KR20160037803A - Energy storage device and method of producing the same - Google Patents

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KR20160037803A
KR20160037803A KR1020150136547A KR20150136547A KR20160037803A KR 20160037803 A KR20160037803 A KR 20160037803A KR 1020150136547 A KR1020150136547 A KR 1020150136547A KR 20150136547 A KR20150136547 A KR 20150136547A KR 20160037803 A KR20160037803 A KR 20160037803A
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아키히코 미야자키
스미오 모리
도모노리 가코
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가부시키가이샤 지에스 유아사
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Abstract

When manufacturing an energy storage device of a lithium ion battery or the like, the present invention provides an energy storage device which can solve a problem of modification or insulation that can be occurred in a separator, and has excellent durability and reliability. The energy storage device (100) comprises: a positive electrode (10) having a positive composite layer (12) including a positive electrode active material; a negative electrode (20) having a negative electrode composite layer (22) including a negative electrode active material; and a separator (30) for separating the positive electrode (10) and the negative electrode (20). The separator (30) includes: a sheet substrate (31) uniaxially elongated; and a cladding layer (32) for cladding any one surface of the substrate (31). The cladding layer (32) has an anisotropic structure aligned in a direction different from an elongation direction of the substrate (31).

Description

축전 소자 및 축전 소자의 제조 방법{ENERGY STORAGE DEVICE AND METHOD OF PRODUCING THE SAME}FIELD OF THE INVENTION [0001] The present invention relates to a capacitor device,

본 발명은, 플러스극 활물질(活物質)을 포함하는 플러스극 합제층(合劑層)이 형성된 플러스극과, 마이너스극 활물질을 포함하는 마이너스극 합제층이 형성된 마이너스극과, 플러스극과 마이너스극을 격리하는 세퍼레이터(separator)를 구비한 축전 소자 및 상기 축전 소자의 제조 방법에 관한 것이다. The present invention provides a positive electrode comprising a positive electrode in which a positive electrode mixture layer containing a positive electrode active material is formed, a negative electrode in which a negative electrode material mixture layer containing a negative electrode active material is formed, To a capacitor element having a separator for isolating the capacitor element and a method of manufacturing the capacitor element.

대표적인 축전 소자인 리튬 이온 전지는, 밴드형의 기재(基材)에 플러스극 합제 또는 마이너스극 합제를 도공(塗工)하여 플러스극 및 마이너스극을 형성하고, 이 플러스극 및 마이너스극을 세퍼레이터로 격리하여 적층한 적층체를 구비하고 있다. 여기서, 리튬 이온 전지의 제조 단계에서, 플러스극, 세퍼레이터, 및 마이너스극으로 되는 적층체를 권취 장치에 의해 감아올려 발전 요소(要素)를 형성하는 단계이다. 이 때, 세퍼레이터에는 권취 작업에 의한 인장력(引張力)이 걸리게 된다. 따라서, 세퍼레이터에는 권취 작업에 견딜 수 있는 일정 이상의 강도가 요구된다. A lithium ion battery, which is a typical battery element, has a structure in which a positive electrode and a negative electrode are formed by coating a band-shaped base material with a positive electrode mixture or a negative electrode mixture to form a positive electrode and a negative electrode, And a stacked body in which layers are stacked separately. Here, in the step of manufacturing a lithium ion battery, a layered body that becomes a positive electrode, a separator, and a negative electrode is wound up by a winding device to form a power generating element. At this time, the separator is subjected to a tensile force by the winding work. Therefore, the separator is required to have a strength higher than a certain level that can withstand the winding work.

축전 소자의 세퍼레이터는, 수지 재료를 1축 연신(延伸)한 것이 사용되는 경우가 있다. 그러므로, 세퍼레이터는, 통상, 연신 방향인 길이 방향으로 수지가 배향된 것으로 되어 있다. 따라서, 세퍼레이터는, 연신 방향인 MD 방향에 대해서는, 비교적 높은 강도를 가지고 있다. 한편, 연신 방향과 직교하는 TD 방향(폭 방향)에 대해서는, 수지가 배향되어 있지 않으므로, MD 방향과 비교하면 강도가 저하되는 경향이 있다. 적층체의 권취 작업을 행하는 데 있어서, 예를 들면, 권취 장치에 의한 권취 시에, TD 양 단부에서의 장력 밸런스가 약간 무너진 경우, 적층체 중의 세퍼레이터에 작용하는 인장력의 밸런스가 좌우에서 무너지게 되어, MD 방향뿐 아니라, TD 방향으로도 인장력(응력)이 발생하는 경우가 있다. 이 경우, 1축 연신 세퍼레이터는, TD 방향 장력에 의해 MD 방향으로 평행하게 단열(斷裂)될 우려가 있었다. As the separator of the capacitor element, a resin material which is uniaxially stretched may be used. Therefore, in the separator, the resin is usually oriented in the longitudinal direction which is the stretching direction. Therefore, the separator has a relatively high strength in the MD direction in the stretching direction. On the other hand, with respect to the TD direction (width direction) orthogonal to the stretching direction, since the resin is not oriented, the strength tends to be lowered as compared with the MD direction. In the winding operation of the laminated body, for example, when the tension balance at both end portions of the TD is slightly broken at the time of winding by the winding device, the balance of the tensile force acting on the separator in the laminated body is collapsed from the left and right , A tensile force (stress) may be generated not only in the MD direction but also in the TD direction. In this case, there was a fear that the uniaxial stretching separator would be torn in parallel in the MD direction by the tension in the TD direction.

축전 소자를 제조하는 데 있어서, 세퍼레이터의 변형이나 단열을 방지하기 위해서는, 세퍼레이터의 강도를 향상시킬 필요가 있다. 그 하나의 수단으로서, 예를 들면, 세퍼레이터를 다층화하는 것을 생각할 수 있다. 종래의 리튬 이온 전지에 사용되는 세퍼레이터로서, 예를 들면, 기재로 되는 다공질 수지층 상에 필러 및 섬유상물을 함유하는 제2 다공질층을 형성한 것이 있었다(예를 들면, 특허 문헌 1을 참조). 특허 문헌 1에, 제2 다축질층에는 필러와 함께 섬유상물이 첨가되어 있으므로, 세퍼레이터의 형상 안정성이나 유연성이 확보되는 것으로 설명되어 있다. In manufacturing a capacitor element, it is necessary to improve the strength of the separator in order to prevent deformation and insulation of the separator. As one of such means, for example, it is conceivable to make the separator multi-layered. As a separator used for a conventional lithium ion battery, for example, there has been formed a second porous layer containing a filler and a fibrous material on a porous resin layer made of a base material (see, for example, Patent Document 1) . Patent Document 1 discloses that since the fibrous material is added to the second multi-axial dense layer together with the filler, the shape stability and flexibility of the separator are ensured.

또한, 2층 구조를 가지는 세퍼레이터에 있어서, 제1 층을 다공질 수지로 구성하고, 제2 층으로서 입자 및 피브릴(fibril)을 포함하는 다공질막을 형성한 것이 있었다(예를 들면, 특허 문헌 2를 참조). 특허 문헌 2에, 제2 층에 포함되는 피브릴화는 상호 연속적으로 연결된 3차원적인 네트워크 구조를 가지고 있으므로, 세퍼레이터에 유연성 등을 부여할 수 있는 것으로 설명되어 있다. Further, in the separator having a two-layer structure, the first layer is made of a porous resin and the second layer is formed of a porous film containing particles and fibrils (see, for example, Patent Document 2 Reference). Patent Document 2 discloses that the fibrillation contained in the second layer has a three-dimensional network structure connected to each other in a mutually continuous manner, so that flexibility and the like can be imparted to the separator.

일본 공개특허 제2011―146365호 공보Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2011-146365 일본 공개특허 제2010―205719호 공보Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-205719

그러나, 특허 문헌 1에 기재되어 있는 제2 다공질층은, 리튬 이온 전지의 충방전 시에서의 세퍼레이터의 열수축을 억제함으로써 단락(短絡)을 방지하고, 리튬 이온 전지의 안정성을 향상시키도록 하는 것이다. 또한, 특허 문헌 2에 기재되어 있는 제2 층은, 충방전 시에 오염이나 덴드라이트(dendrite)의 발생에 의해 세퍼레이터가 파단(破斷)된 경우라도, 세퍼레이터에 유연성을 갖게 함으로써, 세퍼레이터를 오염이나 덴드라이트의 형상에 추종시켜, 절연성을 확보하여 리튬 이온 전지의 안전성을 향상시키기 위해 형성된 것이다. 이와 같이, 종래의 기술은, 주로 리튬 전지의 사용 시에 있어서, 세퍼레이터의 안정성의 향상을 도모하는 것을 염두에 두고 개발된 것이며, 리튬이온 전지의 제조 단계에서 발생할 수 있는 세퍼레이터의 문제점에 주목하고, 내구성(耐久性)이나 신뢰성을 향상시킨다는 컨셉은 보여지지 않았다. However, the second porous layer described in Patent Document 1 prevents short-circuiting by suppressing heat shrinkage of the separator during charging and discharging of the lithium ion battery, thereby improving the stability of the lithium ion battery. The second layer described in Patent Document 2 has flexibility in the separator even when the separator is broken due to contamination or generation of dendrite at the time of charging and discharging, And is formed so as to improve the safety of the lithium ion battery by securing the insulating property by following the shape of the indenter. As described above, the conventional technique has been developed with the aim of improving the stability of the separator mainly in the use of the lithium battery, paying attention to the problem of the separator that can occur in the production step of the lithium ion battery, The concept of improving durability and reliability has not been shown.

본 발명은, 상기 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것이며, 특히, 리튬 이온 전지 등의 축전 소자의 제조에 있어서, 세퍼레이터에 발생할 수 있는 변형이나 단열 등의 문제점을 해소하고, 내구성 및 신뢰성이 우수한 축전 소자를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 그와 같은 내구성 및 신뢰성이 우수한 축전 소자의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. Disclosure of the Invention The present invention has been made in order to solve the above problems, and in particular, it is an object of the present invention to solve the problems of deformation and thermal insulation that may occur in a separator in manufacturing a capacitor element such as a lithium ion battery and to provide a capacitor element having excellent durability and reliability The purpose is to provide. Another object of the present invention is to provide a manufacturing method of a capacitor element which is excellent in such durability and reliability.

상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명에 관한 축전 소자의 특징적 구성은, In order to solve the above-described problems, a characteristic configuration of a battery device according to the present invention is as follows.

플러스극 활물질을 포함하는 플러스극 합제층이 형성된 플러스극;A positive electrode formed with a positive electrode mixture layer containing a positive electrode active material;

마이너스극 활물질을 포함하는 마이너스극 합제층이 형성된 마이너스극; 및상기 플러스극과 상기 마이너스극을 격리하는 세퍼레이터;A negative electrode formed with a negative electrode mixture layer containing a negative electrode active material; And a separator for isolating the positive electrode and the negative electrode from each other;

를 포함하는 축전 소자로서, And a power storage device,

상기 세퍼레이터는, 1축 연신된 시트형(sheet type)의 기재와, 상기 기재의 적어도 한쪽 면을 피복하는 피복층을 구비하고, Wherein the separator comprises a base material of a sheet type which is uniaxially stretched and a coating layer which covers at least one side of the base material,

상기 피복층은, 상기 기재의 연신 방향과는 상이한 방향으로 배향된 이방성(異方性) 구조를 가지는 것에 있다. And the coating layer has an anisotropic structure oriented in a direction different from the stretching direction of the substrate.

전술한 바와 같이, 세퍼레이터의 변형이나 단열은, 기재의 연신 방향으로 관계되어 있다. 1축 연신된 시트형의 기재에서는, 연신 방향인 MD 방향에 대해서는 일정한 강도를 유지할 수 있지만, 연신 방향과 직교하는 TD 방향에 대해서는 충분한 강도를 유지할 수 없는 경우가 있다. 그래서, 본 발명자들은, 예의 연구의 결과, 기재 상에 형성하는 피복층의 구성을 연구함으로써, 세퍼레이터 전체의 강도를 향상시키는 것에 성공하여, 본 발명을 완성하기에 이르렀다. As described above, the deformation and the heat insulation of the separator are related to the stretching direction of the substrate. In the uniaxially stretched sheet-like base material, a certain strength can be maintained in the MD direction in the stretching direction, but sufficient strength can not be maintained in the TD direction orthogonal to the stretching direction. Thus, as a result of intensive studies, the present inventors have succeeded in improving the strength of the whole separator by studying the constitution of the coating layer formed on the substrate, and have completed the present invention.

즉, 본 구성의 축전에 의하면, 세퍼레이터를 구성하는 기재의 적어도 한쪽의 면에, 상기 기재의 연신 방향과는 상이한 방향으로 배향된 이방성 구조를 가지는 피복층을 구비하고 있다. 이 경우, 피복층은, MD 방향 이외의 방향에 대하여 기재를 보강하도록 기능하므로, 세퍼레이터에 MD 방향 이외의 방향으로 응력이 작용해도, 피복층의 이방성 구조가 상기 응력을 부담하여, 세퍼레이터의 변형이나 단열을 억제할 수 있다. 그 결과, 내구성 및 신뢰성이 우수한 축전 소자를 제공하는 것이 가능해진다. That is, according to the storage of this constitution, at least one surface of the base material constituting the separator is provided with a coating layer having an anisotropic structure oriented in a direction different from the stretching direction of the base material. In this case, since the coating layer functions to reinforce the base material in a direction other than the MD direction, even if stress acts on the separator in a direction other than the MD direction, the anisotropic structure of the coating layer imposes the above stress, . As a result, it becomes possible to provide a battery element excellent in durability and reliability.

본 발명에 관한 축전 소자에 있어서, In the battery element according to the present invention,

상기 피복층은, 상기 이방성 구조로서, 상기 기재의 연신 방향에 수직인 방향으로 배향된 수직 배향 구조를 가지는 것이 바람직하다. It is preferable that the coating layer has the vertical alignment structure oriented in a direction perpendicular to the stretching direction of the substrate as the anisotropic structure.

본 구성의 축전 소자에 의하면, 피복층이 기재의 연신 방향에 수직인 방향으로 배향된 수직 배향 구조를 가지므로, 세퍼레이터의 TD 방향으로 인장력(引張力)이 작용한 경우, 피복층의 수직 배향 구조가 상기 인장력을 확실하게 부담하여, 세퍼레이터의 변형이나 단열을 방지할 수 있다. According to the capacitor element of this configuration, since the coating layer has the vertical alignment structure oriented in the direction perpendicular to the stretching direction of the substrate, when the tensile force acts in the TD direction of the separator, The tensile force is reliably burdened, and deformation and heat insulation of the separator can be prevented.

본 발명에 관한 축전 소자에 있어서, In the battery element according to the present invention,

상기 피복층은, 상기 이방성 구조로서, 상기 기재의 연신 방향으로부터 보았을 때 선대칭으로 되는 대칭 배향 구조를 가지는 것이 바람직하다. It is preferable that the coating layer has the symmetric alignment structure in which the anisotropic structure is line-symmetrical when viewed from the stretching direction of the substrate.

본 구성의 축전 소자에 의하면, 피복층이 기재의 연신 방향으로부터 보았을 때 선대칭으로 되는 대칭 배향 구조를 가지므로, 세퍼레이터의 MD 방향 이외의 방향으로 응력이 작용한 경우, 피복층의 대칭 배향 구조가 상기 응력을 세퍼레이터의 양측으로 분산시켜, 양호한 밸런스로 부담할 수 있다. 그 결과, 세퍼레이터의 변형이나 단열을 방지할 수 있다. According to the capacitor element of the present configuration, since the coating layer has a symmetrical alignment structure in which it is line-symmetrical when viewed from the drawing direction of the substrate, when the stress acts in a direction other than the MD direction of the separator, It is dispersed on both sides of the separator, and it can be burdened with good balance. As a result, deformation and thermal insulation of the separator can be prevented.

본 발명에 관한 축전 소자에 있어서,In the battery element according to the present invention,

상기 세퍼레이터는, 상기 기재의 연신 방향에 수직인 방향에 있어서의 인장 강도 STD와, 상기 기재의 연신 방향에 있어서의 인장 강도 SMD와의 비(STD/SMD)가 0.3 이상으로 조정되어 있는 것이 바람직하다.The ratio (S TD / S MD ) of the tensile strength S TD in the direction perpendicular to the stretching direction of the substrate to the tensile strength S MD in the stretching direction of the substrate is adjusted to 0.3 or more .

본 구성의 축전 소자에 의하면, 인장 강도 STD/인장 강도 SMD를 0.3 이상으로 조정함으로써, 인장 강도 STD가 일정 이상으로 유지되므로, 기재만으로는 강도를 유지하기 어려운 세퍼레이터의 TD 방향이 피복층에 의해 밸런스 양호하게 보강되어, 세퍼레이터의 변형이나 단열을 방지할 수 있다. According to the capacitor element of this configuration, since the tensile strength S TD / tensile strength S MD is adjusted to 0.3 or more, the tensile strength S TD is maintained at a certain level or higher. Therefore, the TD direction of the separator, It is possible to prevent the deformation and the heat insulation of the separator.

본 발명에 관한 축전 소자에 있어서, In the battery element according to the present invention,

상기 세퍼레이터는, 상기 기재의 연신 방향에 수직인 방향에서의 인장 강도 STD가 40 N/㎟ 이상으로 조정되어 있는 것이 바람직하다. It is preferable that the separator is adjusted so that the tensile strength S TD in the direction perpendicular to the stretching direction of the substrate is 40 N / mm 2 or more.

본 구성의 축전 소자에 의하면, 인장 강도 STD를 40 N/㎟ 이상으로 조정함으로써, 기재만으로는 강도를 유지하기 어려운 세퍼레이터의 TD 방향이 피복층에 의해 확실하게 보강되어, 세퍼레이터의 변형이나 단열을 방지할 수 있다. According to the capacitor element of this configuration, by adjusting the tensile strength S TD to 40 N / mm < 2 > or more, the TD direction of the separator, which is difficult to maintain the strength with only the substrate, is reliably reinforced by the covering layer, .

본 발명에 관한 축전 소자에 있어서, In the battery element according to the present invention,

상기 피복층은, 배향성을 가지는 섬유, 필러, 및 바인더를 포함하는 복합 재료로 구성The coating layer is composed of a composite material including fibers having orientation, a filler, and a binder

되는 것이 바람직하다. .

본 구성의 축전 소자에 의하면, 피복층의 구성 재료를, 배향성을 가지는 섬유, 필러, 및 바인더를 포함하는 복합 재료로 함으로써, 기재가 효과적으로 보강되어 세퍼레이터 전체의 강도를 향상시킬 수 있다. 특히, 배향성을 가지는 섬유를 배합함으로써, 피복층 중에 이방성(異方性) 구조를 확실하게 발현(發現)시킬 수 있다. According to the capacitor element of this configuration, by making the constituent material of the covering layer a composite material including fibers having orientation, a filler, and a binder, the base material can be effectively reinforced and the strength of the whole separator can be improved. In particular, by blending fibers having an orientation property, an anisotropic structure can be reliably expressed in the coating layer.

본 발명에 관한 축전 소자에 있어서, In the battery element according to the present invention,

상기 마이너스극 활물질(活物質)은, 입자 직경(d50)이 2㎛∼8㎛의 하드 카본인 것이 바람직하다.It is preferable that the negative active material (active material) is a hard carbon having a particle diameter (d50) of 2 탆 to 8 탆.

본 구성의 축전 소자에 의하면, 마이너스극의 마이너스극 합제층(合劑層)에 포함되는 마이너스극 활물질로서, 입자 직경(d50)이 2㎛∼8㎛의 하드 카본을 사용함으로써, 마이너스극의 체적이 쉽게 팽창되지 않으므로, 제조 시뿐 아니라 사용 시에 있어서도 전극 표면의 평탄성을 유지할 수 있다. 따라서, 세퍼레이터와 마이너스극을 적층하여 피복층과 마이너스극 합제층이 면한 상태로 되어도, 마이너스극으로부터 세퍼레이터에 무리한 응력이 작용하지 않는다. 그 결과, 피복층의 이방성 구조에 의한 기재의 보강과 상승적(相乘的)으로, 세퍼레이터의 변형이나 단열을 확실하게 방지하는 것이 가능해진다. According to the capacitor element of this configuration, by using hard carbon having a particle diameter (d50) of 2 to 8 占 퐉 as the negative electrode active material contained in the negative pole mixture layer of the negative pole, the volume of the negative pole The flatness of the electrode surface can be maintained not only at the time of manufacture but also at the time of use. Therefore, even if the separator and the negative electrode are stacked to face the coating layer and the negative electrode mixture layer, undue stress does not act on the separator from the negative electrode. As a result, deformation and thermal insulation of the separator can be surely prevented from being synergistically with the reinforcement of the substrate by the anisotropic structure of the coating layer.

상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명에 관한 축전 소자의 제조 방법의 특징적 구성은, In order to solve the above-described problems, a characteristic configuration of a method for manufacturing a battery element,

플러스극 활물질을 포함하는 플러스극 합제층이 형성된 플러스극과, 마이너스극 활물질을 포함하는 마이너스극 합제층이 형성된 마이너스극을 세퍼레이터에 의해 격리하여 적층하는 축전 소자의 제조 방법으로서, 1. A method of manufacturing a capacitor element which comprises a positive electrode in which a positive electrode mixture layer containing a positive electrode active material is formed and a negative electrode in which a negative electrode mixture layer containing a negative electrode active material is formed,

상기 세퍼레이터는, 다공질 재료를 1축 연신하여 시트형의 기재를 형성하는 기재 형성 단계; 및 상기 기재의 적어도 한쪽 면에 수지를 포함하는 재료를 도공하여 피복층을 형성하는 피복층 형성 단계;를 포함하고, 상기 피복층 형성 단계에서, 상기 수지를 포함하는 재료는, 상기 기재의 연신 방향과는 상이한 방향으로 도공되는 것에 있다. The separator comprising: a base material forming step of forming a sheet-like base material by uniaxially stretching the porous material; And a coating layer forming step of coating a material including a resin on at least one side of the base material to form a coating layer, wherein in the coating layer forming step, the material containing the resin is different from the stretching direction of the base material As shown in FIG.

본 구성의 축전 소자의 제조 방법에 의하면, 피복층 형성 단계에서, 수지를 포함하는 재료는, 기재의 연신 방향과는 상이한 방향으로 도공되므로, 피복층은 기재의 연신 방향과는 상이한 방향으로 배향되고, 그 결과, MD 방향 이외의 방향에서 기재를 보강하도록 기능한다. 따라서, 세퍼레이터에 MD 방향 이외의 방향으로 응력이 작용해도, 배향된 피복층이 상기 응력을 부담하여, 세퍼레이터의 변형이나 단열을 억제할 수 있다. 그 결과, 내구성 및 신뢰성이 우수한 축전 소자를 제공하는 것이 가능해진다. According to the manufacturing method of the capacitor element of the present configuration, since the material including the resin is coated in a direction different from the stretching direction of the substrate in the covering layer forming step, the covering layer is oriented in a direction different from the stretching direction of the substrate, As a result, it functions to reinforce the substrate in a direction other than the MD direction. Therefore, even if stress acts on the separator in a direction other than the MD direction, the oriented coating layer is liable to bear the stress, so that deformation and heat insulation of the separator can be suppressed. As a result, it becomes possible to provide a battery element excellent in durability and reliability.

도 1은, 리튬 이온 전지의 일부 절결(切缺) 사시도이다.
도 2는, 도 1에 나타낸 리튬 이온 전지에 있어서, 전지 케이스에 수용되어 있는 발전 요소의 사시도이다.
도 3은, 리튬 이온 전지의 주요부로 되는 발전 요소의 구성을 모식적으로 나타낸 단면도(斷面圖)이다.
도 4는, 도 3의 파선원(破線圓) 내를 확대한 것이며, 세퍼레이터의 구성을 모식적으로 나타낸 단면도이다.
도 5는, 제1 실시형태에 관한 세퍼레이터의 구성을 모식적으로 나타낸 분해사시도이다.
도 6은, 제2 실시형태에 관한 세퍼레이터의 구성을 모식적으로 나타낸 분해사시도이다.
도 7은, 제3 실시형태에 관한 세퍼레이터의 구성을 모식적으로 나타낸 분해사시도이다.
1 is a partially cutaway perspective view of a lithium ion battery.
2 is a perspective view of a power generating element accommodated in a battery case in the lithium ion battery shown in Fig.
3 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of a power generating element which is a main part of a lithium ion battery.
Fig. 4 is an enlarged view of the broken line circle of Fig. 3, and is a sectional view schematically showing the structure of the separator.
5 is an exploded perspective view schematically showing the structure of the separator according to the first embodiment.
6 is an exploded perspective view schematically showing the structure of the separator according to the second embodiment.
7 is an exploded perspective view schematically showing the structure of the separator according to the third embodiment.

이하, 본 발명의 축전 소자에 관한 실시형태를 도 1∼도 7에 기초하여 설명한다. 본 발명의 축전 소자의 제조 방법에 대해서는, 축전 소자에 관한 실시형태의 설명 중에서 병행하여 설명한다. 그리고, 이하의 실시형태에서는, 축전 소자로서, 특히 리튬 이온 전지를 예로 들어 설명한다. 단, 본 발명은, 이하의 실시형태나 도면에 기재되는 구성에 한정되는 것을 의미하지 않는다. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, an embodiment of a battery element according to the present invention will be described with reference to Figs. The method of manufacturing the capacitor element of the present invention will be described in parallel with the description of the embodiment of the capacitor element. In the following embodiments, a lithium ion battery will be described as an example of a battery element. However, the present invention is not limited to the configurations described in the following embodiments and drawings.

[리튬 이온 전지][Lithium ion battery]

도 1은, 본 실시형태의 리튬 이온 전지(100)의 일부 절결 사시도이다. 도 2는, 도 1에 나타낸 리튬 이온 전지(100)에 있어서, 전지 케이스(60)에 수용되어 있는 발전 요소(50)의 사시도이다. 도 2에서는, 발전 요소(50)의 구성을 알기 쉽게 설명하기 위해, 권취 상태의 발전 요소(50)를 일부 되감은 상태로 나타내고 있다. 그리고, 도 1 및 도 2는, 모두 개략적으로 나타낸 것이며, 본 발명의 설명에 불필요한 세부의 구성은 생략하고 있다. 1 is a partially cut-away perspective view of a lithium ion battery 100 of the present embodiment. 2 is a perspective view of a power generation element 50 housed in a battery case 60 in the lithium ion battery 100 shown in Fig. In Fig. 2, the power generation element 50 in a wound state is partially rewound to clearly illustrate the configuration of the power generation element 50. As shown in Fig. 1 and 2 are all schematically shown, and the details of the structure unnecessary for the description of the present invention are omitted.

도 1에 나타낸 바와 같이, 리튬 이온 전지(100)는, 플러스극 단자(61) 및 마이너스극 단자(62)를 구비한 케이싱으로서의 전지 케이스(60)에 발전 요소(50)를 수용하고, 또한 전지 케이스(60) 내에 비수(非水) 전해질을 포함하는 전해액(E)을 충전함으로써 구성된다. 발전 요소(50)는, 도 2에 나타낸 바와 같이, 세퍼레이터(30), 플러스극(10), 세퍼레이터(30), 및 마이너스극(20)을 순차로 적층하여 적층물을 구성하여, 상기 적층물을 권취한 것이다. 이 적층물에 있어서, 플러스극(10)과 마이너스극(20)은 인접하는 세퍼레이터(30)에 의해 격리되어 있으므로, 적층물을 권취한 상태에서도 플러스극(10)과 마이너스극(20)이 서로 접지되지 않고, 양자는 물리적으로 절연되어 있다. 발전 요소(50)는, 플러스극(10)이 플러스극 단자(61)에, 마이너스극(20)이 마이너스극 단자(62)에 각각 접속된다. 전지 케이스(60)에 충전된 전해액(E)은, 발전 요소(50)를 구성하는 플러스극(10), 마이너스극(20), 및 세퍼레이터(30)에 의해 흡수되고, 발전 요소(50)는 습윤 상태로 된다. 그 결과, 전해액(E) 중의 Li 이온은, 세퍼레이터(30)를 통하여, 플러스극(10)과 마이너스극(20)과의 사이에서 이동 가능한 상태로 된다. 전지 케이스(60)에 대한 전해액(E)의 충전량, 적어도 발전 요소(50)가 전해액(E)을 흡수하여 거의 완전히 습윤 상태로 될 정도이면 되지만, 발전 요소(50)를 구성하는 플러스극(10) 및 마이너스극(20)은 충방전 과정에 의해 체적 변화를 따르는 경우가 있으므로, 도 1에 나타낸 바와 같이, 전지 케이스(60) 내에서 발전 요소(50)의 일부가 침지(沈漬)되는 정도까지 잉여의 전해액(E)을 충전해 두는 것이 바람직하다. 전지 케이스(60)에의 전해액(E)의 충전량은, 발전 요소(50)에 있어서의 액흐트러짐 방지와, 전지 케이스 내의 압력과의 밸런스를 고려하여 적절하게 조정할 수 있다. 이하, 리튬 이온 전지(100)의 구성에 대하여, 상세하게 설명한다. 1, the lithium ion battery 100 includes a battery case 60 as a casing having a positive electrode terminal 61 and a negative electrode terminal 62, And filling the case (60) with an electrolyte (E) containing a non-aqueous electrolyte. 2, the power generation element 50 is constituted by stacking a separator 30, a positive electrode 10, a separator 30, and a negative electrode 20 in this order to form a laminate, . The positive electrode 10 and the negative electrode 20 are separated from each other by the adjacent separator 30 so that the positive electrode 10 and the negative electrode 20 can be electrically connected to each other They are not grounded, and both are physically insulated. The positive electrode 10 is connected to the positive electrode terminal 61 and the negative electrode 20 is connected to the negative electrode terminal 62 respectively. The electrolytic solution E filled in the battery case 60 is absorbed by the positive electrode 10, the negative electrode 20 and the separator 30 constituting the power generation element 50, And becomes a wet state. As a result, Li ions in the electrolytic solution E are allowed to move between the positive electrode 10 and the negative electrode 20 through the separator 30. The charging amount of the electrolytic solution E to the battery case 60 may be at least enough to absorb the electrolytic solution E at least to the power generating element 50 to be almost completely wetted. And the negative electrode 20 may follow the volume change by the charging and discharging process so that the degree to which a part of the power generating element 50 is immersed in the battery case 60 It is preferable to fill the surplus electrolytic solution (E). The amount of the electrolyte solution E charged into the battery case 60 can be appropriately adjusted in consideration of the prevention of liquid scattering in the power generation element 50 and the balance with the pressure in the battery case. Hereinafter, the configuration of the lithium ion battery 100 will be described in detail.

[발전 요소(要素)][Elements of development]

도 3은, 리튬 이온 전지(100)의 주요부로 되는 발전 요소(50)의 구성을 모식적으로 나타낸 단면도이다. 발전 요소(50)는, 기본 구성으로서, 플러스극(10), 마이너스극(20), 및 세퍼레이터(30)를 구비하고 있다. 3 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of a power generation element 50 which is a main part of the lithium ion battery 100. As shown in Fig. The power generation element 50 is provided with a positive electrode 10, a negative electrode 20, and a separator 30 as a basic structure.

<플러스극><Positive pole>

플러스극(10)은, 플러스극 집전체(11)의 표면에 플러스극 합제층(12)을 형성한 것이다. 플러스극 집전체(11)는, 도전성 재료로 이루어지는 박(箔) 또는 필름이 사용된다. 도전성 재료로서는, 알루미늄, 티탄, 니켈, 탄탈, 은, 동, 백금, 금, 철, 스테인레스, 탄소, 및 도전성 폴리머 등을 들 수 있다. 플러스극 집전체(11)의 바람직한 형태는, 알루미늄박이다. 알루미늄박은, 통상, 표면이 산화물(알루미나)로 피복된 안정적인 상태로 되어 있고, 또한 절곡이나 권취 등의 가공이 용이하므로, 리튬 이온 전지의 플러스극용 부재로서 바람직하다. 플러스극 집전체(11)는, 다른 도전성 재료로 표면 처리한 것이라도 상관없다. 플러스극 집전체(11)의 두께는, 10㎛∼30㎛이며, 바람직하게는 12∼20㎛이다. 플러스극 집전체(11)의 두께가 10㎛ 미만인 경우, 플러스극(10)의 기계적 강도가 부족하게 될 우려가 있다. 플러스극 집전체(11)의 두께가 30㎛을 넘으면, 리튬 이온 전지 전체의 용량이나 중량이 증가하여, 패키지 효율이 저하된다. The positive electrode 10 is formed by forming the positive electrode material mixture layer 12 on the surface of the positive electrode collector 11. As the positive electrode current collector 11, a foil or film made of a conductive material is used. Examples of the conductive material include aluminum, titanium, nickel, tantalum, silver, copper, platinum, gold, iron, stainless steel, carbon, and conductive polymers. A preferred form of the positive pole collector 11 is an aluminum foil. The aluminum foil is normally in a stable state in which its surface is covered with an oxide (alumina) and is easily processed such as bending and winding, and therefore, it is preferable as a positive electrode member of a lithium ion battery. The positive electrode current collector 11 may be surface-treated with another conductive material. The thickness of the positive electrode collector 11 is 10 mu m to 30 mu m, preferably 12 to 20 mu m. If the thickness of the positive electrode current collector 11 is less than 10 mu m, there is a possibility that the mechanical strength of the positive electrode 10 is insufficient. If the thickness of the positive electrode current collector 11 exceeds 30 占 퐉, the capacity and weight of the entire lithium ion battery increase, and the package efficiency decreases.

플러스극 합제층(12)은, 플러스극 활물질과 결착제(結着劑)를 포함한다. 플러스극 활물질은, Li 이온을 흡장(吸藏) 또는 흡착 가능한 동시에, Li 이온을 방출 가능한 재료가 사용된다. 플러스극 활물질로서, 예를 들면, 일반식 LiMPO4[M은, 천이(遷移) 금속 중에서 선택되는 적어도 일종]로 표현되는 올리빈형(olivine type) 인산 리튬 화합물, 스피넬형(spinel type) 리튬 천이 금속 화합물인 LiMn2O4 등을 들 수 있다. 올리빈형 인산 리튬 화합물을 예시하면, LiFePO4, LiMnPO4, LiNiPO4, 및 LiCoPO4 등의 천이 금속 인산 리튬 화합물을 들 수 있다. 이 중, LiFePO4는, 자원으로서 풍부하게 존재하는 철을 재료의 일부로 사용하면서, 종래의 리튬 이온 전지와 동등한 에너지 밀도를 기대할 수 있으므로, 플러스극 활물질로서 바람직하게 사용할 수 있다. 또한, 예를 들면, 조성식 LixMnaNibCoCOd(0<x<1.3, a+b+c=1, 1.7≤d≤2.3)로 구성되는 플러스극 활물질이라도 된다. The positive electrode material mixture layer 12 includes a positive electrode active material and a binder. As the positive electrode active material, a material capable of absorbing or adsorbing Li ions and capable of releasing Li ions is used. Examples of the positive electrode active material include an olivine type lithium phosphate compound represented by the general formula LiMPO 4 [M is at least one selected from transition metals], a spinel type lithium transition metal And LiMn 2 O 4 which is a compound. Examples of olivine-type lithium phosphate compounds include transition metal lithium phosphate compounds such as LiFePO 4 , LiMnPO 4 , LiNiPO 4 , and LiCoPO 4 . Of these, LiFePO 4 can be preferably used as a positive electrode active material because it can be expected to have an energy density equivalent to that of a conventional lithium ion battery while using iron, which is abundant as a resource, as a part of the material. Further, it may be a positive electrode active material composed of, for example, a composition formula Li x Mn a Ni b Co c O d (0 <x <1.3, a + b + c = 1, 1.7? D?

결착제는, 플러스극 활물질을 결합하는 바인더이며, 친수성 바인더 또는 소수성 바인더를 사용할 수 있다. 친수성 바인더로서, 예를 들면, 폴리아크릴산(PAA), 카르복시메틸셀룰로오스(CMC), 폴리비닐알코올(PVA), 폴리에틸렌 옥시드(PEO), 및 이들의 폴리머의 염 또는 유도체를 들 수 있다. 상기한 친수성 바인더는, 단독으로 사용 가능하지만, 2종 이상의 혼합물로서 사용하는 것도 가능하다. 소수성 바인더로서, 예를 들면, 폴리불화 비닐리덴(PVDF), 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 에틸렌프로필렌디엔 삼원 공중합체(EPDM), 술폰화 에틸렌 프로필렌 고무, 스티렌 부타디엔 고무(SBR), 불소 고무, 및 이들의 폴리머의 염 또는 유도체를 들 수 있다. 상기 소수성 바인더는, 단독으로 사용 가능하지만, 2종 이상의 혼합물로서 사용하는 것도 가능하다. The binder is a binder that binds the positive electrode active material, and a hydrophilic binder or a hydrophobic binder may be used. Examples of the hydrophilic binder include polyacrylic acid (PAA), carboxymethylcellulose (CMC), polyvinyl alcohol (PVA), polyethylene oxide (PEO), and salts or derivatives of these polymers. The above-mentioned hydrophilic binder may be used alone, but it may be used as a mixture of two or more kinds. Examples of the hydrophobic binder include polyvinylidene fluoride (PVDF), polytetrafluoroethylene (PTFE), polyethylene (PE), polypropylene (PP), ethylene propylene diene terpolymer (EPDM), sulfonated ethylene propylene Rubber, styrene butadiene rubber (SBR), fluorine rubber, and salts or derivatives of these polymers. The hydrophobic binder may be used alone, but it may be used as a mixture of two or more kinds.

플러스극 집전체(11)의 표면에 플러스극 합제층(12)을 형성하는 데 있어서는, 바인더를 용매에 용해 또는 분산시키고, 바인더 용액(분산체)과 플러스극 활물질을 혼합하는 등을 행하여, 조제한 플러스극용 페이스트가 사용된다. 플러스극용 페이스트의 조제에 사용되는 용매는, 플러스극 활물질과 조합시키는 바인더의 종류에 따라 결정된다. 플러스극용 페이스트의 조제에 친수성 바인더가 사용되는 경우, 용매로서, 예를 들면, 물, 알코올, 아세트산 등의 수용성 용매가 사용된다. 소수성 바인더가 사용되는 경우, 용매로서, 예를 들면, N―메틸―2―피롤리돈(NMP), 크실렌, 및 톨루엔 등의 친유성 용매가 사용된다. In forming the positive electrode material mixture layer 12 on the surface of the positive electrode current collector 11, the binder is dissolved or dispersed in a solvent, the binder solution (dispersion material) is mixed with the positive electrode active material, A positive electrode paste is used. The solvent used for preparing the positive electrode paste is determined depending on the type of the binder to be combined with the positive electrode active material. When a hydrophilic binder is used in the preparation of the positive electrode paste, a water-soluble solvent such as water, alcohol, or acetic acid is used as the solvent. When a hydrophobic binder is used, as the solvent, for example, a lipophilic solvent such as N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), xylene, and toluene is used.

플러스극(10)의 도전성을 높이기 위해, 플러스극용 페이스트에 도전조재(導電助劑)를 첨가하여 둘 수가 있다. 도전조재는, 전지 성능에 악영향을 주지 않는 전자 전도성 재료가 사용된다. 그와 같은 도전조재로서, 예를 들면, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 카본 블랙, 카본 휘스커, 탄소 섬유, 천연 흑연, 인조 흑연, 금속분(金屬粉), 및 도전성 세라믹스 등을 들 수 있다. 상기한 도전조재는, 단독으로 사용 가능하지만, 2종 이상의 혼합물로서 사용하는 것도 가능하다. In order to increase the conductivity of the positive electrode 10, a conductive auxiliary material may be added to the positive electrode paste. As the conductive agent, an electron conductive material which does not adversely affect the cell performance is used. Examples of such a conductive agent include acetylene black, ketjen black, carbon black, carbon whisker, carbon fiber, natural graphite, artificial graphite, metal powder, and conductive ceramics. The above-mentioned conductive additive can be used singly, but it can be used as a mixture of two or more kinds.

플러스극 집전체(11)의 표면으로의 플러스극용 페이스트의 도공은, 바 코터(bar coater), 롤 코터, 다이 코터, 및 그라비아 코터 등의 도공 장치를 사용하여 실시할 수 있다. 페이스트의 점도가 충분히 작은 경우에는, 분무기를 사용하여, 플러스극 집전체(11)의 표면에 플러스극용 페이스트를 스프레이함으로써 도공할 수도 있다. 도공된 플러스극용 페이스트를 건조시킴으로써, 페이스트에 포함되는 용매를 휘발시켜 제거한다. 그 후, 프레스기 등을 사용하여 플러스극(10)을 소정의 두께로 압연(壓延)한다. The coating of the positive electrode paste on the surface of the positive electrode current collector 11 can be performed by using a coating device such as a bar coater, a roll coater, a die coater, and a gravure coater. When the viscosity of the paste is sufficiently small, it may be applied by spraying a positive electrode paste on the surface of the positive electrode current collector 11 using an atomizer. By drying the coated positive electrode paste, the solvent contained in the paste is removed by volatilization. Thereafter, the positive electrode 10 is rolled to a predetermined thickness using a press machine or the like.

<마이너스극><Minus pole>

마이너스극(20)은, 마이너스극 집전체(21)의 표면에 마이너스극 합제층(22)을 형성한 것이다. 마이너스극 집전체(21)의 재질 및 두께는, 플러스극(10)에 사용하는 플러스극 집전체(11)와 같다. 따라서, 상세한 설명은 생략한다. The negative electrode 20 is formed by forming a negative electrode material mixture layer 22 on the surface of the negative electrode collector 21. The material and thickness of the negative electrode current collector 21 are the same as those of the positive electrode current collector 11 used for the positive electrode 10. Therefore, detailed description is omitted.

마이너스극 합제층(22)은, 마이너스극 활물질과 결착제(結着劑)를 포함한다. 마이너스극 활물질은, Li 이온을 흡장(吸藏) 또는 흡착 가능한 동시에, Li 이온을 방출 가능한 재료가 사용된다. 마이너스극 활물질로서, 예를 들면, 하드 카본, 소프트 카본, 그래파이트, 및 스피넬형(spinel type) 결정(結晶) 구조를 가지는 티탄산 리튬 등을 들 수 있다. 본 발명에서는, 후술하는 바와 같이 마이너스극의 체적 팽창을 억제하는 관점에서, 마이너스극 활물질로서 하드 카본을 사용하는 것이 바람직하다. 여기서, 입자 직경의 측정에 있어서는, 예를 들면, 레이저 회절(回折) 산란법(散亂法)으로 측정하고, D50은, 레이저 회절 산란법으로 측정되는 입자의 체적 분포 상에서 50%의 체적에 해당하는 입자 직경을 나타낸다. The negative electrode material mixture layer 22 includes a negative electrode active material and a binder. As the negative electrode active material, a material capable of absorbing or adsorbing Li ions and capable of releasing Li ions is used. Examples of the negative electrode active material include hard carbon, soft carbon, graphite, and lithium titanate having a spinel type crystal structure. In the present invention, from the viewpoint of suppressing the volume expansion of the negative electrode as described later, it is preferable to use hard carbon as the negative electrode active material. Here, in the measurement of the particle diameter, for example, it is measured by a laser diffraction scattering method (scattering method), and D50 corresponds to a volume of 50% on the volume distribution of particles measured by a laser diffraction scattering method Lt; / RTI &gt;

결착제는, 마이너스극 활물질을 결합하는 바인더이며, 친수성 바인더 또는 소수성 바인더를 사용할 수 있다. 결착제의 종류 및 선택은, 플러스극(10)에 사용하는 결착제와 같다. 따라서, 상세한 설명은 생략한다. The binder is a binder for binding a negative electrode active material, and a hydrophilic binder or a hydrophobic binder can be used. The type and the selection of the binder are the same as those used for the positive electrode 10. Therefore, detailed description is omitted.

마이너스극 집전체(21)의 표면에 마이너스극 합제층(22)을 형성하는 데 있어서는, 마이너스극 활물질과 바인더와의 혼합물에 용매를 첨가하고, 이것을 혼합하여 조제한 마이너스극용 페이스트가 사용된다. 마이너스극용 페이스트의 조제에 사용되는 용매는, 마이너스극 활물질과 조합시키는 바인더의 종류에 따라 결정되고, 이것은 플러스극용 페이스트의 조제에 사용되는 용매와 같다. 따라서, 상세한 설명은 생략한다. In forming the negative electrode material mixture layer 22 on the surface of the negative electrode current collector 21, a negative electrode paste prepared by adding a solvent to a mixture of a negative electrode active material and a binder and mixing them is used. The solvent used for preparing the negative electrode paste is determined depending on the kind of the binder to be combined with the negative electrode active material and is the same as that used for preparing the positive electrode paste. Therefore, detailed description is omitted.

마이너스극 집전체(21)의 표면으로의 마이너스극용 페이스트의 도공은, 플러스극용 페이스트의 도공에 사용하는 도공 장치와 같은 장치를 사용할 수 있다. 따라서, 상세한 설명은 생략한다. The negative electrode paste may be applied to the surface of the negative electrode current collector 21 by using a device such as a coating device used for coating the positive electrode paste. Therefore, detailed description is omitted.

<세퍼레이터><Separator>

세퍼레이터(30)는, 플러스극(l0)과 마이너스극(20)을 격리하는 동시에, 전해액(E)에 포함되는 비수(非水) 전해질을 투과시키는 기능을 가진다. 도 4는, 도 3의 파선원(X) 내를 확대한 것이며, 세퍼레이터(30)의 단면(斷面)의 구성을 모식적으로 나타낸 단면도이다. 세퍼레이터(30)는, 시트형의 기재(31)와, 기재(31)를 피복하는 피복층(32)을 구비한다. The separator 30 has a function of isolating the positive electrode 10 and the negative electrode 20 from each other and transmitting a non-aqueous electrolyte included in the electrolyte solution E. Fig. 4 is an enlarged view of the broken wave source X of Fig. 3, and is a sectional view schematically showing the structure of the cross section of the separator 30. As shown in Fig. The separator 30 has a sheet-like base material 31 and a covering layer 32 covering the base material 31. [

기재(31)는, 길이 방향(즉, MD 쪽)에서의 강도를 향상시키기 위해, 1축 연신된 것이 사용된다. 기재(31)의 연신 비율은, 예를 들면, 110%∼300%, 바람직하게는 150%∼200%로 조정된다. 또한, 기재(31)는, 다공질 시트나 부직포 등의 다공질 재료로 구성된다. 다공질 재료는, 세퍼레이터(30)에 의한 전해액(E)의 흡상(吸上) 능력을 충분히 확보하기 위해, JIS P 8117에 준거하여 측정되는 투기도(透氣度)로서, 150초/cc 이상의 성능을 가지는 것이 바람직하다. 기재(31)의 재질로서는, 폴리에틸렌(PE) 및 폴리프로필렌(PP) 등의 폴리올레핀계 수지, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 및 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT) 등의 폴리에스테르계 수지, 폴리아크릴로니트릴계 수지, 폴리페닐렌 설파이드계 수지, 폴리이미드계 수지, 및 불소 수지 등을 들 수 있다. 기재(31)는, 계면활성제 등으로 표면 처리한 것이라도 상관없다. In order to improve the strength in the longitudinal direction (that is, on the MD side), the substrate 31 is uniaxially stretched. The stretching ratio of the base material 31 is adjusted to, for example, 110% to 300%, preferably 150% to 200%. The base material 31 is made of a porous material such as a porous sheet or a nonwoven fabric. The porous material preferably has a performance of not less than 150 sec / cc as a degree of permeability measured in accordance with JIS P 8117 in order to sufficiently secure the ability of the separator (30) to absorb the electrolyte (E) . As the material of the substrate 31, a polyolefin resin such as polyethylene (PE) and polypropylene (PP), a polyester resin such as polyethylene terephthalate (PET) and polybutylene terephthalate (PBT), a polyacrylonitrile Based resin, a polyphenylene sulfide-based resin, a polyimide-based resin, and a fluororesin. The substrate 31 may be surface-treated with a surfactant or the like.

피복층(32)은, 기재(31)를 보강하는 기능을 가지고, 기재(31) 중 적어도 한쪽 면에 형성된다. 도 4에서는, 기재(31) 중, 마이너스극(20)에 면하는 측에 피복층(32)을 형성한 것을 예시하고 있다. 피복층(32)에 의한 기재(31)의 보강에 대해서는, 후술하는 「세퍼레이터의 이방성 구조」의 항목에서 상세하게 설명한다. 피복층(32)은, 섬유(32a), 필러(32b), 및 바인더(32c)를 포함하는 복합 재료로 구성된다. 복합 재료로 함으로써, 기재(31)가 효과적으로 보강되어, 세퍼레이터(30) 전체의 강도를 향상시킬 수 있다. 섬유(32a)는, 배향성을 가지는 것이 사용된다. 여기서, 「배향성」이란, 섬유(32a)가 섬유 직경보다 큰 섬유 길이를 가지고 있고[어스펙트비가 큰: 어스펙트비는 2차원 형상의 물체의 장변(長邊)과 단변(短邊)의 길이의 비율을 나타냄], 섬유 길이의 방향을 대략 정돈된 상태로 배열 가능한 성질을 의미한다. 예를 들면, 섬유(32a)를 수지에 혼합하고, 상기 수지를 연신 배율 120%로 1축 연신한 경우, 수지 중의 섬유(32a)의 30% 이상이 섬유 길이를 대략 평행하게 하여 배열하고 있으면, 상기 섬유(32a)는 배향성을 가지는 것이라고 볼 수가 있다. [예를 들면, 어스펙트비가 소정값 이상(예를 들면, 5 이상)을 섬유라고 정의하고, 그 섬유의 30% 이상이 기재의 MD 방향과 30° 이상의 각도를 가지는 것이라고 생각해도 된다.] 섬유(32a)의 섬유 직경은, 평균 섬유 직경으로서 2㎚∼200㎚가 바람직하고, 20㎚∼150㎚가 더욱 바람직하다. 섬유 직경이 2㎚ 미만인 경우, 섬유 자체의 강도가 부족하여, 섬유(32a)를 배향시켜도 상기 배향 방향으로 충분한 강도가 발현하지 않을 우려가 있다. 한편, 섬유 직경이 200㎚를 넘으면, 섬유(32a)의 강직성이 높아지므로, 섬유(32a)를 배향시키는 것이 곤란해지는 경우가 있다. 배향성을 가지는 섬유(32a)로서는, 예를 들면, 셀룰로오스 섬유, 아라미드(aramid) 섬유, 유리 섬유 등을 들 수 있다. 이들 섬유(32a)는, 바인더(32c)와의 친화성을 높이므로, 표면 수식 등의 표면 처리를 한 것이라도 상관없다. 필러(32b)는, 피복층(32) 중에서의 섬유(32a)의 과도한 미끄러짐을 억제하기 위해 첨가된다. 섬유(32a)의 사이에 필러(32b)를 존재하게 해두면, 섬유(32a)를 배향시킬 때 섬유(32a)의 사이에 적절한 저항이 발생하여, 필러(32b)를 통하여 섬유(32a)끼리의 결합력을 높일 수 있다. 그 결과, 피복층(32) 자체의 강도를 향상시킬 수 있다. 필러(32b)로서는, 예를 들면, 무기 입자가 바람직하다. 예를 들면, 산화물 입자, 질화물 입자, 이온 결정 입자, 공유 결합성 결정 입자, 점토 입자, 광물자원 유래 물질 또는 이들의 인조 물질의 입자 등을 들 수 있다. 산화물 미립자로서는, 예를 들면, 산화철, SiO2, Al2O3, TiO2, BaTiO2, ZrO, 알루미나―실리카 복합 산화물 등의 입자를 들 수 있다. 질화물 입자로서는, 예를 들면, 질화 알루미늄, 질화 규소 등의 입자를 들 수 있다. 이온 결정 입자로서는, 예를 들면, 불화 칼슘, 불화 바륨, 황산 바륨 등의 입자를 들 수 있다. 공유 결합성 결정 입자로서는, 예를 들면, 실리콘, 다이아몬드 등의 입자를 들 수 있다. 점토 입자로서는, 예를 들면, 탈크(talc), 몬모릴로나이트 등의 입자를 들 수 있다. 광물자원 유래 물질 또는 이들의 인조 물질의 입자로서는, 예를 들면, 마이트(알루미나 수화물), 제올라이트, 아파타이트(apatite), 카올린(kaolin), 물라이트(mullite), 스피넬, 올리빈, 견운모, 벤트나이트, 운모 등의 입자를 들 수 있다. 필러(32b)의 사이즈는, 평균 입자 직경으로서 2㎚∼3000㎚가 바람직하고, 10㎚∼500㎚가 더욱 바람직하다. 필러(32b)의 사이즈가 2㎚ 미만인 경우, 섬유(32a)가 배향되었을 때 필러(32b)가 섬유(32a)의 사이를 빠져나가기 쉬워, 섬유(32a)끼리의 결합력을 충분히 높일 수 없게 될 우려가 있다. 한편, 필러(32b)의 사이즈가 3000㎚를 넘으면, 필러(32b)의 분산성이 악화되어 균질한 피복층(32)을 형성할 수 없게 될 우려가 있다. 또한, 필러(32b)가 기재(31)의 다공질 구조에 들어간 경우, 전해액(E)의 투과를 방해할 가능성도 있다. 바인더(32c)는, 섬유(32a)와 필러(32b)를 접착 가능한 것이면 되므로, 플러스극(10) 또는 마이너스극(20)의 제작에 사용한 것과 동일한 친수성 바인더 또는 소수성 바인더를 사용할 수 있다. 그리고, MD 방향과 각도를 가지고 섬유를 배향시키는 방법으로서는, 예를 들면, 배향된 섬유를 존재시킨 용기에 롤러의 일부를 침지(浸漬)시켜, 배향된 섬유를 골라내어 그라비아 도공시키면 되지만, 그 이외의 방법이라도 된다. 예를 들면, 도공 용액 중의 섬유를 용기 내에서 배향시켜도 되고 판오목부(板凹部)의 치수를 가로 방향으로 약간 길게 하여 배향시켜도 되고, 이들에 한정되지 않는다. 그리고, 세퍼레이터의 구성을 기재와 피복층에 의해 구성하는 예를 기술하였으나, 본 발명의 작용 및 효과로부터, 그 구성에 한정할 필요는 없다. 예를 들면, 폴리에틸렌을 폴리프로필렌으로 상하로부터 끼워넣은 3층 구조 세퍼레이터(접합시켜 세퍼레이터)라도 된다. 또한, 기재를 아라미드로 코팅한 구성(피복층이 아라미드 섬유)이라도 된다. 또한, 세퍼레이터가 전극과 접착하는 접착 세퍼레이터라도 된다. 세퍼레이터가 단층(單層)이라도 전해질이 폴리머 또는 폴리머 겔인 경우에, 세퍼레이터와 전해질의 조합으로, 구조적으로 세퍼레이터와 전해질의 배향이 이방적(異方的)으로 되는 경우도 포함된다. 그리고, 세퍼레이터의 제법은 용제를 사용하는 습식, 용제를 이용하지 않는 건식 중 어느 것이라도 된다. The coating layer 32 has a function of reinforcing the base material 31 and is formed on at least one side of the base material 31. [ 4 illustrates that the coating layer 32 is formed on the side of the substrate 31 which faces the negative electrode 20. In Fig. The reinforcement of the base material 31 by the coating layer 32 will be described in detail in the item of &quot; anisotropic structure of separator &quot; which will be described later. The coating layer 32 is composed of a composite material including a fiber 32a, a filler 32b, and a binder 32c. By using the composite material, the base material 31 is effectively reinforced, and the strength of the entire separator 30 can be improved. The fiber 32a having an orientation property is used. Here, the term &quot; orientation &quot; means that the fiber 32a has a fiber length larger than the fiber diameter (the aspect ratio is large: the aspect ratio is the length of the long side and the short side of the two- ], And the property that the direction of the fiber length can be arranged in a substantially ordered state. For example, when the fibers 32a are mixed with a resin and the resin is uniaxially stretched at a draw ratio of 120%, if 30% or more of the fibers 32a in the resin are arranged with the lengths of the fibers approximately parallel to each other, The fibers 32a may be considered to have an orientation. (For example, it may be considered that a fiber has an aspect ratio of not less than a predetermined value (for example, 5 or more) as fibers, and 30% or more of the fibers have an angle of 30 degrees or more with respect to the MD direction of the substrate. The average fiber diameter of the fiber 32a is preferably 2 nm to 200 nm, more preferably 20 nm to 150 nm. If the fiber diameter is less than 2 nm, the strength of the fiber itself is insufficient, and even if the fiber 32a is oriented, there is a possibility that sufficient strength is not expressed in the alignment direction. On the other hand, if the fiber diameter exceeds 200 nm, the rigidity of the fiber 32a becomes high, and it may be difficult to orient the fiber 32a. Examples of the fiber 32a having an orientation property include cellulose fiber, aramid fiber, glass fiber, and the like. Since these fibers 32a increase the affinity with the binder 32c, they may be subjected to surface treatment such as surface modification. The filler 32b is added to suppress excessive slippage of the fibers 32a in the coating layer 32. [ When a filler 32b is made to exist between the fibers 32a, an appropriate resistance is generated between the fibers 32a when the fibers 32a are oriented, and the resistance of the fibers 32a through the filler 32b The bonding force can be increased. As a result, the strength of the coating layer 32 itself can be improved. As the filler 32b, for example, inorganic particles are preferable. For example, oxide particles, nitride particles, ionic crystal grains, covalent crystal grains, clay particles, mineral resource-derived materials, or particles of these synthetic materials can be cited. As the fine oxide particles, e.g., iron oxide, SiO 2, Al 2 O 3, TiO 2, BaTiO 2, ZrO, alumina-silica, etc. may be mentioned particles of the complex oxide. Examples of the nitride particles include particles of aluminum nitride, silicon nitride and the like. Examples of the ionic crystal grains include particles of calcium fluoride, barium fluoride, barium sulfate and the like. Examples of the covalent crystal particles include particles of silicon, diamond, and the like. Examples of the clay particles include particles such as talc and montmorillonite. Examples of the particles of the mineral resource-derived material or the artificial material thereof include inorganic particles such as mite (alumina hydrate), zeolite, apatite, kaolin, mullite, spinel, olivine, sericite, bentonite , Mica, and the like. The size of the filler 32b is preferably 2 nm to 3000 nm as the average particle diameter, and more preferably 10 nm to 500 nm. When the size of the filler 32b is less than 2 nm, the filler 32b tends to escape between the fibers 32a when the fibers 32a are oriented, and the bonding force between the fibers 32a may not be sufficiently increased . On the other hand, when the size of the filler 32b exceeds 3,000 nm, the dispersibility of the filler 32b is deteriorated, and there is a fear that a uniform coating layer 32 can not be formed. In addition, when the filler 32b enters the porous structure of the base material 31, there is a possibility that the permeation of the electrolyte solution E may be interrupted. The binder 32c may be one which can adhere the fibers 32a and the filler 32b and therefore the same hydrophilic binder or hydrophobic binder as used for the production of the positive electrode 10 or the negative electrode 20 can be used. As a method for orienting the fiber with the MD direction and angle, for example, a part of the roller is immersed in a container in which the oriented fiber is present, and the oriented fiber is picked out and coated with gravure. . For example, the fibers in the coating solution may be oriented in the container, and the dimension of the plate concave portion may be slightly longer in the transverse direction, but the present invention is not limited thereto. Although an example in which the constitution of the separator is constituted by the substrate and the covering layer is described, from the operation and the effect of the present invention, the constitution is not limited to the constitution. For example, a three-layer structure separator (a separator which is joined to each other) in which polyethylene is sandwiched from above and below with polypropylene may be used. Further, the substrate may be coated with aramid (the covering layer may be aramid fiber). Further, the separator may be an adhesive separator in which the separator is bonded to the electrode. Even when the separator is a single layer, the case where the electrolyte is a polymer or a polymer gel includes the case where the orientation of the separator and the electrolyte becomes anisotropic structurally by the combination of the separator and the electrolyte. The separator may be produced by either wet process using a solvent or dry process without using a solvent.

[전해액][Electrolytic solution]

Li 이온의 이동을 매개하는 전해액(E)은, 비수 용매에 전해질염을 용해시킨 것이다. 비수 용매로서는, 예를 들면, 프로필렌 카보네이트, 에틸렌 카보네이트, 부틸렌 카보네이트, 클로로에틸렌 카보네이트, 및 비닐렌 카보네이트 등의 환형(環形) 카보네이트류, γ―브티로락톤, 및γ―발레로락톤 등의 환형 에스테르류, 디메틸카보네이트, 디에틸카보네이트, 및 에틸메틸카보네이트 등의 쇄상(鎖狀) 카보네이트류를 들 수 있다. 이들 비수 용매는, 단독으로 사용 가능하지만, 2종 이상의 혼합물로서 사용하는 것도 가능하다. 전해질염으로서는, Li 이온염이 사용되고, 예를 들면, LiPF6, LiC1O4, LiBF4, LiAsF6, 및 LiSbF6 등을 들 수 있다. 이들 전해질염은, 단독으로 사용 가능하지만, 2종 이상의 혼합물로서 사용하는 것도 가능하다. The electrolytic solution (E) mediating the migration of Li ions is obtained by dissolving an electrolytic salt in a non-aqueous solvent. Examples of the nonaqueous solvent include cyclic carbonates such as propylene carbonate, ethylene carbonate, butylene carbonate, chloroethylene carbonate and vinylene carbonate, cyclic carbonates such as? -Butyrolactone,? -Valerolactone and the like And chain carbonates such as esters, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, and ethyl methyl carbonate. These nonaqueous solvents can be used alone, but they can also be used as a mixture of two or more kinds. As the electrolyte salt, a Li ion salt is used, and for example, LiPF 6 , LiC 1 O 4 , LiBF 4 , LiAsF 6 , and LiSbF 6 can be given. These electrolytic salts can be used alone, but they can also be used as a mixture of two or more kinds.

[세퍼레이터의 이방성 구조][Anisotropic Structure of Separator]

리튬 이온 전지(100)를 제조하는 데 있어서는, 플러스극(10)과 마이너스극(20)을 세퍼레이터(30)에 의해 격리하여 적층한 적층체를 권취 장치에 의해 감아올려 발전 요소(50)로 한다. 세퍼레이터(30)는, 다공질 재료를 1축 연신하여 시트형의 기재(31)를 형성하는 기재 형성 단계와, 기재(31) 중 적어도 한쪽 면에 수지를 포함하는 재료[섬유(32a), 필러(32b), 및 바인더(32c)를 포함하는 복합 재료]를 도공하여 피복층(32)을 형성하는 피복층 형성 단계에 의해 형성된다. 이 때, 세퍼레이터(30)가 변형되거나, 단열되거나 하는 원인은, 세퍼레이터(30)의 제작에 사용하는 기재(31)가 특정한 방향으로 연신되어 있는 것에 관계되어 있다. 기재 형성 단계에서, 다공질 재료를 1축 연신하여 시트형의 기재(31)를 형성하면, 기재(31)는 연신 방향인 MD 방향의 강도가 높아져, 권취 작업에 견딜 수 있는 것으로 된다. 그런데, 기재(31)의 연신 방향과 직교하는 TD 방향에 대해서는, 연신의 효과가 얻어지지 않으므로, 충분한 강도를 유지할 수 없는 경우가 있다. In producing the lithium ion battery 100, the stacked body obtained by laminating the positive electrode 10 and the negative electrode 20 separated by the separator 30 is wound up by a winding device to form the power generation element 50 . The separator 30 is formed by a base material forming step of uniaxially stretching a porous material to form a sheet-like base material 31 and a step of forming a base material 31 on at least one surface of the base material 31 ), And a binder 32c) to form a coating layer 32. The coating layer 32 is formed by a coating layer forming step in which the coating layer 32 is formed. The reason why the separator 30 is deformed or insulated at this time is that the base material 31 used for manufacturing the separator 30 is stretched in a specific direction. When the porous material is uniaxially stretched to form the sheet-like base material 31 in the base material forming step, the strength of the base material 31 in the MD direction, which is the stretching direction, becomes high, and the base material 31 can withstand the winding work. However, in the TD direction orthogonal to the stretching direction of the base material 31, the effect of stretching can not be obtained, so that sufficient strength can not be maintained.

그래서, 본 발명자들은, 기재(31)의 TD 방향에 대해서도 충분한 강도를 발현시키기 위해, 예의(銳意) 연구를 행했던 바, 기재(31) 상에 복합 재료를 도공하여 피복층(32)을 형성하는 피복층 형성 단계를 실행하는 데 있어서, 상기 복합 재료를 기재(31)의 연신 방향(MD 방향)과는 상이한 방향으로 도공하면, 피복층(32)이 배향된 것으로 되고, 기재(31)와 피복층(32)을 구비한 세퍼레이터(30)의 강도를 전체로서 향상시키는 것이 가능해지는 것을 발견하였다. 그리고, 이 때 기재(31) 상에 형성된 피복층(32)은, 기재(31)의 연신 방향과는 상이한 방향으로 배향된 특이한 구조를 구비한 것임을 확인하였다. 본 명세서에서는, 이 피복층(32)이 가지는 특이적인 구조를 「이방성 구조」라고한다. 피복층(32)의 이방성 구조는, 주로, 복합 재료에 포함되는 섬유(32a)가 배향됨으로써 발현하는 것이다. 따라서, 복합 재료에 사용하는 섬유(32a)에는, 전술한 배향성을 가지는 섬유가 바람직하게 사용된다. The present inventors have conducted intensive studies in order to develop sufficient strength even in the TD direction of the base material 31. The inventors of the present invention have found that a coating material for forming a coating layer 32 is formed by coating a composite material on a base material 31, (MD direction) of the base material 31, the coating layer 32 is oriented, and the base material 31 and the coating layer 32 are oriented in the same direction, It is possible to improve the strength of the separator 30 provided with the separator 30 as a whole. At this time, it was confirmed that the coating layer 32 formed on the base material 31 had a specific structure oriented in a direction different from the stretching direction of the base material 31. In this specification, the specific structure of the coating layer 32 is referred to as &quot; anisotropic structure &quot;. The anisotropic structure of the coating layer 32 is mainly expressed by orienting the fibers 32a contained in the composite material. Therefore, fibers having the above-described orientation property are preferably used for the fibers 32a used for the composite material.

기재(31)와 이방성 구조를 가지는 피복층(32)을 적층한 세퍼레이터(30)는, 기재(31)만으로는 강도를 유지하기 어려운 세퍼레이터의 TD 방향이 피복층(32)에 의해 양호한 밸런스로 보강된 것으로 된다. 여기서, 기재(31)의 연신 방향에 수직인 방향(TD 방향)에 있어서의 인장 강도 STD와, 기재(31)의 연신 방향(MD 방향)에 있어서의 인장 강도 SMD와의 비(STD/SMD)가 0.3 이상으로 조정되는 것이 바람직하다. 또한, 인장 강도 STD가 40 N/㎟ 이상으로 조정되는 것이 바람직하다. 이와 같이 인장 강도를 조정함으로써, 세퍼레이터(30)의 TD 방향에서의 인장 강도 STD가 일정 이상으로 유지되게 되므로, 세퍼레이터의 변형이나 단열을 확실하게 방지할 수 있다. The separator 30 in which the substrate 31 and the coating layer 32 having an anisotropic structure are laminated is reinforced in good balance by the coating layer 32 in the TD direction of the separator, . The ratio (S TD / S TD ) of the tensile strength S TD in the direction perpendicular to the stretching direction (TD direction) of the base material 31 to the tensile strength S MD in the stretching direction (MD direction) S MD ) is adjusted to 0.3 or more. It is also preferable that the tensile strength S TD is adjusted to 40 N / mm 2 or more. By adjusting the tensile strength in this way, the tensile strength S TD of the separator 30 in the TD direction is maintained at a certain level or more, so that deformation and heat insulation of the separator can be reliably prevented.

본 발명의 축전 소자에 있어서 독특한 특징을 가지는 이방성 구조를 구비한 세퍼레이터(30)에 대하여, 대표적인 3가지의 실시형태를 설명한다. Three representative embodiments will be described for a separator 30 having an anisotropic structure having unique characteristics in the capacitor element of the present invention.

<제1 실시형태>&Lt; First Embodiment >

도 5는, 제1 실시형태에 관한 세퍼레이터(30)의 구성을 모식적으로 나타낸 분해사시도이다. 세퍼레이터(30)는, 1축 연신된 기재(31)와, 기재(31)의 표면을 피복하는 피복층(32)을 구비하고 있다. 기재(31)는, 도 5에 나타낸 바와 같이, MD 방향[지면(紙面)의 세로 방향]으로 연신되어 있다. 따라서, 기재(31)는, MD 방향에서는 강도가 높여져 있지만, TD 방향에서는 변형이나 단열이 발생하기 쉽게 되어 있다. 피복층(32)은, 섬유(32a), 필러(32b), 및 바인더(32c)를 포함하는 복합 재료를, 화살표 D1 방향으로 도공하여 형성되어 있다. D1 방향은, 기재의 연신 방향인 MD 방향과는 상이한 방향이다. 그러므로, 피복층(32) 중의 섬유(32a)는, 대략 D1 방향으로 배향된 것으로 되어 있다. 따라서, 피복층(32)은, D1 방향으로 배향된 이방성 구조를 가진다. 5 is an exploded perspective view schematically showing the structure of the separator 30 according to the first embodiment. The separator 30 has a uniaxially stretched base material 31 and a covering layer 32 covering the surface of the base material 31. [ As shown in Fig. 5, the base material 31 is stretched in the MD direction (longitudinal direction of the paper surface). Therefore, although the strength of the base material 31 is increased in the MD direction, deformation and heat insulation are likely to occur in the TD direction. The coating layer 32 is formed by coating a composite material containing fibers 32a, a filler 32b and a binder 32c in the direction of arrow D1. The D1 direction is a direction different from the MD direction which is the stretching direction of the substrate. Therefore, the fibers 32a in the coating layer 32 are oriented substantially in the direction D1. Therefore, the coating layer 32 has an anisotropic structure oriented in the direction D1.

여기서, 제1 실시형태의 세퍼레이터(30)에 있어서, 예를 들면, 기재(31)에 TD 방향의 인장력 P1이 작용한 경우에 대하여 검토한다. TD 방향의 인장력 P1은, 기재(31)와 함께 피복층(32)에도 작용하게 되지만, 상기 인장력 P1은 피복층(32)의 섬유(32a)에 의해 일부를 경감시킬 수 있다. 제1 실시형태의 경우, D1 방향과 TD 방향이 이루는 각도를 θ1으로 하면, 피복층(32)의 섬유(32a)는, 인장력 P1을 D1 방향으로 분산시킨 벡터 성분인 P1·cosθ1의 힘을 부담할 수 있다. 따라서, 기재(31)에 인장력 P1의 전부가 작용하지 않는다. 이와 같이, 이방성 구조를 가지는 피복층(32)은, MD 방향 이외의 방향에 대하여 기재(31)를 보강하도록 기능하므로, 세퍼레이터(30)의 변형이나 단열을 억제할 수 있다. Here, a case is described in which the tensile force P1 in the TD direction acts on the base material 31, for example, in the separator 30 of the first embodiment. The tensile force P1 in the TD direction acts on the coating layer 32 together with the base material 31. However, the tensile force P1 can be partially alleviated by the fibers 32a of the coating layer 32. [ In the case of the first embodiment, assuming that the angle formed by the D1 direction and the TD direction is? 1, the fibers 32a of the cover layer 32 bear the force of P1 cos? 1 which is a vector component in which the tensile force P1 is dispersed in the D1 direction . Therefore, all of the tensile force P1 does not act on the base material 31. [ Thus, the coating layer 32 having an anisotropic structure functions to reinforce the base material 31 in a direction other than the MD direction, so that deformation and heat insulation of the separator 30 can be suppressed.

<제2 실시형태>&Lt; Second Embodiment >

도 6은, 제2 실시형태에 관한 세퍼레이터(30)의 구성을 모식적으로 나타낸 분해사시도이다. 세퍼레이터(30)는, 1축 연신된 기재(31)와, 기재(3l)의 표면을 피복하는 피복층(32)을 구비하고 있다. 기재(31)는, 제1 실시형태의 것과 동일한 구조를 가지고 있고, 상세한 설명은 생략한다. 피복층(32)은, 섬유(32a), 필러(32b), 및 바인더(32c)를 포함하는 복합 재료를, 화살표 D2 방향으로 도공하여 형성되어 있다. D2 방향은, 기재의 연신 방향인 MD 방향에 수직인 방향, 즉 TD 방향에 거의 일치한다. 그러므로, 피복층(32) 중의 섬유(32a)는, 대략 D2 방향으로 배향된 것으로 되어 있다. 따라서, 피복층(32)은, D2 방향으로 배향된 이방성 구조를 가진다. 이 경우의 이방성 구조를, 특히 「수직 배향 구조」라고 한다. 6 is an exploded perspective view schematically showing the structure of the separator 30 according to the second embodiment. The separator 30 has a uniaxially stretched base material 31 and a covering layer 32 covering the surface of the base material 31. [ The substrate 31 has the same structure as that of the first embodiment, and a detailed description thereof will be omitted. The coating layer 32 is formed by coating a composite material containing fibers 32a, a filler 32b and a binder 32c in the direction of arrow D2. The D2 direction almost coincides with the direction perpendicular to the MD direction, i.e., the TD direction, of the substrate. Therefore, the fibers 32a in the coating layer 32 are oriented substantially in the D2 direction. Therefore, the coating layer 32 has an anisotropic structure oriented in the D2 direction. The anisotropic structure in this case is referred to as &quot; vertical alignment structure &quot;.

여기서, 제2 실시형태의 세퍼레이터(30)에 있어서, 제1 실시형태와 마찬가지로, 기재(31)에 TD 방향의 인장력 P2가 작용한 경우에 대하여 검토한다. TD 방향의 인장력 P2는, 기재(31)와 함께 피복층(32)에도 작용하게 되지만, 상기 인장력 P2는 피복층(32)의 섬유(32a)에 의해 대부분을 경감시킬 수 있다. 제2 실시형태의 경우, D2 방향과 TD 방향이 거의 일치하므로, 피복층(32)의 섬유(32a)는, 인장력 P2를 그대로 부담할 수 있다. 따라서, 인장력 P2의 대부분은 기재(31)에는 작용하지 않는다. 이와 같이, 수직 배향 구조를 가지는 피복층(32)은, TD 방향에 있어서 기재(31)를 확실하게 보강할 수 있으므로, 세퍼레이터(30)의 변형이나 단열을 방지할 수 있다. Here, a case in which the tensile force P2 in the TD direction acts on the base material 31 in the separator 30 of the second embodiment as in the first embodiment will be examined. The tensile force P2 in the TD direction acts on the coating layer 32 together with the base material 31. However, the tensile force P2 can be largely reduced by the fibers 32a of the coating layer 32. [ In the case of the second embodiment, since the D2 direction and the TD direction are almost the same, the fibers 32a of the covering layer 32 can bear the tensile force P2 as it is. Therefore, most of the tensile force P2 does not act on the base material 31. [ As described above, the covering layer 32 having a vertically aligned structure can reliably reinforce the base material 31 in the TD direction, so that deformation and heat insulation of the separator 30 can be prevented.

<제3 실시형태>&Lt; Third Embodiment >

도 7은, 제3 실시형태에 관한 세퍼레이터(30)의 구성을 모식적으로 나타낸 분해사시도이다. 세퍼레이터(30)는, 1축 연신된 기재(31)와, 기재(31)의 표면을 피복하는 피복층(32)을 구비하고 있다. 기재(31)는, 제1 실시형태의 것과 동일한 구조를 가지고 있고, 상세한 설명은 생략한다. 피복층(32)은, 섬유(32a), 필러(32b), 및 바인더(32c)를 포함하는 복합 재료를 2회로 나누어 도공함으로써 형성된다. 1회째의 도공에서는 복합 재료를 화살표 D3 방향으로 도공하고, 2회째의 도공에서는 복합 재료를 화살표 D4 방향으로 도공한다. 이로써, 기재(31) 상에 제1 피복층(32A)과 제2 피복층(32B)이 형성된다. 그러므로, 제1 피복층(32A) 중의 섬유(32a)는, 대략 D3 방향으로 배향되고, 제2 피복층(32B) 중의 섬유(32a)는, 대략 D4 방향으로 배향된 것으로 되어 있다. 따라서, 피복층(32)은, 제1 피복층(32A)이 D3 방향으로 배향된 이방성 구조를 가지고, 제2 피복층(32B)이 D4 방향으로 배향된 이방성 구조를 가진다. 여기서, D3 방향과 D4 방향은, 기재(31)의 연신 방향인 MD 방향으로부터 보았을 때 선대칭의 관계에 있다. 그래서, 이 경우의 이방성 구조를, 특히 「대칭 배향 구조」라고 한다. 7 is an exploded perspective view schematically showing the structure of the separator 30 according to the third embodiment. The separator 30 has a uniaxially stretched base material 31 and a covering layer 32 covering the surface of the base material 31. [ The substrate 31 has the same structure as that of the first embodiment, and a detailed description thereof will be omitted. The coating layer 32 is formed by coating the composite material including the fibers 32a, the filler 32b, and the binder 32c in two divided portions. In the first coating, the composite material is coated in the direction of arrow D3, and in the second coating, the composite material is coated in the direction of arrow D4. As a result, the first coating layer 32A and the second coating layer 32B are formed on the base material 31. Therefore, the fibers 32a in the first coating layer 32A are oriented substantially in the D3 direction, and the fibers 32a in the second coating layer 32B are oriented substantially in the D4 direction. Therefore, the coating layer 32 has an anisotropic structure in which the first coating layer 32A is oriented in the D3 direction and a second coating layer 32B is oriented in the D4 direction. Here, the D3 direction and the D4 direction are in a line-symmetrical relationship when viewed from the MD direction, which is the stretching direction of the base material 31. [ Therefore, the anisotropic structure in this case is referred to as a &quot; symmetric alignment structure &quot;.

여기서, 제3 실시형태의 세퍼레이터(30)에 있어서, 제1 실시형태와 마찬가지로, 기재(31)에 TD 방향의 인장력 P3가 작용한 경우에 대하여 검토한다. TD 방향의 인장력 P3은, 기재(31)와 함께 피복층(32)에도 작용하게 되지만, 상기 인장력 P3은 피복층(32)의 섬유(32a)에 의해 일부를 경감시킬 수 있다. 제3 실시형태의 경우, D3 방향과 TD 방향이 이루는 각도를 θ2로 하고, D4 방향과 TD 방향이 이루는 각도를 θ3로 하면, 제1 피복층(32A)의 섬유(32a)는, 인장력 P3을 D3 방향으로 분산시킨 벡터 성분인 P3·cosθ2의 힘을 부담할 수 있다. 또한, 제2 피복층(32B)의 섬유(32a)는, 인장력 P3을 D4 방향으로 분산시킨 벡터 성분인 P3·cosθ3의 힘을 부담할 수 있다. D3 방향과 D4 방향은, 전술한 바와 같이 기재(31)의 연신 방향인 MD 방향으로부터 보았을 때 선대칭의 관계에 있으므로, θ2와 θ3는 각도가 형성되는 측은 반대이지만, 그 크기는 같아진다. 그러므로, P3·cosθ2와 P3·cosθ3은 크기가 같게 되고, 양자는 세퍼레이터(30)의 양측으로 양호한 밸런스로 분산되게 된다. 따라서, 인장력 P3의 대부분은 기재(31)에는 작용하지 않는다. 이와 같이, 대칭 배향 구조를 가지는 피복층(32)은, TD 방향에 있어서 기재(31)를 양호한 밸런스로 보강할 수 있으므로, 세퍼레이터(30)의 변형이나 단열을 방지할 수 있다. In the separator 30 of the third embodiment, a case in which tensile force P3 in the TD direction acts on the base material 31 as in the first embodiment will be examined. The tensile force P3 in the TD direction acts on the coating layer 32 together with the base material 31. However, the tensile force P3 can be partially alleviated by the fibers 32a of the coating layer 32. [ In the case of the third embodiment, when the angle formed between the D3 direction and the TD direction is? 2 and the angle formed by the D4 direction and the TD direction is? 3, the fibers 32a of the first coating layer 32A have a tensile force P3 of D3 It is possible to bear the force of P3 占 θ o? 2, which is a vector component dispersed in a direction. Further, the fibers 32a of the second coating layer 32B can bear the force of P3 占 θ o? 3, which is a vector component obtained by dispersing the tensile force P3 in the D4 direction. Since the directions D3 and D4 are in a line-symmetrical relationship when viewed from the MD direction which is the stretching direction of the base material 31 as described above, the sides on which the angles are formed are opposite to each other, but the sizes are the same. Therefore, P3 占 θ o? 2 and P3 占 θ o? 3 have the same size, and both are dispersed with good balance to both sides of the separator 30. Therefore, most of the tensile force P3 does not act on the base material 31. [ As described above, the coating layer 32 having a symmetrical alignment structure can reinforce the base material 31 in a good balance in the TD direction, so that deformation and heat insulation of the separator 30 can be prevented.

그리고, 제3 실시형태에서는, 피복층(32)을 2층으로 구성하였지만, 피복층(32)을 3층 이상으로 구성하는 것도 가능하다. 피복층(32)이 3층 이상의 경우에 대해서도, 2개 이상의 층의 사이에서 대칭 배향 구조를 가지도록, 기재(31)에 복합 재료가 도공되어 있으면 된다. In the third embodiment, the coating layer 32 is composed of two layers, but it is also possible to have three or more layers of the coating layer 32. [ Even if the coating layer 32 has three or more layers, a composite material may be coated on the base material 31 so as to have a symmetrical alignment structure between two or more layers.

<다른 실시형태><Other Embodiments>

제1 실시형태 내지 제3 실시형태에서 설명한 세퍼레이터(30)는, 기재(31) 상에 이방성 구조를 가지는 피복층(32)을 적층함으로써 기재(31)를 보강하고, 세퍼레이터(30)의 변형이나 단열을 방지하는 것이었지만, 전극측의 연구에 의해서도 세퍼레이터(30)의 변형이나 단열을 방지할 수 있다. 발전 요소(50)에 있어서, 세퍼레이터(30) 및 마이너스극(20)은, 세퍼레이터(30) 측의 피복층(32)과 마이너스극(20) 측의 마이너스극 합제층(22)이 면하도록 배치되어 있지만, 예를 들면, 리튬 이온 전지(100)의 사용 시에 발생할 수 있는 마이너스극(20)의 체적 팽창을 억제할 수 있어, 마이너스극(20)의 표면의 평탄성이 유지되므로, 세퍼레이터(30)가 마이너스극(20)으로부터 과도하게 압박받지 않아, 세퍼레이터(30)의 변형이나 단열의 방지에 효과적이다. 이 점에 대하여, 여러 가지 검토를 행했던 바, 마이너스극(20)의 마이너스극 활물질로서, 입자 직경(d50)이 2㎛∼8㎛의 하드 카본을 사용한 경우, 마이너스극(20)의 체적 팽창을 효과적으로 억제할 수 있는 것이 판명되었다. 따라서, 세퍼레이터(30)와 입자 직경(d50)이 2㎛∼8㎛의 하드 카본을 포함하는 마이너스극(20)을 적층하면 피복층(32)과 마이너스극 합제층(22)이 면한 상태로 되어도, 마이너스극(20)으로부터 세퍼레이터(30)에 과잉의 응력이 작용하지 않아, 제1 실시형태 내지 제3 실시형태에서 설명한 피복층(32)의 이방성 구조에 의한 기재(31)의 보강과 상승적(相乘的)으로, 세퍼레이터(30)의 변형이나 단열을 확실하게 방지하는 것이 가능해진다. The separator 30 described in the first to third embodiments can be obtained by reinforcing the base material 31 by laminating the coating layer 32 having an anisotropic structure on the base material 31 and by deforming the separator 30, But it is also possible to prevent deformation and thermal insulation of the separator 30 by the research on the electrode side. The separator 30 and the negative electrode 20 are disposed so that the coating layer 32 on the side of the separator 30 faces the negative electrode material mixture layer 22 on the negative electrode 20 side However, the volume expansion of the negative electrode 20, which may occur when the lithium ion battery 100 is used, can be suppressed, and the flatness of the surface of the negative electrode 20 can be maintained. Therefore, Is not excessively pressed by the negative electrode 20 and is effective for preventing deformation and heat insulation of the separator 30. [ When various investigations have been made on this point, it has been found that when the hard carbon having a particle diameter d50 of 2 m to 8 m is used as the negative electrode active material of the negative electrode 20, the volume expansion of the negative electrode 20 It can be effectively inhibited. Therefore, even if the negative electrode 20 including the hard carbon having the particle diameter d50 of 2 탆 to 8 탆 is laminated on the separator 30 and the coating layer 32 and the negative electrode material mixture layer 22 face each other, Excessive stress does not act on the separator 30 from the negative electrode 20 and the reinforcement of the base material 31 by the anisotropic structure of the coating layer 32 described in the first to third embodiments, It is possible to reliably prevent the deformation and the heat insulation of the separator 30 from occurring.

본 발명은, 주로, 전기 자동차(EV), 하이브리드 카(HEV), 플러그인 하이브리드 카(PHEV) 등의 차량탑재용 전원으로서 사용되는 2차 전지(리튬 이온 전지 등)에 적용할 수 있지만, 휴대 전화기, 스마트 폰 등의 이동체 통신 단말기, 태블릿형(tablet type) 컴퓨터, 노트북 등의 정보 단말기의 구동 전원으로서 사용되는 2차 전지(리튬 이온 전지 등)에 있어서도 적용할 수 있다. The present invention can be applied mainly to a secondary battery (such as a lithium ion battery) used as an in-vehicle power source such as an electric vehicle (EV), a hybrid car (HEV), a plug-in hybrid car (PHEV) , A mobile communication terminal such as a smart phone, a tablet type computer, a secondary battery (such as a lithium ion battery) used as a driving power source for an information terminal such as a notebook computer.

10; 플러스극
12; 플러스극 합제층
20; 마이너스극
22; 마이너스극 합제층
30; 세퍼레이터
31; 기재
32; 피복층
32a; 섬유
32b; 필러
32c; 바인더
100; 리튬 이온 전지(축전 소자)
10; Positive pole
12; The positive electrode material mixture layer
20; Negative pole
22; The negative polar compound layer
30; Separator
31; materials
32; Coating layer
32a; fiber
32b; filler
32c; bookbinder
100; Lithium ion battery (charge accumulator)

Claims (9)

플러스극 활물질(活物質)을 포함하는 플러스극 합제층(合劑層)이 형성된 플러스극;
마이너스극 활물질을 포함하는 마이너스극 합제층이 형성된 마이너스극; 및
상기 플러스극과 상기 마이너스극을 격리하는 세퍼레이터(separator);
를 포함하는 축전 소자로서,
상기 세퍼레이터는, 1축 연신(延伸)된 시트형(sheet type)의 기재(基材)와, 상기 기재의 적어도 한쪽 면을 피복하는 피복층을 구비하고,
상기 피복층은, 상기 기재의 연신 방향과는 상이한 방향으로 배향된 이방성(異方性) 구조를 가지는,
축전 소자.
A positive electrode formed with a positive electrode mixture layer (positive electrode layer) containing a positive electrode active material (active material);
A negative electrode formed with a negative electrode mixture layer containing a negative electrode active material; And
A separator separating the positive electrode and the negative electrode from each other;
And a power storage device,
Wherein the separator has a sheet type base material which is uniaxially stretched and a coating layer which covers at least one side of the base material,
Wherein the coating layer has an anisotropic structure oriented in a direction different from a stretching direction of the substrate,
Charging device.
제1항에 있어서,
상기 피복층은, 상기 이방성 구조로서, 상기 기재의 연신 방향에 수직인 방향으로 배향된 수직 배향 구조를 가지는, 축전 소자.
The method according to claim 1,
Wherein the coating layer has the vertical alignment structure oriented in a direction perpendicular to the stretching direction of the substrate as the anisotropic structure.
제1항에 있어서,
상기 피복층은, 상기 이방성 구조로서, 상기 기재의 연신 방향으로부터 보았을 때 선대칭으로 되는 대칭 배향 구조를 가지는, 축전 소자.
The method according to claim 1,
Wherein the coating layer has the symmetric orientation structure in which the anisotropic structure is line-symmetrical when viewed from the drawing direction of the substrate.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 세퍼레이터는, 상기 기재의 연신 방향에 수직인 방향에서의 인장(引張) 강도 STD와, 상기 기재의 연신 방향에서의 인장 강도 SMD와의 비(STD/SMD)가 O.3 이상으로 조정되어 있는, 축전 소자.
4. The method according to any one of claims 1 to 3,
Wherein the separator, and the tension (引張) S TD strength in the direction perpendicular to the stretching direction of the base material, at least the MD tensile strength S ratio (S TD / S MD) with in the stretching direction of the base material O.3 Adjusted capacitive elements.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 세퍼레이터는, 상기 기재의 연신 방향에 수직인 방향에서의 인장 강도 STD가 40 N/㎟ 이상으로 조정되어 있는, 축전 소자.
5. The method according to any one of claims 1 to 4,
Wherein the separator has a tensile strength S TD adjusted to 40 N / mm 2 or more in a direction perpendicular to the stretching direction of the substrate.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 피복층은, 배향성을 가지는 섬유, 필러 및 바인더를 포함하는 복합 재료로 구성되는, 축전 소자.
6. The method according to any one of claims 1 to 5,
Wherein the coating layer is composed of a composite material including fibers having orientation, a filler and a binder.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 마이너스극 활물질은, 입자 직경(d50)이 2㎛∼8㎛의 하드 카본인, 축전 소자.
7. The method according to any one of claims 1 to 6,
Wherein the negative electrode active material is a hard carbon having a particle diameter (d50) of 2 탆 to 8 탆.
플러스극 활물질을 포함하는 플러스극 합제층이 형성된 플러스극과, 마이너스극 활물질을 포함하는 마이너스극 합제층이 형성된 마이너스극을 세퍼레이터로 격리하여 적층하는 축전 소자의 제조 방법으로서,
상기 세퍼레이터는, 1축 연신되어 시트형의 기재를 형성하는 기재 형성 단계; 및
상기 기재의 적어도 한쪽 면에 수지를 포함하는 재료를 도공(塗工)하여 피복층을 형성하는 피복층 형성 단계;
를 포함하고,
상기 피복층 형성 단계에서, 상기 수지를 포함하는 재료는, 상기 기재의 연신 방향과는 상이한 방향으로 도공되는,
축전 소자의 제조 방법.
1. A method of manufacturing a capacitor element comprising: forming a positive electrode having a positive electrode mixture layer containing a positive electrode active material and a negative electrode having a negative electrode mixture layer containing a negative electrode active material,
Wherein the separator comprises: a substrate forming step of forming a sheet-like base material by uniaxially stretching; And
A coating layer forming step of coating a material containing a resin on at least one side of the substrate to form a coating layer;
Lt; / RTI &gt;
In the coating layer forming step, the material including the resin is coated in a direction different from the stretching direction of the substrate,
A method of manufacturing a capacitor element.
플러스극 활물질을 포함하는 플러스극 합제층이 형성된 플러스극;
마이너스극 활물질을 포함하는 마이너스극 합제층이 형성된 마이너스극; 및
상기 플러스극과 상기 마이너스극을 격리하는 세퍼레이터;를 포함하는 축전 소자로서,
상기 세퍼레이터는, 시트형의 기재와, 상기 기재의 적어도 한쪽 면을 피복하는 피복층을 구비하고,
상기 피복층은, 상기 기재의 연신 방향과는 상이한 방향으로 배향된 이방성 구조를 가지는,
축전 소자.
A positive electrode formed with a positive electrode mixture layer containing a positive electrode active material;
A negative electrode formed with a negative electrode mixture layer containing a negative electrode active material; And
And a separator for isolating the positive electrode and the negative electrode from each other,
Wherein the separator comprises a sheet-like base material and a coating layer covering at least one surface of the base material,
Wherein the coating layer has an anisotropic structure oriented in a direction different from a stretching direction of the substrate,
Charging device.
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