KR20160141654A - 리튬 이온 2차 전지 - Google Patents

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마사토모 미즈타
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오토모티브 에너지 서플라이 가부시키가이샤
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Abstract

정극과, 부극과, 세퍼레이터와, 전해액을 내부에 수납하는 외장체를 포함하고, 당해 외장체가, 순서대로 적층된 금속 기재와 산 변성 폴리프로필렌층과 폴리프로필렌층을 포함하는 적층체를 포함하고, 당해 폴리프로필렌층은, 당해 외장체의 내면을 형성하고, 당해 외장체가, 열융착부와 비융착부를 갖고, 당해 열융착부에 포함되는 1층의 당해 산 변성 폴리프로필렌층의 두께의 값이, 당해 열융착부에 포함되는 당해 폴리프로필렌층의 두께의 값의 2분의 1보다 작은, 리튬 이온 2차 전지가 제공된다.

Description

리튬 이온 2차 전지 {LITHIUM ION SECONDARY BATTERY}
본 개시는, 리튬 이온 2차 전지에 관한 것이다.
비수전해질 전지는, 하이브리드 자동차 및 전기 자동차 등을 포함하는 자동차용의 전지로서 실용화되어 있다. 이와 같은 차량 탑재 전원용 전지로서, 리튬 이온 2차 전지가 사용되고 있다. 차량 탑재 전원용 전지에 대한 박형화 및 경량화의 니즈에 대응하여, 시트상의 리튬 이온 2차 전지가 제공되고 있다. 이 리튬 이온 2차 전지는, 금속 기재를 포함하는 적층 필름으로 형성된 외장체를 갖는다. 이 외장체 내부에는, 정극, 부극, 및 세퍼레이터를 포함하는 발전 요소와, 전해액이 수납되어 있다.
전지의 외장체를 형성하는 적층 필름으로서, 외장체의 외측으로부터 내측을 향하여, 순서대로 적층된 2축 연신 나일론 필름층, 금속박층, 접착성 강화층, 및 열접착성 수지층을 포함하는 적층체를 사용하는 것이 제안되어 있다(일본 공개특허공보 2011-142092호). 여기서, 접착성 강화층은, 예를 들어, 산 변성 프로필렌계 공중합체 등으로 형성된다. 또한, 열접착성 수지층은, 예를 들어, 프로필렌-에틸렌 공중합체, 프로필렌-에틸렌-α-올레핀 공중합체, 또는 프로필렌·에틸렌·부텐터폴리머로 형성된다.
이와 같은 적층 필름을 전지의 외장체로서 사용함에 있어서는, 예를 들어, 2장의 적층 필름 사이에 전지의 구성 요소(정극, 부극, 및 세퍼레이터 등)를 두도록, 그 적층 필름의 외주끼리를 열융착함으로써, 외장체가 형성된다. 이 외장체 내부에, 비수전해액이 수납된 뒤, 당해 외장체가 봉지된다. 이것 이후, 외장체 내측의 열접착성 수지층은, 비수전해액과 접촉한다. 유기 폴리머로 형성되어 있는 열접착성 수지층은, 서서히 유기 물질인 비수전해액에 의해 함침된다. 이 비수전해액은, 열접착성 수지층을 통과하여 접착성 강화층 및 금속박층에 도달할 수 있다. 이때, 비극성 폴리머로 형성되어 있는 열접착성 수지층에 비하여, 극성기를 갖는 폴리머로 형성된 접착 강화층 쪽이 비수전해액을 보다 투과하기 쉽다. 그 때문에, 비수전해액이 접착성 강화층을 따라, 외장체 외부로 누출될 우려가 있다.
일본 공개특허공보 2011-142092호
본 개시의 목적은, 전지 외부로의 비수전해액의 누출을 방지함으로써 전지의 액 고갈을 방지하는 것, 및, 이에 의해 연장된 전지 수명을 갖는 리튬 이온 2차 전지를 제공하는 것에 있다.
본 개시의 실시형태에 있어서의 리튬 이온 2차 전지는, 정극, 부극, 및 세퍼레이터를 포함하는 발전 요소와, 전해액을 내부에 포함하는 외장체를 갖는다. 그리고, 외장체는, 순서대로 적층된 금속 기재와 산 변성 폴리프로필렌층과 폴리프로필렌층을 포함하는 적층체를 포함한다. 이때, 외장체의 열융착부에 있어서의 산 변성 폴리프로필렌층의 1층의 두께가 폴리프로필렌층의 두께의 2분의 1보다 얇은 리튬 이온 2차 전지이다.
본 개시의 리튬 이온 2차 전지에 의하면, 전해액의 누출이 억제됨으로써, 전해액 고갈이 방지된다. 그 때문에, 전지 수명이 연장된다.
도 1은, 본 개시의 일 실시형태의 리튬 이온 2차 전지를 나타내는 모식 단면도이다.
도 2A 및 2B는, 외장체의 열융착부 및 비융착부의 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, 정극과, 부극과, 세퍼레이터와, 전해액을 내부에 수납하는 외장체를 포함하고, 당해 외장체가, 순서대로 적층된 금속 기재와 산 변성 폴리프로필렌층과 폴리프로필렌층을 포함하는 적층체를 포함하고, 당해 폴리프로필렌층은, 당해 외장체의 내면을 형성하고, 당해 외장체가, 열융착부와 비융착부를 갖고, 당해 열융착부에 포함되는 1층의 당해 산 변성 폴리프로필렌층의 두께의 값이, 당해 열융착부에 포함되는 당해 폴리프로필렌층의 두께의 값의 2분의 1보다 작은, 리튬 이온 2차 전지이다.
본 개시의 실시형태를 이하에 설명한다. 본 실시형태에 있어서 정극이란, 박판상 혹은 시트상의 전지 부재이다. 이 부재는, 정극 활물질과, 바인더와, 필요한 경우 도전 조제를 포함하는 혼합물을 금속박 등의 정극 집전체에 도포 또는 압연한 후, 건조 공정을 거쳐 형성된 정극 활물질층을 갖는다. 부극이란, 박판상 혹은 시트상의 전지 부재이다. 이 부재는, 부극 활물질과, 바인더와, 필요한 경우 도전 조제를 포함하는 혼합물을 부극 집전체에 도포함으로써 형성된 부극 활물질층을 갖는다. 세퍼레이터란, 막 형상의 전지 부재이다. 이 부재는, 정극과 부극을 격리함으로써, 부극과 정극 사이의 리튬 이온의 전도성을 확보한다. 전해액이란, 이온성 물질을 용매에 용해시킴으로써 얻어지는 전기 전도성 용액이다. 본 실시형태에 있어서는, 특히 비수전해액을 사용할 수 있다. 정극과 부극과 세퍼레이터를 포함하는 발전 요소는, 전지의 주(主)구성 부재의 일 단위이다. 통상, 이 발전 요소는, 세퍼레이터를 개재하여 겹쳐진(적층된) 정극과 부극을 포함하는 적층체이다. 본 개시의 실시형태에 따른 리튬 이온 2차 전지에서는, 이 적층체는, 전해액에 침지되어 있다.
본 실시형태의 리튬 이온 2차 전지는, 외장체와, 그 내부에 수납된 상기 발전 요소를 포함한다. 바람직하게는 발전 요소는, 봉지된 외장체 내부에 수납되어 있다. 여기서, “봉지”란, 발전 요소가 외기에 접촉하지 않도록, 후술하는 외장체 재료에 의해 감싸져 있는 것을 의미한다. 즉, 외장체는, 그 내부에 발전 요소를 수납할 수 있고, 또한, 봉지되는 것이 가능한 봉지 형상을 갖고 있다.
본 실시형태에 따른 리튬 이온 2차 전지의 구성예를, 도면을 이용하여 설명한다. 도 1은, 리튬 이온 2차 전지의 단면도의 일례를 나타낸다. 리튬 이온 2차 전지(10)는, 주요 구성 요소로서, 부극 집전체(11), 부극 활물질층(13), 세퍼레이터(17), 정극 집전체(12), 및 정극 활물질층(15)을 포함한다. 도1에서는, 부극 집전체(11)의 양면에 부극 활물질층(13)이 형성되어 있다. 정극 집전체(12)의 양면에는, 정극 활물질층(15)이 형성되어 있다. 단, 각각의 집전체의 편면 상에만 활물질층을 형성할 수도 있다. 부극 집전체(11), 정극 집전체(12), 부극 활물질층(13), 정극 활물질층(15), 및 세퍼레이터(17)가 하나의 전지의 구성 단위, 즉, 발전 요소이다(도면 중, 단전지(19)). 복수의 이와 같은 단전지(19)가, 세퍼레이터(17)를 개재하여 적층된다. 각 부극 집전체(11)로부터 연장되는 연장부는, 부극 리드(25) 상에 일괄적으로 접합된다. 각 정극 집전체(12)로부터 연장되는 연장부는, 정극 리드(27) 상에 일괄적으로 접합된다. 한편, 정극 리드로서 알루미늄판, 부극 리드로서 동판이 바람직하게 사용된다. 알루미늄판 및 동판은, 경우에 따라 다른 금속(예를 들어 니켈, 주석, 혹은 땜납), 또는, 고분자 재료에 의한 부분 코팅을 갖고 있어도 된다. 정극 리드 및 부극 리드는, 각각 정극 및 부극에 용접된다. 이와 같이 복수의 적층된 단전지를 포함하는 전지는, 용접된 부극 리드(25) 및 정극 리드(27)가 외부로 인출되도록, 외장체(29)에 의해 포장된다. 외장체(29)의 내부에는, 전해액(31)이 주입되어 있다. 외장체(29)는, 2장의 겹쳐진 적층체의 주연부를 열융착함으로써 얻어지는 형상을 갖고 있다.
외장체는, 순서대로 적층된 금속 기재, 산 변성 폴리프로필렌층, 및 폴리프로필렌층을 포함하는 적층체를 갖는다. 적층체의 금속 기재의 표면에는, 추가로 나일론층, 혹은 폴리에틸렌테레프탈레이트층 등의 폴리머 코팅층이 형성되어 있어도 된다. 외장체는, 당해 적층체의 폴리프로필렌층이 외장체의 내표면을 형성하도록 형성되어 있다.
적층체를 구성하는 금속 기재는, 전지의 외장 필름으로서 바람직하게 사용되는 기재, 바람직하게는 금속박이다. 사용되는 금속 기재의 예로서, 알루미늄, 니켈, 철, 구리, 스테인리스, 및 주석의 박을 들 수 있다. 금속 기재는, 내부에 비수전해액을 수납한 외장체를 봉지하는 기능을 갖는다.
산 변성 폴리프로필렌층을 형성하는“산 변성 폴리프로필렌”이란, 그래프트 반응에 의해 도입된 산을 포함하는 폴리프로필렌을 의미한다. 단, 본 실시형태에서는, 프로필렌·에틸렌 공중합체, 프로필렌·에틸렌·부텐 공중합체, 혹은 폴리프로필렌·부텐 공중합체 등의, 공중합 성분으로서 프로필렌이 도입되어 있는 공중합체에 산을 도입함으로써 얻어지는 공중합체도“산 변성 폴리프로필렌”에 포함된다. 그래프트 반응에 의해 도입하는 산의 예로서, 아크릴산, 메타크릴산, 말레산, 무수 말레산, 이타콘산, 및 무수 이타콘산을 들 수 있다. 무수 말레산을 도입함으로써 얻어지는 무수 말레산 변성 폴리프로필렌, 무수 말레산 변성 프로필렌·에틸렌 공중합체, 무수 말레산 변성 프로필렌·에틸렌·부텐 공중합체, 및, 무수 말레산 변성 폴리프로필렌·부텐 공중합체는, 대표적인“산 변성 폴리프로필렌”이다. 산 변성 폴리프로필렌은, 금속 기재와, 후술하는 폴리프로필렌층을 접착하는 기능을 갖는다.
본 실시형태에서 사용되는 폴리프로필렌층을 형성하는“폴리프로필렌”의 예에는, 프로필렌의 단독 중합체 외에도, 프로필렌·에틸렌 공중합체, 프로필렌·에틸렌·부텐 공중합체, 폴리프로필렌·부텐 공중합체, 프로필렌·4-메틸펜텐-1 공중합체, 및 프로필렌·헥센 공중합체 등, 프로필렌과 다른 올레핀의 공중합체 전부가 포함된다. 상기“폴리프로필렌”은, 이들의 혼합물이어도 된다. 폴리프로필렌층은, 적층체에 유연성을 부여하는 역할을 한다.
적층체의 각 층의 두께는, 그 적층체가 외장체로서 사용되고 있는 리튬 이온 2차 전지의 사이즈 및 형상에 따라 변화될 수 있다. 예를 들어, 금속 기재의 두께를, 15~90μm, 바람직하게는 25~60μm의 범위로 설정할 수 있다. 산 변성 폴리프로필렌층의 두께는, 10~60μm, 바람직하게는 10~40μm의 범위로 설정할 수 있다. 폴리프로필렌층의 두께는, 30~80μm, 바람직하게는 40~70μm의 범위로 설정할 수 있다. 이 중, 산 변성 폴리프로필렌층의 두께와 폴리프로필렌층의 두께의 비가 조정되어도 된다. 산 변성 폴리프로필렌층의 두께와 폴리프로필렌층의 두께의 비는, 바람직하게는 1:7~1:2의 범위 내에 있다. 바람직하게는, 산 변성 폴리프로필렌층의 두께는, 폴리프로필렌층의 두께보다 작다.
여기서 도 2A 및 2B를 참조한다. 도 2A는, 본 실시형태의 리튬 이온 2차 전지의 열융착부 주변의 확대도이다. 본 실시형태에서 사용되는 외장체(29)는, 겹쳐진 적절한 크기를 갖는 적층체(291 및 292)의 주위를 열융착함으로써 형성된다. 적층체(291)는, 적층된 코팅층(41), 금속 기재(51), 산 변성 폴리프로필렌층(61), 및 폴리프로필렌층(71)을 포함한다. 마찬가지로 적층체(292)는, 적층된 코팅층(42), 금속 기재(52), 산 변성 폴리프로필렌층(62), 및 폴리프로필렌층(72)을 포함한다. 외장체(29)는, 적층체(291)의 폴리프로필렌층(71)과, 적층체(292)의 폴리프로필렌층(72)을 맞추어 열융착함으로써 형성되어 있다. 즉, 외장체(29)는, 적층체끼리를 열융착함으로써 형성되는 열융착부(100)와, 융착되어 있지 않은 비융착부(200)를 갖는다. 열융착부(100)에 포함되는 일방의 적층체(291)의 폴리프로필렌층(71)과, 다른 일방의 적층체(292)의 폴리프로필렌층(72)은, 서로 융합하여 일체화되어 있다. 여기서 열융착부(100)에 포함되는 산 변성 폴리프로필렌층(61 및 62)의 각각의 두께는, 열융착부(100)에 포함되는 일체화한 폴리프로필렌층의 두께의 2분의 1보다 작아도 된다. 여기서 각 층의 두께란, 열융착부(100)에 포함되는 각 층 전체의 두께의 평균값을 의미한다. 열융착부(100)는, 외장체(29)의 주연부에, 그 내부를 둘러싸도록 형성되어 있다. 열융착부(100)의 폭은, 약 1.0~20.0mm, 바람직하게는 2.0~10.0mm, 더욱 바람직하게는 3.0~5.0mm의 범위로 설정할 수 있다. “열융착부에 포함되는 산 변성 폴리프로필렌층의 두께”란, 당해 폭을 갖는 열융착부(100)에 포함되는 산 변성 폴리프로필렌층 전체의 두께의 평균값을 의미한다. 즉, 도 2에서, a에 의해 나타내어진 1층의 산 변성 폴리프로필렌층(61)의 두께, 및, b에 의해 나타내어진 일체화한 폴리프로필렌층의 두께는, 열융착부(100)에 포함되는 각 층 전체의 두께의 평균값을 나타낸다. 그 결과, 열융착부(100)에 포함되는 산 변성 폴리프로필렌층(61 및 62)의 각각의 두께의 값이, 열융착부(100)에 포함되는 일체화한 폴리프로필렌층의 두께의 값의 2분의 1보다 작다는 것은, a<(1/2)b라는 관계가 만족되는 것을 의미한다.
바람직하게는, 상기 일체화한 폴리프로필렌층의 두께의 값의 2분의 1과, 상기 1층의 산 변성 폴리프로필렌층의 두께의 값의 비가 2 이상이다. 즉, 도 2A에 있어서, (1/2)b와 a의 비가 2 이상이다. 바꿔 말하면, 바람직하게는 (1/2)b≥2a라는 관계가 만족된다. 양 층의 두께의 비가 이와 같은 관계를 만족시키면, 비수전해액을 투과하기 쉬운 산 변성 폴리프로필렌층이 폴리프로필렌층보다 충분히 얇아진다. 그 때문에, 비수전해액이 산 변성 폴리프로필렌층을 침투하는 것에 의한, 외장체 밖으로의 전해액의 누출을 방지할 수 있다.
또한, 외장체의 열융착부를 형성할 때에, 적층 필름의 가압에 의해, 열접착성 수지층에 찌그러짐 등의 변형이 생기는 경우가 있다. 그 경우에는, 이른 단계에서 비수전해액이 접착성 강화층에 도달해 버린다. 이에 따라, 비수전해액이 빨리 외장체 외부로 누출된다. 이와 같은 구조로 비수전해액이 외장체 외부로 누출되는 것에는, 적어도 십년 정도는 걸린다고 추측되고 있다. 그러나, 자동차의 수명과의 밸런스를 고려하면, 이와 같은 전지를 차량 탑재 전원용 전지로서 사용하는 것에는 문제가 있다. 따라서, 차량의 수명을 고려하면, 본 실시형태에 따른 리튬 이온 2차 전지는, 자동차용 전지용으로서 특히 유용하다.
도 2A를 이용하여, 본 실시형태의 리튬 이온 2차 전지의 다른 실시형태를 설명한다. 외장체의 비융착부에 포함되는 1층의 산 변성 폴리프로필렌층의 두께의 값과, 당해 비융착부에 포함되는 1층의 폴리프로필렌층의 두께의 값의 합에 대한, 외장체의 열융착부에 포함되는 1층의 산 변성 폴리프로필렌층의 두께의 값과, 상기 일체화한 폴리프로필렌층의 두께의 값의 2분의 1의 합의 비율이, 바람직하게는 50~95%의 범위에 있다. 즉, 비융착부(200)에 포함되는 1층의 산 변성 폴리프로필렌층(61)(또는62)의 두께의 값[A]와, 비융착부(200)에 포함되는 1층의 폴리프로필렌층(71)(또는72)의 두께의 값[B]의 합[A+B]에 대한, 도 2A에 나타내는 [a]와, [(1/2)b]의 합[a+(1/2)b]의 비율이 50~95%의 범위에 있다.
열융착부(100)는, 겹쳐진 적층체(291 및 292)를, 열을 가하면서 가압하는(히트 시일하는) 것에 의해 형성된다. 당해 부분의 적층체는, 변형에 의해, 비융착부(200) 부분의 적층체보다 약간 찌그러져 있다. 이 찌그러짐의 정도가, 바람직하게는 50~95%의 범위에 있다. 당해 비율이 50% 미만이 되면, 열융착부에 있어서, 절연 재료인 산 변성 폴리프로필렌층 및 폴리프로필렌층이 얇아진다. 그 결과, 전해액의 금속 기재까지의 도달 거리가 짧아진다. 그 때문에, 전지의 절연성이 저하된다. 또한, 당해 비율이 95%를 넘으면, 산 변성 폴리프로필렌층 및 폴리프로필렌층이 두껍기 때문에, 열융착부가 적절하게 융착되지 않을 가능성이 있다. 한편, 열융착부(100)에 포함되는 폴리프로필렌층(71 및 72)의 찌그러짐의 정도가 큰 경우, 도 2B에 나타내는 바와 같이, 적층체(291)의 폴리프로필렌층(71)과, 적층체(292)의 폴리프로필렌층(72)이 크게 변형된다. 그 결과, 일체화한 폴리프로필렌층의 일부가 외장체(29)의 내부로 비어져 나오는 경우가 있다. 이와 같이 열융착부(100)와 비융착부(200) 사이에 경계부(300)가 발생한 경우, 본 실시형태에서는, 당해 경계부(300)에 포함되는 각 층의 두께는, 상기 서술한 층의 두께의 평균값을 계산할 때에는 고려되지 않는다.
본 실시형태의 리튬 이온 2차 전지의 다른 실시형태를 설명한다(도시 생략). 외장체의 비융착부에 포함되는 1층의 산 변성 폴리프로필렌층 두께의 값과, 당해 비융착부에 포함되는 1층의 폴리프로필렌층의 두께의 값의 합에 대한, 당해 외장체의 당해 열융착부에 포함되는 1층의 당해 산 변성 폴리프로필렌층의 두께의 값과, 상기 일체화된 폴리프로필렌층의 두께의 값의 합의 비율은, 바람직하게는 75~143%의 범위에 있다. 즉, 비융착부(200)에 포함되는 1층의 산 변성 폴리프로필렌층의 두께의 값[A]와, 비융착부(200)에 포함되는 1층의 폴리프로필렌층의 두께의 값[B]의 합[A+B]에 대한, 열융착부(100)에 포함되는 1층의 산 변성 폴리프로필렌층의 두께[a]와, 상기 일체화된 폴리프로필렌층의 두께[b]의 합[a+b]의 비율이, 75~143%에 있다. 당해 비율이75% 미만이 되면, 열융착부에 있어서, 절연 재료인 산 변성 폴리프로필렌층 및 폴리프로필렌층이 얇아진다. 그 결과, 전해액의 금속 기재까지의 도달 거리가 짧아진다. 그 때문에, 전지의 절연성이 저하된다. 또한, 당해 비율이 143%를 넘으면, 산 변성 폴리프로필렌층 및 폴리프로필렌층이 두껍기 때문에, 열융착부가 적절하게 융착되지 않을 가능성이 있다.
본 실시형태의 리튬 이온 2차 전지의 다른 실시형태를 설명한다(도시 생략). 바람직하게는, 외장체의 열융착부에 포함되는 1층의 산 변성 폴리프로필렌층의 두께의 값이, 외장체의 비융착부에 포함되는 1층의 산 변성 폴리프로필렌층의 두께의 값보다 작다. 즉, 열융착부에 포함되는1층의 산 변성 폴리프로필렌층의 두께의 값[a]가, 비융착부에 포함되는 1층의 산 변성 폴리프로필렌층의 두께의 값[A]보다 작다(a<A). 외장체의 단부에 가깝고 비수전해액이 외부에 투과할 수 있는 열융착부에 있어서만, 비수전해액을 투과하기 쉬운 산 변성 폴리프로필렌층의 두께를 폴리프로필렌층의 두께에 대하여 충분히 작게 함으로써, 비융착부에 있어서는 절연성을 저하시키지 않고, 전해액의 외장체 밖으로의 누출을 효율적으로 방지할 수 있다.
각 실시형태의 리튬 이온 2차 전지는, 정극 집전체에 배치된 정극 활물질을 포함하는 정극 활물질층을 갖는 정극을 포함한다. 바람직하게는 정극은, 정극 활물질, 바인더, 및 경우에 따라 도전 조제를 포함하는 혼합물을 알루미늄박 등의 금속박으로 이루어지는 정극 집전체에 도포 또는 압연한 뒤, 건조 공정을 거쳐 얻어지는 정극 활물질층을 갖고 있다. 정극 활물질로서, 리튬 천이 금속 산화물을 사용할 수 있다. 바람직한, 사용 가능한 리튬 천이 금속 산화물의 예로서, 리튬니켈계 산화물(예를 들어 LiNiO2), 리튬코발트계 산화물(예를 들어 LiCoO2), 리튬망간계 산화물(예를 들어 LiMn2O4), 및 이들의 혼합물을 들 수 있다. 또한, 정극 활물질로서, 일반식 LixNiyMnzCo(1-y-z)O2로 나타내어지는 리튬니켈망간코발트 복합 산화물을 사용할 수 있다. 여기서, 일반식 중의 x는, 1≤x≤1.2의 관계를 만족시키는 정(正)의 수이다. 또한, y 및 z는, y+z<1의 관계를 만족시키는 정의 수이다. 또한, y의 값이 0.5 이하이다. 한편, 망간의 비율이 커지면, 단일상의 복합 산화물이 합성되기 어려워진다. 그 때문에, 바람직하게는 z≤0.4의 관계가 만족된다. 또한, 코발트의 비율이 커지면, 비용이 비싸지고, 또한, 전지의 용량도 감소한다. 그 때문에, 바람직하게는 1-y-z<y 및 1-y-z<z의 관계가 만족된다. 고용량의 전지를 얻는 관점에서, 특히 바람직하게는 y>z 및 y>1-y-z의 관계가 만족된다. 리튬니켈망간코발트 복합 산화물은, 바람직하게는 층상 결정 구조를 갖는다.
정극 활물질층에 경우에 따라 사용되는 도전 조제의 예로서, 카본 나노파이버 등의 카본 섬유, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙 등의 카본 블랙, 및 활성탄, 메조포러스 카본, 풀러렌류, 및 카본 나노튜브 등의 탄소 재료를 들 수 있다. 그 밖에, 정극 활물질층은, 증점제, 분산제, 및 안정제 등의, 전극 형성을 위하여 일반적으로 사용되는 첨가제가 적절히 포함되어 있어도 된다.
각 실시형태의 리튬 이온 2차 전지는, 부극 집전체에 배치된 부극 활물질을 포함하는 부극 활물질층을 갖는 부극을 포함한다. 바람직하게는 부극은, 부극 활물질, 바인더, 및 경우에 따라 첨가된 도전 조제를 포함하는 혼합물을 구리박 등의 금속박으로 이루어지는 부극 집전체에 도포 또는 압연한 뒤, 건조 공정을 거쳐 얻어진 부극 활물질층을 갖고 있다. 본 실시형태에 있어서, 부극 활물질이, 바람직하게는 흑연 입자 및/또는 비정질 탄소 입자를 포함한다. 흑연 입자와 비정질 탄소 입자를 함께 포함하는 혼합 탄소재를 사용하면, 전지의 회생 성능이 향상된다.
흑연은, 육방정계 육각판상 결정의 탄소 재료이다. 흑연은, 석묵, 혹은 그라파이트 등으로 칭해지는 경우가 있다. 흑연은, 바람직하게는 입자의 형상을 갖고 있다. 또한, 비정질 탄소는, 부분적으로 흑연과 유사한 구조를 갖고 있어도 된다. 여기서, 비정질 탄소란, 랜덤하게 네트워크를 형성하고 있는 미결정을 포함하는 구조를 갖는, 전체적으로 비정질인 탄소 재료를 의미한다. 비정질 탄소의 예로서, 카본 블랙, 코크스, 활성탄, 카본 파이버, 하드 카본, 소프트 카본, 및 메조포러스 카본을 들 수 있다. 비정질 탄소는, 바람직하게는 입자의 형상을 갖고 있다.
부극 활물질층에 경우에 따라 사용되는 도전 조제의 예로서, 카본 나노파이버 등의 카본 섬유, 아세틸렌 블랙, 및 케첸 블랙 등의 카본 블랙, 활성탄, 메조포러스 카본, 풀러렌류, 및 카본 나노튜브 등의 탄소 재료를 들 수 있다. 그 밖에, 부극 활물질층은, 증점제, 분산제, 및 안정제 등의, 전극 형성을 위하여 일반적으로 사용되는 첨가제를 적절히 포함할 수 있다.
정극 활물질층 및 부극 활물질층에 사용되는 바인더의 예로서, 폴리불화비닐리덴(PVDF), 폴리테트라플루오로에틸렌(이하, “PTFE”라고 칭한다), 및 폴리불화비닐(이하, “PVF”라고 칭한다) 등의 불소 수지, 및 폴리아닐린류, 폴리티오펜류, 폴리아세틸렌류, 및 폴리피롤류 등의 도전성 폴리머를 들 수 있다.
부극과 정극을 격리하여 부극과 정극 사이의 리튬 이온의 전도성을 확보하기 위하여 사용 가능한 세퍼레이터의 예로서, 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌 등의 폴리올레핀류의 다공성막 및 미공성막을 들 수 있다.
바람직한 전해액의 예로는, 디메틸카보네이트(이하“DMC”라고 칭한다), 디에틸카보네이트(이하“DEC”라고 칭한다), 디-n-프로필카보네이트, 디-i-프로필카보네이트, 디-n-부틸카보네이트, 디-이소부틸카보네이트, 및 디-t-부틸카보네이트 등의 사슬형 카보네이트와, 프로필렌카보네이트(이하“PC”라고 칭한다), 및 에틸렌카보네이트(이하“EC”라고 칭한다) 등의 고리형 카보네이트를 포함하는 혼합물을 들 수 있다. 전해액은, 이와 같은 카보네이트 혼합물에, 6불화인산리튬(LiPF6),붕불화리튬(LiBF4),혹은 과염소산리튬(LiClO4) 등의 리튬염을 용해시킴으로써 얻어진다.
실시형태의 리튬 이온 2차 전지의 대표적인 제조법을 예시한다:
<정극의 제조>
정극 활물질로서의 니켈·코발트·망간산리튬(예를 들어, NCM433, 즉, 니켈:코발트:망간=4:3:3, 리튬:니켈=1:0.4)과, 도전 조제로서의 카본 블랙 분말과, 바인더 수지로서의 PVDF가, 적절한 고형분 질량비로 혼합되었다. 얻어진 혼합물은, 용매(예를 들어N-메틸-2-피롤리돈(이하, “NMP”라고 칭한다))에 첨가되었다. 또한, 이 혼합물에 유기계 수분 포착제(예를 들어 무수 옥살산)가 첨가되었다. 유성 방식의 분산 혼합을 실시함으로써, 균일하게 분산된 이들 재료를 포함하는 슬러리가 조제되었다. 얻어진 슬러리는, 정극 집전체가 되는 알루미늄박 상에 도포되었다. 이어서, 도포된 슬러리를 가열함으로써, NMP가 증발하였다. 이에 의해, 정극 활물질층이 형성되었다. 또한, 얻어진 정극 활물질층을 프레스함으로써, 정극 집전체의 편면 상에 도포된 정극 활물질층을 갖는 정극이 제조되었다.
<부극의 제조>
부극 활물질로서, 흑연 분말과, 비정질성 탄소 분말(하드 카본)을 적절한 중량비로 혼합함으로써 얻어진 혼합 재료가 사용되었다. 이 혼합 재료와, 도전 조제로서의 카본 블랙 분말과, 바인더 수지로서의 PVDF가, 적절한 고형분 질량비로 혼합되었다. 얻어진 혼합물은, NMP에 첨가된 뒤, 교반되었다. 이에 의해, NMP 중에 균일하게 분산된 이들 재료를 포함하는 슬러리가 조제되었다. 얻어진 슬러리는, 부극 집전체가 되는 구리박 상에 도포되었다. 이어서, 도포된 슬러리를 가열함으로써, NMP가 증발하였다. 이에 의해, 부극 활물질층이 형성되었다. 또한, 얻어진 부극 활물질층을 프레스함으로써, 부극 집전체의 편면 상에 도포된 부극 활물질층을 갖는 부극이 제조되었다.
<리튬 이온 2차 전지의 제조>
상기와 같이 제조된 각 부극과 정극은, 각각 바람직한 사이즈의 직사각형으로 잘라내어졌다. 이 중, 단자를 접속하기 위한 미도포부에 알루미늄제의 정극 리드 단자가 초음파 용접되었다. 마찬가지로, 정극 리드 단자와 동(同)사이즈의 니켈제의 부극 리드 단자가, 부극판의 미도포부에 초음파 용접되었다. 폴리프로필렌을 포함하는 세퍼레이터의 양면에, 상기 부극판과 정극판을 양 활물질층이 세퍼레이터를 사이에 두고 겹쳐지도록 배치함으로써, 전극판 적층체가 얻어졌다. 한편, 적층체로서의 알루미늄 라미네이트 필름이 준비되었다. 알루미늄 라미네이트 필름으로서, 적층된 폴리에틸렌테레프탈레이트제 코팅층(두께 12μm), 나일론제 코팅층(두께 15μm), 알루미늄박(두께 80μm), 산 변성 폴리프로필렌층(두께 16μm), 및 폴리프로필렌층(두께 64μm)을 포함하는 라미네이트 필름이 사용되었다. 알루미늄 라미네이트 필름으로부터, 상기의 정극 및 부극의 사이즈보다 약간 큰 사이즈를 갖는 직사각형이 잘라내어졌다. 알루미늄 라미네이트 필름의 장변의 일방을 제외하고, 다른3변이 열융착에 의해 접착되었다. 이에 의해, 봉지상의 외장체가 제조되었다. 열융착시에는, 열융착부의 각 층의 두께가 바람직한 범위로 유지되도록, 적절한 압력이 부가되었다. 봉지상의 외장체에 상기 전극 적층체가 삽입되었다. 이어서, 비수전해액(PC와 EC와 DEC를 적절한 비율로 혼합함으로써 얻어진 비수용매에, 전해질염으로서의 LiPF6을 적절한 농도로 용해시킴으로써 얻어진 용액에, 복수의 첨가제(메틸렌메탄디술폰산에스테르(MMDS) 및 비닐렌카보네이트를 각각의 농도가 1중량%가 되도록 용해시킴으로써 얻어지는 비수전해액)이 외장체 내에 주액되었다. 그 후, 진공 함침 공정을 거친 후, 감압 하에서 개구부가 열융착에 의해 봉지되었다. 이에 의해, 적층형 리튬 이온 전지가 얻어졌다.
이상, 본 개시의 실시예에 대하여 설명하였다. 단, 상기 실시예는, 본 개시의 실시형태의 일례를 나타낸 것에 불과하다. 본 개시의 실시형태에 따른 리튬 이온 2차 전지의 기술적 범위를 특정한 실시형태 혹은 구체적 구성에 한정하는 것은, 상기 실시예의 설명의 취지는 아니다.
본 개시의 실시형태에 따른 리튬 이온 2차 전지는, 이하의 제1~5의 리튬 이온 2차 전지여도 된다.
상기 제1 리튬 이온 2차 전지는, 정극 활물질층이 정극 집전체에 배치된 정극과, 부극 활물질층이 부극 집전체에 배치된 부극과, 세퍼레이터와, 전해액을 포함하는 발전 요소를, 외장체 내부에 포함하는 리튬 이온 2차 전지로서, 당해 외장체가, 금속 기재와 산 변성 폴리프로필렌층과 폴리프로필렌층이 이 순서로 적층된 적층체로 구성되고, 또한 당해 외장체 내면은 당해 폴리프로필렌층이고, 당해 외장체가, 열융착부와 비융착부를 갖고, 당해 외장체의 당해 열융착부에 있어서, 당해 산 변성 폴리프로필렌층의1층의 두께의 값이 당해 폴리프로필렌층의 두께의2분의1의 값보다 작은, 리튬 이온 2차 전지이다.
상기 제2 리튬 이온 2차 전지는, 당해 외장체의 당해 열융착부에 있어서, 당해 폴리프로필렌층의 두께의 2분의 1의 값과 당해 산 변성 폴리프로필렌층의 1층의 두께의 값의 비가 2 이상인, 상기 제1 리튬 이온 2차 전지이다.
상기 제3 리튬 이온 2차 전지는, 당해 외장체의 당해 비융착부에 있어서의 당해 산 변성 폴리프로필렌층의 1층의 두께의 값과 당해 폴리프로필렌층의 두께의 값의 합에 대하여, 당해 외장체의 당해 열융착부에 있어서의 당해 산 변성 폴리프로필렌층의 1층의 두께의 값과 당해 폴리프로필렌층의 1층의 두께의 2분의 1의 값의 합의 비율이 50~95%인, 상기 제1 또는 2의 리튬 이온 2차 전지이다.
상기 제4 리튬 이온 2차 전지는, 당해 외장체의 당해 비융착부에 있어서의 당해 산 변성 폴리프로필렌층의 1층의 두께의 값과 당해 폴리프로필렌층의 두께의 값의 합에 대하여, 당해 외장체의 당해 열융착부에 있어서의 당해 산 변성 폴리프로필렌층의 1층의 두께의 값과 당해 폴리프로필렌층의 1층의 두께의 값의 합의 비율이 75~143%인, 상기 제1 또는 2의 리튬 이온 2차 전지이다.
상기 제5 리튬 이온 2차 전지는, 당해 외장체의 당해 열융착부에 있어서의 당해 산 변성 폴리프로필렌층의 1층의 두께의 값이, 당해 외장체의 당해 비융착부에 있어서의 당해 산 변성 폴리프로필렌층의 1층의 두께의 값보다 작은, 상기 제1 내지 3 중 어느 하나의 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 (5)

  1. 정극과, 부극과, 세퍼레이터와, 전해액을 내부에 수납하는 외장체를 포함하고,
    당해 외장체가, 순서대로 적층된 금속 기재와 산 변성 폴리프로필렌층과 폴리프로필렌층을 포함하는 적층체를 포함하고,
    당해 폴리프로필렌층은, 당해 외장체의 내면을 형성하고,
    당해 외장체가, 열융착부와 비융착부를 갖고,
    당해 열융착부에 포함되는 1층의 당해 산 변성 폴리프로필렌층의 두께의 값이, 당해 열융착부에 포함되는 당해 폴리프로필렌층의 두께의 값의 2분의 1보다 작은, 리튬 이온 2차 전지.
  2. 제1항에 있어서,
    당해 열융착부에 포함되는 당해 폴리프로필렌층의 두께의 값의 2분의 1과, 당해 열융착층에 포함되는 당해 1층의 산 변성 폴리프로필렌층 두께의 값의 비가 2 이상인, 리튬 이온 2차 전지.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    당해 비융착부에 포함되는 1층의 당해 산 변성 폴리프로필렌층의 두께의 값과, 당해 비융착부에 포함되는 1층의 당해 폴리프로필렌층의 두께의 값의 합에 대한, 당해 열융착부에 포함되는 당해 1층의 산 변성 폴리프로필렌층의 두께의 값과, 당해 열융착부에 포함되는 당해 폴리프로필렌층의 두께의 값의 2분의 1의 합의 비율이, 50~95%의 범위에 있는, 리튬 이온 2차 전지.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    당해 비융착부에 포함되는 1층의 당해 산 변성 폴리프로필렌층의 두께의 값과, 당해 비융착부에 포함되는 1층의 당해 폴리프로필렌층의 두께의 값의 합에 대한, 당해 열융착부에 포함되는 당해 1층의 산 변성 폴리프로필렌층의 두께의 값과, 당해 열융착부에 포함되는 당해 폴리프로필렌층의 두께의 값의 합의 비율이, 75~143%의 범위에 있는, 리튬 이온 2차 전지.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    당해 열융착부에 포함되는 당해 1층의 당해 산 변성 폴리프로필렌층의 두께의 값이, 당해 비융착부에 포함되는 당해 1층의 산 변성 폴리프로필렌층의 두께의 값보다 작은, 리튬 이온 2차 전지.
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018179653A1 (ja) * 2017-03-31 2018-10-04 Ｎｅｃエナジーデバイス株式会社 セパレータの接合方法および電気化学デバイスの製造方法と電気化学デバイス
JP6961398B2 (ja) * 2017-06-14 2021-11-05 株式会社エンビジョンＡｅｓｃジャパン リチウムイオン二次電池素子およびリチウムイオン二次電池
EP3902032A4 (en) * 2018-12-18 2022-08-31 NGK Insulators, Ltd. SECONDARY LITHIUM BATTERY
JP6918882B2 (ja) * 2019-09-12 2021-08-11 積水化学工業株式会社 蓄電素子および蓄電素子の製造方法
US12009505B2 (en) * 2020-05-12 2024-06-11 Honeycomb Battery Company Conducting polymer network/graphene-protected negative electrode for a lithium-ion battery
CN115847973A (zh) * 2022-11-15 2023-03-28 扬州纳力新材料科技有限公司 多层复合聚丙烯材料及其制备方法和应用

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011142092A (ja) 2011-01-21 2011-07-21 Dainippon Printing Co Ltd 電池用積層フィルムおよびそれを用いた電池用容器

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7041380B2 (en) * 2001-06-20 2006-05-09 Dai Nippon Printing Co., Ltd. Packaging material for battery
WO2006035691A1 (ja) * 2004-09-30 2006-04-06 Sumitomo Electric Industries, Ltd. 非水電解質電池用リード線及び非水電解質電池
US8828591B2 (en) * 2006-03-02 2014-09-09 Sony Corporation External packaging material for battery device, nonaqueous electrolyte secondary battery using the same, and battery pack
JP5500234B2 (ja) * 2006-03-31 2014-05-21 大日本印刷株式会社 電池用包装材料
JP5407719B2 (ja) * 2009-09-30 2014-02-05 大日本印刷株式会社 電気化学セル用包装材料
EP2562841A1 (en) * 2010-04-23 2013-02-27 Okura Industrial Co., Ltd. Outer packaging material for battery or capacitor, and process for production thereof
WO2012056846A1 (ja) * 2010-10-27 2012-05-03 東レフィルム加工株式会社 二次電池およびその製造方法ならびに二次電池用熱接着性絶縁フィルム
CN202782010U (zh) * 2011-03-29 2013-03-13 昭和电工包装株式会社 成型用包装材料
JP6131559B2 (ja) * 2012-10-12 2017-05-24 大日本印刷株式会社 電気化学セル用包装材料
JP5668785B2 (ja) * 2013-05-27 2015-02-12 大日本印刷株式会社 電池用包装材料

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011142092A (ja) 2011-01-21 2011-07-21 Dainippon Printing Co Ltd 電池用積層フィルムおよびそれを用いた電池用容器

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