KR102576822B1 - 코팅층이 형성된 다공성 기재를 포함하는 이차 전지 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시 예는, 음극(anode) 부재, 양극(cathode) 부재, 상기 음극 부재와 상기 양극 부재 사이에 배치되어 상기 음극 부재 및 상기 양극 부재를 물리적으로 분리하기 위한 다공성(porous) 기재, 및 복수의 세라믹 입자 또는 고정 부재 중 적어도 하나를 포함하는 상태로 상기 다공성 기재의 적어도 일 면에 형성되는 코팅층을 포함하고, 상기 코팅층은, 상기 다공성 기재의 적어도 일 면의 가장 자리 영역 중 지정된 영역으로 형성되는 이차 전지를 개시한다. 이 외에도 명세서를 통하여 파악되는 다양한 실시 예가 가능하다.

Description

코팅층이 형성된 다공성 기재를 포함하는 이차 전지{Secondary battery including porous substrate having coating layer}
본 문서에서 개시되는 다양한 실시 예들은, 이차 전지 분리막의 안정성 향상과 관련된다.
최근 독자적 운영체제가 탑재된 전자 장치의 보급이 급속도로 확산되면서, 전자 장치는 사용자 편의 또는 사용자와의 인터렉션(interaction)을 지향하는 다양한 기능을 제공하고 있다. 이에 따라, 상기 전자 장치의 기능 운용에 중추적 기반이 되는 이차 전지의 중요성이 부각되고 있다.
이차 전지는 화학 반응에 의한 전기 에너지를 공급하는 동력원으로, 화석연료의 사용을 절감시킬 수 있다는 일차적 장점과 더불어, 에너지 사용에 의한 부산물이 발생되지 않는다는 점에서, 전자 장치를 비롯하여 다양한 제품 군(예: 전기 차량 등)에 적용되고 있다.
이차 전지에 포함되는 분리막(또는, 세퍼레이터(separator))은 양극 및 음극 간을 격리시켜 상호 접촉을 차단하는 동시에, 이온 전도의 매체로 기능하여 상기 이차 전지의 충전 또는 방전을 지원할 수 있다. 그러나, 이차 전지가 외부 충격 등에 의하여 열 폭주(thermal runaway)(예: 이차 전지 내부 온도의 급격한 상승) 상태로 전이되는 경우, 상기 분리막은 상술한 기능의 소실뿐만 아니라, 물리적 수축이 발생하여 양극 및 음극 간의 내부 단락을 초래할 수 있다.
본 문서에서 개시되는 다양한 실시 예들은, 분리막의 적어도 일면으로 포함되는 코팅층(coating layer)의 조성물 개량을 기반으로, 열적 또는 기계적 특성이 향상될 수 있는, 코팅층이 형성된 다공성 기재를 포함하는 이차 전지를 제공할 수 있다.
일 실시 예에 따른 이차 전지는, 음극(anode) 부재, 양극(cathode) 부재, 상기 음극 부재와 상기 양극 부재 사이에 배치되어 상기 음극 부재 및 상기 양극 부재를 물리적으로 분리하기 위한 다공성(porous) 기재, 및 복수의 세라믹 입자 또는 고정 부재 중 적어도 하나를 포함하는 상태로 상기 다공성 기재의 적어도 일 면에 형성되는 코팅층을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 코팅층은, 상기 다공성 기재의 적어도 일 면의 가장 자리 영역 중 지정된 영역으로 형성될 수 있다.
일 실시 예에 따른 코팅층이 형성된 다공성 기재는, 다공성 기재 및 상기 다공성 기재의 적어도 일 면에 형성되는 코팅층을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 코팅층은, 상기 코팅층 100 중량부를 기준하여 세라믹 입자를 0 내지 90 중량부로 포함하고, 상기 코팅층 100 중량부를 기준하여 고정 부재를 0 내지 10 중량부로 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 고정 부재는, 상기 0 내지 10 중량부를 기준하여 폴리파라페닐렌 벤조비스옥사졸(poly(p-phenylene benzobisoxazole))을 0 내지 30 중량부로 포함하고, 상기 0 내지 10 중량부를 기준하여 메타형 아라미드(meta-aramids)를 0 내지 70 중량부로 포함할 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 이차 전지의 열폭주 환경에 강인한 분리막을 구현하여 양극 및 음극 간의 내부 단락을 방지함으로써, 이차 전지의 손상 또는 성능 저하를 억제하고, 운용 안정도를 향상시킬 수 있다.
이 외에, 본 문서를 통해 직접적 또는 간접적으로 파악되는 다양한 효과들이 제공될 수 있다.
도 1은 일 실시 예에 따른 이차 전지 전극 조립체의 적어도 일부를 도시한 도면이다.
도 2는 일 실시 예에 따른 이차 전지 전극 조립체의 형상을 도시한 도면이다.
도 3은 제1 실시 예에 따른 다공성 기재 상의 코팅층 배치 형태를 도시한 도면이다.
도 4는 제2 실시 예에 따른 다공성 기재 상의 코팅층 배치 형태를 도시한 도면이다.
도 5는 제3 실시 예에 따른 다공성 기재 상의 코팅층 배치 형태를 도시한 도면이다.
도 6은 제4 실시 예에 따른 다공성 기재 상의 코팅층 배치 형태를 도시한 도면이다.
도면의 설명과 관련하여, 동일 또는 대응되는 구성요소에 대해서는 동일한 참조 번호가 부여될 수 있다.
이하, 본 발명의 다양한 실시 예가 첨부된 도면을 참조하여 기재된다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 실시 예의 다양한 변경(modification), 균등물(equivalent), 및/또는 대체물(alternative)을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다.
본 문서에서, "가진다", "가질 수 있다", "포함한다", 또는 "포함할 수 있다" 등의 표현은 해당 특징(예: 수치, 기능, 동작, 또는 부품 등의 구성요소)의 존재를 가리키며, 추가적인 특징의 존재를 배제하지 않는다.
본 문서에서, "A 또는 B", "A 또는/및 B 중 적어도 하나", 또는 "A 또는/및 B 중 하나 또는 그 이상" 등의 표현은 함께 나열된 항목들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다. 예를 들면, "A 또는 B", "A 및 B 중 적어도 하나", 또는 "A 또는 B 중 적어도 하나"는, (1) 적어도 하나의 A를 포함, (2) 적어도 하나의 B를 포함, 또는 (3) 적어도 하나의 A 및 적어도 하나의 B 모두를 포함하는 경우를 모두 지칭할 수 있다.
본 문서에서 사용된 "제1", "제2", "첫째", 또는 "둘째" 등의 표현들은 다양한 구성요소들을, 순서 및/또는 중요도에 상관없이 수식할 수 있고, 한 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위해 사용될 뿐 해당 구성요소들을 한정하지 않는다. 예를 들면, 본 문서에 기재된 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 바꾸어 명명될 수 있다.
본 문서에서 사용된 표현 "~하도록 구성된(또는 설정된)(configured to)"은 상황에 따라, 예를 들면, "~에 적합한(suitable for)", "~하는 능력을 가지는(having the capacity to)", "~하도록 설계된(designed to)", "~하도록 변경된(adapted to)", "~하도록 만들어진(made to)", 또는 "~를 할 수 있는(capable of)"과 바꾸어 사용될 수 있다.
본 문서에서 사용된 용어들은 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 다른 실시 예의 범위를 한정하려는 의도가 아닐 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 용어들은 본 문서에 기재된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가질 수 있다. 본 문서에 사용된 용어들 중 일반적인 사전에 정의된 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 동일 또는 유사한 의미로 해석될 수 있으며, 본 문서에서 명백하게 정의되지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. 경우에 따라서, 본 문서에서 정의된 용어일지라도 본 문서의 실시 예들을 배제하도록 해석될 수 없다. 이하, 첨부 도면을 참조하여, 다양한 실시 예에 따른 배터리가 설명된다.
도 1은 일 실시 예에 따른 전극 조립체의 적어도 일부를 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 일 실시 예에 따른 이차 전지(예: 리튬 이온(lithium ion) 이차 전지 또는 리튬 이온 폴리머(lithium ion polymer) 이차 전지 등)는 음극(anode) 부재(110), 양극(cathode) 부재(130) 및 상기 음극 부재(110)와 상기 양극 부재(130) 사이에 배치되는 분리막(150)(또는, 세퍼레이터(separator))으로 구성되는 전극 조립체(100)를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 전극 조립체(100)는 음극 부재(110), 분리막(150) 및 양극 부재(130)의 적층 구조체가 나선형으로 권취된 젤리 롤(jelly roll)형 전극 조립체를 포함할 수 있으며, 적어도 하나의 금속 라미네이트 시트(laminate sheet)가 적층 형성된 파우치(pouch)형, 각형, 원통형 또는 코인(coin)형 외장재에 수용될 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 음극 부재(110) 또는 양극 부재(130)는 집전체(예: 음극 부재(110)에 포함되는 음극 집전체(115) 또는 양극 부재(130)에 포함되는 양극 집전체(135)) 상에 활물질, 용매, 바인더 및/또는 도전재를 포함하는 슬러리를 도포하여 건조시킨 후, 롤 프레싱(roll pressing) 및 절단 공정을 통하여 형성될 수 있다.
상기 음극 부재(110)의 집전체(115)는 예컨대, 구리(Cu), 금(Au), 니켈(Ni), 구리 합금 또는 이들의 2종 이상 조합을 포함할 수 있다. 상기 양극 부재(130)의 집전체(135)는 예컨대, 알루미늄(Al) 또는 니켈(Ni) 중 어느 하나를 포함하거나, 상기 알루미늄 및 니켈의 조합을 포함할 수 있다.
상기 음극 부재(110)의 활물질은 예컨대, 리튬 금속, 리튬 합금 또는 탄소재(예: 천연 흑연, 키시 흑연(Kish graphite), 열 분해 탄소(pyrolytic carbon), 액정 피치계 탄소 섬유(mesophase pitch based carbon fiber), 탄소 미소구체(meso-carbon microbeads), 액정 피치(Mesophase pitches), 또는, 석유계 또는 석탄계 코크스(petroleum or coal tar pitch derived cokes) 등) 등의 리튬 흡착물질을 포함할 수 있다. 상기 양극 부재(130)의 활물질은 예컨대, LiCoO2, LiNiO2 또는 LiMn2O4 등과 같은 리튬 금속산화물, 또는 상기 리튬 금속산화물에 코발트(Co), 니켈(Ni) 또는 망간(Mn)이 첨가된 LiNi1-xCoxO2, LiNixCoyMnzO2, LiNiMnO2 또는 Li2MnO3 등을 포함할 수 있다.
상기 용매는 예컨대, N-메틸-2-피롤리돈(N-methyl-2-pyrolydone), 디아세톤 알코올(diacetone alcohol), 디메틸포름알데히드(dimethyl formaldehyde), 프로필렌글리콜 모노메틸에테르(propylene glycol monomethyl ether), 메틸 셀로솔브(methyl cellosolve), 에틸 셀로솔브(ethyl cellosolve), 부틸 셀로솔브(butyl cellosolve), 이소프로필 셀로솔브(isopropyl cellosolve), 아세틸아세톤(acetylacetone), 메틸이소부틸케톤(methylisobutylketone), n-부틸아세테이트(n-butyl acetate), 셀로솔브 아세테이트 톨루엔(cellosolve acetate toluene) 또는 자일렌(xylene) 중 어느 하나를 포함하거나, 상술된 물질들의 2종 이상 조합을 포함할 수 있다.
상기 바인더는 예컨대, 폴리비닐리덴 플로우라이드 헥사플루오로프로필렌(polyvinylidenefluoride-co-hexafluoropropylene), 폴리비닐리덴 플로우라이드 트리클로로에틸렌(polyvinylidene fluorideco-trichloroethylene), 폴리메틸메타크릴레이트(polymethylmethacrylate), 폴리부틸아크릴레이트(polybutylacrylate), 폴리아릴레이트(polyarylate), 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체(polyethylene-co-vinyl acetate), 셀룰로오스 아세테이트(cellulose acetate), 셀룰로오스 아세테이트 부틸레이트(cellulose acetate butyrate), 셀룰로오스 아세테이트 프로피오 네이트(cellulose acetate propionate), 카르복실 메틸 셀룰로오스(carboxyl methyl cellulose), 플루란(pullulan), 폴리비닐아세테이트(polyvinylacetate), 시아노에틸플루란(cyanoethylpullulan), 폴리비닐피롤리돈(polyvinylpyrrolidone), 폴리에틸렌옥사이드(polyethyleneoxide), 시아노에틸폴리비닐알콜(cyanoethylpolyvinylalcohol), 시아노에틸셀룰로오스(cyanoethylcellulose) 또는, 시아노에틸수크로오스(cyanoethylsucrose) 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 상기 활물질, 용매 및/또는 도전재 간의 결합을 촉진시킬 수 있다.
상기 도전재는 예컨대, 아세틸렌 블랙(acetylene black), 카본 블랙(carbon black), 덴카 블랙(denka black), 탄소 섬유(carbon fiber), 탄소 나노 튜브(carbon nanotube), 금속 분말(metal powder) 또는 도전성 금속산화물(conductive metal oxides) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 상기 음극 부재(110)의 집전체(115), 양극 부재(130)의 집전체(135), 활물질, 용매, 바인더 또는 도전재를 구현하는 물질은 상술한 바로 제한되는 것은 아니며, 통상적인 이차 전지 제조에 이용되는 다양한 물질을 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 분리막(150)은 양극 부재(110)와 음극 부재(130) 간의 물리적 접촉을 차단하는 동시에, 이차 전지의 충전 또는 방전 시 양극 부재(110) 및 음극 부재(130) 간의 이온 전도를 지원할 수 있다. 이와 관련하여, 분리막(150)은 상기 이온을 전도시키기 위한 다공성 기재(151) 및 상기 다공성 기재(151)의 적어도 일 면에 포함되어 분리막(150)의 열적 또는 기계적 특성을 향상시키는 코팅층(153)을 포함할 수 있다. 다양한 실시 예에 따르면, 상기 코팅층(153)은 별도의 레이어(layer)로 구성되어 상기 다공성 기재(151)의 적어도 일 면에 코팅(coating)되거나, 다공성 기재(151)와 동일한 레이어로써 상기 다공성 기재(151) 자체의 적어도 일부로 포함될 수 있다.
상기 다공성 기재(151)는 예컨대, 폴리올레핀계(Polyolefin based) 다공성 막(membrane)(또는, 다공성 필름)을 포함할 수 있으며, 상기 다공성 막은 폴리메틸펜텐(polymethyl pentene), 폴리펜텐(polypentene), 폴리에틸렌(polyethylene), 폴리부틸렌(Polybutylene), 폴리프로필렌(polypropylene) 또는 이들의 2종 이상 조합이 단독 또는 적층될 수 있다. 또는 상기 다공성 기재(151)는 폴리올레핀계, 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethyleneterephthalate), 폴리부틸렌테레프탈레이트(polybutyleneterephthalate), 폴리에스테르(polyester),폴리아세탈(polyacetal), 폴리아미드(polyamide), 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리이미드(polyimide), 폴리에테르에테르케톤(polyetheretherketone), 폴리에테르설폰(polyethersulfone), 폴리페닐렌옥사이드(polyphenyleneoxide), 폴리페닐렌설파이드로(polyphenylenesulfidro), 폴리에틸렌나프탈렌(polyethylenenaphthalene) 또는 이들의 2종 이상 조합의 부직포를 포함할 수 있다.
다양한 실시 예에서, 상기 다공성 기재(151)는 제조되는 재료의 특성에 따라 특정 융점(예: 약 110℃ 내지 160℃)을 가질 수 있다. 이와 관련하여, 다공성 기재(151)는 이차 전지의 내부 온도가 상승하여 상기 특정 융점에 이르는 경우 용융되어 다공성 구조를 상실하게 되고, 음극 부재(110) 및 양극 부재(130) 간의 이온 전도를 차단할 수 있다.
상기 코팅층(153)은 열적 또는 기계적으로 안정한 고분자(10)(이하, 고분자로 축약함) 또는 무기물 입자(20) 중 적어도 하나를 지정된 중량부로 포함할 수 있다. 예를 들어, 코팅층(153)은 상기 무기물 입자(20)로써 세라믹 입자를 상기 코팅층(153) 100 중량부를 기준하여 0 내지 90 중량부로 포함할 수 있으며, 상기 고분자(10)를 코팅층(153) 100 중량부를 기준하여 0 내지 10 중량부로 포함할 수 있다. 일 실시 예에서, 상기 고분자(10)는 상기 0 내지 10 중량부를 기준하여 폴리파라페닐렌 벤조비스옥사졸(poly(p-phenylene benzobisoxazole))을 0 내지 30 중량부로 포함하고, 메타형 아라미드(meta-aramids)를 0 내지 70 중량부로 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 폴리파라페닐렌 벤조비스옥사졸 및 메타형 아라미드의 조합을 포함하는 고분자(10)는 상기 무기물 입자(20)와 다공성 기재(151)의 접착을 지원하여 탈리 현상을 방지할 수 있다. 또한, 폴리파라페닐렌 벤조비스옥사졸의 우수한 인장강도 및 내열 특성과, 메타형 아라미드의 우수한 신장 및 흡열 특성으로 인하여 코팅층(153)의 열적 또는 기계적 강도가 향상 될 수 있다.
다양한 실시 예에서, 상기 코팅층(153)은 딥(dip) 코팅, 다이(die) 코팅, 롤(roll) 코팅, 그라비아(gravure) 코팅, 스프레이(spray) 코팅, 콤마(comma) 코팅 또는 이들을 복합적으로 이용한 코팅 방식을 기반으로 다공성 기재(151)에 코팅될 수 있다.
일 실시 예에서, 상술된 음극 부재(110), 분리막(150) 또는 양극 부재(130) 중 적어도 하나에는 유기 전해액이 함침되어 있을 수 있다. 상기 유기 전해액은 유기 용매 및 리튬염을 포함할 수 있다. 상기 유기 용매는 예컨대, 프로필렌 카보네이트(propylene carbonate), 에틸렌 카보네이트(ethylene carbonate), 디에틸카보네이트(dimethyl carbonate), 에틸메틸카보네이트(ethyl methyl carbonate), 메틸프로필카보네이트(methylpropyl carbonate), 디프로필카보네이트(dipropyl carbonate), 비닐렌카보네이트(vinylene carbonate), 불화에틸렌카보네이트(fluorinated ethylene carbonate), 비닐에틸렌카보네이트(vinylethylene carbonate), 디메틸술폭사이드(dimethyl sulfoxide), 아세토니트릴(acetonitrile), 디메톡시에탄(dimethoxyethane), 디에톡시에탄(diethoxyethane), 술포란(sulfolane), 감마-부티로락톤(gamma-butyrolactone), 프로필렌설파이트(propylene sulfite), 테트라하이드로퓨란(tetrahydrofuran), 에틸프로피오네이트(ethyl propionate), 프로필프로피오네이트(propyl propionate), 메틸아세테이트(methyl acetate), 에틸아세테이트(ethyl acetate) 또는 프로필아세테이트(propyl acetate) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한, 상기 리튬염은 예컨대, 6불화인산리튬(LiPF6), 4불화붕산리튬(LiBF4), 과염소산리튬(LiClO4), 6불화비소리튬(LiAsF6), 3불화메탄술폰산리튬(LiCF3SO3), 리튬비스트리플루오르메탄술포닐아미드(LiN(CF3SO2)2) 또는 비스옥살산붕산리튬(LiBOB) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
도 2는 일 실시 예에 따른 이차 전지 전극 조립체의 형상을 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 전극 조립체(100)는 음극 집전체(도 1의 115)를 포함하는 음극 부재(110), 양극 집전체(도 1의 135)를 포함하는 양극 부재(130) 및 다공성 기재(도 1의 151)를 포함하는 분리막(150)이 지정된 순차로 적층되어 권취되는 젤리 롤(jelly roll)형 전극 조립체를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 음극 부재(110)의 집전체(115) 또는 상기 양극 부재(130)의 집전체(135) 일 영역에는 전극 탭(tab)(30)이 연결될 수 있다. 이하에서 참조되는 도 3, 도 4, 도 5 및 도 6은 상기 전극 조립체(100)의 일부 구성요소들에 대한 권취 이전의 형상을 도시한 도면으로, 예컨대 상기 전극 탭(30)이 연결된 집전체(115 또는 135)와 다공성 기재(151) 간의 상대적 중첩 관계를 나타낼 수 있다.
도 3은 제1 실시 예에 따른 다공성 기재 상의 코팅층 배치 형태를 도시한 도면이고, 도 4는 제2 실시 예에 따른 다공성 기재 상의 코팅층 배치 형태를 도시한 도면이다.
도 2, 도 3 및 도 4를 참조하면, 다공성 기재(151)의 적어도 일 면에 코팅되는 코팅층(153)은 상기 다공성 기재(151)의 적어도 일 면 상에서 지정된 영역으로 코팅될 수 있다. 이와 관련하여 상기 다공성 기재(151)와 적층되는 음극 부재(110)(또는, 양극 부재(130))에 포함되는 음극 집전체(115)(또는, 양극 집전체(도 1의 135))의 일 영역에는 전극 탭(tab)(30)(예: 음극 탭 또는 양극 탭)이 연결될 수 있다. 상기 전극 탭(30)의 적어도 일 영역은 도전성 소재의 전극 리드와 연결될 수 있으며, 이차 전지는 상기 전극 리드를 기반으로 타 이차 전지 또는 외부 장치와 전기적으로 연결될 수 있다. 이에 따라, 상기 전극 탭(30)의 주변 영역에서는 전도(conductive)로 인한 발열이 발생할 수 있다. 일 실시 예에서, 코팅층(153)은 상기 발열에 의한 다공성 기재(151)의 열적 또는 기계적 손상을 방지하고자, 상기 전극 탭(30)이 음극 부재(110)에 포함되는 음극 집전체(115)와 연결되는 영역을 커버하도록 코팅될 수 있다. 다시 말해, 코팅층(153)은 다공성 기재(151) 상에서 상기 전극 탭(30) 및 음극 부재(110)(또는, 음극 부재(110)에 포함되는 음극 집전체(115))의 연결 영역과 적어도 일부 중첩되는 영역으로 코팅될 수 있다.
일례로써 도 3을 참조하면, 코팅층(153)은 상기 다공성 기재(151)가 음극 부재(110) 및 양극 부재(130)와 적층되어 권취되는 제1 방향을 기준하여 상기 다공성 기재(151)의 좌측 종단(또는, 좌측 가장자리) 영역(1) 또는 우측 종단 영역(2) 중 적어도 하나의 영역에 코팅될 수 있다. 다른 예로써 도 4를 참조하면, 코팅층(153)은 상기 제1 방향을 기준하여 상기 다공성 기재(151)의 좌측 종단으로부터 우측 종단에 이르는 지정된 면적의 영역(3)에 코팅될 수 있다.
도 5는 제3 실시 예에 따른 다공성 기재 상의 코팅층 배치 형태를 도시한 도면이고, 도 6은 제4 실시 예에 따른 다공성 기재 상의 코팅층 배치 형태를 도시한 도면이다.
도2, 도 5 및 도 6을 참조하면, 전술된 다공성 기재(151) 상에서 지정된 영역(도 3의 1, 도 3의 2 또는 도 4의 3)으로 코팅되는 코팅층(153)은 상기 지정된 영역(1, 2 또는 3) 이외의 영역에도 코팅될 수 있다. 예를 들어 도 5를 참조하면, 코팅층(153)은 상기 다공성 기재(151) 상의 복수의 지정된 영역(1 및 2)을 비롯하여, 상기 복수의 지정된 영역(1 및 2) 사이의 영역에서 상기 복수의 지정된 영역(1 및 2)과 평행하게 신장되는 패턴(40)으로 코팅될 수 있다. 다른 예를 들어 도 6을 참조하면, 코팅층(153)은 상기 다공성 기재(151) 상의 지정된 면적의 영역(3)을 비롯하여, 상기 지정된 면적의 영역(3)으로부터 다공성 기재(151)가 권취되는 방향으로 신장되는 패턴(50)으로 코팅될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 패턴(40 또는 50)을 포함하여 코팅되는 코팅층(153)은 다공성 기재(151)의 열적 또는 기계적 강도를 향상시킬 수 있다.
전술된 다양한 실시 예에 따른 이차 전지는, 음극 부재, 양극 부재, 상기 음극 부재와 상기 양극 부재 사이에 배치되어 상기 음극 부재 및 상기 양극 부재를 물리적으로 분리하기 위한 다공성(porous) 기재, 및 복수의 세라믹 입자 또는 고정 부재 중 적어도 하나를 포함하는 상태로 상기 다공성(porous) 기재의 적어도 일 면에 형성되는 코팅층을 포함할 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 상기 코팅층은, 상기 다공성 기재의 적어도 일 면의 가장 자리 영역 중 지정된 영역으로 형성될 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 상기 음극 부재, 상기 다공성 기재 및 상기 음극 부재는, 지정된 순차로 적층되어 권취될 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 상기 코팅층은, 상기 가장 자리 영역 중, 상기 다공성 기재가 상기 권취되는 방향을 기준한 상기 다공성 기재의 좌측 가장 자리 영역 또는 우측 가장 자리 영역 중 적어도 하나의 영역에 형성될 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 상기 코팅층은, 상기 다공성 기재의 좌측 가장 자리 영역 및 우측 가장 자리 영역의 사이 영역에서, 상기 권취되는 방향과 평행한 적어도 하나의 패턴 영역에 더 형성될 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 상기 코팅층은, 상기 다공성 기재의 좌측 가장 자리 영역으로부터 우측 가장 자리 영역으로 이어지는 지정된 면적의 영역에 형성될 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 상기 코팅층은, 상기 다공성 기재의 상기 지정된 면적의 영역 이외의 영역에서, 상기 지정된 면적의 영역으로부터 신장되며 상기 권취되는 방향과 평행한 적어도 하나의 패턴 영역에 더 형성될 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 상기 음극 부재는 제1 집전체를 포함하고, 상기 제1 집전체는, 구리, 금 또는 니켈 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 상기 양극 부재는 제2 집전체를 포함하고, 상기 제2 집전체는, 알루미늄 또는 니켈 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 상기 제1 집전체 또는 상기 제2 집전체 중 적어도 하나의 일 영역에는 전극 탭(tab)이 연결될 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 상기 코팅층은, 상기 가장 자리 영역 중, 상기 전극 탭의 적어도 일부와 중첩되는 영역에 형성될 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 상기 다공성 기재는, 폴리올레핀계 다공성 필름 또는 폴리올레핀계 다공성 부직포 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 상기 코팅층은, 상기 코팅층 100 중량부를 기준하여 상기 세라믹 입자를 0 내지 90 중량부로 포함할 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 상기 코팅층은, 상기 코팅층 100 중량부를 기준하여 상기 고정 부재를 0 내지 10 중량부로 포함할 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 상기 고정 부재는, 상기 0 내지 10 중량부를 기준하여 폴리파라페닐렌 벤조비스옥사졸(poly(p-phenylene benzobisoxazole))을 0 내지 30 중량부로 포함할 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 상기 고정 부재는, 상기 0 내지 10 중량부를 기준하여 메타형 아라미드(meta-aramids)를 0 내지 70 중량부로 포함할 수 있다.
전술된 다양한 실시 예에 따른 코팅층이 형성된 다공성 기재는, 다공성(porous) 기재 및 상기 다공성 기재의 적어도 일 면에 형성되는 코팅층을 포함할 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 상기 코팅층은, 상기 코팅층 100 중량부를 기준하여 세라믹 입자를 0 내지 90 중량부로 포함하고, 상기 코팅층 100 중량부를 기준하여 고정 부재를 0 내지 10 중량부로 포함할 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 상기 고정 부재는, 상기 0 내지 10 중량부를 기준하여 폴리파라페닐렌 벤조비스옥사졸(poly(p-phenylene benzobisoxazole))을 0 내지 30 중량부로 포함하고, 상기 0 내지 10 중량부를 기준하여 메타형 아라미드(meta-aramids)를 0 내지 70 중량부로 포함할 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 상기 코팅층은, 지정된 제1 방향을 기준한 상기 다공성 기재의 좌측 가장 자리 영역 또는 우측 가장 자리 영역 중 적어도 하나의 영역에 형성될 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 상기 코팅층은, 상기 다공성 기재의 좌측 가장 자리 영역 및 우측 가장 자리 영역의 사이 영역에서, 상기 지정된 제1 방향과 평행한 적어도 하나의 패턴 영역에 더 형성될 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 상기 코팅층은, 상기 다공성 기재의 좌측 가장 자리 영역으로부터 우측 가장 자리 영역으로 이어지는 지정된 면적의 영역에 형성될 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 상기 코팅층은, 상기 다공성 기재의 상기 지정된 면적의 영역 이외의 영역에서, 상기 지정된 면적의 영역으로부터 신장되며 상기 지정된 제1 방향과 평행한 적어도 하나의 패턴 영역에 더 형성될 수 있다.
본 문서의 다양한 실시 예들 및 이에 사용된 용어들은 본 문서에 기재된 기술을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 해당 실시 예의 다양한 변경, 균등물, 및/또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 본 문서에서, "A 또는 B", "A 및/또는 B 중 적어도 하나", "A, B 또는 C" 또는 "A, B 및/또는 C 중 적어도 하나" 등의 표현은 함께 나열된 항목들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다. "제1", "제2", "첫째" 또는 "둘째" 등의 표현들은 해당 구성요소들을, 순서 또는 중요도에 상관없이 수식할 수 있고, 한 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위해 사용될 뿐 해당 구성요소들을 한정하지 않는다.
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Claims (20)

  1. 이차 전지에 있어서,
    제1 집전체를 포함하는 음극(anode) 부재;
    양극(cathode) 부재;
    상기 제1 집전체의 적어도 일 영역에 연결되는 전극 탭;
    상기 음극 부재와 상기 양극 부재 사이에 배치되어, 상기 음극 부재 및 상기 양극 부재를 물리적으로 분리하기 위한 다공성(porous) 기재; 및
    복수의 세라믹 입자 또는 고정 부재 중 적어도 하나를 포함하는 상태로 상기 다공성 기재의 적어도 일 면에 형성되는 코팅층;을 포함하고,
    상기 코팅층은,
    상기 다공성 기재의 적어도 일 면의 가장 자리 영역 중 지정된 영역으로 형성되며,
    상기 코팅층은,
    상기 전극 탭과 상기 제1 집전체가 연결되는 영역을 커버하도록 형성되는, 이차 전지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 음극 부재, 상기 다공성 기재 및 상기 음극 부재는,
    지정된 순차로 적층되어 권취되는, 이차 전지.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 코팅층은,
    상기 가장 자리 영역 중, 상기 다공성 기재가 상기 권취되는 방향을 기준한 상기 다공성 기재의 좌측 가장 자리 영역 또는 우측 가장 자리 영역 중 적어도 하나의 영역에 형성되는, 이차 전지.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 코팅층은,
    상기 다공성 기재의 좌측 가장 자리 영역 및 우측 가장 자리 영역의 사이 영역에서, 상기 권취되는 방향과 평행한 적어도 하나의 패턴 영역에 더 형성되는, 이차 전지.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 코팅층은,
    상기 다공성 기재의 좌측 가장 자리 영역으로부터 우측 가장 자리 영역으로 이어지는 지정된 면적의 영역에 형성되는, 이차 전지.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 코팅층은,
    상기 다공성 기재의 상기 지정된 면적의 영역 이외의 영역에서, 상기 지정된 면적의 영역으로부터 신장되며 상기 권취되는 방향과 평행한 적어도 하나의 패턴 영역에 더 형성되는, 이차 전지.
  7. ◈청구항 7은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제1항에 있어서,
    상기 제1 집전체는,
    구리, 금 또는 니켈 중 적어도 하나를 포함하는, 이차 전지.
  8. ◈청구항 8은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제7항에 있어서,
    상기 양극 부재는,
    제2 집전체를 포함하고,
    상기 제2 집전체는,
    알루미늄 또는 니켈 중 적어도 하나를 포함하는, 이차 전지.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. ◈청구항 11은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제1항에 있어서,
    상기 다공성 기재는,
    폴리올레핀계 다공성 필름 또는 폴리올레핀계 다공성 부직포 중 적어도 하나를 포함하는, 이차 전지.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 코팅층은,
    상기 코팅층 100 중량부를 기준하여 상기 세라믹 입자를 0 내지 90 중량부로 포함하는, 이차 전지.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 코팅층은,
    상기 코팅층 100 중량부를 기준하여 상기 고정 부재를 0 내지 10 중량부로 포함하는, 이차 전지.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 고정 부재는,
    상기 0 내지 10 중량부를 기준하여 폴리파라페닐렌 벤조비스옥사졸(poly(p-phenylene benzobisoxazole))을 0 내지 30 중량부로 포함하는, 이차 전지.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 고정 부재는,
    상기 0 내지 10 중량부를 기준하여 메타형 아라미드(meta-aramids)를 0 내지 70 중량부로 포함하는, 이차 전지.
  16. 삭제
  17. 삭제
  18. 삭제
  19. 삭제
  20. 삭제
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