KR20080006819A - 수명 특성이 개선된 전기 화학 소자 - Google Patents

수명 특성이 개선된 전기 화학 소자 Download PDF

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Abstract

본 발명은 집전체의 적어도 한면에 양극활물질이 도포된 1이상의 양극, 1이상의 분리막, 집전체의 적어도 한면에 음극활물질이 도포된 1이상의 음극이 소정 순서로 적층된 전극 적층체를 포함하고, 상기 전극 적층체의 한쪽 또는 양쪽 최외각에 전극활물질이 도포되어 있지 아니하면서 양극 또는 음극 중 어느 하나와 전기적으로 연결된 금속판을 1이상 구비하는 전극 조립체로서, 인접한 상기 두 금속판 사이 또는 전극 활물질이 도포되어 있지 아니한 하나의 전극면과 금속판 사이에 절연성 접착층이 개재된 것이 특징인 전극 조립체; 집전체의 적어도 한면에 양극활물질이 도포된 1이상의 양극, 1이상의 분리막, 집전체의 적어도 한면에 음극활물질이 도포된 1이상의 음극이 소정 순서로 적층된 전극 적층체를 포함하고, 상기 전극 적층체의 한쪽 또는 양쪽 최외각에 전극활물질이 도포되어 있지 아니하면서 양극 또는 음극 중 어느 하나와 전기적으로 연결된 금속판을 1이상 구비하는 전극 조립체로서, 인접한 상기 두 금속판 사이 또는 전극 활물질이 도포되어 있지 아니한 하나의 전극면과 금속판 사이에 분리막이 개재되어 있고, 상기 금속판과 분리막 사이, 전극 활물질이 도포되어 있지 아니한 하나의 전극면과 분리막 사이, 또는 둘다에 접착층이 개재된 것이 특징인 전극 조립체; 및 상기 전극 조립체가 포장재로 포장된 전기 화학 소자를 제공한다.

Description

수명 특성이 개선된 전기 화학 소자{ELECTROCHEMICAL DEVICE HAVING LIFETIME IMPROVED }
도 1은 본 발명의 일구체예에 따라 최외곽 금속층 사이에 절연성 접착층을 구비한 전극 조립체의 적층 방식을 도시한 도면이다.
도 2은 본 발명의 또다른 일구체예에 따라 최외곽 금속층과 분리막 사이에 접착층을 구비한 전극 조립체의 적층 방식을 도시한 도면이다.
도 3은 실시예 1 및 비교예 1에서 제조한 각 전지의 전해액 함침량을 나타낸 그래프이다.
도 4는 실시예 1 및 비교예 1에서 제조한 각 전지의 1Khz impedance를 나타낸 그래프이다.
도 5는 실시예 1 및 비교예 1에서 제조한 각 전지의 수명특성을 나타낸 그래프이다.
본 발명은 전극 조립체 및 상기 전극 조립체가 포장재로 포장된 전기 화학 소자에 관한 것이다.
최근 에너지 저장 기술에 대한 관심이 갈수록 높아지고 있다. 휴대폰, 캠코더, 노트북 및 PC, 나아가서는 전기 자동차의 에너지까지 적용 분야가 확대됨에 따라 전지의 연구와 개발에 대한 노력이 점점 구체화되고 있다. 전기 화학 소자는 이러한 측면에서 가장 주목받는 분야이며, 그 중에서도 충방전이 가능한 이차 전지의 개발은 관심의 촛점이 되고 있다.
현재 적용되고 있는 이차 전지 중에서 1990 년대 초에 개발된 리튬 이차 전지는 수용액 전해액을 사용하는 Ni-MH, Ni-Cd, 황산-납 전지 등의 재래식 전지에 비해서 작동 전압이 높고 에너지 밀도가 월등히 크다는 장점으로 각광을 받고 있다. 그러나, 상기 리튬 이차 전지는 유기 전해액을 사용하는데 따르는 발화 및 폭발 등의 안전 문제가 존재하고, 제조가 까다로운 단점이 있다.
리튬 이차 전지 중 예컨대 리튬 이온 전지는 양극활물질(예, LiCoO2)과 음극활물질(예, graphite)을 각각 전류 집전체(current collector)인 알루미늄 호일 및 구리 호일 상에 코팅하여 양 전극을 제조하며, 양 전극 사이에 분리막을 개재시킨 후, 전해액을 주입하여 전지를 제조한다. 전지의 충전시에는 양극활물질 결정 내에 삽입된 리튬이 탈리되어 음극의 음극활물질 결정 구조속으로 들어가고, 방전시에는 이와 반대로 음극활물질 속에 있는 리튬이 탈리되어 양극 중의 결정으로 삽입된다. 이와 같이 충방전됨에 따라 리튬 이온이 양극과 음극 간을 상호 이동하며 에너지를 전달하므로, 흔들의자 전지(rocking chair battery)라 부른다.
이러한 전지는 많은 회사에서 생산되고 있으나, 그들의 안전성 특성은 각각 다른 양상을 보인다. 전지의 안전성 평가 및 안전성 확보는 가장 중요하게 고려해야 될 사항이며, 특히 전지의 오작동으로 인해 사용자가 상해를 입는 것은 결코 없어야 하는 사항이므로, 이에 따라 리튬 이차 전지의 안전 규격은 전지 내의 발화 및 발연 등을 엄격히 규제하고 있다.
이와 같은 전지 안전성 문제를 해결하기 위하여 많은 해결방법이 제시되어 왔으나, 특히 외부 충격에 의한 강제적인 내부 단락 (특히, Customer-abused)에 기인한 전지의 발화는 아직까지 뚜렷한 해결책이 제시되지 못하는 실정이다.
본 발명은 못이나 드릴팁과 같은 뾰족한 물체의 관통, 니퍼 등과 같은 공구에 의한 압착, 외부로부터의 물리적 충격, 고온에의 노출 등의 외부 요인으로부터 적층형 전지의 안전성이 충분히 확보될 수 있도록 하기 위해, 전극 적층체의 최외각에 금속판 및/또는 활물질이 도포되지 아니한 전극면을 배치시키고, 상기 외부 요인에 의해 전극 조립체에 내부 단락 시 양극 활물질로 흐르는 단락 전류 및/또는 양극 활물질에서 발생하는 열을 상기 최외각에 배치된 저항이 낮은 금속판 및/또는 활물질이 도포되지 아니한 전극면으로 우회시키고자 하는 것이며, 이때, 금속판 및/또는 활물질이 도포되지 아니한 전극면이 고정되지 않아 유동적인 것으로 인해 발생할 수 있는 문제점을 해결하기 위해 접착층, 바람직하게는 절연성 접착층을 사용하고자 하는 것이다.
본 발명은 집전체의 적어도 한면에 양극활물질이 도포된 1이상의 양극, 1이 상의 분리막, 집전체의 적어도 한면에 음극활물질이 도포된 1이상의 음극이 소정 순서로 적층된 전극 적층체를 포함하고, 상기 전극 적층체의 한쪽 또는 양쪽 최외각에 전극활물질이 도포되어 있지 아니하면서 양극 또는 음극 중 어느 하나와 전기적으로 연결된 금속판을 1이상 구비하는 전극 조립체로서, 인접한 상기 두 금속판 사이 또는 전극 활물질이 도포되어 있지 아니한 하나의 전극면과 금속판 사이에 절연성 접착층이 개재된 것이 특징인 전극 조립체를 제공한다.
또한, 본 발명은 집전체의 적어도 한면에 양극활물질이 도포된 1이상의 양극, 1이상의 분리막, 집전체의 적어도 한면에 음극활물질이 도포된 1이상의 음극이 소정 순서로 적층된 전극 적층체를 포함하고, 상기 전극 적층체의 한쪽 또는 양쪽 최외각에 전극활물질이 도포되어 있지 아니하면서 양극 또는 음극 중 어느 하나와 전기적으로 연결된 금속판을 1이상 구비하는 전극 조립체로서, 인접한 상기 두 금속판 사이 또는 전극 활물질이 도포되어 있지 아니한 하나의 전극면과 금속판 사이에 분리막이 개재되어 있고, 상기 금속판과 분리막 사이, 전극 활물질이 도포되어 있지 아니한 하나의 전극면과 분리막 사이, 또는 둘다에 접착층이 개재된 것이 특징인 전극 조립체를 제공한다.
나아가, 본 발명은 상기 전극 조립체가 포장재로 포장된 전기 화학 소자를 제공한다.
이하에서 본 발명을 상세하게 설명한다.
본 발명은 전극 적층체의 최외각에 전극활물질이 도포되어 있지 아니하면서 양극 또는 음극 중 어느 하나와 전기적으로 연결된 금속판을 1이상 배치하고, 인접 한 상기 두 금속판 사이 또는 전극 활물질이 도포되어 있지 아니한 하나의 전극면과 금속판 사이에 절연성 접착층 또는 양면에 접착층이 도포된 분리막을 개재하는 것을 특징으로 한다.
전극 적층체의 최외각에 금속판 또는 한쪽 면에만 전극활물질이 도포된 집전체를 배치하고 상기 금속판을 양극 또는 음극 중 어느 하나와 전기적으로 연결한 경우, 상기 금속판 또는 집전체가 전극활물질보다 저항이 작기 때문에, 못이나 드릴팁과 같은 뾰족한 물체의 관통, 니퍼 등과 같은 공구에 의한 압착, 외부로부터의 물리적 충격, 고온에의 노출 등의 외부 요인에 의한 내부 단락시, 단락전류는 전극활물질 보다는 전극활물질이 도포되지 아니한 금속판 또는 집전체에 더 많이 흐르고 또한 상기 금속판 또는 집전체 쪽으로 열이 발산되므로, 내부 단락시 양극활물질로 흐르는 단락 전류에 의한 발열로 인해 발생하는 양극활물질의 열분해 등과 같은 전지의 급격한 온도 상승을 억제할 수 있어서, 전지 안전성을 확보할 수 있다.
이때, 금속판 및/또는 활물질이 도포되지 아니한 전극면이 고정되지 않아 유동적인 것으로 인해 발생할 수 있는 문제점, 예컨대 전극 어셈블리시 금속판 및/또는 활물질이 도포되지 아니한 전극면이 고정되지 않아 전지 제조 공정상에 투입되기가 어려운 문제점을 해결하기 위해, 본 발명은 접착층, 바람직하게는 절연성 접착층을 사용한다.
본 발명에서 접착층은 두 금속판 사이 또는 금속판과 분리막 사이 접착성을 부여하여, 예컨대 전지 조립시 공정성을 향상시킬 수 있다. 또한, 접착층을 형성하는 접착제, 바람직하게는 고분자 접착제는 전해액을 함침함으로써, 적층형 전지를 압착하는 효과를 주게 되어 전지의 조립성(공정성)이 더욱 향상되고 전지의 수명이 증가하게 될 뿐만 아니라, 전해액을 머금고 있어 전해액 reservoir 역할을 할 수 있다.
특히, 두 금속판 사이 또는 전극 활물질이 도포되어 있지 아니한 하나의 전극면과 금속판 사이에 절연성 접착층이 개재된 경우, 외부충격 또는 온도 상승시 접착층이 녹거나 flow가 일어나서 최외각에 있는 상기 두 금속판 또는 상기 전극면과 금속판 사이에서 단락이 일어나 열발산이 일어나고 셀의 전체적인 에너지를 낮추어 안전성을 향상시킬 수 있다. 상기 절연성 접착층은 평상시에는 분리막의 대용으로 단락(short)을 방지할 수 있다.
접착층은 전해액과 같은 유기물에 대해 내구성을 가지고, 바람직하게는 전기적으로 절연성을 가지는 재료로 되어 있다.
본 발명에서 접착층은 고분자 접착제를 사용하는 것이 바람직하며, 본 발명의 접착층에 사용할 수 있는 고분자 점착 수지의 종류는 특별히 한정되지 않는다.
아크릴계, 에폭시계, 폴리 우레탄계, 고무계 등의 모든 형태의 올리고머 또는 고분자가 있다. 또한, 폴리올레핀 계열의 수지인 폴리에틸렌이나 폴리프로필렌, 또는 이들의 공중합체 등이 있다. 아크릴계 고분자 수지의 바람직한 예로는, 탄소수 1∼12의 알킬기를 가지는 (메타)아크릴산 에스테르계 단량체와, 이 단량체와 공중합이 가능한 극성 단량체가 공중합된 고분자를 들 수 있다. 상기의 접착제들은 대부분 절연특성을 가지고 있다.
본 발명의 접착층에는 접착제 외에 1종 이상의 충진제를 더 포함할 수 있다. 상기 충진제는, 전기 화학 소자의 작동 또는 접착제의 특성을 저해하지 않는 범위에서 그 종류에 제한 없이 사용될 수 있다. 상기 충진제의 비제한적인 예로는, 열전도성 충진제, 난연성 충진제, 발포제, 고분자 미소중공구 등이 있다.
본 발명에 있어서 상기 충진제는 점착제 고분자 수지 100 중량부를 기준으로 50-200 중량부로 사용하는 것이 바람직하다.
접착층에 사용되는 고분자 접착제는 유리 전이 온도(glass transition temperature, Tg)가 -200 내지 200℃ 범위인 고분자가 바람직하며, 이는 유연성 및 탄성 등과 같은 기계적 물성을 향상시킬 수 있기 때문이다.
특히, 접착층에 사용되는 고분자 접착제로 액체 전해액 함침시 겔화 가능한 고분자를 사용할 경우 액체 전해액 함침시 겔화됨으로써 높은 전해액 함침율(degree of swelling)을 나타내, 전지의 사이클 특성을 향상시킬 수 있다.
이에 따라 용해도 지수가 15 내지 45 MPa1/2 인 고분자가 바람직하며, 특히 15 내지 45 MPa1/2 범위가 더욱 바람직하다. 용해도 지수가 15 MPa1/2 미만 및 45 MPa1/2를 초과하는 경우, 통상적인 전지용 액체 전해액에 의해 함침(swelling)되기 어렵게 된다.
상기 유리 전이 온도가 -200 내지 200℃ 범위이며, 용해도 지수가 15 내지 45 MPa1/2인 고분자의 비제한적인 예로는 폴리비닐리덴 풀루오라이드-헥사풀루오로프로필렌 (polyvinylidene fluoride-co-hexafluoropropylene), 폴리비닐리덴 풀루오라이드-트리클로로에틸렌 (polyvinylidene fluoride-co-trichloroethylene), 폴리메틸메타클릴레이트 (polymethylmethacrylate), 폴리아크릴로니트릴 (polyacrylonitrile), 폴리비닐피롤리돈 (polyvinylpyrrolidone), 폴리비닐아세테이트 (polyvinylacetate), 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체 (polyethylene-co-vinyl acetate), 폴리이미드 (polyimide), 폴리에틸렌옥사이드 (polyethylene oxide), 셀룰로오스 아세테이트 (cellulose acetate), 셀룰로오스 아세테이트 부틸레이트 (cellulose acetate butyrate), 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트 (cellulose acetate propionate), 시아노에틸풀루란 (cyanoethylpullulan), 시아노에틸폴리비닐알콜 (cyanoethylpolyvinylalcohol), 시아노에틸셀룰로오스 (cyanoethylcellulose), 시아노에틸수크로오스 (cyanoethylsucrose), 풀루란 (pullulan), 카르복실 메틸 셀룰로오스 (carboxyl methyl cellulose), 폴리비닐알코올 (polyvinylalcohol) 또는 이들의 혼합체 등이 있다. 이외에도 상술한 특성을 포함하는 물질이라면 어느 재료라도 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있다. 상기 용해도 지수 15 내지 45 MPa1/2인 고분자를 사용할 경우, 전술한 접착제 역할 이외에 전해액에 녹지 않고 함침(swelling)되어 겔화 가능하므로 전해액 함침율 향상에 기여한다.
본 발명에서 사용가능한 금속판 및/또는 집전체의 재료는 전기 전도성을 가진 모든 금속이 사용 가능하다. 예컨대, 알루미늄 금속, 구리 금속, 니켈 금속 등이 있다.
금속판 사이에 삽입되는 분리막에 사용되는 비전도성 물질의 비제한적인 예로는 전지의 다공성 분리막과 같이 PP(polypropylene), PE(polyethylene) 등이 있으며, 비전도성 고분자 물질이면 무방하다.
본 발명에 따라 두 개의 금속판 사이 또는 하나의 금속판과 분리막 사이에 개재된 접착층 형성은 당업계에 알려진 통상적인 코팅 방법을 사용하여, 금속판 또는 분리막의 일면 또는 양면에 도포할 수 있다.
본 발명은 상기 전극 조립체가 포장재로 포장된 전기 화학 소자를 제공한다.
상기 전기 화학 소자는 전기 화학 반응을 하는 모든 소자를 포함하며, 구체적인 예를 들면, 모든 종류의 1차, 2차 전지, 연료 전지, 태양 전지 또는 캐퍼시터(capacitor) 등이 있다. 특히, 2차 전지 중 리튬 이차 전지가 바람직하며, 이의 구체적인 예로는 리튬 금속 이차 전지, 리튬 이온 이차 전지, 리튬 폴리머 이차 전지 또는 리튬 이온 폴리머 이차 전지 등이 있다.
예컨대, 본 발명에 따라 제조될 수 있는 리튬 이차 전지는 리튬이온을 흡장 방출할 수 있는 양극, 리튬이온을 흡장 방출할 수 있는 음극, 다공성 분리막 및 전해액을 포함한다.
본 발명에서 양극활물질은 종래 전기 화학 소자의 양극에 사용될 수 있는 통상적인 양극활물질이 사용 가능하며, 특히 리튬 망간 산화물(lithiated magnesium oxide), 리튬 코발트 산화물(lithiated cobalt oxide), 리튬 니켈 산화물 (lithiated nickel oxide) 또는 이들의 조합에 의해서 형성되는 복합 산화물 등과 같이 리튬 흡착 물질(lithium intercalation material) 등이 바람직하다. 또한, 음극활물질은 종래 전기 화학 소자의 음극에 사용될 수 있는 통상적인 음극활물질이 사용 가능하며, 특히 리튬 금속, 또는 리튬 합금과 카본(carbon), 석유 코크(petroleum coke), 활성화 카본(activated carbon), 그래파이트(graphite) 또는 기타 카본류 등과 같은 리튬 흡착 물질 등이 바람직하다. 전술한 양(兩) 전극활물질을 각각 양극 집전체, 즉 알루미늄, 니켈 또는 이들의 조합에 의해서 제조되는 호일(foil) 및 음극 집전체, 즉 구리, 금, 니켈 혹은 구리 합금 혹은 이들의 조합에 의해서 제조되는 호일에 결착시킨 형태로 양(兩) 전극을 구성한다.
본 발명에서 사용될 전해액은 A+B-와 같은 구조의 염으로서, A+는 Li+, Na+, K+와 같은 알칼리 금속 양이온이나 이들의 조합으로 이루어진 이온을 포함하고, B-는 PF6 -, BF4 -, Cl-, Br-, I-, ClO4 -, ASF6 -, CH3CO2 -, CF3SO3 -, N(CF3SO2)2 -, C(CF2SO2)3 -와 같은 음이온이나 이들의 조합으로 이루어진 이온을 포함하는 염이 프로필렌 카보네이트(propylene carbonate, PC), 에틸렌 카보네이트(ethylene carbonate, EC), 디에틸카보네이트(diethyl carbonate, DEC), 디메틸카보네이트(dimethyl carbonate, DMC), 디프로필카보네이트(dipropyl carbonate, DPC), 디메틸설프옥사이드(dimethyl sulfoxide), 아세토니트릴 (acetonitrile), 디메톡시에탄(dimethoxyethane), 디에톡시에탄 (diethoxyethane), 테트라하이드로퓨란 (tetrahydrofuran), N-메틸-2-피롤리돈 (N-methyl-2-pyrrolidone, NMP), 에틸메틸카보네이트(ethyl methyl carbonate, EMC), 감마 부티로락톤(γ-butyrolactone) 또는 이들의 혼합물로 이루어진 유기 용매에 용해 및 해리된 것이 바람직하다.
또한, 상기 다공성 분리막의 예로 폴리올레핀계 다공성 분리막이 있다.
이하의 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 단 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다.
[ 실시예 ]
비교예 1
(양극 제조)
양극 활물질로 LiCoO2 92 중량%, 도전재로 카본 블랙(carbon black) 4 중량%, 결합제로 PVDF 4 중량%를 용제인 N-메틸-2 피롤리돈(NMP)에 첨가하여 양극 혼합물 슬러리를 제조하였다. 상기 양극 혼합물 슬러리를 양극 집전체인 두께가 20㎛ 정도의 알루미늄 박막에 도포 및 건조하여 양극을 제조한 후, 롤 프레스(roll press)를 실시하였다.
(음극 제조)
음극 활물질로 탄소 분말, 결합제로 폴리비닐리덴플로라이드(PVdF), 도전재로 카본 블랙(carbon black)을 각각 96 중량%, 3 중량% 및 1 중량%로 하여 용제인 NMP에 첨가하여 음극 혼합물 슬러리를 제조하였다. 상기 음극 혼합물 슬러리를 음극 집전체인 두께가 10㎛인 구리 박막에 도포 및 건조하여 음극을 제조한 후, 롤 프레스(roll press)를 실시하였다.
(전지 제조)
상기 양극, 음극 및 폴리올레핀계 분리막을 적층(stacking) 방식으로 조립하였으며, 조립된 전지에 1M의 리튬헥사플로로포스페이트(LiPF6)이 용해된 에틸렌카보네이트/에틸메틸카보네이트 (EC/EMC=1:2, 부피비)계 전해액을 주입하여 리튬 이 차 전지를 제조하였다. 이때의 최외각층은 활물질이 코팅된 양극/음극으로 구성하였다.
실시예 1
최외각층에 배치되어 있고 각각 양극, 음극에 연결되어 있으면서 활물질이 코팅되지 않은 2개의 금속 호일 사이에 약 20마이크로 두께의 아크릴레이트계의 절연성 접착층을 추가로 형성시킨 것을 제외하고는 비교예 1과 동일한 셀을 구성하였다.
실시예 2
최외각층에 배치되어 있고 각각 양극, 음극에 연결되어 있으면서 활물질이 코팅되지 않은 2개의 금속 호일 사이에 폴리올레핀계 분리막을 위치시키고 폴리올레핀계 분리막에 접하는 금속호일의 표면에 약 10마이크로 두께의 아크릴레이트 계의 절연성 접착층을 추가로 형성시킨 것을 제외하고는 비교예 1과 동일한 셀을 구성하였다.
(평 가)
상기 실시예 1, 2 및 비교예 1에서 제조한 리튬이온 폴리머 이차전지에 동일양(5g)의 전해액을 주액 후 최종 셀의 전해액 함침량을 측정하였고(도 3 참조), 1Khz impedance를 측정하였다(도 4 참조) 또, 1C/1C 사이클 실험으로 상온 수명특성 실험을 실시하였다(도 5 참조).
도 3에 도시된 바와 같이, 전해액 함침량을 측정한 결과 실시예 1의 경우가 비교예 1에 비해 10~15% 정도 전해액 함침량이 많은 결과를 보였다. 도 4에 나타난 바와 같이, 전해액의 함침량이 많을수록 1KHz impedance는 감소하였다.
도 5에 나타난 바와 같이, 수명특성 또한 실시예 1(파란색 그래프)가 비교예 1(검정색 그래프)에 비해 상당히 향상된 결과를 보였다. 사이클 수명향상은 절연성 접착층이 전해액을 함침하였다가, 사이클이 진행되면서 보충을 해주는 역할을 해주기 때문이다.
한편, 전지의 안전성을 평가 하기 위해, 실시예 1 및 비교예 1, 2에서 제조한 각 전지를 60℃에서 4.2V까지 충전시킨 후 지름 2.5㎜의 못으로 0.5m/min 또는 0.3m/min 의 속도로 전지를 완전히 관통시키면서 실험된 전지 중 발화 및 폭발한 전지의 갯수를 세었다. 하기 표 1에는 상기 nail test 결과를 나타내었다.
[표 1]
4.4V/60℃ 0.5m/min 0.3m/min
비교예 1 ( 3 / 3 ) ( 2 / 2 )
실시예 1 ( 0 / 3 ) ( 0 / 2 )
실시예 2 ( 0 / 3 ) ( 0 / 2 )
본 발명은 전극 적층체의 최외각에 전극활물질이 도포되어 있지 아니하면서 양극 또는 음극 중 어느 하나와 전기적으로 연결된 금속판을 1이상 배치하고, 인접한 상기 두 금속판 사이 또는 전극 활물질이 도포되어 있지 아니한 하나의 전극면과 금속판 사이에 절연성 접착층 또는 양면에 접착층이 도포된 분리막을 개재시킴으로서, 전지의 안전성, 전지 조립시 공정성을 향상시킬 수 있다.
또, 상기 접착층에 전해액 보유성이 우수한 고분자 접착제를 사용함으로써, 전지의 내부를 자유롭게 돌아다니는 전해액의 양을 줄여 주어 사이클 특성을 향상시킬 수 있다.

Claims (9)

  1. 집전체의 적어도 한면에 양극활물질이 도포된 1이상의 양극, 1이상의 분리막, 집전체의 적어도 한면에 음극활물질이 도포된 1이상의 음극이 소정 순서로 적층된 전극 적층체를 포함하고, 상기 전극 적층체의 한쪽 또는 양쪽 최외각에 전극활물질이 도포되어 있지 아니하면서 양극 또는 음극 중 어느 하나와 전기적으로 연결된 금속판을 1이상 구비하는 전극 조립체로서,
    인접한 상기 두 금속판 사이 또는 전극 활물질이 도포되어 있지 아니한 하나의 전극면과 금속판 사이에 절연성 접착층이 개재된 것이 특징인 전극 조립체.
  2. 집전체의 적어도 한면에 양극활물질이 도포된 1이상의 양극, 1이상의 분리막, 집전체의 적어도 한면에 음극활물질이 도포된 1이상의 음극이 소정 순서로 적층된 전극 적층체를 포함하고, 상기 전극 적층체의 한쪽 또는 양쪽 최외각에 전극활물질이 도포되어 있지 아니하면서 양극 또는 음극 중 어느 하나와 전기적으로 연결된 금속판을 1이상 구비하는 전극 조립체로서,
    인접한 상기 두 금속판 사이 또는 전극 활물질이 도포되어 있지 아니한 하나의 전극면과 금속판 사이에 분리막이 개재되어 있고, 상기 금속판과 분리막 사이, 전극 활물질이 도포되어 있지 아니한 하나의 전극면과 분리막 사이, 또는 둘다에 접착층이 개재된 것이 특징인 전극 조립체.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 접착층은 유리 전이 온도(glass transition temperature, Tg)가 -200 내지 200℃ 범위인 고분자 접착제를 함유하는 것이 특징인 전극 조립체.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 접착층은 액체 전해액 함침시 겔화 가능한 고분자 접착제를 함유하는 것이 특징인 전극 조립체.
  5. 제4항에 있어서, 상기 고분자 접착제는 용해도 지수가 15 내지 45 MPa1/2 인 것이 특징인 전극 조립체.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 접착층은 폴리비닐리덴 풀루오라이드-헥사풀루오로프로필렌 (polyvinylidene fluoride-co-hexafluoropropylene), 폴리비닐리덴 풀루오라이드-트리클로로에틸렌 (polyvinylidene fluoride-co-trichloroethylene), 폴리메틸메타클릴레이트 (polymethylmethacrylate), 폴리아크릴로니트릴 (polyacrylonitrile), 폴리비닐피롤리돈 (polyvinylpyrrolidone), 폴리비닐아세테이트 (polyvinylacetate), 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체 (polyethylene-co-vinyl acetate), 폴리이미드 (polyimide), 폴리에틸렌옥사이드 (polyethylene oxide), 셀룰로오스 아세테이트 (cellulose acetate), 셀룰로오스 아세테이트 부틸레이트 (cellulose acetate butyrate), 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트 (cellulose acetate propionate), 시아노에틸풀루란 (cyanoethylpullulan), 시아노에틸폴리비닐알콜 (cyanoethylpolyvinylalcohol), 시아노에틸셀룰로오스 (cyanoethylcellulose), 시아노에틸수크로오스 (cyanoethylsucrose), 풀루란 (pullulan), 카르복실 메틸 셀룰로오스 (carboxyl methyl cellulose), 폴리비닐알코올 (polyvinylalcohol) 또는 이들의 혼합체를 함유하는 것이 특징인 전극 조립체.
  7. 제1항 또는 제2항의 전극 조립체가 포장재로 포장된 전기 화학 소자.
  8. 제7항의 전기화학소자를 단수 또는 복수로 구비한 전기 화학 소자 팩.
  9. 제8항에 있어서, 상기 전기화학소자가 병렬 또는 직렬 연결의 조합으로 구성된 것이 특징인 전기 화학 소자 팩.
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