KR19980071787A - 전지용접착제 및 그것을 사용한 전지와 그의 제조법 - Google Patents

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시게루 아이하라
쇼 시라가
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기타오카 다카시
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Abstract

정극(1)과, 부극(4)과, 전해액을 유지하는 세퍼레이터(7)와를 구비한 리튬2차전지에 있어서, 정극(1)과 세퍼레이터(7) 및 부극(4)과 세퍼레이터(4)를 접합하는 접착제(8)를, 1분자중에 비닐기를 2개이상 포함한 유기비닐화합물을 적어도 1종류이상 포함하고, 반응총매, 휘발성유기용제를 혼합한 것을 가열경화하여 된 접착제로 하였다.

Description

전지용접착제 및 그것을 사용한 전지와 그의 제조법
본 발명은 전극층과 전해질층과의 접합에 의하여 외부압력을 견딜 수 있는 강직한 케이스를 사용하지 않고, 넓은 온도범위에서 전극-전해질간의 양호한 전기적 접촉을 가진 전극체를 용이하게 형성시키는 전지용 접착제와 그것에 의하여 형성되는 전지 및 그의 제조방법을 획득하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 휴대용전자기기등에 사용되는 2차전지에 관한것이며, 상세히는 박형형상으로 할 수 있는 전지 및 그것에 사용되는 접착제에 관한 것이다.
휴대용 전자기기의 소형·경량화에의 요망은 대단히 커지고 있다. 그의 요망을 실현하기 위하여는 전지의 성능향상과 소형화가 불가결하며, 그 때문에, 현재 각종의 전지개발, 개량이 진행중에 있다. 전지에 요구되는 특성은, 고전압, 고에너지 밀도, 신뢰성, 형상의 임의성등이다. 리튬이온전지는, 이제까지의 전지중에서 가장 고전압 그리고 고에너지 밀도가 실현되는 것이 기대되는 2차전지이며, 현재에도 그의 개량이 광범한 스케일로 진행중이다.
리튬이온전지는 그의 주요한 구성요소로서, 정극판, 부극판과 이들에 삽입된 이온전도층이 있다. 현재 실용되고 있는 리튬이온전지에서는, 정극에는 활물질로서의 리튬코발트산화물등의 분말을 집전체에 도포하여 판상으로한 것, 부극에는 활물질로서 탄소계재료의 분말을 집전체에 도포하여 판상으로 한 것이 사용되고 있다. 이온전도층으로서는 폴리에티렌 또는 폴리프로피렌으로 된 다공질필름인 세퍼레이터를 삽입하여, 비수계의 전해액으로 함침한 것이 사용된다.
종래의 리툼이온전지에 있어서는, 예컨데 일본국 특개평8-83608호 공보에 발표된 것 같이, 정극, 세퍼레이터 및 부극의 전기적 접촉을 유지하기 위하여, 이들에 금속등의 강직한 케이싱에 의해 외부에서 압력을 가함으로서, 모든 면내의 접촉을 유지할 필요가 있다.
또, 예컨데 일본국 특개평5-159802호 공보에 기재된 고체2차전지의 예에서는, 전해질층과 전극재료층을 열가소성수지결착제로 가열결착함으로서 전지를 일체화하는 제조방법이 발표되어있다. 이 경우, 전극과 전해질과를 일체화함으로서 전기적접촉을 유지하기 위하여 외부에서 압력을 가하지 않아도 전지로서 작동하는 것이다.
또한, 박형전지에 관해서는, 미국특허 5,460,904호 기재의 이온전도체에 폴리머겔을 사용한 것이 알려져 있으나, 이 박형전지에서는 폴리머겔로서 폴리불화비닐리덴과 헥사프루오로프로피렌의 코폴리머를 사용함으로서, 정극 및 부극을 일체화시키는 것이 특징으로 되어있다.
일본국 특개평8-83608호 공보에 기재된 종래의 전지는, 전극층과 전해질층을 전기적으로 충분히 접촉시키기 위해, 외부에서 압력을 가할 수 있는 금속등으로 된 강질의 케이싱을 사용하지 않으면 않되어, 그 결과 전지의 체적, 중량에 있어서, 발전부 이외인 케이싱이 점하는 비율이 크게되어, 에너지밀도의 높은 전지를 형성하려면 불리하다는 문제점이 있었다.
또, 일본국 특개평5-159802호 공보에 기재된 고체2차전지에서는, 전극-전해질경계면이 고체의 결착제로 덮여있음으로, 전극-전해질경계면에서의 전도성의 관점에서, 예컨데 상기의 액체전해질을 사용하여 케이싱에 외부에서 압력을 가하는 형의 전지에 비교하여 불리하다. 또, 결착제를 사용한 경우에도 액체전해질과 동등이상의 도전성을 가진 결착제는 일반적으로 볼 수 없으며, 액체전해질을 사용한 전지와 동등한 이온전도성을 획득할 수가 없다.
또한, 미국특허 5,460,904호 기재의 폴리불화비닐리텐을 사용한 박형전지에서는, 폴리불화비닐리덴코폴리머가 열가소성임으로, 그의 접착력은 온도에 영향되기 쉬우며, 특히 고온시에는 접착력이 저하되여, 전극, 세퍼레이터등 간에서 벗겨짐이 일어나 전지특성을 발휘할 수 없는 결점이 있다. 또, 폴리불화비닐리덴코폴리머에 이온전도성을 갖게하려면, 미리 상기 코폴리머에 가소성을 포함시켜, 그 코폴리머를 일정형상으로 성형후, 가소성을 유기용제로 추출하지 않으면 않되는 등 복잡한 공정이 필요하다는 결점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여 이루어진 것이며, 전극측과 전해질층과의 접합에 의하여, 외부에서 압력을 가하기 위한 강직한 케이싱을 사용하지 않고, 넓은 온도범위에서 전극-전해질간의 우수한 전기적접촉을 가진 전극체를 용이하게 형성시키는 전지용 접착제와 이것에 의해 형성되는 전지 및 그 제조방법을 달성하는 것을 목적으로하는 것이다.
본 발명은 전극을 세퍼레이터에 접착하는 전지용 접착제에 관한 것이며, 상기 접착제를 1분자중에 2개이상의 비닐기를 가진 적어도 1개의 유기비닐화합물을 포함하고 휘발성유기용제를 구비하고 있다.
본 발명의 제1의 발명은, 전극을 세퍼레이터에 접착하는 전지용 접착제에 관한 것이며, 상기 접착제는 1분자중에 2개이상의 비닐기를 가진 적어도 1개의 유기비닐화합물 및 휘발성유기용제를 포함하고 있다.
본 발명의 제2의 발명은 제1의 발명에 의한 접착제에 있어서, 상기 접착제는 반응촉매를 포함하고 있다.
본 발명의 제3의 발명은 제2의 발명에 의한 접착제에 있어서, 상기 접착제는 열가소성수지를 포함하고 있다.
본 발명의 제4의 발명은 제1의 발명에 의한 접착제에 있어서, 1분자중 2개 이상의 비닐기를 가진 상기 유기비닐화합물을 아크릴산에스테르 또는 메타크릴산 에스테르로 구성한 기에서 선전되었다.
본 발명의 제5의 발명은 제4의 발명에 의한 접착제에 있어서, 1분자중에 2개이상의 비닐기를 가진, 상기 유기비닐화합물에 부가하여, 1분자중에 1개의 비닐기를 포함한 적어도 1개의 유기비닐화합물을 구비하고 있다.
본 발명의 제6의 발명은 제3의 발명에 의한 접착제에 있어서, 상기 가소성수지는 적어도 1개의 폴리아크릴산 에스테르 또는 폴리메타크릴산 에스테르를 포함하고 있다.
본 발명의 제7의 발명은, 정극, 부극, 상기 정극과 부극간에 배치되어 전해액을 유지하는 세퍼레이터 및 상기 정극과 부극을 상기 세퍼레이터에 접착하는 접착용수지층을 가진 전극 적층체로 구성한 전지에 있어서,
상기 접착용수지층은 1분자중에 적어도 2개의 비닐기를 가진 적어도 1개의 유기비닐화합물 및 휘발성유기용제를 포함하고 있다.
본 발명의 제8의 발명은 제7의 발명에 의한 전지에 있어서, 상기 각 정극 및 부극은 집전체 및 집전체에 형성된 전극활물질층을 구비하고 있으며, 활물질층과 세퍼레이터간의 접착강도는 활물질층과 집전체간의 접착강도보다 작지않다.
본 발명의 제9의 발명은, 제7의 발명에 의한 전지에 있어서, 상기 전지는 복수의 전극적층체를 구비하고 있다.
본 발명의 제10의 발명은, 제9의 발명에 의한 전지에 있어서, 상기 전극적층체의 복수층은 정극과 부극을 절단분리된 복수의 세퍼레이터간에 교대로 배치함으로서 형성된 것이다.
본 발명의 제11의 발명은, 제9의 발명에 의한 전지에 있어서, 상기 전극적층체의 복수층은 정극과 부극을 감아올린 세퍼레이터간에 교대로 배치함으로서 형성된 것이다.
본 발명의 제12의 발명은, 제9의 발명에 의한 전지에 있어서, 상기 전극적층체의 복수층은 정극과 부극을 1쌍의 접어겹친 세퍼레이터간에 교대로 배치함으로서 형성된 것이다.
본 발명의 제13의 발명은, 1분자중에 적어도 2개의 비닐기를 가진 적어도 1개의 유기비닐화합물과 휘발성유기용제를 포함한 접착제를 적어도 1개의 세퍼레이터와 각 정극 및 부극에 도포하여 서로 접착시키는 스텝과, 세퍼레이터의 양면에 각각 정극과 부극을 적층하여 전극적층체를 형성하는 스텝과 전극적층체를 가열하여 접착제를 경화시켜 상기 휘발성 유기용제를 접착제에서 증발시키는 스텝으로 구성된 전지의 제조법이다.
본 발명의 제14의 발명은, 제13의 발명에 의한 전지의 제조법에 있어서, 상기 접착제는 촉매를 포함하고 있다.
본 발명의 제15의 발명은, 제13의 발명에 의한 전지의 제조법에 있어서, 또한 상기 접착제는 열가소성수지를 포함하고 있다.
도 1은 본 발명에 의한 전지의 1실시형태를 설명하는 전지 주요부의 단면도.
도 2는 본 발명에 의한 전지의 다른 실시형태를 설명하는 전지주요부의 단면도.
도 3은 본 발명에 의한 전지의 다른 실시형태를 설명하는 전지주요부의 단면도.
도 4는 본 발명에 의한 전지의 또 다른 실시형태를 설명하는 전지주요부의 단면도.
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1. 정극 2. 정극집전체
3. 정극활물질층 4. 부극
5. 부극집전체 6. 부극활물질층
7. 세퍼레이터 8. 접착제
9. 전극적층체
실시의 형태
본 발명자들은, 전해질층(세퍼레이터)와 전극의 바람직한 접착방법에 관하여 예의 검토한 결과, 본 발명에 도달하였다.
즉, 본 발명은, 도 1∼4에 표시된 것 같이, 정극집전체(2)에 정극활물질층(3)을 접착한 정극(1), 부극집전테(5)에 부극활물질층(6)을 접착한 부극(4), 전해액을 유지하는 세퍼레이터를 구비한 전지를 제조함에 있어서, 정극(1)과 세퍼레이터(7) 및 부극(4)과 세퍼레이터(7)와를 접합하는 접착제(8)에 관한 것이다.
도 1은 활물질층(3,6)을 집전체(2,5)에 접착한 1쌍의 전극(1,4)의 활물질층(3,6)면과, 세퍼레이터(7)와를 접착제에 의해 접착한 전극적층체(9)를 구비한 전지를 나타내고 있으며, 또, 도 2∼4는 상기 전극적층체(9)의 복수층을 가진 전지를 나타내고 있다. 상세하게는, 도 2는 전극적층체(9)의 복수층이, 정극(1)과 부극(4)을 분리된 복소위 세퍼레이터(7)간에 교대로 배치함으로서 형성된 경우, 도 3, 4는 전극적층체의 복수층이 정극(1)과 부극(4)을 감어올린 세퍼레이터(7)간에 교대로 배치됨으로서 형성된 경우를 나타낸다. 또, 도면생략되여있으나, 전극적층체의 복수층이, 정극과 부극을 접어겹친 세퍼레이터간에 교대로 배치함으로서 형성되는 경우도 있다. 이와같이 전극적층체(9)의 복수층을 가짐으로서, 컴팩트한 형상으로 전극적층체의 복수층의 수에 비례한 전지용량을 제공할 수 있다.
본 발명의 특징은, 전극(1,4)과 세퍼레이터(7)와를 접착하는 접착제(8)의 조성에 있다. 즉, 접착제(8)는 1분자중에 비닐기를 2개이상 포함한 유기비닐화합물, 반응촉매, 휘발성유기용제로 구성되고, 본 발명의 제조공정은 접착제(8)의 가열경화를 포함하고 있다.
본 발명자는, 2차전지에 있어서, 어떻게 박형으로 신뢰성이 확보되고, 또 넓은 온도범위에서 충방전효율을 높게하는가에 관해서, 여러 연구를 쌓은 결과, 접착제로서 1분자중에 비닐기를 2개이상 포함한 유기비닐화합물, 반응촉매, 휘발성유기용제로된 접착제를 사용함으로서, 박형이고 신뢰도가 확보되며, 또 넓은 온도범위에서 충방전효율이 높은 2차전지를 요이하게 제조할 수 있는 것을 알아내고, 본 발명을 완성시킨것이다.
본 발명자의 연구에 의하면, 접착제(8)로서 1분자중에 비닐기를 2개이상 함유한 유기비닐화합물, 반응용매 및 휘발성유기용제로 된 접착제를 활물질(3,6)표면 또는 세퍼레이터(7)표면에 도포하여, 세퍼레이터(7)에 활물질층(3,6)표면을 적층하고, 가열에 의해 접착제중의 휘발성유기용제를 증발시키면서 접착제중의 1분자중에 비닐기를 2개이상 함유한 유기비닐화합물이 다공성구조로 형성시 가교중합(Crosslink Polymerization)하여 경화함으로 접착제(8)는 다공성으로 되고 양호한 접착력과 우수한 내열성을 갖일 수 있다. 접착제는 넓은 온도범위에서 전지를 일체화 시킬 수 있는 접착강도를 보유한다고 교려된다.
또한, 본 발명자의 연구에 의하면, 접착제(8)에 열가소성수지를 부가한 경우, 접착력이 보다 발현되는 것이 알려졌다. 이의 원인에 대한 상세함은 불명하나, 유기비닐화합물, 반응촉매 및 휘발성유기용제로 된 접착제어 열가소성수지를 혼합한경우, 그 혼합물의 점도가 높게되여 전극(1,4), 세퍼레이터(7)에 대해서 습윤성이 양호하게 되는 것, 열가소성수지를 부가함으로서 점도가 높게되여 ;보다 속히 경화되는 것으로 고려된다.
1분자중에 비닐기를 2개이상 함유한 유기비닐화합물로서는, 디비닐벤젠, 디메타크릴산에티렌 그리콜, 디메타크릴산 트리에티렌 그리콜, 디메타크릴산 1,3-부티렌 그리콜, 디메타크릴산 1,6-헥산디올, 디메타크릴산 폴리에티렌 그리콜, 디메타크릴산 폴리부티렌 그리콜 및 트리메타크릴산 트리메티롤 프로판등의 화합물, 또는 이들을 조합한 혼합물이 사용가능하다.
상기 1분자중에 비닐기를 2개이상 함유한 유기비닐화합물중에서도, 입수성 및 취급간편성의 관점에서, 아크릴산 에스테르 또는 메타크릴산 에스테르를 적어도 1종류이상 포함하는 것이 바람직하다.
상기 반응초매에는, 아소비스이소부티로니트릴, 과산화벨솔, 과산화라우로일등을 들수 있다.
또, 상기 휘발성유기용제로서는, N-메틸피로리돈, 프로피렌카보네이트, 에티렌 카보네이트, 테트라히드로푸란, 1,3-디옥소란, 디에틸 카보네이트, 디메틸 카보네이트, 설포한, tert-부틸에테르, 이소-부틸에테르, 1,2-디메톡시에탄, 1,2-에톡시메톡시에탄, 아세톤, 메틸에틸케톤, 식초산에틸, 아세토니트릴, 디에틸에터르, 디메틸포름아미드, 디메틸 설포시드등의 화합물 또는 그들을 조합하여 된 혼합물이 사용가능하다.
또, 상기 1분자중에 비닐기를 2개이상 함유한 유기비닐화합물에, 1분자중에 비닐기를 단 1개 함유한 유기비닐화합물을 첨가하여 코폴리머시켜서, 접착시켜도 가능하다.
상기 1분자중에 비닐기를 1개함유한 유기비닐화합물에는, 메타크릴산 메틸(MMA), 메타크릴산 에틸, 메타크릴산 n-부틸, 메타크릴산 i-부틸, 메타크릴산 t-부틸, 메타크릴산 2-에틸헥실, 메타크릴산 시크로헥실, 메타크릴산 벤질, 메타크릴산 이소보르닐, 메타크릴산 테트라히드로푸르푸릴, 스티렌, 염화비닐, 아크릴로니트릴등의 화합물 또는 이들을 조합하여된 혼합물이 사용가능하다.
실시예
이하에, 실시예 및 비교예를 들어 본 발명을 다시 상세히 설명하나, 본 발명은 이것들에 한정되는 것이 아니다. 본 실시예 1∼24 및 비교예 1∼3에 있는 전지의 기본적인 구성은, 도 1에 표시된 것을 사용하여, 필름상전지(크기:50㎜×50㎜×0.4×㎜)를 제조하고, 그의 전지충방전특성을 측정하였다. 표 1에 본 실시에 및 비교에에 사용한 접착제의 구성을 나타내었다.
또한, 전지충방전특성은, 전지편란(전지편란 편집위원회편 마루젠 1990년 발행)에 기재되어 있는 방법으로, 다음의 조건에서 측정하였다.
충전 : 정전류 + 정전압법, 상한전압 : 4.2V
방전 : 정전류법, 하한전압 : 2.5V
전류치 : 33.3㎃
충방전효율 = 방전된 전기용량 ÷ 충전된 전기용량
온도조건 :
측정조건 1 ………… 25℃에서 측정
측정조건 2 ………… 60℃에서 측정
측정조건 3 ………… 전지를 70℃에서 8시간 가열,
-20℃에서 8시간 냉각의 사이클을 3회 반복한 후,
25℃에서 측정
[표 1]
접착제조성 전지충방전특성
MMA EGDM HDDM TMP-TMA PMMA NMP 층정조건 1 층정조건 2 층정조건 3
실시예 1 75 25 400
2 50 50 400
3 25 75 400
4 0 100 400
5 75 25 400
6 50 50 400
7 25 75 400
8 0 100 400
9 75 25 400
10 50 50 400
11 25 75 400
12 0 100 400
13 50 50 50 600
14 50 50 100 800
15 50 50 100 1800
16 50 50 200 1200
17 50 50 50 600
18 50 50 100 800
19 50 50 100 1800
20 50 50 200 1200
21 50 50 50 600
22 50 50 100 800
23 50 50 100 1800
24 50 50 200 1200
비교예 1 100 400 × ×
2 100 100 800 × ×
3 ST 100 400 × × ×
측정조건
1. 25℃에서 측정.
2. 60℃에서 측정.
3. 전지를 70℃에서 8시간 가열후, -20℃에서 8시간 냉각하는 것을 3회 반복후, 25℃에서 측정.
실시예 1∼4
정극의 제조
LiCoO2를 87wt%, 흑연분을 8wt%, 폴리불화비닐리덴을 5wt%로 구성하여 제조한 정극활물질페이트를, 덕터블레이드법으로 두께 300㎛로 조정하면서 도포하여 활물질박막을 형성하였다. 그 상부에 정극집전체(2)로 되는 두께 30㎛의 알미늄망을 놓고, 또 그 상부에 덕터블레이드법으로 두께 300㎛로 조정하여 정극활물질페이스트를 도포하였다. 이것을 60℃의 건조기중에 60분간 방치하여 반건조상태로 하여, 적층체를 형성하였다. 이 적층체를 400㎛로 되도록 압연함으로서 정극집전체(2)에 정극활물질층(3)을 적층한 정극(1)을 제조하였다. 이 정극을 전해액에 침지시킨후에 정극활물질층(3)과 정극집전체(2)와의 집착강도를 측정한 바, 25℃에서 20gf/㎝, 70℃에서 15gf/㎝의 치를 나타냈다.
부극의 제조
메소페이스 마이크로비드 카본(OSAKA 가스제)을 95wt%, 폴리불화비닐리덴을 5wt%로 조정한 부극활물질페이스트를 덕터블레이드법으로 두께 300㎛로 조정하면서 도포하여 활물질박막을 형성하였다. 그 상부에 부근집전체(5)로 되는 두께 20㎛의 밴드상의 동망을 놓고, 또 그 상부에 덕터블레드법으로 두께 300㎛로 조정하여 부극활물질페이스트를 도포하였다.
이것을 60℃의 건조기중에 60분간 방치하여 반건조상태로하여 적층체를 형성하였다. 이 적층체를 400㎛로 되도록 압연함으로서, 부극집전체(5)에 부극활물질층(6)을 적층하여 부극(4)을 제조하였다. 이 부극(4)을 전해액에 침지시킨후에 부극활물질층(6)과 부극집전체(5)와의 접착강도를 측정한 바, 25℃에서 12gf/㎝, 70℃에서 7gf/㎝의 치를 나타냈다.
접착제의 제조
디메타크릴산 에티렌 그리콜(이하, EGDM로 약함)과 메타크릴산 메틸(이하, MMA로 약함) 및 N-메틸피로리돈(이하, NMP로 약함)을 표 1에 표시된 것같은 중량부수로 혼합하여, 그의 혼합물중의 비닐기 100개당, 1분자의 아소비스이소부이로니트릴을 용해시켜, 접착제를 제조하였다.
전지의 제조
55㎜의 정방형으로 자른 다공성 폴리프로피렌시트(Hoext제, 상품명(Cellguard #2400)로된 세퍼레이터(7)의 양면에 상기 제조한 접착제를 도포하여, 여기에 정극(1) 및 부극(4)을 밀착시켜서 소정 두께로 되도록 형성한 후, 80℃에서 2시간 가열프레스하여, 전지구조물을 획득하였다.
그리고, 이 전지구조물을 알미늄래미네이드 필름배그에 삽입하여, 감압하에 전해액(미쓰비시화학(주)제, 상품명 Sol-Rite, 전해염 LiClO4, 전해질용매 에티렌 카보네이트/디에틸 카보네이트 혼합물, 전해액 농도 1M)을 함침시킨 후, 히트실러로 밀봉처리하여, 전지를 제조하였다.
실시예 5∼8
상기 실시예 1∼4에서의 접착제 대신에, 디메타크릴산 1,6-헥산디올(이하, HDDM로 약함), MMA, NMP를 표 1에 표시된 것 같은 중량부로 혼합하여, 그의 혼합물중의비닐기 100개당 1분자의아소비스이소부티로니트릴을 용해시킨 혼합액을 접착제로서 사용하여, 전지를 제조하였다.
실시예 9∼12
상기 실시예 1∼4에서의 접착제 대신에, 트리메타크릴산 트리메티롤 프로판(이하, TMPTMA로 약함), MMA, NMP를 표 1에 표시된 것 같은 중량부수로 혼합하여, 그의 혼합물중의 비닐기 100개당 1분자의아소비스이소부티로니트릴을 용해시킨 접착제를 사용하여 전지를 제조하였다.
실시예 13∼16
상기 실시예 1∼4에서의 접착제 대신에, EGDM, NMP, 평균 분자량 99.6만의 폴리메타크릴산 메틸(이하, PMMA로 약함)을 표 1에 표시된것 같은 중량부수로 혼합하여, 이들의 혼합물중의 비닐기 100개당 1분자의 아소비스이소부티로니트릴을 용해시킨 접착제를 사용하여 전지를 형성하였다.
실시예 17∼20
상기 실시에 1∼4에서의 접착제 대신에, HDDM, MMA, NMP, PMMA를 표 1에 표시된 것 같은 중량부수로 혼합하여, 이들의 혼합물중의 비닐기 100개당 1분자의 아소비스이소부티로니트릴을 용해시킨 접착제를 사용하여 전지를 형성하였다.
실시예 21∼24
상기 실시예 1∼4에서의 접착제 대신에, TMPTMA, MMA, NMP, PMMA를 표 1에 표시된 것 같은 중량부수로 혼합하여, 이들의 혼합물중의 비닐기 100개당 1분자의 아소비스이소부티로니트릴을 용해시킨 접착제를 사용하여 전지를 형성하였다.
비교예 1∼2
상기 실시예 1∼4에서의 접착제 대신에, MMA, NMP, PMMA를 표 1에 표시된 것같은 중량부수로 혼합하여, 이들의 혼합물중의 비닐기 100개당 1분자의 아소비스이소부티로니트릴을 용해시킨 접착제를 사용하여 전지를 형성하였다.
비교예 3
상기 실시예 1∼4에서의 접착제 대신에, 스티렌(이하, ST로 약함) 100중량부에, NMP 400중량부, 아소비스이소부티로니트릴 5중량부를 혼합한 접착제를 사용하여 전지 및 접착시험편을 형성하였다.
상기 실시예, 비교예에서 얻은 전지를 사용하여 상기의 3개의 온도조건에서 충방전을 100회 반복하여, 충방전특성을 다음의 기준으로 판정하고, 결과를 표 1에 나타내었다.
● : 100사이클째의 충방전효율이 90%이상의 경우.
○ : 100사이클째의 충방전효율이 85%이상의 경우.
△ : 100사이클째의 충방전효율이 75%이상의 경우.
× : 100사이클째의 충방전효율이 75%미만 또는 전지의 박리에 의해 측정 불가능의 경우
실시예 25
본 실시예에서는, 실시예 1∼4에 나타낸 정극 및 부극을 사용하고, 실시예 1∼24에 나타낸 접착제를 사용하여, 도 2에 표시된 것같은 평판상적층구조를 가진 전지를 제조하였다.
전지의 제조
롤(roll)상으로 묶은 다공성의 폴리프로피렌시트(Hoext제, 상품명 Cellguard #2400)으로된 밴드상의 2개의 세퍼레이터(7)의 각각의 1면에 접착제(8)를 도포하고, 밴드상의 부극(4)(또는 정극)을 세퍼레이터(7)의 도포면간에 삽입하며, 밀착시켜 적층한 후, 가열프레스하였다.
다음, 부극(4)(또는 정극)을 사이에 접합한 세퍼레이터를 소정의 크기로 자르고, 이 자른 세퍼레이터의 1면에 접착제(8)를 도포하여, 소정의 크기로 자른 정극(1)(또는 부극)을 적층하고, 또, 소정의 크기로 자른 다른 세퍼레이터의 1면에 접착제(8)를 도포하여, 이 다른 세퍼레이터의 도포면에 먼저 적층한 정극(1)(또는 부극)의 면에 적층하였다.
이 공정을 반복하여, 복수층의 전극적층체(9)를 가진 전지체를 형성하고, 이 전지체를 가압하면서 가열하여, 도 2에 표시한 것같은 평판상적층구조를 가진 전지구조물을 제조하였다.
실시예 26
본 실시예에서는, 실시예 1∼4에 나타낸 정극 및 부극을 사용하고, 실시예 1∼24에 나타낸 접착성용액을 사용하여 도 3에 표시된 것같은 평판상권형적층구조를 가진 전지를 제조하였다.
전지의 제조
롤상으로 묶은 다공성의 폴리프로피렌시트(Heext 제, 상품명 Cellguard #2400)로 된 밴드상의 2개의 세퍼레이터(7)의 각각의 1면에 접착제(8)를 도포하고, 그 도포한 면간에 밴드상의 정극(1)(또는 부극)을 삽입, 밀착시켜 정층한후, 가열프레스하였다.
다음, 정극(1)(또는 부극)을 사이에 접합한 밴드상의 세퍼레이터의 1면에 접합제를 도포하고, 이 세퍼레이터의 1단을 일정량 접어굽혀, 접은부분에 부극(4)(또는 정극)을 삽입, 적층하여 래미네이터를 통과케하였다. 계속하여, 밴드상의 세퍼레이터의 다른면에 접착제(8)를 도포하고, 먼저 접은부분에 삽입하여 부극(4)(또는 정극)과 대향하는 위치에 다른 부극(4)(또는 정극)을 적층하여, 세퍼레이터를 타원형상으로 감어올리고, 또 다른 부극(4)(또는 정극)을 적층하면서 세퍼레이터를 감어올리는 공정을 반복하고, 복수층의 전극적층체(9)를 가진 전지체를 형성하여, 이 전지체를 가압하면서 가열하여, 도 3에 표시된 것같은 평판상권형적층구조를 가진 전지구조물을 제조하였다.
실시예 27
본 실시예에서는, 실시예 1∼4에 나타낸 정극 및 부극을 사용하고, 실시예 1∼24에 나타낸 접작성용액을 사용하여, 도 4에 표시된 것같은 평판상권형적층구조를 가진 전지를 제조하였다. 실시예 26과는 정극, 부극 및 세퍼레이터를 동시에 감어올리게한 점이 상이하다.
전지의 제조
롤상으로 묶은 다공성의 폴리프로피렌시트(Hoext제, 상품명 Cellguard #2400)로 된 밴드상의 2개의 세퍼레이터(7)를 인출하여, 밴드상의 정극(1)(또는 부극)을 이 2개의 세퍼레이터(7)에 배치하고, 밴드상의 부극(4)(또는 정극)을 1개의 세퍼레이터(7)의 외측에 일정량 돌출시켜 배치하였다.
다음에, 각 세퍼레이터(7)의 내측면 및 부극(4)(또는 정극)을 배치한 셀퍼레이터의 외측면에, 접착제(8)를 도포하고, 부극(4)(또는 정극)과 2개의 세퍼레이터(1)와 정극(1)(또는 부극)과를 정측하여 래미네이터를 통과케하고, 계속하여 다른 세퍼레이터(7)의 외측면에 접착제(8)를 도포하여, 돌출한 부극(4)(또는 정극)을 이 도포면에 접어 적층하여, 이 접은 부극(4)(또는 정극)을 내측에 포함될 수 있게 적층한 세퍼레이터를 타원형으로 감어올리고, 전극적층체(9)의 복수층을 가진 전지체를 형성하여, 이 전지체를 가압하면서 가열하여 평판상권형적층구조를 가진 전지구조물을 제조하였다.
실시예 28
상기 실시예 26 및 27에서는 밴드상의 세퍼레이터를 감은 구성의 전지에 대하여 기술하였으나, 밴드상의 세퍼레이트간에 밴드상의 정극(또는 부극)을 접합한 것을 접어, 부극(또는 정극)을 적층한 구성으로도 된다.
이상과 같이, 청구항 1 및 3에 의한 발명에 의하면, 집전체에 접착된 활물질층을 세퍼레이터에 접착하는 전지용접착제이며, 이 접착제는, 1분자중에 비닐기를 2개이상 함유한 적어도 1종의 유기비닐화합물, 반응촉매 및 휘발성 유기용제를 혼합한 것임으로, 광범위 온도범위에서의 전극과 세퍼레이터간의 접착성과, 전지의 충반전특성의 우수성을 실현하고, 박형으로 광범위온도범위에서 신뢰성이 확보되며, 또한 충방전효율이 높은 실용적인 전지를 제공할 수 있다.
본 발명의 제 1∼7의 발명에 의하면, 집전체에 접착된 화물질층을 세퍼레이터에 접착하는 전지용접착체이며, 이 접착제는, 1분자중에 비닐기를 2개이상 함유한 적어도 1종의 유기비닐화합물, 반응촉매, 휘발성 유기용제 및 열가소성수지를 혼합한 것임으로, 광범위온도범위에서의 전극과 세퍼레이터간의 접착성과, 전지의 충반전특성의 우수함을 실현하고, 박형으로 광범위온도범위에서 신뢰성이 확보되며, 또한 충방전효율이 높은 실용적인 전지를 제공할 수 있다.
본 발명에 의하면, 제 8∼12의 발명의 어느 1개의 기재한 전지용접착제를 사용함으로서, 박형으로 광범위온도 범위에서 신뢰성이 확보되는 실용적인 전지를 제공할 수 있다.

Claims (3)

  1. 전극을 세퍼레이터에 접착하는 전지용접체이며, 이 접착제는, 1분자중에 비닐기를 2개이상 함유한 유기비닐화합물을 적어도 1종 포함하고, 또 휘발성유기용제를 혼합한 것을 특징으로하는 전지용 접착제.
  2. 정극과 부극과, 상기 정극 및 부극간에, 접착성수지층을 통하여, 전해질을 유지하는 세퍼레이터를 접합한 전극적층체로되고, 상기 접착성수지층이, 1분자 중에 비닐기를 2개이상 함유한 유기비닐화합물을 적어도 1종 포함함과 동시에, 휘발성 유기용재를 함유한 것을 특징으로 하는 전지.
  3. 세퍼레이터의 표면 또는 상기 세퍼레이터의 정극 및 부극과의 대향면 어느것 에, 1분자중에 비닐기를 2개이상 함유한 유기비닐화합물을 적어도 1종 포함한 접착성수지를 도포하고, 상기 정극 및 부극간에 세퍼레이터를 사이에 삽입하도록 적층하여, 전극적층체를 형성하는 공정과, 상기 전극적층체를 가열하여 접착제의 휘발성유기용제를 증발시켜, 상기 접착성수지를 경화시키는 경화공정과를 포함한 것을 특징으로하는 전지의 제조방법.
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