KR20020017944A - 전지 - Google Patents

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KR20020017944A
KR20020017944A KR1020010039599A KR20010039599A KR20020017944A KR 20020017944 A KR20020017944 A KR 20020017944A KR 1020010039599 A KR1020010039599 A KR 1020010039599A KR 20010039599 A KR20010039599 A KR 20010039599A KR 20020017944 A KR20020017944 A KR 20020017944A
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케주카코이치로
엔도타카히로
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이데이 노부유끼
소니 가부시끼 가이샤
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Abstract

본 발명은 우수한 전해질 및 개선된 특성을 획득할 수 있는 전지를 제공하기 위한 것이다. 전지는 양극 및 음극이 패키지 부재 내부 사이에 격리판이 적층되는 전지 소자를 갖는다. 모노머(monomer)를 중합하여 합성된 고분자 화합물을 함유한 전해질은 격리판에 주입된다. 고분자 화합물의 합성은 Cu의 존재에 의해 억제되므로, 음극 컬렉터층은 구리가 아닌, 리튬으로 합금을 형성하지 않는 금속(예컨대, Ni, Cr, Au)을 포함하는 포일(foil) 또는 상기 금속을 피복하는 Cu 포일로 이루어진다. 그러므로, 고분자 화합물이 전지를 제조한 후에 합성되었을지라도, 중합은 원활하게 진행될 수 있고 남아있는 모노머 함유량이 감소될 수 있다. 충전 및 방전이 반복적으로 행해질지라도 모노머의 분해 또는 반응이 제어되기 때문에, 이러한 것은 전지 특성의 열화를 방지할 수 있다.

Description

전지{Battery}
본 발명은 양극, 음극 및 전해질을 갖는 전지에 관한 것이며, 특히, 중합(polymerization)에 의해 합성된 고분자 화합물(polymer compound)을 함유하는 전해질을 갖는 전지에 관한 것이다.
최근에, 전자공학 기술의 진보에 따라, 캠코더(비디오 테이프 레코더), 셀룰러 폰 및 휴대용 컴퓨터와 같은 다수의 휴대용 전자 장비가 보급되고, 더욱 소형화 및 경량화되고 있다. 또한, 휴대용 전자 장비에 의해 이용된 휴대용 전원으로서, 전지, 특히, 2차 전지가 개발되고 있다. 2차 전지들 중, 리튬 이온 2차 전지는 고 에너지 밀도를 실현하는 것이 기대된다. 특히, 박(薄)형의 폴더형(thin foldable shape)으로 신축성(flexibility)이 우수한 리튬 이온 2차 전지가 개발되고 있다.
신축성(flexibility)이 우수한 전지는 누설의 우려가 없는 고체 전해질을 이용한다. 고체 전해질로서, 예컨대, 고분자 화합물이 전해질 염을 함유하는 가소제(plasticzer)를 유지하는 겔 전해질, 또는 전해질 염이 고분자 화합물에 분산된 폴리머 고체 전해질이 주목할 만 하다. 겔 전해질 또는 폴리머 고체 전해질에 대한 많은 보고가 있다. 예컨대, 상술한 전해질은 모노머를 함유한 용제가 겔 또는 고체 상태가 되도록 중합되는 간단한 방법에 의해 생성될 수 있다.
예컨대, 상기 전지가 그러한 전해질을 이용하면, 상기 전해질은 양극 및 음극이 격리판 사이에 적층된 후에, 모노머를 함유한 용제는 격리판에 주입거나, 또는, 모노머를 함유한 용제가 음극 전극 또는 양극 전극에 제공된 후에, 모노머를 중합하여 제조된다.
그러나, 종래의 전지에 있어서, 음극의 컬렉터층은 구리(Cu)로 이루어지므로, 컬렉터 층은 반응 저해 요인이 된다. 이러한 것은 모노머의 원활한 중합을 방지하기 때문에 많은 미반응 모노머들이 전해질에 남는다. 남아 있는 모노머들은 전극 반응에 따라 분해 또는 반응하고, 이러한 것은 충전/방전 효과 또는충전/방전 사이클 특성을 감소시킨다. 중합은 반응 온도를 상승하도록 중합 조건을 변화시킴으로서 진행될 수 있다. 그러나, 높은 반응 온도는 전해질을 분해시키므로 충전/방전 효과 또는 충전/방전 사이클 특성이 악화된다.
본 발명은 상기 문제들을 고려하여 이루어지며, 그 목적은 우수한 전해질 및 개선된 특성을 획득할 수 있는 전지를 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 전지는 양극, 음극 및 전해질을 포함하고, 음극은 구리가 아닌, 리튬으로 합금을 형성하지 않는 금속을 함유하는 포일, 또는 상기 금속을 피복하는 구리 포일로 이루어진 컬렉터층을 가지고, 전해질은 래디컬 중합에 의해 합성된 고분자 화합물을 함유한다.
본 발명에 따른 전지는 양극, 음극, 전해질 및 격리판을 포함하고, 음극은 구리가 아닌, 리튬으로 합금을 형성하지 않는 금속을 함유하는 포일, 또는 상기 금속을 피복하는 구리 포일로 이루어진 컬렉터층을 가지고, 상기 전해질은 래디컬 중합에 의해 합성된 고분자 화합물을 함유한다.
본 발명에 따른 전지는 양극, 음극, 전해질 및 전지 소자를 둘러싸는 패키지 부재를 포함하는 전지 소자를 포함하고, 음극은 구리가 아닌, 리튬으로 합금을 형성하지 않는 금속을 함유하는 포일, 또는 상기 금속을 피복하는 구리 포일로 이루어진 컬렉터층을 가지고, 전해질은 래디컬 중합에 의해 합성된 고분자 화합물을 함유한다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 관한 전지의 구조를 도시하는 평면도.
도 2는 도 1에 도시된 전지의 A-A 라인을 따른 단면도.
도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 관한 전지의 구조를 도시하는 단면도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
11 : 양극 리드 12 : 음극 리드
20 : 전지 소자 21 : 양극
22 : 음극 30 : 패키지 부재
31 : 밀폐막
본 발명의 상기한 바와 다른 목적 및 특징들은 첨부 도면을 참조한 주어진적절한 실시예의 다음의 설명으로부터 명백하게 될 것이다.
본 발명의 실시예는 도면을 참조하여 아래에 자세히 설명될 것이다.
[제 1 실시예]
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 대한 전지의 평면 구조를 도시하는 도면이다. 도 2는 도 1의 A-A 라인에 따른 단면 구조를 도시하는 도면이다. 전지는 양극 리드(11) 및 음극 리드(12)가 부착된 전지 소자(20)가 패키지 부재(30)로 둘러싸이는 구조를 가진다. 전지 소자(20)는 양극(21) 및 음극(22)이 전해질 사이에 삽입된 격리판(23)으로 적층된 구조를 가진다.
양극(21)은 양극 혼합층(21a) 및 양극 컬렉터층(21b)이 제공되고, 양극 혼합층(21a)이 양극 컬렉터층(21b)의 하나의 면상에 형성된 구조를 가진다. 도시되지는 않았지만, 양극 혼합층(21a)은 양극 컬렉터층(21b)의 양쪽 면 모두에 형성될 수 있다. 양극 컬렉터층(21b)은 예컨대, 알루미늄(Al)을 포함하고, 특히, 예컨대, 알루미늄 포일로 이루어진다.
양극 혼합층(21a)은 예컨대, 양극 재료, 카본 블랙(carbon black) 또는 흑연과 같은 도전제 및 폴리비닐리덴 불화물과 같은 결착제들로 이루어진다. 양극 재료로서, 예컨대, 리튬(Li)을 함유하는 리튬 복합 산화물, 리튬 복합 황화물, TiS2, MoS2, NbSe2및 V2O5와 같은 리튬을 함유하지 않는 금속 황화물 또는 산화물 및 특정 고분자 재료가 바람직하다. 2 종류 이상의 재료가 상기 전지의 응용에 따라 선택된다.
상기 물질들 중, LixMaO2로 표현된 리튬 복합 산화물은 높은 에너지 밀도를 얻을 수 있기 때문에 바람직하다. 이러한 조성식에서, Ma는 한 종류 이상의 천이 금속인 것이 바람직하고, 구체적으로는, 코발트(Co), 니켈(Ni) 및 망간(Mn) 중 적어도 하나의 금속인 것이 바람직하다. (x)의 값은 0.05 ≤ x ≤ 1.10을 만족시킨다. 그러한 리튬 복합 산화물의 특정예로서, LiNiyCo1-yO2(여기에서, 0 ≤ y ≤ 1) 및 LiMn2O4가 고려될 수 있다. LiMbPO4로 표현되는 리튬 복합 산화물은 또다른 예이다. 조성식에서, Mb는 코발트, 니켈, 철(Fe), 망간(Mn), 구리(Cu), 마그네슘(Mg), 아연(Zn), 칼슘(Ca), 카드뮴(Cd), 스트론튬(Sr) 및 바륨(Ba)으로 이루어진 그룹 중 적어도 하나의 원소로 나타낸다. 리튬 복합 산화물은 소위 감람석 구조(olivine structure)를 가진다.
양극(21)과 유사한 방식으로, 음극(22)은 음극 혼합층(22a) 및 음극 컬렉터층(22b)이 제공되고, 음극 혼합층(22a)이 음극 컬렉터층(22b)의 하나의 면상에 형성되는 구조를 가진다. 도시되가 생략되었지만, 음극 혼합층(22a)은 음극 컬렉터층(22b)의 양쪽 면 모두에 형성될 수 있다.
음극 컬렉터층(22b)은 구리가 아닌, 리튬으로 합금을 형성하지 않는 금속을 포함하는 포일, 또는 상기 금속을 피복하는 구리 포일로 이루어진다. 그러한 금속으로서, 다음의 재료들은 구리가 가진 것보다 더 높은 산화 환원 전위를 갖는 재료, 예컨대, 금(Au), 은(Ag) 및 파라디움(Pd), 또는 예컨대, 니켈 및 크롬과 같은, 그 산화 환원 전위가 불안정하지만 표면상에 안정한 막이 형성되는 재료들이 고려되는 것이 바람직하다. 상기 금속들 중, 니켈 및 크롬은 취급이 용이하고 경제적이기 때문에, 실제로 이용되는 것이 바람직하다. 음극 컬렉터층(22b)에 대해, 우수한 도전성이 획득될 수 있기 때문에, 상기 금속들을 피복하는 구리 포일을 사용하는 것이 이러한 금속 포일을 사용하는 것보다 바람직하다.
음극 혼합층(22a)은 예컨대, 음극 재료 및 폴리비닐리덴 불화물과 같은 결착제로 이루어진다. 음극 재료는 예컨대, 리튬을 흡장 및 이탈하는 것이 가능한 재료, 또는 리튬을 디파짓(depositing) 및 용해가능한 재료를 포함한다. 그것들 중, 음극 재료로서 리튬을 흡장 및 이탈하는 것이 가능한 재료는 우수한 충전/방전 사이클 특성을 얻을 수 있기 때문에 바람직하다. 또한, 리튬을 흡장 및 이탈 가능한 재료가 리튬을 디파짓 또는 용해가능한 재료로 구성된, 재료가 이용될 수도 있다.
리튬을 흡장 및 이탈하는 것이 가능한 음극 재료로서, 예컨대, 난흑연화성(難黑鉛化性) 탄소, 이흑연화성(易黑鉛化性) 탄소, 흑연과 같은 탄소질 재료들이 고려될 수 있다. 이러한 탄소질 재료들은 다음의 장점에서 바람직하다: 우수한 충전/방전 사이클 특성이 획측될 수 있고; 그 안정 상태가 공기중에서 유지되고; 또한 공업적으로 생산이 용이하다. 구체적으로, 탄소화 재료로서, 피로카본(pyrocarbons), 코크스(cokes), 흑연, 그래시-카본(grassy-carbon), 유기고분자 화합물 소성체(calcinated organic polymer compounds), 탄소 섬유, 및 활성 탄소가 고려될 수 있다. 코크스로서, 피치 코크스(pitch coke), 니들 코크스(needle coke) 및 페트롤리움 코크스 등이 있다. 유기고분자 화합물 소성체는 페놀 수지(phenolic resin) 또는 푸란 수지(furan resin)와 같은 고분자 재료가적절한 온도에서 소성되는 재료이다.
또한, 상기 음극 재료로서, 금속 및 반도체 각각은 리튬으로 합금 또는 화합물을 형성할 수 있고, 금속의 합금 및 화합물과 반도체가 또한 고려될 수 있다. 각각의 금속, 합금, 및 화합물은 화학 조성식 DsEtLiu으로 표시된다. 화학 조성식에서, D는 금속 원소 및 리튬으로 합금 또는 화합물을 형성가능한 반도체들 중 적어도 한 종류를 나타내고, E는 리튬 및 D 이외의 금속 원소 및 반도체 원소 중 적어도 한 종류를 나타낸다. s, t, 및 u 각각의 값은 s > 0, t ≥ 0, 및 u ≥ 0를 만족시킨다.
특히, 리튬으로 합금 또는 화합물을 형성할 수 있는 각각의 금속 또는 반도체 원소로서, 4B 족의 금속 및 반도체 원소가 바람직하다. 더 바람직한 원소는 실리콘 및 주석이고, 더 바람직한 원소는 실리콘이다. 이러한 원소들의 합금 및 화합물이 또한 바람직하다. 합금 및 화합물의 예는 SiB4, SiB6, Mg2Si, Mg2Sn, Ni2Si, TiSi2, MoSi2, CoSi2, NiSi2, CaSi2, CrSi2, Cu5Si, FeSi2, MnSi2, NbSi2, TaSi2, VSi2, WSi2, 및 ZnSi2이다.
리튬을 흡장 및 이탈 가능한 음극 재료의 다른 예는 또한, 금속 산화물 및 고분자 재료일 수 있다. 금속 산화물로서, 주석 산화물 등이 언급될 수 있다. 고분자 재료들의 예는 폴리아세틸렌, 및 폴리피롤(polypyrrole)이다.
리튬을 흡장 및 이탈하는 것이 가능한 재료들은 예컨대, 리튬 금속 및 리튬 합금일 수 있다. 리튬 금속으로서, 예컨대, 알루미늄, 주석, 아연, 납(Pb), 실리콘, 갈륨(Ga), 인듐(In), 코발트, 티타늄(Ti) 및 카드늄 중 하나 또는 2 종류 이상의 재료, 및 상기 재료 및 리튬 합금이 고려될 수 있다.
격리판(23)은 예컨대, 폴리프로필렌 또는 폴리에틸렌과 같은 폴리올레핀계 재료로 이루어진 포러스막(porous film) 또는 세라믹 부직포와 같은 무기 재료로 이루어진 포러스막으로 이루어진다. 2 종류 이상의 포러스막이 적층된 구조가 또한 사용될 수도 있다.
격리판(23)에 주입된 전해질은 소위 겔 전해질이고, 또한, 예컨대, 전해질염으로 이용된 리튬, 가소제, 고분자 화합물을 함유한다. 바람직하게는, 일부의 전해질은 양극 혼합층(21a) 및 음극 혼합층(22a)로 주입된다. 이러한 이유 때문에, 양극(21), 음극(22) 및 전해질간의 밀착성이 증가할 수 있다.
고분자 화합물은 전해질의 형태를 유지하고, 기계적 강도를 보장하게 하고, 이온 도전성을 획득하거나 획득하지 못할 수도 있다. 에스터계 고분자 화합물, 에테르계 고분자 화합물, 및 플루오린 고분자 화합물과 같은 모노머상에 래디컬 중합에 의해 그러한 고분자 화합물이 제조될 수 있다. 실시예에서, 음극 컬렉터층(22b)이 구리가 아닌, 리튬으로 합금을 형성하지 않는 금속을 포함하는 포일, 또는 상기 금속을 피복하는 구리 포일로 이루어지기 때문에, 고분자 화합물은 전해질이 양극(21)과 음극(22)사이에 삽입되는 상태에서도 반응하지 않고 모너머를 중합하여 원활하게 제조된다.
바람직한 고분자 화합물은 95。C 이하에서 중합에 의해 합성된다. 이러한 이유 때문에, 보다 적은 모너머가 남고, 초기 방전 용량, 충전/방전 효과 및 용량 유지율이 증가할 수 있다.
모노모로서는, 하나의 분자에 단일의 중합성관능기를 갖는 단관능 모노모 및 하나의 분자에 2개 이상의 중합성관능기를 갖는 다관능 모노모의 2가지 형태가 있다. 혼합된 한 종류 또는 2종류 이상의 상기 모노머들이 이용될 수 있다. 구체적으로, 예컨대, 에스터계 고분자 화합물을 형성하는 경우, 메타크릴산 에스터, 아크릴 에스터, 디메타크릴산 에스터, 트리메타아크릴산 에스터 및 디아크릴 에스터 등과 같은 단관능 모노머가 이용될 수 있다.
가소제는 전해질의 유연성을 증가시키고 리튬을 용해시키게 한다. 가소제로서, 예컨대, 다음의 재료들이 고려될 수 있다: 에스터(예컨대, 에스터 아세테이트, 뷰틸레이트 및 에스터 프로피온산), 에테르(예컨대, 디에틸 에스터 및 디메틸 에테르), 탄산 에스터(예컨대, 프로필렌 탄산, 에틸렌 탄산, 디에틸 탄산 및 디메틸 탄산). 혼합된 한 종류 또는 2종류 이상의 상기 재료들이 이용될 수 있다.
전해질의 고분자 화합물의 농도는 예컨대, 3 질량% 이상 50 질량%이하의 범위내에 있는 것이 바람직하다. 또한, 전해질에서 가소제의 농도는 50 질량%이상 97 질량%이하의 범위내에 있는 것이 바람직하다. 이러한 이유 때문에, 가소제의 농도가 높고, 고분자 화합물의 농도가 낮은 경우, 이온 도전성이 증가할지라도 기계적 강도는 보장될 수 없다. 반면에, 가소제의 농도가 낮고 고분자 화합물의 농도가 높은 경우, 기계적 강도가 증가할지라도 이온 도전성이 감소한다.
리튬염은 LiPF6, LiBF4, LiAsF6, LiClO4, LiCF3SO3, LiN(SO2CF3)2,LiC(SO2CF3)3, LiAlCl4, 및 LiSiF6이 적당하다. 혼합된 2종류 이상의 상기 재료들이 이용될 수 있다. 특히, LiPF6및 LiBF4는 산화에 대한 우수한 안정성 때문에, 리튬염으로서 바람직하다. 가소제의 리튬염의 농도는 0.1 mol/dm3내지 3.0 mol/dm3의 범위가 바람직하며, 0.5 mol/dm3내지 2.0 mol/dm3가 더 바람직하다.
양극 리드(11) 및 음극 리드(12)는 예컨대, 패키지 부재(30)의 내부로부터 동일한 방향으로 외부를 향해 각각 도출된다. 양극 리드(11)의 일부는 패키지 부재(30) 내부의 양극 컬렉터층(21b)에 접속된다. 반면에, 음극 리드(12)의 일부는 패키지 부재(30) 내부의 음극 컬렉터층(22b)에 접속된다. 이러한 양극 리드(11) 및 음극 리드(12)는 예컨대, 알루미늄, 구리, 니켈, 스테인레스 등과 같은 금속으로 각각 이루어진다.
패키지 부재(30)는 고분자 화합물막, 금속막, 고분자 화합물막이 차례대로 적층된 적층막으로 이루어진다. 고분자 화합물막은 예컨대, 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌과 같은 폴리올레핀으로 이루어진다. 금속막은 예컨대, 알루미늄막 등으로 이루어진다.
패키지 부재(30), 양극 리드(11) 및 음극 리드(12)는 사이에 밀폐막(31)으로 밀착하여 공기의 유입을 방지한다. 밀폐막(31)은 양극 리드(11) 및 음극 리드(12)에 대한 밀착성을 갖는 재료로 이루어진다. 예컨대, 양극 리드(11) 및 음극 리드(12)가 상기 금속 재료로 이루어진 경우, 밀폐막(31)은 예컨대, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 변성 폴리에틸렌, 변성 폴리프로필렌 등과 같은 폴리올레핀으로 이루어지는 것이 바람직하다.
다음에, 전지를 제조하는 방법이 기술된다.
먼저, 양극 재료, 도전제, 및 결착제를 혼합하여 양극 혼합이 준비된다. 양극 혼합은 N-메틸-피롤리돈 등의 용제에 분산되어 양극 혼합 슬러리를 획득한다. 양극 혼합 슬러리는 도포하고 건조시켜 압축성형하여 양극 컬렉터층(21b)의 한 면 또는 양쪽 면에 적용되어 양극 혼합층(21a)을 형성한다. 그러한 방법으로 양극(21)이 제조된다. 그 후에, 양극 리드(11)는 용접 등으로 양극 컬렉터층(21b)에 부착된다.
다음에, 결착제로 리튬을 흡장 이탈하는 것이 가능한 음극 재료를 혼합하여 음극 혼합이 준비되고, N-메틸-피롤리돈 등의 용제에 혼합을 분산하여 음극 혼합 슬러리를 획득한다. 음극 혼합 슬러리는 도포하고 건조시켜 압축성형하여 음극 컬렉터층(22b)의 한 면 또는 양쪽 면에 적용되어 음극 혼합층(22a)을 형성한다. 그러한 방법으로, 음극 전극(22)이 제조된다. 그 후에, 음극 리드(12)는 용접 등으로 음극 컬렉터층(22b)에 부착된다.
그후에, 격리판(23)이 준비된다. 격리판(23)사이에 양극 혼합층(21a) 및 음극 혼합층(22a)을 서로 대향하여 양극(21)과 음극(22)이 적층된다.
이후에, 예컨대, 필요하다면, 래디컬 중합가능한 모노머, 리튬염, 가소제, 및 래디컬 중합 개시제는 준비된다. 이러한 재료가 혼합된 후에, 획득된 혼합 용제는 격리판(23)에 주입된다. 이때, 혼합 용제는 또한 양극 혼합층(21a) 및 음극 혼합층(22a)에 주입되는 것이 바람직하다. 래디컬 중합 개시제로서, 예컨대, 디아킬퍼옥사이드, 퍼옥사이드 탄산, 퍼옥사이드 에스터, 퍼옥사이드 케탈, 디알킬 퍼옥사이드, 히드로 퍼옥사이드 및 아조 화합물이 사용될 수 있다. 혼합된 한 종류 또는 2종류 이상의 상기 재료들이 이용될 수 있다.
혼합 용제가 격리판(23)에 주입된 후, 예컨대, 패키지 부재(30)를 준비하여 전지 소자(20)를 그 사이에 삽입하고, 감압 대기에서 전지 소자(20)가 압축 성형된다. 그 후에, 패키지 부재(30)의 최외곽부는 열 봉합에 의해 서로 밀착한다. 양극 리드(11) 및 음극 리드(12)가 리드되는 패키지 부재(30)의 말단에서, 밀폐막(31)음 양극 리드(11) 및 음극 리드(12)를 삽입하는 방법으로 분산된다. 패키지 부재(30)의 최외곽부는 밀폐막(31)을 통해 밀착된다.
패키지 부재(30)의 최외곽부가 서로 밀착된 후에, 모노머는 예컨대, 래디컬 중합에 대해 95。C 또는 그 이하의 소정 온도에서 가열되어, 혼합 용제를 고체화(여기에서, 겔화(gelling))하는 것이 바람직하다. 이러한 방법으로, 전해질이 획득된다. 이것은 도 1 및 도 2에 도시된다. 여기에서, 음극 컬렉터층(22b)은 구리가 아닌, 리튬으로 합금을 형성하지 않는 재료를 포함하는 포일 또는 상기 금속들을 피복하는 구리 포일로 이루어진다. 그러므로, 모노머의 중합이 저해되지 않고 양호하게 진행되어, 미반응 모노머의 잔존율이 상당히 작은 값이 된다. 또한, 전지를 제조한 후에 모노머가 중합되기 때문에, 전해질의 일부가 양극 혼합층(21a) 및 음극 혼합층(22a)에 삽입되어 양극(21), 음극(22), 및 전해질간의 밀착성을 향상시킨다. 또한, 충분한 중합이 진행될 수 있기 때문에, 중합 온도가 저온, 예컨대, 95。C 또는 그보다 낮은 온도에서 결정될지라도, 전해질 등의 분해는 억제된다.
전지는 아래에 기술된 바와 같이 동작한다.
전지에서, 충전중에, 예를 들면, 리튬은 양극(21)으로부터 이탈되고, 전해질을 통해 음극(22)에 흡장된다. 반면에, 방전중에는, 예컨대, 리튬이 음극(22)로부터 이탈되어 전해질을 통해 양극(21)에 흡장된다. 여기에서, 음극 컬렉터층(22b)이 구리가 아닌, 리튬으로 합금을 형성하지 않는 금속을 포함하는 포일 또는 상기 금속들을 피복하는 구리 포일로 이루어지기 때문에, 모노머는 중합되기에 충분하고 고분자 화합물이 되어, 전해질내의 남아 있는 모노머의 함유량은 극히 적어진다. 그러므로, 충전 및 방전이 반복적으로 행해질지라도 모노머의 분해 또는 반응이 억제될 수 있다. 이것은 충전/방전 효과 및 충전/방전 사이클 특성의 열화를 방지한다.
상술한 바와 같이, 실시예에 따라, 음극 컬렉터층(22b)은 구리가 아닌, 리튬으로 합금을 형성하지 않는 금속을 포함하는 포일, 또는 금속을 피복하는 구리 포일로 이루어진다. 전해질이 모노머를 중합하여 획득된 고분자 화합물을 포함하는 경우, 음극층(22b)이 음극(22)에 인접한 상태일지라도, 모노머의 중합이 양호하게 진행될 수 있다. 결과적으로, 전해질내의 미반응 모노머의 함유량은 극히 낮아질 수 있다. 그러므로, 이러한 것은 충전/방전 효과 및 충전/방전 사이클 특성과 같은 전지 특성의 열화를 방지할 수 있다. 또한, 모노머는 음극 컬렉터(22b)가 전극에 인접한 상태에서 중합될 수 있기 때문에, 양극(21), 음극(22), 및 전해질간의 밀착성이 향상될 수 있다.
특히, 음극 컬렉터층(22b)이 니켈 또는 크롬을 포함하는 포일, 또는 니켈 또는 크롬을 피복하는 구리 포일로 이루어지는 경우, 이러한 것은 취급의 용이, 낮은 비용, 및 높은 도전성이 획득된다.
또한, 전해질이 95。C 또는 그 이하의 온도에서 중합된 고분자 화합물로 이루어진 경우에, 이러한 것은 적은 남아있는 모노머 및 더욱 향상된 초기 방전 용량 및 충전/방전 효과 및 용량 유지율 등을 획득할 수 있다.
[제 2 실시예]
도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 관한 전지의 단면 구조를 도시하는 도면이다. 도 3은 도 1의 A-A 라인에 따른 단면 구조와 대응한다. 전지는 전해질(41)이 제 1 실시예에 관한 전지의 전해질 대신에 설치되고, 격리판이 포함되지 않은 것을 제외하고 제 1 실시예와 동일한 구조, 기능 및 효과를 가진다. 그러므로, 동일한 구조는 동일한 참조를 가지며, 상세한 설명은 여기에서 생략된다.
전해질(41)은 전해질염으로서, 적어도 한 종류 이상의 카본산 또는 카본산염, 고분자 화합물, 및 리튬염을 포함하는 소위 고분자 고체 전해질이다. 전해질(41)은 가소제가 함유되지 않은 것을 제외하고 제 1 실시에의 전해질과 동일하다. 고분자 화합물로서, 제 1 실시예에서 상술된 재료들 중 이온 도전성을 갖는 재료가 이용될 수 있다.
실시예의 전지를 제조하는 경우에, 전지는 다음의 관점을 제외한 제 1 실시예에서와 동일하게 제조될 수 있다: 래디컬 중합가능한 모노머, 리튬염, 및 필요하다면, 래디컬 중합 개시제가 준비되고, 상기 재료를 혼합한 후에, 획득된 혼합 용제는 양극 혼합층 및 음극 혼합층에 적용되어, 양극 및 음극은 각각의 전해질이 서로 직접 마주보는 방법으로 적층된다. 전지는 제 1 실시예와 동일하게, 가소제를 함유한 전해질을 형성한 후에 가소제가 건조되어 제거되는 경우에 제조될 수 있다.
본 발명의 명확한 수정 및 변화가 상술한 관점에서 가능하다. 그러므로, 첨부된 청구항의 범위내에서 본 발명이 구체적으로 기술된 것과 다르게 실행될 수 있다는 것을 이해해야 한다.
또한, 본 발명의 특정한 예는 도 1 및 도 2를 참조하여 상세히 기술될 것이다.
(예 1)
먼저, 1몰의 코발트 탄산(CoCO3)이 0.5몰의 리튬 탄산(Li2CO3)과 혼합되고, 5시간 동안 900。C로 소성하여 LiCoO2를 획득한다. 다음에, 양극 재료로서 LiCoO2의 질량부 85, 도전제로서 흑연의 5 질량부, 및 결착제로서 폴리비닐리덴 불화물의 10 질량부가 혼합되어 양극 혼합제가 준비된다. 이후에, 양극 혼합제는 N-메틸-2-피롤리돈에 분산되고, 양극 혼합 슬러리를 만들기 위한 용제가 된다. 양극 혼합 슬러리는 20㎛ 두께의 벨트 모양의 알루미늄 포일로 이루어진 양극 컬렉터층(21b)에 균일하게 도포하고, 양극 혼합층(21a)을 형성하기 위해 롤 프레스기로 압축 성형하여 양극(21)을 형성한다.
반면에, 음극 재료로서 분쇄된 분말 흑연의 90 질량부, 결착제로서 폴리비닐리덴 불화물의 10 질량부가 혼합되어 음극 혼합제가 준비된다.그 후에, 음극 혼합제는 음극 혼합 슬러리가 되기 위해 용제인, N-메틸-2-피롤리돈에 분산된다. 음극혼합 슬러리는 벨트 형태의 15㎛ 두께의 니켈이 피복된 구리 포일로 이루어진 음극 컬렉터층(22b)의 한면에 균일하게 도포하여 건조되고, 롤 압축기로 압축 성형함으로서 음극 혼합층(22a)을 형성하고, 음극(22)을 형성한다.
양극(21) 및 음극(22)을 형성한 후에, 양극 리드(11)는 양극 컬렉터층(21b)에 부착되고, 반면에, 음극 리드(12)는 음극 컬렉터층(22b)에 부착된다. 그 후에, 25㎛ 두께의 미다공성 폴리프로필렌막으로 이루어진 격리판(23)은 사이에 격리판(23)으로 양극(21) 및 음극(22)을 밀착시키도록 준비된다.
이후에, 메톡시디에틸렌 글리콜 메타크릴레이트의 5 질량%, 래디컬 중합가능한 모노머로서 폴리에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트의 5 질량%, 가소제로서 프로필렌 탄산의 20 질량%, 에틸렌 탄산의 20 질량%, 및 디에틸 탄산의 50 질량%가 혼합된다. 그 후에, 전해질염으로서, 리튬 LiPF6(hexafluorophosphate) 및 래디컬 중합 개시제로서, 비스(4-t-butylcyclohexyl) 퍼옥사이드 탄산(BCHPC)은 혼합 용제를 준비하도록 혼합 재료로 용해된다. 이때, LiPF6는 1 mol/dm3의 농도를 얻는 방법으로 가소제에 혼합된다. 15 몰의 BCHPC는 래디컬 중합가능한 1몰의 모노머와 혼합된다.
혼합 용제를 준비한 후에, 혼합 용제는 격리판(23) 및 격리판 주위에 주입된다. 그 후에, 패키지 부재(30)는 중간에 봉합제(40)를 삽입하여 양극 전극(21) 및 음극(22)이 압착된다. 그 다음에, 밀폐막(31)은 양극 리드(11)과 패키지 부재(30) 사이에, 또한, 음극 리드(12)와 패키지 부재(30)사이에 배치된다. 이후에, 패키지부재 등의 최외곽부는 밀착하기 위해 열압축 성형하고, 혼합 용제에 함유된 모노머가 래디컬 중합에 대해 45시간동안 75°C로 가열되어 전해질을 형성한다. 이와 같이 하여 도 1에 도시된 전지를 획득한다.
(예 2 내지 16)
전지는 음극 컬렉터층(22b), 래디컬 중합가능한 모노머, 래디컬 중합 개시제 및 표 1에 도시된 예 2 내지 16과 같이 변화되는 중합 온도를 제외하고 도 1과 동일하게 제조된다.
*1)
M ; 메녹시디에틸렌 글리콜 메타크릴레이트 5wt% + 폴리에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트 5wt%
A ; 메톨시디에틸렌 글리콜 아크릴레이트 5wt% +폴리에틸렌 글리콜 디아크릴레이트 5wt%
*2) BCHPC ; 비스(4-t-뷰틸키클로헥실) 퍼옥사이드 탄산
AIBN ; 아조(이소뷰틸 나이트릴)
(비교예 1 내지 6)
예 1 내지 16에 대한 비교예 1 내지 6으로서, 전지는 음극 컬렉터층, 래디컬 중합가능한 모노머, 래디컬 중합 개시제 및 도 2에 도시된 바와 같이 변화되는 중합 온도를 제외하고 도 1과 동일하게 제조된다.
*1)
M ; 메톡시디에틸렌 글리콜 메타크릴레이트 5wt% + 폴리에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트 5wt%
A ; 메톡시디에킬렌 글리콜 아크릴레이트 5wt% + 폴리에틸렌 글리콜 디아크릴레이트 5wt%
*2) BCHPC ; 비스(4-t-뷰틸키클로헥실) 퍼옥사이드 탄산
AIBN ; 아조(이소뷰틸 나이트릴)
(예 1 내지 16의 평가)
적외 분광 분석을 행하기 위해, 예 1 내지 16 및 비교예 1 내지 6에서 획득된 전지의 내부로부터 전해질이 추출되어, 모노머의 이중 결합의 존재를 도시하는 1636 ㎝-1의 스펙트럼 강도를 획득한다. 획득된 스펙트럼 강도에 의해, 전해질내의 남아있는 모노머의 농도는 각각 측정된다. 획득된 결과는 표 1 및 2에 도시된다. 중합전의 모노머의 농도가 1로 측정되는 경우에, 중합후의 모노머 잔존율이 표 1 및 2에 도시된다.
표 1 및 2로부터 알수 있는 바와 같이, 예 1 내지 16의 모노머 잔존율은 0.01 미만이다. 이것과 비교하면, 비교예 1 내지 6의 모노머 잔존율은 0.35이상으로 나타난다. 즉, 음극 컬렉터층(22b)이 구리가 아닌, 리튬으로 합금을 형성하지 않는 금속을 포함하는 포일, 또는 금속으로 피복된 구리 포일로 이루어지면, 모노머의 함유량은 극히 적어진다.
예 1 내지 16 및 비교예 1 내지 6에서 획득된 전지는 방전 용량(초기 방전 용량) 및 충전 용량에 대한 방전 용량의 비율인 충전/방전 효과를 구하기 위해 충전 및 방전된다. 이때, 전지가 4.2V의 전지 전압에 도달할 때까지 100mA의 정전압으로 충전되고, 4.2V의 정전압으로 충전 시간의 총계가 15시간에 도달할 때까지 4.2V의 정전압으로 충전된다. 반면에, 전지가 100mA의 정전압으로 2.5V의 전지 전압에 도달할 때까지 방전된다. 충전 및 방전은 23°C에서 행해진다. 획득된 결과는표 1 및 2에 도시된다.
표 1 및 2로부터 이해할 수 있는 바와 같이, 예 1 내지 16의 초기 방전 용량은 440mAh 이상으로 커진다. 이것과 비교하여, 비교예 1 내지 6은 287mAh 이하로 작아진다. 예 1 내지 16의 충전/방전 효과는 각각 80% 이상으로 커진다. 이것과 비교하여, 비교예 1 내지 6은 각각 44% 이하로 작아진다. 즉, 음극 컬렉터층(22b)이 구리가 아닌, 리튬으로 합금을 형성하지 않는 금속을 포함하는 포일 또는 금속을 피복하는 구리 포일로 이루어지면, 높은 초기 방전 용량 및 우수한 충전/방전 효과가 획득될 수 있다. 예 1 내지 8 및 13 내지 16의의 전지는 예 9 내지 12에서 보다 높은 초기 방전 용량 및 더욱 우수한 충전/방전 효과를 얻는다. 결과적으로, 모노머가 95°C 또는 그 이하에서 중합되면, 특성이 개선될 수 있다는 것을 알 수 있다.
또한, 예 1 내지 16 및 비교예 1 내지 6의 전지는 500번째 사이클의 용량 유지율을 획득하기 위해, 첫 번째 사이클에서 방전 용량비에 대한 500번째 사이클에서의 방전 용량비인, 500 사이클에서 충전 및 방전된다. 이때, 전지가 4.2V의 전지 전압에 도달할 때까지 500mA의 정전압에 의해 충전되고, 전체 충전 시간이 2시간에 도달할 때까지 4.2V의 정전압에 의해 충전된다. 반면에, 전지는 2.5V의 전지 전압에 도달할 때까지 500mA의 정전압에 의해 방전된다. 충전 및 방전은 23°C에서 행해진다. 획득된 결과는 표 1 및 2에 도시된다.
표 1 및 2로부터 알 수 있는 바와 같이, 예 1 내지 16의 500번째 사이클에서의 용량 유지율은 각각 23%이상이고, 1% 미만인 비교예 1 내지 6에서 보다 더 크다. 특히, 예 1 내지 8 및 13 내지 16에서, 78% 이상으로 커지는 값을 얻을 수 있다. 즉, 음극 컬렉터층(22b)이 구리가 아닌, 리튬으로 합금을 형성하지 않는 금속을 포함하는 포일, 또는 금속을 피복하는 구리 포일로 이루어지면, 충전/방전 사이클 특성이 향상될 수 있다. 구체적으로, 모노머가 95°C 이하에서 중합되는 경우, 우수한 충전/방전 사이클 특성을 얻을 수 있다.
특정 설명이 여기에서 생략되었지만, 모노머로서 메톡시디에틸렌 글리콜 메타크릴레이트 또는 폴리에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트만을 이용하는 경우 또는 모노머로서 메톡시디에틸렌 글리콜 아크릴레이트 또는 폴리에틸렌 글리콜 디아크릴레이트만을 이용하는 경우에, 동일한 결과가 획득될 수 있다. 이러한 모노머를 제외한 다른 모노머를 사용하는 경우, 동일한 결과가 획득될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 실시예 및 예를 참조하여 설명되었지만, 본 발명은 상기 실시예 및 예에 제한되지 않고, 다양한 수정이 이용될 수 있다. 예컨대, 상기 실시예 및 예에서, 구리가 아닌, 리튬으로 합금을 형성하지 않는 금속이 특정예에 의해 설명되고, 상기 것을 제외한 금속 또는 합금이 이용될 수도 있다. 금속이 구리 포일로 피복되는 경우에, 2종류 이상의 금속이 피복되어 적층될 수 있다.
제 1 실시예 및 예에서, 격리판(23)을 포함하는 전지가 설명되지만, 격리판(23)을 반드시 구비할 필요는 없다. 또한, 제 2 실시예에서, 격리판을 포함하지 않는 전지가 설명되지만, 격리판은 양극(21)과 음극(22)사이에 포함될 수 있다.
상기 실시예 및 예에서, 평판 형태의 전지 소자(20)가 설명되지만, 전지 소자(20)는 패키지 부재(30)내부에 접히거나 감겨있을 수도 있다.
상기 실시예 및 예에서, 전해질염으로서 리튬염을 포함하는 전지가 특정에에서 설명되지만, 본 발명은 나트륨(Na) 또는 칼슘(Ca)과 같은 다른 전해질을 포함하는 전지에 적용될 수 있다. 이러한 경우, 양극 혼합층(21a)에 함유된 양극 재료 등은 전해질염에 따라 선택될 수 있다.
실시예 및 예에서, 전지 소자(20)가 적층막으로 이루어진 패키지 부재(30)내부에 밀봉되는 전지가 설명되지만, 본 발명은 동전 형태 또는 버튼 형태의 전지에 적용될 수 있다. 또한, 실시예 및 예에서, 제 2 전지는 특정예로서 설명되지만, 본 발명은 1차 전지와 같은 다른 전지에 적용될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 전지에 따라, 음극은 구리가 아닌, 리튬으로 합금을 형성하지 않는 금속을 포함하는 포일 또는 금속을 피복하는 구리 포일로 이루어진 컬렉터층을 가진다. 음극이 인접할지라도, 이것은 모노머의 중합을 양호하게 진행시킬 수 있으며, 그에 따라, 전해질내의 미반응 모노머의 함유량은 모노머를 중합하여 획득된 고분자 화합물을 전해질이 함유하는 경우에 극히 작아질 수 있다. 그러므로, 남아있는 모노머를 적게 함유한 우수한 전해질이 획득될 수 있다. 따라서, 전지 특성의 열화가 방지될 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 전지에 따라, 음극은 니켈 또는 크롬을 포함하는 포일, 또는 니켈 또는 크롬을 피복한 구리 포일로 이루어진 컬렉터층을 가지며, 이러한 것은 취급이 용이하고 비용이 적게 든다.
특히, 본 발명의 전지에 따라, 전해질이 95°C이하에서 중합된 고분자 화합물로 이루어지기 때문에, 남아있는 모노머가 작고, 초기 방전 용량, 충전/방전 효율 및 용량 유지율과 같은 전지 특성이 향상될 수 있다.
본 발명의 다른 목적, 특징 및 장점은 다음의 설명으로부터 충분히 나타날 것이다.

Claims (22)

  1. 양극, 음극 및 전해질을 포함하는 전지에 있어서,
    상기 음극은, 구리가 아니며, 리튬과 합금을 형성하지 않는 금속을 포함하는 포일, 또는 상기 금속을 피복하는 구리 포일로 이루어진 컬렉터층을 가지고,
    상기 전해질은 래디컬 중합에 의해 합성된 고분자 화합물을 함유하는, 전지.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 금속은 산화 환원 전위가 구리보다 높은, 전지.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 금속은 니켈 또는 크롬인, 전지.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 고분자 화합물은 95。C 이하에서 중합에 의해 합성되는, 전지.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 음극은 리튬을 흡장 및 이탈하는 것이 가능한 재료를 포함하는, 전지.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 음극은 리튬을 흡장 및 이탈하는 것이 가능한 재료로서, 탄소질 재료를 포함하는, 전지.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 양극은 리튬 복합 산화물을 포함하는, 전지.
  8. 양극, 음극, 전해질 및 격리판을 포함하는 전지에 있어서,
    상기 음극은, 구리가 아닌 리튬으로 합금을 형성하지 않는 금속을 포함하는 포일, 또는 상기 금속을 피복하는 구리 포일로 이루어진 컬렉터층을 가지고,
    상기 전해질은 래디컬 중합에 의해 합성되는 고분자 화합물을 포함하는, 전지.
  9. 제 8항에 잇어서,
    상기 금속은 산화 환원 전위에 대해 구리보다 높은, 전지.
  10. 제 8항에 있어서,
    상기 금속은 니켈 또는 크롬인, 전지.
  11. 제 8항에 있어서,
    상기 고분자 화합물은 95。C 이하에서 중합에 의해 합성되는, 전지.
  12. 제 8항에 있어서,
    상기 음극은 리튬을 흡장 및 이탈하는 것이 가능한 재료를 포함하는, 전지.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 음극은 리튬을 흡장 및 이탈하는 것이 가능한 재료로서 탄소질 재료를 포함하는, 전지.
  14. 제 8항에 있어서,
    상기 양극은 리튬 복합 산화물을 포함하는, 전지.
  15. 양극, 음극, 전해질 및 전지 소자를 밀봉하는 패키지 부재를 포함한 전지 소자를 포함하는 전지에 있어서,
    상기 음극은, 구리가 아니며 리튬과 합금을 형성하지 않는 금속을 포함하는 포일, 또는 상기 금속을 포함하는 구리 포일로 구성된 컬렉터층을 가지며,
    상기 전해질은 래디컬 중합에 의해 합성되는 고분자 화합물을 함유하는, 전지.
  16. 제 15항에 있어서,
    상기 금속은 산화 환원 전위가 구리보다 더 높은, 전지.
  17. 제 15항에 있어서,
    상기 금속은 니켈 또는 크롬인, 전지.
  18. 제 15항에 있어서,
    상기 고분자 화합물은 95。C 이하에서 중합에 의해 합성되는, 전지.
  19. 제 15항에 있어서,
    상기 음극은 리튬을 흡장 및 이탈하는 것이 가능한 재료를 포함하는, 전지.
  20. 제 19항에 있어서,
    상기 음극은 리튬을 흡장 및 이탈하는 것이 가능한 재료로서 탄소화 재료를 포함하는, 전지.
  21. 제 15항에 있어서,
    양극은 리튬 복합 산화물을 포함하는, 전지.
  22. 제 15항에 있어서,
    상기 패키지 부재는 고분자 화합물 막, 금속막, 및 고분자 화합물 막이 이 순서대로 적층된 적층막으로 이루어진, 전지.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8507123B2 (en) 2010-11-16 2013-08-13 Samsung Electronics Co., Ltd. Flexible battery and flexible electronic device including the same

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004063117A1 (ja) 2003-01-10 2004-07-29 Tdk Corporation フェライト材料の製造方法及びフェライト材料
US9112224B2 (en) * 2010-06-30 2015-08-18 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Energy storage device and method for manufacturing the same
US9680135B2 (en) * 2010-09-02 2017-06-13 Intellectual Discovery Co., Ltd. Pouch-type flexible film battery
JP6140631B2 (ja) * 2014-03-28 2017-05-31 富士フイルム株式会社 全固体二次電池、これに用いる固体電解質組成物および電池用電極シート、ならびに全固体二次電池の製造方法
CN106935794B (zh) * 2017-03-15 2019-08-06 陈熙野 一种贴金铜电极的制备方法
CN107994209B (zh) * 2017-11-01 2020-04-07 大连理工大学 一种提高锂负极性能的方法
WO2021205862A1 (ja) * 2020-04-08 2021-10-14 株式会社Ｇｓユアサ 非水電解質蓄電素子、及び蓄電装置
US11735768B2 (en) * 2021-02-09 2023-08-22 GM Global Technology Operations LLC Gel electrolyte for solid-state battery
CN114927660A (zh) * 2022-05-18 2022-08-19 电子科技大学长三角研究院(湖州) 一种超薄金属锂复合材料及其制备方法和应用

Family Cites Families (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5220599A (en) 1988-08-12 1993-06-15 Kabushiki Kaisha Toshiba Communication terminal apparatus and its control method with party identification and notification features
US5200994A (en) 1988-08-12 1993-04-06 Kabushiki Kaisha Toshiba Communication terminal apparatus and control method with party identification features
US5467389A (en) 1991-07-10 1995-11-14 Kabushiki Kaisha Toshiba Personal communication system answerable by proxy
JP2994091B2 (ja) 1991-07-10 1999-12-27 株式会社東芝 パーソナル通信システム
US5748621A (en) 1995-03-10 1998-05-05 Kabushiki Kaisha Toshiba Digital mobile communication system
US5518839A (en) * 1995-04-12 1996-05-21 Olsen; Ib I. Current collector for solid electrochemical cell
JP3475595B2 (ja) 1995-08-03 2003-12-08 日清紡績株式会社 イオン導電性高分子固体電解質電池
US5897974A (en) * 1996-07-23 1999-04-27 Rohm And Haas Company Solid polymer electrolyte
JPH1040921A (ja) * 1996-07-26 1998-02-13 Fuji Photo Film Co Ltd 非水二次電池
US5871866A (en) * 1996-09-23 1999-02-16 Valence Technology, Inc. Lithium-containing phosphates, method of preparation, and use thereof
DE69722890T2 (de) 1996-10-28 2004-05-13 Daiso Co., Ltd. Polyethercopolymer und fester Polymerelektrolyt
WO1998025990A1 (fr) 1996-12-09 1998-06-18 Daiso Co., Ltd. Electrolyte polymere solide comprenant du copolyether
EP0915526B1 (en) 1997-10-29 2007-05-09 Sony Corporation Non-aqueous electrolyte secondary battery and method of manufacturing the same
US6350546B1 (en) * 1998-01-20 2002-02-26 Wilson Greatbatch Ltd. Sulfate additives for nonaqueous electrolyte rechargeable cells
WO1999065101A1 (en) * 1998-06-08 1999-12-16 Moltech Corporation Multifunctional reactive monomers for safety protection of nonaqueous electrochemical cells
WO2000010213A1 (fr) * 1998-08-11 2000-02-24 Yuasa Corporation Batterie au lithium, electrolyte polymere, materiau electrolyte, ester di(meth)acrylique et polymere di(meth)acrylate
JP2991705B1 (ja) 1998-08-21 1999-12-20 株式会社シマノ クローポール形発電機及び自転車
KR100303829B1 (ko) 1998-10-13 2001-10-19 김순택 리튬폴리머전지및그제조방법
JP4168498B2 (ja) 1998-10-23 2008-10-22 ソニー株式会社 非水電解質二次電池
JP3815087B2 (ja) * 1998-10-26 2006-08-30 宇部興産株式会社 非水電解液及びそれを用いたリチウム二次電池
TW431004B (en) * 1998-10-29 2001-04-21 Toshiba Corp Nonaqueous electrolyte secondary battery
JP4081895B2 (ja) 1998-11-26 2008-04-30 ソニー株式会社 リチウムイオン二次電池用のゲル状電解質及びゲル状電解質リチウムイオン二次電池
KR100675700B1 (ko) * 1999-08-10 2007-02-01 산요덴키가부시키가이샤 비수 전해액 이차 전지 및 그 제조 방법
US6346343B1 (en) * 1999-11-11 2002-02-12 U.S. Philips Corporation Secondary lithium battery comprising lithium deposited on negative electrode material
JP4604306B2 (ja) 2000-03-10 2011-01-05 ソニー株式会社 固体電解質電池及びその製造方法
JP2001266894A (ja) 2000-03-22 2001-09-28 Sony Corp 電池用電極及びこれを用いた非水電解質電池
JP2001332304A (ja) * 2000-05-24 2001-11-30 Sony Corp 電解質およびそれを用いた電池
JP2002063938A (ja) 2000-08-18 2002-02-28 Sony Corp 二次電池及びその製造方法
JP3982165B2 (ja) 2000-10-05 2007-09-26 ソニー株式会社 固体電解質電池

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8507123B2 (en) 2010-11-16 2013-08-13 Samsung Electronics Co., Ltd. Flexible battery and flexible electronic device including the same
US8753763B2 (en) 2010-11-16 2014-06-17 Samsung Electronics Co., Ltd. Flexible battery and flexible electronic device including the same

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Publication number Publication date
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DE60123335D1 (de) 2006-11-09
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DE60123335T2 (de) 2007-05-10
CN1330426A (zh) 2002-01-09
US20020076617A1 (en) 2002-06-20
MXPA01006792A (es) 2003-08-20
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TW506149B (en) 2002-10-11
US7074522B2 (en) 2006-07-11
EP1170815B1 (en) 2006-09-27

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