KR20230093521A - 전기화학 디바이스 및 전자 디바이스 - Google Patents

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Abstract

본 출원은 전기 화학 디바이스 및 전자 디바이스를 제공하는 바, 전기 화학 디바이스는 양극을 포함하고, 양극은 집전체를 포함하며, 집전체는 활물질이 설치된 코팅 영역과 활물질이 설치되지 않은 무코팅 영역을 포함하고; 무코팅 영역은 적어도 부분적으로 절연층이 설치되어 있고, 절연층은 접착제와 무기 입자를 포함하며, 절연층의 전체 질량에 기반하여, 알루미늄 원소의 질량 백분율 함량은 20% 내지 52%이고, 절연층과 집전체 사이의 접착력 F는 201 N/m 이상이다. 본 출원의 전기 화학 디바이스에 있어서, 양극의 절연층과 집전체 사이는 양호한 접착력을 구비하여, 전기 화학 디바이스의 안전성을 향상시킨다.

Description

전기화학 디바이스 및 전자 디바이스
본 출원은 전기 화학 기술 분야에 관한 것으로, 상세하게는 전기 화학 디바이스 및 전자 디바이스에 관한 것이다.
리튬 이온 전지는 큰 비에너지, 높은 작동 전압, 낮은 자기 방전율, 작은 부피 및 가벼운 무게 등 특성을 가지고, 전기 에너지 저장, 휴대용 전자 디바이스 및 전기 자동차 등 각 분야에 널리 적용된다.
리튬 이온 전지는 통상적으로 양극, 음극 및 분리막을 포함하고, 분리막은 양극과 음극 사이에 위치한다. 양극에는 통상적으로 집전체, 활물질층 및 절연층이 포함되고, 여기서 절연층은 통상적으로 집전체의 표면에 활물질이 설치되지 않은 영역에 설치되어, 양극 전체의 절연 성능을 향상시킨다. 발명자는 연구를 통해, 현재 기존의 리튬 이온 전지에 있어서, 절연층 재료 성분의 영향을 받아, 절연층과 집전체 사이의 접착력이 여전히 향상되어야 하는 것을 발견하였다.
본 출원은 전기 화학 디바이스 및 전자 디바이스를 제공하여, 절연층과 집전체 사이의 접착력을 향상하는 것을 목적으로 한다.
설명이 필요한 것은, 아래의 내용에서 리튬 이온 전지를 전기 화학 디바이스로 하는 것을 예를 들어 본 출원을 해석하였지만, 본 출원의 전기 화학 디바이스는 리튬 이온 전지에만 한정되는 것은 아니다.
구체적인 기술적 방안은 아래와 같다.
본 출원의 제1 측면에서는 전기 화학 디바이스를 제공하는 바, 해당 전기 화확 디바이스는 집전체를 포함하는 양극을 포함하고, 집전체는 활물질이 설치된 코팅 영역과 상기 활물질이 설치되지 않은 무코팅 영역을 포함하며; 무코팅 영역은 적어도 부분적으로 절연층이 설치되어 있고, 절연층은 접착제와 무기 입자를 포함하며, 절연층의 전체 질량에 기반하여, 절연층에서의 알루미늄 원소의 질량 백분율 함량은 20% 내지 52%이고, 바람직하게는 30% 내지 50.3%이며, 절연층과 집전체 사이의 접착력 F는 201 N/m 이상이다.
본 출원의 전기 화학 디바이스에 있어서, 양극의 집전체의 표면에 활물질이 설치된 영역을 코팅 영역으로 지칭할 수 있고, 집전체의 표면에 활물질이 설치되지 않은 영역을 무코팅 영역으로 지칭할 수 있다. 상기 무코팅 영역의 적어도 일부에 절연층을 설치할 수 있고, 상이한 설치 방식을 사용할 수 있으며, 예를 들면, 절연층을 양극의 길이 방향에서의 양측에 설치하는 것, 절연층을 양극의 시작단측에 설치하는 것, 절연층을 양극의 마감단측에 설치하는 것을 포함하나 이에 한정되지 않는다. 상기 설치 방식은 단독으로 사용하거나 조합하여 사용할 수 있다. 상기 시작단과 마감단은 권취 구조의 리튬 이온 전지에서의 권취 구조의 시작단과 마감단을 의미할 수 있다.
본 출원에 있어서, 절연층의 전체 질량에 기반하여, 절연층에서의 알루미늄 원소의 질량 백분율 함량은 20% 내지 52%이고, 바람직하게는 30% 내지 50.3%로써, 절연층의 강도 및 절연층과 집전체 사이의 접착력을 향상시킬 수 있다. 절연층과 집전체 사이의 접착력 F는 201 N/m 이상이고, 바람직하게는 300 N/m 이상으로써, 절연층의 우수한 접착 성능을 나타낸다.
본 출원의 일종 실시 형태에 있어서, 접착제는 폴리플로필렌, 폴리아크릴레이트, 아크릴로니트릴 멀티폴리머 및 카르복시메틸셀룰로오스염 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 접착제의 첨가는 절연층의 점착성을 향상하여, 절연층과 집전체 사이의 접착력을 향상시킬 수 있다.
본 출원의 일종 실시 형태에 있어서, 접착제는 아크릴로니트릴, 아크릴산염, 아크릴아미드 및 아크릴레이트 중 적어도 하나의 단량체가 중합되어 형성된 중합체를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 접착제는 아크릴로니트릴, 아크릴산염 및 아크릴아미드 중 적어도 하나의 단량체가 중합되어 형성된 중합체를 포함할 수 있다.
본 출원의 접착제는 수성 접착제일 수 있고, 여기서, 아크릴산염에서의 금속 이온이 일부 수소 이온을 치환할 수 있어, 접착제의 친수성을 증가시킴으로써, 접착제가 전해액에서의 팽윤이 감소되어, 비교적 높은 접착력을 유지하도록 한다. 또한, 수소 이온은 전자를 쉽게 얻어 수소를 형성하기 때문에, 수소 이온이 감소된 후, 수소 이온이 지나치게 많아 초래하는 리튬 이온 전지의 팽창 문제를 방지할 수도 있다.
본 출원의 일종 실시 형태에 있어서, 상기 중합체의 전체 질량에 기반하여, 아크릴로니트릴의 질량 백분율 함량은 25% 내지 70%이고, 아크릴산염의 질량 백분율 함량은 10% 내지 60%이며, 아크릴아미드의 질량 백분율 함량이 10% 내지 60%이고, 아크릴레이트의 질량 백분율 함량이 0% 내지 10%이다. 임의의 이론에 한정됨이 없이, 아크릴로니트릴, 아크릴산염, 아크릴아미드 및 아크릴레이트의 질량 백분율 함량을 상기 범위 내로 제어하는 것을 통해, 접착성이 양호한 접착제를 얻음으로써, 절연층과 집전체 사이의 접착력을 향상시킬 수 있다.
본 출원의 일종 실시 형태에 있어서, 접착제의 중량 평균 분자량은 100000 내지 2000000이고, 바람직하게는 300000 내지 800000이다. 임의의 이론에 한정됨이 없이, 접착제의 중량 평균 분자량이 너무 크면, 접착제의 증점 효과가 강화되어, 슬러리의 점도가 너무 높고, 유동성이 하강되는 것을 초래하여, 절연층 슬러리가 부분적으로 코팅되지 못하는 것을 쉽게 초래할 수 있으며; 접착제의 중량 평균 분자량이 너무 작으면, 슬러리 점도가 너무 낮아, 슬러리의 피막 형성 성능이 불량해지는 것을 초래하고, 절연층 슬러리가 부분적으로 코팅되지 못하는 것도 초래하게 된다. 임의의 이론에 한정됨이 없이, 접착제의 중량 평균 분자량을 상기 범위 내로 제어하는 것을 통해, 절연층 슬러리가 집전체 기재의 표면에서 두께가 균일한 박막을 형성하도록 하여, 절연층을 형성할 수 있어, 절연층과 집전체 사이의 접착력을 향상시킬 수 있다.
본 출원의 일종 실시 형태에 있어서, 절연층의 전체 질량에 기반하여, 접착제의 질량 백분율 함량은 2% 내지 50%이고, 무기 입자의 질량 백분율 함량은 50% 내지 98%이다. 임의의 이론에 한정됨이 없이, 접착제 함량이 2% 이하와 같이 너무 낮으면, 절연층의 피막 형성 성능이 불량하게 되어, 피복도의 향상에 불리하고; 접착제 함량이 50% 이상과 같이 너무 높으면, 절연층 슬러리가 피막을 형성할 때 연속된 막을 형성하는 것을 초래하여, 절연층이 집전체 기재로부터 큰 면적으로 탈락되는 것을 쉽게 초래한다. 접착제와 무기 입자의 함량을 상기 함량 범위 내로 제어함으로써, 절연층과 집전체 사이의 접착력을 향상하는데 유리하다.
본 출원의 일종 실시 형태에 있어서, 상기 절연층의 피복도는 90% 이상이다. 절연층의 피복도를 90% 이상으로 제어함으로써, 양극이 더 높은 절연 성능을 구비하도록 할 수 있다.
본 출원의 일종 실시 형태에 있어서, 절연층의 두께는 0.02 ㎛내지 10 ㎛이다. 임의의 이론에 한정됨이 없이, 절연층의 두께가 0.02 ㎛ 이하와 같이 너무 낮을 경우, 절연층 강도가 너무 낮아, 절연 성능이 영향을 받고; 절연층의 두께가 10 ㎛ 이상과 같이 너무 높을 경우, 양극 중의 활물질의 상대적 함량이 감소되어, 리튬 이온 전지의 에너지 밀도에 영향을 미친다. 절연층의 두께를 상기 범위 내로 제어함으로써, 절연층이 양호한 강도와 절연 성능을 구비하도록 할 수 있다.
본 출원의 일종 실시 형태에 있어서, 상기 무기 입자의 Dv99는 0.01 ㎛ 내지 10 ㎛이다. 무기 입자의 Dv99가 절연층의 두께를 초과하지 않는 것이 바람직하고, 그렇지 않을 경우 냉간 프레스 과정에서 알루미늄박을 찔러, 요철점이 형성되어 목표 절연층의 두께를 초과하기 쉽다. 본 출원에 있어서, Dv99는 무기 입자가 부피 기준의 입도 분포에서, 작은 입경으로부터 누적한 부피가 99% 에 도달할 때의 입경을 나타낸다.
본 출원의 일종 실시 형태에 있어서, 상기 무기 입자가 베마이트, 다이어스포어(diaspore) 및 산화알루미늄 중 적어도 하나를 포함한다. 무기 입자의 첨가는 절연층의 강도와 절연 성능을 향상시킬 수 있다.
본 출원의 접착제의 제조 방법은 특별히 한정되지 않고, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 공지된 제조 방법을 사용할 수 있으며, 예를 들면 아래와 같은 제조 방법을 사용할 수 있다.
반응기에 증류수를 첨가하여, 교반을 시작하고, 질소를 주입하여 산소를 제거한 후, 상이한 질량비로 아크릴로니트릴, 아크릴산염, 아크릴아미드 및 아크릴레이트 등 상기 성분 중 적어도 하나를 첨가하며, 불활성 분위기에서 약 65℃까지 가열하고 항온을 유지한 후, 개시제를 첨가하여 반응을 개시하며, 약 20시간 후 반응이 종료된다.
본 출원은 단량체 중합을 개시할 수 있는한 개시제에 대해 특별히 한정하지 않는 바, 예를 들면 20%의 과황산암모늄 용액일 수 있다. 본 출원은 첨가된 단량체의 중합 반응을 보장할 수 있는한 증류수와 개시제의 첨가량에 대해 특별히 한정하지 않는다. 반응 후, 반응 후의 침전물에 알칼리 액체를 첨가하여 pH 값이 6.5~9가 되도록 중화시킬 수도 있다. 반응 생성물에 대해 필터링, 세척, 건조, 분쇄 및 체질 등 처리를 더 수행할 수 있다.
본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자는, 본 출원의 양극은 하나의 표면에 활물질층을 구비할 수 있고, 두 개의 표면에 모두 활물질층이 구비할 수도 있음을 이해해야 한다. 본 출원의 절연층은 양극의 적어도 하나의 표면에 설치될 수 있고, 예를 들면, 절연층은 양극의 하나의 표면에 설치될 수 있고, 양극의 두 개의 표면에 설치될 수도 있다.
본 출원의 양극에 있어서, 양극 집전체는 특별히 한정되지 않고, 알루미늄박, 알루미늄 합금박 및 복합 집전체 등과 같은 본 분야에 공지된 임의의 양극 집전체일 수 있다. 양극 활물질층은 양극 활물질을 포함하고, 양극 활물질은 특별히 한정되지 않으며, 본 분야에 공지된 임의의 양극 활물질을 사용할 수 있는 바, 예를 들면, 리튬니켈코발트망간산화물(811, 622, 523, 111), 리튬니켈코발트알루미늄산염, 리튬철인산염, 리튬이 풍부한 망간 기반 재료, 리튬코발테이트, 리튬망간산화물, 리튬망간철인산화물 또는 리튬티타네이트 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 출원에서의 음극은 본 출원의 목적을 달성할 수 있는 한 특별히 한정되지 않는다. 예를 들면, 음극은 통상적으로 음극 집전체와 음극 활물질층을 포함한다. 여기서, 음극 집전체는 특별히 한정되지 않고, 구리박, 알루미늄박, 알루미늄 합금박 및 복합 집전체 등과 같은 본 분야에 공지된 임의의 음극 집전체를 사용할 수 있다. 음극 활물질층은 음극 활물질을 포함하고, 음극 활물질이 특별히 한정되지 않으며, 본 분야에 공지된 임의의 음극 활물질을 사용할 수 있다. 예를 들면, 인조흑연, 천연흑연, 메조카본 마이크로비드, 소프트카본, 하드카본, 실리콘, 실리콘카본 및 리튬티타네이트 등 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 출원의 리튬 이온 전지는 또한 전해질을 더 포함하고, 전해질은 겔 전해질, 고체 전해질 및 전해액 중 일종 또는 복수 종일 수 있으며, 전해액은 리튬염과 비수용매를 포함한다.
본 출원의 일부 실시 형태에 있어서, 리튬염은 LiPF6, LiBF4, LiAsF6, LiClO4, LiB(C6H5)4, LiCH3SO3, LiCF3SO3, LiN(SO2CF3)2, LiC(SO2CF3)3, LiSiF6, LiBOB 및 리튬디플루오로보레이트로 중의 하나 또는 복수 개로부터 선택된다. 예를 들면, 리튬염은 LiPF6을 선택할 수 있는데, 이는 LiPF6이 비교적 높은 이온 전기 전도성을 제공할 수 있고 사이클 특성을 개선할 수 있기 때문이다.
비수용매는 카보네이트 화합물, 카르복실레이트 화합물, 에테르 화합물, 기타 유기 용매 또는 이들의 조합일 수 있다.
상기 카보네이트 화합물은 사슬상 카보네이트 화합물, 고리상 카보네이트 화합물, 불화 카보네이트 화합물 또는 이들의 조합일 수 있다.
상기 사슬상 카보네이트 화합물의 예로는 디메틸카보네이트 (DMC), 디에틸카보네이트 (DEC), 디프로필카보네이트 (DPC), 메틸프로필카보네이트(MPC), 에틸프로필카보네이트 (EPC), 메틸에틸카보네이트 (MEC) 및 이들의 조합이다. 고리상 카보네이트 화합물의 예로는 에틸렌카보네이트(EC), 프로필렌카보네이트 (PC), 부틸렌카보네이트(BC), 비닐에틸렌카보네이트(VEC) 및 이들의 조합이다. 불화 카보네이트 화합물의 예로는 플루오로에틸렌카보네이트(FEC), 1,2-디플루오로에틸렌카보네이트, 1,1-디플루오로에틸렌카보네이트, 1,1,2-트리플루오로에틸렌카보네이트, 1,1,2,2-테트라플루오로에틸렌카보네이트, 1-플루오로-2-메틸에틸렌카보네이트, 1-플루오로-1-메틸에틸렌카보네이트, 1,2-디플루오로-1-메틸에틸렌카보네이트, 1,1,2-트리플루오로-2-메틸에틸렌카보네이트, 트리플루오로메틸에틸렌카보네이트 및 이들의 조합이다.
상기 카르복실레이트 화합물의 예로는 메틸포르메이트, 메틸아세테이트, 에틸아세테이트, n-프로필 아세테이트, tert-부틸 아세테이트, 메틸프로피오네이트, 에틸프로피오네이트, 프로필프로피오네이트, γ-부티로락톤, 데칼락톤, 발레로락톤, DL-메발로노락톤, 카프로락톤 및 이들의 조합이다.
상기 에테르 화합물의 예로는 디부틸에테르, 테트라글라임(tetraglyme), 디글라임(diglyme), 1,2-디메톡시에탄, 1,2-디에톡시에탄, 에톡시메톡시에탄, 2-메틸테트라히드로푸란, 테트라히드로푸란 및 이들의 조합이다.
상기 기타 유기 용매의 예로는 디메틸설폭사이드, 1,2-디옥솔란, 술포란, 메틸술포란, 1,3-디메틸-2-이미다졸리디논, N-메틸-2-피롤리돈, 포름아미드, 디메틸포름아미드, 아세토니트릴, 트리메틸포스페이트, 트리에틸포스페이트, 트리옥틸포스페이트, 인산에스테르 및 이들의 조합이다.
본 출원의 제2 측면에 있어서 전자 디바이스를 제공하는 바, 상기 전자 디바이스는 상기 제1 측면에 따른 전기 화학 디바이스를 포함한다.
본 출원의 전자 디바이스는 특별히 한정되지 않고, 이는 종래 기술에 사용되는 기지된 임의의 전자 디바이스일 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 전자 디바이스는, 노트북, 펜 입력 컴퓨터, 모바일 컴퓨터, 전자책 플레이어, 휴대용 전화기, 휴대용 팩스, 휴대용 복사기, 휴대용 프린터, 헤드셋, 비디오, 액정 TV, 휴대용 청소기, 휴대용 CD 플레이어, 미니디스크, 송수신기, 전자 메모장, 계산기, 메모리 카드, 휴대용 녹음기, 라디오, 백업 전원 공급 장치, 모터, 자동차, 오토바이, 전동 자전거, 자전거, 조명 장비, 장난감, 게임기, 시계, 전동 공구, 섬광등, 카메라, 가정용 대용량 축전지 및 리튬이온 커패시터 등을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
전기 화학 디바이스의 제조 과정은 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 숙지된 것으로, 본 출원은 특별히 제한하지 않는다. 예를 들면 전기 화학 디바이스는 아래 과정을 통해 제조될 수 있다. 즉 양극과 음극을 분리막을 통해 적층시키고, 수요에 따라 권취, 폴딩 등 작업을 수행한 후 케이스 내에 넣으며, 케이스에 전해액을 주입한 후 밀봉 하되, 여기서 사용되는 분리막은 본 출원이 제공하는 상기 분리막이다. 또한, 수요에 따라 과전류 방지 소자 및 리드판 등을 케이스 내에 배치하여, 전기 화학 디바이스 내부의 압력 상승, 과충전/과방전을 방지할 수도 있다.
본 출원은 전기 화학 디바이스 및 전자 디바이스를 제공하는 바, 전기 화학 디바이스는 양극을 포함하고, 집전체는 활물질이 설치된 코팅 영역과 상기 활물질이 설치되지 않은 무코팅 영역을 포함한다. 상기 무코팅 영역은 적어도 부분적으로 절연층이 설치되어 있고, 절연층은 접착제와 무기 입자를 포함하며, 절연층의 전체 질량에 기반하여, 절연층에서의 알루미늄 원소의 질량 백분율 함량은 20% 내지 52%이고, 절연층과 집전체 사이의 접착력 F는 201 N/m 이상으로써 상기 절연층과 집전체 사이에 양호한 접착력을 구비하도록 하여, 전기 화학 디바이스의 안전성을 향상시킨다.
본 출원과 종래 기술의 기술적 방안을 더 명확하게 설명하기 위해, 아래에서는 실시예와 종래 기술에서 요구되는 도면을 간략히 소개하고, 아래에서 설명하는 도면은 단지 본 출원의 일부 실시예일 뿐인 것은 분명하다.
도 1은 본 출원의 실시 형태의 양극 극편의 구조 개략도이다.
도 2a는 본 출원의 다른 실시 형태의 양극 극편의 구조 개략도이다.
도 2b는 본 출원의 또 다른 실시 형태의 양극 극편의 구조 개략도이다.
도 2c는 본 출원의 또 다른 실시 형태의 양극 극편의 구조 개략도이다.
도 3은 본 출원의 또 다른 실시 형태의 양극 극편의 구조 개략도이다.
도 4는 접착력 테스트에서의 접착력과 노정 사이의 관계 개략도이다.
도면에서, 1.활물질층, 2.절연층, 3.집전체이다.
이하에서는, 본 출원의 목적, 기술적 방안 및 장점이 보다 명확하게 이해될 수 있도록 첨부된 도면 및 실시예를 참조하여 본 출원을 더욱 상세하게 설명한다. 이하에서 설명되는 실시예는 단지 본 출원의 일부 실시예일 뿐, 전부의 실시예가 아닌 것은 분명하다. 본 출원의 실시예에 기초하여, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자가 획득한 기타 모든 기술적 방안들도 본 출원의 보호 범위에 속한다.
설명이 필요한 것은, 본 출원의 구체적인 실시 형태에서, 리튬이온 전지를 전기화학 디바이스의 예로 하여 본 출원을 해석하였지만, 본 출원의 전기화학 디바이스는 리튬이온 전지에만 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 출원의 일종 실시 형태에서의 양극 극편의 구조 개략도(조감도)를 나타내고, 양극 극편은 통상적으로 직사각형이며, 도 1에 도시된 바와 같이, 양극 극편의 길이 방향에서의 양측에는 무코팅 영역(uncoated area), 즉 활물질층(1)이 설치되지 않은 영역이 존재할 수 있고, 집전체(3)는 상기 무코팅 영역에서 노출된다. 도 1에 있어서, 절연층(2)은 무코팅 영역에 설치될 수 있고, 구체적으로 양극의 길이 방향에서의 양측에 설치될 수 있다. 물론, 양극의 길이 방향에서의 어느 한측에 설치될 수도 있다.
도 2a-2c는 본 출원의 다른 세 가지 실시 형태에서의 양극 극편의 구조 각각 개략도(조감도)를 나타내고, 양극 극편의 시작단과 마감단에도 무코팅 영역이 존재할 수 있다. 도 2a에 도시된 바와 같이, 절연층(2)은 양극 극편의 시작단측과 마감단측에 동시에 설치될 수 있고, 도 2b 또는 도 2c에 도시된 바와 같이, 양극 시작단측과 마감단측 중 어느 한측에 설치될 수도 있다.
도 3은 본 출원의 또 다른 실시 형태에서의 양극 극편의 구조 개략도(조감도)를 나타내고, 양극 극편의 길이 방향에서의 양측, 및 시작단과 마감단에 모두 무코팅 영역이 존재할 수 있는데, 도 3에 도시된 바와 같이, 절연층(2)은 양극의 길이 방향에서의 양측, 및 시작단과 마감단에 동시에 설치될 수 있다.
도 4는 접착력 테스트에서의 접착력과 노정 사이의 관계를 나타낸다.
실시예
아래에서, 실시예 및 비교예를 제시하여 본 출원의 실시 형태를 더 구체적으로 설명한다. 다양한 시험 및 평가는 아래 방법에 따라 수행된다. 또한, 특별한 설명이 없는한, "분” 및 "%"는 질량 기준이다.
테스트 방법 및 디바이스:
접착제의 중량 평균 분자량 테스트:
겔 투과 크로마토그래피(Gel Permeation Chromatography, GPC)를 사용하여 절연층에서의 접착제의 중량 평균 분자량를 테스트한다. 본 출원에 있어서, 중량 평균 분자량은 질량에 따라 통계된 평균 분자량을 의미한다.
접착력 테스트:
GOTECH 인장시험기 및 90° 각도법을 사용하여 절연층과 집전체 사이의 접착력를 테스트하고, 완제품 리튬 이온 전지에서 절연층이 설치된 부분의 극편을 20 mm×60 mm의 스트립으로 절단하되, 이의 길이와 너비는 실제 상황에 의해 비례에 따라 조정할 수 있다. 시료의 길이 방향에 따라, 시료 일단의 절연층면을 양면테이프를 통해 강판에 접착하되, 여기서 접착 길이는 40 mm 이상이다. 다음 강판을 GOTECH 인장시험기의 상응한 위치에 고정하고, 강판에 접착되지 않은 시료의 타단을 당기며, 연결물을 통해 또는 직접 극편 샘플을 클램프에 끼우되, 여기서 당겨진 시료 부분과 강판이 공간에서의 끼인각은 90°이다. 클램프가 5 mm/min의 속도로 극편을 당겨, 절연층이 집전체와 분리되도록하고, 최종적으로 측정된 안정 영역의 평균값을 측정하여 절연층과 집전체 사이의 접착력으로 기록한다. 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 안정 영역의 접착력 데이터의 표준편차와 평균값의 비율 값은 10%를 초과하지 않을 것을 요구한다.
피복도 테스트:
1) 절연코팅층이 코팅된 극편을 절단하여, 절연층이 코팅된 극편 샘플을 얻고, 절연층이 코팅된 한쪽 면의 면적을 S1로 기록한다.
2) 해상도가 0.02 ㎛인 CCD 현미경을 사용하여 1)에서의 극편 샘플 중 절연층이 코팅된 한쪽 면에 절연 재료가 피복되지 않은 집전체 면적(즉 코팅되지 못한 면적)을 통계하여, S2로 기록한다.
3) 식 B=(S1-S2)/S1×100%를 통해 절연층의 피복도 B를 계산한다.
무기 입자의 Dv99 테스트:
레이저 입도 분석기를 사용하여 무기 입자의 Dv99를 테스트한다. Dv99는 무기 입자가 부피 기준의 입도 분포에서, 작은 입경으로부터 누적한 부피가 99%에 도달할 때의 입경을 나타낸다.
절연층의 두께 테스트:
1) (25±3)℃의 환경에서, 절연층이 코팅된 극편을 완제품 배터리 코어로부터 분해해 낸다. 무진지(dust-free paper)로 극편 표면에 잔류된 전해액을 닦는다.
2) 절연층이 코팅된 극편을 플라즈마 하에서 절단하여, 그 단면을 얻는다.
3) SEM으로 2)에서 얻은 극편 단면을 관찰하고, 단일(single)면 절연 코팅층의 두께를 테스트하는데, 인접한 테스트 포인트의 간격은 2~3 mm이고, 적어도 15 개의 상이한 포인트를 테스트하며, 모든 테스트 포인트의 평균값을 절연 코팅층의 두께로 기록한다.
절연층의 알루미늄 함량 테스트:
1) (25±3)℃ 환경에서, 절연층이 설치된 전극 극편을 완제품 리튬 이온 전지로부터 분해해 낸다. DMC를 사용하여 막층에 잔류된 전해액를 세척하고 흄후드에서 건조시킨다.
2) 1)에서 얻은 극편으로부터, 녹슬지 않은 칼날로 절연층을 긁어내어, 절연층 분말을 얻는다.
3) 유도 결합 플라즈마 분광기로 2)에서 얻은 절연 코팅층 샘플 중의 알루미늄 원소 함량을 테스트한다.
관통 합격률 테스트:
테스트할 리튬 이온 전지를 0.05C의 레이트로 전압이 4.45 V(즉 풀충전 전압)가 될 때까지 정전류로 충전하고, 다음 4.45V의 정전압로 전류가 0.025C(차단 전류)가 될 때까지 충전하여, 리튬 이온 전지가 풀충전 상태에 도달하도록 하고, 테스트 전 리튬 이온 전지의 외관을 기록한다. 25±3℃ 환경에서 전지에 대해 네일 관통 테스트(nail penetration test)를 수행하는데, 강철못의 직경은 4 mm이고, 천자 속도(puncture speed)는 30 mm/s이고, 네일 관통위치는 리튬 이온 전지의 사이드에지(side edge)에 위치하며, 테스트를 3.5 min동안 진행하거나 전극 구성 소자의 표면 온도가 50℃까지 하강한 후 테스트를 중지한다. 10 개의 리튬 이온 전지를 하나의 그룹으로 하여 테스트 과정에서의 리튬 이온 전지 상태를 관찰하고, 리튬 이온 전지가 연소하지 않고 폭발하지 않은 것을 판정 표준으로 하여, 20 번의 네일 관통 테스트에서 15 번 이상 통과되어야만 네일 관통 테스트를 합격한 것으로 판정한다.
실시예 1
<양극 극편의 제조>
<접착제의 제조>
반응기에 증류수를 첨가하여 교반을 시작하고, 질소를 주입하여 2h동안 산소를 제거한 후, 반응기에 질량비 45:45:10로 단량체 아크릴로니트릴, 아크릴산나트륨 및 아크릴아미드를 첨가하며, 불활성 분위기에서 65℃까지 가열하여 항온을 유지한 후, 20%의 과황산암모늄 용액을 개시제로써 첨가하여 반응을 시작하고, 반응을 22시간 동안 진행한 후 침전물을 추출하여 알칼리 액체에 첨가하여 pH 값이 6.5~9가 될 때까지 중합한다. 여기서, 증류수, 단량체, 개시제 사이의 질량비는 89.5:10:0.5이다. 반응후 반응 생성물에 대해 필터링, 세척, 건조, 분쇄 및 체질 등 처리를 수행하여, 접착제를 얻는다.
<절연층 슬러리의 제조>
제조된 접착제와 무기 입자 베마이트를 탈이온수에 분산시켜, 슬러리 점도가 안정될 때까지 균일하게 교반하여, 고체 함유량이 30%인 절연층 슬러리를 얻고, 여기서 접착제와 무기 입자 사이의 질량비는 50:50이다. 접착제의 중량 평균 분자량은 500000이고, 무기 입자의 Dv99는 3 ㎛이다.
<절연층을 함유한 양극 극편의 제조>
양극 활물질인 리튬코발테이트(LCO), 폴리불화비닐리덴(PVDF), 전도성 카본블랙 및 탄소나노튜브를 질량비 97:1.5:0.8:0.7에 따라 혼합한 후, 용매로써 N-메틸피롤리돈(NMP)을 첨가하여, 고체 함유량이 75%인 슬러리로 조제하고, 균일하게 교반한다. 집전체 알루미늄박에 슬러리를 균일하게 코팅하고, 90℃ 조건에서 건조하여, 두께가 100 ㎛인 활물질층을 얻는다.
제조된 절연층 슬러리를 알루미늄박 표면의 활물질층이 코팅되지 않은 영역에 코팅하여, 두께가 6 ㎛인 절연층을 얻고, 절연층의 피복도는 90%인 바, 여기서, 무기 입자가 상기 절연층의 전체 질량에서 차지하는 질량 백분율은 50%이고, 접착제가 절연층의 전체 질량에서 차지하는 질량 백분율은 50%이며, 알루미늄 원소 함량이 절연층의 전체 질량에서 차지하는질량 백분율은 22.5%이다. 다음 해당 양극 극편의 다른 하나의 표면에서 상기 단계를 반복하여, 양면에 양극 활물질층이 코팅된 양극 극편을 얻는다. 양극 극편을 74mm×867mm 크기로 절단하고 탭을 용접한 후 대기시킨다.
<음극 극편의 제조>
음극 활물질인 흑연, 스티렌부타디엔고무, 카르복시메틸셀룰로오스나트륨을 중량비 97.5:1.3:1.2에 따라 혼합하고, 용매로써 탈이온수를 첨가하여, 고체 함유량이 70%인 슬러리로 조제하고, 균일하게 교반한다. 슬러리를 음극 집전체 구리박에 균일하게 코팅하고, 110℃ 조건에서 건조하며, 냉간 프레스한 후 음극 활물질층 두께가 150 ㎛인 활물질층이 단일면에만 코팅된 음극 극편을 얻는다.
상기 단계를 완성한 후, 동일한 방법을 사용하여 해당 음극 극편 배면에도 이러한 단계를 완성하여, 양면에 도포가 완성된 음극 극편을 얻는다. 도포가 완성된 후, 음극 극편을 크기가 76mm×851mm인 시트 재료로 절단하고 탭을 용접한 후 대기시킨다.
<전해액의 제조>
건조한 아르곤 가스 분위기에서, 유기 용매인 에틸렌카보네이트, 메틸에틸카보네이트 및 디에틸카보네이트를 EC:EMC:DEC = 30:50:20의 질량비로 혼합하여 유기 용액을 얻고, 그 다음, 유기 용매에 리튬염인 리튬헥사플루오로포스페이트를 첨가하여 용해하고 균일하게 혼합하여, 리튬염의 농도가 1.15 Mol/L인 전해액을 얻는다.
<분리막의 제조>
산화알루미늄과 폴리아크릴레이트를 90:10의 질량비에 따라 혼합하고 이를 탈이온수에 용입하여 고체 함유량이 50%인 세라믹 슬러리를 형성한다. 다음 마이크로 그라비아(micro gravure) 코팅 방법을 사용하여 다공성 기재(폴리에틸렌, 두께가 7 ㎛이고, 평균 기공 직경이 0.073 ㎛이며, 공극률이 26%임)의 한쪽 면에 세라믹 슬러리을 균일하게 도포하고, 건조 처리를 통해 세라믹 코팅층과 다공성 기재의 이중층 구조를 획득하며, 세라믹 코팅층의 두께는 50 ㎛이다.
폴리불화비닐리덴(PVDF)과 폴리아크릴레이트를 96:4의 질량비로 혼합하고 이를 탈이온수에 용입하여 고체 함유량이 50%인 중합체 슬러리를 형성한다. 다음 마이크로 그라비아(micro gravure) 코팅 방법을 사용하여 상기 세라믹 코팅층과 다공성 기재 이중층 구조의 두 개의 표면에 중합체 슬러리를 균일하게 도포하고, 건조 처리를 통해 분리막을 획득하며, 여기서 중합체 슬러리가 형성한 단층 코팅층의 두께는 2 ㎛이다.
<리튬 이온 전지의 제조>
분리막이 정극과 음극 극편 사이에 위치하여 분리작용을 발휘하도록 상기 제조된 양극 극편, 분리막, 음극 극편을 순서대로 적층한 후, 권취하여 전극 구성 소자를 얻는다. 전극 조립체를 알루미늄 플라스틱 필름 포장백에 넣고, 80℃에서 수분을 제거하며, 제조된 전해액을 주입하고, 진공 밀봉 포장, 정치, 화성, 성형 등 공정을 거쳐 리튬 이온 전지를 얻는다.
실시예 2
<절연층 슬러리의 제조>에서, 무기 입가자 상기 절연층의 전체 질량에서 차지하는 질량 백분율은 75%이고, 접착제가 절연층의 전체 질량에서 차지하는 질량 백분율은 25%로써, 알루미늄 원소 함량이 절연층의 전체 질량에서 차지하는 질량 백분율이 33.8%가 되도록하는 것을 제외하고 나머지는 실시예 1과 동일하다.
실시예 3
<절연층 슬러리의 제조>에서, 무기 입자가 상기 절연층의 전체 질량에서 차지하는 질량 백분율은 85%이고, 접착제가 절연층의 전체 질량에서 차지하는 질량 백분율은 15%로써, 알루미늄 원소 함량이 절연층의 전체 질량에서 차지하는 질량 백분율이 38.3%가 되도록하는 것을 제외하고 나머지는 실시예 1과 동일하다.
실시예 4
<절연층 슬러리의 제조>에서, 무기 입자가 상기 절연층의 전체 질량에서 차지하는 질량 백분율은 98%이고, 접착제가 절연층의 전체 질량에서 차지하는 질량 백분율은 2%로써, 알루미늄 원소 함량이 절연층의 전체 질량에서 차지하는질량 백분율이 44.1%가 되도록하는 것을 제외하고 나머지는 실시예 1과 동일하다.
실시예 5
<절연층 슬러리의 제조>에서, 무기 입자로서 산화알루미늄(Al2O3)을 선택하고, 무기 입자가 상기 절연층의 전체 질량에서 차지하는 질량 백분율은 95%이고, 접척제가 절연층의 전체 질량에서 차지하는 질량 백분율은 5%로써, 알루미늄 원소 함량이 절연층의 전체 질량에서 차지하는 질량 백분율이 50.3%가 되도록 하는 것을 제외하고 나머지는 실시예 1과 동일하다.
실시예 6
<절연층 슬러리의 제조>에서, 무기 입자로서 산화알루미늄(Al2O3)을 선택하고, 무기 입자가 상기 절연층의 전체 질량에서 차지하는 질량 백분율은 98%이고, 접착제가 절연층의 전체 질량에서 차지하는 질량 백분율은 2%로써, 알루미늄 원소 함량이 절연층의 전체 질량에서 차지하는 질량 백분율이 52%가 되도록 하는 것을 제외하고 나머지는 실시예 1과 동일하다.
실시예 7
<절연층 슬러리의 제조>에서, 접착제로서 폴리아크릴산나트륨을 선택하는 것을 제외하고 나머지는 실시예 3과 동일하다.
실시예 8
<절연층 슬러리의 제조>에서, 접착제로서 폴리아크릴아미드를 선택하는 것을 제외하고 나머지는 실시예 3과 동일하다.
실시예 9
<접착제의 제조>에서, 단량체로서 질량비가 40:60인 아크릴아미드와 아크릴산나트륨을 선택하는 것을 제외하고 나머지는 실시예 3과 동일하다.
실시예 10
<접착제의 제조>에서, 단량체로서 질량비가 40:60인 아크릴로니트릴과 아크릴아미드를 선택하는 것을 제외하고 나머지는 실시예 3과 동일하다.
실시예 11
<접착제의 제조>에서, 단량체로서 질량비가 40:60인 아크릴로니트릴과 아크릴산나트륨을 선택하는 것을 제외하고 나머지는 실시예 3과 동일하다.
실시예 12
<접착제의 제조>에서, 단량체로서 질량비가 27:60:10:3인 아크릴로니트릴, 아크릴산나트륨, 아크릴아미드 및 아크릴레이트를 선택하는 것을 제외하고 나머지는 실시예 3과 동일하다.
실시예 13
<접착제의 제조>에서, 단량체로서 질량비가 30:60:10인 아크릴로니트릴, 아크릴산나트륨 및 아크릴아미드를 선택하는 것을 제외하고 나머지는 실시예 3과 동일하다.
실시예 14
<접착제의 제조>에서, 단량체로서 질량비가 30:10:60인 아크릴로니트릴, 아크릴산나트륨 및 아크릴아미드를 선택하는 것을 제외하고 나머지는 실시예 3과 동일하다.
실시예 15
<접착제의 제조>에서, 단량체로서 질량비가 50:10:40인 아크릴로니트릴, 아크릴산나트륨 및 아크릴아미드를 선택하는 것을 제외하고 나머지는 실시예 3과 동일하다.
실시예 16
<접착제의 제조>에서, 단량체로서 질량비가 55:35:10인 아크릴로니트릴, 아크릴산나트륨 및 아크릴아미드를 선택하는 것을 제외하고 나머지는 실시예 3과 동일하다.
실시예 17
<접착제의 제조>에서, 단량체로서 질량비가 70:20:10인 아크릴로니트릴, 아크릴산나트륨 및 아크릴아미드를 선택하는 것을 제외하고 나머지는 실시예 3과 동일하다.
실시예 18
<접착제의 제조>에서, 무기 입자로서 다이어스포어를 선택하는 것을 제외하고 나머지는 실시예 3과 동일하다.
실시예 19
<접착제의 제조>에서, 무기 입자로서 산화알루미늄을 선택하여, 알루미늄 원소 함량이 절연층의 전체 질량에서 차지하는 질량 백분율이 45%가 되도록하는 것을 제외하고 나머지는 실시예 3과 동일하다.
실시예 20
<접착제의 제조>에서, 무기 입자로서 베마이트와 산화알루미늄의 혼합물(베마이트와 산화알루미늄의 질량비가 7:3임)을 선택하여, 알루미늄 원소 함량이 절연층의 전체 질량에서 차지하는 질량 백분율이 40%가 되도록하는 것을 제외하고 나머지는 실시예 3과 동일하다.
실시예 21
<접착제의 제조>에서, 무기 입자로서 베마이트, 산화알루미늄 및 다이어스포어의 혼합물(베마이트, 산화알루미늄 및 다이어스포어의 질량비가 6:3:1임)을 선택하여, 알루미늄 원소 함량이 절연층의 전체 질량에서 차지하는 질량 백분율이 40%가 되도록하는 것을 제외하고 나머지는 실시예 3과 동일하다.
실시예 22
<접착제의 제조>에서, 접착제의 중량 평균 분자량이 100000인 것을 제외하고 나머지는 실시예 3과 동일하다.
실시예 23
<접착제의 제조>에서, 접착제의 중량 평균 분자량이 1000000인 것을 제외하고 나머지는 실시예 3과 동일하다.
실시예 24
<접착제의 제조>에서, 접착제의 중량 평균 분자량이 2000000인 것을 제외하고 나머지는 실시예 3과 동일하다.
실시예 25
<절연층 슬러리의 제조>에서, 단량체로서 질량비가 40:60인 아크릴아미드와 아크릴산나트륨을 선택하는 것을 제외하고 나머지는 실시예 1과 동일하다.
실시예 26
<절연층 슬러리의 제조>에서, 단량체로서 질량비가 40:60인 아크릴아미드와 아크릴산나트륨을 선택하는 것을 제외하고 나머지는 실시예 2와 동일하다.
실시예 27
<절연층 슬러리의 제조>에서, 단량체로서 질량비가 40:60인 아크릴아미드와 아크릴산나트륨을 선택하는 것을 제외하고 나머지는 실시예 4와 동일하다.
실시예 28
<절연층 슬러리의 제조>에서, 단량체로서 질량비가 40:60인 아크릴아미드와 아크릴산나트륨을 선택하는 것을 제외하고 나머지는 실시예 22와 동일하다.
실시예 29
<절연층 슬러리의 제조>에서, 무기 입자의 Dv99가 0.01 ㎛이고, <절연층을 함유한 양극 극편의 제조>에서, 절연층의 두께가 0.02 ㎛인 것을 제외하고 나머지는 실시예 3과 동일하다.
실시예 30
<절연층 슬러리의 제조>에서, 무기 입자의 Dv99가 1.0 ㎛이고, <절연층을 함유한 양극 극편의 제조>에서, 절연층의 두께가 2.0 ㎛인 것을 제외하고 나머지는 실시예 3과 동일하다.
실시예 31
<절연층 슬러리의 제조>에서, 무기 입자의 Dv99가 3.0 ㎛이고, <절연층을 함유한 양극 극편의 제조>에서, 절연층의 두께가 4.0 ㎛인 것을 제외하고 나머지는 실시예 3과 동일하다.
실시예 32
<절연층 슬러리의 제조>에서, 무기 입자의 Dv99가 5.0 ㎛이고, <절연층을 함유한 양극 극편의 제조>에서, 절연층의 두께가 6.0 ㎛인 것을 제외하고 나머지는 실시예 3과 동일하다.
실시예 33
<절연층 슬러리의 제조>에서, 무기 입자의 Dv99가 8.0 ㎛이고, <절연층을 함유한 양극 극편의 제조>에서, 절연층의 두께가 9.0 ㎛인 것을 제외하고 나머지는 실시예 3과 동일하다.
실시예 34
<절연층 슬러리의 제조>에서, 무기 입자의 Dv99가 9.9 ㎛이고, <절연층을 함유한 양극 극편의 제조>에서, 절연층의 두께가 10.0 ㎛인 것을 제외하고 나머지는 실시예 3과 동일하다.
비교예 1
<절연층 슬러리의 제조>에서, 무기 입자가 상기 절연층의 전체 질량에서 차지하는 질량 백분율은 33%이고, 접착제가 절연층의 전체 질량에서 차지하는 질량 백분율은 67%로써, 알루미늄 원소 함량이 절연층의 전체 질량에서 차지하는 질량 백분율이 14.9%가 되도록하는 것을 제외하고 나머지는 실시예 3과 동일하다.
비교예 2
<절연층 슬러리의 제조>에서, 무기 입자가 상기 절연층의 전체 질량에서 차지하는 질량 백분율은 99%이고, 접착제가 절연층의 전체 질량에서 차지하는 질량 백분율은이 1%로써, 알루미늄 원소 함량이 절연층의 전체 질량에서 차지하는 질량 백분율이 52.4%가 되도록하는 것을 제외하고 나머지는 실시예 3과 동일하다.
비교예 3
<접착제의 제조>에서, 접착제의 중량 평균 분자량이 50000인 것을 제외하고 나머지는 실시예 3과 동일하다.
비교예 4
<접착제의 제조>에서, 접착제의 중량 평균 분자량이 3000000인 것을 제외하고 나머지는 실시예 3과 동일하다.
비교예 5
<접착제의 제조>에서, 단량체로서 질량비가 10:75:15인 아크릴로니트릴, 아크릴산나트륨 및 아크릴아미드를 선택하는 것을 제외하고 나머지는 실시예 3과 동일하다.
비교예 6
<접착제의 제조>에서, 단량체로서 질량비가 80:5:15인 아크릴로니트릴, 아크릴산나트륨 및 아크릴아미드를 선택하는 것을 제외하고 나머지는 실시예 3과 동일하다.
비교예 7
<접착제의 제조>에서, 접착제로서 폴리플루오르화비닐리덴(PVDF)을 선택하고, 접착제의 중량 평균 분자량이 700000인 것을 제외하고 나머지는 실시예 3과 동일하다.
비교예 8
<양극 극편의 제조>에서, 무기 입자 베마이트의 Dv99가 11 ㎛이고, 절연층의 두께가 12 ㎛인 것을 제외하고 나머지는 실시예 3과 동일하다.
비교예 9
<양극 극편의 제조>에서, 무기 입자 베마이트의 Dv99가 0.007 ㎛이고, 절연층의 두께가 0.009 ㎛인 것을 제외하고 나머지는 실시예 3과 동일하다.
각 실시예와 비교예의 제조 파라미터 및 테스트 결과는 표 1-2에 도시된 바와 같다.
[표 1] 실시예 1-28와 비교예 1-7의 제조 파라미터 및 테스트 결과
Figure pct00001
Figure pct00002
Figure pct00003
Figure pct00004
Figure pct00005
비고: 표 중 "-"는 도포할 수 없어, 관련 수치를 획득할 수 없음을 나타낸다.
[표 2] 실시예 29-34와 비교예 8-9의 제조 파라미터 및 테스트 결과
Figure pct00006
실시예 1-34와 비교예 1-7로부터 본 출원의 절연층을 구비하는 리튬 이온 전지는 절연층과 집전체 사이의 접착력이 현저히 향상되었음을 알 수 있다.
실시예 1-34와 비교예 1-7로부터 본 출원의 절연층을 구비하는 리튬 이온 전지는 절연층의 피복도가 향상되었음을 더 알 수 있다.
실시예 1-34와 비교예 1-7로부터 본 출원의 절연층을 구비하는 리튬 이온 전지는 네일 관통 합격률이 현저히 향상되었음을 더 알 수 있다.
실시예 1, 2, 4, 22 및 실시예 25-28로부터 접착제 함량이 동일하고, 접착제의 중량 평균 분자량 동일하며, 무기 입자가 동일하고, 무기 입자 함량이 동일한 경우, 아크릴로니트릴, 아크릴산나트륨 및 아크릴아미드 세 가지 단량체를 중합하여 형성한 접착제는 그 중 두 가지의 단량체를 중합하여 형성한 접착제보다 더 우수한 접착 성능을 구비함을 알 수 있다.
무기 입자의 Dv99와 절연층은 절연층과 집전체 사이의 접착력에 영향을 미치고, 실시예 28-34와 비교예 8-9로부터 무기 입자의 Dv99와 절연층의 두께가 본 출원의 범위 내에 있도록 한다면, 절연층과 집전체 사이의 접착력을 향상할 수 있음을 알 수 있다.
절연층에서의 Al원소의 함량은 절연층과 집전체 사이의 접착력에 영향을 미치고, 실시예 1-28와 비교예 1-2로부터 절연층에서의 Al원소의 함량이 본 출원 범위 내에 있도록 한다면, 절연층과 집전체 사이의 접착력을 향상할 수 있음을 알 수 있다.
상술한 설명은 본 출원의 바람직한 실시예일 뿐, 본 출원을 한정하기 위한 것은 아니다. 본 출원의 사상과 원칙 내에서 수행되는 모든 수정, 동등한 대체, 개선 등은 모두 본 출원의 청구 범위 내에 포함되어야 한다.

Claims (11)

  1. 전기 화학 디바이스에 있어서,
    양극을 포함하고, 상기 양극은 집전체를 포함하며, 상기 집전체는 활물질이 설치된 코팅 영역과 상기 활물질이 설치되지 않은 무코팅 영역을 포함하고; 상기 무코팅 영역에는 적어도 부분적으로 절연층이 설치되어 있고, 상기 절연층은 접착제와 무기 입자를 포함하며, 상기 절연층의 전체 질량에 기반하여, 상기 절연층에서 알루미늄 원소의 질량 백분율 함량은 20% 내지 52%이고, 상기 절연층과 집전체 사이의 접착력은 201 N/m 이상인 것을 특징으로 하는 전기 화학 디바이스.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 접착제는 아크릴로니트릴, 아크릴산염, 아크릴아미드 및 아크릴레이트 중 적어도 하나의 단량체를 중합하여 형성한 중합체를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 화학 디바이스.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 중합체의 전체 질량에 기반하여, 상기 아크릴로니트릴의 질량 백분율 함량은 25% 내지 70%이고, 상기 아크릴산염의 질량 백분율 함량은 10% 내지 60%이고, 상기 아크릴아미드의 질량 백분율 함량은 10% 내지 60%이며, 상기 아크릴레이트의 질량 백분율 함량은 0% 내지 10%인 것을 특징으로 하는 전기 화학 디바이스.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 접착제의 중량 평균 분자량은 100000 내지 2000000인 것을 특징으로 하는 전기 화학 디바이스.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 절연층의 전체 질량에 기반하여, 상기 접착제의 질량 백분율 함량은 2% 내지 50%이고, 상기 무기 입자의 질량 백분율 함량은 50% 내지 98%인 것을 특징으로 하는 전기 화학 디바이스.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 절연층의 피복도는 90% 이상인 것을 특징으로 하는 전기 화학 디바이스.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 절연층의 두께는 0.02 ㎛ 내지 10 ㎛인 것을 특징으로 하는 전기 화학 디바이스.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 절연층과 집전체 사이의 접착력은 300 N/m 이상인 것을 특징으로 하는 전기 화학 디바이스.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 무기 입자의 Dv99는 0.01 ㎛ 내지 9.9 ㎛인 것을 특징으로 하는 전기 화학 디바이스.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 무기 입자는 베마이트, 다이어스포어 및 산화알루미늄 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 화학 디바이스.
  11. 전자 디바이스에 있어서,
    제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 전기 화학 디바이스를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 디바이스.
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