KR20080066234A - 전극 조립체와 이를 구비하는 이차 전지 및 그 제조 방법 - Google Patents

전극 조립체와 이를 구비하는 이차 전지 및 그 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전극 조립체와 이를 구비하는 이차 전지 및 이의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 양극판과 음극판 사이에 개재되는 세퍼레이터는 상기 양극판 또는 음극판의 적어도 일 면에 형성되는 세라믹층으로 이루어지되, 상기 세라믹층은 그 표면 거칠기(Roughness)가 두께대비 0.5% 내지 10%의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 전극 조립체와 이를 구비하는 이차 전지 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명에 의하면 전지의 성능을 악화시키는 결점(defect)을 제어하기 위해 세라믹층의 거칠기(Roughness) 및 굴곡도(Waviness)를 최적화함으로써 이차 전지의 안전성과 신뢰성을 향상시키는 효과가 있다.
세라믹층, 거칠기(Roughness), 굴곡도(Waviness), 코팅 속도, 갭높이

Description

전극 조립체와 이를 구비하는 이차 전지 및 그 제조 방법{ELECTRODE ASSEMBLY AND RECHARGEABLE BATTERY WITH THE SAME AND MANUFACTURING MOTHOD OF THE SAME}
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 양극판과 음극판이 적층되어 구성된 전극 조립체의 부분 단면도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지 제조 방법의 다이아그램.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10:양극집전체 11:양극활물질층
20:음극집전체 21:음극활물질층
30:세라믹층
S10:페이스트 형성단계
S20:세라믹층 형성단계
S21:코팅 속도 조절단계
S22:갭높이 조절단계
S30:용매 휘발단계
S40:바인더 폴리머리제이션단계
S50:거칠기(Roughness) 및 굴곡도(Waviness) 측정단계
본 발명은 전극 조립체와 이를 구비하는 이차 전지 및 이의 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 양극판과 음극판 사이에 세라믹 세퍼레이터가 개재되어 형성된 전극 조립체와 이를 구비하는 이차 전지 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로 이차 전지는 일회용 전지와 달리 충전을 하면 반복해서 사용할 수 있는 전지로, 주로 통신용, 정보처리용, 오디오/비디오용 휴대기기의 주 전원으로 사용되고 있다. 최근에 이차 전지에 대한 관심이 집중되고 개발화가 급속히 이루어지고 있는 주된 이유는 이차 전지가 초경량, 고에너지밀도, 고출력전압, 낮은 자가방전율, 환경 친화적 배터리 및 긴 수명을 가진 전원이기 때문이다.
이차 전지는 전극 활물질에 따라 니켈수소(Ni-MH)전지와 리튬이온(Li-ion)전지 등으로 나뉘며, 특히 리튬이온전지는 전해질의 종류에 따라 액체 전해질을 사용하는 경우와 고체 폴리머 전해질 혹은 겔 상의 전해질을 사용하는 경우로 나뉠 수 있다. 또한, 전극조립체가 수용되는 용기의 형태에 따라 캔형과 파우치형 등 다양한 종류로 나눠진다.
리튬이온전지는 무게당 에너지 밀도가 일회용 전지에 비해 월등히 높아 초경량 배터리의 구현이 가능하고, 셀당 평균전압은 3.6V로 다른 이차전지인 니카드전지나 니켈수소전지의 평균전압 1.2V보다 3배의 컴팩트효과가 있다. 또한, 리튬이온 전지는 자가방전율이 20℃에서 한달에 약 5%미만으로 니카드전지나 니켈수소전지 보다 약 1/3수준이고, 카드뮴(Cd)이나 수은(Hg)같은 중금속을 사용하지 않음으로써 환경 친화적이며, 또한, 정상적인 상태에서 1000회 이상의 충방전을 할 수 있는 장점이 있다. 따라서, 이와 같은 장점을 바탕으로 최근의 정보통신기술의 발전과 더불어 그 개발이 급속히 이루어지고 있다.
종래의 이차 전지는 양극판과 음극판 및 세퍼레이터로 이루어진 전극조립체를 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어진 캔에 수납하고, 상기 캔의 상단 개구부를 캡조립체로 마감한 뒤, 캔 내부에 전해액을 주입하고 밀봉함으로써 베어셀을 형성한다. 상기 캔이 상기와 같이 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 형성되면 알루미늄의 가벼운 속성으로 전지의 경량화가 이루어질 수 있고, 고전압하에서 장시간 사용할 때에도 부식되지 않는 등 유리한 점이 있다.
밀봉된 단위 베어셀은 PTC 소자(Positive Temperature Coefficient), 서멀 퓨즈(Thermal Fuse) 및 보호회로기판(PCM: Protective Circuit Module) 등의 안전장치 및 기타 전지 부속들과 연결된 상태로 별도의 하드 팩에 수납되거나, 핫 멜트 수지를 이용하여 몰드를 통해 완성된 외관을 형성하게 된다.
한편, 상기 전극 조립체의 세퍼레이터는 올레핀계 필름 세퍼레이터로 이루어져, 두 전극의 단락과 전지의 과열을 방지한다. 그러나, 전지의 온도가 외부 열전이 등의 이유로 갑자기 상승할 경우, 세퍼레이터의 미세 통공이 폐쇄됨에도 불구하고 전지의 온도 상승이 일정 시간 계속되어 세퍼레이터의 파손이 생기는 문제점이 있다.
또한, 고밀도 활물질층에 의해 전지가 고용량화되어 극판의 밀도가 높아지게 되면 극판에 전해액이 스며들지 않아 전지의 주액 속도가 느려지거나 필요한 전해액량 만큼 주액이 되지 못하는 문제점이 있다.
더불어, 전지의 고용량화에 따라 이차 전지에서 단시간에 많은 전류가 흐르는 경우, 세퍼레이터의 미세 통공이 폐쇄되어도 전류 차단에 의해 전지의 온도가 낮아지기 보다는 이미 발생된 열에 의해 세퍼레이터의 용융이 계속되어 세퍼레이터의 파손에 의한 내부 단락이 발생할 가능성이 커지는 문제점이 있다.
따라서, 전극 사이의 내부 단락을 높은 온도에서도 안정적으로 방지하는 것이 요청됨에 따라, 세퍼레이터는 세라믹 필러의 입자가 내열성 바인더와 결합되어 이루어지는 다공막을 가지는 세라믹 세퍼레이터로 구성된다.
즉, 상기 세라믹 세퍼레이터를 구성하는 세라믹층은 상기와 같이, 내부 단락에 대한 안전성이 높고, 극판 상에 코팅되어 접착되므로 내부 단락시 수축되거나 녹는 문제가 없다. 또한, 높은 공극율의 세라믹 분말을 사용함으로써 양호한 고율충방전 특성을 가지며, 전해액을 빨리 함습하므로 전해액의 주액 속도를 향상시킨다.
한편, 상기 세라믹층은 이차 전지의 안전성과 신뢰성을 향상시키기 위해서 극판 상에 상기 세라믹층이 코팅되지 않은 부위인 미코팅 부위가 없어야 하고, 상기 세라믹층을 코팅할 때 생길 수 있는 핀홀(pin hole)이나, 줄무늬 현상이나, 크랙(crack) 또는 이물질의 혼입 등이 없어야 한다.
상기 세라믹층의 미코팅 부위나, 핀홀(pin hole)이나, 줄무늬 현상이나, 크 랙(crack) 및 이물질의 혼입 등은 모두 세라믹층에 생길 수 있는 결점(defect)이고, 이런 결점(defect)으로 인해서 전지의 안전성과 신뢰성이 하락하게 되는 문제점이 있다. 즉, 전지의 안전성과 신뢰성을 향상시키기 위해서, 세라믹층에 생길 수 있는 결점(defect)을 제어하고, 전지의 성능을 악화시키지 않는 수준을 확인하여 그 범위에서 관리하여야 할 필요가 있다.
이에 본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로 전지의 성능을 악화시키는 결점을 제어하여 안전성과 신뢰성을 향상시킨 이차 전지를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 전극 조립체는 양극판과 음극판 및 상기 양극판과 음극판 사이에 개재되어 상기 양극판과 음극판의 단락을 방지하는 세퍼레이터가 포함되어 구성되는 전극 조립체에 있어서, 상기 세퍼레이터는 상기 양극판 또는 상기 음극판의 적어도 일 면에 형성되는 세라믹층으로 이루어지되, 상기 세라믹층은 그 표면 거칠기(Roughness)가 두께대비 0.5% 내지 10%의 범위에 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 세라믹층은 그 표면 굴곡도(Waviness)가 두께대비 0.5% 내지 30%의 범위에 있을 수 있다.
또한, 상기 세라믹층은 1㎛ 내지 30㎛의 두께로 형성될 수 있다.
또한, 상기 세라믹층은 20분 내지 60분의 진공 탈포 시간을 경과하여 형성될 수 있다.
또한, 상기 세라믹층은 0.2m/min 내지 3m/min의 코팅 속도로 형성될 수 있다.
또한, 상기 세라믹층은 밴드 갭을 가지는 세라믹 필러와 바인더와 용매를 혼합하여 형성한 세라믹 페이스트를 상기 양극판 또는 음극판에 코팅하여 형성될 수 있다.
또한, 상기 바인더는 고분자 수지인 아크릴레이트 고무계열일 수 있다.
본 발명의 다른 특징으로, 전극 조립체와 캔과 캡조립체로 이루어지는 이차 전지에 있어서, 상기 전극 조립체에 구비된 두 극판의 적어도 한 면에 코팅되어 상기 두 극판의 단락을 방지하는 세라믹층이 포함되어 구성되되, 상기 세라믹층은 그 표면 거칠기(Roughness)가 두께대비 0.5% 내지 10%의 범위에 있을 수 있고, 그 표면 굴곡도(Waviness)가 두께대비 0.5% 내지 30%의 범위에 있을 수 있다. 이때, 상기 세라믹층은 1㎛ 내지 30㎛의 두께로 형성될 수 있고, 20분 내지 60분의 진공 탈포 시간을 경과하여 형성될 수 있으며, 0.2m/min 내지 3m/min의 코팅 속도로 형성될 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징으로, 이차 전지의 제조 방법은 세라믹 필러와 바인더와 용매를 혼합하여 세라믹 페이스트를 형성하되 핀홀(pin hole)의 발생을 최소화하도록 20분 내지 60분의 진공 탈포 시간을 경과하여 상기 세라믹 페이스트를 형성하는 페이스트 형성단계와, 상기 세라믹 페이스트를 양극판 또는 음극판의 적어도 일 면에 코팅하여 세라믹층을 형성하는 세라믹층 형성단계와, 상기 세라믹층을 고온에서 건조하여 상기 용매를 휘발시키는 용매 휘발단계 및 상기 세라믹층을 열처리하여 상기 바인더를 폴리머리제이션(polymerization)하는 바인더 폴리머리제이션단계를 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 상기 세라믹층 형성단계에는 상기 세라믹 페이스트의 코팅 속도를 변경하여 상기 세라믹층의 두께를 조절하는 코팅 속도 조절단계를 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 상기 세라믹층 형성단계에는 상기 세라믹 페이스트가 내장된 코터헤드의 코터캡의 높낮이를 조절하여 상기 세라믹층의 두께를 조절하는 갭높이 조절단계를 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 상기 바인더 폴리머리제이션단계 후 상기 세라믹층 표면의 거칠기(Roughness) 및 굴곡도(Waviness)를 측정하는 거칠기(Roughness) 및 굴곡도(Waviness) 측정단계를 더 포함하여 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체의 바람직한 일 실시예는 도 1에 도시된 바와 같이, 양극판과, 음극판 및 상기 양극판과 음극판 사이에 개재되어 상기 양극판과 음극판의 단락을 방지하고 리튬 이온의 이동만을 가능하게 하는 세퍼레이터로 이루어지며, 상기 양극판과 세퍼레이터 및 음극판이 적층되고 권취되어 형성된다.
상기 양극판은 양극집전체(10)와, 양극활물질층(11)과, 양극탭(미도시)이 포함되어 구성된다.
상기 양극집전체(10)는 박판의 알루미늄 호일로 형성되며, 양극집전체(10)의 양면에는 리튬계 산화물을 주성분으로 하는 양극활물질층(11)이 도포된다. 또한, 양극집전체(10)의 양단에는 양극활물질층(11)이 형성되지 않은 영역인 양극무지부가 형성된다.
상기 양극활물질층(11)에는 LiCoO2, LiMn2O4, LiNiO2, LiMnO2 등의 리튬 산화물이 사용된다.
상기 양극탭(미도시)은 상기 양극무지부 중 권취시 내주부에 위치되는 양극무지부에 초음파 용접 또는 레이져 용접에 의하여 고정된다. 상기 양극탭(미도시)은 니켈금속으로 형성되며 상단부가 양극집전체(10)의 상단부 위로 돌출되도록 고정된다.
상기 음극판은 음극집전체(20)와, 음극활물질층(21) 및 음극탭(미도시)이 포함되어 구성된다.
상기 음극집전체(20)는 박판의 구리 호일로 형성되며, 음극집전체(20)의 양면에는 탄소재를 주성분으로 하는 음극활물질층(21)이 도포된다. 또한, 음극집전체(20)의 양단에는 음극활물질층(21)이 코팅되지 않은 영역인 음극무지부가 형성된다.
상기 음극활물질층(21)에는 탄소(C) 계열 물질, Si, Sn, 틴 옥사이드, 틴 합금 복합체(composite tin alloys), 전이 금속 산화물 등이 사용된다.
상기 음극탭(미도시)은 니켈금속으로 형성되며, 양단의 음극무지부 중 권취 시 내주부에 위치되는 음극무지부에 음극탭(미도시)이 초음파 용접되어 고정된다. 상기 음극탭(미도시)은 그 상단부가 음극집전체(20)의 상단부 위로 돌출되도록 고정된다.
상기 세퍼레이터는 세라믹층(30)으로 이루어지며, 상기 세라믹층(30)은 무기산화물 필러와 바인더 및 용매를 혼합해 제조한 세라믹 페이스트를 상기 음극판에 코팅하여 형성된다. 본 실시예에서 상기 세라믹층(30)은 음극판의 한쪽 면에 코팅되어 형성된다. 한편, 상기 세라믹층(30)은 양극판 또는 음극판의 서로 마주보는 면에 대해 한쪽만, 또는 양쪽 모두에 코팅하는 방법으로 형성될 수 있다.
상기 세라믹층(30)은 종래의 올레핀 필름 세퍼레이터와 동일한 작용을 한다. 즉, 절연성의 상기 세라믹층(30)은 전기 전도성이 없기 때문에 양극판과 음극판의 쇼트를 방지한다.
상기 세라믹층(30)은 무기산화물 필러에 바인더와 용매를 혼합하여 제조한 세라믹 페이스트를 상기 음극판 상에 1㎛ 내지 40㎛의 두께로, 바람직하게는 1㎛ 내지 30㎛의 두께로 코팅하여 형성된다.
상기 무기산화물 필러는 밴드 갭을 가지는 반도체 필러로 이루어질 수 있고, 또한, 알루미나(Al2O3)나, 지르코니아(ZrO2)나, 산화티탄(TiO2) 또는 실리카(SiO2)로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 바인더는 주로 고분자 수지로 200℃ 이상의 열에도 견딜 수 있는 아크릴레이트 고무계열인 아크릴레이트나 메타아크릴레이트의 중합체 또는 이들의 공중합체로 이루어지는 것이 바람직하다. 또한, 상기 바인더는 다공막 형성용 슬러리 내에 소량 사용되는 것이 바람직하다. 다시 말해서, 상기 다공막에서 무기산화물 필러와 바인더는 질량 기준으로 98:2 내지 85:15의 비율로 혼합될 수 있다. 상기 무기산화물 필러는 상기 비율에서 바인더에 의해 완전히 덮이는 것이 방지될 수 있다. 즉, 바인더가 무기산화물 필러를 덮어 무기산화물 필러 내로 이온 전도가 제한되는 문제를 피할 수 있다.
상기 음극판 상에 코팅된 상기 세라믹층(30)은 세라믹 분말의 분해 온도가 500℃ 이상이고, 또한, 바인더의 분해 온도가 250℃ 이상이므로 내부 단락에 대해서 안전성이 높다. 또한, 상기 세라믹 페이스트는 극판에 코팅되어 접착되는 형식이므로 고온에서 수축하거나 녹을 염려가 없다. 따라서, 내부 단락이 일어난 부분에만 작은 손상이 있을 뿐 주변의 세라믹층(30)이 수축하거나 녹는 문제가 없기 때문에 단락 부위가 넓어지지 않는다. 또한, 과충전시 미세 단락(SOFT SHORT)을 일으켜 과충전 전류를 계속 소비함으로써 5V 내지 6V 사이의 일정 전압과 100℃ 이하의 온도를 유지하여 과충전 안전성도 향상된다.
더불어, 세라믹 분말의 특성상 공극률이 높으므로 전해액 함습이 빨라 전해액의 주액속도를 향상시키고 전해액 보액성이 우수하여 전지 수명 및 고율방전 특성을 향상시킨다.
한편, 상기 세라믹층(30)은 전지의 안전성과 신뢰성을 향상시키기 위해서 상기 극판 상에 균일한 두께로 코팅되어야 하고, 또한, 코팅완료 후 세라믹층의 결점(defect)이 없어야 한다.
상기 세라믹층의 결점(defect)은 그 예로, 세라믹층에 미코팅 부위가 발생하거나, 세라믹층에 핀홀(pin hole)이나, 줄무늬현상 또는 크랙(crack)이 발생하거나, 또는 이물질이 혼입되는 것이다.
상기 미코팅 부위는 세라믹층의 코팅 방식, 즉, 어떤 종류의 헤드(head)를 갖는 코터를 어떤 속도로 코팅하느냐에 따라 그 발생을 제어할 수 있다.
한편, 상기 핀홀(pin hole)은 세라믹 페이스트의 진공 탈포가 충분하지 않을 경우에 발생하거나, 극판 상의 활물질층이 공기를 포함하는 경우에 세라믹 페이스트가 극판으로 유입됨과 동시에 상기 공기를 유출시키는 경우에 발생할 수 있다. 또한, 코팅조건이나 코팅 속도에 따라 세라믹 페이스트의 코팅시 기포가 생기게 되면 기포가 터지면서 발생할 수 있다.
상기 줄무늬 현상은 세라믹 페이스트의 분산이 충분하지 않을 경우 세라믹 입자와 바인더의 덩어리들에 의해 생길 수 있고, 세라믹 페이스트에 이물질이 혼입되었을 경우 이물질이 낀 코터 부위에는 세라믹층이 코팅되지 못하므로 코팅이 진행되는 방향을 따라서 극판에 발생할 수 있다.
한편, 상기와 같이, 전지의 안전성 및 신뢰성 악화와 관계되는 세라믹층의 결함(defect)은 상기 세라믹층 표면의 거칠기(Roughness)와 굴곡도(Waviness)를 측정하여 알 수 있다.
상기 거칠기(Roughness)는 상기 세라믹층 표면의 거칠한 정도를 측정하여 수치화한 것이고, 상기 굴곡도(Waviness)는 상기 세라믹층 표면의 웨이브의 정도, 즉, 평탄도를 측정하여 수치화한 것이다.
상기 거칠기(Roughness)는 그 값이 클수록 상기 세라믹층(30)이 거칠거칠한 것이고, 작을수록 패이거나 솟아오른 부분이 없이 매끈한 것이다. 즉, 상기 세라믹층(30)에 핀홀(pin hole), 솟아 오름, 이물질 혼입, 크랙(crack), 줄무늬 등이 많이 있다면 표면이 매끄럽지 못하고 울퉁 불퉁할 것이므로 거칠기(Roughness) 값이 커지게 된다.
상기 굴곡도(Waviness)는 그 값이 클수록 상기 세라믹층(30)의 두께가 균일하지 않아 두께 산포가 큰 것이다. 즉, 상기 세라믹층(30)의 두께가 균일하지 못하고 얇게 코팅된 부분과 두껍게 코팅된 부분이 혼재되어 평탄하지 못한 경우에는 굴곡도(Waviness) 값이 커지게 된다.
다시 말해서, 거칠기(Roughness) 값으로는 핀홀(pin hole)이나 솟아오름, 이물질 혼입, 크랙(crack), 줄무늬, 덩어리 뭉침 등의 수준을 판단할 수 있고, 굴곡도(Waviness) 값으로는 세라믹층(30)의 두께 산포를 판단할 수 있다. 거칠기(Roughness) 값과 굴곡도(Waviness) 값은 작을수록 좋은 것이고, "0" 인 경우는 두께가 균일하고 패이거나 솟아오른 부분이 없이 100% 매끈하고 평탄한 표면 상태가 되는 것이다.
본 실시예에서는, 전지의 안정성과 신뢰성을 향상시키기 위해 상기 세라믹층 표면의 거칠기(Roughness)는 상기 세라믹층의 두께에 대비하여 0.5% 내지 10%의 범위에 있는 것이 바람직하고, 또한, 상기 세라믹층 표면의 굴곡도(Waviness)는 상기 세라믹층의 두께에 대비하여 0.5% 내지 30%의 범위에 있는 것이 바람직하다. 더불어, 상기 세라믹층은 1㎛ 내지 30㎛의 두께로 형성되는 것이 바람직하다.
하기 [표 1]과 [표 2]는 각 조건의 세라믹층으로 이루어진 전극으로 전지를 제작해 수명과 네일테스트(nail test) 결과를 비교한 것이다.
세라믹 페이스트를 혼합할 때의 진공 탈포 시간과 코팅 속도를 변수로 조절하고 코터 갭(gap)의 높낮이를 변경시키면서 세라믹층의 두께를 조절하여 음극판 상에 세라믹 페이스트를 코팅 및 건조한 뒤, 고온에서 세라믹층에 있는 바인더의 폴리머리제이션(polymerization)을 완료한 후에 세라믹층 표면의 거칠기(Roughness)("Ra" 라고 한다. 이하 같다)와 굴곡도(Waviness)("Wa" 라고 한다. 이하 같다)를 측정하였다.
조절할 수 있는 변수는 세라믹 페이스트의 진공 탈포 시간, 코팅 속도, 코터 갭(gap)의 높이이고, 이에 따라, 핀홀(pin hole), 줄무늬 현상, 크랙(crack), 솟아 오름, 세라믹층의 두께수준이 변화하므로 [표 1]과 같은 조건들로 비교예 및 실시예를 진행하였다.
세라믹 페이스트의 진공 탈포 시간이 길어질수록 공기를 많이 빼내게 되므로 핀홀(pin hole)이 생기는 개수를 최소화할 수 있다. 실시예 및 비교예에서는 진공 탈포 시간을 15분에서 60분까지 변화시키면서 그에 따른 핀홀(pin hole)의 개수를 확인하였다. 진공 탈포 시간이 길면 길수록 핀홀(pin hole)의 수는 줄어들지만 어느 임계시간에 이르면 그 이상 길게 진공 탈포할 필요는 없다. 양산성을 고려하자면 진공 탈포가 완전히 되는 한에서 시간은 짧을수록 좋은 것이고, 본 발명에서는 전체 30분 정도가 가장 적당하다.
핀홀(pin hole)이나 얼룩의 발생은 코팅 속도에 의해서도 좌우된다. 코팅 속도가 너무 빠르면 코터의 헤드부에 공기가 빠르게 유입되면서 기포가 생기고 극판 상에 세라믹층이 코팅된 후 기포가 터지면서 세라믹층에 핀홀(pin hole)이 생기거나 두께가 균일하게 코팅되지 못해서 얼룩덜룩한 부분이 생기게 된다. 하지만, 양산성을 고려한다면 코팅 속도를 무한정 천천히 할 수 없기 때문에 실시예에서는 코팅 속도를 0.2m/min 내지 3m/min 사이에서 조절하면서 세라믹층의 상태를 변화시켰다.
또한, 코터 갭(gap)의 높이 조절에 의해서 코팅하고자 하는 세라믹층의 두께를 변화시킬 수 있다. 즉, 갭(gap)이 작을수록 얇고 균일한 코팅이 가능하게 되고 갭(gap)이 크면 클수록 세라믹층이 두껍고 두께 산포도 커지게 된다.
상기 두께 산포는 코팅 속도에도 영향을 받을 수 있다. 코팅 속도가 빠르면 빠를수록 두께 산포도 심해지게 되고, 기포가 많이 생기므로 핀홀(pin hole)도 많이 생기게 된다.
따라서, 세라믹층의 코팅된 상태에 영향을 미칠 수 있는 인자는 세라믹 페이스트의 혼합 상태와, 코팅 조건과, 베이스 극판의 통기성(porous)정도와, 두께 산포 등의 여러 가지 인자가 있을 수 있고, 이것들이 단독으로 작용하는 것이 아니라 상호 상관관계를 갖으면서 세라믹층의 코팅 상태를 좌우하므로 복합적인 영향을 미친다.
한편, [표 1]의 세라믹층의 두께는 극판 상에 세라믹층을 코팅한 후 가로 세로 각각 5㎝로 세라믹층이 코팅된 극판을 잘라서 시료를 채취한 후 SEM으로 단면을 확대 촬영하여 10군데의 두께를 측정하여 평균값을 취한 것이고, 또한, [표 2]의 핀홀(pin hole)의 개수는 가로 세로 각각 5㎝로 세라믹층이 코팅된 극판을 잘라서 광학 현미경으로 측정한 해당 면적에 있는 핀홀(pin hole)의 개수를 나타내는 것이고,
또한, 세라믹층의 거칠기(Ra)와 굴곡도(Wa)는 Dektak3ST 의 표면분석기(surface profiler)를 사용하여 측정하였고, 상기 표면분석기(surface profiler)의 니들(needle)이 시료의 표면을 셋팅한 거리 만큼 움직이면서 그 거리 만큼 표면의 두께를 읽어서 거칠기(Ra)와 굴곡도(Wa)를 계산하여 Ra 와 Wa 값으로 출력한 것이다. 이때, 상기 Ra 및 Wa 값은 세라믹층의 평균 두께 대비 %로 환산된 값이다.
더불어, 상기 Ra 와 Wa 값은 전지 조립 전의 극판 뿐만 아니라, 전지를 1V까지 방전한 후 DMC로 리튬염을 세정 및 건조하고 지그(JIG)로 극판을 편평하게 고정하여 해체한 극판에서도 측정함으로써 전지 조립 전, 후의 Ra 와 Wa 값이 얼마나 변화하는지 확인하였다.
또한, 수명은 1C/4.2V 충전으로, 1C 3V 방전해서 1회째 용량 대비 500회째의 용량을 %로 계산한 것이고, 관통은 각 실시예 및 비교예마다 20개를 실시하여 충전된 전지를 못으로 완전 관통시킨 후 발화 및 폭발 여부를 확인하여 이상 없음을 OK로, 발화 및 폭발시 NG로 나타냈으며, OK, NG 앞의 숫자는 평가한 전지의 개수를 나타낸다.
세라믹층(or PE film)
진공 탈포 시간 (min) 코팅 속도 (m/min) 평균두께 (㎛)
비교예1 - - 20
비교예2 15 5 10
비교예3 - 10 10
비교예4 15 5 20
비교예5 - 10 20
비교예6 15 5 30
비교예7 - 10 30
실시예1 60 0.2 10
실시예2 45 0.5 10
실시예3 30 2 10
실시예4 60 0.2 20
실시예5 45 0.5 20
실시예6 30 2 20
실시예7 60 0.2 30
실시예8 45 0.5 30
실시예9 30 2 30
세라믹층 (or PE film) 거칠기,굴곡도 (조립 전 극판) 전지 성능 거칠기,굴곡도 (해체 후 극판)
pin hole 수 Ra(%) Wa(%) 수명(%) 관통 Ra(%) Wa(%)
비교예1 0 1.2 1.56 70 20 NG 1.35 1.98
비교예2 65 21.5 14.56 85 7 NG 25.5 21.97
비교예3 98 20.3 25.46 80 10 NG 23.5 30.78
비교예4 59 25.8 20.78 80 4 NG 27.88 24.69
비교예5 89 25.9 26.78 83 6 NG 28.8 27.79
비교예6 69 22.3 19.34 81 2 NG 36.7 23.45
비교예7 45 23.6 25.53 82 5 NG 29.7 30.87
실시예1 3 1.5 3.23 92 20 OK 2.1 4.89
실시예2 5 1.6 4.34 91 20 OK 6.7 5.56
실시예3 10 7.8 9.31 90 20 OK 9.7 11.34
실시예4 4 0.5 2.53 93 20 OK 1.51 3.68
실시예5 5 1.2 9.45 91 20 OK 2.63 12.58
실시예6 7 3.4 15.00 88 20 OK 5.45 19.87
실시예7 3 2.3 12.33 87 20 OK 3.6 16.89
실시예8 4 3.5 13.78 86 20 OK 5.9 20.00
실시예9 6 4.3 14.36 88 20 OK 8.9 18.79
비교예 1은 활물질층 위에 세라믹층의 코팅없이 폴리에틸렌(PE) 재질의 필름형 세퍼레이터를 사용하고, 비교예 2 내지 7과 실시예 1 내지 9에서는 음극판 상에 세라믹층을 코팅하고 폴리에틸렌(PE) 필름도 겸용해 와인딩했다. 폴리에틸렌(PE) 세퍼레이터의 전지 조립 전과 조립 후에 1싸이클 충방전을 거친후 해체 분리하여 측정한 Ra 및 Wa 값의 결과와, 그 폴리에틸렌(PE) 재질의 필름형 세퍼레이터를 이용해서 만든 전지의 수명과 관통 테스트 결과를 나타낸 것이다.
비교예 1은 세라믹층의 코팅이 없기 때문에 관통하는 순간 폴리에틸렌(PE) 재질의 필름 세퍼레이터가 수축하면서 멜팅되어 전면 쇼트에 이르게 된다. 따라서, 관통 결과 20개 전지 모두 폭발했다.
비교예 2 내지 3은 코터의 갭(gap)을 조절해서 음극판 상에 세라믹층을 코팅 및 건조하여 세라믹층의 평균 두께를 10㎛로 만들었으나 세라믹 페이스트의 진공 탈포 시간과 코팅 속도는 변화시켰다.
비교예 2는 세라믹 페이스트의 진공 탈포 시간을 15분으로 짧게 변경해 기포가 충분히 탈포되지 않게 하고, 코터의 속도도 5m/min으로 빠르게 코팅했다. 또한, 비교예 3은 세라믹 페이스트의 진공 탈포를 하지 않아 세라믹 페이스트 안에 기포를 그대로 남겨두고, 코터의 속도도 10m/min으로 가장 빠르게 코팅했다.
실시예 1 내지 3은 코터의 갭(gap)을 조절해서 음극판 상에 세라믹층을 코팅 및 건조하여 세라믹층의 평균 두께를 10㎛로 만든 것은 동일하고 각각 세라믹 페이스트의 진공 탈포 시간과 코팅 속도를 다르게 했다.
실시예 1의 세라믹 페이스트의 진공 탈포 시간은 60분으로 변경해 충분히 기포를 탈포시키고, 코터의 속도도 0.2m/min으로 가장 느리게 코팅했다. 또한, 실시예 2의 세라믹 페이스트의 진공 탈포 시간은 45분으로 변경하고 코터의 속도도 0.5m/min으로 느리게 코팅했다. 더불어, 실시예 3의 세라믹 페이스트의 진공 탈포 시간은 30분으로 변경하고 코터의 속도도 2m/min으로 코팅했다.
진공 탈포 시간이 짧을수록, 코팅 속도가 빨라짐에 따라서 핀홀(pin hole)의 개수도 증가하고 두께 산포도 커지게 되면서 세라믹층의 결점(defect)이 증가했다.
비교예 4 내지 5는 코터의 갭(gap)을 조절해서 음극판 상에 세라믹층을 코팅 및 건조하여 세라믹층의 평균 두께를 20㎛로 만들었다.
비교예 4는 세라믹 페이스트의 진공 탈포 시간은 15분으로 짧게 변경하고 코터의 속도도 5m/min으로 빠르게 코팅했다. 또한, 비교예 5는 세라믹 페이스트의 진공 탈포를 하지 않아 세라믹 페이스트 안에 기포를 그대로 남겨두고, 코터의 속도도 10m/min으로 가장 빠르게 코팅했다.
실시예 4 내지 6은 코터의 갭(gap)을 조절해서 음극판 상에 세라믹층을 코팅 및 건조하여 세라믹층의 평균 두께를 20㎛로 만들었다.
실시예 4의 세라믹 페이스트의 진공 탈포 시간은 60분으로 충분히 기포를 탈포시키고, 코터의 속도도 0.2m/min으로 가장 느리게 코팅했다. 또한, 실시예 5의 세라믹 페이스트의 진공 탈포 시간은 45분으로 변경하고 코터의 속도도 0.5m/min으로 코팅했다. 더불어, 실시예 6의 세라믹 페이스트의 진공 탈포 시간은 30분으로 변경하고 코터의 속도도 2m/min으로 코팅했다. 마찬가지로 진공 탈포 시간이 짧을수록, 코팅 속도가 빨라짐에 따라서 핀홀(pin hole)의 개수도 증가하고 두께 산포도 커지게 되었다. 또한, 실시예 1 내지 3 보다 갭(gap)이 커지므로 두께 산포도 더 증가했다.
비교예 6 내지 7은 코터의 갭(gap)을 조절해서 음극판 상에 세라믹층을 코팅 및 건조하여 세라믹층의 평균 두께를 30㎛로 만들었다.
비교예 6은 세라믹 페이스트의 진공 탈포 시간은 15분으로 변경하고 코터의 속도도 5m/min으로 빠르게 코팅했다. 또한, 비교예 7은 세라믹 페이스트의 진공 탈포를 하지 않아 세라믹 페이스트 안에 기포를 그대로 남겨두고, 코터의 속도도 10m/min으로 가장 빠르게 코팅했다.
실시예 7 내지 10은 코터의 갭(gap)을 조절해서 음극판 상에 세라믹층을 코팅 및 건조하여 세라믹층의 평균 두께를 30㎛로 만들었다.
실시예 7의 세라믹 페이스트의 진공 탈포 시간은 60분으로 변경해 충분히 탈포하고, 코터의 속도도 0.2m/min으로 가장 느리게 코팅했다. 또한, 실시예 8의 세라믹 페이스트의 진공 탈포 시간은 45분으로 변경하고 코터의 속도도 0.5m/min으로 느리게 코팅했다. 더불어, 실시예 9의 세라믹 페이스트의 진공 탈포 시간은 30분으로 변경하고 코터의 속도도 2m/min으로 코팅했다. 마찬가지로 진공 탈포 시간이 짧을수록, 코팅 속도가 빨라짐에 따라서 핀홀(pin hole)의 개수도 증가하고 두께 산포도 커지게 되었다. 또한, 실시예 4 내지 6 보다 갭(gap)이 커지므로 두께 산포도 더 증가했다.
이후, 이렇게 완성된 세라믹층 표면에 대해 Ra와 Wa 값을 측정했다. 상기 Ra와 Wa 값은 전지 조립 전후의 극판 상태에서 각각 측정했다.
극판의 수평, 수직 방향에 대한 Ra, Wa 값의 차이는 크지 않았다. 하지만, 줄무늬 현상은 코팅 방향과 평행한 수평방향으로 생기므로 줄무늬가 있는 경우 수직방향으로 니들(needle)이 움직이면서 측정된 Ra, Wa 값이 커지게 되고, 크랙(crack)은 수직 방향으로 많이 생기게 되므로 수평 방향으로 측정된 Ra, Wa 값이 커지게 된다.
[표 2] 에는 Ra, Wa 의 절대값이 아닌 코팅된 평균 세라믹층의 두께 대비 Ra, Wa 값의 %를 나타냈다. 즉, 세라믹층 두께가 10㎛ 라고 한다면 측정된 Ra, Wa 값을 10㎛ 로 나눈 뒤 100을 곱해서 백분율로 나타낸 것이다. 즉, 코팅된 세라믹층의 평균 두께 대비 얼마의 %를 차지하는 거칠기와 굴곡도를 갖는지 알 수 있다.
Ra 값은 세라믹층 표면의 결점(defect)인 핀홀(pin hole)이나 솟아 오름, 이물질 혼입, 크랙(crack), 줄무늬의 정도를 대변하고, Wa 값은 세라믹층 두께의 균일도를 나타낸다. [표 1] 및 [표 2] 에서 알 수 있듯이, Ra 값과 Wa 값은 세라믹층의 두께가 30㎛ 이하일 경우 대략 Ra 는 10% 이하, Wa는 30% 이하일 때 좋은 전지 성능을 나타낸다. 즉, 세라믹층의 두께가 10㎛ 라고 한다면 거칠기값은 1㎛ 이하, 굴곡도는 3㎛ 이하일 때 좋은 전지 성능을 낼 수 있다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체가 구비된 이차 전지의 바람직한 일 실시예를 상세히 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체가 구비된 이차 전지의 바람직한 일 실시예는 전극 조립체와, 상기 전극 조립체가 수용되는 캔과, 상기 캔의 개방된 상부를 밀봉하는 캡조립체가 포함되어 구성된다.
상기 전극 조립체는 상술한 바와 같이, 양극판과 음극판으로 이루어지는 두 극판과 상기 두 극판 사이에 개재되어 적층 권취되는 세퍼레이터가 포함되어 구성된다. 이때, 상기 세퍼레이터는 상기 두 극판의 적어도 한 면에 코팅되어 상기 극판의 단락을 방지하는 세라믹층으로 이루어질 수 있다.
상기 세라믹층은 그 표면 거칠기(Roughness, Ra)가 두께대비 0.5% 내지 10%의 범위에 있을 수 있고, 표면 굴곡도(Waviness, Wa)가 두께대비 0.5% 내지 30%의 범위에 있을 수 있다. 한편, 상기 세라믹층은 1㎛ 내지 30㎛의 두께로 형성될 수 있고, 20분 내지 60분의 진공 탈포 시간을 경과하여 형성될 수 있으며, 0.2m/min 내지 3m/min의 코팅 속도로 형성될 수 있다.
한편, 상기 캔과 캡조립체는 이차 전지의 일반적인 구성으로 이루어진다.
즉, 상기 캔은 대략 직육면체의 형상을 가진 알루미늄 혹은 알루미늄 합금으로 형성된다. 캔의 개방된 상단을 통해 전극조립체가 수용되어 캔은 전극조립체 및 전해액의 용기 역할을 하게 된다. 캔은 그 자체가 단자역할을 수행할 수 있다.
상기 캡조립체에는 캔의 개방된 상단에 대응되는 크기와 형상을 가지는 평판형의 캡플레이트가 마련되어 있다. 이때, 캡플레이트의 중앙부를 관통하는 전극단자와 캡플레이트 사이에는 전기적 절연을 위해 튜브 형상의 가스켓이 설치된다. 또한, 캡플레이트 하면에 절연플레이트가 배치되어 있으며, 절연플레이트의 아랫면에는 단자플레이트가 설치되어 있다. 또한, 전극단자의 저면부는 단자플레이트와 전기적으로 연결되어 있다. 캡플레이트 하면에는 양극판으로부터 인출된 양극탭이 용접되어 있으며, 전극단자의 하단부에는 음극판으로부터 인출된 음극탭이 지그재그형상의 절곡부를 가진 상태에서 용접된다.
상기 캡플레이트의 일측에는 전해액주입구가 형성되며, 전해액이 주입된 다음에 전해액주입구를 밀폐시키기 위하여 마개가 설치된다. 마개는 알루미늄이나 알루미늄 함유 금속으로 만든 볼형 모재를 전해액주입구 위에 놓고 기계적으로 전해액주입구에 압입하여 형성한다. 밀봉을 위해 마개는 전해액주입구 주변에서 캡플레이트에 용접된다. 캡조립체는 캡플레이트 주변부를 캔 개구부 측벽에 용접하여 캔에 결합된다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지 제조 방법의 바람직한 일 실시예를 상세히 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지 제조 방법의 바람직한 일 실시에는 도 2에 도시된 바와 같이, 페이스트 형성단계(S10)와, 세라믹층 형성단계(S20)와, 용매 휘발단계(S30)와, 바인더 폴리머리제이션단계(S40)와, 거칠기(Roughness, Ra) 및 굴곡도(Waviness, Wa) 측정단계(S50)를 포함하여 구성된다.
상기 페이스트 형성단계(S10)는 세라믹 필러와 바인더와 용매를 혼합하여 세라믹 페이스트를 형성하되 핀홀(pin hole)의 발생을 최소화하도록 20분 내지 60분의 진공 탈포 시간을 경과하여 상기 세라믹 페이스트를 형성하는 단계이다.
상기 페이스트 형성단계(S10)에서는 진공 탈포 시간이 길면 길수록 핀홀(pin hole)의 수는 줄어들지만 어느 임계시간에 이르면 진공 탈포가 완전히 되는 한도에서 그 이상 길게 진공 탈포할 필요는 없다.
상기 세라믹층 형성단계(S20)는 상기 세라믹 페이스트를 양극판 또는 음극판의 적어도 일 면에 코팅하여 세라믹층을 형성하는 단계이다.
이때, 상기 세라믹층 형성단계(S20)는 코팅 속도 조절단계(S21)와, 갭높이 조절단계(S22)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 코팅 속도 조절단계(S21)는 상기 세라믹 페이스트의 코팅 속도를 변경하여 상기 세라믹층의 두께를 조절하는 단계이다. 상기 세라믹층은 코팅 속도가 빠르면 빠를수록 두께 산포가 심해지게 되고 기포가 많이 생기므로 핀홀(pin hole)도 많이 생기게 된다. 따라서, 상기 세라믹층은 적절한 코팅 속도로 극판 상에 코팅되어 형성되는 것이 바람직하다. 본 실시예에서 상기 세라믹층은 0.2m/min 내지 3m/min의 코팅 속도로 형성될 수 있다.
상기 갭높이 조절단계(S22)는 상기 세라믹 페이스트가 내장된 코터헤드의 코터캡의 높낮이를 조절하여 상기 세라믹층의 두께를 조절하는 단계이다. 갭이 작을수록 얇고 균일한 코팅이 가능하게 되고 갭이 클수록 세라믹층이 두껍고 두께 산포도 커지게 된다. 따라서, 상기 세라믹층은 적절한 갭높이로 극판 상에 코팅되어 형성되는 것이 바람직하다. 본 실시예에서 상기 세라믹층은 1㎛ 내지 30㎛의 두께로 형성될 수 있다.
상기 용매 휘발단계(S30)는 상기 세라믹층을 열풍이나 원적외선 건조 과정을 통해 용매를 휘발시키는 단계이다.
상기 바인더 폴리머리제이션단계(S40)는 상기 세라믹층이 코팅된 극판을 진공 오븐에 넣어서 130℃ 내지 150℃의 온도에서 진공건조하여 상기 바인더를 폴리머리제이션(polymerization)하는 단계이며, 이때, 상기 용매 휘발단계(S30)에서 휘발되지 않고 남아있는 용매도 모두 휘발되게 된다.
상기 거칠기(Roughness, Ra) 및 굴곡도(Waviness, Wa) 측정단계(50)는 상기 바인더 폴리머리제이션단계 후 상기 세라믹층 표면의 거칠기(Roughness, Ra) 및 굴곡도(Waviness, Wa)를 측정하는 단계이다. 상기 거칠기(Roughness, Ra)는 세라믹층의 두께대비 0.5% 내지 10%의 범위에 있는 것이 바람직하고, 상기 굴곡도(Waviness, Wa)는 상기 세라믹층의 두께대비 0.5% 내지 30%의 범위에 있는 것이 바람직하다.
한편, 상기 거칠기(Roughness, Ra) 및 굴곡도(Waviness, Wa) 측정단계(S50) 이후는 이차 전지의 일반적인 제조 방법으로 그 공정이 이루어진다
즉, 상기의 단계들을 거쳐 형성된 전극 조립체를 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어진 캔에 수납하고, 상기 캔의 상단 개구부를 캡조립체로 마감한 뒤, 캔 내부에 전해액을 주입하고 밀봉함으로써 베어셀을 형성한다. 밀봉된 베어셀은 안전장치 및 기타 전지 부속들과 연결된 상태로 별도의 하드 팩에 수납되거나, 핫 멜트 수지를 이용하여 몰드를 통해 완성된 외관을 형성함으로써 이차 전지가 완성된다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체와 이를 구비하는 이차 전지 및 이의 제조 방법의 작용을 설명한다.
두 전극 사이에 상기 두 전극의 단락을 방지하도록 세퍼레이터를 개재하되 상기 세퍼레이터는 종래의 폴리올레핀 필름 세퍼레이터가 아닌 세라믹층으로 형성한다. 상기 세라믹층은 무기산화물 필러에 바인더와 용매를 혼합하여 제조한 세라믹 페이스트를 극판 상에 코팅하여 형성되는데, 상기 세라믹 페이스트의 진공 탈포 시간과, 코팅 속도와, 캡높이를 조절하여 극판 상에 결점(defect)이 최소화된 세라믹층을 형성한다. 즉, 상기 세라믹층의 표면 거칠기(Roughness, Ra)를 두께대비 0.5% 내지 10%의 범위에, 또한, 표면 굴곡도(Waviness, Wa)를 두께대비 0.5% 내지 30%의 범위에 있도록 상기 세라믹층의 거칠기(Roughness, Ra) 및 굴곡도(Waviness, Wa)를 최적화함으로써 이차 전지의 안전성과 신뢰성을 향상시킨다.
본 발명은 상술한 특정의 실시예나 도면에 기재된 내용에 그 기술적 사상이 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형의 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 본 발명의 청구범위 내에 있게 된다.
상술한 바와 같이 본 발명에 의하면 전지의 성능을 악화시키는 결점(defect)을 제어하기 위해 세라믹층의 거칠기(Roughness, Ra) 및 굴곡도(Waviness, Wa)를 최적화함으로써 이차 전지의 안전성과 신뢰성을 향상시키는 효과가 있다.

Claims (16)

  1. 양극판과, 음극판 및 상기 양극판과 음극판 사이에 개재되어 상기 양극판과 음극판의 단락을 방지하는 세퍼레이터가 포함되어 구성되는 전극 조립체에 있어서,
    상기 세퍼레이터는 상기 양극판 또는 음극판의 적어도 일 면에 형성되는 세라믹층으로 이루어지되, 상기 세라믹층은 그 표면 거칠기(Roughness, Ra)가 두께대비 0.5% 내지 10%의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 전극 조립체.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 세라믹층은 그 표면 굴곡도(Waviness, Wa)가 두께대비 0.5% 내지 30%의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 전극 조립체.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 세라믹층은 1㎛ 내지 30㎛의 두께로 형성되는 것을 특징으로 하는 전극 조립체.
  4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 세라믹층은 20분 내지 60분의 진공 탈포 시간을 경과하여 형성되는 것을 특징으로 하는 전극 조립체.
  5. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 세라믹층은 0.2m/min 내지 3m/min의 코팅 속도로 형성되는 것을 특징으로 하는 전극 조립체.
  6. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 세라믹층은 밴드 갭을 가지는 세라믹 필러와 바인더와 용매를 혼합하여 형성한 세라믹 페이스트를 상기 양극판 또는 음극판에 코팅하여 형성되는 것을 특징으로 하는 전극 조립체.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 바인더는 고분자 수지인 아크릴레이트 고무계열인 것을 특징으로 하는 전극 조립체.
  8. 전극 조립체와, 캔과, 캡조립체로 이루어지는 이차 전지에 있어서,
    상기 전극 조립체에 구비된 두 극판의 적어도 한 면에 코팅되어 상기 두 극판의 단락을 방지하는 세라믹층이 포함되어 구성되되, 상기 세라믹층은 그 표면 거칠기(Roughness, Ra)가 두께대비 0.5% 내지 10%의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 세라믹층은 그 표면 굴곡도(Waviness, Wa)가 두께대비 0.5% 내지 30%의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  10. 제 8항 또는 제 9항에 있어서,
    상기 세라믹층은 1㎛ 내지 30㎛의 두께로 형성되는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  11. 제 8항 또는 제 9항에 있어서,
    상기 세라믹층은 20분 내지 60분의 진공 탈포 시간을 경과하여 형성되는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  12. 제 8항 또는 제 9항에 있어서,
    상기 세라믹층은 0.2m/min 내지 3m/min의 코팅 속도로 형성되는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  13. 세라믹 필러와 바인더와 용매를 혼합하여 세라믹 페이스트를 형성하되 핀홀(pin hole)의 발생을 최소화하도록 20분 내지 60분의 진공 탈포 시간을 경과하여 상기 세라믹 페이스트를 형성하는 페이스트 형성단계;
    상기 세라믹 페이스트를 양극판 또는 음극판의 적어도 일 면에 코팅하여 세라믹층을 형성하는 세라믹층 형성단계;
    상기 세라믹층을 고온에서 건조하여 상기 용매를 휘발시키는 용매 휘발단계; 및
    상기 세라믹층을 열처리하여 상기 바인더를 폴리머리제이션(polymerization)하는 바인더 폴리머리제이션단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 이차 전지 제조 방법.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 세라믹층 형성단계에는 상기 세라믹 페이스트의 코팅 속도를 변경하여 상기 세라믹층의 두께를 조절하는 코팅 속도 조절단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 이차 전지 제조 방법.
  15. 제 13항 또는 제 14항에 있어서,
    상기 세라믹층 형성단계에는 상기 세라믹 페이스트가 내장된 코터헤드의 코터캡의 높낮이를 조절하여 상기 세라믹층의 두께를 조절하는 갭높이 조절단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 이차 전지 제조 방법.
  16. 제 15항에 있어서,
    상기 바인더 폴리머리제이션단계 후 상기 세라믹층 표면의 거칠기(Roughness, Ra) 및 굴곡도(Waviness, Wa)를 측정하는 거칠기(Roughness, Ra) 및 굴곡도(Waviness, Wa) 측정단계를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 이차 전지 제조 방법.
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