 실시한다. 계속해서, 기상법 등에 의해 부극 집전체(1) 상에 규소를 퇴적시켜 부극 활성 물질을 형성한다. 이 부극 활성 물질을 형성하는 경우에는, 1회의 퇴적 공정에 의해 단층 구조로 되도록 하여도 되고, 복수회의 퇴적 공정에 의해 다층 구조로 되도록 하여도 된다. 기상법에 의해 부극 활성 물질을 다층 구조로 되도록 형성하는 경우에는, 증착원에 대하여 부극 집전체(1)를 상대적으로 왕복 이동시키면서 복수회에 걸쳐 규소를 퇴적시키도록 하여도 되고, 증착원에 대하여 부극 집전체(1)를 고정시킨 채로 셔터의 개폐를 반복하면서 복수회에 걸쳐 규소를 퇴적시키도록 하여도 된다. 그 후, 액상법 등에 의해, 산화물 함유막, 또는 전극 반응 물질과 합금화하지 않는 금속 재료를 형성하여도 된다. 액상 석출법에 의해 산화물 함유막을 형성하는 경우에는, 규소 등의 불화물 착물의 용액에, 음이온 보족 제(trapping agent)로서 불소를 배위하기 쉬운 용존종을 첨가하여 혼합한 후, 그것에 부극 활성 물질이 형성된 부극 집전체(1)를 침적(浸積)하여, 불화물 착물로부터 생기는 불소 음이온을 용존종에 보족시킴으로써, 부극 활성 물질의 표면에 산화물을 석출시킨다. 이 경우에는, 불화물 착물 대신에, 황산 이온 등의 다른 음이온을 생기게 하는 규소 등의 화합물을 이용하여도 된다. 이에 의해, 부극 활성 물질층(2)이 형성되기 때문에, 부극이 완성된다.First, the negative electrode
이 부극에 의하면, 부극 활성 물질이 규소를 함유함과 함께 미세공군(3㎚ 이상 50㎚ 이하 공경의 세공군)을 가지고, 수은 포로시미터를 이용하여 수은 압입법에 의해 측정되는 미세공군의 용적이 규소의 단위 중량당 0.2㎤/g 이하이기 때문에, 그 범위 외인 경우와 비교하여, 부극 활성 물질이 고활성인 규소를 함유하는 경우에도 다른 물질과 반응하기 어려워진다. 따라서, 부극을 이용한 전기 화학 디바이스의 사이클 특성의 향상에 기여할 수 있다. 이 경우에는, 규소의 단위 중량당 미세공군의 용적이 0.05㎤/g 이하, 특히 0㎤/g이면, 더 높은 효과를 얻을 수 있다.According to this negative electrode, the negative electrode active material contains silicon and has a fine air group (a fine air group having an aperture of 3 nm or more and 50 nm or less in pore size), and a volume of a fine air group measured by a mercury porosimeter using a mercury porosimeter Is 0.2
특히, 수은 포로시미터를 이용하여 수은 압입법에 의해 측정되는 극미세공군(3㎚ 이상 20㎚ 이하 공경의 세공군)의 용적이 규소의 단위 중량당 0.2㎤/g 이하이면, 더 높은 효과를 얻을 수 있다. 이 경우에는, 규소의 단위 중량당 극미세공군의 용적이 0.05㎤/g 이하, 특히 0㎤/g이면, 더 높은 효과를 얻을 수 있다.Particularly, when the volume of the ultrafine air group (the air cleaner group of 3 nm or more and 20 nm or less in pore diameter) measured by mercury porosimetry using a mercury porosimeter is 0.2
또한, 미세공 내에 산화물 함유막 또는 전극 반응 물질과 합금화하지 않는 금속 재료를 가지고 있으면, 규소의 단위 중량당 미세공군의 용적이 상기한 범위 외인 경우에도, 그 범위 내로 되도록 규소의 단위 중량당 미세공군의 용적을 용이하게 제어할 수 있다. 이 경우에는, 산화물 함유막이 액상 석출법 등의 액상법에 의해 형성되어 있거나, 또는 금속 재료가 전해 도금법 등의 액상법에 의해 형성되어 있으면, 산화물 함유막 또는 금속 재료가 미세공 내에 들어가기 쉬워지기 때문에, 더 높은 효과를 얻을 수 있다.Further, even if the volume of the fine air group per unit weight of silicon is outside the above-mentioned range, it is possible to obtain a fine air group per unit weight of silicon Can be easily controlled. In this case, if the oxide-containing film is formed by a liquid phase method such as a liquid phase precipitation method, or if the metal material is formed by a liquid phase method such as an electrolytic plating method, the oxide-containing film or the metal material tends to enter the micropores. High effect can be obtained.
또한, 부극 활성 물질이 산소를 함유하고, 부극 활성 물질 중에서의 산소의 함유량이 3원자수% 이상 40원자수% 이하이고, 또는 부극 활성 물질이 철, 코발트, 니켈, 티탄, 크롬 및 몰리브덴으로 이루어지는 군 중 적어도 1종의 금속 원소를 함유하고, 또는 부극 활성 물질 입자가 그 두께 방향에서 산소 함유 영역(산소를 가지며, 산소의 함유량이 그 이외의 영역보다 높은 영역)을 가지고 있으면, 더 높은 효과를 얻을 수 있다.It is also preferable that the negative electrode active material contains oxygen and the content of oxygen in the negative electrode active material is from 3 atomic% to 40 atomic% or the negative electrode active material is composed of iron, cobalt, nickel, titanium, chromium and molybdenum (The region having oxygen and the content of oxygen being higher than the other region) in the thickness direction of the negative electrode active material particle, the higher effect is obtained when the negative electrode active material particle contains the oxygen- Can be obtained.
또한, 부극 활성 물질층(2)과 대향하는 부극 집전체(1)의 표면이 전해 처리로 형성된 미립자에 의해 조면화되어 있으면, 부극 집전체(1)와 부극 활성 물질층(2)의 사이의 밀착성을 높일 수 있다. 이 경우에는, 부극 집전체(1)의 표면의 십점 평균 조도(Rz)가 1.5㎛ 이상 6.5㎛ 이하이면, 더 높은 효과를 얻을 수 있다.When the surface of the
다음에, 상기한 부극의 사용예에 대하여 설명한다. 여기서, 전기 화학 디바이스의 일례로서 이차 전지를 예로 들면, 부극은 이하와 같이 하여 이차 전지에 이용된다.Next, an example of using the above-described negative electrode will be described. Here, taking an example of a secondary battery as an example of an electrochemical device, a negative electrode is used in a secondary battery as follows.
(제1 이차 전지)(First secondary battery)
도 5 및 도 6은 제1 이차 전지의 단면 구성을 도시하고 있고, 도 6에서는 도 5에 나타낸 Ⅵ-Ⅵ선을 따른 단면을 도시하고 있다. 여기서 설명하는 이차 전지는, 예를 들면 부극(22)의 용량이 전극 반응 물질인 리튬의 흡장 및 방출에 기초하여 나타나는 리튬 이온 이차 전지이다.5 and 6 show a sectional configuration of the first secondary battery, and FIG. 6 shows a cross section taken along the line VI-VI in FIG. The secondary battery described here is, for example, a lithium ion secondary battery in which the capacity of the negative electrode 22 appears based on the occlusion and release of lithium which is an electrode reaction material.
이 이차 전지는, 전지캔(11)의 내부에, 편평한 권회 구조를 가지는 전지 소자(20)가 수납된 것이다.In this secondary battery, the
전지캔(11)은, 예를 들면 각형의 외장 부재이다. 이 각형의 외장 부재란, 도 6에 도시한 바와 같이, 길이 방향에서의 단면이 직사각형형 또는 대략 직사각형형(일부에 곡선을 포함함)의 형상을 가지는 것으로, 직사각형 형상의 각형 전지뿐만 아니라 타원 형상의 각형 전지도 구성하는 것이다. 즉, 각형의 외장 부재란, 직사각형 형상 또는 원호를 직선으로 연결한 대략 직사각형 형상(타원 형상)의 개구부를 가지는, 바닥이 있는 직사각형형 또는 바닥이 있는 타원 형상형의 용기 형상 부재이다. 또한, 도 6에서는, 전지캔(11)이 직사각형형의 단면 형상을 가지는 경우를 도시하고 있다. 이 전지캔(11)을 포함하는 전지 구조는, 소위 각형이라고 불리고 있다.The battery can 11 is, for example, a rectangular external member. As shown in Fig. 6, this prismatic casing member has a rectangular cross section in the longitudinal direction or a substantially rectangular cross section (including a part of a curved line), and it is possible to use not only rectangular prismatic cells but also elliptical And the like. That is, the rectangular external member is a container member having a bottomed rectangular shape or a bottomed elliptical shape, which has a rectangular shape or a substantially rectangular (elliptical) opening formed by connecting arcs in a straight line. 6 shows a case where the battery can 11 has a rectangular cross-sectional shape. The cell structure including the battery can 11 is called a so-called square type.
이 전지캔(11)은, 예를 들면 철, 알루미늄(Al) 또는 그들의 합금을 함유하는 금속 재료에 의해 구성되어 있고, 전극 단자로서의 기능을 가지고 있어도 된다. 이 경우에는, 충방전시에 전지캔(11)의 단단함(변형하기 어려움)을 이용하여 이차 전지의 팽창을 억제하기 위해서, 알루미늄보다 단단한 철이 바람직하다. 전지캔(11)이 철에 의해 구성되는 경우에는, 예를 들면 니켈(Ni) 등의 도금이 입혀져 있어도 된다.The battery can 11 is made of, for example, a metal material containing iron, aluminum (Al), or an alloy thereof, and may have a function as an electrode terminal. In this case, iron harder than aluminum is preferable in order to suppress the expansion of the secondary battery by making the battery can 11 hard (difficult to deform) during charging and discharging. When the battery can 11 is made of iron, it may be plated with, for example, nickel (Ni).
또한, 전지캔(11)은 한 단부 및 다른 단부가 각각 폐쇄 및 개방된 중공 구조를 가지고 있고, 그 개방 단부에 절연판(12) 및 전지 뚜껑(13)이 부착되어 밀폐되어 있다. 절연판(12)은 전지 소자(20)와 전지 뚜껑(13)의 사이에, 그 전지 소자(20)의 권회 둘레면에 대하여 수직으로 배치되어 있고, 예를 들면 폴리프로필렌 등에 의해 구성되어 있다. 전지 뚜껑(13)은, 예를 들면 전지캔(11)과 마찬가지의 재료에 의해 구성되어 있고, 그것과 마찬가지로 전극 단자로서의 기능을 가지고 있어도 된다.The battery can 11 has a hollow structure in which one end and the other end are respectively closed and opened, and an insulating plate 12 and a
전지 뚜껑(13)의 외측에는 정극 단자로 되는 단자판(14)이 설치되어 있고, 그 단자판(14)은 절연 케이스(16)를 통하여 전지 뚜껑(13)으로부터 전기적으로 절연되어 있다. 이 절연 케이스(16)는, 예를 들면 폴리부틸렌테레프탈레이트 등에 의해 구성되어 있다. 또한, 전지 뚜껑(13)의 거의 중앙에는 관통공이 형성되어 있고, 그 관통공에는 단자판(14)과 전기적으로 접속됨과 함께 개스킷(17)을 통하여 전지 뚜껑(13)으로부터 전기적으로 절연되도록 정극 핀(15)이 삽입되어 있다. 이 개스킷(17)은, 예를 들면 절연 재료에 의해 구성되어 있고, 그의 표면에는 아스팔트가 도포되어 있다.A terminal plate 14 serving as a positive terminal is provided on the outer side of the
전지 뚜껑(13)의 주연 부근에는, 열개 밸브(18) 및 주입공(19)이 형성되어 있다. 열개 밸브(18)는 전지 뚜껑(13)과 전기적으로 절연되어 있고, 내부 단락 또는 외부로부터의 가열 등에 기인하여 이차 전지의 내압이 일정 이상으로 된 경우에, 전지 뚜껑(13)으로부터 분리되어 내압을 개방하도록 되어 있다. 주입공(19)은, 예를 들면 스테인리스강 구로 이루어지는 밀봉 부재(19A)에 의해 막혀 있다.In the vicinity of the periphery of the battery lid (13), the opening valve (18) and the injection hole (19) are formed. When the internal pressure of the secondary battery becomes equal to or more than a certain level due to an internal short circuit or heating from the outside or the like, the opening
전지 소자(20)는 세퍼레이터(23)를 통하여 정극(21) 및 부극(22)이 적층된 후에 권회된 것으로, 전지캔(11)의 형상에 따라 편평 형상으로 되어 있다. 정극(21)의 단부(예를 들면, 내 종단부)에는 알루미늄 등에 의해 구성된 정극 리드(24)가 부착되어 있고, 부극(22)의 단부(예를 들면, 외 종단부)에는 니켈 등에 의해 구성된 부극 리드(25)가 부착되어 있다. 정극 리드(24)는 정극 핀(15)의 한 단부에 용접되어 단자판(14)과 전기적으로 접속되어 있고, 부극 리드(25)는 전지캔(11)에 용접되어 전기적으로 접속되어 있다.The
정극(21)은, 예를 들면 띠 형상의 정극 집전체(21A)의 양면에 정극 활성 물질층(21B)이 형성된 것이다. 이 정극 집전체(21A)는, 예를 들면 알루미늄, 니켈 또는 스테인리스강 등의 금속 재료에 의해 구성되어 있다. 정극 활성 물질층(21B)은, 정극 활성 물질을 포함하고 있고, 필요에 따라 결착제나 도전제 등을 포함하고 있어도 된다.The positive electrode 21 is formed, for example, with a positive electrode
정극 활성 물질은, 전극 반응 물질인 리튬을 흡장 및 방출하는 것이 가능한 정극 재료 중 어느 1종 또는 2종 이상을 포함하고 있다. 이 정극 재료로서는, 예를 들면 코발트산리튬, 니켈산리튬 또는 그들을 포함하는 고용체(Li(NixCoyMnz)O2; x, y 및 z의 값은 각각 0<x<1, 0<y<1, 0<z<1, x+y+z=1이다)나, 스피넬 구조를 가지는 망간산리튬(LiMn2O4) 또는 그의 고용체(Li(Mn2 - vNiv)O4; v의 값은 v<2이다) 등의 리튬 복합 산화물을 들 수 있다. 또한, 정극 재료로서는, 예를 들면 인산철리튬(LiFePO4) 등의 올리빈 구조를 가지는 인산 화합물도 들 수 있다. 높은 에 너지 밀도가 얻어지기 때문이다. 또한, 정극 재료는, 상기한 것 외에, 예를 들면 산화티탄, 산화바나듐 또는 이산화망간 등의 산화물이나, 이황화철, 이황화티탄 또는 황화몰리브덴 등의 이황화물이나, 황이나, 폴리아닐린 또는 폴리티오펜 등의 도전성 고분자이어도 된다.The positive electrode active material includes any one or more of positive electrode materials capable of occluding and releasing lithium which is an electrode reaction material. As the positive electrode material, for example, lithium cobalt oxide, lithium nickel oxide, or a solid solution (Li (Ni x Co y Mn z ) O 2 containing them, x, y and z are 0 <x < (LiMn 2 O 4 ) or a solid solution thereof (Li (Mn 2 - v Ni v ) O 4 , where y <1, 0 <z <1, x + y + z = 1) or a spinel structure of lithium manganese oxide and the value of v is v < 2). As the positive electrode material, for example, a phosphoric acid compound having an olivine structure such as lithium iron phosphate (LiFePO 4 ) may also be used. This is because a high energy density is obtained. In addition, the positive electrode material may contain, in addition to the above, an oxide such as titanium oxide, vanadium oxide or manganese dioxide, a disulfide such as iron disulfide, titanium disulfide or molybdenum sulfide, or a metal such as sulfur, polyaniline or polythiophene Or may be a conductive polymer.
부극(22)은 상기한 부극과 마찬가지의 구성을 가지고 있으며, 예를 들면 띠 형상의 부극 집전체(22A)의 양면에 부극 활성 물질층(22B)이 형성된 것이다. 부극 집전체(22A) 및 부극 활성 물질층(22B)의 구성은, 각각 상기한 부극에서의 부극 집전체(1) 및 부극 활성 물질층(2)의 구성과 마찬가지이다. 리튬을 흡장 및 방출하는 것이 가능한 부극 활성 물질의 충전 용량은, 정극(21)의 충전 용량보다 커져 있는 것이 바람직하다.The negative electrode 22 has the same structure as the above-described negative electrode. For example, the negative electrode
세퍼레이터(23)는, 정극(21)과 부극(22)을 격리하여, 양극의 접촉에 기인하는 전류의 단락을 방지하면서 전극 반응 물질의 이온을 통과시키는 것이다. 이 세퍼레이터(23)는, 예를 들면 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리프로필렌 또는 폴리에틸렌 등의 합성 수지로 이루어지는 다공질막이나, 세라믹으로 이루어지는 다공질막 등에 의해 구성되어 있고, 이들 2종 이상의 다공질막이 적층된 것이어도 된다.The
이 세퍼레이터(23)에는, 액상의 전해질로서 전해액이 함침되어 있다. 이 전해액은 용매와 그것에 용해된 전해질염을 포함하고 있다.The
용매는, 예를 들면 유기 용제 등의 비수 용매의 1종 또는 2종 이상을 함유하고 있다. 이 비수 용매로서는, 예를 들면 탄산에틸렌, 탄산프로필렌, 탄산부틸렌, 탄산디메틸, 탄산디에틸, 탄산에틸메틸 또는 탄산메틸프로필 등의 탄산에스테르계 용매 등을 들 수 있다. 우수한 용량 특성, 보존 특성 및 사이클 특성이 얻어지기 때문이다. 이들은 단독으로 이용되어도 되고, 복수종이 혼합되어 이용되어도 된다. 그 중에서도, 용매로서는, 탄산에틸렌 또는 탄산프로필렌 등의 고점도 용매와, 탄산디메틸, 탄산에틸메틸 또는 탄산디에틸 등의 저점도 용매를 혼합한 것이 바람직하다. 전해질염의 해리성 및 이온의 이동도가 향상되기 때문에, 더 높은 효과가 얻어진다.The solvent contains, for example, one or more non-aqueous solvents such as organic solvents. Examples of the nonaqueous solvent include carbonic ester solvents such as ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, ethylmethyl carbonate or methylpropyl carbonate. This is because excellent capacity characteristics, storage characteristics and cycle characteristics are obtained. These may be used alone or in combination. Among them, as the solvent, it is preferable to mix a high viscosity solvent such as ethylene carbonate or propylene carbonate with a low viscosity solvent such as dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate or diethyl carbonate. The dissociation of the electrolyte salt and the mobility of the ions are improved, so that a higher effect can be obtained.
또한, 용매는 할로겐화 탄산에스테르를 함유하고 있는 것이 바람직하다. 부극(22)의 표면에 안정된 피막이 형성되어 전해액의 분해 반응이 억제되므로, 사이클 특성이 향상되기 때문이다. 이 할로겐화 탄산에스테르로서는, 불소화 탄산에스테르가 바람직하고, 탄산디플루오로에틸렌이 더 바람직하다. 더 높은 효과가 얻어지기 때문이다. 이 탄산디플루오로에틸렌으로서는, 예를 들면 4,5-디플루오로-1,3-디옥소란-2-온 등을 들 수 있다.It is also preferable that the solvent contains a halogenated carbonic ester. This is because a stable coating film is formed on the surface of the negative electrode 22 to suppress the decomposition reaction of the electrolyte solution, thereby improving the cycle characteristics. As the halogenated carbonic ester, fluorinated carbonic ester is preferable, and carbonic acid difluoroethylene is more preferable. A higher effect can be obtained. Examples of the difluoroethylene carbonate include 4,5-difluoro-1,3-dioxolane-2-one and the like.
또한, 용매는 불포화 결합을 가지는 환상 탄산에스테르를 함유하고 있는 것이 바람직하다. 사이클 특성이 향상되기 때문이다. 이 불포화 결합을 가지는 환상 탄산에스테르로서는, 예를 들면 탄산비닐렌 또는 탄산비닐에틸렌 등을 들 수 있고, 이들이 혼합되어 이용되어도 된다.Further, it is preferable that the solvent contains a cyclic carbonate ester having an unsaturated bond. This is because the cycle characteristics are improved. As the cyclic carbonic ester having an unsaturated bond, for example, vinylene carbonate, vinyl ethylene carbonate, or the like may be cited, and they may be mixed and used.
또한, 용매는 술톤을 함유하고 있는 것이 바람직하다. 사이클 특성이 향상됨과 함께, 이차 전지의 팽창이 억제되기 때문이다. 이 술톤으로서는, 예를 들면 1,3-프로펜술톤 등을 들 수 있다.It is also preferable that the solvent contains sultone. The cycle characteristics are improved and the expansion of the secondary battery is suppressed. As this sultone, for example, 1,3-propanesultone and the like can be mentioned.
전해질염은, 예를 들면 리튬염 등의 경금속염의 1종 또는 2종 이상을 포함하 고 있다. 이 리튬염으로서는, 예를 들면 육불화인산리튬(LiPF6), 과염소산리튬(LiClO4) 또는 육불화비산리튬(LiAsF6) 등을 들 수 있다. 우수한 용량 특성, 보존 특성 및 사이클 특성이 얻어지기 때문이다. 이들은 단독으로 이용되어도 되고, 복수종이 혼합되어 이용되어도 된다. 그 중에서도, 전해질염으로서는, 육불화인산리튬이 바람직하다. 내부 저항이 저하되기 때문에, 더 높은 효과가 얻어지기 때문이다.Electrolytic salts include, for example, one kind or two or more kinds of light metal salts such as lithium salts. Examples of the lithium salt include lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ), lithium perchlorate (LiClO 4 ), lithium hexafluorosilicate (LiAsF 6 ), and the like. This is because excellent capacity characteristics, storage characteristics and cycle characteristics are obtained. These may be used alone or in combination. Among them, lithium hexafluorophosphate is preferable as the electrolyte salt. Since the internal resistance is lowered, a higher effect can be obtained.
또한, 전해질염은 붕소 및 불소를 가지는 화합물을 포함하고 있는 것이 바람직하다. 사이클 특성이 향상됨과 함께, 이차 전지의 팽창이 억제되기 때문이다. 이 붕소 및 불소를 가지는 화합물로서는, 예를 들면 사불화붕산리튬 등을 들 수 있다.It is also preferable that the electrolytic salt contains a compound having boron and fluorine. The cycle characteristics are improved and the expansion of the secondary battery is suppressed. Examples of the compound having boron and fluorine include lithium tetrafluoroborate and the like.
용매 중에서의 전해질염의 함유량은, 예를 들면 0.3mol/kg 이상 및 3.0mol/kg 이하이다. 우수한 용량 특성이 얻어지기 때문이다.The content of the electrolyte salt in the solvent is, for example, 0.3 mol / kg or more and 3.0 mol / kg or less. This is because excellent capacity characteristics can be obtained.
이 이차 전지는, 예를 들면 이하의 수순에 의해 제조된다.This secondary battery is manufactured, for example, by the following procedure.
우선, 정극(21)을 제작한다. 먼저, 정극 활성 물질과, 결착제와, 도전제를 혼합하여 정극 합제로 한 후, 유기 용제에 분산시킴으로써, 페이스트상의 정극 합제 슬러리로 한다. 계속해서, 닥터 블레이드 또는 바코터 등을 이용하여 정극 집전체(21A)의 양면에 정극 합제 슬러리를 균일하게 도포하여 건조시킨다. 그 후, 필요에 따라 가열하면서 롤 프레스기 등을 이용하여 압축 성형함으로써, 정극 활성 물질층(21B)을 형성한다. 이 경우에는, 압축 성형을 복수회에 걸쳐 반복하여도 된 다.First, the positive electrode 21 is produced. First, the positive electrode active material, the binder, and the conductive agent are mixed to form a positive electrode mixture, and then the resulting mixture is dispersed in an organic solvent to obtain a paste-like positive electrode mixture slurry. Subsequently, the positive electrode material mixture slurry is uniformly coated on both surfaces of the
다음에, 상기한 부극의 제작 수순과 마찬가지의 수순에 의해 부극 집전체(22A)의 양면에 부극 활성 물질층(22B)을 형성함으로써, 부극(22)을 제작한다.Next, the negative electrode 22 is formed by forming the negative electrode
다음에, 정극(21) 및 부극(22)을 이용하여 전지 소자(20)를 제작한다. 먼저, 용접 등에 의해 정극 집전체(21A) 및 부극 집전체(22A)에 각각 정극 리드(24) 및 부극 리드(25)를 부착한다. 계속해서, 세퍼레이터(23)를 통하여 정극(21) 및 부극(22)을 적층시킨 후, 길이 방향에서 권회시킨다. 마지막으로, 편평한 형상으로 되도록 성형함으로써, 전지 소자(20)를 형성한다.Next, the
마지막으로, 이차 전지를 조립한다. 우선, 전지캔(11)의 내부에 전지 소자(20)를 수납한 후, 그 전지 소자(20) 상에 절연판(12)을 배치한다. 계속해서, 용접 등에 의해 정극 리드(24) 및 부극 리드(25)를 각각 정극 핀(15) 및 전지캔(11)에 접속시킨 후, 레이저 용접 등에 의해 전지캔(11)의 개방 단부에 전지 뚜껑(13)을 고정한다. 마지막으로, 주입공(19)으로부터 전지캔(11)의 내부에 전해액을 주입하여 세퍼레이터(23)를 함침시킨 후, 그 주입공(19)을 밀봉 부재(19A)로 막는다. 이에 의해, 도 5 및 도 6에 도시한 이차 전지가 완성된다.Finally, the secondary battery is assembled. First, after the
이 이차 전지에서는, 충전을 행하면, 예를 들면 정극(21)으로부터 리튬 이온이 방출되고, 세퍼레이터(23)가 함침된 전해액을 통하여 부극(22)에 흡장된다. 한편, 방전을 행하면, 예를 들면 부극(22)으로부터 리튬 이온이 방출되고, 세퍼레이터(23)가 함침된 전해액을 통하여 정극(21)에 흡장된다.In this secondary battery, when charging is performed, for example, lithium ions are discharged from the positive electrode 21, and are stored in the negative electrode 22 through the electrolytic solution impregnated with the
이 각형의 이차 전지에 의하면, 부극(22)이 상기한 부극과 마찬가지의 구성 을 가지고 있기 때문에, 충방전을 반복하여도 방전 용량이 저하하기 어려워진다. 따라서, 사이클 특성을 향상시킬 수 있다. 이 경우에는, 부극(22)이 고용량화에 유리한 규소를 포함하는 경우에 사이클 특성이 향상되기 때문에, 탄소 재료 등의 다른 부극 재료를 포함하는 경우보다 높은 효과를 얻을 수 있다. 이 이차 전지에 관한 상기 이외의 효과는, 상기한 부극과 마찬가지이다.According to this prismatic secondary battery, since the negative electrode 22 has the same structure as the above-described negative electrode, it is difficult to reduce the discharge capacity even if charge and discharge are repeated. Therefore, the cycle characteristics can be improved. In this case, since the cycle characteristics are improved when the negative electrode 22 contains silicon favorable for high capacity, higher effects can be obtained than when the negative electrode 22 contains other negative electrode materials such as carbon materials. Other effects of the secondary battery are the same as those of the above-described negative electrode.
특히, 전지캔(11)이 단단한 금속제이면, 부드러운 필름제인 경우와 비교하여, 부극 활성 물질층(22B)이 팽창 및 수축하였을 때에 부극(22)이 파손하기 어려워진다. 따라서, 사이클 특성을 더 향상시킬 수 있다. 이 경우에는, 전지캔(11)이 알루미늄보다 단단한 철제이면, 더 높은 효과를 얻을 수 있다.Particularly, when the battery can 11 is made of a hard metal, the negative electrode 22 is less likely to be damaged when the negative electrode
(제2 이차 전지)(Second secondary battery)
도 7 및 도 8은 제2 이차 전지의 단면 구성을 나타내고 있고, 도 8에서는 도 7에 도시한 권회 전극체(40)의 일부를 확대하여 나타내고 있다. 이 이차 전지는, 예를 들면 상기한 제1 이차 전지와 마찬가지로 리튬 이온 이차 전지이고, 거의 중공 원기둥 형상의 전지캔(31)의 내부에, 정극(41) 및 부극(42)이 세퍼레이터(43)를 통하여 권회된 권회 전극체(40)와, 1쌍의 절연판(32, 33)이 수납된 것이다. 이 전지캔(31)을 포함하는 전지 구조는, 소위 원통형이라고 불리고 있다.Figs. 7 and 8 show a sectional configuration of the second secondary battery, and Fig. 8 enlargedly shows a part of the
전지캔(31)은, 예를 들면 상기한 제1 이차 전지에서의 전지캔(11)과 마찬가지의 금속 재료에 의해 구성되어 있고, 그 한 단부 및 다른 단부는 각각 폐쇄 및 개방되어 있다. 1쌍의 절연판(32, 33)은, 권회 전극체(40)를 사이에 두고, 그 권회 둘레면에 대하여 수직으로 연재하도록 배치되어 있다.The battery can 31 is made of, for example, the same metal material as the battery can 11 in the above-described first secondary battery, and one end and the other end are closed and opened, respectively. The pair of insulating plates 32 and 33 are disposed so as to extend perpendicularly to the winding circumferential surface of the winding
전지캔(31)의 개방 단부에는, 전지 뚜껑(34)과 그 내측에 설치된 안전 밸브 기구(35) 및 열감 저항 소자(Positive Temperature Coefficient Device:PTC 소자)(36)가 개스킷(37)을 통하여 코킹되어 부착되어 있다. 이에 의해, 전지캔(31)의 내부는 밀폐되어 있다. 전지 뚜껑(34)은, 예를 들면 전지캔(31)과 마찬가지의 재료에 의해 구성되어 있다. 안전 밸브 기구(35)는, 열감 저항 소자(36)를 통하여 전지 뚜껑(34)과 전기적으로 접속되어 있다. 이 안전 밸브 기구(35)에서는, 내부 단락 또는 외부로부터의 가열 등에 기인하여 내압이 일정 이상으로 된 경우에, 디스크판(35A)이 반전하여 전지 뚜껑(34)과 권회 전극체(40)의 사이의 전기적 접속이 절단되도록 이루어져 있다. 열감 저항 소자(36)는, 온도의 상승에 따라 저항이 증대함으로써 전류를 제한하여, 대전류에 기인하는 이상 발열을 방지하는 것이다. 개스킷(37)은, 예를 들면 절연 재료에 의해 구성되어 있고, 그의 표면에는 아스팔트가 도포되어 있다.A
권회 전극체(40)의 중심에는, 예를 들면 센터 핀(44)이 삽입되어 있어도 된다. 이 권회 전극체(40)에서는, 알루미늄 등에 의해 구성된 정극 리드(45)가 정극(41)에 접속되어 있고, 니켈 등에 의해 구성된 부극 리드(46)가 부극(42)에 접속되어 있다. 정극 리드(45)는 안전 밸브 기구(35)에 용접되어 전지 뚜껑(34)과 전기적으로 접속되어 있고, 부극 리드(46)는 전지캔(31)에 용접되어 전기적으로 접속되어 있다.For example, a center pin 44 may be inserted into the center of the
정극(41)은, 예를 들면 띠 형상의 정극 집전체(41A)의 양면에 정극 활성 물질층(41B)이 형성된 것이다. 부극(42)은 상기한 부극과 마찬가지의 구성을 가지고 있고, 예를 들면 띠 형상의 부극 집전체(42A)의 양면에 부극 활성 물질층(42B)이 형성된 것이다. 정극 집전체(41A), 정극 활성 물질층(41B), 부극 집전체(42A), 부극 활성 물질층(42B) 및 세퍼레이터(43)의 구성, 및 전해액의 조성은, 각각 상기한 제1 이차 전지에서의 정극 집전체(21A), 정극 활성 물질층(21B), 부극 집전체(22A), 부극 활성 물질층(22B) 및 세퍼레이터(23)의 구성, 및 전해액의 조성과 마찬가지이다.The
이 이차 전지는, 예를 들면 이하의 같이 하여 제조된다.This secondary battery is manufactured, for example, as follows.
우선, 예를 들면 상기한 제1 이차 전지에서의 정극(21) 및 부극(22)의 제작 수순과 마찬가지의 수순에 의해, 정극 집전체(41A)의 양면에 정극 활성 물질층(41B)이 형성된 정극(41)을 제작함과 함께, 부극 집전체(42A)의 양면에 부극 활성 물질층(42B)이 형성된 부극(42)을 제작한다. 계속해서, 정극(41)에 정극 리드(45)를 부착함과 함께, 부극(42)에 부극 리드(46)를 부착한다. 계속해서, 정극(41) 및 부극(42)을 세퍼레이터(43)를 통하여 권회시켜 권회 전극체(40)를 형성하고, 정극 리드(45)의 선단부를 안전 밸브 기구(35)에 용접함과 동시에 부극 리드(46)의 선단부를 전지캔(31)에 용접한 후, 권회 전극체(40)를 1쌍의 절연판(32, 33)으로 끼우면서 전지캔(31)의 내부에 수납한다. 계속해서, 전지캔(31)의 내부에 전해액을 주입하여 세퍼레이터(43)를 함침시킨다. 마지막으로, 전지캔(31)의 개구단부에 전지 뚜껑(34), 안전 밸브 기구(35) 및 열감 저항 소자(36)를 개스킷(37)을 통하여 코킹하여 고정한다. 이에 의해, 도 7 및 도 8에 도시한 이차 전지가 완성된다.First, a positive electrode active material layer 41B is formed on both surfaces of the positive electrode
이 이차 전지에서 충전을 행하면, 예를 들면 정극(41)으로부터 리튬 이온이 방출되고, 전해액을 통하여 부극(42)에 흡장된다. 한편, 방전을 행하면, 예를 들면 부극(42)으로부터 리튬 이온이 방출되고, 전해액을 통하여 정극(41)에 흡장된다.When the secondary battery is charged, for example, lithium ions are discharged from the
이 원통형의 이차 전지에 의하면, 부극(42)이 상기한 부극과 마찬가지의 구성을 가지고 있기 때문에, 사이클 특성을 향상시킬 수 있다. 이 이차 전지에 관한 상기 이외의 효과는, 제1 이차 전지와 마찬가지이다.According to this cylindrical secondary battery, since the
(제3 이차 전지)(Third secondary battery)
도 9는 제3 이차 전지의 분해 사시 구성을 나타내고 있고, 도 10은 도 9에 도시한 Ⅹ-Ⅹ선을 따른 단면을 확대하여 나타내고 있다. 이 이차 전지는, 정극 리드(51) 및 부극 리드(52)가 부착된 권회 전극체(50)가 필름 형상의 외장 부재(60)의 내부에 수납된 것이다. 이 외장 부재(60)를 포함하는 전지 구조는, 소위 라미네이트 필름형이라고 불리고 있다.Fig. 9 shows an exploded perspective view of the third rechargeable battery, and Fig. 10 shows an enlarged cross section taken along the line X-X shown in Fig. This secondary battery is one wherein the
정극 리드(51) 및 부극 리드(52)는, 예를 들면 모두 외장 부재(60)의 내부로부터 외부를 향하여 동일 방향으로 도출되어 있다. 정극 리드(51)는, 예를 들면 알루미늄 등의 금속 재료에 의해 구성되어 있고, 부극 리드(52)는, 예를 들면 구리, 니켈 또는 스테인리스강 등의 금속 재료에 의해 구성되어 있다. 이들은, 예를 들면 박판 형상 또는 메쉬 형상으로 되어 있다.The
외장 부재(60)는, 예를 들면 나일론 필름, 알루미늄박 및 폴리에틸렌 필름이 이 순으로 접합된 알루미늄 라미네이트 필름에 의해 구성되어 있다. 이 외장 부 재(60)는, 예를 들면 폴리에틸렌 필름이 권회 전극체(50)와 대향하도록, 2매의 직사각형형의 알루미늄 라미네이트 필름의 외연부끼리가 융착 또는 접착제에 의해 서로 접착된 구조를 가지고 있다.The
외장 부재(60)와 정극 리드(51) 및 부극 리드(52)의 사이에는, 외기의 침입을 방지하기 위해서 밀착 필름(61)이 삽입되어 있다. 이 밀착 필름(61)은 정극 리드(51) 및 부극 리드(52)에 대하여 밀착성을 가지는 재료에 의해 구성되어 있다. 이러한 종류의 재료로서는, 예를 들면 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 변성 폴리에틸렌 또는 변성 폴리프로필렌 등의 폴리올레핀 수지를 들 수 있다.
또한, 외장 부재(60)는, 상기한 알루미늄 라미네이트 필름 대신에, 다른 적층 구조를 가지는 라미네이트 필름에 의해 구성되어 있어도 되고, 폴리프로필렌 등의 고분자 필름 또는 금속 필름에 의해 구성되어 있어도 된다.The sheathing
권회 전극체(50)는 정극(53) 및 부극(54)이 세퍼레이터(55) 및 전해질(56)을 통하여 적층된 후에 권회된 것으로, 그의 최외주부는 보호 테이프(57)에 의해 보호되어 있다.The
정극(53)은, 예를 들면 1쌍의 면을 가지는 정극 집전체(53A)의 양면에 정극 활성 물질층(53B)이 형성된 것이다. 부극(54)은, 예를 들면 상기한 부극과 마찬가지의 구성을 가지고 있고, 예를 들면 띠 형상의 부극 집전체(54A)의 양면에 부극 활성 물질층(54B)이 형성된 것이다. 정극 집전체(53A), 정극 활성 물질층(53B), 부극 집전체(54A), 부극 활성 물질층(54B) 및 세퍼레이터(55)의 구성은, 각각 상기한 제1 이차 전지에서의 정극 집전체(21A), 정극 활성 물질층(21B), 부극 집전 체(22A), 부극 활성 물질층(22B) 및 세퍼레이터(23)의 구성과 마찬가지이다.The positive electrode 53 is, for example, a positive electrode
전해질(56)은 전해액과 그것을 지지하는 고분자 화합물을 포함하고 있으며, 소위 겔 전해질이다. 겔 전해질은 높은 이온 전도율(예를 들면 실온에서 1mS/cm 이상)이 얻어짐과 함께 누액이 방지되기 때문에 바람직하다. 이 전해질(56)은, 예를 들면 정극(53)과 세퍼레이터(55)의 사이 및 부극(54)과 세퍼레이터(55)의 사이에 형성되어 있다.The electrolyte (56) contains an electrolytic solution and a polymer compound for supporting the electrolytic solution, that is, a so-called gel electrolyte. The gel electrolyte is preferable because a high ionic conductivity (for example, 1 mS / cm or more at room temperature) is obtained and leakage is prevented. The
고분자 화합물로서는, 예를 들면 폴리아크릴로니트릴, 폴리불화비닐리덴, 폴리불화비닐리덴과 폴리헥사플루오로피렌의 공중합체, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리헥사플루오로프로필렌, 폴리에틸렌옥사이드, 폴리프로필렌옥사이드, 폴리포스파젠, 폴리실록산, 폴리아세트산비닐, 폴리비닐알코올, 폴리메타크릴산메틸, 폴리아크릴산, 폴리메타크릴산, 스티렌-부타디엔 고무, 니트릴-부타디엔 고무, 폴리스티렌 또는 폴리카보네이트 등을 들 수 있다. 이들은 단독으로 이용되어도 되고, 복수종이 혼합되어 이용되어도 된다. 그 중에서도, 고분자 화합물로서는, 폴리아크릴로니트릴, 폴리불화비닐리덴, 폴리헥사플루오로프로필렌 또는 폴리에틸렌옥사이드가 바람직하다. 전기 화학적으로 안정되기 때문이다.Examples of the polymer compound include polyacrylonitrile, polyvinylidene fluoride, copolymers of polyvinylidene fluoride and polyhexafluoropyrene, polytetrafluoroethylene, polyhexafluoropropylene, polyethylene oxide, polypropylene oxide, Polyvinyl alcohol, polymethyl methacrylate, polyacrylic acid, polymethacrylic acid, styrene-butadiene rubber, nitrile-butadiene rubber, polystyrene or polycarbonate, and the like. These may be used alone or in combination. Among them, polyacrylonitrile, polyvinylidene fluoride, polyhexafluoropropylene or polyethylene oxide is preferable as the polymer compound. Because it is electrochemically stable.
전해액의 조성은 제1 이차 전지에서의 전해액의 조성과 마찬가지이다. 단, 이 경우의 용매란, 액상의 용매뿐만 아니라, 전해질염을 해리시키는 것이 가능한 이온 도전성을 가지는 것까지 포함하는 넓은 개념이다. 따라서, 이온 도전성을 가지는 고분자 화합물을 이용하는 경우에는, 그 고분자 화합물도 용매에 포함된다.The composition of the electrolytic solution is the same as the composition of the electrolytic solution in the first secondary battery. However, in this case, the solvent is not only a liquid solvent but also a concept including ionic conductivity capable of dissociating the electrolyte salt. Therefore, when a polymer compound having ionic conductivity is used, the polymer compound is also included in the solvent.
또한, 전해액을 고분자 화합물에 지지시킨 겔상의 전해질(56) 대신에, 전해 액이 그대로 이용되어도 된다. 이 경우에는, 전해액에 의해 세퍼레이터(55)가 함침된다.Instead of the gel-
이 겔상의 전해질(56)을 구비한 이차 전지는, 예를 들면 이하와 같이 하여 제조된다.The secondary battery having the
우선, 상기한 제1 이차 전지에서의 정극(21) 및 부극(22)의 제작 수순과 마찬가지의 수순에 의해, 정극 집전체(53A)의 양면에 정극 활성 물질층(53B)이 형성된 정극(53)을 제작함과 함께, 부극 집전체(54A)의 양면에 부극 활성 물질층(54B)이 형성된 부극(54)을 제작한다. 계속해서, 전해액과, 고분자 화합물과, 용제를 포함하는 전구 용액을 조제하고, 정극(53) 및 부극(54)의 각각에 도포한 후에 용제를 휘발시킴으로써, 겔상의 전해질(56)을 형성한다. 계속해서, 정극 집전체(53A)에 정극 리드(51)를 부착함과 함께, 부극 집전체(54A)에 부극 리드(52)를 부착한다. 계속해서, 전해질(56)이 형성된 정극(53) 및 부극(54)을 세퍼레이터(55)를 통하여 적층시킨 후, 길이 방향으로 권회시킴과 함께 최외주부에 보호 테이프(57)를 접착시켜 권회 전극체(50)를 형성한다. 계속해서, 예를 들면 외장 부재(60)의 사이에 권회 전극체(50)를 끼워넣고, 그 외장 부재(60)의 외연부끼리를 열융착 등으로 밀착시켜 권회 전극체(50)를 밀봉한다. 이 때, 정극 리드(51) 및 부극 리드(52)와 외장 부재(60)의 사이에, 밀착 필름(61)을 삽입한다. 이에 의해, 도 9 및 도 10에 도시한 이차 전지가 완성된다.First, a positive electrode 53 (positive electrode active material layer) having positive electrode
또한, 상기한 이차 전지는 이하와 같이 하여 제조되어도 된다. 우선, 정극(53) 및 부극(54)에 각각 정극 리드(51) 및 부극 리드(52)를 부착한 후, 그들의 정극(53) 및 부극(54)을 세퍼레이터(55)를 통하여 적층 및 권회시킴과 함께 최외주부에 보호 테이프(57)를 접착시킴으로써, 권회 전극체(50)의 전구체인 권회체를 형성한다. 계속해서, 외장 부재(60)의 사이에 권회체를 끼워넣고, 한 변의 외주연부를 제외한 나머지 외주연부를 열융착 등으로 밀착시킴으로써, 주머니 형상의 외장 부재(60)의 내부에 수납한다. 계속해서, 전해액과, 고분자 화합물의 원료인 단량체와, 중합 개시제와, 필요에 따라 중합 금지제 등의 다른 재료를 포함하는 전해질용 조성물을 조제하고, 주머니 형상의 외장 부재(60)의 내부에 주입한 후, 외장 부재(60)의 개구부를 열융착 등으로 밀봉한다. 마지막으로, 단량체를 열중합시켜 고분자 화합물로 함으로써, 겔상의 전해질(56)을 형성한다. 이에 의해, 도 9 및 도 10에 도시한 이차 전지가 완성된다.The secondary battery may be manufactured as follows. First, after the
이 라미네이트 필름형의 이차 전지에 의하면, 부극(54)이 상기한 부극과 마찬가지의 구성을 가지고 있기 때문에, 사이클 특성을 향상시킬 수 있다. 이 이차 전지에 관한 상기 이외의 효과는, 제1 이차 전지와 마찬가지이다.According to this laminated film type secondary battery, since the
<실시예><Examples>
본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명한다.The embodiments of the present invention will be described in detail.
(실시예 1-1)(Example 1-1)
이하의 수순에 의해, 도 9 및 도 10에 도시한 라미네이트 필름형의 이차 전지를 제조하였다. 이 때, 부극(54)의 용량이 리튬의 흡장 및 방출에 기초하여 나타나는 리튬 이온 이차 전지가 되도록 하였다.The laminated film type secondary battery shown in Figs. 9 and 10 was fabricated by the following procedure. At this time, the capacity of the
먼저, 정극(53)을 제작하였다. 우선, 탄산리튬(Li2CO3)과 탄산코발트(CoCO3)를 0.5:1의 몰비로 혼합한 후, 공기 중에서 900℃에서 5시간 소성함으로써, 리튬·코발트 복합 산화물(LiCoO2)을 얻었다. 계속해서, 정극 활성 물질로서 리튬·코발트 복합 산화물 91질량부와, 도전제로서 흑연 6질량부와, 결착제로서 폴리불화비닐리덴 3질량부를 혼합하여 정극 합제로 한 후, N-메틸-2-피롤리돈에 분산시킴으로써, 페이스트상의 정극 합제 슬러리로 하였다. 마지막으로, 띠 형상의 알루미늄박(두께=12㎛)으로 이루어지는 정극 집전체(53A)의 양면에 정극 합제 슬러리를 균일하게 도포하여 건조시킨 후, 롤 프레스기로 압축 성형함으로써, 정극 활성 물질층(53B)을 형성하였다.First, a positive electrode 53 was prepared. First, lithium carbonate (Li 2 CO 3 ) and cobalt carbonate (CoCO 3 ) were mixed at a molar ratio of 0.5: 1 and then calcined at 900 ° C for 5 hours in air to obtain a lithium-cobalt composite oxide (LiCoO 2 ). Subsequently, 91 parts by mass of a lithium-cobalt composite oxide as a positive electrode active material, 6 parts by mass of graphite as a conductive agent and 3 parts by mass of polyvinylidene fluoride as a binder were mixed to prepare a positive electrode mixture, And dispersed in pyrrolidone to obtain a paste-like positive electrode material mixture slurry. Finally, the positive electrode material mixture slurry was uniformly coated on both surfaces of a positive electrode
다음에, 부극(54)을 제작하였다. 먼저, 전해 동박으로 이루어지는 부극 집전체(54A)(두께=18㎛, 십점 평균 조도(Rz)=3.5㎛)를 준비한 후, 챔버 내에 연속적으로 산소 가스 및 필요에 따라 수증기를 도입하면서 편향식 전자 빔 증착원을 이용한 전자 빔 증착법에 의해 부극 집전체(54A)의 양면에 규소를 퇴적시킴으로써, 복수의 입자 형상의 부극 활성 물질을 단층 구조(두께=5.8㎛)로 되도록 형성하였다. 이 때, 증착원으로서 순도 99%의 규소를 이용하고, 퇴적 속도를 10㎚/초로 하고, 부극 활성 물질 중에서의 산소 함유량을 3원자수%로 하였다. 마지막으로, 액상 석출법에 의해 산화규소(SiO2)를 석출시켜 산화물 함유막을 형성함으로써, 부극 활성 물질층(54B)을 형성하였다. 이 산화물 함유막을 형성하는 경우에는, 규소의 불화물 착물의 용액에, 음이온 보족제로서 불소를 배위하기 쉬운 용존종을 첨가 하여 혼합한 후, 그것에 부극 활성 물질이 형성된 부극 집전체(54A)를 침적하여, 불화물 착물로부터 생기는 불소 음이온을 용존종에 보족시킴으로써, 부극 활성 물질의 표면에 산화물을 석출시켰다. 이 때, 산화물의 석출 시간(미세공 내에 들어가게 하는 산화물 함유막의 양)을 조정함으로써, 규소의 단위 중량당 미세공군의 용적을 0.2㎤/g으로 하였다. 이 규소의 단위 중량당 미세공군의 용적에 대해서는, 부극 활성 물질이 형성된 부극 집전체(54A)의 총 중량으로부터 부극 집전체(54A)의 중량을 뺀 값(부극 활성 물질인 규소의 중량)과, 마이크로메리틱스(Micromeritics)사 제조의 수은 포로시미터(오토포어 9500시리즈)를 이용하여 3㎚ 이상 50㎚ 이하의 공경에 대하여 측정한 수은의 침입량의 값(미세공군의 용적)으로부터 산출하였다.Next, a
다음에, 정극 집전체(53A)의 한 단부에 알루미늄제의 정극 리드(51)를 용접하여 부착함과 함께, 부극 집전체(54A)의 한 단부에 니켈제의 부극 리드(52)를 용접하여 부착하였다. 계속해서, 정극(53)과, 다공성의 폴리프로필렌을 주성분으로 하는 필름에 의해 다공성 폴리에틸렌을 주성분으로 하는 필름이 끼워진 3층 구조의 고분자 세퍼레이터(55)(두께=23㎛)와, 부극(54)과, 상기한 고분자 세퍼레이터(55)를 이 순으로 적층하고, 길이 방향으로 권회시킨 후, 점착 테이프로 이루어지는 보호 테이프(57)로 권회 최외층 부분을 고정함으로써, 권회 전극체(50)의 전구체인 권회체를 형성하였다. 계속해서, 외측부터, 나일론(두께=30㎛)과, 알루미늄(두께=40㎛)과, 무연신 폴리프로필렌(두께=30㎛)이 적층된 3층 구조의 라미네이트 필름(총 두께=100㎛)으로 이루어지는 외장 부재(60)의 사이에 권회체를 끼워넣은 후, 한 변을 제외한 외연부끼리를 열융착함으로써, 주머니 형상의 외장 부재(60)의 내부에 권회체를 수납하였다. 계속해서, 외장 부재(60)의 개구부로부터 전해액을 주입하여 세퍼레이터(55)에 함침시킴으로써, 권회 전극체(50)를 형성하였다.Next, a
이 전해액을 조제할 때에는, 용매로서 탄산에틸렌(EC)과 탄산디에틸(DEC)을 혼합한 혼합 용매를 이용하고, 전해질염으로서 육불화인산리튬(LiPF6)을 이용하였다. 이 때, 혼합 용매의 조성(EC:DEC)을 중량비로 50:50으로 하고, 전해질염의 농도를 1mol/kg으로 하였다.When this electrolyte solution was prepared, a mixed solvent of ethylene carbonate (EC) and diethyl carbonate (DEC) was used as a solvent, and lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ) was used as an electrolytic salt. At this time, the composition (EC: DEC) of the mixed solvent was 50:50 by weight and the concentration of the electrolyte salt was 1 mol / kg.
마지막으로, 진공 분위기 중에서 외장 부재(60)의 개구부를 열융착하여 밀봉함으로써, 라미네이트 필름형의 이차 전지가 완성되었다. 이 이차 전지에 대해서는, 부극(54)의 충방전 용량이 정극(53)의 충방전 용량보다 커지도록 정극 활성 물질층(53B)의 두께를 조절함으로써, 만충전시에서 부극(54)에 리튬 금속이 석출하지 않도록 하였다.Finally, the opening of the
(실시예 1-2 내지 1-14)(Examples 1-2 to 1-14)
규소의 단위 중량당 미세공군의 용적을 0.2㎤/g 대신에, 0.1㎤/g(실시예 1-2), 0.09㎤/g(실시예 1-3), 0.08㎤/g(실시예 1-4), 0.07㎤/g(실시예 1-5), 0.06㎤/g(실시예 1-6), 0.05㎤/g(실시예 1-7), 0.04㎤/g(실시예 1-8), 0.03㎤/g(실시예 1-9), 0.02㎤/g(실시예 1-10), 0.01㎤/g(실시예 1-11), 0.005㎤/g(실시예 1-12), 0.001㎤/g(실시예 1-13) 또는 0㎤/g(실시예 1-14)으로 한 것을 제외하고, 실시예 1-1과 마찬가지의 수순을 거쳤다.(Examples 1-2), 0.09 cm3 / g (Examples 1-3), and 0.08 cm3 / g (Example 1- (2)) instead of 0.2 cm3 / g, (Examples 1-6), 0.07 cm3 / g (Examples 1-7), 0.04 cm3 / g (Examples 1-5), 0.07 cm3 / , 0.03
(비교예 1-1)(Comparative Example 1-1)
산화물 함유막을 형성하기 않은 것을 제외하고, 실시예 1-1과 마찬가지의 수순을 거쳤다. 이 경우에는, 규소의 단위 중량당 미세공군의 용적은 0.4㎤/g이었다.The procedure was the same as that of Example 1-1, except that an oxide-containing film was not formed. In this case, the volume of the fine air group per unit weight of silicon was 0.4
(비교예 1-2, 1-3)(Comparative Examples 1-2 and 1-3)
규소의 단위 중량당 미세공군의 용적을 0.35㎤/g(비교예 1-2) 또는 0.3㎤/g(비교예 1-3)으로 한 것을 제외하고, 실시예 1-1과 마찬가지의 수순을 거쳤다.The same procedure as in Example 1-1 was performed except that the volume of the fine air group per unit weight of silicon was 0.35
이들 실시예 1-1 내지 1-14 및 비교예 1-1 내지 1-3의 이차 전지에 대하여 사이클 특성을 조사한 결과, 표 1 및 도 11에 나타낸 결과가 얻어졌다.The cycle characteristics of the secondary batteries of Examples 1-1 to 1-14 and Comparative Examples 1-1 to 1-3 were examined, and the results shown in Table 1 and FIG. 11 were obtained.
사이클 특성을 조사할 때에는, 이하의 수순으로 사이클 시험을 행하여 방전 용량 유지율을 구하였다. 우선, 전지 상태를 안정화시키기 위해서 23℃의 분위기 중에서 1사이클 충방전시킨 후, 다시 충방전시켜 2사이클째의 방전 용량을 측정하였다. 계속해서, 동 분위기 중에서 99사이클 충방전시켜 101사이클째의 방전 용량을 측정하였다. 마지막으로, 방전 용량 유지율(%)=(101사이클째의 방전 용량/2사이클째의 방전 용량)×100을 산출하였다. 이 때, 충전 조건으로서는, 3㎃/㎠의 정전류 밀도로 전지 전압이 4.2V에 도달할 때까지 충전한 후, 계속해서 4.2V의 정전압으로 전류 밀도가 0.3㎃/㎠에 도달할 때까지 충전하였다. 또한, 방전 조건으로서는, 3㎃/㎠의 정전류 밀도로 전지 전압이 2.5V에 도달할 때까지 방전하였다.When examining the cycle characteristics, a cycle test was carried out in the following procedure to determine the discharge capacity retention rate. First, in order to stabilize the battery state, the battery was charged and discharged one cycle in an atmosphere at 23 占 폚, and then charged and discharged again to measure the discharge capacity at the second cycle. Subsequently, the discharge capacity was measured at the 101th cycle by charging and discharging 99 cycles in the atmosphere. Finally, the discharge capacity retention ratio (%) = (discharge capacity at the 101st cycle / discharge capacity at the second cycle) × 100 was calculated. At this time, as the charging condition, the battery was charged until the battery voltage reached 4.2 V at a constant current density of 3 mA /
또한, 사이클 특성을 조사할 때의 수순 및 조건은, 이후의 일련의 실시예 및 비교예에 관한 동 특성의 평가에 대해서도 마찬가지이다.The procedure and conditions for examining the cycle characteristics are the same for the evaluation of the characteristics relating to the following series of examples and comparative examples.
표 1 및 도 11에 나타낸 바와 같이, 산화물 함유막으로서 액상 석출법에 의해 산화규소를 형성한 경우에는, 규소의 단위 중량당 미세공군의 용적이 작아짐에 따라서 방전 용량 유지율이 점차 높아졌다. 이 결과는, 산화물 함유막이 미세공 내에 들어가면 부극 활성 물질의 표면적이 작아지기 때문에, 충방전시에 전해액이 분해하기 어려워지는 것을 나타내고 있다. 이 경우에는, 용적이 0.2㎤/g 이하인 실시예 1-1 내지 1-14에서, 그 범위 외인 비교예 1-1 내지 1-3보다 방전 용량 유지율이 대폭 높아졌다. 특히, 용적이 0.05㎤/g 이하이면 방전 용량 유지율이 더 높아지고, 0㎤/g이면 방전 용량 유지율이 최대로 되었다. 이들 점으로부터, 본 발명의 이차 전지에서는, 규소를 함유하는 부극 활성 물질과 함께 산화물 함유막을 형성한 경우에, 규소의 단위 중량당 미세공군의 용적을 0.2㎤/g 이하로 함으로써, 사이클 특성이 향상되는 것이 확인되었다. 이 경우에는, 0.05㎤/g 이하, 특히 0㎤/g으로 하면, 더 높은 효과가 얻어지는 것도 확인되었다.As shown in Table 1 and FIG. 11, when the silicon oxide was formed by the liquid phase precipitation method as the oxide containing film, the discharge capacity retention ratio gradually increased as the volume of the fine air group per silicon unit weight became smaller. This result shows that when the oxide-containing film enters the micropore, the surface area of the negative electrode active material becomes small, and therefore, the electrolytic solution becomes difficult to decompose upon charging and discharging. In this case, in Examples 1-1 to 1-14 in which the volume was 0.2
(실시예 2-1 내지 2-9)(Examples 2-1 to 2-9)
증착원에 대하여 부극 집전체(54A)를 상대적으로 왕복 이동시키면서 6회에 걸쳐 규소를 퇴적하여 적층시킴으로써, 부극 활성 물질을 6층 구조로 되도록 형성한 것을 제외하고, 실시예 1-1, 1-2, 1-4, 1-7, 1-10 내지 1-14와 마찬가지의 수순을 거쳤다. 이 때, 퇴적 속도를 100㎚/초로 하였다.Except that the negative electrode active material was formed so as to have a six-layer structure by depositing and depositing silicon six times while reciprocally moving the
(비교예 2)(Comparative Example 2)
실시예 2-1 내지 2-9와 마찬가지로 부극 활성 물질을 6층 구조로 되도록 한 것을 제외하고, 비교예 1-3과 마찬가지의 수순을 거쳤다.The procedure was the same as that of Comparative Example 1-3 except that the negative electrode active material had a six-layer structure as in Examples 2-1 to 2-9.
이들 실시예 2-1 내지 2-9 및 비교예 2의 이차 전지에 대하여 사이클 특성을 조사한 결과, 표 2 및 도 12에 나타낸 결과가 얻어졌다.The cycle characteristics of the secondary batteries of Examples 2-1 to 2-9 and Comparative Example 2 were examined, and the results shown in Table 2 and Fig. 12 were obtained.
표 2 및 도 12에 나타낸 바와 같이, 부극 활성 물질이 6층 구조인 실시예 2-1 내지 2-9에서도, 단층 구조인 실시예 1-1 내지 1-14와 마찬가지의 결과가 얻어졌다. 즉, 규소의 단위 중량당 미세공군의 용적이 0.2㎤/g 이하인 실시예 2-1 내지 2-9에서는, 그 범위 외인 비교예 2보다 방전 용량 유지율이 대폭 높아지고, 0.05㎤/g 이하, 특히 0㎤/g이면 방전 용량 유지율이 더 높아졌다. 이들 점으로부터, 본 발명의 이차 전지에서는, 부극 활성 물질의 층수를 변경한 경우에도 사이클 특성이 향상되는 것이 확인되었다.As shown in Table 2 and Fig. 12, in Examples 2-1 to 2-9 in which the negative electrode active material had a six-layer structure, results similar to those of Examples 1-1 to 1-14 in a single layer structure were obtained. That is, in Examples 2-1 to 2-9 in which the capacity of the fine air group per unit weight of silicon is 0.2
(실시예 3-1 내지 3-6)(Examples 3-1 to 3-6)
규소의 불화물 착물의 용액 대신에 게르마늄의 불화물 착물의 용액을 이용하고, 산화물 함유막으로서 산화규소 대신에 산화게르마늄(GeO2)을 형성한 것을 제외하고, 실시예 2-1, 2-2, 2-4, 2-5, 2-7, 2-9와 마찬가지의 수순을 거쳤다.Examples 2-1, 2-2, and 2 were prepared in the same manner as in Example 2-1 except that a solution of the fluoride complex of germanium was used in place of the solution of the fluoride complex of silicon and germanium oxide (GeO 2 ) -4, 2-5, 2-7, 2-9.
(비교예 3)(Comparative Example 3)
실시예 3-1 내지 3-6과 마찬가지로 산화물 함유막으로서 산화 게르마늄을 형성한 것을 제외하고, 비교예 2와 마찬가지의 수순을 거쳤다.The same procedure as in Comparative Example 2 was carried out except that germanium oxide was formed as an oxide-containing film in the same manner as in Examples 3-1 to 3-6.
(실시예 4-1 내지 4-6)(Examples 4-1 to 4-6)
규소의 불화물 착물의 용액 대신에 주석의 불화물 착물의 용액을 이용하고, 산화물 함유막으로서 산화규소 대신에 산화주석(SnO2)을 형성한 것을 제외하고, 실시예 2-1, 2-2, 2-4, 2-5, 2-7, 2-9와 마찬가지의 수순을 거쳤다.Examples 2-1, 2-2, and 2 were prepared in the same manner as in Example 2-1 except that a solution of the fluoride complex of tin was used in place of the solution of the fluoride complex of silicon and tin oxide (SnO 2 ) was formed instead of silicon oxide as the oxide- -4, 2-5, 2-7, 2-9.
(비교예 4)(Comparative Example 4)
실시예 4-1 내지 4-6과 마찬가지로 산화물 함유막으로서 산화주석을 형성한 것을 제외하고, 비교예 2와 마찬가지의 수순을 거쳤다.The same procedure as in Comparative Example 2 was carried out except that tin oxide was formed as an oxide-containing film in the same manner as in Examples 4-1 to 4-6.
이들 실시예 3-1 내지 3-6, 4-1 내지 4-6 및 비교예 3, 4의 이차 전지에 대하여 사이클 특성을 조사한 결과, 표 3 및 표 4에 나타낸 결과가 얻어졌다.The cycle characteristics of the secondary batteries of Examples 3-1 to 3-6, 4-1 to 4-6 and Comparative Examples 3 and 4 were examined, and the results shown in Tables 3 and 4 were obtained.
표 3 및 표 4에 나타낸 바와 같이, 산화물 함유막으로서 액상 석출법에 의해 산화게르마늄 또는 산화주석을 형성한 실시예 3-1 내지 3-6, 4-1 내지 4-6에서도, 산화규소를 형성한 실시예 1-1 내지 1-14와 마찬가지의 효과가 얻어졌다. 즉, 규소의 단위 중량당 미세공군의 용적이 0.2㎤/g 이하인 실시예 3-1 내지 3-6, 4-1 내지 4-6에서는, 그 범위 외인 비교예 3, 4보다 방전 용량 유지율이 대폭 높아지고, 0.05㎤/g 이하, 특히 0㎤/g이면 방전 용량 유지율이 더 높아졌다. 이 경우에는, 산화규소를 형성한 경우에서, 방전 용량 유지율이 더 높아지는 경향을 나타냈다. 이들 점으로부터, 본 발명의 이차 전지에서는, 산화물 함유막의 종류를 변경한 경우에도 사이클 특성이 향상됨과 함께, 산화규소를 이용하면 더 높은 효과가 얻어지는 것이 확인되었다.As shown in Tables 3 and 4, also in Examples 3-1 to 3-6 and 4-1 to 4-6 in which germanium oxide or tin oxide was formed by the liquid phase precipitation method as the oxide containing film, silicon oxide was formed The same effects as those of Examples 1-1 to 1-14 were obtained. That is, in Examples 3-1 to 3-6 and 4-1 to 4-6 in which the volume of the fine air group per unit weight of silicon was 0.2
(실시예 5-1 내지 5-3)(Examples 5-1 to 5-3)
산화물 함유막의 형성 방법으로서, 액상 석출법 대신에, 졸겔법(실시예 5-1), 도포법(실시예 5-2) 또는 딥 코팅법(실시예 5-3)을 이용한 것을 제외하고, 실시예 2-5와 마찬가지의 수순을 거쳤다.Except that the sol-gel method (Example 5-1), the coating method (Example 5-2), or the dip coating method (Example 5-3) was used instead of the liquid phase deposition method as the method of forming the oxide-containing film The procedure is the same as in Example 2-5.
이들 실시예 5-1 내지 5-3의 이차 전지에 대하여 사이클 특성을 조사한 결과, 표 5에 나타낸 결과가 얻어졌다. 또한, 표 5에는, 실시예 2-5 및 비교예 2의 결과도 함께 나타냈다.As a result of examining the cycle characteristics of the secondary batteries of Examples 5-1 to 5-3, the results shown in Table 5 were obtained. Table 5 also shows the results of Examples 2-5 and Comparative Example 2.
표 5에 나타낸 바와 같이, 졸겔법 등에 의해 산화물 함유막을 형성한 실시예 5-1 내지 5-3에서도, 액상 석출법에 의해 산화물 함유막을 형성한 실시예 2-5와 마찬가지로, 비교예 2보다 방전 용량 유지율이 대폭 높아졌다. 이 경우에는, 액상 석출법을 이용한 경우에서, 방전 용량 유지율이 더 높아지는 경향을 나타냈다. 이들 점으로부터, 본 발명의 이차 전지에서는, 산화물 함유막의 형성 방법을 변경한 경우에도 사이클 특성이 향상됨과 함께, 액상 석출법을 이용하면 더 높은 효과가 얻어지는 것이 확인되었다.As shown in Table 5, in Examples 5-1 to 5-3 in which an oxide-containing film was formed by a sol-gel method or the like, as in Example 2-5 in which an oxide-containing film was formed by a liquid phase precipitation method, The capacity retention rate has greatly increased. In this case, the discharge capacity retention rate tends to be higher in the case of using the liquid phase precipitation method. From these points, it was confirmed that, in the secondary battery of the present invention, even when the method for forming an oxide-containing film was changed, the cycle characteristics were improved and a higher effect was obtained by using the liquid phase precipitation method.
(실시예 6-1)(Example 6-1)
부극 활성 물질을 형성한 후, 산화물 함유막 대신에, 리튬과 합금화하지 않는 금속 재료를 형성한 것을 제외하고, 실시예 2-1 내지 2-9와 마찬가지의 수순을 거쳤다. 이 금속 재료를 형성하는 경우에는, 도금욕에 에어(air)를 공급하면서 전해 도금법에 의해 부극 집전체(54A)의 양면에 코발트를 퇴적시켰다. 이 때, 도금액으로서 일본고순도화학주식회사 제조의 코발트 도금액을 이용하고, 전류 밀도를 2A/dm2 내지 5A/dm2으로 하고, 도금 속도를 10㎚/초로 하였다. 또한, 도금 시간을 조정함으로써, 규소의 단위 중량당 미세공군의 용적을 0.2㎤/g으로 하였다.The same procedures as in Examples 2-1 to 2-9 were conducted except that a metal material not alloyed with lithium was formed in place of the oxide containing film after the negative electrode active material was formed. In forming this metal material, cobalt was deposited on both surfaces of the anode
(실시예 6-2 내지 6-6)(Examples 6-2 to 6-6)
규소의 단위 중량당 미세공군의 용적을 0.2㎤/g 대신에, 0.1㎤/g(실시예 6-2), 0.05㎤/g(실시예 6-3), 0.02㎤/g(실시예 6-4), 0.005㎤/g(실시예 6-5) 또는 0㎤/g(실시예 6-6)으로 한 것을 제외하고, 실시예 6-1과 마찬가지의 수순을 거쳤다.(Example 6-2), 0.05
(비교예 6)(Comparative Example 6)
실시예 6-1과 마찬가지로 금속 재료를 형성한 것을 제외하고, 비교예 2와 마찬가지의 수순을 거쳤다.The same procedure as in Comparative Example 2 was carried out except that a metal material was formed in the same manner as in Example 6-1.
이들 실시예 6-1 내지 6-6 및 비교예 6의 이차 전지에 대하여 사이클 특성을 조사한 결과, 표 6에 나타낸 결과가 얻어졌다.The cycle characteristics of the secondary batteries of Examples 6-1 to 6-6 and Comparative Example 6 were examined, and the results shown in Table 6 were obtained.
표 6에 나타낸 바와 같이, 금속 재료로서 전해 도금법에 의해 코발트를 형성한 경우에는, 산화물 함유막을 형성한 실시예 2-1 내지 2-9와 마찬가지의 결과가 얻어졌다. 즉, 규소의 단위 중량당 미세공군의 용적이 0.2㎤/g 이하인 실시예 6-1 내지 6-6에서는, 그 범위 외인 비교예 6보다 방전 용량 유지율이 대폭 높아지고, 0.05㎤/g 이하, 특히 0㎤/g이면 방전 용량 유지율이 더 높아졌다. 이들 점으로부터, 본 발명의 이차 전지에서는, 규소를 함유하는 부극 활성 물질과 함께 금속 재료를 형성한 경우에, 규소의 단위 중량당 미세공군의 용적을 0.2㎤/g 이하로 함으로써 사이클 특성이 향상됨과 함께, 0.05㎤/g 이하, 특히 0㎤/g으로 하면 더 높은 효과가 얻어지는 것이 확인되었다.As shown in Table 6, when cobalt was formed by electrolytic plating as a metal material, the same results as in Examples 2-1 to 2-9 in which an oxide-containing film was formed were obtained. That is, in Examples 6-1 to 6-6 in which the volume of the fine air group per unit weight of silicon is 0.2
(실시예 7-1 내지 7-6)(Examples 7-1 to 7-6)
전해 도금법 대신에, 무전해 도금법에 의해 금속 재료를 형성한 것을 제외하고, 실시예 6-1 내지 6-6과 마찬가지의 수순을 거쳤다. 이 때, 도금액으로서 일본고순도화학주식회사 제조의 무전해 코발트 도금액을 이용하고, 도금 시간을 60분으로 하였다.The same procedure as in Examples 6-1 to 6-6 was performed except that a metal material was formed by an electroless plating method instead of the electrolytic plating method. At this time, an electroless cobalt plating solution manufactured by High Purity Chemical Co., Ltd. was used as the plating solution, and the plating time was set to 60 minutes.
(비교예 7)(Comparative Example 7)
실시예 7-1 내지 7-6과 마찬가지로 무전해 도금법에 의해 금속 재료를 형성한 것을 제외하고, 비교예 2와 마찬가지의 수순을 거쳤다.The same procedure as in Comparative Example 2 was carried out except that a metal material was formed by electroless plating as in Examples 7-1 to 7-6.
이들 실시예 7-1 내지 7-6 및 비교예 7의 이차 전지에 대하여 사이클 특성을 조사한 결과, 표 7에 나타낸 결과가 얻어졌다.The cycle characteristics of the secondary batteries of Examples 7-1 to 7-6 and Comparative Example 7 were examined, and the results shown in Table 7 were obtained.
표 7에 나타낸 바와 같이, 무전해 도금법에 의해 금속 재료를 형성한 실시예 7-1 내지 7-6에서도, 전해 도금법에 의해 금속 재료를 형성한 실시예 6-1 내지 6-6과 마찬가지의 결과가 얻어졌다. 즉, 규소의 단위 중량당 미세공군의 용적이 0.2㎤/g 이하인 실시예 7-1 내지 7-6에서는, 그 범위 외인 비교예 7보다 방전 용량 유지율이 대폭 높아지고, 0.05㎤/g 이하, 특히 0㎤/g이면 방전 용량 유지율이 더 높아졌다. 이들 점으로부터, 본 발명의 이차 전지에서는, 금속 재료의 형성 방법을 변경한 경우에도 사이클 특성이 향상되는 것이 확인되었다.As shown in Table 7, in Examples 7-1 to 7-6 in which the metal material was formed by the electroless plating method, the same results as in Examples 6-1 to 6-6 in which the metal material was formed by the electrolytic plating method . That is, in Examples 7-1 to 7-6 in which the volume of the fine air group per unit weight of silicon is 0.2
(실시예 8-1 내지 8-4)(Examples 8-1 to 8-4)
금속 재료의 형성 재료로서 코발트 도금액 대신에, 니켈 도금액(실시예 8-1), 철 도금액(실시예 8-2), 아연 도금액(실시예 8-3) 또는 구리 도금액(실시예 8-4)을 이용한 것을 제외하고, 실시예 6-4와 마찬가지의 수순을 거쳤다. 이 때, 전류 밀도로서, 니켈 도금액을 이용하는 경우에는 2A/dm2 내지 10A/dm2으로 하고, 철 도금액을 이용하는 경우에는 2A/dm2 내지 5A/dm2으로 하고, 아연 도금액을 이용하는 경우에는, 1A/dm2 내지 3A/dm2으로 하고, 구리 도금액을 이용하는 경우에는 2A/dm2 내지 8A/dm2으로 하였다. 상기한 일련의 도금액은, 모두 일본고순도화학주식회사제이다.(Example 8-2), a zinc plating solution (Example 8-3), or a copper plating solution (Example 8-4) instead of a cobalt plating solution as a metal material forming material, Was used, and the same procedure as in Example 6-4 was carried out. As this time, the current density, when the case of using a nickel plating solution and has a 2A / dm 2 to 10A / dm 2, using plating liquid iron has 2A / dm 2 to If the 5A / dm 2, and the case of using the zinc plating solution has, and a 1A / dm 2 to 3A / dm 2, using the copper plating solution has been to 2A / dm 2 to 8A / dm 2. The series of plating solutions described above are all manufactured by Japan High Purity Chemical Co.,
이들 실시예 8-1 내지 8-4의 이차 전지에 대하여 사이클 특성을 조사한 결과, 표 8에 나타낸 결과가 얻어졌다. 또한, 표 8에는, 실시예 6-4 및 비교예 6의 결과도 함께 나타냈다.The cycle characteristics of the secondary batteries of Examples 8-1 to 8-4 were examined, and the results shown in Table 8 were obtained. Table 8 also shows the results of Example 6-4 and Comparative Example 6.
표 8에 나타낸 바와 같이, 금속 재료로서 니켈 등을 형성한 실시예 8-1 내지 8-4에서도, 코발트를 형성한 실시예 6-4와 동 정도의 방전 용량 유지율이 얻어지고, 그 방전 용량 유지율은 비교예 6보다 대폭 높아졌다. 이 경우에는, 금속 재료로서 코발트를 이용한 경우에서, 방전 용량 유지율이 더 높아지는 경향을 나타냈다. 이들 점으로부터, 본 발명의 이차 전지에서는, 금속 재료의 종류를 변경한 경우에도 사이클 특성이 향상됨과 함께, 금속 재료로서 코발트를 이용하면 더 높은 효과가 얻어지는 것이 확인되었다.As shown in Table 8, in Examples 8-1 to 8-4 in which nickel or the like was formed as a metal material, the discharge capacity retention ratio was about the same as that in Example 6-4 in which cobalt was formed, and the discharge capacity retention ratio Was significantly higher than that of Comparative Example 6. In this case, the discharge capacity retention rate tended to be higher when cobalt was used as the metal material. From these points, it was confirmed that, in the secondary battery of the present invention, even when the kind of the metal material was changed, the cycle characteristics were improved and a higher effect was obtained by using cobalt as the metal material.
(실시예 9-1 내지 9-6)(Examples 9-1 to 9-6)
부극 활성 물질 중에서의 산소의 함유량을 3원자수% 대신에, 2원자수%(실시예 9-1), 10원자수%(실시예 9-2), 20원자수%(실시예 9-3), 30원자수%(실시예 9-4), 40원자수%(실시예 9-5) 또는 45원자수%(실시예 9-6)로 한 것을 제외하고, 실시예 2-5와 마찬가지의 수순을 거쳤다.(Example 9-1), 10 atom% (Example 9-2), and 20 atom% (Example 9-3) in place of 3 atom% ), 30 atomic% (Example 9-4), 40 atomic% (Example 9-5), or 45 atomic% (Example 9-6) .
이들 실시예 9-1 내지 9-6의 이차 전지에 대하여 사이클 특성을 조사한 결과, 표 9 및 도 13에 나타낸 결과가 얻어졌다. 또한, 표 9에는, 실시예 2-5 및 비교예 2의 결과도 함께 나타냈다.As a result of examining the cycle characteristics of the secondary batteries of Examples 9-1 to 9-6, the results shown in Table 9 and Fig. 13 were obtained. Table 9 also shows the results of Examples 2-5 and Comparative Example 2.
표 9에 나타낸 바와 같이, 부극 활성 물질 중에서의 산소의 함유량이 상이한 실시예 9-1 내지 9-6에서도, 실시예 2-5와 마찬가지로, 비교예 2보다 방전 용량 유지율이 대폭 높아졌다. 이 경우에는, 표 9 및 도 13에 나타낸 바와 같이, 산소의 함유량이 많아짐에 따라서 방전 용량 유지율이 증가한 후에 감소하는 경향을 나타내고, 그 함유량이 3원자수%보다 적어지면 방전 용량 유지율이 대폭 감소하였다. 단, 함유량이 40원자수%보다 많아지면, 충분한 방전 용량 유지율은 얻어졌지만, 전지 용량이 저하하였다. 이들 점으로부터, 본 발명의 이차 전지에서는, 부극 활성 물질 중에서의 산소의 함유량을 변경한 경우에도 사이클 특성이 향상됨과 함께, 그 함유량을 3원자수% 이상 40원자수% 이하로 하면 더 높은 효과가 얻어지는 것이 확인되었다.As shown in Table 9, in Examples 9-1 to 9-6 in which the content of oxygen in the negative electrode active material was different, the discharge capacity retention ratio was significantly higher than that of Comparative Example 2, as in Example 2-5. In this case, as shown in Table 9 and FIG. 13, as the oxygen content increases, the discharge capacity retention rate tends to decrease after the increase, and when the content is less than 3 atom%, the discharge capacity retention rate is greatly reduced . However, when the content exceeds 40 atomic%, a sufficient discharge capacity retention rate was obtained, but the battery capacity decreased. From these points, it can be seen that, in the secondary battery of the present invention, even when the content of oxygen in the negative electrode active material is changed, the cycle characteristics are improved, and when the content is 3 atom% or more and 40 atom% .
(실시예 10-1 내지 10-3)(Examples 10-1 to 10-3)
챔버 내에 연속적으로 산소 가스 등을 도입하면서 규소를 퇴적시켜 부극 활성 물질에 산소를 함유시키는 대신에, 챔버 내에 간헐적으로 산소 가스 등을 도입하면서 규소를 퇴적시킴으로써, 제1 산소 함유 영역과 그보다 산소 함유량이 높은 제2 산소 함유 영역이 교대로 적층되도록 부극 활성 물질을 형성한 것을 제외하고, 실시예 2-5와 마찬가지의 수순을 거쳤다. 이 때, 제2 산소 함유 영역 중에서의 산소의 함유량을 3원자수%로 하고, 그 수를 2개(실시예 10-1), 4개(실시예 10-2) 또는 6개(실시예 10-3)로 하였다.By depositing silicon while introducing oxygen gas or the like continuously into the chamber and intermittently introducing oxygen gas or the like into the chamber instead of depositing silicon to contain oxygen in the negative electrode active material, the first oxygen-containing region and the oxygen- Except that the negative electrode active material was formed so that the second oxygen-containing regions were alternately stacked. In this case, the oxygen content in the second oxygen-containing region was set to 3 atomic%, and the number of oxygen atoms in the second oxygen-containing region was 2 (Example 10-1), 4 (Example 10-2), or 6 (Example 10 -3).
이들 실시예 10-1 내지 10-3의 이차 전지에 대하여 사이클 특성을 조사한 결과, 표 10에 나타낸 효과가 얻어졌다. 또한, 표 10에는, 실시예 2-5 및 비교예 2의 결과도 함께 나타냈다.As a result of examining the cycle characteristics of the secondary batteries of Examples 10-1 to 10-3, the effects shown in Table 10 were obtained. Table 10 also shows the results of Examples 2-5 and Comparative Example 2.
표 10에 나타낸 바와 같이, 부극 활성 물질이 제1 및 제2 산소 함유 영역을 가지는 실시예 10-1 내지 10-3에서도, 실시예 2-5와 마찬가지로, 비교예 2보다 방전 용량 유지율이 대폭 높아졌다. 이 경우에는, 제2 산소 함유 영역의 수가 많아짐에 따라서 방전 용량 유지율이 높아지는 경향을 나타냈다. 이들 점으로부터, 본 발명의 이차 전지에서는, 제1 및 제2 산소 함유 영역을 가지도록 부극 활성 물질 입자를 구성한 경우에도 사이클 특성이 향상됨과 함께, 그 제2 산소 함유 영역의 수를 증가시키면 더 높은 효과가 얻어지는 것이 확인되었다.As shown in Table 10, in Examples 10-1 to 10-3 in which the negative electrode active material had the first and second oxygen-containing regions, the discharge capacity retention ratio was significantly higher than in Comparative Example 2, as in Example 2-5 . In this case, the discharge capacity retention rate tended to increase as the number of the second oxygen-containing regions increased. In view of these points, in the secondary battery of the present invention, the cycle characteristics are improved even when the negative electrode active material particles are configured to have the first and second oxygen-containing regions, and when the number of the second oxygen- It was confirmed that an effect was obtained.
(실시예 11-1 내지 11-6)(Examples 11-1 to 11-6)
순도 99%의 규소와 함께 순도 99.9%의 금속 원소를 증착원으로서 이용하여 쌍방을 함유하는 부극 활성 물질을 형성한 것을 제외하고, 실시예 2-5와 마찬가지의 수순을 거쳤다. 이 때, 금속 원소로서, 철(실시예 11-1), 니켈(실시예 11-2), 몰리브덴(실시예 11-3), 티탄((실시예 11-4), 크롬(실시예 11-5) 또는 코발트(실시예 11-6)를 이용하였다. 이 때, 금속 원소의 증착량을 조정하여, 부극 활성 물질 중에서의 금속 원소의 함유량을 5원자수%로 하였다.A procedure similar to that of Example 2-5 was performed except that a negative active material containing both of them was formed using a metal element having a purity of 99.9% together with silicon having a purity of 99% as an evaporation source. (Example 11-1), nickel (Example 11-2), molybdenum (Example 11-3), titanium ((Example 11-4), chromium (Example 11- 5) or cobalt (Example 11-6) was used. At this time, the deposition amount of the metal element was adjusted so that the content of the metal element in the negative electrode active material was 5 atomic%.
이들 실시예 11-1 내지 11-6의 이차 전지에 대하여 사이클 특성을 조사한 결과, 표 11에 나타낸 결과가 얻어졌다. 또한, 표 11에는, 실시예 2-5 및 비교예2의 결과도 함께 나타냈다.The cycle characteristics of the secondary batteries of Examples 11-1 to 11-6 were examined, and the results shown in Table 11 were obtained. Table 11 also shows the results of Examples 2-5 and Comparative Example 2.
표 11에 나타낸 바와 같이, 부극 활성 물질이 규소와 함께 금속 원소를 함유하는 실시예 11-1 내지 11-6에서도, 실시예 2-5와 마찬가지로, 비교예 2보다 방전 용량 유지율이 대폭 높아졌다. 이 경우에는, 실시예 2-5보다 방전 용량 유지율이 높아지는 경향을 나타냈다. 이들 점으로부터, 본 발명의 이차 전지에서는, 부극 활성 물질에 금속 원소를 함유시킨 경우에도 사이클 특성이 향상됨과 함께, 그 금속 원소를 함유시키면 더 높은 효과가 얻어지는 것이 확인되었다.As shown in Table 11, in Examples 11-1 to 11-6 in which the negative electrode active material contained a metal element together with silicon, the discharge capacity retention ratio was significantly higher than in Comparative Example 2, as in Example 2-5. In this case, the discharge capacity retention rate tended to be higher than in Example 2-5. From these points, it was confirmed that, in the secondary battery of the present invention, even when the negative electrode active material contains a metal element, the cycle characteristics are improved and a higher effect can be obtained by including the metal element.
(실시예 12-1)(Example 12-1)
전자 빔 증착법 대신에, RF 마그네트론 스퍼터법을 이용하여 부극 활성 물질을 형성한 것을 제외하고, 실시예 2-5와 마찬가지의 수순을 거쳤다. 이 때, 순도 99.99%의 규소를 타깃으로서 이용하고, 퇴적 속도를 0.5㎚/초로 하였다.A procedure similar to that of Example 2-5 was performed except that the negative electrode active material was formed by RF magnetron sputtering method instead of the electron beam vapor deposition method. At this time, silicon having a purity of 99.99% was used as a target, and the deposition rate was 0.5 nm / sec.
(실시예 12-2)(Example 12-2)
전자 빔 증착법 대신에, CVD법을 이용하여 부극 활성 물질을 형성한 것을 제외하고, 실시예 2-5와 마찬가지의 수순을 거쳤다. 이 때, 원재료 및 여기 가스로서 각각 실란 및 아르곤을 이용하고, 퇴적 속도 및 기판 온도를 1.5㎚/초 및 200℃로 하였다.A procedure similar to that of Example 2-5 was performed except that the negative electrode active material was formed by using the CVD method instead of the electron beam vapor deposition method. At this time, silane and argon were used as raw materials and excitation gases, respectively, and deposition rate and substrate temperature were set to 1.5 nm / sec and 200 deg.
이들 실시예 12-1, 12-2의 이차 전지에 대하여 사이클 특성을 조사한 결과, 표 12에 나타낸 결과가 얻어졌다. 또한, 표 12에는, 실시예 2-5 및 비교예 2의 결과도 함께 나타냈다.The cycle characteristics of the secondary batteries of Examples 12-1 and 12-2 were examined, and the results shown in Table 12 were obtained. Table 12 also shows the results of Examples 2-5 and Comparative Example 2.
표 12에 나타낸 바와 같이, 부극 활성 물질의 형성 방법이 상이한 실시예 12-1, 12-2에서도, 실시예 2-5와 마찬가지로, 비교예 2보다 방전 용량 유지율이 대폭 높아졌다. 이 경우에는, 부극 활성 물질의 형성 방법으로서 CVD법, 스퍼터법 및 전자 빔 증착법의 순으로 방전 용량 유지율이 높아지는 경향을 나타냈다. 이들 점으로부터, 본 발명의 이차 전지에서는, 부극 활성 물질의 형성 방법을 변경한 경우에도 사이클 특성이 향상됨과 함께, 증착법을 이용하면 더 높은 효과가 얻어지는 것이 확인되었다.As shown in Table 12, in Examples 12-1 and 12-2 in which the method of forming the negative electrode active material was different, the discharge capacity retention ratio was significantly higher than in Comparative Example 2, as in Example 2-5. In this case, as a method of forming the negative electrode active material, the discharge capacity retention rate tends to be increased in the order of the CVD method, the sputtering method, and the electron beam evaporation method. From these points, it was confirmed that, in the secondary battery of the present invention, even when the method of forming the negative electrode active material was changed, the cycle characteristics were improved and a higher effect was obtained by using the vapor deposition method.
(실시예 13-1 내지 13-7)(Examples 13-1 to 13-7)
부극 집전체(54A)의 표면의 십점 평균 조도(Rz)를 3.5㎛ 대신에, 1㎛(실시예 13-1), 1.5㎛(실시예 13-2), 2.5㎛(실시예 13-3), 4.5㎛(실시예 13-4), 5.5㎛(실시예 13-5), 6.5㎛(실시예 13-6) 또는 7㎛(실시예 13-7)로 한 것을 제외하고, 실시예 2-5와 마찬가지의 수순을 거쳤다.(Example 13-1), 1.5 占 퐉 (Example 13-2), and 2.5 占 퐉 (Example 13-3) instead of 3.5 占 퐉 in terms of the ten-point average roughness Rz of the surface of the anode
이들 실시예 13-1 내지 13-7의 이차 전지에 대하여 사이클 특성을 조사한 결과, 표 13 및 도 14에 나타낸 결과가 얻어졌다. 또한, 표 13에는, 실시예 2-5 및 비교예 2의 결과도 함께 나타냈다.The cycle characteristics of the secondary batteries of Examples 13-1 to 13-7 were examined, and the results shown in Table 13 and Fig. 14 were obtained. Table 13 also shows the results of Examples 2-5 and Comparative Example 2.
표 13에 나타낸 바와 같이, 십점 평균 조도(Rz)가 상이한 실시예 13-1 내지 13-7에서도, 실시예 2-5와 마찬가지로, 비교예 2보다 방전 용량 유지율이 대폭 높아졌다. 이 경우에는, 표 13 및 도 14에 나타낸 바와 같이, 십점 평균 조도(Rz)가 커짐에 따라서 방전 용량 유지율이 증가한 후에 감소하는 경향을 나타내고, 십점 평균 조도(Rz)가 1.5㎛보다 작아지거나, 또는 6.5㎛보다 커지면, 방전 용량 유지율이 대폭 감소하였다. 이 점으로부터, 본 발명의 이차 전지에서는, 부극 집전체(54A)의 표면의 십점 평균 조도(Rz)를 변경한 경우에도 사이클 특성이 향상됨과 함께, 그 십점 평균 조도(Rz)를 1.5㎛ 이상 6.5㎛ 이하로 하면 더 높은 효과가 얻어지는 것이 확인되었다.As shown in Table 13, in Examples 13-1 to 13-7 in which the ten-point average roughness Rz was different, the discharge capacity retention ratio was significantly higher than that in Comparative Example 2, as in Example 2-5. In this case, as shown in Table 13 and Fig. 14, the discharge capacity retention rate tends to decrease after the ten-point average roughness Rz increases and the ten-point average roughness Rz becomes less than 1.5 mu m, or If it is larger than 6.5 mu m, the discharge capacity retention rate is greatly reduced. In this regard, in the secondary battery of the present invention, cycle characteristics are improved even when the ten-point average roughness Rz of the surface of the
(실시예 14-1)(Example 14-1)
용매로서 EC 대신에, 불소화 탄산에스테르(탄산모노플루오로에틸렌)인 4-플루오로-1,3-디옥소란-2-온(FEC)을 이용한 것을 제외하고, 실시예 2-5와 마찬가지의 수순을 거쳤다.Except that 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one (FEC) which was fluorinated carbonic ester (monofluoroethylene carbonate) was used in place of EC as a solvent, I went through the procedure.
(실시예 14-2)(Example 14-2)
용매로서 불소화 탄산에스테르(탄산디플루오로에틸렌)인 4,5-디플루오로-1,3-디옥소란-2-온(DFEC)을 첨가하고, 혼합 용매의 조성(EC:DFEC:DEC)을 중량비로 25:5:70으로 한 것을 제외하고, 실시예 2-5와 마찬가지의 수순을 거쳤다.(EC: DFEC: DEC) of a mixed solvent was prepared by adding 4,5-difluoro-1,3-dioxolane-2-one (DFEC), which is fluorinated carbonic ester (carbonic acid difluoroethylene) Was changed to a weight ratio of 25: 5: 70 by the same procedure as in Example 2-5.
(실시예 14-3, 14-4)(Examples 14-3 and 14-4)
전해액에 용매로서 불포화 결합을 가지는 환상 탄산에스테르인 탄산비닐렌(VC:실시예 14-3) 또는 탄산비닐에틸렌(VEC:실시예 14-4)을 첨가한 것을 제외하고, 실시예 14-1과 마찬가지의 수순을 거쳤다. 이 때, 전해액 중에서의 VC, VEC의 함유량을 10중량%로 하였다.Except that vinylene carbonate (VC: Example 14-3) or vinylethylene carbonate (VEC: Example 14-4), which is a cyclic carbonate ester having an unsaturated bond as a solvent, was added to the electrolytic solution. I went through the same procedure. At this time, the content of VC and VEC in the electrolytic solution was 10 wt%.
(실시예 14-5)(Example 14-5)
전해액에 용매로서 술톤인 1,3-프로펜술톤(PRS)을 첨가한 것을 제외하고, 실시예 14-1과 마찬가지의 수순을 거쳤다. 이 때, 전해액 중에서의 PRS의 농도를 1중량%로 하였다.The procedure was the same as that of Example 14-1 except that 1,3-propanesultone (PRS), which is a sulphone as a solvent, was added to the electrolytic solution. At this time, the concentration of PRS in the electrolytic solution was 1 wt%.
(실시예 14-6)(Example 14-6)
전해액에 전해질염으로서 사불화붕산리튬(LiBF4)을 첨가한 것을 제외하고, 실시예 14-1과 마찬가지의 수순을 거쳤다. 이 때, 전해액 중에서의 LiBF4의 농도를 0.1mol/kg으로 하였다.The procedure was the same as that of Example 14-1 except that lithium tetrafluoroborate (LiBF 4 ) was added as an electrolytic solution to the electrolytic solution. At this time, the concentration of LiBF 4 in the electrolytic solution was 0.1 mol / kg.
이들 실시예 14-1 내지 14-6의 이차 전지에 대하여 사이클 특성을 조사한 결과, 표 14에 나타낸 결과가 얻어졌다. 또한, 표 14에는, 실시예 2-5 및 비교예 2의 결과도 함께 나타냈다.As a result of examining the cycle characteristics of the secondary batteries of Examples 14-1 to 14-6, the results shown in Table 14 were obtained. Table 14 also shows the results of Examples 2-5 and Comparative Example 2.
이 때, 실시예 2-5, 14-5의 이차 전지에 대해서는, 사이클 특성 등뿐만 아니라 팽창 특성도 조사하였다. 이 팽창 특성을 조사할 때에는, 이하의 수순으로 이차 전지를 충전시켜 팽창률을 구하였다. 우선, 전지 상태를 안정화시키기 위해서 23℃의 분위기 중에서 1사이클 충방전시켜 2사이클째의 충전 전의 두께를 측정하였다. 계속해서, 동 분위기 중에서 다시 충전시킨 후, 2사이클째의 충전 후의 두께를 측정하였다. 마지막으로, 팽창률(%)=[(충전 후의 두께-충전 전의 두께)/충전 전의 두께]×100을 산출하였다. 이 때, 충전 조건으로서는, 사이클 특성을 조사한 경우와 마찬가지로 하였다.At this time, as to the secondary batteries of Examples 2-5 and 14-5, the expansion characteristics as well as the cycle characteristics were examined. In examining the expansion characteristics, the expansion rate was obtained by charging the secondary battery in the following procedure. First, in order to stabilize the battery state, the battery was charged and discharged one cycle in an atmosphere at 23 캜 to measure the thickness before charging in the second cycle. Subsequently, after charging again in the copper atmosphere, the thickness after charging in the second cycle was measured. Finally, the expansion ratio (%) = [(thickness after filling-thickness before filling) / thickness before filling] × 100 was calculated. At this time, the charging conditions were the same as those in the case of examining the cycle characteristics.
표 14에 나타낸 바와 같이, 용매의 조성 및 전해질염의 종류가 상이한 실시예 14-1 내지 14-6에서도, 실시예 2-5와 마찬가지로, 비교예 2보다 방전 용량 유지율이 대폭 높아졌다. 이 점으로부터, 본 발명의 이차 전지에서는, 용매의 조성이나 전해질염의 종류을 변경한 경우에도 사이클 특성이 향상되는 것이 확인되었다.As shown in Table 14, in Examples 14-1 to 14-6 in which the composition of the solvent and the kind of the electrolyte salt were different, the discharge capacity retention ratio was significantly higher than in Comparative Example 2, as in Example 2-5. From this point, it was confirmed that, in the secondary battery of the present invention, the cycle characteristics were improved even when the composition of the solvent and the kind of the electrolyte salt were changed.
특히, 실시예 14-1, 14-2에서는, 실시예 2-5보다 방전 용량 유지율이 높아졌다. 이 경우에는, 용매가 FEC보다 DFEC를 포함하는 경우에서 방전 용량 유지율이 더 높아지는 경향을 나타냈다. 이들 점으로부터, 용매에 불소화 탄산에스테르를 함유시키면 사이클 특성이 더 향상됨과 함께, 불소화 탄산에스테르로서 탄산모노플루오로에틸렌보다 탄산디플루오로에틸렌을 이용하면 더 높은 효과가 얻어지는 것이 확인되었다.Particularly, in Examples 14-1 and 14-2, the discharge capacity retention ratio was higher than in Example 2-5. In this case, the discharge capacity retention rate tends to be higher in the case where the solvent contains DFEC than FEC. From these points, it was confirmed that when the fluorinated carbonate ester is contained in the solvent, the cycle characteristics are further improved, and a higher effect can be obtained by using difluoroethylene carbonate rather than carbonated monofluoroethylene as the fluorinated carbonic ester.
또한, 실시예 14-3 내지 14-6에서는, 실시예 2-5보다 방전 용량 유지율이 높아졌다. 이 경우에는, 용매가 PRS 또는 LiBF4보다 VC 또는 VEC를 포함하는 경우에서 방전 용량 유지율이 더 높아지는 경향을 나타냈다. 이 점으로부터, 용매에 불포화 결합을 가지는 환상 탄산에스테르, 술톤, 또는 붕소 및 불소를 가지는 전해질염을 함유시키면 사이클 특성이 더 향상됨과 함께, 불포화 결합을 가지는 환상 탄산에스테르를 이용하면 더 높은 효과가 얻어지는 것이 확인되었다.Further, in Examples 14-3 to 14-6, the discharge capacity retention ratio was higher than in Example 2-5. In this case, the discharge capacity retention rate tended to be higher in the case where the solvent contained VC or VEC than PRS or LiBF 4 . From this viewpoint, cyclic carbonates having an unsaturated bond, a sulphone, or an electrolyte salt having boron and fluorine are contained in the solvent, the cyclic characteristics are further improved, and a cyclic carbonic ester having an unsaturated bond is used to obtain a higher effect .
또한, 용매가 PRS를 포함하는 실시예 14-5에서는, 그것을 포함하지 않는 실시예 2-5보다 팽창률이 대폭 작아졌다. 이 점으로부터, 본 발명의 이차 전지에서는, 용매에 술톤을 함유시킴으로써 팽창 특성이 향상되는 것이 확인되었다.Further, in Example 14-5 in which the solvent contained PRS, the expansion rate was significantly smaller than in Example 2-5, which did not include PRS. From this point, it was confirmed that in the secondary battery of the present invention, expansion characteristics were improved by containing sultone in the solvent.
(실시예 15-1)(Example 15-1)
이하의 수순에 의해, 라미네이트 필름형의 이차 전지 대신에, 도 5 및 도 6에 도시한 각형의 이차 전지를 제조한 것을 제외하고, 실시예 2-5와 마찬가지의 수순을 거쳤다.The procedure was the same as that of Example 2-5, except that a prismatic secondary battery shown in Figs. 5 and 6 was produced instead of the laminate film type secondary battery by the following procedure.
우선, 정극(21) 및 부극(22)을 제작한 후, 정극 집전체(21A) 및 부극 집전체(22A)에 각각 알루미늄제의 정극 리드(24) 및 니켈제의 부극 리드(25)를 용접하였다. 계속해서, 정극(21)과, 세퍼레이터(23)와, 부극(22)을 이 순으로 적층하고, 길이 방향에서 권회시킨 후, 편평 형상으로 성형함으로써, 전지 소자(20)를 제작하였다. 계속해서, 알루미늄제 전지캔(11)의 내부에 전지 소자(20)를 수납한 후, 그 전지 소자(20) 상에 절연판(12)을 배치하였다. 계속해서, 정극 리드(24) 및 부극 리드(25)를 각각 정극 핀(15) 및 전지캔(11)에 용접한 후, 전지캔(11)의 개방 단부에 전지 뚜껑(13)을 레이저 용접하여 고정하였다. 마지막으로, 주입공(19)을 통하여 전지캔(11)의 내부에 전해액을 주입하고, 그 주입공(19)을 밀봉 부재(19A)로 막음으로써, 각형 전지가 완성되었다.First, after the positive electrode 21 and the negative electrode 22 are fabricated, the
(실시예 15-2)(Example 15-2)
알루미늄제 전지캔(11) 대신에, 철제 전지캔(11)을 이용한 것을 제외하고, 실시예 15-1과 마찬가지의 수순을 거쳤다.A procedure similar to that of Example 15-1 was carried out except that the iron-made battery can 11 was used in place of the aluminum-made battery can 11.
이들 실시예 15-1, 15-2의 이차 전지에 대하여 사이클 특성을 조사한 결과, 표 15에 나타낸 결과가 얻어졌다. 또한, 표 15에는, 실시예 2-5 및 비교예 2의 결과도 함께 나타냈다.The cycle characteristics of the secondary batteries of Examples 15-1 and 15-2 were examined, and the results shown in Table 15 were obtained. Table 15 also shows the results of Examples 2-5 and Comparative Example 2.
표 15에 나타낸 바와 같이, 전지 구조가 상이한 실시예 15-1, 15-2에서도, 실시예 2-5와 마찬가지로, 비교예 2보다 방전 용량 유지율이 대폭 높아졌다. 이 경우에는, 실시예 2-5보다 방전 용량 유지율이 높아지고, 전지캔(11)이 알루미늄제보다 철제인 경우에서 방전 용량 유지율이 더 높아지는 경향을 나타냈다. 이들 점으로부터, 본 발명의 이차 전지에서는, 전지 구조를 변경한 경우에도 사이클 특성이 향상됨과 함께, 전지 구조를 라미네이트 필름형보다 각형으로 하면 사이클 특성이 더 향상되고, 철제의 전지캔(11)을 이용하면 더 높은 효과가 얻어지는 것이 확인되었다. 또한, 여기서는 구체적인 실시예를 들어 설명하지 않지만, 외장 부재가 금속 재료로 이루어지는 각형의 이차 전지에서 라미네이트 필름형의 이차 전지보다 사이클 특성 및 팽창 특성이 향상된 점으로부터, 외장 부재가 금속 재료로 이루어지는 원통형의 이차 전지에서도 마찬가지의 결과가 얻어지는 것은 분명하다.As shown in Table 15, in Examples 15-1 and 15-2 in which the battery structure was different, the discharge capacity retention ratio was significantly higher than that in Comparative Example 2, similarly to Example 2-5. In this case, the discharge capacity retention rate was higher than in Example 2-5, and the discharge capacity retention rate tended to be higher in the case where the battery can 11 was made of iron rather than aluminum. In view of these points, in the secondary battery of the present invention, the cycle characteristics are improved even when the cell structure is changed, and when the cell structure is made more square than the laminate film type, the cycle characteristics are further improved, It was confirmed that a higher effect can be obtained by using it. Further, although a specific embodiment is not described here, it is preferable that the rectangular secondary battery in which the sheath member is made of a metal material has improved cycle characteristics and expansion characteristics as compared with the laminate film secondary battery, It is clear that the same result is obtained in the secondary battery.
(실시예 16-1 내지 16-4)(Examples 16-1 to 16-4)
증착원에 대한 부극 집전체(54A)의 왕복 이동 속도를 변화시킴으로써, 규소의 단위 중량당 극미세공군의 용적을 0.2㎤/g(실시예 16-1), 0.05㎤/g(실시예 16-2), 0.01㎤/g(실시예 16-3) 또는 0㎤/g(실시예 16-4)으로 한 것을 제외하고, 실시예 2-1 내지 2-9와 마찬가지의 수순을 거쳤다. 이 규소의 단위 중량당 극미세공군의 용적에 대해서는, 부극 활성 물질이 형성된 부극 집전체(54A)의 총 중량으로부터 부극 집전체(54A)의 중량을 뺀 값(부극 활성 물질인 규소의 중량)과, 마이크로메리틱스사 제조의 수은 포로시미터(오토포어 9500시리즈)를 이용하여 3㎚ 이상 20㎚ 이하의 공경에 대하여 측정한 수은의 침입량의 값(극미세공군의 용적)으로부터 산출하였다.(Example 16-1) and 0.05
(비교예 16)(Comparative Example 16)
규소의 단위 중량당 극미세공군의 용적을 0.3㎤/g으로 한 것을 제외하고, 비교예 2와 마찬가지의 수순을 거쳤다.The procedure was the same as that of Comparative Example 2 except that the volume of the ultrafine air group per unit weight of silicon was 0.3
이들 실시예 16-1 내지 16-4 및 비교예 16의 이차 전지에 대하여 사이클 특성을 조사한 결과, 표 16에 나타낸 결과가 얻어졌다.The cycle characteristics of the secondary batteries of Examples 16-1 to 16-4 and Comparative Example 16 were examined, and the results shown in Table 16 were obtained.
표 16에 나타낸 바와 같이, 산화물 함유막을 형성한 경우에는, 규소의 단위 중량당 극미세공군의 용적이 0.2㎤/g 이하인 실시예 16-1 내지 16-4에서, 그 범위 외인 비교예 16보다 방전 용량 유지율이 대폭 높아지고, 0.05㎤/g 이하, 0㎤/g이면 방전 용량 유지율이 더 높아졌다. 이 경우에는, 세공군의 차이(미세공군 또는 극미세공군)에 주목하면, 극미세공군에 관한 실시예 16-1 내지 16-4에서, 미세공군에 관한 실시예 2-1, 2-4, 2-6, 2-9보다 방전 용량 유지율이 높아지는 경향을 나타냈다. 이 결과는, 부극 활성 물질의 표면적을 작게 하는 데 있어서는, 미세공군의 용적보다 극미세공군의 용적이 더 큰 영향을 미치는 것을 나타내고 있다. 이들 점으로부터, 본 발명의 이차 전지에서는, 산화물 함유막을 형성한 경우에, 규소의 단위 중량당 극미세공군의 용적이 0.2㎤/g 이하이면, 사이클 특성이 더 향상되는 것이 확인되었다. 이 경우에는, 0.05㎤/g 이하, 특히 0㎤/g으로 하면, 더 높은 효과가 얻어지는 것도 확인되었다.As shown in Table 16, in the case of forming the oxide-containing film, in Examples 16-1 to 16-4 in which the volume of the ultrafine air group per unit weight of silicon is 0.2
(실시예 17-1 내지 17-4)(Examples 17-1 to 17-4)
증착원에 대한 부극 집전체(54A)의 왕복 이동 속도를 변화시킴으로써, 규소의 단위 중량당 극미세공군의 용적을 0.2㎤/g(실시예 17-1), 0.05㎤/g(실시예 17-2), 0.01㎤/g(실시예 17-3) 또는 0㎤/g(실시예 17-4)으로 한 것을 제외하고, 실시예 6-1 내지 6-6과 마찬가지의 수순을 거쳤다.The volume of the ultrafine air group per unit weight of silicon was changed to 0.2
(비교예 17)(Comparative Example 17)
규소의 단위 중량당 극미세공군의 용적을 0.3㎤/g으로 한 것을 제외하고, 비교예 6과 마찬가지의 수순을 거쳤다.The procedure was the same as that of Comparative Example 6 except that the volume of the ultrafine air group per unit weight of silicon was 0.3
이들 실시예 17-1 내지 17-4 및 비교예 17의 이차 전지에 대하여 사이클 특성을 조사한 결과, 표 17에 나타낸 결과가 얻어졌다.The cycle characteristics of the secondary batteries of Examples 17-1 to 17-4 and Comparative Example 17 were examined, and the results shown in Table 17 were obtained.
표 17에 나타낸 바와 같이, 금속 재료를 형성한 경우에는, 규소의 단위 중량당 극미세공군의 용적이 0.2㎤/g 이하인 실시예 17-1 내지 17-4에서, 그 범위 외인 비교예 17보다 방전 용량 유지율이 대폭 높아지고, 0.05㎤/g 이하, 0㎤/g이면 방전 용량 유지율이 더 높아졌다. 이 경우에는, 표 16에 나타낸 결과와 마찬가지로, 극미세공군에 관한 실시예 17-1, 17-3, 17-4에서, 미세공군에 관한 실시예 6-1, 6-3, 6-6보다 방전 용량 유지율이 높아지는 경향을 나타냈다. 이들 점으로부터, 본 발명의 이차 전지에서는, 금속 재료를 형성한 경우에, 규소의 단위 중량당 극미세공군의 용적이 0.2㎤/g이면, 사이클 특성이 더 향상되는 것이 확인되었다. 이 경우에는, 0.05㎤/g 이하, 특히 0㎤/g으로 하면, 더 높은 효과가 얻어지는 것도 확인되었다.As shown in Table 17, in Examples 17-1 to 17-4 in which the volume of the ultrafine air group per unit weight of silicon was 0.2
이들 점으로부터, 표 1 내지 표 17 및 도 11 내지 도 14에 나타낸 결과로부터 분명한 바와 같이, 부극 활성 물질이 규소를 함유함과 함께 미세공군(3㎚ 이상 50㎚ 이하 공경의 세공군)을 가지는 경우에, 규소의 단위 중량당 미세공군의 용적을 0.2㎤/g 이하로 함으로써, 부극 활성 물질의 층수나 조성 등의 조건에 의존하지 않고, 사이클 특성이 향상되는 것이 확인되었다.From these results, it can be seen from the results shown in Tables 1 to 17 and Figs. 11 to 14 that, when the negative electrode active material contains silicon and has a micro air group (air air group of 3 nm or more and 50 nm or less in pore diameter) , It was confirmed that the cycle characteristics were improved without depending on the conditions such as the number of layers and the composition of the negative electrode active material by setting the volume of the fine air group per unit weight of silicon to 0.2
이상, 실시 형태 및 실시예를 들어 본 발명을 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시 형태 및 실시예에서 설명한 양태에 한정되지 않고, 다양한 변형이 가능하다. 예를 들면, 상기한 실시 형태 및 실시예에서는, 규소의 단위 중량당 미세공군의 용적을 0.2㎤/g 이하로 하기 위해서, 필요에 따라 미세공 내에 산화물막 또는 금속 재료를 가지도록 하였으나, 반드시 이것에 한정되는 것은 아니다. 규소의 단위 중량당 미세공군의 용적이 0.2㎤/g 이하로 되는 것이라면, 미세공 내에 다른 매립재를 가지도록 하여도 된다. 물론, 매립재가 이차 전지의 성능에 특별한 영향을 미치지 않는 것이 바람직함은 말할 필요도 없다.Although the present invention has been described above with reference to the embodiments and the examples, the present invention is not limited to the embodiments described in the foregoing embodiments and examples, and various modifications are possible. For example, in the above-described embodiments and examples, the oxide film or the metal material is included in the micropores as necessary in order to make the volume of the fine air group per unit weight of silicon 0.2
또한, 상기한 실시 형태 및 실시예에서는, 이차 전지의 종류로서, 부극의 용량이 리튬의 흡장 및 방출에 기초하여 나타나는 리튬 이온 이차 전지에 대하여 설명하였으나, 반드시 이것에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 이차 전지는, 리튬을 흡장 및 방출하는 것이 가능한 부극 재료의 충전 용량을 정극의 충전 용량보다 작게 함으로써, 부극의 용량이 리튬의 흡장 및 방출에 수반하는 용량과 리튬의 석출 및 용해에 수반하는 용량을 포함하며, 그들의 용량의 합에 의해 나타나는 이차 전지에 대해서도 마찬가지로 적용 가능하다.In the above-described embodiments and examples, a description has been given of the lithium ion secondary battery in which the capacity of the negative electrode is shown based on the occlusion and release of lithium as the kind of the secondary battery. However, the present invention is not limited thereto. The secondary battery of the present invention is characterized in that the charging capacity of the negative electrode material capable of absorbing and desorbing lithium is made smaller than the charging capacity of the positive electrode so that the capacity of the negative electrode is accompanied by a capacity accompanied with insertion and extraction of lithium, And the secondary battery represented by the sum of the capacities.
또한, 상기한 실시 형태 및 실시예에서는, 전지 구조가 각형, 원통형 및 라미네이트 필름형인 경우, 및 전지 소자가 권회 구조를 가지는 경우를 예로 들어 설명하였으나, 본 발명의 이차 전지는 코인형 또는 버튼형 등의 다른 전지 구조를 가지는 경우나, 전지 소자가 적층 구조 등의 다른 구조를 가지는 경우에 대해서도 마찬가지로 적용 가능하다.In the above-described embodiments and examples, the case where the battery structure is a prismatic shape, the cylindrical shape, the laminate film type, and the case where the battery element has a winding structure has been described as an example, the secondary battery of the present invention may be a coin- The present invention is similarly applicable to a case where the battery cell has another cell structure or a case where the cell device has another structure such as a laminated structure.
또한, 상기한 실시 형태 및 실시예에서는, 전극 반응 물질로서 리튬을 이용하는 경우에 대하여 설명하였으나, 장주기형 주기표에서의 나트륨(Na) 또는 칼륨(K) 등의 다른 1족 원소나, 마그네슘(Mg) 또는 칼슘(Ca) 등의 2족 원소나, 알루미늄 등의 다른 경금속을 이용하여도 된다. 이 장주기형 주기표란, IUPAC(국제 순정·응용 화학 연합)가 제창하는 무기 화학 명명법 개정판에 기재된 것이다. 이들 경우에도, 부극 활성 물질로서, 상기한 실시 형태에서 설명한 부극 재료를 이용하는 것이 가능하다.In the above-described embodiments and examples, the case where lithium is used as the electrode reaction material has been described. However, it is also possible to use other lithium ions such as sodium (Na) or potassium (K) ) Or calcium (Ca), or other light metals such as aluminum may be used. This long-term periodic table is described in the revised edition of the Inorganic Chemical Nomenclature proposed by IUPAC (International Union of Applied Chemistry). In these cases as well, the negative electrode material described in the above embodiment can be used as the negative electrode active material.
또한, 상기한 실시 형태 및 실시예에서는, 본 발명의 부극 또는 이차 전지에서의 규소의 단위 중량당 미세공군의 용적에 대하여, 실시예의 결과로부터 도출된 수치 범위를 적정 범위로서 설명하고 있으나, 그 설명은 규소의 단위 중량당 미세공군의 용적이 상기한 범위 외로 될 가능성을 완전히 부정하는 것은 아니다. 즉, 상기한 적정 범위는, 어디까지나 본 발명의 효과를 얻은 데 있어서 특히 바람직한 범위이고, 본 발명의 효과가 얻어지는 것이라면, 상기한 범위로부터 다소 벗어나도 된다. 이 점은, 상기한 용적에 한하지 않고, 규소의 단위 중량당 극미세공군의 용적이나, 부극 활성 물질 중에서의 산소의 함유량이나, 부극 집전체의 표면의 십점 평균 조도(Rz) 등에 대해서도 마찬가지이다.In the above-described embodiments and examples, the numerical range derived from the results of the examples is described as an appropriate range with respect to the volume of the micro air group per unit weight of silicon in the negative electrode or the secondary battery of the present invention. However, Does not completely deny the possibility that the volume of the fine air group per unit weight of silicon falls outside the above-mentioned range. That is, the above-mentioned appropriate range is a particularly preferable range for achieving the effects of the present invention, and may be slightly deviated from the above range if the effect of the present invention can be obtained. This is not limited to the above-mentioned volume, but also the volume of the extremely fine air group per unit weight of silicon, the content of oxygen in the negative electrode active material, the ten point average roughness Rz of the surface of the negative electrode collector, and the like .
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 관한 부극의 구성을 도시한 단면도.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 is a cross-sectional view showing the structure of a negative electrode according to one embodiment of the present invention. Fig.
도 2는 도 1에 도시한 부극의 단면 구조를 나타내는 SEM 사진 및 그 모식도.FIG. 2 is a SEM photograph showing the cross-sectional structure of the negative electrode shown in FIG. 1, and a schematic view thereof. FIG.
도 3은 수은의 침입량 변화율의 분포를 나타내는 도면.3 is a view showing a distribution of rate of change of the amount of penetration of mercury.
도 4는 도 1에 도시한 부극의 다른 단면 구조를 나타내는 SEM 사진 및 그 모식도.4 is a SEM photograph showing another cross-sectional structure of the negative electrode shown in Fig. 1 and its schematic view.
도 5는 본 발명의 일 실시 형태에 관한 부극을 구비한 제1 이차 전지의 구성을 도시한 단면도.5 is a cross-sectional view showing a configuration of a first secondary battery having a negative electrode according to an embodiment of the present invention.
도 6은 도 5에 도시한 제1 이차 전지의 Ⅵ-Ⅵ선을 따른 단면도.6 is a cross-sectional view taken along line VI-VI of the first secondary battery shown in Fig. 5;
도 7은 본 발명의 일 실시 형태에 관한 부극을 구비한 제2 이차 전지의 구성을 도시한 단면도.7 is a sectional view showing the configuration of a second secondary battery having an anode according to an embodiment of the present invention;
도 8은 도 7에 도시한 권회 전극체의 일부를 확대하여 도시한 단면도.Fig. 8 is an enlarged cross-sectional view of a part of the wound electrode body shown in Fig. 7; Fig.
도 9는 본 발명의 일 실시 형태에 관한 부극을 구비한 제3 이차 전지의 구성을 도시한 단면도.9 is a cross-sectional view showing the configuration of a third secondary battery having a negative electrode according to one embodiment of the present invention.
도 10은 도 9에 도시한 권회 전극체의 Ⅹ-Ⅹ선을 따른 단면도.10 is a cross-sectional view taken along the line X-X of the wound electrode body shown in Fig.
도 11은 용적과 방전 용량 유지율의 사이의 상관을 나타내는 도면.11 is a view showing a correlation between a capacity and a discharge capacity retention rate;
도 12는 용적과 방전 용량 유지율의 사이의 다른 상관을 나타내는 도면.12 is a diagram showing another correlation between the capacity and the discharge capacity retention rate;
도 13은 산소 함유량과 방전 용량 유지율의 사이의 상관을 나타내는 도면.13 is a view showing a correlation between an oxygen content and a discharge capacity holding ratio.
도 14는 십점 평균 조도와 방전 용량 유지율의 사이의 상관을 나타내는 도면.14 is a diagram showing a correlation between a ten-point average roughness and a discharge capacity retention rate;
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>Description of the Related Art
1, 22A, 42A, 54A:부극 집전체1, 22A, 42A, and 54A:
2, 22B, 42B, 54B:부극 활성 물질층2, 22B, 42B, and 54B: negative electrode active material layer
11, 31:전지캔11, 31: Battery cans
12, 32, 33:절연판12, 32, 33: insulating plate
13, 34:전지 뚜껑13, 34: Battery lid
14:단자판14: Terminal board
15:정극 핀15: Positive electrode pin
16:절연 케이스16: Insulation case
17, 37:개스킷17, 37: Gasket
18:열개 밸브18: Opening valve
19:주입공19: Injection ball
19A:밀봉 부재19A: sealing member
20:전지 소자20: Battery element
21, 41, 53:정극21, 41, 53: Positive electrode
21A, 41A, 53A:정극 집전체21A, 41A, and 53A:
21B, 41B, 53B:정극 활성 물질층21B, 41B, 53B: Positive electrode active material layer
22, 42, 54:부극22, 42, 54: Negative electrode
23, 43, 55:세퍼레이터23, 43, 55: separator
24, 45, 51:정극 리드24, 45, 51: positive lead
25, 46, 52:부극 리드25, 46, 52: negative electrode lead
35:안전 밸브 기구35: Safety valve mechanism
35A:디스크판35A: Disc plate
36:열감 저항 소자36: Thermal Resistance Element
40, 50:권회 전극체40, 50: wound electrode body
44:센터 핀44: center pin
56:전해질56: electrolyte
57:보호 테이프57: Protective tape
61:밀착 필름61: Adhesive film
60:외장 부재60: outer member
201:부극 활성 물질 입자201: Negative electrode active material particle
202(202A 내지 202C):세공202 (202A to 202C): work
203:금속 재료203: metal material
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