KR20160079698A - 리튬 이온 2차 전지 - Google Patents

리튬 이온 2차 전지 Download PDF

Info

Publication number
KR20160079698A
KR20160079698A KR1020150184978A KR20150184978A KR20160079698A KR 20160079698 A KR20160079698 A KR 20160079698A KR 1020150184978 A KR1020150184978 A KR 1020150184978A KR 20150184978 A KR20150184978 A KR 20150184978A KR 20160079698 A KR20160079698 A KR 20160079698A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
positive electrode
mixture layer
negative electrode
material mixture
current collector
Prior art date
Application number
KR1020150184978A
Other languages
English (en)
Inventor
신이치로 사카구치
츠토무 오시마
Original Assignee
오토모티브 에너지 서플라이 가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 오토모티브 에너지 서플라이 가부시키가이샤 filed Critical 오토모티브 에너지 서플라이 가부시키가이샤
Publication of KR20160079698A publication Critical patent/KR20160079698A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/058—Construction or manufacture
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/46—Separators, membranes or diaphragms characterised by their combination with electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/058—Construction or manufacture
    • H01M10/0585—Construction or manufacture of accumulators having only flat construction elements, i.e. flat positive electrodes, flat negative electrodes and flat separators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M2004/025—Electrodes composed of, or comprising, active material with shapes other than plane or cylindrical
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y02E60/122—
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

본 개시의 실시형태에 따른 리튬 이온 2차 전지는, 정극 집전체의 주면에 형성되고, 또한, 리튬 이온을 흡장 또는 방출하는 정극 활물질을 포함하는 정극 합제층과, 부극 집전체의 주면에 형성되고, 또한, 리튬 이온을 흡장 또는 방출하는 부극 활물질을 포함하는 부극 합제층과, 상기 정극 합제층과 상기 부극 합제층 사이에 형성된 전해질층과, 상기 정극 합제층에 포함되는 점감부의 표면의 일부를 덮는 절연체를 구비하고, 상기 점감부는, 상기 정극 합제층의 종단을 향하여 점감되는 두께를 갖고, 상기 정극 집전체의 상기 주면에 직교하는 리튬 이온 2차 전지의 단면 상에서, 상기 점감부의 표면과 상기 절연체의 단이 접하는 점을 지나는 상기 정극 집전체의 주면의 수선과, 상기 정극 집전체의 상기 주면과, 상기 점감부의 상기 표면에 의하여 획정되는 제1 영역의 면적이, 상기 단면을 포함하는 면 상에서, 상기 정극 합제층의 상면에 접하고, 또한, 상기 수선에 직교하는 직교선과, 상기 수선과, 상기 점감부의 상기 표면에 의하여 획정되는 제2 영역의 면적보다 작다.

Description

리튬 이온 2차 전지{LITHIUM ION SECONDARY BATTERY}
본 개시는, 리튬 이온 2차 전지에 관한 것이다.
리튬 이온 2차 전지의 정극과 부극의 단락을 방지하기 위하여, 정극 및/또는 부극의 일부에 절연성의 테이프(이하 "절연 테이프"라고 한다)가 형성되는 기술이 알려져 있다. 예를 들어, 일본 공개특허공보 2006-147392호는, 절연 테이프가, 정극에 포함되는 정극 집전체의 주면의 일부와, 정극에 도착(塗着)되어 있는 정극 합제층 중, 그 두께가 경사져 감소하면서 그 도착 종단을 향하는 부분의 표면의 일부를 덮도록 구성된 리튬 이온 2차 전지가 개시되어 있다.
일본 공개특허공보 2006-147392호에 개시된 구성을 갖는 리튬 이온 2차 전지를 처음 충전할 때, 정극 합제층에 포함되는 리튬 이온 중, 피복 표면의 하방의 영역에 포함되는 리튬 이온은, 비피복 표면의 하방의 영역에 포함되는 리튬 이온과 합류된다. 여기서, 피복 표면이란, 후술하는 정극 합제층의 점감부의 표면 중, 절연 테이프에 의해 덮인 부분을 의미한다. 또한, 비피복 표면이란, 점감부의 표면 중, 절연 테이프에 의해 덮여 있지 않은 부분을 의미한다. 여기서, 점감부란, 정극 합제층의 종단을 향하여 점차 감소되어 가는 두께를 갖는 당해 층의 종단부를 의미한다.
이 때문에, 비피복 표면의 하방의 영역에서는, 리튬 이온의 흐름이 집중된다. 그 결과, 비피복 표면으로부터는, 비피복 표면의 하방의 영역에 포함되는 리튬 이온뿐만 아니라, 피복 표면의 하방의 영역에 포함되는 리튬 이온도 방출된다.
그런데, 일본 공개특허공보 2006-147392호에 개시되어 있는 바와 같은 종래의 구성에서는, 정극 합제층에 대향하는 부극 합제층은, 비피복 표면의 하방의 영역에 포함되는 리튬 이온, 및, 피복 표면의 하방의 영역에 포함되는 리튬 이온의 전부를 흡장할 수 있도록 설계되어 있지는 않다. 따라서, 부극 합제층이 흡장할 수 없었던 리튬 이온이 금속 리튬 혹은 리튬 화합물(이하, 종합하여 "리튬 화합물"이라고도 한다)로서 부극의 표면에 석출되는 경우가 있다. 부극의 표면에 석출된 리튬 화합물은, 전지 성능을 저하시키는 요인이 된다.
일본 공개특허공보 제2006-147392호(2006.06.08)
본 개시의 목적은, 상기 과제를 해결하는 것, 즉, 리튬 화합물의 석출에서 기인되는 리튬 이온 2차 전지의 전지 성능의 저하를 방지하는 것이다.
본 개시의 일 양태에 따른 리튬 이온 2차 전지는, 정극 집전체의 주면에 형성되고, 또한, 리튬 이온을 흡장 또는 방출하는 정극 활물질을 포함하는 정극 합제층과, 부극 집전체의 주면에 형성되고, 또한, 리튬 이온을 흡장 또는 방출하는 부극 활물질을 포함하는 부극 합제층과, 상기 정극 합제층과 상기 부극 합제층 사이에 형성된 전해질층과, 상기 정극 합제층에 포함되는 점감부의 표면의 일부를 덮는 절연체를 구비하고, 상기 점감부는, 상기 정극 합제층의 종단을 향하여 점감되는 두께를 갖고, 상기 정극 집전체의 상기 주면에 직교하는 리튬 이온 2차 전지의 단면 상에서, 상기 점감부의 표면과 상기 절연체의 단이 접하는 점을 지나는 상기 정극 집전체의 주면에의 수선과, 상기 정극 집전체의 상기 주면과, 상기 점감부의 상기 표면에 의하여 획정되는 제1 영역의 면적이, 상기 단면을 포함하는 면 상에서, 상기 정극 합제층의 상면에 접하고, 또한, 상기 수선에 직교하는 직교선과, 상기 수선과, 상기 점감부의 상기 표면에 의하여 획정되는 제2 영역의 면적보다 작다.
또한, 상기 리튬 이온 2차 전지의 상기 정극 합제층의 점감부의 표면은, 당해 표면에 2점 이상의 접점에서 접하는 접선을 갖고, 또한, 상기 접선 상의 적어도 2개의 인접하는 상기 접점 사이에 있어서 오목한 부분을 갖고, 상기 절연체의 단은, 상기 2개의 인접하는 상기 접점 중 어느 곳의 사이에 위치하고 있어도 된다.
본 개시의 실시형태에 의하면, 리튬 화합물의 석출에서 기인되는 리튬 이온 2차 전지의 전지 성능의 저하를 방지할 수 있다.
도 1은, 본 실시형태의 리튬 이온 2차 전지의 일례의 개략을 나타내는 사시도이다.
도 2는, 도 1의 리튬 이온 2차 전지의 I-I선을 따른 모식적인 단면도이다.
도 3은, 도 2의 II선으로 둘러싸인 부분의 확대도이다.
도 4는, 비교예의 정극 활물질층의 단부의 확대도이다.
도 5는, 본 실시형태의 변형예에 있어서의 도 2의 II선으로 둘러싸인 부분의 확대도이다.
하기의 상세 설명에서는, 설명을 목적으로, 개시된 실시형태에 대한 완벽한 이해를 위해 다양하고 자세한 내용이 명기되어 있다. 그러나 하나 혹은 그 이상의 실시형태가 이와 같은 구체적인 설명 없이 실시될 수 있다. 다른 예에서는 주지의 구조와 장치들을 도면의 간략화를 위해 개략적으로 제시한다.
본 개시의 실시형태에 따른 리튬 이온 2차 전지는, 정극 집전체의 주면에 형성되고, 또한, 리튬 이온을 흡장 또는 방출하는 정극 활물질을 포함하는 정극 합제층과, 부극 집전체의 주면에 형성되고, 또한, 리튬 이온을 흡장 또는 방출하는 부극 활물질을 포함하는 부극 합제층과, 상기 정극 합제층과 상기 부극 합제층 사이에 형성된 전해질층과, 상기 정극 합제층에 포함되는 점감부의 표면의 일부를 덮는 절연체를 구비하고, 상기 점감부는, 상기 정극 합제층의 종단을 향하여 점감되는 두께를 갖고, 상기 정극 집전체의 상기 주면에 직교하는 리튬 이온 2차 전지의 단면 상에서, 상기 점감부의 표면과 상기 절연체의 단이 접하는 점을 지나는 상기 정극 집전체의 주면에의 수선과, 상기 정극 집전체의 상기 주면과, 상기 점감부의 상기 표면에 의하여 획정되는 제1 영역의 면적이, 상기 단면을 포함하는 면 상에서, 상기 정극 합제층의 상면에 접하고, 또한, 상기 수선에 직교하는 직교선과, 상기 수선과, 상기 점감부의 상기 표면에 의하여 획정되는 제2 영역의 면적보다 작다.
이하, 본 개시의 리튬 이온 2차 전지에 대하여 상세하게 설명한다.
(1) 리튬 이온 2차 전지
도 1은, 본 개시의 일 실시형태에 따른 리튬 이온 2차 전지의 일례의 개략을 나타내는 사시도이다. 도 2는, 도 1에 나타낸 리튬 이온 2차 전지의 I-I선을 따른 모식적인 단면도이다. 본 실시형태는, 라미네이트 필름의 외장재를 갖는 리튬 이온 2차 전지이다.
도 1 및 도 2에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태의 리튬 이온 2차 전지(1)의 구조에서는, 실제로 그 내부에서 충방전 반응이 진행되는 대략 직사각형의 발전 요소(10)가, 전지의 외장재인 라미네이트 필름(22)의 내부에 봉지되어 있다. 상세하게는, 이 리튬 이온 2차 전지의 구성에서는, 고분자층과 금속층을 포함하는 복합 라미네이트 필름이 전지 외장재로서 사용된다. 그리고, 그 외장재 내에 수납된 발전 요소(10)의 주변부의 외장재 전부가 열융착으로 접합됨으로써, 발전 요소(10)가 외장재 내에 밀봉되어 있다.
발전 요소(10)는, 적층된 부극(11), 전해질층(13), 및 정극(12)을 갖도록 구성되어 있다. 부극(11)은, 부극 집전체(111)의 양 주면(발전 요소의 최하층 및 최상층에 위치하는 부극 집전체의 편면)에 배치된 부극 합제층(110)을 갖는다. 정극(12)은, 정극 집전체(121)의 양 주면에 배치된 정극 합제층(120)을 갖고 있다. 구체적으로는, 1개의 부극 합제층(110)과 이것에 인접하는 정극 합제층(120)이, 전해질층(13)을 개재하여 대향하도록, 부극(11)과, 전해질층(13)과, 정극(12)이 이 순으로 적층되어 있다.
이에 의해, 인접하는 부극(11), 전해질층(13), 및 정극(12)은, 1개의 단전지층을 구성한다. 따라서, 본 실시형태의 리튬 이온 2차 전지(1)는, 복수의 단전지층이 적층되어, 전기적으로 병렬 접속되는 구성을 갖는다고도 할 수 있다. 발전 요소(10)의 양 최외층으로서, 부극이 형성되어 있다.
부극 집전체(111) 및 정극 집전체(121)의 각각에는, 각 전극(부극(11) 및 정극(12))과 도통되는 부극 태브(18) 및 정극 태브(19)가 장착되어 있다. 부극 태브(18) 및 정극 태브(19)는, 라미네이트 필름(22)의 단부에 끼워지도록 라미네이트 필름(22)의 외부로 도출되어 있다. 부극 태브(18) 및 정극 태브(19)는, 필요에 따라 부극 단자 리드(20) 및 정극 단자 리드(21)를 개재하여, 각 전극의 부극 집전체(111) 및 정극 집전체(121)에 초음파 용접 혹은 저항 용접 등에 의해 장착되어 있어도 된다(도 2에는 이 형태를 나타낸다). 단, 부극 집전체(111)의 연장된 부분이, 부극 태브(18)로서 라미네이트 필름(22)으로부터 도출되어 있어도 된다. 마찬가지로, 정극 집전체(121)의 연장된 부분이 정극 태브(19)로서 전지 외장재로부터 도출되어도 된다.
이하, 본 형태의 리튬 이온 2차 전지를 구성하는 부재에 대하여 간단히 설명한다. 단, 이들 부재는, 하기의 형태에 사용되는 부재만으로 제한되지 않는다. 종래 공지의 형태에 따른 부재도 마찬가지로 채용될 수 있다.
(1-1)정극 또는 부극
(1-1-1)집전체
집전체는 도전성 재료로 구성된다. 그 양면에 배치된 활물질층을 갖는 집전체는, 전지의 전극을 구성한다.
집전체를 구성하는 재료는, 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 금속을 포함하는 집전체가 사용된다. 이러한 금속으로서, 구체적으로는, 알루미늄, 니켈, 철, 스테인리스강, 티탄, 및 구리 등을 들 수 있다. 이들 외에, 니켈과 알루미늄의 클래드재, 구리와 알루미늄의 클래드재, 혹은 이들 금속을 조합한 도금재 등이 사용될 수 있다. 또한, 알루미늄에 의해 피복된 표면을 갖는 금속박을 사용해도 된다. 그 중에서도, 전자 전도성 및 전지 작동 전위의 관점에서, 알루미늄, 스테인리스강, 및 구리를 채용해도 된다.
집전체의 크기는, 전지의 사용 용도에 따라 결정된다. 예를 들어, 고에너지 밀도가 요구되는 대형의 전지에는, 면적이 큰 집전체가 사용된다. 집전체의 두께도 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 통상, 1~100μm 정도의 두께를 갖는 집전체가 사용된다.
(1-1-2)정극 합제층
정극 합제층은 정극 활물질을 포함한다. 정극 활물질은, 방전시에 이온을 흡장하고, 또한, 충전시에 이온을 방출할 수 있는 조성을 갖는다. 이러한 정극 활물질의 일례로는, 천이 금속과 리튬의 복합 산화물인 리튬-천이 금속 복합 산화물을 들 수 있다. 구체적으로는, LiCoO2 등의 Li·Co계 복합 산화물, LiNiO2 등의 Li·Ni계 복합 산화물, 스피넬 구조를 갖는 LiMn2O4 등의 Li·Mn계 복합 산화물, LiFeO2 등의 Li·Fe계 복합 산화물, 및 이들 복합 산화물에 포함되는 천이 금속의 일부를 다른 원소에 의해 치환하여 얻어지는 복합 산화물 등을 사용할 수 있다. 이들 리튬-천이 금속 복합 산화물은, 반응성 및 사이클 특성이 우수하고, 또한, 저렴한 재료이다. 그 때문에, 이들 재료를 전극에 사용함으로써, 출력 특성이 우수한 전지를 형성하는 것이 가능하다. 이 외에, 상기 정극 활물질로는, LiFePO4 등의 천이 금속과 리튬을 포함하는 인산 화합물 및 황산 화합물; V2O5, MnO2, TiS2, MoS2, 및 MoO3 등의 천이 금속 산화물 및 황화물; PbO2, AgO, NiOOH 등을 사용할 수도 있다. 상기 정극 활물질은, 단독으로 사용되어도 되고, 혹은, 2종 이상의 혼합물로서 사용되어도 된다.
정극 활물질의 평균 입자경은, 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 이 평균 입자경은, 정극 활물질의 고용량화, 반응성, 및 사이클 내구성의 관점에서는, 1~100μm로, 특히 1~20μm로 설정된다. 평균 입자경이 이러한 범위에 있으면, 고출력 조건 하에서의 충방전시에 있어서의 2차 전지의 내부 저항의 증대가 억제된다. 그 때문에, 충분한 전류를 취출할 수 있다. 한편, 정극 활물질이 2차 입자인 경우에는, 당해 2차 입자를 구성하는 1차 입자의 평균 입자경이 10nm~1μm의 범위로 설정된다. 단, 본 실시형태에서는, 이 평균 입자는, 반드시 상기 범위에 제한되지는 않는다. 단, 제조 방법에 따라 다르기도 하지만, 정극 활물질이 응집 혹은 괴상 등에 의해 2차 입자화되어 있지 않아도 되는 것은 말할 필요도 없다. 이러한 정극 활물질의 입경 및 1차 입자의 입경으로는, 레이저 회절법을 이용하여 얻어지는 메디안 직경을 사용할 수 있다. 한편, 정극 활물질의 종류 및 제조 방법 등에 따라, 당해 정극 활물질이 취할 수 있는 형상이 다르다. 예를 들어, 구상(분말상), 판상, 바늘상, 기둥상, 및 각상 등을 들 수 있다. 단, 정극 활물질의 형상은, 이들에 한정되지 않는다. 어느 형상을 갖는 정극 활물질도 문제 없이 사용할 수 있다. 충방전 특성 등의 전지 특성을 향상시킬 수 있는 최적의 형상을 적절히 선택할 수 있다.
(1-1-3)부극 합제층
부극 합제층은 부극 활물질을 포함한다. 부극 활물질은, 방전시에 이온을 방출하고, 또한, 충전시에 이온을 흡장할 수 있는 조성을 갖는다. 부극 활물질은, 리튬을 가역적으로 흡장 및 방출할 수 있는 것이면 특별히 제한되지 않는다. 부극 활물질의 예로는, Si 및 Sn 등의 금속, TiO, Ti2O3, TiO2, SiO2, SiO, 및 SnO2 등의 금속 산화물, Li4 / 3Ti5 / 3O4 및 Li7MnN 등의 리튬과 천이 금속의 복합 산화물, Li-Pb계 합금, Li-Al계 합금, Li, 천연 흑연, 인조 흑연, 카본 블랙, 활성탄, 카본 파이버, 코크스, 소프트 카본, 및 하드 카본 등의 탄소 재료 등을 들 수 있다. 상기 부극 활물질은, 단독으로 사용되어도 되고 혹은 2종 이상의 혼합물로서 사용되어도 된다.
한편, 부극 활물질의 입자경 및 형상은, 특별히 제한되지 않는다. 여러 가지 형상의 부극 활성 물질이 사용 가능하다.
활물질층에는, 필요하면, 그 밖의 물질이 포함되어도 된다. 예를 들어, 도전 조제 및 바인더 등이 포함될 수 있다. 또한, 이온 전도성 폴리머가 포함되는 경우에는, 상기 폴리머를 중합시키기 위한 중합 개시제가 포함되어도 된다.
도전 조제란, 활물질층의 도전성을 향상시키기 위하여 배합되는 첨가물을 말한다. 도전 조제로는, 아세틸렌 블랙, 카본 블랙, 케첸 블랙, 및 그라파이트 등의 카본 분말, 기상 성장 탄소 섬유(VGCF; 등록상표) 등의 여러 탄소 섬유, 및 팽창 흑연 등을 들 수 있다. 그러나, 본 실시형태에 사용되는 도전 조제가 이들에 한정되지 않는 것은 말할 필요도 없다.
본 실시형태에 사용되는 바인더의 예로는, 폴리불화비닐리덴(PVdF), 폴리이미드, PTFE, SBR, 및 합성 고무계 바인더 등을 들 수 있다. 그러나, 본 실시형태에 사용되는 바인더가 이들에 한정되지 않는 것은 말할 필요도 없다.
활물질층에 포함되는 성분의 배합비는, 특별히 한정되지 않는다. 배합비는, 리튬 이온 2차 전지에 대한 공지의 지견을 적절히 참조함으로써 조정될 수 있다. 활물질층의 두께에 대해서도 특별히 제한은 없다. 리튬 이온 2차 전지에 대한 종래 공지의 지견이 적절히 참조될 수 있다. 일례를 들면, 활물질층의 두께는, 10~100μm 정도, 특히 20~50μm로 설정된다. 활물질층이 10μm 정도 이상이면, 충분한 전지 용량이 확보될 수 있다. 한편, 활물질층이 100μm 정도 이하이면, 전극 심부(집전체측)에 리튬 이온이 확산되기 어려워짐에 따라, 내부 저항이 증대된다는 문제의 발생이 억제될 수 있다.
(1-1-4)전해질층
본 형태에 따른 전해질층은, 세퍼레이터에 유지되어 있는 액체 전해질 또는 고분자 겔 전해질을 포함한다.
(1-1-5)세퍼레이터
세퍼레이터는, 정극과 부극 사이의 리튬 이온 전도성을 확보하기 위하여, 전해액을 유지하는 기능, 및, 정극과 부극 사이의 격벽으로서의 기능을 갖는다. 본 실시형태에 사용되는 세퍼레이터를 구성하는 재료는, 특별히 제한되지 않는다. 종래 공지의 재료를 포함하는 세퍼레이터를 사용할 수 있다. 예를 들어, 전해질(특히 전해액)을 흡수, 유지, 또는 담지할 수 있는 고분자 재료를 포함하는 다공성 시트 세퍼레이터, 혹은 부직포 세퍼레이터 등이 사용될 수 있다. 또한, 이것 이외에도, 셀룰로오스 혹은 세라믹을 포함하는 세퍼레이터를 사용해도 된다.
다공성 시트 세퍼레이터에 사용되는 고분자 재료로는, 예를 들어, 폴리에틸렌(PE) 및 폴리프로필렌(PP) 등의 폴리올레핀, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 및 폴리이미드 등을 들 수 있다. 또한, 부직포 세퍼레이터에 사용되는 재료로는, 예를 들어, 면, 레이온, 아세테이트, 나일론, 폴리에스테르, 폴리프로필렌 및 폴리에틸렌 등의 폴리올레핀, 폴리이미드, 그리고 아라미드 수지 등을 들 수 있다.
세퍼레이터의 제조 방법도 특별히 제한되지 않는다. 종래 공지의 방법을 적절히 참조하여, 본 실시형태에 사용되는 세퍼레이터를 제조할 수 있다. 예를 들어, 고분자 재료로 이루어지는 다공성 시트 세퍼레이터를 사용하고, 고분자 재료를 1축 또는 2축 연신함으로써, 당해 시트 세퍼레이터에 미다공을 형성할 수 있다.
(1-1-6)전해질
액체 전해질은, 용매에 용해되어 있는 지지염으로서의 리튬염을 포함한다. 용매로는, 예를 들어, 디메틸카보네이트(DMC), 디에틸카보네이트(DEC), 디프로필카보네이트(DPC), 에틸메틸카보네이트(EMC), 프로피온산메틸(MP), 아세트산메틸(MA), 포름산메틸(MF), 4-메틸디옥소란(4MeDOL), 디옥소란(DOL), 2-메틸테트라히드로푸란(2MeTHF), 테트라히드로푸란(THF), 디메톡시에탄(DME), 에틸렌카보네이트(EC), 프로필렌카보네이트(PC), 부틸렌카보네이트(BC), 및 γ-부티로락톤(GBL) 등을 들 수 있다. 이들 용매 중의 1개가 단독으로 사용되어도 되고, 2 이상의 용매가 조합된 혼합물이 사용되어도 된다.
또한, 지지염(리튬염)은, 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, LiPF6, LiBF4, LiClO4, LiAsF6, LiTaF6, LiSbF6, LiAlCl4, Li2B10Cl10, LiI, LiBr, LiCl, LiAlCl, LiHF2, 및 LiSCN 등의 무기산 음이온염, LiCF3SO3, Li(CF3SO2)2N, LiBOB(리튬비스옥살레이트보레이트), 및 LiBETI(리튬비스(퍼플루오로에틸술포닐이미드); Li(C2F5SO2)2N이라고도 기재) 등의 유기산 음이온염 등을 들 수 있다. 이들 전해질염 중의 1개가 단독으로 사용되어도 되고, 혹은, 2 이상의 전해질염의 혼합물이 사용되어도 된다.
고분자 겔 전해질은, 리튬 이온 전도성을 갖는 매트릭스 폴리머에 주입된 상기의 액체 전해질을 포함하도록 구성된다. 리튬 이온 전도성을 갖는 매트릭스 폴리머로는, 예를 들어, 폴리에틸렌옥사이드를 주쇄 또는 측쇄에 갖는 폴리머(PEO), 폴리프로필렌옥사이드를 주쇄 또는 측쇄에 갖는 폴리머(PPO), 폴리에틸렌글리콜(PEG), 폴리아크릴로니트릴(PAN), 폴리메타크릴산에스테르, 폴리불화비닐리덴(PVdF), 폴리불화비닐리덴과 헥사플루오로프로필렌의 공중합체(PVdF-HFP), 폴리(메틸아크릴레이트)(PMA), 및 폴리(메틸메타크릴레이트)(PMMA) 등을 들 수 있다. 또한, 상기의 폴리머 등의 혼합물, 변성체, 유도체, 랜덤 공중합체, 교호 공중합체, 그래프트 공중합체, 및 블록 공중합체 등도 사용할 수 있다. 이들 중, PEO, PPO, 및 그들의 공중합체, PVdF, 및 PVdF-HFP를 사용할 수 있다. 이러한 매트릭스 폴리머에는, 리튬염 등의 전해질염이 잘 용해될 수 있다. 또한, 매트릭스 폴리머는, 가교 구조가 형성됨으로써, 우수한 기계적 강도를 발휘할 수 있다.
(1-2)태브
도 1 및 도 2에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태의 리튬 이온 2차 전지 외부로 전류를 취출할 목적에서, 집전체에 전기적으로 접속된 태브(정극 태브 및 부극 태브)가 외장재로서의 라미네이트 필름의 외부로 취출되어 있다.
태브를 구성하는 재료는, 특별히 제한되지 않는다. 리튬 이온 2차 전지용의 태브로서 종래 사용되고 있는 공지의 고도전성 재료가 사용될 수 있다. 태브의 소재로는, 예를 들어, 알루미늄, 구리, 티탄, 니켈, 스테인리스강(SUS), 및 이들의 합금 등의 금속 재료를 들 수 있다. 경량, 내식성, 및 고도전성의 관점에서, 알루미늄 혹은 구리, 특히 알루미늄이 사용된다. 한편, 정극 태브와 부극 태브에는, 동일한 재료가 사용되어도 되고, 상이한 재료가 사용되어도 된다.
(1-3)정극 단자 리드 및 부극 단자 리드
도 1 및 도 2에 나타내는 리튬 이온 2차 전지(1)에 있어서는, 부극 단자 리드(20) 및 정극 단자 리드(21)를 각각 개재하여, 집전체는 태브와 전기적으로 접속되어 있다.
정극 및 부극 단자 리드의 재료로서, 공지의 리튬 이온 2차 전지에서 사용되는 리드를 사용할 수 있다.
(1-4)외장재
도 1에 나타내는 바와 같은 라미네이트 필름(22)을 외장재로서 사용하여, 발전 요소(10)를 팩해도 된다. 라미네이트 필름은, 예를 들어, 폴리프로필렌, 알루미늄, 및 나일론을 이 순으로 적층함으로써 형성되는 3층 구조를 갖도록 구성될 수 있다. 그 밖에, 종래 공지의 금속캔 케이스를 사용해도 된다.
(2)정극의 단부
다음으로, 본 실시형태의 리튬 이온 2차 전지의 단면 방향에서 보았을 때의 정극의 단부에 대해 설명한다.
(2-1)정극의 단부의 형상
먼저, 본 실시형태의 정극의 단부의 형상에 대해, 도 3을 참조하여 설명한다. 도 3은, 도 2의 II선으로 둘러싸인 부분의 확대도이다.
도 3에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태의 정극(12)의 단부에서는, 정극 집전체(121)의 양방의 주면(121a) 상에 형성된 정극 합제층(120)은, 정극 합제층(120)의 상면(120a)으로부터 정극 집전체(121)의 주면(121a)을 향하여 두께가 점감되는 부분(이하 "점감부"라고 한다)을 갖는다.
정극 합제층(120)은, 정극 집전체(121)의 주면(121a)을, 정극 활물질을 포함하는 정극 합제의 페이스트를 토출하는 코터를 사용하여 도착함으로써 형성될 수 있다. 점감부의 단면 형상은, 코터의 노즐로부터 토출되는 페이스트의 양을 조절하는 밸브를 개폐하는 것(예를 들어, 당해 밸브를 닫는 속도를 조정하는 것 등)에 의해 제어된다.
이하, 정극 합제층(120)의 두께가 점감되기 시작하는 점(Ps)을 "점감 시점"이라고 하고, 정극 합제층(120)의 점감부의 표면(이하 "점감면"이라고 한다)(120b)과 정극 집전체(121)의 주면(121a)의 교점(즉, 정극 합제층(120)의 두께가 0이 되는 점)(Pe)을 "점감 종점"이라고 한다.
정극 집전체(121)의 주면(121a) 중, 정극 합제층(120)이 형성되어 있지 않은 부분(즉, 점감 종점(Pe)에 대하여, 정극 합제층(120)과는 반대측의 부분)부터, 정극 합제층(120)의 점감면(120b)의 일부까지의 영역은, 절연체(122)에 의해 덮여 있다.
이하, 상기 영역을 덮는 절연체(122)의 양단(122a 및 122b) 중, 정극 합제층(120)의 점감면(120b) 상에 위치하는 단(122a)을 "제1 단"이라고 한다. 또한, 정극 집전체(121)의 주면(121a) 상에 위치하는 단(122b)을 "제2 단"이라고 한다.
정극 합제층(120)의 점감면(120b) 중, 절연체(122)의 제1 단(122a)부터 점감 종점(Pe)까지의 영역은, 절연체(122)에 의해 덮인 면(이하 "피복면"이라고 한다)이다.
한편, 정극 합제층(120)의 점감면(120b) 중, 점감 시점(Ps)부터 절연체(122)의 제1 단(122a)까지의 영역은, 절연체(122)에 의해 덮여 있지 않은 면(이하 "비피복면"이라고 한다)이다.
(2-2)정극의 단부에 있어서의 리튬 이온의 움직임
다음으로, 본 실시형태의 정극의 단부에 있어서의 리튬 이온의 움직임에 대해, 도 3을 참조하여 설명한다.
이하, 정극 합제층(120) 중, 제1 단(122a)과 점감면(120b)의 접점으로부터 정극 집전체(121)의 주면(121a)에 내린 수선(V1)과, 정극 집전체(121)의 주면(121a)과, 정극 합제층(120)의 점감면(120b)에 의해 둘러싸이는 영역(A1)을 "제1 영역"이라고 한다. 정극 합제층(120)의 제1 영역(A1)은, 피복면에 대응한다. 즉, 정극 합제층(120)의 점감면(120b) 중, 제1 영역(A1)에 대응하는 부분은, 절연체(122)에 의해 덮여 있다.
또한, 정극 합제층(120)의 상면(120a)에 접하고, 또한, 수선(V1)에 직교하는 선(이하, 직교선이라고 한다)(H)과, 수선(V1)과, 점감면(120b)에 의해 둘러싸이는 영역(A2)을 제2 영역이라고 한다.
또한, 정극 합제층(120) 중, 수선(V1)과, 점감 시점(Ps)으로부터 정극 집전체(121)의 주면(121a)에 내린 수선(V2)과, 정극 집전체(121)의 주면(121a)과, 정극 합제층(120)의 점감면(120b)에 의해 둘러싸이는 영역(A3)을 제3 영역이라고 한다. 정극 합제층(120)의 제3 영역(A3)은, 비피복면에 대응한다. 즉, 정극 합제층(120)의 점감면(120b) 중, 제3 영역(A3)에 대응하는 부분은 절연체(122)에 의해 덮여 있지 않다.
또한, 정극 합제층(120) 중, 정극 합제층(120)의 상면(120a)과 주면(121a) 사이의 영역(A4)을 제4 영역이라고 한다. 정극 합제층(120)의 제4 영역(A4)의 표면, 즉, 정극 합제층(120)의 상면(120a)은 절연체(122)에 의해 덮여 있지 않다.
이하의 설명에서는, 제1 영역(A1)~제4 영역(A4)이 차지하는 면적을, 각각 S1~S4라고 한다.
제1 영역(A1)의 면적(S1) 및 제2 영역(A2)의 면적(S2)은, 수선(V1)의 위치에 의해 결정된다. 수선(V1)의 위치는, 절연체(122)의 제1 단(122a)의 위치에 의해 결정된다. 즉, 제1 영역(A1)의 면적(S1) 및 제2 영역(A2)의 면적(S2)은, 절연체(122)의 제1 단(122a)의 위치에 의해 결정된다.
본 실시형태에서는, 절연체(122)의 제1 단(122a)은, 제1 영역(A1)의 면적(S1)이 제2 영역(A2)의 면적(S2)보다 작아지는 위치에 배치된다.
정극 합제층(120)의 제1 영역(A1), 제3 영역(A3), 및, 제4 영역(A4)에는, 각각 정극 합제층(120)의 두께에 따른 양의 정극 활물질이 포함되어 있다. 바꿔 말하면, 제1 영역(A1), 제3 영역(A3), 및, 제4 영역(A4)에는, 각각 면적(S1), 면적(S3), 및, 면적(S4)에 상당하는 양의 정극 활물질이 포함되어 있다.
정극 합제층(120)의 제1 영역(A1)의 표면 상에는, 절연체(122)가 형성되어 있다. 그 때문에, 제1 영역에 포함되는 정극 활물질이 방출하는 리튬 이온은, 정극 합제층(120)의 점감면(120b) 중 제1 영역(A1)에 대응하는 부분(즉, 피복면)으로부터는 방출되지 않는다. 그 결과, 리튬 이온은, 제3 영역(A3)으로 이동한다.
한편, 정극 합제층(120)의 제3 영역(A3)에 포함되는 정극 활물질이 방출하는 리튬 이온은, 정극 합제층(120)의 점감면(120b) 중 제3 영역(A3)에 대응하는 부분(즉, 비피복면)으로부터 방출된다. 또한, 제1 영역(A1)으로부터 제3 영역(A3)으로 이동한 리튬 이온도, 정극 합제층(120)의 점감면(120b) 중 제3 영역(A3)에 대응하는 비피복면의 일부로부터 방출된다.
바꿔 말하면, 정극 합제층(120)의 점감면(120b) 중 제3 영역(A3)에 대응하는 부분(즉, 비피복면)으로부터는, 제3 영역(A3)에 포함되는 정극 활물질로부터 리튬 이온이 방출될 뿐만 아니라, 제1 영역(A1)에 포함되는 정극 활물질로부터 이동한 리튬 이온도 방출된다.
(3)비교예 및 본 실시형태의 효과
다음으로, 비교예 및 본 실시형태의 효과에 대해, 도 4를 참조하여 설명한다. 도 4는, 비교예의 정극 활물질층의 단부의 확대도이다.
도 4에 나타내는 바와 같이, 비교예의 정극(12)의 단부는, 절연체(122)의 제1 단(122a)이, 제1 영역(A1)의 면적(S1)이 제2 영역(A2)의 면적(S2)보다 커지는 위치에 배치되는 점에 있어서, 도 3에 나타내는 본 실시형태의 정극(12)의 단부와 상이하다.
일반적으로, 정극 합제층(120)으로부터 방출된 리튬 이온은, 정극 합제층(120)에 대향하는 부극 합제층(110)에 포함되는 부극 활물질에 의해 흡장된다. 그 때문에, 부극 활물질을 흡장할 수 있는 리튬 이온량의 상한(이하, 상한 흡장량이라고 한다)은, 정극 합제층(120)의 가장 두꺼운 부분(즉, 상면(120a))으로부터 방출되는 리튬 이온의 양을 기준으로 하여 정해져 있다. 바꿔 말하면, 부극 활물질의 상한 흡장량은, 제4 영역(A4)의 두께를 갖는 영역에 기초하여 구해지는, 영역의 단위 면적당의 정극 활물질로부터 방출되는 리튬 이온의 양(이후, "영역에 기초하는 리튬 이온 방출량"이라고 칭하는 경우가 있다)의 최대값으로서 정해져 있다.
본 실시형태(도 3) 및 비교예(도 4)에서는, 제4 영역(A4)의 두께는, 제2 영역(A2)과 제3 영역(A3)을 합한 합병 영역의 두께와 동일하다. 따라서, 본 실시형태에서는, 이 합병 영역에 기초하는 리튬 이온 방출량이 부극 활물질의 상한 흡장량을 초과하지 않도록, 절연체(122)의 제1 단(122a)이 배치된다.
그러나, 도 4에 나타내는 바와 같이, 비교예에서는, 제1 영역(A1)의 제1 면적(S1)이 제2 영역(A2)의 제2 면적(S2)보다 크다. 따라서, 정극 합제층(120)의 점감면(120b) 중 제3 영역(A3)에 대응하는 부분으로부터 방출되는 리튬 이온(즉, 제1 면적(S1)과 제3 면적(S3)의 합계에 상당하는 양의 정극 활물질로부터 방출되는 리튬 이온)의, 합병 영역에 기초하는 리튬 이온 방출량은, 부극 활물질의 상한 흡장량을 초과하는 경우가 있다.
정극 합제층(120)으로부터 방출된 리튬 이온의 양이 부극 활물질의 상한 흡장량을 초과한 경우, 당해 부극 활물질에 의해 흡장되지 않는 리튬 이온이, 금속 리튬 혹은 리튬 화합물이 되어 부극의 표면에 석출되는 경우가 있다. 부극의 표면에 석출된 금속 리튬 혹은 리튬 화합물은, 전지 성능을 저하시키는 요인이 된다. 즉, 비교예의 리튬 이온 2차 전지에서는, 절연체(122)의 제1 단(122a)의 위치대로로는, 그 전지 성능이 저하될 가능성이 있다.
도 3에 나타내는 바와 같이, 비교예의 경우와는 달리, 본 실시형태에서는, 제1 면적(S1)이 제2 면적(S2)보다 작다. 따라서, 정극 합제층(120)의 점감면(120b) 중 제3 영역(A3)에 대응하는 부분으로부터 방출되는 리튬 이온의, 합병 영역에 기초하는 리튬 이온 방출량은, 부극 활물질의 상한 흡장량보다 적다.
이에 의해, 정극 합제층(120)으로부터 방출되는 리튬 이온의 양이 부극 합제층(110)에 포함되는 부극 활물질의 상한 흡장량을 초과하는 현상을 억제할 수 있다. 따라서, 부극 합제층(110)이 흡장할 수 없었던 리튬 이온이 금속 리튬 혹은 리튬 화합물이 되어 부극(11)의 표면에 석출되는 현상을 억제할 수 있다. 그 결과, 부극(11)의 표면에 석출된 리튬 화합물에서 기인되는 전지 성능의 저하를 회피할 수 있다.
(4)본 실시형태의 변형예
이하, 본 실시형태의 변형예의 정극의 단부의 형상에 대해, 도 5를 참조하여 설명한다. 한편, 본 실시형태의 변형예의 정극의 단부에 있어서의 리튬 이온의 움직임은, 본 실시형태와 동일하다. 따라서, 이 리튬 이온의 거동에 대한 설명을 생략한다.
도 5는, 본 실시형태의 변형예에 있어서의 도 2의 II선으로 둘러싸인 부분의 확대도이다.
도 5에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태의 변형예의 정극(12)의 단부는, 다음의 면에 있어서 본 실시형태(도 3)와 상이하다.
·정극 합제층(120)의 점감면(120b)은, 당해 면에 제1 접점(P1) 및 제2 접점(P2)에서 접하는 접선(T)을 갖도록 형성되어 있는 점
·정극 합제층(120)의 점감면(120b)은, 제1 접점(P1)과 제2 접점(P2) 사이에 있어서 오목한 부분을 갖는 점
·절연체(122)의 제1 단(122a)은, 제1 접점(P1)과 제2 접점(P2) 사이에 위치하는 점
본 실시형태의 변형예에서는, 제1 면적(S1) 및 제3 면적(S3)이, 각각 본 실시형태(도 3)의 제1 면적(S1) 및 제3 면적(S3)보다 작으므로, 정극 합제층(120)의 점감면(120b) 중 제3 영역(A3)에 대응하는 부분으로부터 방출되는 리튬 이온의 양이 본 실시형태보다 적다.
이에 의해, 본 실시형태와 비교하여, 부극(11)의 표면에 석출된 리튬 화합물에서 기인되는 전지 성능의 저하를 확실하게 회피할 수 있다. 본 변형예에 나타내는 바와 같이, 정극 합제층(120)의 점감면(120b)의 형태에 상관없이, 제1 영역(A1)의 면적(S1)이 제2 영역(A2)의 면적(S2)보다 작은 한, 부극(11)의 표면에 대한 리튬 화합물의 석출을 억제할 수 있다는 효과가 얻어진다.
한편, 점감면(120b)과 접선(T)의 접점의 수는 3 이상이어도 된다. 그 경우, 접선(T) 상의 적어도 2개의 인접하는 접점 사이에 있어서, 점감면(120b)이 오목한 부분을 갖는다. 또한, 제1 단(122a)은, 상기 오목한 부분을 사이에 두는 2개의 접점 사이 중 어느 곳에 위치한다.
(5)본 실시형태의 요약
이하, 본 실시형태에 대하여 요약한다.
본 실시형태의 리튬 이온 2차 전지는, 정극 합제층(120)과, 부극 합제층(110)과, 전해질층(13)과, 절연체(122)를 구비하고 있다. 정극 합제층(120)은, 정극 집전체(121)의 주면(121a)에 형성되고, 또한, 리튬 이온을 흡장 또는 방출하는 정극 활물질을 포함한다. 부극 합제층(110)은, 부극 집전체(111)의 주면에 형성되고, 또한, 리튬 이온을 흡장 또는 방출하는 부극 활물질을 포함한다. 전해질층(13)은, 정극 합제층(120)과 부극 합제층(110) 사이에 형성된다. 절연체(122)는, 정극 집전체(121)의 주면(121a) 중 정극 합제층(120)이 형성되어 있지 않은 부분부터, 정극 합제층(120)에 포함되고, 또한, 점감되는 두께를 갖는 점감부의 표면의 일부까지의 영역을 덮는다. 여기서, 정극 집전체(121)의 주면(121a)에 직교하는 리튬 이온 2차 전지의 단면 상에서, 제1 영역(A1)이, 점감부의 표면(120b)과, 절연체(122)의 단(122a)이 접하는 점을 지나는 정극 집전체(121)의 주면(121a)의 수선(V1)과, 정극 집전체(121)의 주면(121a)과, 점감부의 표면(120b)에 의하여 획정된다. 또한, 상기 단면을 포함하는 면 상에서, 제2 영역(A2)이, 정극 합제층(120)의 상면(120a)에 접하고, 또한, 수선(V1)에 직교하는 직교선(H)과, 수선(V1)과, 점감부의 표면(120b)에 의하여 획정된다. 본 실시형태에서는, 이 제1 영역의 면적(S1)이 제2 영역(A2)의 면적(S2)보다 작다.
본 실시형태에 의하면, 상기의 구성에 의해, 리튬 화합물의 석출에서 기인되는 리튬 이온 2차 전지의 전지 성능의 저하를 방지할 수 있다.
바람직하게는, 정극 합제층(120)의 점감부의 표면(120b)은, 접선(T) 상의 적어도 2개의 인접하는 제1 접점(P1) 및 제2 접점(P2)의 사이에 있어서 오목한 형상을 갖고, 절연체의 단은, 제1 접점(P1)과 제2 접점(P2) 사이에 위치해도 된다.
상기의 구성을 갖는 리튬 이온 2차 전지는, 부극(11)의 표면에 석출된 리튬 화합물에서 기인되는 전지 성능의 저하를 확실하게 회피할 수 있다. 특히, 정극 합제층(120)의 점감면(120b)의 형태에 상관없이, 제1 영역(A1)의 면적(S1)이 제2 영역(A2)의 면적(S2)보다 작은 한, 부극(11)의 표면에 대한 리튬 화합물의 석출을 억제할 수 있다는 효과가 얻어진다.
이상, 본 개시의 실시형태에 대해 설명하였다. 단, 상기 실시형태는 본 개시의 실시형태의 일례를 나타낸 것에 불과하다. 이들 실시형태의 취지는, 개시된 기술적 범위를 상기 실시형태에서 나타내어진 구체적 구성을 갖는 리튬 이온 2차 전지에 한정하는 것은 아니다.
예를 들어, 집전체의 일방의 면에 정극 활물질층, 타방의 면에 부극 활물질층을 형성하고, 전해질층을 개재하여 번갈아 적층한 쌍극형 전지로의 적용도 가능하다.
본 개시의 실시형태에 따른 리튬 이온 2차 전지는, 이하의 제1 및 2의 리튬 이온 2차 전지여도 된다.
상기 제1 리튬 이온 2차 전지는, 정극 집전체의 주면에 형성되고, 또한, 리튬 이온을 흡장 또는 방출하는 정극 활물질을 포함하는 정극 합제층과, 부극 집전체의 주면에 형성되고, 또한, 리튬 이온을 흡장 또는 방출하는 부극 활물질을 포함하는 부극 합제층과, 상기 정극 합제층과 상기 부극 합제층 사이에 형성된 전해질층과, 상기 정극 합제층의 두께가 점감되는 점감부의 표면의 일부까지의 영역을 덮는 절연체를 구비하고, 상기 정극 집전체의 주면에 직교하는 평면에서 리튬 이온 2차 전지를 자른 단면에 있어서, 상기 정극 합제층의 점감부의 표면과 상기 절연체의 단이 접하는 점을 지나고, 또한, 상기 정극 집전체의 주면과 직교하는 수선과, 상기 정극 집전체의 주면과, 상기 점감부의 표면에 의하여 둘러싸이는 제1 영역의 면적이, 상기 정극 합제층의 상면을 지나고, 또한, 상기 수선에 직교하는 직교선과, 상기 수선과, 상기 점감부의 표면에 의하여 둘러싸이는 제2 영역의 면적보다 작다.
상기 제2 리튬 이온 2차 전지는, 상기 정극 합제층의 점감부의 표면이, 당해 표면에 그어진 접선과 접하는 적어도 2개의 접점 사이에 있어서 오목한 형상을 갖고, 상기 절연체의 단은, 상기 2개의 접점 사이에 위치하는, 상기 제1 리튬 이온 2차 전지이다.
상기의 상세설명은 사례를 설명하고 상세묘사를 위하여 제시되었다. 상기 제시된 내용에 입각하여 다양한 변형과 변화가 가능하다. 여기서 설명한 대상은 포괄적으로 설명하거나 혹은 개시된 명확한 형태로 제한하고자 의도하지는 않았다. 대상은 구조적 특징 및/또는 방법론적 행위에 있어서 구체적인 언어로 설명되었지만, 첨부된 청구항에서 정의된 대상은 상기 설명된 구체적인 구조 또는 행위에 반드시 제한되는 것은 아니다. 그보다는, 상기 설명된 구체적 구조와 행위는 첨부된 청구항을 실행하기 위한 예시형태로 개시되었다.

Claims (2)

  1. 정극 집전체의 주면에 형성되고, 또한, 리튬 이온을 흡장 또는 방출하는 정극 활물질을 포함하는 정극 합제층과,
    부극 집전체의 주면에 형성되고, 또한, 리튬 이온을 흡장 또는 방출하는 부극 활물질을 포함하는 부극 합제층과,
    상기 정극 합제층과 상기 부극 합제층 사이에 형성된 전해질층과,
    상기 정극 합제층에 포함되는 점감부의 표면의 일부를 덮는 절연체를 구비하고,
    상기 점감부는, 상기 정극 합제층의 종단을 향하여 점감되는 두께를 갖고,
    상기 정극 집전체의 상기 주면에 직교하는 리튬 이온 2차 전지의 단면 상에서, 상기 점감부의 표면과 상기 절연체의 단이 접하는 점을 지나는 상기 정극 집전체의 주면의 수선과, 상기 정극 집전체의 상기 주면과, 상기 점감부의 상기 표면에 의하여 획정되는 제1 영역의 면적이, 상기 단면을 포함하는 면 상에서, 상기 정극 합제층의 상면에 접하고, 또한, 상기 수선에 직교하는 직교선과, 상기 수선과, 상기 점감부의 상기 표면에 의하여 획정되는 제2 영역의 면적보다 작은, 리튬 이온 2차 전지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 정극 합제층의 상기 점감부의 상기 표면은, 당해 표면에 2점 이상의 접점에서 접하는 접선을 갖고, 또한, 상기 접선 상의 적어도 2개의 인접하는 상기 접점 사이에 있어서 오목한 부분을 갖고,
    상기 절연체의 단은, 상기 2개의 인접하는 상기 접점 사이 중 어느 곳에 위치하는, 리튬 이온 2차 전지.
KR1020150184978A 2014-12-26 2015-12-23 리튬 이온 2차 전지 KR20160079698A (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014266092A JP2016126889A (ja) 2014-12-26 2014-12-26 リチウムイオン二次電池
JPJP-P-2014-266092 2014-12-26

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20160079698A true KR20160079698A (ko) 2016-07-06

Family

ID=56165311

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020150184978A KR20160079698A (ko) 2014-12-26 2015-12-23 리튬 이온 2차 전지

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20160190539A1 (ko)
JP (1) JP2016126889A (ko)
KR (1) KR20160079698A (ko)
CN (1) CN105742715A (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4131460A4 (en) * 2020-04-02 2023-11-22 Ningde Amperex Technology Limited ELECTRODE SHEET, AND ELECTROCHEMICAL DEVICE AND ELECTRONIC DEVICE INCLUDING SAME

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006147392A (ja) 2004-11-22 2006-06-08 Matsushita Electric Ind Co Ltd 電池

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104303344B (zh) * 2012-06-11 2018-10-02 Nec能源元器件株式会社 电极制造方法
WO2014136714A1 (ja) * 2013-03-07 2014-09-12 Ｎｅｃエナジーデバイス株式会社 非水電解液二次電池

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006147392A (ja) 2004-11-22 2006-06-08 Matsushita Electric Ind Co Ltd 電池

Also Published As

Publication number Publication date
JP2016126889A (ja) 2016-07-11
US20160190539A1 (en) 2016-06-30
CN105742715A (zh) 2016-07-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110754009B (zh) 锂二次电池
CN107851832B (zh) 非水电解质二次电池
WO2013125410A1 (ja) 双極型電極およびこれを用いた双極型リチウムイオン二次電池
KR20060122344A (ko) 이종 전극 활물질층을 포함하고 있는 중첩식 리튬 이차전지
JP6930147B2 (ja) 二次電池
JP2014532955A (ja) 二次電池
US9972818B2 (en) Lithium ion secondary battery and method for manufacturing the same
US9865858B2 (en) Lithium ion secondary battery
KR102011679B1 (ko) 양면에 활물질의 로딩량이 상이한 전극판을 포함하는 전극조립체
US20200295397A1 (en) Lithium secondary battery
JP6102442B2 (ja) リチウムイオン二次電池
JP2017016905A (ja) リチウム二次電池の充放電方法
KR102261649B1 (ko) 단위셀의 위치에 따라 기공률이 상이한 전극을 포함하는 전극조립체
CN111066175A (zh) 非水电解液二次电池
KR20160079698A (ko) 리튬 이온 2차 전지
US20200295348A1 (en) Negative electrode for non-aqueous electrolyte secondary battery and non-aqueous electrolyte secondary battery using the same
JP4297711B2 (ja) 電気化学素子
CN108695557B (zh) 非水电解液二次电池
KR20160066215A (ko) 외면에 고정 부재가 형성되어 있는 전극조립체 및 이의 제조 방법
JP7462165B2 (ja) 非水電解質二次電池
JP2013239356A (ja) リチウムイオン二次電池用負極保護剤、リチウムイオン二次電池用負極材、リチウムイオン二次電池用負極、リチウムイオン二次電池およびそれらの製造方法
US11804637B2 (en) Battery module, battery pack, electric apparatus, and method and device for manufacturing battery module
JP7115554B2 (ja) 二次電池
US20240154177A1 (en) Lithium secondary battery
KR20180086364A (ko) 코로나 표면 처리된 분리막을 포함하는 전극조립체 및 이를 포함하는 이차전지

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application