KR20010095139A - 분리기, 겔화된 전해질, 비수용성 전해질, 전극 및비수용성 전해질 셀 - Google Patents

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Abstract

12 이상의 고유 유도 용량을 가지는 무기 화합물은 분리기내에 포함된다. 이것은 기공의 공극에 그리고 근방에 존재하는 비수용성 용매에 함유된 전해질 염으로서 리튬 화합물의 이온 해리도를 개선시키는 반면 이온 전도도를 개선시키기 위하여 이온 도전성에 대한 저항을 감소시킨다.
12 이상의 고유 유도 용량을 가지는 무기 화합물은 겔화된 전해질내에 함유된다. 이것은 겔화된 전해질에 포함된 전해질 염으로서 리툼 화합물의 해리도, 겔화된 전해질의 유전 상수 및 이온 전도도를 개선시키며, 저온 환경하에서 결정화를 방지한다.
12 이상의 고유 유도 용량을 가지는 무기 화합물은 비수용성 전해질에 포함된다. 이것은 전해질 염으로서 리튬 화합물의 해리도를 개선시키며 저온 환경하에서 결정화를 방지한다.
12 이상의 고유 유도 용량을 가지는 무기 화합물은 전극내에 포함된다. 이것은 전극에 그리고 그 근방에 존재하는 비수용성 용매에 함유된 전해질 염으로서 리튬 화합물의 이온 해리도를 개선시키고, 전극에 그리고 그 근방에 존재하는 비수용성 전해질 의 이온 전도도를 개선시킨다.

Description

분리기, 겔화된 전해질, 비수용성 전해질, 전극 및 비수용성 전해질 셀 {SEPARATOR, GELATED ELECTROLYTE, NON-AQUEOUS ELECTROLYTE, ELECTRODE AND NON-AQUEOUS ELECTROLYTE CELL EMPLOYING THE SAME}
본 발명은 셀에 사용되는 분리기, 특히 분리기를 사용하는 비수용 전해질 셀에 관한 것이다. 본 발명은 겔화된 비수용성 전해질에서 얻어진 겔화된 전해질,이런 비수용성 전해질을 이용하는 비수용성 전해질 셀, 셀에 사용되는 비수용성 전해질, 비수용성 전해질을 이용하는 비수용성 전해질 셀, 셀에 사용되는 전극 및 이 전극을 사용하는 비수용성 전해질 셀에 관한 것이다.
현재, 니켈 카드뮴 셀 및 납 셀은 전자 장치용 제 2 셀로서 사용되었다. 최근에, 전자 기술의 진보로, 전자 장치는 크기가 감소되고 휴대성이 개선되었다. 그와 함께, 전자 장치용 제 2 셀의 보다 높은 에너지 밀도에 대한 요구가 상승되었다. 그러나, 방전 용량은 니켈 카드뮴 셀 또는 납 셀에서 낮아서, 에너지 밀도가 충분히 상승되는 것이 불가능하였다.
이들 환경하에서, 소위 비수용성 전해질 셀 분야에서 연구가 활발하게 이루어졌다. 이런 비수용성 전해질 셀은 높은 방전 전압 및 무게의 경량화를 특징으로 한다.
공지된 비수용성 전해질 셀중에, 리튬 용해 및 침전을 나타내는 리튬 셀 및 리튬 이온의 도핑/미도핑을 나타내는 리튬 이온 셀이 있다. 이들 셀에서, 리튬 이온의 전도도는 셀 성능에 상당히 중요한 역할을 한다.
따라서, 높은 용량 및 우수한 부하와, 저온 및 주기 특성을 가지는 셀을 실현하기 위하여, 비수용성 전해질 셀의 셀 시스템 이온 전도도를 어떻게 개선해야 하는지가 어려웠다.
그래서, 비수용성 전해질 셀의 비수용성 전해질에서, 높은화학 및 전기 안정성 및 높은 유전체 상수를 가지는 카보네이트 바탕 또는 에테르 바탕 비수용성 용매, 및 전해질 염으로서 루틴 LiPF6또는 LiBF4보다 높은 해리 정도를 가지는 이미드 바탕 리튬 염을 사용함으로써 이온 전도도를 상승시키는 것이 고안되었다.
다른 한편, 만약 리튬 이온이 포지티브 및 네거티브 전극 사이에서 이동되면, 리튬 이온은 전재질보다 이온 전도도가 낮은 분리기를 통하여 전달될 필요가 있다.
이온 전도에 대한 분리기의 저항을 감소시키기 위하여, 다공성을 증가시키거나 필름 두께를 감소시키는 것이 고안되었다.
그러나, 이온 전도도가 이들 방법에 의해 개선된 분리기에서, 포지티브 및 네거티브 전극의 격판, 기계적 또는 열적 세기 또는 필름 두께의 균일도를 가진 격판으로서 기능하기 위해 문제가 발생되었다. 따라서, 이들 방법은 최적이지 않을 수 있다.
다른 한편, 만약 루틴 용매 및 전해질 염의 결합에 의해 겔화된 전해질이 제공되면, 이온 전도도가 최적일수없다.
게다가, 만약 비수용성 전해질 셀이 루틴 용매 및 전해질 염의 결합에 의해 생성되면, 이온 전도도는 충분하지 않다. 그래서, 용량, 주기 서비스 수명, 무거운 부하 특성 및 저온 특성에서 우수한 비수용성 전해질 셀을 제공하기 쉽지 않다.
또한, 만약 높은 에너지 밀도를 가지는 비수용성 전해질 셀이 실현되지 않으면, 전극의 활성 재료 용량뿐 아니라 셀의 비수용성 전해질 포지티브을 증가시키는 것이 필요하다. 일반적으로, 비수용성 전해질 셀은 활성 재료외에 분리기 및 전류 컬렉터로 만들어진다. 이들 구성요소가 충전/방전과 관련되지 않기 때문에, 비수용성 전해질 셀의 이들 구성요소의 체적은 만약 비수용성 전해질 셀이 높은 에너지밀도이면 가능한한 작다.
분리기 및 전류 컬렉터 체적을 감소를 위하여, 활성 재료의 두께는 가능한한 작게 감소되어, 전극 영역은 가능한한 작게 감소되어야 한다. 그러나, 공지된 방식에서 활성 재료의 두꺼운 두께는 부하 특성을 감소시킨다. 만약 비수용성 전해질 셀 또는 전극을 생성하기 위한 방법이 최적이면, 높은 부하 특성이 유지될 때 활성 재료의 두께를 증가시키는 것이 바람직하지 않다.
그러므로, 본 발명의 목적은 높은 이온 전도도를 가지는 분리기 및 용량, 주기 기간, 부하 특성 및 저온 특성에서 우수한 비수용성 전해질 셀을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 최적의 이온 전도도를 가진 겔화된 전해질 및 용량, 주기 기간, 부하 특성 및 저온 특성에서 우수한 비수용성 전해질 셀을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 최적 이온 전도도를 가지는 비수용성 전해질, 및 용량, 주기 기간, 부하 특성 및 저온 특성에서 우수한 비수용성 전해질 셀을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 비수용성 전해질 셀에 인가될 때 높은 부하 특성을 가지는 전극, 및 활성화 재료가 두꺼운 두께로 형성될지라도 높은 부하 특성을 가지는 비수용성 전해질 셀을 제공하는 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 비수용성 전해질 셀의 예를 도시하는 횡단면도.
도 2는 본 발명에 따른 비수용성 전해질 셀의 변형을 도시하는 평면도.
도 3은 비수용성 전해질 셀을 도시하는 단면도.
도 4는 본 발명을 사용하는 비수용성 전해질 셀의 평면도.
도 5는 본 발명을 사용하는 비수용성 전해질 셀의 단면도.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
1 : 비수용성 전해질 셀 3 : 네거티브 전극
4 : 분리기 5 : 셀 캔
6 : 절연 플레이트 10 : 셀 리드
일측면에서, 본 발명은 12보다 작지 않은 특정 유도 용량을 가지는 무기 화합물을 포함하는 분리기를 제공한다.
다른 측면에서, 본 발명은 네거티브 전극, 네거티브 전극, 비수용성 전해질 및 분리기를 포함하는 비수용성 전해질 셀을 제공하고, 여기서 분리기는 12보다 작지 않은 유도 용량성을 가지는 무기 화합물을 포함한다.
분리기에 부가되는 유전체 특성을 나타내는 무기 화합물은 분리기 구멍에 포화되고 분리기 근처에 존재하는 전해질 염(리튬 염)의 분해 정도를 개선한다.
그 결과 이온 전도도에 대해 분리기의 리튬 이온의 저항이 감소되고 이온 전도도가 개선된다.
분리기의 다공성을 확장하거나 얇은 필름으로서 분리기를 형성할 필요가 없기 때문에, 포지티브 및 네거티브 전극 사이의 격판으로서의 분리기의 기능, 기계적 세기 및 열적 세기는 충분히 달성된다.
그래서, 분리기를 사용하는 비수용성 전해질 셀에서, 포지티브 및 네거티브 전극 사이의 리튬 이온 이동은 우수한 부하 및 저온 특성을 실현하기 위하여 내부 임피던스를 서서히 감소시킨다. 게다가, 만약 리튬 이온의 전도도가 개선되면, 비수용성 전해질 셀의 주기 특성은 동시에 개선된다.
다른 측면에서, 본 발명은 비수용성 용매에서 리튬 함유 전해질 염을 용해하는 중에 차례로 얻어진 비수용성 전해질 용액을 겔화하여 얻어진 겔화된 전해질을 제공한다. 여기서 겔화된 전해질은 12보다 작지 않은 특정 유도 용량성을 가지는 무기 화합물을 포함한다.
다른 측면에서, 본 발명은 네거티브 전극, 네거티브 전극 및 겔화된 전해질을 포함하는 비수용성 전해질 셀, 12보다 작지 않은 특정 유도 용량성을 가지는 무기 화합물을 포함하는 겔화된 전해질을 제공한다.
겔화된 전해질에 부가된 유전체 특성을 나타내는 무기 화합물은 겔화된 전해질의 전해질 염(리튬 염)의 분해 정도를 개선한다. 그 결과 겔화된 전해질의 이온 전도도가 상당히 개선된다.
그래서, 이런 겔화된 전해질을 사용하는 비수용성 전해질 셀에서,포지티브 및 네거티브 전극 사이의 리튬 이온의 이동은 우수한 부하 및 저온 특성을 실현하기 위하여 내부 임피던스를 서서히 감소시킨다. 게다가, 만약 리튬 이온의 이온 전도도가 개선되면, 비수용성 전해질 셀의 주기 특성은 동시에 개선된다.
다른 측면에서, 본 발명은 비수용성 용매, 리튬 함유 전해질 염 및 12보다 낮은 특정 유도 용량성을 가지는 무기 화합물을 포함하는 비수용성 전해질을 제공한다.
다른 측면에서, 본 발명은 네거티브 전극, 네거티브 전극 및 겔화된 전해질을 포함하는 비수용성 전해질 셀을 제공하고, 겔화된 전해질은 12보다 낮은 특정 유도 용량성을 가지는 무기 화합물을 포함한다.
유전체 특성을 나타내고, 비수용성 전해질에 부가된 무기 화합물은 겔화된 전해질의 전해질 염(리튬 염)의 해리 정도를 개선한다. 그 결과 겔화된 전해질의 이온 전도도가 상당히 개선된다.
게다가, 이런 비수용성 전해질을 사용하는 비수용성 전해질 셀에서, 포지티브 및 네거티브 전극 사이의 리튬 이온 이동은 우수한 부하 및 저온 특성을 실현하기 위하여 내부 임피던스를 서서히 감소시킨다. 게다가, 만약 리튬 이온의 전도도가 개선되면, 비수용성 전해질 셀의 주기 특성은 동시에 개선된다.
다른 측면에서, 본 발명은 활성 재료를 포함하는 전극 혼합물 층이 전류 컬렉터상에 형성된 셀에 대해 전극을 제공하고, 여기서 전극 혼합물 층은 12보다 작은 특정 유도 용량성을 가지는 무기 화합물을 포함한다.
다른 측면에서, 본 발명은 네거티브 전극, 네거티브 전극 및 겔화된 전해질을 포함하는 비수용성 전해질 셀을 제공하고, 여기서 활성 재료를 포함하는 전극 혼합물의 층은 네거티브 전극 및/또는 네거티브 전극의 전류 컬렉터상에 형성되고, 무기 화합물을 포함하는 혼합물 층은 12보다 작지 않은 특정 유도 전도성을 가진다.
유전체 성능을 나타내는 무기 화합물이 전극에 부가되면, 전극 근처 또는 전극 혼합물 층에 존재하는 비수용성 전해질의 전해질 염(리튬 염)의 해리 정도가 개선된다. 게다가, 전극 근처 또는 전극 혼합물 층에 존재하는 비수용성 전해질에서, 이온 전도도는 상당히 개선되어, 만약 전극 혼합물이 증가된 두께로 형성되면, 전극 혼합물의 최적 이온 전도도는 달성된다. 만약 이 전극이 비수용성 전해질 셀에 사용되면, 최적 부하 특성이 달성된다.
이 전극을 사용하는 비수용성 전해질 셀에서, 전극 혼합물의 리튬 이온의 전도도는 보다 우수한 부하 및 저온 특성을 실현하기 위하여 내부 임피던스를 감소시키도록 최적화된다. 게다가, 만약 최적 이온의 이온 전도도가 개선되면, 비수용성전해질 셀의 주기 특성은 동시에 개선된다.
상기로부터, 본 발명의 분리기가 12보다 작지 않은 특정 유도 전도성을 가지는 무기 화합물을 포함하기 때문에, 포어에 및 포어 근처 비수용성 전해질에 포함된 전해질 염이 높은 이온 전도도를 위해 제공될 때 리튬 화합물의 해리 정도를 알 수 있다.
다공성 증가 또는 분리기 두께 감소에 대한 필요성이 없기 때문에, 분리기의 격판으로서의 기능은 충분히 보장되고, 분리기는 충분한 기계적 또는 열적 세기를 가진다.
분리기를 사용하는 비수용성 전해질 셀에서, 포지티브 및 네거티브 전극 사이의 리튬 이온 이동은 우수한 부하 및 저온 특성을 실현하기 위하여 내부 임피던스를 서서히 낮추고, 높은 용량성 및 개선된 주기 특성은 동시에 얻어진다.
게다가, 본 발명의 겔화된 전해질이 12보다 작지 않은 특정 유도 용량성을 가지는 무기 화합물을 포함하기 때문에, 전해질 염으로서 리튬 화합물의 해리 정도는 증가되어, 본 발명에 따른 겔화된 전해질은 유전체 상수 및 이온 전도도에서 보다 우수하다. 게다가, 본 발명에 따른 겔화된 전해질은 저온 환경에서 결정화하도록 불감수성이다.
겔화된 전해질을 사용하는 비수용성 전해질 셀에서, 포지티브 및 네거티브 전극 활성화 재료 층 사이의 리튬 이온 이동은 우수한 부하 및 저온 특성을 실현하기 위하여 내부 임피던스를 서서히 감소시키고, 동시에 높은 전도성 및 우수한 주기 특성이 달성된다.
본 발명에 따른 비수용성 전해질이 12보다 작지 않은 특정 유도 용량성을 가지는 무기 화합물을 포함하기 때문에, 전해질 염으로서 리튬 화합물의 해리 정도는 증가되어, 본 발명에 따른 겔화된 전해질은 유전체 상수 및 이온 전도도에서 우수하다. 또한, 본 발명에 따른 비수용성 전해질은 저온 환경에서 결정화하도록 불감수성이다.
게다가, 본 발명에 따른 비수용성 전해질을 사용하는 비수용성 전해질 셀에서, 포지티브 및 네거티브 전극 활성 재료 층 사이의 리튬 이온 이동은 우수한 부하 및 저온 특성을 실현하기 위해 내부 임피던스를 서서히 감소시키고, 동시에 높은 용량성 및 우수한 주기 특성이 달성된다.
본 발명에 따른 전극이 12보다 작지 않은 특정 유도 용량성을 가지는 무기 화합물을 포함하기 때문에, 전극에 및 전극 주변에 존재하는 비수용성 전해질에 포함된 전해질 염으로서 리튬 화합물은 해리 정도가 증가된다.
게다가, 상기 전극을 사용하는 비수용성 전해질 셀에서, 전극 근처 또는 전극에 전극 혼합물 층에 존재하는 비수용성 전해질은 우수한 이온 전도도를 실현하도록 개선되어, 전체 비수용성 전해질 셀의 이온 전도도는 내부 임피던스를 최적으로 감소시킨다. 본 발명에 따른 비수용성 전해질 셀에서, 부하 특성은 비록 네거티브 전극 및/또는 네거티브 전극이 증가된 두께로 형성될지라도 최적이다.
따라서, 우수한 부하 및 저온 특성, 높은 용량성 및 개선된 주기 특성이 얻어진다.
도면을 참조하여, 본 발명에 따른 분리기, 겔화된 전해질, 비수용성 전해질,전극 및 비수용성 전해질 셀은 상세히 설명될 것이다.
다음에서, 분리기 및 비수용성 전해질 셀의 구조 및 성분 재료가 도면과 함께 설명된다. 본 발명은 각각의 얇은 필름 재료 또는 구조가 목표된 성능 또는 목적에 따라 선택될 수 있기 때문에 도시적인 방법으로 제공된 비수용성 전해질 셀로 제한되지 않는다.
본 발명에 따른 분리기는 예를들어 비수용성 전해질 셀에 사용되고 접촉을 방지하며 포지티브 및 네거티브 전극 활성 재료 사이를 짧게하는데 사용되고, 전해질 용액으로 포화됨으로써 이온 전도 필름으로서 기능한다.
상기 분리기는 각각의 유니트로서 올레핀 또는 비닐리덴 플루오라이드를 포함하는 폴로올레핀 또는 폴리비닐리덴 플루오라이드 같은 높은 분자 재료로 형성된다. 분리기는 다수의 미세한 포어를 가지는 다공성 필름이다.
본 발명의 분리기는 12보다 작은 특정 유도 용량성을 가지는 무기 화합물을 포함한다.
12보다 작지 않은 특정 유도 용량성을 가지는 무기 화합물중에, 강유전성을 나타내고 파라전기를 나타내는 것이 있다. 이것은 만약 특정 유도 용량이 12보다 작지 않으면 문제되지 않는다. 보다 높은 값의 특정 유도 용량성은 바람직하다. 강유전성을 나타내는 무기 화합물은 BaO에 의해 예시된다.
이들 화합물은 화학적으로 안정되고 불용해성이거나 비수용성 전해질에서 어렵게 녹는다. 게다가, 상기 화합물은 이온으로 해리되지 않고, 전기 화학적으로 안정되고 네거티브 전극 및 네거티브 전극과 반응되지 않는다.
상기된 무기 화합물의 성분에 의해, 분리기 주변에 존재하는 비수용성 전해질 또는 분리기 포어에 포함된 전해질 염같은 리튬 화합물은 해리 정도가 높게되고, 분리기의 리튬 이온에 대한 저항은 이온 전도도를 상승시키도록 낮아진다.
상기 분리기는 단층 또는 다층 필름일 수 있다. 만약 분리기가 다층 필름이면, 특정 유도 용량성을 가지는 무기 호합물이 선택적인 층에 분산되는 것이 충분하다. 물론, 만약 분리기가 다층 구조이면, 12보다 작지 않은 특정 유도 용량성을 가지는 무기 화합물은 두 개 이상의 층 또는 층 전체에 분산된다.
다음에, 겔화된 전해질 및 비수용성 전해질 셀을 형성하는 구조 또는 재료가 도시적 구조 또는 예시적 재료로서 설명된다. 그러나, 본 발명이 예시적으로만 얻어진 비수용성 전해질 셀로 제한되지 않고, 각각의 얇은 필름 재료 또는 임의의 적당한 구조는 목표된 목적 또는 특성에 따라 선택될 수 있다.
본 발명에 따른 겔화된 전해질은 네거티브 전극 활성화 재료 및 네거티브 전극 활성화 재료 사이 이온 전도체 역할을 한다.
비수용성 요애는 에틸렌 카보네이트, 프로필렌 카보네이트, 디메틸 카보네이트, 에틸메틸 카보네이트, 디에틸 카보네이트, γ-부틸로랙톤, 에틸프로필 카보네이트, 디프로필 카보네이트, 부틸 프로필 카보네이트, 디부틸 카보네이트, 1, 2 디메톡시에탄 및 1, 2 디에톡시에탄에 의해 설명된다.
전해질 염으로서, LiPF6, LiBF4, LiN(C2F5SO2)2, LiN(CF3SO2)2및 LiCF3SO3중에서 선택된 적어도 하나의 리튬 화합물은 사용될 수 있다.
높은 분자 매트릭스로서, 각각의 유니트로서 비닐이덴 플루오라이드, 아크릴로니트라일, 에틸렌 옥사이드, 프로필렌 옥사이드 및 메타크릴로니트라일은 사용된다. 높은 분자 매트릭스의 특정 예는 폴리비닐리덴 플루오라이드, 폴리아크릴로니트라일, 폴리에틸렌 옥사이드, 폴리프로필렌 옥사이드 및 폴리메타아크릴로니트라일을 포함한다.
겔화된 전해질은 12보다 작지 않은 특정 유도 용량성을 가지는 무기 화합물을 포함한다. 12보다 작지 않은 특정 유도 용량성을 가지는 무기 화합물 중에는 강유전성 및 파라전기를 나타내는 것이다. 이것은 만약 특정 유도 용량성이 12보다 작지 않으면 문제되지 않는다. 보다 높은 특정 유도 용량성은 바람직하다. 강유전성을 나타내는 무기 화합물은 BaTiOa및 TiO2에 의해 설명된다. 강유전성을 나타내는 무기 화합물은 BaO이다.
이들 화합물은 겔화된 전해질에 녹지 않거나 약간 녹는다. 이들 화합물은 이온으로서 해리되지 않는다. 이들 화합물은 전기화학적으로 안정되고 네거티브 전극 및 네거티브 전극과 반응하지 않는다.
겔화된 전해질이 상기된 바와같이 12보다 작지 않은 특정 유도 용량성을 가지는 무기 화합물을 포함하기 때문에, 전해질 염으로서 리튬 화합물은 개선된다. 다른 한편, 겔화된 전해질이 유전체 무기 화합물에 부가되기 때문에, 유전체 상수가 보다 높게 된다. 게다가, 무기 화합물이 겔화된 전해질에 부가되기 때문에, 응고점은 낮아진다. 상기 효과하에서, 겔화된 전해질은 저온에서 결정화하는데 민감하지 않다.
다음 설명에서 분명한 바와같이, 12보다 작지 않은 특정 유도 용량성을 가지는 무기 화합물은 겔화된 전해질에 포함되고, 전해질 염 같은 리튬 화합물은 해리 정도를 개선한다. 결과적으로, 겔화된 전해질은 무기 전도도를 개선하며, 그 유전체 상수는 보다 높아진다. 상기 효과에 의해, 겔화된 전해질은 저온에서 결정화에 영향을 덜 미친다.
다음에서, 비수성 전해질 및 비수성 전해질 셀을 만드는 각각의 얇은 필름의 구조 또는 재료는 예를들어 도시적인 구조 또는 재료에 의해 설명된다. 그러나, 본 발명은 예로서 얻어진 비수성 전해질 셀로 제한되는 것이 아니고, 각각의 얇은 필름의 적당한 구조 또는 재료는 목표된 목적 또는 특성에 따라 선택될 수 있다.
본 발명에 따른 비수성 전해질은 포지티브 및 네거티브 전극 사이에 이온 전도체 역할을 한다.
비수성 용매로서, 상기된 비수성 전해질에 사용되는 다포지티브한 비수성 용매가 사용된다.
전해질 염으로서, 상기된 전해질 염이 사용될 수 있다.
본 발명의 비수용성 전해질은 12보다 작지 않은 유전체 상수를 가지는 무기 화합물을 포함한다.
비수용성 전해질은 비수용성 용매에서 상기된 바와같이 12보다 작지 않은 특정 유도 용량성을 가지는 무기 화합물을 분산하고 비수용성 전해질에서 리튬 함유 전해질 염을 용해함으로써 제공된다.
12보다 작지 않은 특정 유도 용량성을 가지는 무기 화합물중에서, 강유전성 및 파라전기를 나타내는 것이 있다. 이것은 만약 특정 유도 용량성이 12보다 작지않으면 문제가 되지 않는다. 보다 높은 특정 유도 용량성이 바람직하다. 강유전성을 나타내는 무기 화합물은 BaTiO3및 TiO2이다. 강유전성을 나타내는 무기 화합물은 BaO이다.
이들 화합물은 화학적으로 안정되고 겔화된 전해질에서 용해되지 않거나 조금 용해된다. 이들 화합물은 이온으로서 해리되지 않는다. 이들 화합물은 전기화학적으로 안정되고 네거티브 전극 및 네거티브 전극과 반응하지 않는다.
비수용성 전해질이 상기된 바와같이 12보다 작지 않은 특정 유도 용량성을 가지는 무기 화합물을 포함하기 때문에, 전해질 염으로서 리튬 화합물은 해리 정도를 높이게 된다. 다른 한편, 겔화된 전해질이 유전체 무기 화합물과 함께 부가되기 때문에, 유전체 상수가 상승된다. 게다가, 무기 화합물이 겔화된 전해질에 부가되기 때문에, 응고점은 낮아진다. 상기 효과하에서, 비수용성 전해질은 저온에서 결정화에 영향을 덜 받는다.
다음 설명으로부터 분명한 바와같이, 12보다 작지 않은 특정 유도 용량성을 가지는 무기 화합물이 비수용성 전해질에 포함되기 때문에, 전해질 염으로서 리튬 화합물은 해리 정도를 개선시킨다. 결과적으로, 겔화된 전해질은 이온 전도도가 개선되고, 유전체 상수는 높아진다. 게다가, 겔화된 전해질은 저온에서 결정화에 덜 민감하다.
다음에서, 비수용성 전해질 및 비수용성 전해질 셀을 형성하는 각각의 얇은 필름 구조 또는 재료는 도시적인 구조 또는 재료를 이용하여 설명된다. 그러나, 본 발명은 예로서 얻어진 비수용성 전해질 셀에 제한되지 않고, 각각의 얇은 필름의 적당한 구조 또는 재료가 목표된 목적 또는 특성에 따라 선택될 수 있다.
셀을 위한 전극은 전극 금속으로 형성된 전류 컬렉터상에 형성된 활성 재료를 포함하는 전극 혼합물 층이다. 전극 혼합물 층은 추후 설명드릴 바와같이 만약 전극이 네거티브 전극이면 네거티브 전극 활성 재료를 포함하고, 만약 전극이 네거티브 전극이면 네거티브 전극 활성 재료를 포함한다. 전극은 필요에 따라 바인더 및 충전 매체와 함께 부가된다.
상기된 성분외에, 12보다 작지 않은 특정 유도 용량성을 가지는 무기 화합물은 본 발명에 따른 셀에 대한 전극에 포함된다.
12보다 작지 않은 특정 유도 용량성을 가지는 무기 화합물중에, 강유전성 및 파라전기를 나타내는 것이 있다. 이것은 특정 유도 용량성이 12보다 작지 않으면 문제가 되지 않는다. 보다 높은 특정 유도 용량성이 바람직하다. 강유전성을 나타내는 무기 화합물은 BaTiO3및 TiO2이다. 강유성을 나타내는 무기 화합물은 BaO이다.
이들 화합물은 화학적으로 안정되어 비수용성 전해질에서 녹지 않거나 약간 녹는다. 이들 화합물은 이온으로서 해리되지 않는다. 이들 화합물은 전기화학적으로 안정되고 전극과 반응되지 않는다.
다음 설명에서 명백한 바와같이, 본 발명을 사용하는 셀 전극에서, 전극 그처 및 전극 혼합물 층에 존재하는 비수용성 전해질의 전해질 염은 해리 정도가 개선되어 이온 전도도가 개선된다. 그래서, 만약 전극이 비수용성 전해질 셀에 사용되면, 셀의 우수한 부하 특성이 달성된다.
본 발명을 사용하는 분리기를 사용하여 제공된 비수용성 전해질은 이제 설명된다.
도 1을 참조하여, 비수용성 전해질 셀(1)은 분리기(40)의 삽입물로 단단하게 코일된 스트립형 네거티브 전극(2) 및 스트립형 네거티브 전극(3)으로 구성된 셀 엘리먼트이다. 이렇게 형성된 셀 엘리먼트는 셀 캔(5)내에 하우징된다.
네거티브 전극(2)은 전류컬렉터상 바인더 및 네거티브 전극 활성 물질을 포함하는 네거티브 전극 혼합물을 코팅하고 결과적인 생산물을 드라이함으로써 제공된다. 전류 컬렉터는 알루미늄 포일 같은 금속 포일로 구성된다.
네거티브 전극 활성 재료는 제공될 셀 형태에 따라 금속 산화물, 금속 설파이드 또는 임의의 특정 높은 폴리머 재료이다.
예를들어, 만약 셀이 리튬의 용해 및 침전을 나타내는 리튬 셀이면, TiS2, MoS2, NbSe2또는 V2O5같은 리튬 없는 금속 설파이드 또는 산화물 또는 폴리아세틸렌 또는 폴리피롤 같은 높은 중합체 재료가 사용될 수 있다.
만약 제공될 셀이 리튬 이온의 도핑/비동핑을 나타내는 리튬 이온 셀이면, M이 하나 이상의 전이 금속이고 x가 셀의 충전/방전 상태로 인해 달라지는 LiMO2로 구성된 리튬 화합물 산화물은 0.05보다 작지 않고 1.10보다 크지 않은 것이 사용된다. 리튬 화합물 산화물로 만들어진 전이 금속(M)은 바람직하게 Co, Ni 또는 Mn이다. 리튬 화합물 산화물의 특정 예는 LiCoO2, LiNiO2, LiNiyCo1-yO2, 여기서 0<y<1, LinMn2O4및 LiMPO4를 포함하고, 여기서 M은 Fe 같은 하나 이상의 전이 금속이다.
리튬 화합물 산화물은 고전압을 생산할 수 있고 에너지 밀도가 관련되는한 최적 네거티브 전극 활성 재료를 나타낸다. 만약 상기된 네거티브 전극 활성화 재료가 네거티브 전극 활성화 재료를 형성하는데 사용되면, 임의의 적당한 공지된 충전 매체 또는 바인더는 부가제로서 사용된다.
네거티브 전극(3)은 네거티브 전극 활성 재료 및 전류 컬렉터상 바인더를 포함하는 네거티브 전극 혼합물을 코팅하고 결과적인 생산물을 건조시킴으로써 제공된다. 전류 컬렉터로서, 구리 포일같은 금속 포일이 사용된다.
리튬의 용해 및 침전을 나타내는 리튬 셀을 제공하기 위하여, 리튬을 흡장하고 방출하는 금속 리튬 또는 리튬 합금은 네거티브 전극 활성 재료로서 사용될 수 있다.
도핑/비도핑 리튬 이온을 나타내는 리튬 이온 셀을 제공하기 위하여, 겔화하기 어려운 카본 재료 또는 겔화된 바탕 카본 재료를 사용하는 것이 가능하다. 특히, 그래파이트, 메소카본 마이크로비드 같은 카본 파이버, 메소 페이스 카본 파이버, 파이로카본, 피치 코크 같은 코크, 니들 코크 또는 페로레움 코크, 유리 카본, 적당한 온도에서 열처리에 의해 페놀릭 또는 푸란 수지 같은 소결된 유기 고분자 화합물, 또는 활성화된 목탄 같은 카본 재료가 사용될 수 있다. 이들 재료로부터 네거티브 전극을 제공할 때, 임의의 적당한 공지된 바인더가 사용될 수 있다.
비수용성 전해질은 비수용성 용매에 전해질 염을 녹임으로써 제공된다.
프로필렌, 바보네이트, 에틸렌 카보네이트, 디메소옥시에탄, 디메틸 카보네이트, 디에틸 카보네이트, γ-부틸로라톤, 테트라하이드로푸란, 2 메틸테트라하이드로푸란, 1,3 디옥소렌, 4 메틸 1, 3 디옥소란, 디에틸레터, 술포란, 메틸 술포란, 메틸 라테이트 술포란, 아세토니트라일, 프로피어니트라일 또는 메틸 프로피어네이트 같은 비수용성 전해질 용앵에 사용된 다포지티브한 비수용성 용매는 사용될 수 있다. 이들 비수용성 용매는 단독 또는 혼합물로서 사용될 수 있다.
전해질 염으로서, LiPF6, LiBF4, LiCF3SO3, LiN(CF3SO2)2, LiN(C2F5SO2)2중 적어도 하나의 화합물이 사용된다.
네거티브 전극 및 네거티브 전극은 서로 단단하게 고정되고, 그 사이에 분리기(4)가 제공되고, 셀 엘리먼트를 완성하기 위하여 나선형으로 여러번 코일된다.
니켈과 연결된 내부 표면인 철 셀 캔(5)의 하부에서, 절연 플레이트(6)는 삽입되고, 셀 엘리먼트는 그 위에 배치된다.
네거티브 전극(3)에 의해 전류 수집을 보장하기 위하여, 니켈로 형성된 네거티브 전극 리드(7)중 하나의 단부는 네거티브 전극(3)에 압축 설치되고, 다른 네거티브 전극 리드(7)의 단부는 셀 캔(5)에 용접된다. 이것은 셀 캔(5)을 네거티브 전극(3)에 전기적으로 접속시키고 상기 캔은 비수용성 전해질 셀(1)의 외부 네거티브 전극 단자로서 사용된다.
네거티브 전극(2)에 의해 전류 수집을 보장하기 위하여 네거티브 전극 리드(8)의 한쪽 단부는 알루미늄으로 형성되고, 리드(8)의 다른쪽 단부는 전류 중단을 위해 얇은 시트(9)의 중간과 함께 셀 리드(10)에 전기적으로 접속된다. 이런 시트(9)는 셀 내부 압력에 따라 전류를 중단한다. 이것은 셀 리드(10)가 네거티브 전극(2)에 전기적으로 접속하도록 하여 리드는 비수용성 전해질 셀(1)의 외부 네거티브 전극 단자로서 사용될 수 있다.
비수용성 전해질 용액은 셀 캔(5)에 주입된다. 이 비수용성 전해질 용액은 이전에 설명드린 바와같이 비수용성 용매에 전해질 염을 녹임으로써 제공된다.
최종적으로, 셀 캔(5)은 원통형 비수용성 전해질 셀(1)을 완성하기 위하여 적소에 셀 리드(10)을 고정하도록 아스팔트로 코팅된 절연 밀봉 가스켓을 통하여 코크된다.
상기된 비수용성 전해질 셀(1)이 분리기로서 12보다 작지 않은 특정 유도 용량성을 가지는 무기 화합물을 포함하는 분리기(4)를 사용하기 때문에, 리튬 이온은 네거티브 전극(2) 및 네거티브 전극(3) 사이에서 서서히 이동되어 셀 내부 임피던스가 작아진다.
그 결과 높은 부하 특성, 우수한 저온 특성, 높은 셀 용량이 발생되고 주기 특성이 개선된다.
비록 비수용성 전해질 셀(1)의 모포지티브이 원통형일지라도, 셀(1)은 사각형, 코인형 또는 버튼형 같은 임의의 적당하 다른 모포지티브일 수 있고, 셀(1)의 크기 또는 모포지티브에 대한 제한이 없다.
비록 다음 설명이 용액형 비수용성 전해질 및 전극 갠을 이용하는 예를 참조하여 이루어질지라도, 셀 캔을 사용하지 않고 외부 재료로서 적층된 필름을 가진 얇은 셀은 만약 겔화된 전해질 또는 고형 전해질이 상기된 비수용성 전해질로서 사용되면 사용될 수 있다.
겔화된 전해질 또는 고형 전해질은 전해질 염, 그 안에 전해질 염을 녹이기위한 비수용성 전해질, 및 비수용성 용매를 홀딩하기 위한 고분자 매트릭스로 기본적으로 구성된다.
비수용성 용매 또는 전해질 염으로서, 비수용성 용매 또는 전해질 염은 용액형 비수용성 전해질(52)의 경우와 유사하다.
고분자 매트릭스는 겔화된 또는 고형 상태 같은 사용 상태에 따라 폴리비닐리덴 플루오라이드, 폴리아크릴로니트라일, 폴리에틸렌 옥사이드, 폴리프로필렌 옥사이드 및 폴리메탄아크릴로니트라일중에서 선택될 수 있다.
도 2 및 도 3은 얇은 형태의 비수용성 전해질 셀(20)의 도시적인 구조를 도시한다. 이런 비수용성 전해질 셀(20)은 외부 필름(25)의 내부내에 밀봉된 셀 엘리먼트(24)로 구성된다. 셀 엘리먼트(24)는 네거티브 전극 활성 재료층을 가지는 네거티브 전극(21) 및 네거티브 전극 활성 재료 층을 가지는 네거티브 전극(22)으로 만들어지고, 네거티브 전극(21) 및 네거티브 전극(22)은 그 사이에 분리기(23)를 가지고 적층된다.
네거티브 전극(21)의 전류 컬렉터는 네거티브 전극 리드(26)에 접속되고, 네거티브 전극(22)의 전류 컬렉터는 네거티브 전극 리드(27)에 접속된다. 외부 필름(25)에 대한 네거티브 전극 리드(26)의 밀봉 부 및 외부 필름(25)에 대한 네거티브 전극 리드(27)의 밀봉부에서, 절연 특성을 보장하기 위한 삽입된 수지 필름(28)이 있다. 수지 필름(280의 한쪽 단부는 외부로 연장된다.
네거티브 전극(21) 및 네거티브 전극(22)의 활성 재료 층은 응고되는 겔화된 전해질의 포화 층이다. 포지티브극(21) 및 네거티브 전극(22)은 분리기(23)를 통하여 함께 적층되고, 겔화된 전해질의 각각의 층은 서로 면한다.
그래서, 분리기(23)는 겔화된 전해질 또는 그 안에 포함된 전해질 염을 녹이는 비수용성 용매로 부분적으로 포화된다.
만약 12보다 작지 않은 특정 유도 용량성을 가지는 무기 화합물을 포함하는 분리기가 분리기(23)로서 사용되면, 내부 임피던스는 낮아지고, 부하 특성, 저온 특성, 용량 및 주기 특성은 상기된 비수용성 전해질 셀(1)에서 처림 적당하게 개선된다.
본 발명을 사용하는 겔화된 전해질을 사용하여 제공된 비수용성 전해질 셀은 이후에 설명된다.
도 4 및 도 5를 참조하여, 겔화된 전해질 셀(31)은 외부 필름(36)내에 수용된 셀 엘리먼트(35)로 구성된다. 셀 엘리먼트(35)는 겔화된 전해질(34)의 포지티브쪽 측면상에 네거티브 전극 활성 재료(32) 층 및 네거티브 전극 활성 재료(33) 층으로 만들어진다. 네거티브 전극 활성 재료(32) 층 및 네거티브 전극 활성 재료(33) 층은 네거티브 전극 리드(37) 및 네거티브 전극 리드(38)에 각각 접속된다. 네거티브 전극 리드(37) 및 네거티브 전극 리드(38)는 수지 필름(39)을 통하여 외부 필름(36)에 본딩된다.
도 4에서, 겔화된 전해질(31), 네거티브 전극 활성 재료(33)의 층 및 네거티브 전극 활성 재료(34) 층은 도면에서 생략되었다. 도 5에서, 네거티브 전극 리드(37), 네거티브 전극 리드(38) 및 수지 필름(39)은 도면에서 생략된다.
네거티브 전극 활성 재료(32)로서, 상기된 리튬 셀 또는 리튬 이온 셀에 사용된 재료는 사용될 수 있다.
네거티브 전극 활성 재료는 예를들어 알루미늄의 네거티브 전극 전류 컬렉터의 한표면상에코팅되고, 건조된후, 네거티브 전극 활성 재료(32) 층을 제공하기 위하여 롤 압축에 의해 압축 몰딩된다.
네거티브 전극 활성 재료로서, 리튬을 흡장하고 방출할 수 있는 금속 리튬 또는 리튬 합금은 만약 상기된 리튬 용해 및 침전을 나타내는 리튬 호출이 제공되면 사용될 수 있다.
네거티브 전극 활성 재료층은 예를들어 구리의 네거티브 전극 전류 컬렉터의 한표면상에 코팅되고 건조된후, 네거티브 전극 활성 재료(33)의 층을 제공하기 위하여 롤 압축에 의해 압축 몰딩된다.
셀 엘리먼트(35) 형성시, 겔화된 전해질(34)은 네거티브 전극 활성 재료(32) 층 및 네거티브 전극 활성 재료(33) 층의 한 표면에 코팅되고 겔화된 전해질(34)을 운반하는 층(32, 33)의 표면은 서로 적층된다.
상기된 예에서, 분리기는 사용되지 않지만, 상기 분리기는 층(32, 33)이 서로 면하는 겔화된 전해질(34)를 유지하는 표면과 함께 서로 적층될 때 삽입될 수 있다. 이런 분리기로서, 공지된 폴리올레피닉 분리기가 사용될 수 있다.
셀 엘리먼트(35)는 외부 보호층, 알루미늄 층 및 열 용접 층(최내부 적층부 층)으로 구성된 열 밀봉형 시트 모포지티브 적층 필름에 의해 형성되는 외부 필름(36)에 수용된다.
가열 용접 층 및 외부 보호층 재료는 예를들어 플라스틱 필름이다. 가열 용접 층을 형성하는 플라스틱 필름(36)은 만약 재료가 열가소성 재료이면 상기 재료와 관련없이 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 또는 나일론(상표명)으로 형성된다.
네거티브 전극 리드(37) 및 네거티브 전극 리드(38)는 네거티브 전극 활성 재료(32) 층 및 네거티브 전극 활성 재료(33)층에 부착되고, 외부 전자장치에 전기적으로 접속된다. 예를들어 네거티브 전극 리드(37)에 사용된 재료는 알루미늄, 티타늄 및 그 합금을 포함한다. 네거티브 전극 리드(38)에 사용된 재료의 예는 구리, 니켈 및 그 합금을 포함한다.
수지 필름(39)은 외부 필름(36), 네거티브 전극 리드(37) 및 네거티브 전극 리드(38) 사이 접촉부에 설치된다. 수지 필름(39)의 제공은 외부 필름(36)의 버닝으로 인한 단락을 방지하고 외부 필름(36), 네거티브 전극 리드(37) 및 네거티브 전극 리드(38) 사이의 접촉을 개선하는데 효과적이다.
만약 재료가 네거티브 전극 리드(37) 및 네거티브 전극 리드(38)에 부착을 나타내면 수지 필름(39)의 재료 형태에 특정 제한이 없다. 그러나, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 변형된 폴리에틸렌, 변형된 플리프로필렌 또는 그것의 공중합체 같은 폴리올레핀 수지를 사용하는 것이 바람직하다.
상기된 비수용성 전해질 셀(1)은 네거티브 전극 층 및 네거티브 전극(33)층 사이의 비수용성 전해질 리튬 이온 이동이 서서히 발생하기 때문에 12 또는 그 이상의 특정 유도 용량성을 가지는 무기 화합물을 포함하는 겔화된 전해질(4)을 사용하고, 따라서 내부 임피던스가 낮아진다.
그러므로, 우수한 부하 특성, 저온 특성 및 높은 용량성이 달성될뿐 아니라주기 특성도 개선된다.
본 발명을 사용하는 비수용성 전해질을 이용하여 제공된 비수용성 전해질 셀이 이후에 설명된다.
비수용성 전해질 셀(1)은 서로 단단하게 고정된 스트립형 포지티브 및 네거티브 전극(2 및 3), 그 사이의 분리기(4)로 구성되고, 도 1에 도시된 바와같이 코일 세트를 완성하기 위하여 나선형으로 여러번 코일된다.
네거티브 전극 활성 재료로서, 상기된 바와같은 금속 산화물, 금속 설파이드 또는 특정 고분자 재료는 셀 형태에 따라 사용될 수 있다.
만약 상기된 바와같이 리튬 용해 및 침전을 나타내는 리튬 셀이 제공되면, 리튬을 흡장하고 방출하는 금속 리튬 또는 리튬 합금은 네거티브 전극 활성 재료로서 사용된다.
상기된 바와같이 얻어진 포지티브 전극(2) 및 네거티브 전극(3)은 분리기(4)를 통하여 서로 단단하게 접촉되고, 셀 엘리먼트를 완성하기 위하여 여러번 나선형으로 코일된다.
절연 플레이트(6)는 철의 셀 캔(5) 하부에 배치되고, 그 내부 표면은 니켈 플레이트와 정렬되고 셀 엘리먼트는 그 안에 하우징된다.
네거티브 전극(3)의 전류 수집을 보장하기 위하여, 니켈의 네거티브 전극 리드(7)의 한쪽 단부는 네거티브 전극(3)에 압축 설치되고, 다른쪽 단부는 셀 캔(5)에 용접된다. 이것은 네거티브 전극(3)에 셀 캔(5)을 접속시켜서 셀 캔(5)은 비수용성 전해질 셀(1)의 외부 음의 단자를 보장한다.
또한, 네거티브 전극(2)의 전류 수집을 보장하기 위하여, 예를들어 알루미늄인 네거티브 전극 리드(8)의 한쪽 단부는 네거티브 전극(2)상에 장착되고, 다른쪽 단부는 전류 중단(9)을 위하여 얇은 플레이트를 통하여 셀 리드(10)에 전기적으로 접속된다. 전류 중단(9)을 위한 이런 얇은 플레이트는 셀의 내부 압력에 따라 전류를 중단한다. 이것은 셀 리드(10)를 네거티브 전극(2)에 접속시켜서 비수용성 전해질 셀(1)의 외부 네거티브 전극으로서 작동하게 한다.
이런 셀 캔(5)에는 상기된 바와같이 비수용성 용매의 전해질 염을 용해하는중에 제공된 비수용성 전해질 용액이 방출된다.
최종적으로, 셀 캔(5)은 원통형 비수용성 전해질 셀을 제조하기 위하여 아스팔트로 코팅된 절연 밀봉 가스켓(11)을 통하여 콜크된다.
12보다 작지 않은 특정 유도 용량성을 가지는 무기 화합물이 비수용성 전해질에 포함되는 상기된 바와같이 비수용성 전해질 셀에서, 포지티브의전극(2) 및 네거티브 전극(3)에서 리튬 이온 이동은 내부 임피던스를 서서히 낮춘다.
그 결과 높은 부하 특성, 우수한 저온 특성, 높은 셀 용량 및 개선된 주기 특성이 발생한다.
본 발명을 사용하는 전극을 이용하여 제공된 비수용성 전해질 셀이 이제 설명된다. 비수용성 전해질 셀(1) 및 겔화된 전해질 셀(20)은 도 2 및 도 3에 도시된 바와같은 구조와 유사하다. 도 2 및 도 3에 도시된 셀(1 및 20)의 차이는 12보다 작지 않은 특정 유도 용량성을 가진 무기 화합물이 전극 혼합물층에 포함되는지 않는지와 전극 구조이다.
그래서, 비수용성 전해질 셀 및 겔화된 전해질 셀은 상기된 바와같이 구성 조건과 동일하다.
상기된 바와같이 구성된 비수용성 전해질 셀 또는 겔화된 전해질 셀에서, 12보다 작지 않은 특정 유도 용량성을 가지는 무기 화합물은 네거티브 전극 및/또는 네거티브 전극에 포함된다. 만약 12보다 작지 않은 이런 특정 유도 용량성을 가진 무기 화합물이 네거티브 전극에 포함되면, 네거티브 전극 혼합물에 상기 화합물이 부가되고, 반면 만약 화합물이 네거티브 전극에 포함되면, 상기 화합물이 네거티브 전극 혼합물에 부가된다. 그 결과 전극 혼합물 층 또는 전극 근처에 존재하는 비수용성 저해질의 해리 정도는 이온 전도도를 개선하도록 개선된다.
다음 설명으로부터 도시된 바와같이, 12보다 작지 않은 특정 유도 용량성을 가지는 무기 화합물이 포지티브 및 네거티브 전극 한쪽 및 포지티브쪽에 포함되기 때문에, 비수용성 전해질 셀 또는 겔화된 전해질 셀은 전극 근처 또는 전극 혼합물층에 존재하는 비수용성 전해질의 해리 정도를 개선하고 이온 전도도를 개선한다. 그 결과 비수용성 전해질 셀 또는 겔화된 전해질 셀의 이온 전도도가 개선되고 내부 임피던스가 낮아진다. 게다가, 비수용성 전해질 셀은 만약 네거티브 전극 및/또는 네거티브 전극의 활성 재료가 보다 두꺼운 두께로 형성되도 최적의 부하 특성을 나타낸다.
그 결과, 높은 부하 특성, 우수한 저온 특성, 높은 셀 용량성 및 개선된 주기 특성이 발생한다.
예
본 발명은 실험 결과를 바탕으로 몇몇 실험을 참조로 설명된다.
<분리기에서 무기 화합물을 포함하는 비수용성 전해질 셀>
예 1
첫째, 네거티브 전극 활성 재료층이 제공된다. 첫째, 90 중량부의 가루 그래파이트 분말 및 바인더로서 10 중량부의 폴리비닐리덴 플루오라이드는 네거티브 전극 혼합물을 형성하기 위하여 함께 혼합된다. 그 다음 이 네거티브 전극 혼합물은 슬러리를 형성하도록 N 메틸 피로리돈으로 분산된다. 이 슬러리는 스트립형 구리 포일의 한표면에 10㎛ 두께로 균일하게 코팅되고, 추후 네거티브 전극 전류 컬렉터를 나타낸다. 그 결과 생산물은 네거티브 전극 활성 재료층을 형성하기 위하여 건조되고 롤 압축으로 압축 변형된다.
네거티브 전극 활성 재료층이 제공된다. 첫째 LiCO3및 CoCO3가 0.5 내지 1.0의 분자 비율로 함께 혼합되고 LiCoO4를 형성하기 위하여 5시간 동안 900℃에서 소결된다. 충전 매체로서 91 중량부의 LiCoO2, 6 중량부의 그래파이트 및 3 중량부의 폴리비닐리덴 풀루오라이드는 네거티브 전극 혼합물을 형성하기 위하여 함께 혼합된다. 이런 네거티브 전극혼합물은 슬러리를 형성하기 위하여 N 메틸 피로리돈으로 분산된다. 이런 슬러리는 20㎛ 두께로 스트립형 알루미늄 포일의 한쪽 표면에 균일하게 코팅되고 추후 네거티브 전극 전류 컬렉터를 나타낸다. 그 결과 생산물은 건조되고 네거티브 전극 활성 재료 층을 형성하기 위하여 롤 압력으로 압축 몰딩된다.
비수용성 전해질이 제공된다. 15 중량부의 에틸렌 카보네이트(EC), 15 중량부의 프로필렌 카보네이트(PC), 50 중량부의 디에틸 카보네이트 및 전해질 염으로서 20 중량부의 LiPF6가 비수용성 전해질을 형성하기 위하여 함께 혼합된다.
분리기가 제공된다. 첫째 1000000 중량부의 평균 분자 중량부를 가진 40 중량부의 폴리프로필렌, 및 800000의 평균 분자 중량부를 가진 40중량부의 고밀도 폴리에틸렌은 서로 혼합된다. 이런 혼합물에 10 중량부의 BaTiO3이 부가되고, 1000000의 평균 분자 중량부를 가진 10 중량부의 폴리프로필렌은 따로 제공된다. 12㎛ 두께의 폴리프로필렌 층의 각각의 주표면상에서, 12 ㎛ 두께의 혼합된 폴리에틸렌 폴리프로필렌 층이 적층돈 필름을 형성하기 위하여 형성된다. T 다이 압출 성형기의 온도는 230℃로 설정되고, 냉각 롤의 온도는 80℃로 설정된다. 적층된 필름은 125℃의 열처리 온도 및 40 시간의 열처리 시간의 열처리 조건하에서 공기에서 열처리된다. 적층된 필름은 롤 스트레칭 장치를 사용하여 스트레칭된다. 적층된 필름은 적층된 필름의 길이방향으로 스트레칭 비율이 40%일때까지 저온인 25℃에서 초기에 스트레칭되고 스트레칭 비율이 20%에 도달할때까지 120℃에서 추후에 스트레칭된다. 상기된 바와같이 스트레칭된 적층 필름의 길이 방향 길이는 11.5℃에서 10% 만큼 수축된다. 화이트 다공성 필름으로서 폴리올레핀을 바탕으로 하는 분리기가 제공된다.
네거티브 전극 활성 재료 및 네거티브 전극 활성 재료 층은 서로 압축 본딩되고, 그 사이에 분리기가 제공되어, 코일 생산물을 형성하고, 그 다음 셀 캔에 수용된다. 비수용성 전해질은 비수용성 전해질 셀을 제조하기 위하여 캔으로 부어진다.
예 2
분리기를 준비하는중에, 1000000의 평균 분자 중량을 가지는 31.1 중량부의 폴리프로필렌, 및 800000의 평균 분자 중량을 가지는 31.1 중량부의 고밀도 폴리에틸렌은 서로 혼합된다. 이 혼합물에 30 중량부의 BaTiO3가 부가된다. 또한 평균 분자 중량 1000000을 가지는 7.8 중량부의 폴리프로필렌이 각각 제공돈다. 비수용성 전해질 셀은 예 1와 동일 방법에 의해 제공된다.
예 3
첫째, 네거티브 전극 활성 재료, 네거티브 전극 활성 재료 및 비수용성 전해질 층이 예 1과 동일 방식으로 제공된다.
분리기가 제공된다. 첫째, 10 중량부의 폴리비닐리덴 플루오라이드는 20 중량부의 에탄올, 20 중량부의 이소프로파놀, 10 중량부의 1 부탄올 및 35 중량부의 테트라하이드로푸란의 액체 혼합물에 녹는다. 한편, 에탄올, 이소프로파놀, 1 부탄올 및 테트라하이드로푸란은 휘발성 층 분리매체로서 사용된다. 결과 혼합물에 5 중량부의 BaTiO3가 부가되어 코팅 용액을 형성한다. 이 코팅 용액은 몰드 해제를 위하여 이전에 처리된 PTT 필름상에 코팅된다. 결과 생산물은 50℃에서 건조된다. 코팅 용액에 의해 형성된 필름은 폴리비닐리덴 풀루오라이드 바탕 분리를 형성하기 위하여 PET 필름으로부터 벗겨진다.
최종적으로, 포지티브 및 네거티브 전극 활성 재료층은 서로 압축 설치되고, 그 사이에 분리기를 가져서 코일 세트를 형성한다. 이 코일 세트는 비수용성 전해질 셀을 완성하기 위하여 비수용성 전해질이 부어진 셀 캔에 수용된다.
예 4
비수용성 전해질 셀은 분리기에서 BaTiO3대신 TiO2를 제외하고 예 1과 동일한 방식으로 제공된다.
예 5
비수용성 전해질 셀은 분리기에 BaTiO3대신 BaO를 부가하는 것을 제외하고 예 1과 동일 방식으로 제공된다.
예 6
첫째, 포지티브 및 네거티브 전극 활성 재료의 층 및 분리기는 예 1과 동일 방식으로 제공된다.
다음, 겔화된 전해질이 제공된다. 첫째, 12 중량부의 에틸렌 카보네이트(EC), 6 중량부의프로필렌 카보네이트(PC) 및 전해질 염으로서 6 중량부의 LiPF6는 가소제를 형성하기 위하여 함께 혼합된다. 이런 가소제는 600000의 분자 중량을 가지는 10 중량부의 블록 공중합체(비닐리덴 플루오라이드 코 헥사플루오로프로필렌)가 혼합되고, 및 60 중량부의 디에틸 카보네이트는 함께 혼합되어 용해된다. 결과적인 용액은 포화를 위하여 음 및 포지티브의전극 활성 재료 층 각각의 표면에 균일하게 코팅된다. 결과 생산물은 겔화된 전해질을 형성하기 위하여디에틸 카보네이트를 증기화시키도록 8시칸 동안 실온에서 유지된다.
최종적으로, 겔화된 전해질로 코팅된 포지티브 및 네거티브의전극 활성 재료 층은 서로 압축 설치되고, 2.5㎝×4.0cm×0.3× 크기의 비수용성 전해질 셀을 제조하기 위하여 서로 면하는 겔화된 전해질을 유지하는 표면을 가진다.
비교예 1
분리 제공시, 1000000의 평균 분자 중량을 가진 44.4 중량부의 폴리프로필렌, 및 800000의 평균 분자 중량을 가진 44.4 중량부의 고밀도 폴리에틸렌은 서로 혼합된다. 여기서, BaTiO3는 부가되지 않는다. 또한 100000 평균 분자 중량을 가진 11.2 중량부의 폴리프로필렌은 각각 제공된다. 비수용성 전해질 셀은 예 1과 동일 방법으로 제공된다.
비교예 2
분리기 제공시, 폴리비닐리덴 플루오라이드 포지티브은 15 중량부로 설정되고, BaTiO3는 부가되지 않는다. 비수용성 전해질 셀은 예 3과 동일 방식에 의해 제공된다.
비교예 3
분리기 제공시, Al2O3는 BaTiO3의 적소에 부가된다. 비수용성 전해질 셀은 예 1과 동일 방식으로 제공된다.
비교예 4
분리기 제공시, 1000000의 평균 분자 중량을 가진 45 중량부의 폴리프로필렌, 및 800000의 평균 분자 중량을 가진 45 중량부의 고밀도 폴리에틸렌은 함께 혼합된다. 여기서, BaTiO3는 부가되지 않는다. 또한, 1000000의 평균 분자 중량을 가진 10 중량부의 폴리프로필렌은 각각 제공된다. 비수용성 전해질 셀은 예 1과 동일 방식으로 제공된다.
예 1 내지 6 및 비교예 1 내지 4에서 제공된 바와같이, 주기 서비스 수명, 부하 특성 및 저온 특성은 다음 방법에 의해 측정된다:
500 충전/방전 주기 검사는 다음 평가를 위하여 이론 용량의 2시간 비율 충전(1/2C)으로 수행된다: 첫째, 일정한 전류 상수 충전은 10 시간 동안 4.2 V의 상부 제한으로 23℃에서 각각의 셀에 대하여 수행된다. 두시간 비율 방전(1/2C)은 3.2V의 단자 전압까지 수행된다. 이런 방식으로 방전 용량이 설정된후 및 이 방전 용량으로부터 발견된 바와같은 평균 전압으로부터 상기 시간 비율 방전시 출력은 주기 주기의 초기 시간의 5 시간 비율 방전(1/5c)에 대한 퍼센트 값으로서 계산된다.
<부하 특성>
이론적인 용량의 1/3 시간 비율 방전(3C)은 다음 평가를 형성하기 위하여 수행된다: 첫째, 일정한 전류 상수 전압 충전은 4/2V의 상부 제한까지 10시간 동안 23℃에서 각각의 셀에 대하여 수행된다. 1/3 시간 비율 방전(3C)은 3.2V의 단자까지 수행된다. 방전 용량은 이런 방식으로 설정된다. 이런 방전 용량으로부터 발견된 평균 전압으로부터, 5 시간 비율 방전(1/5C)에 대한 퍼센트로서 각각의 시간 출력을 형성한다.
<저온 특성>
이론적 용량의 두시간 비율 방전(3C)은 다음 방식으로 평가하기 위하여 수행된다: 첫째, 일정한 전류 상수 전압 충전은 4.2 V의 상부 제한까지 10 시간 동안 23℃에서 각각의 셀에 대하여 수행된다. 두 시간 비율 방전(1/2C)은 3.2V의 단자 전압까지 -20℃에서 수행된다. 방전 용량은 이런 방식으로 설정된다. 이런 방전 용량으로부터 발견된 바와같이 평균 전압으로부터, 각각의 시간 비율에서의 출력은 주변 온도(23℃)에서 5 시간 비율 방전(1/5C)에 대한 퍼센트로서 계산된다.
하기 표 1은 예 1 내지 6 및 비교예 1 내지 4의 주기 서비스 수명, 부하 특성 및 저온 특성 평가 결과를 도시한다.
표 1
주기 특성(%) 부하 특성(%) 저온 특성(%)
예 1 88 72 81
예 2 85 67 76
예 3 86 76 77
예 4 85 68 58
예 5 85 63 71
예 6 89 82 83
비교예 1 85 60 70
비교예 2 85 55 46
비교예 3 74 56 68
비교예 4 89 71 58
표 1로부터 폴리오레핀 바탕 분리기에서 10 내지 30 중량부의 BaTiO3를 포함하는 예 1 및 2는 BaTiO3를 포함하지 않는 비교예 1과 비교하여 주기 서비스 수명, 부하 특성 및 저온 특성이 개선된다는 것이 도시된다.
또한 폴리올레핀 바탕 분리기에서 5 중량부의 BaTiO3를 포함하는 예 3은BaTiO3를 포함하지 않는 비교예 2와 비교하여 주기 서비스 수명, 부하 특성 및 저온 특성이 개선된다는 것이 도시된다.
폴리올레핀 바탕 분리기에서 10 중량부의 TiO2를 포함하는 예 4는 TiO2를 포함하지 않는 비교예 1과 비교하여 주기 서비스 수명, 부하 특성 및 저온 특성이 개선된다는 것이 도시된다.
폴리올레핀 바탕 분리기에서 10 중량부의 BaO를 포함하는 예 5는 BaO를 포함하지 않는 비교예와 비교하여 주기 서비스 수명, 부하 특성 및 저온 특성이 개선된다는 것이 도시된다.
폴리올레핀 바탕 분리기에서 10 중량부의 BaTiO3를 포함하고 비수용성 전해질로서 겔화된 전해질을 사용하는 예 5는 BaTiO3를 포함하지 않는 비교예 4와 비교하여 주기 서비스 수명, 부하 특성 및 저온 특성이 개선된다는 것이 도시된다.
게다가, 폴리올레핀 바탕 분리기에서 10 중량부의 BaTiO3를 포함하고 비수용성 전해질로서 겔화된 전해질을 사용하는 비교예 6은 10 중량부의 BaTiO3를 포함하는 예 1과 비교하여 주기 서비스 수명, 부하 특성 및 저온 특성이 개선된다는 것이 도시된다.
<겔화된 전해질에 무기 화합물을 포함하는 비수용성 전해질 셀>
예 7
첫째, 네거티브 전극 활성 재료층은 제공된다. 90 중량부의 그래파이트 분말 및 바인더로서 10 중량부의 폴리비닐리덴 플루오라이드는 네거티브 전극 혼합물을 제공하기 위하여 함께 혼합된다. 이런 네거티브 전극 혼합물은 슬러리를 형성하기 위하여 N 메틸 2 피로리돈으로 분산된다. 이런 슬러리는 스트립형 구리 포일의 한 표면상에 균일하게 10㎛ 두께로 코팅되고, 추후 네거티브 전극 전류 컬렉터를 나타내고 적소에서 건조된다. 결과적인 생산물은 네거티브 전극 활성 재료 층을 형성하기 위하여 N 메틸 2 피로리돈이다.
네거티브 전극 활성 재료의 층은 제공된다. LiCo3및 CoCO3는 0.5 대 1.0의 몰 비율로 혼합되고 결과 혼합물은 LiCoO2를 제공하기 위하여 5 시간동안 900℃에서 공기에서 소결된다. 91 중량부의 LiCoO2, 충전 매체로서 6 중량부의 그래파이트, 및 바인더로서 3 중량부의 폴리비닐리덴 플루오라이드는 슬러리를 제공하기 위하여 N 메틸 2 피로리돈에 분산된 네거티브 전극 혼합물을 제공하기 위하여 함께 혼합된다. 이 슬러리는 20㎛ 두께로 스트립형 알루미늄 포일의 한 표면에 균일하게 코팅되고, 적소에서 건조된다. 결과 생산물은 네거티브 전극 활성 재료 층을 제공하기 위하여 롤 프레스로 압축 몰딩된다.
겔화된 전해질은 제공된다. 11.5 중량부의 에틸렌 카보네이트(EC), 11.5 중량부의 프로필렌 카보네이트(PC) 및 전해질 염으로서 4 중량부의 LiPF6는 가소제를 제공하기 위하여 함게 혼합되고, 거기에 3 중량부의 BaTiO3가 부가되고 균일하게 분산된다. 결과 생산물은 600000의 분자 중량을 가진 10 중량부의 폴리(비닐리덴 플루오라이드 코 헥사플루오로프로필렌) 공중합체, 및 60 중량부의 디에틸 카보네이트의 혼합물에서 용해된다. 결과 용액은 포화를 위해 포지티브 및 네거티브 전극 활성 재료 층 각각의 한쪽 표면상에 균일하게 코팅된다. 결과 생산물은 겔화된 전해질을 제공하기 위하여 디에틸 카보네이트를 증기화하기 위해 8 시간 동안 주변 환경에서 유지된다.
최종적으로, 겔화된 전해질로 코팅된 네거티브 전극 활성 재료 및 네거티브 전극 활성 재료 층은 서로 압축되고 상기 표면은 서로 면하는 겔화된 전해질을 유지한다. 이 방식에서, 2.5cm×4.0cm×0.3mm 크기의 플레이트형 겔화된 전해질 셀은 제공된다.
예 8
네거티브 전극 활성 재료 및 네거티브 전극활성 재료 층은 예 7의 방법과 유사한 방법으로 제공된다.
겔화된 전해질은 제공된다. 9.3 중량부의 에틸렌 카보네이트(EC), 9.3 중량부의 프로필렌 카보네이트(PC) 및 3.3 중량부의 LiPF6는 가소제를 제공하기 위하여 함께 혼합되고, 거기에 10.9 중량부의 BaTiO3가 부가되고 균일하게 분산된다. 결과 생산물에 600000의 분자 중량을 가진 7.2 중량부의 폴리(비닐리덴 플루오라이드 코 헥사플루오로프로필렌) 공중합체, 및 60 중량부의 디에틸 카보네티트가 혼합되고 용해된다. 결과 용액은 포화를 위하여 으 및 네거티브 전극 활성 재료 층 각각의 한쪽 표면상에 균일하게 코팅된다. 결과 생산물은 겔화된 전해질을 제공하기 위하여 디에틸 카보네이트를 증기화하기 위해 8 시간 동안 주변 온도에서 유지된다.
최종적으로, 겔화된 전해질로 코팅된 포지티브 및 네거티브 전극 활성 재료 층은 서로 압축 설치되고, 그 표면은 2.5cm×4.0cm×0.3mm 크기의 편평한 플레이트 모포지티브 겔화된 전해질을 제조하기 위하여 서로 면하는 겔화된 전해질을 유지한다.
예 9
포지티브 및 네거티브 전극 활성 재료 층이 예 7에 사용돈 바와 유사한 방법으로 제공된다.
다음, 겔화된 전해질이 제조돈다. 8.4 중량부의 에틸렌 카보네이트(EC), 8.4 중량부의 프로필렌 카보네이트(PC) 및 3 중량부의 LiPF6는 가소제를 제공하기 위하여 함께 혼합되고, 거기에 13.7 중량부의 BaTiO3가 부가되고 균일하게 분산된다. 결과적인 생산물에 600000의 분자 중량을 가진 13.7 중량부의 폴리(비닐리덴 풀루오라이드 코 헥사플루오로프로필렌) 공중합체, 및 60 중량부의 디에틸 카보네이트가 혼합되고 용해된다. 결과 용액은 포화를 위하여 네거티브 전극 활성 재료 및 네거티브 전극 활성 재료층 각각에 균일하게 코팅된다. 결과생산물은 겔화된 전해질을 제공하기 위하여 디에틸 카보네이트를 증기화하기 위해 8 시간 동안 주변 환경에서 유지된다.
최종적으로, 겔화된 전해질로 코팅된 포지티브 및 네거티브 전극 활성 재료 층은 서로 압축 설치되고, 그 표면은 2.5cm×4.0cm×0.3mm 크기의 편평한 플레이트 모포지티브 겔화된 전해질을 제조하기 위하여 서로 면하는 겔화된 전해질을 유지한다.
예 10
편평한 플레이트 모포지티브 겔화된 전해질 셀은 겔화된 전해질의 가소제에 BaTiO3자리에 TiO2를 부가하는 것을 제외하고 예 8에 사용된 방식과 유사하게 제조된다.
예 11
편평한 플레이트 모포지티브 겔화된 전해질 셀은 겔화된 전해질의 가소제에 BaTiO3자리에 TiO2를 부가하는 것을 제외하고 예 7에 사용된 바와 유사한 방식으로 제조된다.
예 12
편평한 플레이트 모포지티브 겔화된 전해질 셀은 겔화된 전해질의 매트릭스 중합체로서 600000의 분자 중량을 가지는 폴리(비닐리덴 플루오라이드 코 헥사 플루오로프로필렌) 공중합체 대신 800000의 분자 중량을 가지는 폴리(에틸렌 산화물/프로필렌 산화물) 공중합체(P(EO/PO))를 사용하는 것을 제외하고 예 8에 도시된 바와 유사한 방식으로 제조된다.
예 13
편평한 플레이트 모포지티브 겔화된 전해질 셀은 겔화된 전해질의 매트릭스 중합체로서 600000의 분자 중량을 가진 폴리(비닐리덴 플루오라이드 코 헥사플루오로프로필렌) 공중합체 대신 폴리에틸렌 산화물(PEO)를 사용하는 것을 제외하고 예8에 사용된 바와 유사한 방식으로 제조된다.
예 14
편평한 플레이트 모포지티브 겔화된 전해질 셀은 겔화된 전해질의 매트릭스 중합체로서 600000의 분자 중량을 가진 폴리(비닐리덴 플루오라이드 코 헥사플루오로프로필렌) 블록 공중합체 대신 850000의 분자 중량을 가진 폴리아클리로니트라일을 사용하는 것을 제외하고 예 7에 사용된 바와 유사한 방식으로 제조된다.
예 15
평면 플레이트형 겔화된 전해물 셀은 600000의 분자량을 가진 폴리(비닐리덴 플루오라이드-코-헥사플루오로프로필렌) 블록 공중합체를 대신에 겔화된 전해질의 매트릭스 중합체로써 800000의 분자량을 가진 폴리메타크릴로니트릴을 사용하는 것을 제외하고, 예 7에서 사용된 방법과 유사한 방법에 의해 제조된다.
예 16
평면 플레이트형 겔화된 전해질 셀은 LiPF6대신에 겔화된 전해질의 전해염으로써 LiBF4및 LiN(C2F5SO2)2의 등몰량을 사용하는 것을 제외하고, 예 7에서 사용된 방법과 유사한 방법에 의해 제조된다.
예 17
평면 플레이트형 겔화된 전해질 셀은 LiPF6대신에 겔화된 전해질의 전해염으로써 LiN(SO2CF5)2를 사용하는 것을 제외하고, 예 7에서 사용된 방법과 유사한 방법에 의해 제조된다.
예 18
첫째, 포지티브 및 네거티브 전극 활성재료로 이루어진 층은 예 17의 방법과 유사한 방법에 의해 준비된다.
그다음에 겔화된 전해질이 준비된다. 에틸렌 카보네이트(EC) 4.5 중량부, 프로필렌 카보네이트(PC)의 12 중량부, 및 LiPF6의 3.3 중량부는 BaTiO3의 12 중량부가 첨가되어 균일하게 분산되는 가소제를 준비하기 위하여 함께 혼합된다. 결과적인 생성물은 600000의 분자량을 가진 폴리(비닐리덴 플루오라이드-코-헥사플루오로프로필렌) 공중합체의 10 중량부 및 디에틸 카보네이트의 60 중량부로 혼합 및 용해된다. 결과적인 용액은 네거티브 전극 활성 재료 및 포지티브전극 활성 재료의 각 층의 한 표면상에 균일하게 코팅된다. 결과적인 생성물은 디에틸 카보네이트를 기화시켜서 겔화된 전해질을 준비하기 위하여 8시간동안 대기온도에서 견디도록 한다.
최종적으로, 겔화된 전해질로 코팅된 포지티브 및 네거티브 전극 활성재료의 층은 2.5cm×4.cm×0.3mm의 크기를 가진 평면 플레이트형 겔화된 전해질 셀을 제조하기 위하여 서로 강제로 맞추어지며, 서로 대향하는 겔화된 전극을 지지하는 표면을 갖는다.
예 19
첫째, 포지티브 및 네거티브 활성 재료의 층은 예 7에서 사용된 방법과 유사한 방법에 의해 준비된다.
다음에, 겔화된 전해질이 제조된다. 첫째, 에틸렌 카보네이트(EC)의 4.5 중량부, 프로필렌 카보네이트(PC)의 4.5 중량부 및 LiPF6의 12 중량부는 BaTiO3의 3 중량부가 첨가되어 균일하게 분산되는 가소제를 제공하기 위하여 함께 혼합된다. 결과적인 생성물은 600000의 분자량을 가진 폴리(비닐리덴 플루오라이드-코-헥사플루오로프로필렌) 공중합체의 10 중량비 및 디에틸 카보네이트의 60 중량부로 혼합 및 용해된다. 결과적인 용액은 네거티브 전극 활성재료 및 포지티브 전극 활성재료의 각각의 층상에 균일하게 코팅된다. 결과적인 생성물은 디에틸 카보네이트를 기화시켜 겔화된 전해질을 준비하기 위하여 8시간동안 대기온도에서 견디도록 한다.
최종적으로, 겔화된 전해물로 코팅된 포지티브 및 네거티브 전극 활성 재료의 층은 2.5cm×4.0cm×0.3cm 크기의 평면 플레이트형 겔화된 전해질 셀을 제조하기 이하여 서로 강제로 맞추어지며, 서로 대향하는 겔화된 전해질을 지지하는 표면을 갖는다.
예 20
평면 플레이트형 겔화된 전해질 셀은 BaTiO3대신에 BaO를 겔화된 전해질의 가소제에 첨가하는 것을 제외하고 예 7에서 사용된 방법과 유사한 방법에 의해 제조된다.
비교예 5
겔화된 전해질을 형성할때, 전해염으로써 에틸렌 카보네이트(EC)의 13 중량부, 프로필렌 카보네이트(PC)의 13 중량부 및 LiPF6의 4 중량부가 가소제를 형성하기 위하여 함께 혼합된다. BaTiO3은 동시에 첨가되지 않는다. 평면 플레이트형 겔화된 전해질 셀은 예 7과 동일한 방법에 의해 준비된다.
비교예 6
평면 플레이트형 겔화된 전해질 셀은 600000의 분자량을 가진 폴리(비닐리덴 플루오라이드-코-헥사플루오로프로필렌) 블록 공중합체 대신에 겔화된 전해질의 매트릭스 중합체로써 800000의 분자량을 가진 폴리(에틸렌 산화물/프로필렌 산화물) 공중합체(P(EO/PO))를 사용하는 것을 제외하고, 비교예 5에 사용된 방법과 유사한 방법에 의해 준비된다.
비교예 7
평면 플레이트형 겔화된 전해질 셀은 600000의 분자량을 가진 폴리(비닐리덴 플루오라이드-코-헥사플루오로프로필렌) 블록 공중합체 대신에 겔화된 전해질의 매트릭스 중합체로써 850000의 분자량을 가진 폴리아크릴로니트릴(PAN)을 사용하는 것을 제외하고, 비교예 5에서 사용된 방법과 유사한 방법에 의해 준비된다.
비교예 8
평면 플레이트형 겔화된 전해질 셀은 600000의 분자량을 가진 폴리(비닐리덴 플루오라이드-코-헥사플루오로프로필렌) 블록 공중합체 대신에 겔화된 전해질의 매트릭스 중합체로써 800000의 분자량을 가진 폴리메타크릴로니트릴을 사용하는 것을 제외하고 비교예 5에서 사용된 방법과 유사한 방법에 의해 준비된다.
비교예 9
평면 플레이트형 겔화된 전해질 셀은 겔화된 전해질의 가소제에 Al2O3를 첨가하는 것을 제외하고 예 7에서 사용된 방법과 유사한 방법에 의해 준비된다.
비교예 10
평면 플레이트형 겔화된 전해질 셀은 겔화된 전해질의 가소제에 BaTiO3를 첨가하지 않는 것을 제외하고 예 16에서 사용된 방법과 유사한 방법에 의해 준비된다.
비교예 11
평면 플레이트형 겔화된 전해질 셀은 겔화된 전해질의 가소제에 BaTiO3를 첨가하지 않는 것을 제외하고 예 17에서 사용되는 방법과 유사한 방법에 의해 준비된다.
비교예 12
평면 플레이트형 겔화된 전해질 셀은 겔화된 전해질의 가소제에 BaTiO3를 첨가하지 않는 것을 제외하고 예 18에서 사용된 방법과 유사한 방법에 의해 준비된다.
비교예 13
평면 플레이트형 겔화된 전해질 셀은 겔화된 전해질의 가소제에 BaTiO3를 첨가하지 않는 것을 제외하고 예 19에서 사용된 방법과 유사한 방법에 의해 준비된다.
주기 서비스 수명, 부하 특성 및 저온 특성은 이하에 기술된 방법에 의하여예 7 내지 20 및 비교예 5 내지 13에서 준비된 평면 플레이트형 겔화된 전해질 셀로 측정된다.
<주기 서비스 수명>
500 충전/방전 주기 테스트는 다음 평가를 만들기 위하여 이론적인 용량의 2시간 비율 방전(1/2C)에서 수행된다. 첫째, 정전류 및 정전압 충전은 10시간동안 4.2V의 상한치까지 23℃에서 각 셀상에서 수행된다. 두시간 비율 충전(1/2C)은 3.2V의 단자전압에서 수행된다. 방전 용량은 이러한 방식으로 결정되며, 평균 전압으로부터 시간 비율 방전에서의 출력은 주기 주기의 초기 시간에서 5시간 비율 방전(1/5C)에 대한 퍼센트 값으로써 계산된다.
<부하 특성>
이론적인 용량의 1/3 시간 비율 방전(3C)은 다음 평가를 만들기 위하여 수행된다. 첫째, 정전류 정전압 방전은 10시간동안 4.2V의 상한치까지 23℃에서 각각의 셀상에서 수행된다. 1/3 시간 비율 충전(3C)은 3.2V의 단자전압에서 수행된다. 방전용량은 이러한 방식으로 결정되며, 평균 전압으로부터 시간 비율 방전에서의 출력은 주기 주기의 초기에 5시간 비율 방전(1/5C)에 대한 퍼센트 값으로써 계산된다.
<저온 특성>
이론적인 용량의 2시간 비율 방전(1/2C)은 다음 평가를 만들기 위하여 저온에서 수행된다. 첫째, 정전류 및 정전압 충전은 10시간동안 4.2V의 상한치까지 23℃에서 각각의 셀상에서 수행된다. 두시간 비율 충전(1/2C)은 3.2V의 단자전압에서 -20℃에서 수행된다. 방전용량은 이러한 방식으로 결정되며, 평균전압으로부터 5시간 비율 방전(1/5C)에서의 출력은 대기온도에서 5시간 비율 방전(1/5C)에 대한 퍼센트 값으로써 계산된다.
표 2는 예 7 내지 20 및 비교예 5 내지 23의 주기 서비스 수명, 부하 특성 및 저온 특성의 측정의 결과치를 도시한다.
표 2
주기특성(%) 부하특성(%) 저온특성(%)
예7 93 86 72
예8 91 82 68
예9 91 79 64
예10 91 83 67
예11 91 82 66
예12 84 78 61
예13 84 76 58
예14 88 78 61
예15 89 80 61
예16 91 83 75
예17 91 81 74
예18 89 82 78
예19 86 80 77
예20 89 74 61
비교예5 89 71 58
비교예6 82 70 52
비교예7 86 70 56
비교예8 86 71 55
비교예9 89 68 57
비교예10 89 75 64
비교예11 89 73 61
비교예12 85 71 73
비교예13 84 70 68
BaTiO3의 3 내지 13.7 중량부가 매트릭스 중합체로써 블록 공중합체 폴리(비닐리덴 플루오라이드-코-헥사플루오로프로필렌)를 사용하여 준비된 겔화된 전해질에 포함되는 예 8 및 9가 주기 사이클 수명, 부하 특성 및 저온 특성에서 BaTiO3을 포함하지 않는 비교예 5보다 우수하다는 것을 표 2로부터 알수 있다.
또한, TiO2의 3 내지 10.9 중량부가 매트릭스 중합체로써 블록 공중합체 폴리(비닐리덴 플루오라이드-코-헥사플루오로프로필렌)를 사용하여 준비된 겔화된 전해질에 포함되는 예 4 및 11이 주기 서비스 수명, 부하 특성 및 저온 특성에서 BaTiO3을 포함하지 않는 비교예 5보다 우수하다는 것을 알 수 있다.
또한, 겔화된 전해질이 매트릭스 중합체로써 폴리에틸렌 산화물을 사용하여 준비되고 3 중량부의 량에서 BaTiO3을 포함하는 예 12 및 13이 주기 서비스 수명,부하 특성 및 저온 특성을 포함하지 않는 비교예 6보다 우수하다는 것을 알수 있다.
또한, 겔화된 전해질이 매트릭스 중합체로써 폴리아크릴로니트릴을 사용하여 준비되고 3 중량부의 포지티브로 BaTiO3를 포함하는 예 14가 주기 서비스 수명, 부하 특성 및 저온 특성에서 BaTiO3를 포함하지 않는 비교예 7보다 우수하다는 것을 알 수 있다.
또한, 겔화된 전해질이 매트릭스 중합체로써 폴리메타크릴로니트릴을 사용하여 준비되고 3 중량부의 포지티브로 BaTiO3를 포함하는 예 15가 주기 서비스 수명, 부하 특성 및 저온 특성에서 BaTiO3를 포함하지 않는 비교예 8보다 우수한 것을 알수 있다.
또한, 겔화된 전해질이 매트릭스 중합체로써 블록 공중합체 폴리(비닐리덴 플루오라이드-코-헥사플루오로프로필렌)를 사용하여 준비되고 LiBf4및 LiN(C2F5SC2)2를 사용하여 전해염으로써 준비되는 예 16이 주기 수명, 부하 특성 및저온 특성에서 BaTiO3를 포함하지 않는 비교예 10보다 우수하다는 것을 알수 있다.
또한, 겔화된 전해질이 블록 공중합체 폴리(비닐리덴 플루오라이드-코-헥사플루오로프로필렌)를 사용하여 매트릭스 중합체로써 준비되고 LiN(SO2CF3)2을 사용하여 전해염으로써 준비되고 또한 3 중량부의 포지티브로 BaTiO3를 포함하는 예16이 주기 수명, 부하 특성 및 저온 특성에서 BaTiO3를 포함하지 않는 비교예 11보다 우수하다는 것을 알수 있다.
또한,겔화된 전해질이 디에틸 카보네이트를 가소제에 첨가함으로서 준비되나 3 중량부의 포지티브로 BaTiO3를 포함하는 예 18이 주기 서비스 수명, 부하 특성 및 저온 특성에서 BaTiO3를 포함하지 않는 비교예 12보다 우수하다는 것을 알 수 있다.
또한, BaO가 블록 공중합체 폴리(비닐리덴 플루오라이드-코-헥사플루오로프로필렌)를 사용하여 매트릭스 중합체로써 준비된 겔화된 전해질의 3 중량부의 포지티브로 포함되는 예 20이 주기 서비스 수명, 부하 특성 및 저온 특성에서 BaO를 포함하지 않는 비교예 5보다 우수하다는 것을 알 수 있다.
또한, Al2O3이 블록 공중합체 폴리(비닐리덴 플루오라이드-코-헥사플루오로프로필렌)를 사용하여 매트릭스 중합체로써 준비된 겔화된 전해질의 3 중량부의 포지티브로 포함되는 예 20이 주기 서비스 수명, 부하 특성 및 저온 특성에서 BaTiO3를 포함하는 비교예 7보다 우수하다는 것을 알 수 있다.
<비수용성 전해질에서 무기 화합물을 포함하는 비수용성 전해질 셀>
첫째, 네거티브 전극 활성 재료의 층이 준비된다. 첫째, 흑연 파우더의 90 중량부 및 폴리비닐리덴 플루오라이드의 10 중량부는 네거티브 전극 혼합물을 준비하기 위하여 바인더로써 함께 혼합된다. 이렇게 준비된 네거티브 전극 혼합물은 슬러리를 형성하기 위하여 N-메틸-2피로리던에서 분산된다. 그 다음에, 이러한 슬러리는 DAM 전극에 대한 전류 콜렉터를 제공하는 스트립형 구리 포일의 한 표면상에 균일하게 코팅된다. 결과적인 생성물은 재위치에서 건조되며 네거티브 전극 활성재료의 층을 제조하기 위하여 폴 프레스에서 압축성형된다.
포지티브 전극 활성 재료의 층이 준비된다. LiCO3및 CoCO3는 0.5 내지 1.0의 몰비에서 혼합된다. 결과적인 혼합물은 LiCoO2를 제조하기 위하여 5시간동안 900℃에서 발화되며, 그다음에 LiCoO2의 91 중량부, 대전 작용제로써의 그래파이트의 6 중량부, 바이더로써의 폴리비닐리덴 플루오라이드의 3중량부를 혼합하여 포지티브 전극 혼합물을 형성한다. 이러한 포지티브 전극 혼합물은 슬러리를 형성하기 위하여 N-메틸-2-피로리던에서 분산되며, 그 다음에 포지티브 전극 전류 콜렉터를 제공하는 20μm 두께의 스티립형 알루미늄 포일의 한 표면상에서 균일하게 코팅된다. 결과적인 생성물은 제위치에서 건조되며 포지티브 전극 활성재료의 층을 제공하기 위하여 롤 프레스에서 압축성형된다.
그다음에, 비수용성 전해질이 준비된다. 에틸렌 카보네이트(EC)의 15 중량부, 프로필렌 카보네이트(PC)의 15 중량부, 디에틸 카보네이트의 2 중량부 및 LiPF6의 10 중량부가 전해질 염으로써 함께 혼합되어 BaTiO3의 10 중량부에 첨가된다.결과적인 중량은 비수용성 전해질을 형성하기 위하여 균일하게 분산된다.
최종적으로, 포지티브 전극 활성 재료 및 네거티브 전극 활성 재료의 층은 셀 캔에서 축적되는 코일형 생성물을 형성하기 위하여 분리기를 통해 서로 강제로 맞추어진다. 비수용성 전해질 셀을 완성하기 위하여 비수용성 전해질이 상기 캔내에 방사된다.
예 22
첫째, 포지티브 전극 활성 재료의 층 및 네거티브 전극 활성 재료의 층은 예 21에서와 동일한 방식으로 준비된다.
비수용성 전해질이 준비된다. 에틸렌 카보네이트(EC)의 10 중량부, 프로필렌 카보네이트(PC0의 10중량부, 디에틸 카보네이트의 26.7 중량부 및 LiPF6의 13.3 중량부는 전해질 염으로써 함께 혼합되어 BaTiO3의 40 중량부에 첨가된다.
최종적으로, 포지티브 및 네거티브 전극 활성 재료의 층은 셀 캔내에 축적되는 코일형 세트를 형성하기 위하여 분리기를 통해 서로에 강제로 맞추어진다. 비수용성 전해질 셀을 완성하기 위하여 비수용성 전해질이 상기 캔내에 방사된다.
예 23
첫째, 포지티브 전극 활성 재료의 층 및 네거티브 전극 활성 재료의 층은 예 21에서와 동일한 방식으로 준비된다.
그 다음에, 비수용성 전해질이 준비된다. 에틸렌 카보네이트(EC)의 3.3 중량부, 프로필렌 카보네이트(PC)의 10 중량부, 디에틸 카보네이트의 9중량부 및LiPF6의 4.4 중량부는 전해질염으로써 함께 혼합되며 BaTiO3의 80 중량부에 첨가된다. 결과적인 중량은 비수용성 전해질을 형성하기 위하여 균일하게 분산된다.
최종적으로, 포지티브 전극 활성 재료 및 네거티브 전극 활성 재료의 층은 셀 캔내에 축적된 코일형 생성물을 형성하기 위하여 분리기를 통해 서로 강제로 맞추어진다. 비수용성 전해질 셀을 완성하기 위하여 비수용성 전해질이 상기 캔내에 방사된다.
예 24
첫째, 포지티브 전극 활성 재료의 층 및 네거티브 전극 활성 재료의 층은 예 21에서와 동일한 방식으로 준비된다.
그 다음에, 비수용성 전해질이 준비된다. 에틸렌 카보네이트(EC)의 15 중량부, 프로필렌 카보네이트(PC)의 15 중량부, 디에틸 카보네이트의 40중량부 및 LiPF6의 20 중량부는 전해질염으로써 함께 혼합되며 BaTiO3의 10 중량부에 첨가된다. 결과적인 중량은 비수용성 전해질을 형성하기 위하여 균일하게 분산된다.
예 25
첫째, 포지티브 전극 활성 재료의 층 및 네거티브 전극 활성 재료의 층은 예 21에서와 동일한 방식으로 준비된다.
그 다음에, 비수용성 전해질이 준비된다. 에틸렌 카보네이트(EC)의 10 중량부, 프로필렌 카보네이트(PC)의 10 중량부, 디에틸 카보네이트의 26.7중량부 및 LiPF6의 20 중량부는 전해질염으로써 함께 혼합되며 TiO의 40 중량부에 첨가된다.결과적인 중량은 비수용성 전해질을 형성하기 위하여 균일하게 분산된다.
최종적으로, 포지티브 전극 활성 재료 및 네거티브 전극 활성 재료의 층은 셀 캔내에 축적된 코일형 생성물을 형성하기 위하여 분리기를 통해 서로 강제로 맞추어진다. 비수용성 전해질 셀을 완성하기 위하여 비수용성 전해질이 상기 캔내에 방사된다.
예 26
비수용성 전해질 셀은 LiPF6을 대신에 비수용성 전해질에 대한 전해염으로써 LiBF4및 LiN(C2F5SO)2의 등몰량을 첨가하는 것을 제외하고, 예 21과 동일한 방식으로 준비된다.
비수용성 전해질 셀은 LiN(SO2CF5)2의 등몰량을 첨가하는 것을 제외하고, LiPF6을 대신해서 비수용성 전해질에 대한 전해염으로써 예 21과 동일한 방식으로 준비된다.
예 27
비수용성 전해질 셀은 LiN(SO2CF5)2의 등몰량을 LiPF6대신에 비수용성 전해질에 대한 전해염으로써 첨가하는 것을 제외하고 예 21에서와 동일한 방식으로 준비된다.
예 28
첫째, 포지티브 전극 활성 재료의 층 및 네거티브 전극 활성 재료의 층은 예 21에서와 동일한 방식으로 준비된다.
그 다음에, 비수용성 전해질이 준비된다. 에틸렌 카보네이트(EC)의 5 중량부, 프로필렌 카보네이트(PC)의 10 중량부, 에틸메틸 카보네이트의 55중량부 및 LiPF6의 20 중량부는 전해질염으로써 함께 혼합되며 TiO2의 10 중량부에 첨가된다. 결과적인 중량은 비수용성 전해질을 형성하기 위하여 균일하게 분산된다.
최종적으로, 포지티브 전극 활성 재료 및 네거티브 전극 활성 재료의 층은 셀 캔내에 축적된 코일형 생성물을 형성하기 위하여 분리기를 통해 서로 강제로 맞추어진다. 비수용성 전해질 셀을 완성하기 위하여 비수용성 전해질이 상기 캔내에 방사된다.
예 29
비수용성 전해질 셀이 예 21에서와 동일한 방식으로 준비된다.
그 다음에, 비수용성 전해질이 준비된다. 에틸렌 카보네이트(EC)의 15 중량부, 프로필렌 카보네이트(PC)의 15 중량부, 디에틸 카보네이트의 40중량부 및 LiPF6의 20 중량부는 전해질염으로써 함께 혼합되며 BaO의 10 중량부에 첨가된다. 결과적인 중량은 비수용성 전해질을 형성하기 위하여 균일하게 분산된다.
최종적으로, 포지티브 전극 활성 재료 및 네거티브 전극 활성 재료의 층은 셀 캔내에 축적된 코일형 생성물을 형성하기 위하여 분리기를 통해 서로 강제로 맞추어진다. 비수용성 전해질 셀을 완성하기 위하여 비수용성전해질이 상기 캔내에 방사된다.
비교예 14
포지티브 전극 활성 재료의 층 및 네거티브 전극 활성 재료의 층은 예 21에서와 동일한 방식으로 준비된다.
그 다음에, 비수용성 전해질이 준비된다. 에틸렌 카보네이트(EC)의 16.7 중량부, 프로필렌 카보네이트(PC)의 16.7 중량부, 디에틸 카보네이트의 44.4중량부 및 LiPF6의 22.2 중량부는 전해질염으로써 함께 혼합되며 TiO의 40 중량부에 첨가된다. 결과적인 중량은 비수용성 전해질을 형성하기 위하여 균일하게 분산된다.
최종적으로, 포지티브 전극 활성 재료 및 네거티브 전극 활성 재료의 층은 셀 캔내에 축적된 코일형 생성물을 형성하기 위하여 분리기를 통해 서로 강제로 맞추어진다. 비수용성 전해질 셀을 완성하기 위하여 비수용성 전해질이 상기 캔내에 방사된다.
비교예 15
비수용성 전해질 셀은 Al2O3을 BaTiO3대신에 비수용성 전해질에 첨가하는 것을 제외하고 예 21에서와 동일한 방식으로 준비된다.
비교예 16
비수용성 전해질 셀은 LiBF4및 LiN(C2F5SO2)2의 등몰량의 혼합물을 LiPF6대신에 비수용성 전해질의 전해염으로써 첨가하는 것을 제외하고 비교예 14에서와 동일한 방식으로 준비된다.
비교예 17
비수용성 전해질 셀은 LiN(C2F5SO2)2을 LiPF6대신에 비수용성 전해질의 전해염으로써 첨가하는 것을 제외하고 비교예 21에서와 동일한 방식으로 준비된다.
비교예 18
포지티브 전극 활성 재료의 층 및 네거티브 전극 활성 재료의 층은 예 21에서와 동일한 방식으로 준비된다.
그 다음에, 비수용성 전해질이 준비된다. 에틸렌 카보네이트(EC)의 5.6 중량부, 프로필렌 카보네이트(PC)의 11.1 중량부, 에틸메틸 카보네이트의 61.1중량부 및 LiPF6의 22.2 중량부는 전해질염으로써 비수용성 전해질을 형성하기 위하여 함께 혼합된다.
최종적으로, 포지티브 전극 활성 재료 및 네거티브 전극 활성 재료의 층은 셀 캔내에 축적된 코일형 생성물을 형성하기 위하여 분리기를 통해 서로 강제로 맞추어진다. 비수용성 전해질 셀을 완성하기 위하여 비수용성 전해질이 상기 캔내에 방사된다.
예 21 및 비교예 14 내지 18에 의해 준비된 비수용성 전해질에 대하여, 주기 서비스 수명, 무거운 부하 특성 및 저온 특성은 다음과 같은 방법에 의해 측정된다.
<주기 서비스 수명>
500 충전/방전 주기 테스트는 다음 평가를 만들기 위하여 이론적인 용량의 2시간 비율 방전(1/2C)에서 수행된다. 첫째, 정전류 및 정전압 충전은 10시간동안 4.2V의 상한치까지 23℃에서 수행된다. 그 다음에, 두시간 비율 충전(1/2C)은 3.2V의 단자전압에서 수행된다. 방전 용량은 이러한 방식으로 결정되며, 평균 전압으로부터 시간 비율 방전에서의 출력은 주기 주기의 초기 시간에서 5시간 비율 방전(1/5C)에 대한 퍼센트 값으로써 계산된다.
<부하 특성>
이론적인 용량의 1/3 시간 비율 방전(3C)은 다음 평가를 만들기 위하여 수행된다. 첫째, 정전류 정전압 방전은 10시간동안 4.2V의 상한치까지 23℃에서 각각의 셀상에서 수행된다. 1/3 시간 비율 충전(3C)은 3.2V의 단자전압에서 수행된다. 방전용량은 이러한 방식으로 결정되며, 평균 전압으로부터 시간 비율 방전에서의 출력은 주기 주기의 초기에 5시간 비율 방전(1/5C)에 대한 퍼센트 값으로써 계산된다.
<저온 특성>
이론적인 용량의 2시간 비율 방전(1/2C)은 다음 평가를 만들기 위하여 저온에서 수행된다. 첫째, 정전류 및 정전압 충전은 10시간동안 4.2V의 상한치까지 23℃에서 각각의 셀상에서 수행된다. 두시간 비율 충전(1/2C)은 3.2V의 단자전압에서 -20℃에서 수행된다. 방전용량은 이러한 방식으로 결정되며, 평균전압으로부터 5시간 비율 방전(1/5C)에서의 출력은 대기온도에서 5시간 비율 방전(1/5C)에 대한 퍼센트 값으로써 계산된다.
표 3는 전술한 예 21 내지 29 및 비교예 14 내지 18의 주기 서비스 수명, 무거운 부하 특성 및 저온 특성의 측정의 결과치를 도시한다.
표 3
주기서브스수명(%) 부하특성(%) 저온특성(%)
예21 88 75 81
예22 85 67 76
예23 85 65 77
예24 86 71 77
예25 85 68 58
예26 85 64 73
예27 89 82 83
예28 85 64 82
예29 85 63 72
비교예14 85 60 70
비교예15 85 55 46
비교예16 86 73 74
비교예17 85 70 76
비교예18 85 62 76
비수용성 전해질에서 BaTiO3의 10 내지 80 중량부를 포함하는 예 21 및 23가 주기 사이클 수명, 부하 특성 및 저온 특성에서 BaTiO3를 포함하지 않는 비교예 14보다 우수하다는 것을 표 3으로부터 알수 있다.
또한, 비수용성 전해질에서 TiO2의 10 내지 40 중량부를 포함하는 예 24 및 25이 주기 서비스 수명, 부하 특성 및 저온 특성에서 TiO2을 포함하지 않는 비교예 14보다 우수하다는 것을 알수 있다.
또한, LiBF4및 LiN(C2F5SO2)2의 혼합물이 비수용성 전해질의 준비시 전해질염으로써 사용되나 BaTiO3의 10중량부을 포함하는 예 26이 주기 서비스 수명, 무거운 부하 특성 및 저온 특성에서 BaTiO3을 포함하지 않는 비교예 16보다 우수하다는 것을 알 수 있다.
또한, LiN(C2F5SO2)2의 가 비수용성 전해질의 준비시 전해염으로써 사용되나 BaTiO3의 10 중량부를 포함하는 예 27이 주기 서비스 수명, 무거운 부하 특성 및 저온 특성에서 BaTiO3를 포함하지 않는 비교예 17보다 우수하다는 것을 알 수 있다.
또한, 전해 카보네이트가 비수용성 전해질에 혼합되나 비수용성 전해질에서 BaTiO3의 10 중량부를 포함하는 예 28이 주기 서비스 수명, 무거운 부하 특성 및 저온 특성에서 BaTiO3를 포함하지 않는 비교예 18보다 우수하다는 것을 알 수 있다.
또한, BaO의 10중량부를 포함하는 예 29가 주기 서비스 수명, 무거운 부하 특성 및 저온 특성에서 BaTiO3을 포함하지 않는 비교예 14보다 우수하다는 것을 알 수 있다.
<전극에서 무기 화합물을 포함하는 비수용성 전해질 셀>
예 30
첫째, 네거티브 전극이 준비된다. 첫째, 분쇄된 흑연 파우더의 80 중량부 및 폴리비닐리덴 플루오라이드의 10 중량부는 네거티브 전극 혼합물을 형성하기 위하여 바인더로써 함께 혼합된다. 이러한 네거티브 전극 혼합물은 BaTiO3의 10중량부가 첨가되어 균일하게 분산되는 슬러리를 형성하기 위하여 N-메틸 피로리던에서 분산된다. 결과적인 생성물은 네거티브 전극 전류 콜렉터를 제공하는 10 ㎛ 두께의 스트립형 구리 포일의 한 표면상에서 균일하게 코팅된다.
그 다음에, 포지티브 전극이 준비된다. 첫째, LiCO3및 CoCO3는 0.5 내지 1.0의 몰비에서 혼합되며 LiCoO2를 형성하기 위하여 5시간동안 900℃에서 발화된다. LiCoO2의 81 중량부, 대전 작용제로써의 그래파이트의 6 중량부, 바인더로써의폴리비닐리덴 플루오라이드의 3중량부을 함께 혼합하여 포지티브 전극 혼합물을 형성한다. 이러한 포지티브 전극 혼합물은 BaTiO3의 10 중량부가 첨가되어 균일하게 분산되는 슬러리를 형성하기 위하여 N-메틸 피로리던에서 분산된다. 결과적인 중량은 포지티브 전극 전류 콜렉터를 제공하는 20㎛ 두께의 스티립형 알루미늄 포일의 한 표면상에서 균일하게 코팅된다. 결과적인 생성물은 제위치에서 건조되며 포지티브 전극 활성재료의 층을 제공하기 위하여 롤 프레스에서 압축성형된다.
그다음에, 비수용성 전해질이 준비된다. 에틸렌 카보네이트(EC)의 15 중량부, 프로필렌 카보네이트(PC)의 15 중량부, 디에틸 카보네이트의 50 중량부 및 LiPF6의 20 중량부가 전해질 염으로써 함께 혼합되어 비수용성 전해질을 형성한다.
최종적으로, 포지티브 전극 활성 재료 및 네거티브 전극 활성 재료의 층은 셀 캔으로 밀폐되는 코일형 생성물을 형성하기 위하여 마이크로다공성 폴리프로필렌 필름에 의해 형성된 분리기를 통해 서로 강제로 맞추어진다. 그 다음에 비수용성 전해질 셀을 완성하기 위하여 비수용성 전해질이 상기 캔내에 방사된다.
예 31
첫째, 네거티브 전극이 준비된다. 분쇄된 흑연 파우더의 71.1 중량부 및 폴리비닐 플루오라이드의 8.9 중량부는 바인더로써 네거티브 전극 혼합물을 형성하기 위하여 함께 혼합된다. 이러한 네거티브 전극 혼합물은 BaTiO의 20 중량부가 첨가되어 균일하게 분산되는 슬러리를 형성하기 위하여 N-메틸 피로리던에서 분산된다. 결과적인 생성물은 네거티브 전극 전류 콜렉터를 제공하는 10㎛ 두께의 스트립형구리 포일의 한 표면상에 균일하게 코팅된다. 그 다음에, 결과적인 생성물은 건조되어 네거티브 전극의 층을 형성하기 위하여 롤 프레스에서 압축 성형된다.
그 다음에 포지티브 전극이 준비된다. 첫째, LiCO3및 CoCO3는 0.5 내지 1.0의 몰비에서 함께 혼합되며 LiCoO2를 형성하기 위하여 5시간동안 900℃에서 소결된다. LiCoO2의 72.4 중량부, 대전작용제로써 그래파이트의 5.1 중량부, 바인더로써 폴리비닐리덴 플루오라이드의 2.5 중량부는 함께 혼합되어 포지티브 전극 혼합물을 형성한다. 이러한 포지티브 전극 혼합물은 BaTiO3의 10중량부가 첨가되어 균일하게 분산되는 슬러리를 형성하기 위하여 N 메틸 피로리던에서 분산된다. 결과적인 중량은 포지티브 전극 전류 콜렉터를 제공하는 20㎛ 두께의 스트립형 알루미늄 포일의 한 표면상에서 균일하게 코팅된다. 결과적인 생성물은 건조되어 포지티브 전극 활성 재료의 층을 형성하기 위하여 롤 프레스에서 압축 성형된다.
그 다음에, 비수용성 전해질이 준비된다. 에틸렌 카보네이트(EC)의 15 중량부, 프로필렌 카보네이트(PC)의 15 중량부, 디에틸 카보네이트의 50중량부 및 LiPF6의 20 중량부는 전해질염으로써 함께 혼합되며 BaTiO3의 80 중량부에 첨가된다. 결과적인 중량은 비수용성 전해질을 형성하기 위하여 균일하게 분산된다.
최종적으로, 포지티브 전극 활성 재료 및 네거티브 전극 활성 재료의 층은 셀 캔내에 축적된 코일형 생성물을 형성하기 위하여 분리기를 통해 서로 강제로 맞추어진다. 비수용성 전해질 셀을 완성하기 위하여 비수용성 전해질이 상기 캔내에방사된다.
예 32
비수용성 전해질 셀은 BaTiO3대신에 포지티브 및 네거티브 전극 활성재료에 TiO2를 첨가하는 것을 제외하고 예 30에서 사용된 방법과 유사한 방법에 의해 준비된다.
예 33
비수용성 전해질 셀은 네거티브 전극(90)의 준비시 분쇄된 흑연 파우더의 90 중량부 및 폴리비닐리덴 플루오라이드를 바인더로써 혼합하는 것을 제외하고 예 30에서 사용된 방법과 동일한 방법에 의해 준비된다.
예 34
비수용성 전해질 셀은 비수용성 전해질 셀의 준비시 LiCoO2의 90.5 중량부, 대전 작용제로서 그래파이트의 6.3 중량부 및 바인더로써 폴리비닐리덴이 3.2 중량부을 혼합하는 것을 제외하고 예 30에서 사용된 방법에 의해 준비된다.
예 35
비수용성 전해질 셀은 BaTiO3대신에 네거티브 및 포지티브 전극 활성 재료에 BaO를 첨가하는 것을 제외하고 예 30에서 사용된 방법과 유사한 방법에 의해 준비된다.
예 36
첫째, 포지티브 및 네거티브 전극 활성 재료는 예 30에서와 동일한 방식으로준비된다. 에틸렌 카보네이트(EC)의 12 중량부, 프로필렌 카보네이트(PC)의 12 중량부, 및 LiPF6의 6 중량부는 전해질염으로써 가소제를 제공하기 위하여 함께 혼합되며, 가소제는 600000의 분자량을 갖는 폴리(비닐라덴 플루오라이드-코-헥사플루오로프로필렌) 공중합체의 10 중량부 및 디에틸 카보네이트의 60 중량부가 첨가된다. 결과적인 용액은 각각의 네거티브 전극 활성 재료 및 포지티브 전극 활성재료의 한 표면상에서 균일하게 코팅된다. 결과적인 생성물은 겔화된 전해질을 준비하기 위하여 디에틸 카보네이트를 기화시키기 위한 8시간동안의 대기 온도에서 견디도록 한다.
최종적으로,겔화된 전해질로 코팅된 포지티브 및 네거티브 전극 활성 재료의 층은 2.5cm×4.0cm×0.3mm 크기의 겔화된 전해질 셀을 형성하기 위하여 외부 필름에 축적된 셀 엘리먼트를 제조하기 위하여 서로 강제로 맞추어지며, 층의 표면은 서로 대향하는 겔화된 전해질을 지지한다.
예 37
비수용성 전해질 셀은 포지티브 전극 활성재료의 흑연 파우더 대신에 Mg2Si를 사용하는 것을 제외하고 예 30에서와 동일한 방식으로 준비된다.
비교예 19
첫째, 내거티브 전극이 준비된다. 분쇄된 흑연 파우더의 90 중량부 및 폴리비닐리덴 플루오라이드의 10 중량부는 바인더로써 네거티브 전극 혼합물을 형성하기 위하여 함께 혼합된다. 이러한 네거티브 전극 혼합물은 슬러리를 형성하기위하여 N-메틸 피로리던에서 분산된다. 이러한 슬러리는 이후 네거티브 전극 전류 콜렉터를 제공하는 10㎛ 두께의 스트립형 구리 포일의 한표면상에 균일하게 코팅된다. 그 다음에, 결과적인 생성물은 건조되어 네거티브 전극의 층을 형성하기 위하여 롤 프레스에서 압축 성형된다.
그 다음에, 네거티브 전극이 제공된다. 첫째, LiCO3및 CoCO3는 0.5 내지 1.0의 몰비에서 함께 혼합되며 LiCoO2를 형성하기 위하여 5시간동안 900℃에서 소결된다. LiCoO2의 90.5 중량부, 대전작용제로써 그래파이트의 6.3 중량부, 바인더로써 폴리비닐리덴 플루오라이드의 3.2 중량부는 함께 혼합되어 포지티브 전극 혼합물을 형성한다. 이러한 포지티브 전극 혼합물은 BaTiO3의 10중량부가 첨가되어 균일하게 분산되는 슬러리를 형성하기 위하여 N-메틸-2-피로리던에서 분산된다. 결과적인 중량은 포지티브 전극 전류 콜렉터를 제공하는 20㎛ 두께의 스트립형 알루미늄 포일의 한 표면상에서 균일하게 코팅된다. 결과적인 생성물은 건조되어 포지티브 전극 활성 재료의 층을 형성하기 위하여 롤 프레스에서 압축 성형된다.
그 다음에, 비수용성 전해질이 준비된다. 에틸렌 카보네이트(EC)의 15중량부, 프로필렌 카보네이트(PC)의 15 중량부, 디에틸 카보네이트의 50중량부 및 LiPF6의 20 중량부는 전해염으로써 함께 혼합되어 비수용성 전해질을 형성한다.
최종적으로, 포지티브 및 네거티브 전극은 셀 캔에 하우징된, 감겨진 제품을 형성하기 위하여 다공성 폴리프로필렌 막에 의해 형성된 분리기를 통해 압착되었다. 비수용성 전해질은 비수선 전해질 셀을 완성하기 위하여 캔 속으로 부어졌다.
비교예 20
비수용성 전해질 셀은 포지티브 및 네거티브 전극 활성 재료에 BaTiO3대신에 Al2O3를 첨가하는 것을 제외하고는 예 30에서와 동일한 방법으로 준비되었다.
비교예 21
먼저, 포지티브 및 네거티브 전극 활성 재료는 비교예 19에서와 동일한 방법으로 준비되었다.
다음, 젤라티 전해질은 예 7에서와 동일한 방법으로 제조되었다. 마지막으로, 셀 소자는 예 7에서 사용된 것과 유사한 방법으로 형성되었으며 젤라티 전해질 셀 2.5 cm×4.0cm×0.3mm 사이즈를 완성하기 위하여 외부 막에 수용되었다.
비교예 22
비수용성 전해질 셀은 포지티브 전해질 활성 재료에서 흑연 파우더 대신에 Mg2Si를 첨가하는 것을 제외하고는 비교예 19에서와 동일한 방법으로 준비되었다.
예 30 내지 37과 비교예 19 내지 22에서 준비된 비수용성 전해질 셀중, 주기적 서비스 수명, 과부하 특성 및 저온 특성은 다음 방법에 의해 측정되었다:
<주기적 서비스 수명>
500 충전 /방전 주기 테스트는 다음과 같은 평가를 하기 위하여 이온적 용량(1/2C)의 2시간 비율 방전 을 수행하였다; 먼저, 정전류 정전압 충전은 4.2V의 상한까지 10시간동안 23℃에서 각 셀에 대해 수행되었다. 이어, 2시간 속도 비율(1/2C)은 3.2V의 단자 전압까지 수행되었다. 방전 용량은 이러한 방법으로 결정되었다. 그것으로부터 발견된, 평균 전압으로부터, 시간 비율 방전에서의 출력은 주기 기간에 이른 타임 포안트에서 5시간 비율 방전(1/5C)에 대한 퍼센트로서 계산되었다.
<부하 특성>
이론적 용량의 1/3 시간 비율 방전(3C)은 다음과 같은 평가를 하기 위하여 수행되었다: 먼저, 정전류 정전압 충전은 4.2V의 상한까지 10시간동안 23℃에서 각 셀에 대해 수행되었다. 이어, 1/3 시간 비율 방전(3C)이 3.2V의 단자 전압으로 수행되었다. 방전 용량은 이러한 방법으로 결정되었다. 그것으로부터 발견된, 평균전압으로부터, 시간 비율 방전에서의 출력은 5시간 비율 방전(1/5C)에 대한 퍼센트로서 계산되었다.
<저온 특성>
이론적 용량의 2시간 비율 방전(1/2C)은 다음과 같은 평가를 하기 위하여 수행되었다: 먼저, 정전류 정전압 충전은 4.2V의 상한까지 10시간 동안 23℃에서 각 셀에 대해 수행되었다. 이어, 2시간 비율 방전(1/2C)은 3.2V의 단자 전압까지 -20 ℃에서 수행되었다. 평균 전압으로부터, 시간 비율 방전에서의 출력은 주변 온도(23℃)에서 5시간 비율 방전(1/5C)에 대한 퍼센트로서 계산되었다.
다음 표4는 상기 예 30-37 및 비교예 19-22의 주기 서비스 수명, 과부하 특성 및 저온 특성의 측정 결과를 도시한다.
표 4
주기특성(%) 부하특성(%) 저온특성(%)
예30 88 73 77
예31 89 66 75
예32 86 72 74
예33 87 68 73
예34 87 63 71
예35 85 63 72
예36 92 81 64
예37 70 71 66
비교예19 85 60 70
비교예20 89 73 60
비교예21 89 71 57
비교예22 89 71 58
네거티브 전극 활성 재료에서 10 내지 20의 BaTiO3의 중량부를 함유하며 포지티브 전극 활성 재료에서 5 내지 20의 BaTiO3의 중량부를 함유하는 예 30 및 31은 BaTiO3를 함유하지 않는 비교예 19보다 주기 서비스 수명, 과부하 특성 및 저온 특성이 개선되었다는 것을 알 수 있다.
포지티브 전극 활성 재료에서 TiO2의 5 중량퍼센트를 함유하며 네거티브 전극 활성 재료에서 TiO2의 10 중량부를 함유하는 예 32는 TiO2를 함유하지 않는 비교예 19보다 주기 서비스 수명, 과부하 특성 및 저온 특성이 개선되었다는 것도 알 수 있다.
포지티브 전극 활성 재료에서 BaTiO3의 5 중량부를 함유하는 예 33은 BaTiO3를 함유하지 않는 비교예 19보다 주기 서비스 수명, 과부하 특성 및 저온 특성이 개선되었다.
단지 네거티브 전극 활성 재료에서 BaTiO3의 10 중량부를 함유하는 예 34는 BaTiO3를 함유하지 않는 비교예 19보다 주기 서비스 수명, 과부하 특성 및 저온 특성이 개선되었다.
포지티브 전극 활성 재료에서 BaO의 5 중량퍼센트를 함유하며 네거티브 전극 활성 재료에서 BaO의 10 중량부를 함유하는 예 35는 TiO2를 함유하지 않는 비교예 19보다 주기 서비스 수명, 과부하 특성 및 저온 특성이 개선되었다는 것도 알 수 있다.
포지티브 전극 활성 재료에서 BaTiO3의 5 중량퍼센트를 함유하며 네거티브 전극 활성 재료에서 BaTiO3의 10 중량부를 함유하는 예 36은 BaTiO3를 함유하지 않는 비교예 21보다 주기 서비스 수명, 과부하 특성 및 저온 특성이 개선되었다는 것도 알 수 있다.
포지티브 전극 활성 재료에서 BaTiO3의 5 중량퍼센트를 함유하며 또한 포지티브 전극 활성 재료에서 흑연 파우더 대신에 Mg2Si를 함유하는 예 37은 BaTiO3를 함유하지 않는 비교예 22보다 주기 서비스 수명, 과부하 특성 및 저온 특성이 개선되었다는 것도 알 수 있다.
한편, 포지티브 전극 활성 재료에서 12 이하의 고유 유도 용량을 갖는 Al2O3의 5 중량부를 함유하고 네거티브 전극 활성 재료에서 12 이하의 고유 유도 용량을 갖는 Al2O3의 10 중량부를 함유하는 비교예 20은 BaTiO3를 함유하지 않는 예30보다 주기 서비스 수명, 과부하 특성 및 저온 특성이 낮아졌다는 것도 알 수 있다.
본 발명에 따르면, 높은 이온 전도도를 가지는 분리기 및 용량, 사이클 기간, 부하 특성 및 저온 특성에서 우수한 비수용성 전해질 셀을 제공할 수 있으며, 최적의 이온 전도도를 가진 겔화된 전해질 및 용량, 사이클 기간, 부하 특성 및 저온 특성에서 우수한 비수용성 전해질 셀을 제공할 수 있고, 최적 이온 전도도를 가지는 비수용성 전해질, 및 용량, 사이클 기간, 부하 특성 및 저온 특성에서 우수한 비수용성 전해질 셀을 제공할 수 있으며, 비수용성 전해질 셀에 인가될 때 높은 부하 특성을 가지는 전극, 및 활성화 재료가 두꺼운 두께로 형성될지라도 높은 부하 특성을 가지는 비수용성 전해질 셀을 제공할 수 있다.

Claims (42)

12 이상의 고유 유도 용량을 가지는 무기 화합물을 포함하는 분리기.
제 1항에 있어서,
상기 무기 화합물은 강유전성을 나타내는 분리기.
제 2항에 있어서,
상기 무기 화합물은 BaTiO3및/또는 TiO2인 분리기.
제 1항에 있어서,
상기 무기 화합물은 상유전성을 나타내는 분리기.
제 1항에 있어서,
상기 분리기는 반복 유니트로서 올레핀(olefin) 및/또는 비닐리덴 플루오라이드(vinylidene fluoride)를 함유하는 고분자 재료들로 형성되는 분리기.
비수용성 전해질 셀에 있어서,
네거티브 전극, 포지티브 전극, 비수용성 전해질 및 분리기를 포함하며,
상기 분리기는 12 이상의 고유 유도 용량을 가지는 무기 화합물을 함유하는비수용성 전해질 셀.
제 6항에 있어서,
상기 무기 화합물은 강유전성을 나타내는 비수용성 전해질 셀.
제 7항에 있어서,
상기 무기 화합물은 BaTiO3및/또는 TiO2인 비수용성 전해질 셀.
제 6항에 있어서,
상기 무기 화합물은 상유전성을 나타내는 비수용성 전해질 셀.
제 6항에 있어서,
상기 네거티브 전극은 활성 재료로서 리튬을 도핑/비도핑할 수 있는 물질을 포함하며;
상기 포지티브 전극은 활성 재료로서 리튬 화합물 산화물을 함유하는 비수용성 전해질 셀.
제 6항에 있어서,
상기 비수용성 전해질은 LiPF6, LiBF4, LiN(C2F5SO2)2, LiN(CF3SO2)2및LiCF3SO3로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 함유하는 비수용성 전해질 셀.
비수용성 용매에서 Li-함유 전해질 염을 용해할 때 얻어진 비수용성 전해질 용액을 겔화하여 얻어진 겔화된 전해질에 있어서,
상기 겔화된 전해질은 12 이상의 고유 유도 용량을 가지는 무기 화합물을 함유하는 겔화된 전해질.
제 12항에 있어서,
상기 무기 화합물은 강유전성을 나타내는 겔화된 전해질.
제 13항에 있어서,
상기 무기 화합물은 BaTiO3및/또는 TiO2인 겔화된 전해질.
제 12항에 있어서,
상기 무기 화합물은 상유전성을 나타내는 겔화된 전해질.
제 12항에 있어서,
LiPF6, LiBF4, LiN(C2F5SO2)2, LiN(CF3SO2)2및 LiCF3SO3로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나는 전해질 염으로서 함유되는 겔화된 전해질.
네거티브 전극, 포지티브 전극 및 겔화된 전해질을 포함하는 비수용성 전해질 셀에 있어서,
상기 겔화된 전극은 12 이상의 고유 유도 용량을 가지는 무기 화합물을 함유하는 비수용성 전해질 셀.
제 17항에 있어서,
상기 무기 화합물은 강유전성을 나타내는 비수용성 전해질 셀.
제 18항에 있어서,
상기 무기 화합물은 BaTiO3및/또는 TiO2인 비수용성 전해질 셀.
제 17항에 있어서,
상기 무기 화합물은 상유전성을 나타내는 비수용성 전해질 셀.
제 17항에 있어서,
상기 네거티브 전극은 활성 재료로서 리튬을 도핑/비도핑할 수 있는 물질을 함유하며, 상기 포지티브 전극은 활성 재료로서 리튬 화합물 산화물을 함유하는 비수용성 전해질 셀.
제 17항에 있어서,
상기 비수용성 전해질 셀은 LiPF6, LiBF4, LiN(C2F5SO2)2, LiN(CF3SO2)2및 LiCF3SO3로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 함유하는 비수용성 전해질 셀.
비수용성 용매, Li-함유 전해질 염 및 12 이상의 고유 유도 용량을 가지는 무기 화합물을 함유하는 비수용성 전해질.
제 23항에 있어서,
상기 무기 화합물은 강유전성을 나타내는 비수용성 전해질.
제 24항에 있어서,
상기 무기 화합물은 BaTiO3및/또는 TiO2인 겔화된 전해질.
제 23항에 있어서,
상기 무기 화합물은 상유전성을 나타내는 겔화된 전해질.
제 23항에 있어서,
LiPF6, LiBF4, LiN(C2F5SO2)2, LiN(CF3SO2)2및 LiCF3SO3로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나는 전해질 염으로서 함유되는 겔화된 전해질.
네거티브 전극, 포지티브 전극 및 겔화된 전해질을 포함하는 비수용성 전해질 셀에 있어서,
상기 겔화된 전해질은 12 이상의 고유 유도 용량을 가지는 무기 화합물을 함유하는 비수용성 전해질 셀.
제 28항에 있어서,
상기 무기 화합물은 강유전성을 나타내는 비수용성 전해질 셀.
제 29항에 있어서,
상기 무기 화합물은 BaTiO3및/또는 TiO2인 비수용성 전해질 셀.
제 28항에 있어서,
상기 무기 화합물은 상유전성을 나타내는 비수용성 전해질 셀.
제 28항에 있어서,
상기 네거티브 전극은 활성 재료로서 리튬을 도핑/비도핑할 수 있는 물질을함유하며, 상기 포지티브 전극은 활성 재료로서 리튬 화합물 산화물을 함유하는 비수용성 전해질 셀.
제 28항에 있어서,
상기 비수용성 전해질은 LiPF6, LiBF4, LiN(C2F5SO2)2, LiN(CF3SO2)2및 LiCF3SO3로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 함유하는 비수용성 전해질 셀.
활성 재료를 함유하는 전극 혼합층이 전류 콜렉터 상에 형성되어 있는 셀용 전극에 있어서,
상기 전극 혼합층은 12 이상의 고유 유도 용량을 가지는 무기 화합물을 함유하는 전극.
제 34항에 있어서,
상기 무기 화합물은 강유전성을 나타내는 전극.
제 35항에 있어서,
상기 무기 화합물은 BaTiO3및/또는 TiO2인 전극.
제 34항에 있어서,
상기 무기 화합물은 상유전성을 나타내는 전극.
네거티브 전극, 포지티브 전극 및 겔화된 전해질을 포함하는 비수용성 전해질 셀에 있어서,
활성 재료를 포함하는 전극 혼합층이 상기 포지티브 전극 및/또는 네거티브 전극의 전류 콜렉터 상에 형성되며, 상기 전극 환합층은 12 이상의 고유 유도 용량을 가지는 무기 화합물을 함유하는 비수용성 전해질 셀.
제 38항에 있어서,
상기 무기 화합물은 강유전성을 나타내는 비수용성 전해질 셀.
제 39항에 있어서,
상기 무기 화합물은 BaTiO3및/또는 TiO2인 비수용성 전해질 셀.
제 38항에 있어서,
상기 무기 화합물은 상유전성을 나타내는 비수용성 전해질 셀.
제 38항에 있어서,
상기 네거티브 전극은 활성 재료로서 리튬을 도핑/비도핑할 수 있는 물질을함유하며, 상기 포지티브 전극은 활성 재료로서 리튬 화합물 산화물을 함유하는 비수용성 전해질 셀.
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