KR20010022747A

KR20010022747A - 리튬 2차전지 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR20010022747A
Application number: KR1020007001346A
Authority: KR
Inventors: 이노마타히데유키; 나카니시나오야; 노가미미츠조; 요네즈이쿠오; 니시오코지
Original assignee: 다카노 야스아키; 산요 덴키 가부시키가이샤
Priority date: 1997-09-30
Filing date: 1998-09-28
Publication date: 2001-03-26
Also published as: JP3547952B2; DE69837154T2; DE69837154D1; EP1020943A1; US6376121B1; WO1999017391A1; EP1020943A4; EP1020943B1; JPH11111340A; KR100449335B1

Abstract

리튬 2차전지에 있어서, 충방전사이클특성의 향상과 고출력화를 도모한다.

밴드형의 양 집전체의 양면에 양극활물질층이 형성된 양극판과, 밴드형의 음극집전체의 양면에 음극활물질층이 형성된 음극판이, 밴드형의 세퍼레이터를 통하여 와류형으로 감기는 와류전극체를 구비한 리튬 2차전지에 있어서, 상기 양극판에는 그 길이방향으로 간격을 두고 복수의 양극집전태브(1d)가 고착되어 있으며, 상기 음극판에는 그 길이방향으로 간격을 두고 복수의 음극집전태브(2d)가 고착되어 있으며, 양극판 및 음극판이 감긴 상태에 있어서, 이들 복수의 양극집전태브와 복수의 음극집전태브가 각각 세퍼레이터를 통하여 대향하여 배치되어 있다.

Description

리튬 2차전지 및 그 제조방법{LITHIUM SECONDARY BATTERY AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}

근래, 고(高)에너지 밀도이며 또한 고출력 밀도를 달성할 수 있는 2차전지로서, 원통형 리튬이온 2차전지가 기대되고 있다.

그런데, 이 종류의 리튬 2차전지에 있어서, 대용량이며 또한 고출력 밀도를 필요로 하는 전지를 제작하는 경우 다음과 같은 점이 특히 문제로 되고 있다.

① 밴드형의 전극판이 길어지므로 태브(tab)의 개수가 적으면 집전효과가 낮아지고, 그 결과 전지의 내부저항이 커지게 되어 전지성능이 저하된다.

② 전극상의 전위 분포가 불균일하지 않도록 하기 위해서는 집전체의 길이방향으로 균일하게 집전태브를 접속할 필요가 있으나, 그때 반응의 불균일성을 방지하기 위해 세퍼레이터를 통한 각 전극의 대향면에는 밸런스 양호하게 쌍극(對極)의 활물질(活物質)을 존재시킬 필요가 있다.

그리고, 여기서 "반응의 불균일"이라는 것은 양극활물질이 대향하는 위치에 음극활물질이 존재하지 않는 곳이 있으면, 해당 개소에 있어서 음극활물질내로의 리튬이온의 인터카레이션이 행해지지 않으므로 금속리튬이 석출(析出)하는 것을 의미한다.

상기 과제를 해결하기 위해, 각종 리튬 2차전지가 제안되고 있으며, 그중의 전형적인 종래 기술로서, 일본국 특개평 6(1994)-267528호 공보에 나타낸 바와 같이, 밴드형 양극 및 밴드형 음극의 집전체의 길이방향의 양측 단부(端部)(와류전극체의 상하방향 양단부)를 각각 세퍼레이터에서 돌출시키는 동시에, 활물질을 부착시키지 않고 노출시켜 이 집전체의 양단의 노출부분을 양극 및 음극의 각 리드부착부로 하고, 이 양극리드부착부에 복수의 양극리드를 접속하고 음극리드부착부에 복수의 음극리드를 접속한 구조의 리튬 2차전지가 제안되고 있다.

그러나, 상기 종래예에서는 집전체의 일단에만 집전태브를 용착(溶着)하기 위해 전극 폭방향의 전위분포가 커져서 큰 출력을 얻을 수 없고, 사이클 수명도 짧아진다는 문제가 발생하고 있었다.

본 발명은 리튬 2차전지 및 그 제조방법에 관한 것이며, 특히 고출력 밀도를 필요로 하는 리튬 2차전지 및 그 제조방법에 관한 것이다.

도 1은 본 발명의 리튬 2차전지의 주요부 구조를 나타낸 사시도.

도 2는 본 발명의 리튬 2차전지의 일부 확대도.

도 3은 양ㆍ음극판 및 세퍼레이터에 감긴 후의 배치상태를 나타낸 평면도.

도 4는 양극판의 정면도.

도 5는 음극판의 정면도.

도 6은 세퍼레이터의 정면도.

도 7은 충방전 사이클수와 비율(W)과의 관계를 나타낸 그래프.

도 8은 태브간격과 최대 출력밀도의 관계를 나타낸 그래프.

(발명의 개시)

본 발명은, 상기 종래의 과제를 고려하여 이루어진 것으로 양, 음극의 용량밸런스의 어긋남을 가급적 저감할 수 있고, 또한 전위분포차를 작게 하여 고출력을 얻을 수 있는 리튬 2차전지를 제공하는 것을 목적으로 하는 것이며, 다음의 것을 특징으로 하고 있다.

(1) 밴드형의 양극집전체의 양면에 양극활물질층이 형성된 양극판과, 밴드형의 음극집전체의 양면에 음극활물질층이 형성된 음극판이, 밴드형의 세퍼레이터를 통하여 와류형으로 감기는 와류전극체를 구비한 리튬 2차전지에 있어서, 상기 양극판에는 그 길이방향으로 간격을 두고 복수의 양극집전태브가 고착되어 있으며, 상기 음극판에는 그 길이방향으로 간격을 두고 복수의 음극집전태브가 고착되어 있으며, 양극판 및 음극판이 감긴 상태에 있어서 이들 복수의 양극집전태브와 복수의 음극집전태브가 각각 세퍼레이터를 통하여 서로 대향하여 배치되어 있는 것을 특징으로 한다.

상기 구성에 의하면, 복수의 양극집전태브와 복수의 음극집전태브가 각각 세퍼레이터를 통하여 서로 대향하여 배치되어 있으므로, 양극활물질에 대향하는 위치에 항상 음극활물질이 존재하게 되고, 그 결과 금속리튬의 석출을 방지할 수 있어 전지의 충방전사이클의 장수명화(長壽命化)를 달성할 수 있다.

또, 양극집전태브와 음극집전태브가 길이방향으로 대향하여 배치되어 있으므로, 양ㆍ음극판의 길이방향에 생기는 전위분포의 불균일을 억제할 수 있고, 고출력의 전지를 실현할 수 있다.

또, 집전태브가 양ㆍ음극판의 길이방향으로 복수 형성되어 있으므로 집전 효과가 높아지고, 그 결과 전지의 내부저항을 작게 하여 전지성능을 향상시킬 수 있다.

(2) 상기 (1)에 기재한 발명에 있어서, 상기 양극판에는 양극활물질이 도포된 도포부분과 양극활물질이 도포되어 있지 않은 미도포부분이 양극판의 길이방향으로 번갈아 형성되어 있으며, 이 미도포부분의 영역내에 있어서 상기 양극집전태브가 양극집전체에 고착되어 있으며, 상기 양극활물질 미도포부의 폭(L4)과, 음극태브의 폭(L2)의 비율(W)(= L4/L2)이 1.2 ~ 3.5 인 것을 특징으로 한다.

상기 구성에 의하면, 미도포부분의 영역내에 있어서 상기 양극집전태브가 양극집전체에 고착되어 있으므로, 양ㆍ음극판을 감을 때에 약간 어긋남이 있어도 감긴상태에 있어서는 음극집전태브는 미도포부분의 범위내에 있어서 양극집전태브와 대향하고 있는 상태가 얻어진다.

따라서, 양극활물질 도포부와 음극집전태브가 대향하여 서로 겹치는 일은 없어 금속리튬의 석출을 방지할 수 있다.

또, 비율(W)을 1.2 ~ 3.5 로 하는 것은 다음의 이유에 의한다.

비율(W)이 1.2 미만이면 양극활물질에 음극집전태브가 겹칠 우려가 있기 때문이다.

또, 비율(W)이 3.5 이상이면 양극활물질의 이용 효율의 저감에 의해 고출력을 얻을 수 없기 때문이다.

(3) 상기 (1) 또는 (2)에 기재한 발명에 있어서, 상기 복수의 양극집전태브 상호의 간격 및 상기 복수의 음극집전태브 상호의 간격이 20㎝ 이상, 80㎝ 이하인 것을 특징으로 한다.

전지의 출력에 따라서 집전태브의 개수를 증가시킬 필요가 있는 경우, 집전태브의 간격을 짧게 하여 집전태브의 개수를 증가시키면 된다.

이때, 집전태브의 간격이 20㎝ 미만으로 한 경우, 집전태브의 개수가 너무 많아서 감기가 곤란해지므로 20㎝ 이상으로 해야 한다.

한편, 집전태브의 간격이 80㎝ 을 넘으면, 집전태브의 개수가 너무 적어서 전위분포에 불균일이 생기므로 80㎝ 이하로 해야 한다.

(4) 상기 (1),(2) 또는 (3)에 기재한 발명에 있어서, 상기 양극집전태브 및 음극집전태브의 각 폭이 10㎜ 이상, 30㎜ 이하인 것을 특징으로 한다.

태브 폭을 규제하는 것은 태브 폭이 10㎜ 미만인 경우, 허용전류가 작아져서 태브의 개수를 증가시킬 필요가 생기지만, 그렇게 하면 양ㆍ음극판의 감기가 곤란해지기 때문이다.

태브 폭이 30㎜ 를 넘는 경우, 폭이 너무 넓어지게 되어 이 경우에 있어서도 마찬가지로 양ㆍ음극판의 감기가 곤란해지기 때문이다.

(5) 밴드형의 양극집전체의 양면에 양극활물질층을 형성하여 양극판을 제작한 후, 이 양극판의 길이방향으로 간격을 두고 복수의 양극집전태브를 고착하는 동시에, 이것과 병행하여 밴드형의 음극집전체의 양면에 음극활물질층을 형성하여 음극판을 제작하는 제1 단계와, 상기 양극집전태브와 대향하도록 음극집전태브를 상기 음극판에 용착하면서, 상기 양극판과 상기 음극판과의 사이에 밴드형의 세퍼레이터를 배치하여 양극판과 세퍼레이터를 와류형으로 감는 제2 단계를 가지는 것을 특징으로 한다.

이와 같이 하여 리튬 2차전지를 제작하면, 상기 (1)에 기재한 구조를 가지는 전지를 간단하게 제작할 수 있다.

(발명을 실시하기 위한 최선의 형태)

본 항에서는 발명을 실시하기 위한 최선의 형태에 대하여 나타냈으며, 본 발명은 다음의 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 실시형태를 도 1 ~ 도 5에 따라서 설명한다.

도 1은 본 발명의 리튬 2차전지의 주요부 구조를 나타낸 사시도이며, 도 2는 그 일부 확대도이다.

와류전극체(10)는 밴드형의 양극판(1)과 밴드형의 음극판(2)이 밴드형의 세퍼레이터(3)를 통하여 와류형으로 감긴 구조로 되어 있다.

양극판(1)에는 그 감는 방향으로 간격을 두고 복수의 양극 집전태브(1d …)가 형성되어 있으며, 또 음극판(2)에는 그 감는 방향으로 간격을 두고 복수의 음극집전태브(2d …)가 형성되어 있으며, 양극집전태브(1d …)와 음극집전태브(2d …)는 세퍼레이터(3)(도 2에 있어서는 이해를 돕기 위하여 파선으로 나타내고 있음)를 통하여 대향하여 배치되어 있다.

각 양극집전태브(1d …)의 상단부는 양극판(1)의 상단부에서 위쪽으로 돌출 형성되어 있으며, 각 음극집전태브(2d …)의 하단부는 음극판(2)의 하단부에서 아래쪽으로 돌출 형성되어 있다.

각 양극집전태브(1d …)의 상단부는 전지덮개(11)에 부착되어 있는 전류단자 (12)에 전기적으로 접속되고, 각 음극집전태브(2d …)의 하단부는 전지 바닥에 부착되어 있는 전류단자(도시하지 않음)에 전기적으로 접속되어 있다.

도 3은 양ㆍ음극판 및 세퍼레이터에 감은 후의 배치상태를 나타낸 평면도이다(단, 이해를 돕기 위하여 양극판(1), 음극판(2) 및 세퍼레이터(3)를 떼어서 나타내고 있다).

도 1 및 도 2를 참조하여 와류전극체(10)의 구조를 상세하게 설명한다.

상기 양극판(1)의 양면에는 양극활물질이 도포된 도포부분(1b …)과, 양극활물질이 도포되어 있지 않은 미도포부분(1c …)이 양극판(1)의 길이방향으로 번갈아 형성되어 있다.

이 미도포부분(1c …)에 있어서, 상기 양극집전태브(1d …)가 양극집전체 (1a)에 고착되어 있다.

한편, 상기 음극판(2)의 양면에는 전면에 걸쳐서 음극활물질이 도포된 도포부분(2b)이 형성되어 있으며, 이 도포부분(2b)의 상기 양극집전태브(1d …)에 대향하는 위치에 음극집전태브(2d …)가 고착되어 있다.

이와 같이 감긴 상태에 있어서, 양극집전태브(1d …)와 음극집전태브(2d …)가 대향하여 배치된다.

따라서, 양극활물질 도포부(1b)와 음극집전태브(2d)가 대향하여 서로 겹치는 일은 없다.

그 결과, 음극측에 리튬이온이 수납될 장소(음극활물질)가 있으므로 금속리튬이 석출한다는 종래 기술의 문제가 해소되어 있다.

도 4는 양극판의 정면도, 도 5는 음극판의 정면도이며, 복수의 양극집전태브 (1d …)의 폭(L1)은 모두 동일하고, 복수의 음극집전태브(2d …)의 폭(L2)은 모두 동일하며, 양극집전태브(1d …)와 음극집전태브(2d …)의 각 폭은 거의 동일하게 되어 있다.

또한, 각 집전태브의 폭(L1),(L2)은 10㎜ 이상, 30㎜ 이하로 되어 있다.

또, 집전태브의 간격(L3)은 20㎝ 이상, 80㎝ 이하로 되어 있다.

이와 같은 집전태브의 폭 및 집전태브 간격의 조건하에, 전지의 출력에 따라서 집전태브의 개수를 증가시킴으로써, 전위분포가 균일하고 또한 고출력의 전지를 얻을 수 있다.

또한, 미도포부분(1c …)의 폭(L4)은 음극집전태브의 폭(L2)보다 크게 설정되어 있으며, 음극집전태브의 폭(L2)에 대한 미도포부분의 폭(L4)의 비율(W)(= L4 /L2)은 1.2 ~ 3.5 의 범위내로 설정되어 있다.

이로써, 양ㆍ음극판을 감을 때에 약간 어긋남이 생겨도 감겨진 상태에 있어서는, 음극집전태브(2d …)는 미도포부분(1c …)의 범위내에 있으며 양극집전태브 (1d …)와 대향하고 있는 상태가 얻어진다.

따라서, 이와 같은 구성에 의해 보다 확실하게 금속리튬의 석출을 방지할 수 있다.

여기서, 상기 구성의 리튬 2차전지를 다음과 같이 하여 제작하였다. 단, L1 = 20㎜, L2 = 20㎜, L3 = 40㎝, L4 = 30㎜ 로 하였다.

먼저, 도 4에 나타낸 바와 같이, 알루미늄으로 이루어지는 밴드형의 양극집전체(1a)(두께 : 18㎛)의 양면에 LiCoO₂로 이루어지는 양극활물질과 탄소로 이루어지는 도전조제(導電助劑)와, 폴리플루오르화 비닐리덴(PVdF)으로 이루어지는 바인더를 혼합한 양극합제를 일정한 간격으로 도포함으로써, 양극집전체(1a)의 양면에 양극활물질 도포부분(1b …)이 형성된 양극판(1)을 제작한다.

이때, 양극집전체(1a)의 길이방향에는 일정한 간격으로 양극활물질이 존재하지 않은 활물질 미도포부(1c)(폭 L4 = 30㎜)가 형성된다.

이것과 병행하여, 도 5에 나타낸 바와 같이 동(銅)으로 이루어지는 밴드형의 음극집전체(2a)(두께 : 15㎛)의 양면에 천연 흑연으로 이루어지는 음극활물질과, PVdF 로 이루어지는 바인더를 혼합한 음극합제를 도포함으로써, 음극집전체(2a)의 양면에 음극활물질이 도포된 도포부분(2b)이 형성된 음극판(2)을 제작한다.

다음에, 상기 양극판(1)에 있어서의 음극판(2)과 대향하는 면에 형성된 활물질 미도포부(1c …)에, 각각 알루미늄으로 이루어지는 양극집전태브(1d …)(폭 L1 = 20㎜)를 초음파 용접법 또는 레이저 용접법을 이용하여 용착한다.

이때, 양극집전태브(1d …)의 간격(L3)은 40㎝ 가 되도록 양극집전태브(1d …)를 배치한다.

이어서, 도 6에 나타낸 바와 같이, 폭(L5)은 양극판(1)의 폭(L6) 및 음극판 (2)의 폭(L7) 보다 약간 커지도록 형성된 세퍼레이터(3)를 준비한다.

그리고, 이 세퍼레이터(3)는 다공성(多孔性) 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌으로 이루어진다.

이어서, 양극판(1), 음극판(2) 및 세퍼레이터(3)를 서로 겹치면서 이들을 와류형으로 감는다.

이 감는 공정에 있어서, 양극집전태브(1d …)에 대향하도록 상기 음극판(2)에 있어서의 양극판(1)과 대향하는 면의 음극활물질 도포부분(2b)상에, 일정한 간격으로 동(銅)으로 이루어지는 음극집전태브(2d …)(폭 L2 = 20㎜)를 초음파 용접법 또는 레이저 용접법에 의해 음극판(2)에 용착하면서 양ㆍ음극판(1),(2)을 감는다.

이와 같이 감는 공정에 있어서 음극집전태브(2d…)를 용착함으로써, 양ㆍ음극판의 감은 상태에 있어서 양극집전태브(1d …)와 음극집전태브(2d …)를 정밀도 좋게 대향시킬 수 있다.

왜냐하면, 감기 전에 음극집전태브(2d …)를 미리 음극판(2)에 용착해 두면, 양극집전태브(1d …)와 음극집전태브(2d …)가 정확하게 대향 배치되어 있어도, 양극ㆍ음극판의 감긴 상태에 있어서는 집전태브의 대향위치에 양극ㆍ음극판의 곡률(曲率)분만큼 어긋남이 생긴다.

따라서, 감을 때에 음극집전태브(2d …)를 용착하면 음극판(2)측에서 어긋남을 흡수할 수 있게 되기 때문이다.

그리고, 양극ㆍ음극판의 곡률을 고려하여 음극집전태브를 미리 음극판에 고착하도록 해도 된다.

또, 이 감는 공정에 있어서, 양극의 활물질 미도포부(1c …)의 폭(L4)은 30㎜ 이며, 음극집전태브(2d …)의 폭(L2)은 20㎜ 이므로, 양극의 활물질 미도포부 (1c …)와 음극집전태브(2d …)의 비율(W)은 1.5 로 되어 있다.

이와 같이, 미도포부분(1c …)의 폭(L4)이 음극집전태브(2d …) 폭(L2)의 1.5 배이므로 여유를 가지고 음극집전태브(2d…)의 용착을 행할 수 있다.

왜냐하면, 전술한 바와 같이 양극활물질 도포부분(1b …)에는 반드시 음극활물질 도포부분(2b …)을 대향시킬 필요가 있지만, 양극활물질 도포부분과 음극집전태브가 부분적으로 겹쳐 감겨 버리면, 그 겹친부분에 있어서 음극활물질이 존재하지 않게 되어 금속리튬이 석출된다는 문제가 생긴다.

그래서, 미도포부분(1c …)의 폭(L4)을 음극집전태브(2d …)의 폭(L2)보다 크게 함으로써, 음극집전태브(2d …)의 부착위치의 정밀도를 높이지 않고 감아서 양극집전태브(1d …)와 음극집전태브(2d …)의 대향위치가 다소 어긋난 경우라도, 미도포부분(1c …)의 범위내에 있어서 음극집전태브(2d …)가 존재하므로, 양극활물질 도포부분(1b …)이 음극활물질이 존재하지 않는 부분과 대향하는 것을 방지할 수 있기 때문이다.

이렇게 하여 양극ㆍ음극판을 감고 와류전극체(4)를 형성한 후, 상기 양극태브(1d …)와 음극태브(2d …)를 금속제의 전지관(罐) 및 전지덮개에 배설한 외부 단자에 각각 전기 용접하였다.

그 후, 에틸렌카보네이트와 디에틸카보네이트(혼합비는 체적비로 1 : 1)와의 혼합용매에 LiPF₆를 1M(몰/ℓ)의 비율로 녹인 비수전해액을 전지관내에 주입한 후, 전지관을 전지덮개로 봉구(封口)함으로써 원통형 리튬 2차전지(높이 400㎜, 직경 60㎜, 전지전압 3.6V, 전지용량 70Ah)를 제작하였다.

[실험 1]

상기 양극의 활물질 미도포부와 집전태브의 비율(W)을 변화시켜 해당 비율 (W)과 충방전사이클수와의 관계를 조사하였으므로, 그 결과를 도 7에 나타낸다.

그리고, 충방전사이클은 정격용량의 70% 인 50Ah 를 방전측에서 행하였다.

충방전전류는 0.4C 로 하였다. 그리고, 충방전사이클에 있어서 50Ah 충전되지 않은 경우, 또는 충방전효율이 99% 미만으로 된 경우를 사이클수명으로 하였다.

도 7에서 명백한 바와 같이, 비율(W)이 1.2 미만에서는 사이클수명이 300사이클 이하로 짧고, 또 비율(W)이 3.5 를 넘으면 사이클 수명이 급격하게 저하된다.

이에 대하여, 비율(W)이 1.2 ~ 3.5 사이에서는 1000 사이클 이상으로 대형 전지로서 충분한 사이클수명을 얻었다.

이와 같은 실험결과로 된 것은 비율(W)이 1.2 미만인 경우에는 태브에 가까운 전극부분에서 반응의 불균일성을 일으키므로, 이곳을 기점으로 열화가 진행되기 쉬워지게 되는 한편, 비율(W)이 3.5 를 넘는 경우는 절대적인 양극활물질량이 부족하므로 충방전시의 심도(深度)가 깊어져서 전지용량이 저하되기 때문이다.

이러한 점에서 양극의 활물질 미도포부와 집전태브의 비율(W)은 1.2 ~ 3.5 인 것이 바람직하다.

[실험 2]

상기 원통형 리튬 2차전지에 있어서의 태브간격(L3)을 변화시켜, 태브간격과 최대출력밀도와의 관계를 조사하였으므로, 그 결과를 도 8에 나타낸다.

도 8에서 명백한 바와 같이, 태브간격(L3)이 80㎝ 까지이면 최대출력밀도가 700W/㎏ 이상인 것에 대하여, 태브간격(L3)이 80㎝ 보다 커지면 최대 출력밀도가 700W/㎏ 보다 작아졌다.

이것은 태브간격(L3)이 80㎝ 이하이면 전극내에 전위분포가 생기기 어려우므로 양호한 출력을 얻을 수 있지만, 80㎝ 보다 크면 집전체내의 전위분포가 커지므로 전지의 내부저항이 커지는 등의 원인으로 출력이 저하되는 것이라고 생각된다.

그리고, 태브간격(L3)이 20㎝ 미만인 경우에는, 태브와 외부단자와의 접속이 곤란했으므로 실용적으로는 적합하지 않다.

또, 이 태브간격(L3)과 출력밀도의 관계는 10Wh ~ 500Wh 크기의 전지에서 거의 동일한 경향을 나타내는 것이 실험에 의해 확인되었다.

이것은 10Wh 미만의 전지의 경우, 전류치가 작으므로 태브를 3개 이상 설치할 필요가 없기 때문이다.

500Wh 를 넘는 전지의 경우, 태브폭을 넓게 할 필요가 있으므로(최소한 5㎝ 보다 큼), 그 결과 감기가 어려워진다는 제조상의 문제가 생기기 때문이다.

(그 외의 사항)

① 양극활물질로서는 상기 LiCoO₂에 한정되는 것은 아니고, 예를들면 Li NiO₂, LiMnO₂, LiFeO₂라도 된다.

② 음극활물질로서는 상기 천연 흑연에 한정되는 것은 아니고, 예를들면 리튬이온을 흡장(吸藏), 방출할 수 있는 합금 및 코크스, 인조흑연, 금속리튬이 예시된다.

③ 비수계 전해액으로서는, 상기 발명을 실시하기 위한 최선의 형태로 나타낸 것 외에, 비닐렌카보네이트, 프로필렌카보네이트 등의 유기용매나, 이들과 디메틸카보네이트, 1,2-디메톡시에탄, 1,2-디에톡시에탄, 에톡시메톡시에탄 등의 저비점용매와의 혼합용매에 LiClO₄, LiCF₃SO₃등의 용질을 0.7 ~ 1.5M(몰/ℓ)의 비율로 녹인 용액이 예시된다.

본 발명에 의하면, 양극집전태브와 음극집전태브가 대향하여 배치되어 있으므로, 양극활물질에 대향하는 위치에 항상 음극활물질이 존재하게 되고, 그 결과 금속리튬의 석출을 방지할 수 있고, 전지의 충방전사이클의 장수명화를 달성할 수 있다.

또, 양극집전태브와 음극집전태브가 길이방향으로 대향하여 배치되어 있으므로, 양ㆍ음극판의 길이방향에 생기는 전위분포의 불균일을 억제할 수 있어, 고출력의 전지를 실현할 수 있다.

또, 집전태브가 양ㆍ음극판의 길이방향에 복수 설치되어 있으므로, 집전효과가 높아지고, 그 결과 전지의 내부저항을 작게 하여 전지성능을 향상시킬 수 있다.

이상으로, 본 발명의 산업상의 의의는 크다.

Claims

밴드형의 양극집전체의 양면에 양극활물질층이 형성된 양극판과, 밴드형의 음극집전체의 양면에 음극활물질층이 형성된 음극판이, 밴드형의 세퍼레이터를 통하여 와류형으로 감기는 와류전극체를 구비한 리튬 2차전지에 있어서,

상기 양극판에는 그 길이방향으로 간격을 두고 복수의 양극집전태브가 고착되어 있으며, 상기 음극판에는 그 길이방향으로 간격을 두고 복수의 음극집전태브가 고착되어 있으며,

양극판 및 음극판이 감긴 상태에 있어서, 이들 복수의 양극집전태브와 복수의 음극집전태브가 각각 세퍼레이터를 통하여 대향하여 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 리튬 2차전지.
제1항에 있어서, 상기 양극판에는 양극활물질이 도포된 도포부분과, 양극활물질이 도포되어 있지 않은 미도포부분이 양극판의 길이방향으로 번갈아 형성되어 있으며, 이 미도포부분의 영역내에 있어서 상기 양극집전태브가 양극집전체에 고착되어 있으며, 상기 양극활물질 미도포부의 폭(L4)과 음극태브의 폭(L2)의 비율 (W)(=L4/L2)이 1.2 ~ 3.5 인 것을 특징으로 하는 리튬 2차전지.
제1항에 있어서, 상기 복수의 양극집전태브 상호의 간격 및 상기 복수의 음극집전태브 상호의 간격이 20㎝ 이상, 80㎝ 이하인 것을 특징으로 하는 리튬 2차전지.
제2항에 있어서, 상기 복수의 양극집전태브 상호의 간격 및 상기 복수의 음극집전태브 상호의 간격이 20㎝ 이상, 80㎝ 이하인 것을 특징으로 하는 리튬 2차전지.
제1항에 있어서, 상기 양극집전태브 및 음극집전태브의 각 폭이 10㎜ 이상, 30㎜ 이하인 것을 특징으로 하는 리튬 2차전지.
제2항에 있어서, 상기 양극집전태브 및 음극집전태브의 각 폭이 10㎜ 이상, 30㎜ 이하인 것을 특징으로 하는 리튬 2차전지.
제3항에 있어서, 상기 양극집전태브 및 음극집전태브의 각 폭이 10㎜ 이상, 30㎜ 이하인 것을 특징으로 하는 리튬 2차전지.
제4항에 있어서, 상기 양극집전태브 및 음극집전태브의 각 폭이 10㎜ 이상, 30㎜ 이하인 것을 특징으로 하는 리튬 2차전지.
밴드형의 양극집전체의 양면에 양극활물질층을 형성하여 양극판을 제작한 후, 이 양극판의 길이방향으로 간격을 두고 복수의 양극집전태브를 고착하는 동시에, 이것과 병행하여 밴드형의 음극집전체의 양면에 음극활물질층을 형성하여 음극판을 제작하는 제1 단계와,

상기 양극집전태브와 대향하도록 음극집전태브를 상기 음극판에 용착하면서, 상기 양극판과 상기 음극판과의 사이에 밴드형의 세퍼레이터를 배치하여 양(兩) 극판과 세퍼레이터를 와류형으로 감는 제2 단계를 가지는 것을 특징으로 하는 리튬 2차전지의 제조방법.