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KR100323909B1 - 리튬이온2차전지의제조방법및그에의해제조된리튬이온2차전지 - Google Patents

리튬이온2차전지의제조방법및그에의해제조된리튬이온2차전지 Download PDF

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KR100323909B1
KR100323909B1 KR1019980002979A KR19980002979A KR100323909B1 KR 100323909 B1 KR100323909 B1 KR 100323909B1 KR 1019980002979 A KR1019980002979 A KR 1019980002979A KR 19980002979 A KR19980002979 A KR 19980002979A KR 100323909 B1 KR100323909 B1 KR 100323909B1
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야스히로 요시다
코우지 하마노
히사시 시오타
쇼 시라가
시게루 아이하라
다카유키 이누즈카
미치오 무라이
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다니구찌 이찌로오, 기타오카 다카시
미쓰비시덴키 가부시키가이샤
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Abstract

유동성이 낮고 또는 겔화한 전해액을 갖는 안전하고, 충방전효율이 뛰어난 리튬이온전지가 활물질분말과 비수계전해액에 용해하는 폴리머로 되는 미립자를 혼합하여 조제한 페이스트상의 활물질혼합물을 예컨대 균일한 두께의 집전체(1C 및 2C)에 도포하여, 건조시키고 활물질분말과 미립자폴리머를 포함한 정극(1)과 부극 (2)을 형성한다. 2개의 전극은 상기의 전해액을 주입한 전극적층체내에 조립된다.

Description

리튬이온 2차전지의 제조방법 및 그에 의해 제조된 리튬이온 2차전지
본 발명은 저유동성 또는 겔화된 전해액을 갖는 안전하고 충반전효율이 뛰어난 리튬이온전지가 간단하게 얻어지는 제조방법 및 그의 충방전 효율을 향상시킬 수 있는 구조의 리튬이온 2차전지를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 비수계전해액을 사용하는 리튬이온 2차전지를 제조하는 방법에 관한것이며, 더 상세하게는, 저유동성 또는 겔화된 전해액을 갖는 안전하고 충방전효율이 높은 리튬이온 전지의 제조방법 및 그 구조에 관한 것이다.
휴대용전자기기는 소형화, 경량화로의 요망이 매우 크고, 이 요망의 실현은 이들 휴대용 전자기기에 장착될 전지의 성능의 향상에 크게 의존한다. 이 요망을 충족하기 위하여 여러 가지 전지의 개량 및 개발이 진행중에 있으며, 특히, 리튬이온전지는 현재 가지고 있는 전지중에서 가장 고전압, 고에너지밀도 및 내고부하를 실현할 수 있는 2차전지이며, 현재에도 그의 개량이 한창 진행중에 있다.
도 1은 현재 실용화되어 있는 일반적 리튬이온 2차전지의 구조를 나타내는 개략단면도이며, 주요구성요소로서 정극(1), 부극(2) 및 양전극(1),(2) 사이에 삽입된 이온전도층(3)을 가지고 있다. 이 리튬이온 2차전지에서는 정극(1)에, 리튬-코발트 복합산화물등이 정극활물질분말(1a)을 도전성분말(16) 과 바인더수지로 혼합하여 알루미늄제의 정극집전체(1c)에 도포하여 제조된 판상재가 사용된다. 마찬가지로, 부극(2)으로서는 탄소계의 부극활물질분말(2a)을 바인더수지와 혼합하고 동제의 부극집전체(2c)에 도포하여 제조된 판상재가 사용된다. 그리고 이온전도층 (3)으로서는, 리튬이온을 포함하고 있는 비수계전해액으로 채운 폴리에티렌 또는폴리프로피렌의 다공길막으로 되는 세퍼레이터가 사용된다. 본 예에서는 세퍼레이터에 전극을 붙인 전극적층체(4)가 단층의 전극구조를 표시하고 있다.
그러한 비수계전해액을 사용하고 있는 리튬이온전지에서는 전지용량의 증가에 따라 내부 또는 외부에서의 단락에 의한 스파크, 발열등의 위험성이 증대한다. 전지용량의 증가를 도모하는데 있어서 발화에 대한 위험성이 대단히 큰 우려에 직면하게 된다. 이 위험성을 감소시키기 위하여 전해액의 유동성을 저하시키는 것은 효과가 있으나 리튬이온전지에서는 미립자활물질을 응고시킨 다공성 전극으로 구성되어 있고 유동성이 낮은 전해액을 전극내의 미세공간내에 함침시켜서 이 전해액으로 미세공간을 완전히 채우는 것은 대단히 곤란하였다. 한편 전지성능을 향상하기 위해서는 전극내의 미세공간내를 전해액으로 채우는 것이 필요하다. 또한, 전지의 박형화의 관점에서 겔화된 전해질도 흥미를 가지고 실용화로 향하여 활발하게 연구가 되어 있으나 겔화된 전해질도 용이하게 전극에 주입할 수 없다. 그러므로 겔화된 전해질로 전극의 미세공간을 완전히 채우는 것은 곤란하였다. 또, 겔화된 전해질을 사용한 전지에 대하여는 미국특허 5.460.934호, "Nikkei Microdevice", Nikkei BP, 136페이지(1996. 8)에 개시되어 있다.
상기와같이, 어떠한 전해액을 사용하는 전지의 경우에도 전극내의 미세공간내에 전해액을 함침시키는 것이 쉽지 않고, 완전히 미세공간을 채우는 것은 용이한 일이 아니므로, 그러한 전지의 제조에 있어서, 전지의 미세공간을 완전히 채우는 것이 어렵다는 문제에 봉착하게 되어, 우수한 충방전효율을 가진 안전한 리튬이온2차전지가 얻어지지 않는다는 문제점이 있었다.
본 발명은 이러한 과제를 해결하기 위하여 본 발명자들이 전해질의 충전에 대하여 예의 검토한 결과로서 이루어진 것으로, 저 유동성 또는 겔화된 전해액을 가지는 안전하고, 충방전효율이 뛰어난 리튬이온전지를 간단하게 얻을 수 있는 제조방법을 제공하는 동시에 보다 충반전효율을 향상시킬 수 있는 구조의 리튬이온 2차전지를 제공하는 것을 목적으로한다.
도 1은 본 발명의 일반적 리튬이온전지의 구성 및 전극적층체를 설명하는 개략단면도.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 의한 리튬이온전지의 다층구조를 설명하는 개략단면도.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 리튬전지의 다층구조를 설명하는 개략단면도.
도 4는 본 발명의 더욱 다른 실시예에 의한 리튬이온전지의 다층구조를 설명하는 개략단면도.
<도면에 나타낸 주요부분에 대한 부호의 설명>
1 : 정극, 2 : 부극,
3 : 이온전도층, 1a : 정극활물질분말,
1b : 전기전도분말, 1c : 정극집전체,
2c : 부극집전체, 2a : 부극활물질분말,
4 : 전극적층체.
본 발명은, 리튬이온 2차전지를 제조하는 방법은, 정극활물질분말(powder)을 비수계전해액에 용해하는 폴리머로 되는 미립자(particulater)와 혼합하여 정극활물질혼합물을 조제하는 스텝과, 부극활물질분말(powder)을 비수계전해액에 용해하는 폴리머로 되는 미립자(particutate)와 혼합하여 부극활물질혼합물을 조제하는 스텝과, 상기 정극활물질분말과 비수계전해액에 용해하는 폴리머로 되는 미립자로 구성되는 정극을 금속기판상에 정극활물질혼합물을 도포하여 형성하는 스텝과, 상기 부극활물질분말과 비수계전해액에 용해하는 폴리머로 되는 미립자로 구성되는 부극을 금속기판상에 부극활물질혼합물을 도포하여 형성하는 스텝과, 전극적층체에 상기 정극과 상기 부극을 조립하는 스텝과, 그 다음 상기 전극적층체에 상기 전해액을 주입하는 스텝을 구비한다.
본 발명은 2개의 대응전극과, 그 전극간에 삽입된 세퍼레이터와, 전극과 세퍼레이터의 미세공간에 유지된 비수계 전해액으로 구성되며, 겔물질이 전극에 결합되어 상기 비수계전해액의 점성 또는 겔화도를 세퍼레이터 방향으로 높게하고 있다.
본 발명에 사용되는 비수계전해액중에서 용해할 수 있는 상기 폴리머로 되는 미립자는 메타아크릴폴리머, 아크릴폴리머, 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜 및 이들의 폴리머와 다른 모노머의 공중합에 의해 얻어진 코폴리머중에서 적어도 하나로 구성되는 것이다.
활물질분말과 혼합하여 전극으로 형성된 미립자폴리머는 입자직경 20㎛이하, 바람직하게는 5㎛이하가 요망된다. 입자직경이 너무 크면, 후에 전해액을 함침했을때 용액이 불균일하게 되어 바람직하지 않다. 활물질분말로 형성하여 된 전극내의 공간에 외부에서 도입하는 미립자폴리머의 입자직경은 1㎛이하, 바람직하게는 0.2㎛이하가 요망된다.
본 발명에 사용되는 활물질로서는, 정극에서 리튬과 코발트, 니켈, 망강등의 천이금속과의 복합산화물, 니켈을 포함한 칼코겐화합물, 또는 이들의 복합화합물, 또한 상기 복합산화물, 리튬을 포함한 칼코겐화합물 또는 이들의 복합화합물에 각종의 첨가원소를 갖는 것이 사용되며, 부극에서는 용이(easily)흑연화탄소, 난(difficultly)흑연화탄소, 폴리아센, 폴리아세티렌등의 탄소계화합물, 피렌, 페리렌등의 아센구조를 포함한 방향족 탄화수소화합물이 바람직하게 사용되나, 전지동작의 주체가 되는 리튬이온을 흡수, 방출하는 물질이라면 사용가능하다. 이들의 활물질은 입자상인 것이 사용되고, 입자직경으로서는 0.3~20㎛의 것이 사용가능하며, 특히 바람직한것은 1~5㎛인 것이다. 입자직경이 너무 작으면, 형성된 전극내의 공간이 너무 작게 되거나, 전극형성시의 접착제(결착제수지)에 의한 활물질표면의피복면적이 너무 커지고, 충방전시의 리튬이온의 도프, 탈도프가 효과 있게 되지 않으며 전지특성이 저하하게 된다. 입자직경이 너무 클 경우에는, 박막화가 용이하지 않고, 또 충전밀도가 저하하므로 바람직하지 않다.
또, 전해액으로서는 종래의 전지에 사용되는 비수계의 용제 및 리튬을 함유한 전해질염이 사용가능하다. 구체적으로는 디메톡시에탄, 디에톡시에탄, 디에틸에테르, 디메틸에테르등의 에테르게 용제, 에티렌 카보네이트, 프로필렌 카보네이트, 디에틸 카보네이트, 디메틸 카보네이트등의 에스테르계 용제의 단독액, 또는 이들의 동일용제 또는 이종의 용제로된 2종의 혼합액이 사용가능하다. 또 전해액에 공급되는 전해질염으로서는, LiPF6, LiAsF6, LiClO4, LiBF4, LiCF3SO3, LiN(CF3SO2)2, LiC(CF3SO2)3등이 사용가능하다.
또, 집전체로서는 전지내에서 안전한 금속이면 사용가능하나, 정극에는 알루미늄, 부극에는 동이 바람직하게 사용된다. 집전체의 형상으로서는 박, 망상, 익스팬드금속등 어느 것이나 사용가능하나, 망상, 익스팬드금속등 공간면적이 큰 것이 접착후의 전해액함침을 용이하게 하는 점에서 바람직하다.
전지의 구조로서는 도 1에 나타낸 것 같은 세퍼레이터에 전극을 적층한 전극적층체의 단층구조외에, 도 2에서와 같은 전극적층체를 복수층 적층함으로써 얻어지는 평판상적층구조, 또는 도 3, 도 4에서와 같은 전극과 세퍼레이터를 타원형으로 감어 형성한 전극적층체를 복수층 갖는 평판상 권형구조등의 다층구조가 고려된다. 본 발명은 안전성을 확보할 수 있고, 충방전효율을 향상할 수 있음으로, 다층구조의 전지로서도 안전하고 충방전효율이 높고, 또한 컴팩트하고 전지용량이 큰 다층구조전지가 제공된다.
이하, 실시예에 본 발명을 구체적으로 설명하나, 물론 이들에 의해 본 발명이 제한되는 것이 아니다.
[실시예]
실시예 1~4
정극활물질분말로서 LiCoO288wt%, 비수계전해액에 용해하는 폴리머로된 미립자로서 표 1의 폴리머미립자를 4wt%, 도전성입자로 흑연분말(Lonza Japan 사제, KS-6) 8wt%를 혼합하고, 이 혼합물에 다시 바인더수지로서 폴리불화비닐리덴을 혼합하여 정극활물질 혼합물을 조제하였다. 이 활물질혼합물을 집전체로 되는 두께 20㎛의 알미늄박 상에 덕터블레이법으로 두께 약 100㎛로 조정하면서 도포하고 정극을 형성하였다.
부극활물질분말로서 메소페이스 마이크로비드카본(상품명 : 오사카 가스제)를 96wt%, 전해액에 용해하는 폴리머로서 표 1의 폴리머미립자를 4wt%를 혼합하고, 이 혼합물에 다시 바인더수지로서 폴리불화비닐리덴을 혼합하여 부극활물질혼합물을 조제하였다. 이 활물질혼합물을 집전체로되는 두께 12㎛의 동박상에 덕터블레드법으로 두께 약 100㎛로 조정하면서 도포하고 부극을 형성하였다.
세퍼레이터(Hoext Seraneed제, Cellguard #2400)를 양전극 사이에 삽입하고 전극적층체를 형성하며, 분리되지 않도록 고정하면서 에틸렌카보네이트와 1.2 디메톡시에탄과를 용매로하여 6불화인산리튬을 전해질로하는 전해액을 주입후, 여분의액을 닥어내고, 알미늄적층필름으로 팩킹하며, 밀봉처리하여 전지를 완성시켰다.
형성된 전지는 온도나 시간경과에 의해, 전해액이 전극에서 유리되지 않고 안정된 겔을 형성하였다. 또, 실시예 1, 2의 폴리메틸 메타크릴레이트는 입자직경이 작고, 융점도 낮으며, 상온에서도 용해하고, 전해액이 겔화되나, 실시예 3의 폴리에티렌 글리콜, 실시예 4의 폴리아크릴로니트릴의 경우는, 입자직경이 크고 상온에서는 용해하기 어려우므로, 전해액 함침후에, 폴리머는 용해되나, 결착제수지는 용해하지 않은 온도, 이 경우는 80℃로 가열하여 용해시켰다.
이 전지특성을 평가한 바, 표 1에 표시된 것과 같이 모두가 전기전도도, 에너지밀도가 함께 높은 치가 얻어지고, 전극내에 기포등이 들어가지 않고 양호하게 전해액겔이 충전되어 있는 것을 알 수 있었다.
* 전해액함침 후 80℃에서 가열하여 용해시켰다.
실시예 5
LiCoO2를 87wt%, 흑연분말(Lonza Japan 제, KS-6)을 8wt%, 바인더수지로서 폴리스티렌분말을 5wt% 혼합하고, 이 혼합물에 토루엔 및 2-프로파놀을 적정량 첨가하여 페이스트상의 혼합물을 조제하며, 이것을 집전체로 되는 두께 20㎛의 알미늄박에 덕터블레이드법으로 두께 약 100㎛로 조정하면서 도포하고, 정극을 형성하였다.
메소페이스 마이크로비드 카본(상품명 : OSAKA 가스제)를 95wt%, 폴리스티렌분말을 5wt% 혼합하고, 이 혼합물에 토루엔 및 2-프로파놀을 적정량 첨가하여 페이스상의 혼합물을 조제하며, 이것을 집전체로 되는 두께 12㎛의 동박상에 덕터블레드법으로 두께 약 100㎛로 조정하면서 도포하고, 부극을 형성하였다.
이상과 같이 제조된 정극, 부극을 비수계전해액에 용해하는 폴리머로 되는 미립자인 입자직경 0.25㎛의 폴리메틸 메타크릴레이트 미립자(Soken 화학제)속에 넣어 진동을 주었다. 이것에 의해 정극, 부극의 공간내에 폴리머미립자가 도입되었다. 이 폴리머미립자가 도입된 정극, 부극을 사용하여 상기 실시예와 동일하게 전지를 형성하였다.
전기전도도는 2 × 10-5s/㎝, 중량에너지밀도는 120 wh/㎏가 얻어지고, 전극내에 기포가 들어가지 않고 양호하게 전해액겔이 충전되어 있는 것을 알 수 있었다.
본 실시예의 경우, 집전체측에는 폴리머 미립자의 폴리메틸 메타크릴레이트 미립자는 거의 존재하지 않고, 전극표면측에 많이 포함되어 있었다. 전극내에서 폴리머미립자의 분포는 집전체측이 적고 전극표면측이 많게 되는 구배를 가지고, 여기에 기인하여 전극내의 전해액의 겔화도, 농도구배도 전극표면측이 높았다. 이로 인해, 전극내에서의 전해액의 겔화도가 균일한 전지에 비하여, 충방전특성을 보다 향상할 수 있다.
실시예 6~8
실시예 5와 동일하게 하여 형성한 정극, 부극을 표 2의 비수계전해액에 용해하는 폴리머용액에 침지하고, 들어올린 후 건조시켰다. 점도가 높은 용액인 경우에는 들어올린 후에 여분의 액을 빼냈다. 이로 인해, 정극, 부극내의 미세공간에 폴리머를 도입할 수 있었다. 이 폴리머가 도입된 정극, 부극을 사용하여 상기 실시예와 동일하게 전지를 형성하였다. 표 2에 표시된 것 같이 어느것이나 전기 전도도, 중량에너지밀도 모두가 높은 치였으며, 전극내에 기포가 유입되지 않고 양호하게 전해액 겔이 충전된 것을 알 수 있었다. 또한, 실시예 7의 폴리메틸메타크릴레이트의 경우에는 농도가 높고 상온에서는 용해가 곤란하기 때문에, 전해액 함침후에 80℃에서 가열하여 용해시켰다.
상기 실시예 5와 동일하게 전극내에서의 폴리머의 분포에 구배를 갖게할 수가 있으며, 전극내에서의 전해액의 겔화도, 농도구배를 집전체측보다 전극표면측을높게할 수 있었다.
*전해액함침후 80℃에 가열하여 용해시켰다.
또한, 상기 실시예 1~4의 활물질분말과 폴리머 미립자를 균일하게 혼합하여 형성한 전극에, 상기 실시예 5~8의 방법에 의해 폴리머를 외부에서 도입함으로써, 집전체측에도 폴리머를 포함시키고, 또 상기 실시예 5~8과 동일하게 전극 내에서의 폴리머의 분포에 구배를 가지게 할 수 있다.
실시예 9
상기 실시예 5와 동일하게 제조된 부극 및 정극과, 세퍼레이터(Hoext Seraneeds 제, Cellguard #2400)를 소정의 크기로 자르고, 이것들을 세퍼레이터, 부극, 세퍼레이터, 정극순으로 반복하여 적층하며, 도 2에 표시된 것 같은 평판상 적층구조전지체를 제조하였다.
이 평판상적층구조전지체의 정극 및 부극 각각의 단부에 접속한 집전태브를 정극끼리, 부극끼리 스폿용접 함으로써, 상기 평판상 적층구조전지체를 전기적으로 병렬로 접속하였다. 여기에 에티렌 카보네이트와 1,2-디메톡시에탄과를 용매로 하여 6불화인신리튬을 전해질로 하는 전해액을 주입후, 여분의 액을 빼내고 알루미늄 -적층필름으로 팩킹하며, 전극간에 공기층이 들어가지 않도록 감압하면서 밀봉처리하여 다층구조의 전지를 제조하였다.
상기 실시예 5의 단층전지와 동일하게, 온도와 시간경과에 의해, 전해액이 전지에서 유리하지 않고 안정된 겔이 형성되었다. 또 전기전도도 중량에너지 밀도 모두 높은 치가 얻어지고, 전극내에 기포가 유입되지 않고 양호하게 전해액 겔이 충전되었다. 또한, 다층화에 의해 전지용량을 크게할 수 있고, 또 콤팩트한 리튬이온 2차전지가 제공되었다.
실시예 10
상기 실시예 5와 동일하게 형성한 벨트형의 부극을, 2매의 벨트형의 세퍼레이터(Hoext Seraneeds 제, Cellguard #2400)간에 삽입하고, 이 부극을 낀 세퍼레이터의 일단을 소정량 접고, 구부려 접은 부분에 상기 실시예 1과 동일하게 형성한 소정의 크기의 정극을 끼고, 중첩시켜 래미네이테를 통과시켰다. 계속하여, 먼저 접은 부분에 낀 정극과 대향하는 위치에 소정의 크기의 별도의 정극을 배치하고, 이것을 끼우도록 상기 벨트형의 세퍼레이터를 장원형으로 반주분감고, 다시 별도의 정극을 그 사이에 삽입하면서, 상기 세퍼레이터를 감는 공정을 반복하고, 복수층의 전극적층체를 가진 도 3에 표시된 것과 같은 평판상권형 적층구조전지체를 제조하였다.
이 평판상권형 적층구조전지체의 정극 각각의 단부에 접속한 집전태브를 스폿용접 함으로써 전기적으로 병렬로 접속하였다. 여기에 에티렌카보네이트와 1,2-디 메톡시 에탄과를 용매로 하여 6불화 인산리튬을 전해질로 하는 전해액을 주입후, 알루미늄-적층필름으로 포장하여 전극간에 공기층이 들어가지 않도록 감압하면서 밀봉처리하여 다층구조의 전지를 제조하였다. 실기 실시예 9와 동일하게 에너지밀도가 높고, 충방전특성이 우수하며, 전지용량이 크고, 콤팩트하며 안전성이 높은 리튬이온 2차전지를 제조하였다.
본 실시예에서는 벨트형의 세퍼레이터간에 벨트형의 부극을 접합한 것을 감으면서, 그 사이에 소정의 크기의 복수의 정극을 삽입한 예를 기술하였으나, 역으로 벨트형의 세퍼레이터간에 벨트형의 정극을 접합한 것을 감으면서, 그 사이에 소정의 크기의 복수의 부극을 삽입하는 방법이라도 된다.
또, 본 실시예에 있어서는 세퍼레이터를 감는 방법을 설명하였으나, 벨트형의 세퍼레이터간에 벨트형의 부극 또는 정극을 접합한 것을 접으면서, 소정의 크기의 정극 또는 부극을 사이에 끼고 붙이는 방법이라도 된다.
실시예 11
상기 실시예 5와 동일하게 형성한 벨트형의 부극을 벨트형의 2개의 세퍼레이터(Hoext Seraneeds 제, Cellguard #2400)간에 배치하고, 상기 실시예 1과 동일하게 형성한 벨트형의 정극을 1쪽의 세퍼레이터의 외측에 일정량 돌출시켜 배치한다.
정극의 일단을 일정량 선행하여 래미네이터를 통하고, 계속하여 정극, 세퍼레이터, 부극, 세퍼레이터와를 적층시키면서 래미네이터에 통하며 벨트형의 적층물을 형성하였다. 그 후 돌출시킨 정극을 접어 구부려서, 그 접어서 구부린 정극을 내측에 포함되도록 적층한 적층물을 장원형으로 감고, 도 4에 표시된 것과 같은 복수층의 전극적층체를 가진 평판상권형 적층구조전치체를 제조하였다. 여기에 에티렌카보네이트와 1,2-디 메토시에탄가를 용매로 하여 6불화인산리튬을 전해질로 하는 전해액을 주입후, 알루미늄-적층필름으로 포장하여, 전극간에 공기층이 들어가지 않도록 감압하면서 밀봉처리하여 다층구조의 전지를 제조하였다. 상기 실시예 9, 10과 동일하게 에너지밀도가 높고, 충방전특성이 우수하며, 전지용량이 크고, 또한 콤팩트하며 안전성이 높은 리튬이온 2차전지를 제조하였다.
본 실시예에서는 벨트형의 세퍼레이터간에 벨트형의 부극을 배치하고, 한쪽의 세퍼레이터의 외측에 정극을 배치하여 감은 예를 설명하였으나, 역으로 벨트형의 세퍼레이터간에 벨트형의 정극을 배치하여, 한쪽의 세퍼레이터의 외측에 부극을 배치하여 감은 방법도 좋다.
상기 실시예 9~11에 있어서, 적층수를 여러가지 변화시킨바, 적층수에 비례하여 전지용량이 증가하였다.
또, 상기 실시예 6~8과 동일하게 형성한 전극을 사용함으로써, 상기 실시예 9~11과 동일한 충방전특성이 우수하고, 전지용량이 크며 안전한 전지가 제조되었다. 또한, 상기 실시예 1~4와 동일하게 전극내에서의 폴리머의 분포에 구배를 갖게한 전극을 사용함으로써, 충방전특성을 보다 향상할 수 있었다.
본 발명의 리튬이온 2차전지의 제조방법에서는, 활물질분말과 비수계전해액에 용해하는 폴리머로 된 미립자와를 혼합하여 제조한 활물질혼합물을 사용하여 상기 활물질분말과 미립자를 포함한 전극을 형성하고, 이 전극을 사용하여 전지구조를 조립한 후, 이 전지구조에 상기 전해액을 주입함으로써, 유동성이 낮고, 또는 겔화한 전해액을 가진 안전하고, 충방전효율이 우수한 리튬이온전지가 간단히 제조된다.
본 발명의 리튬이온 2차전지의 제조방법은, 전지구조를 조립하기 전에, 전극에 비수계 전해액에 용해하는 폴리머의 용약을 도포, 또는 상기 전극을 상기 폴리머의 용액에 침지한 후, 건조함으로써, 상기 제조방법과 동일의 효과를 이룬다.
본 발명의 리튬이온 2차전지의 구성에 있어서는, 대향하는 전극과, 이 양 전극간에 배치되는 세퍼레이터로 된 전극적층체 및 전극과 세퍼레이터의 공간애에 유지되는 비수계 전해액을 구비하고, 상기 전극내부에 겔화물질을 포함하며, 비수계 전해액의 점도 또는 겔화도가 전극의 세퍼레이터측 쪽이 높게되도록 함으로써, 전극의 세퍼레이터측과 내부의 활물질에서의 리튬이온의 도프(dope), 탈도프의 속도의 차이가 완화되므로, 전극내부의 활물질이 유효하게 이용되고, 충방전의 효율이 좋게 된다.

Claims (8)

  1. 활물질분말(powder)을 비수계전해액에 용해하는 폴리머로 되는 미립자 (particulate)와 혼합하여 정극활물질혼합물을 조제하는 스텝과, 부극활물질분말 (powder)을 비수계전해액에 용해하는 폴리머로 되는 미립자(particutate)와 혼합 하여 부극활물질혼합물을 조제하는 스텝과, 상기 정극활물질분말과 비수계전해액에 용해하는 폴리머로 되는 미립자로 구성되는 정극을 금속기판상에 정극활물질 혼합물을 도포하여 형성하는 스텝과, 상기 부극활물질분말과 비수계전해액에 용해하는 폴리머로 되는 미립자로 구성되는 부극을 금속기판상에 부극활물질혼합물을 도포하여 형성하는 스텝과, 전극적층체에 상기 정극과 상기 부극을 조립하는 스텝과, 그 다음 상기 전극적층체에 상기 전해액을 주입하는 스텝으로 구성되는 것을 특징으로 하는 리튬이온 2차전지의 제조방법.
  2. 제 1항에 있어서, 비수계전해액중에서 용해할 수 있는 상기 폴리머로 되는 미립자는 메타아크릴 폴리머, 아크릴 폴리머, 폴리에틸렌 글리콜, 폴리프로필렌 글리콜 및 이들의 폴리머와 다른 모노머의 공중합에 의해 얻어진 코폴리머중에서 적어도 하나로 구성되는 것을 특징으로 하는 리튬이온 2차전지의 제조방법.
  3. 제 1항에 있어서, 전극적층체에 상기 정극과 상기 부극을 조립하는 스텝이전에 상기 정극과 상기 부극내의 공극(void)에 외부로부터 비수계전해액에 용해하는포릴머로 되는 미립자를 도입하는 스텝을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 리튬이온 2차전지의 제조방법.
  4. 제 1항에 있어서, 비수계전해액에 용해하는 상기 폴리머의 용액중에서 상기 정극과 상기 부극에 도포하거나 침지하는 스텝과, 그 전극적층체에 상기 정극과 상기 부극을 조립하는 스텝이전에 상기 도포된 정극과 상기 부극을 건조하는 스텝을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 리튬이온 2차전지의 제조방법.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 활물질혼합물은 바인더수지로 구성되고, 비수성전해액중에서 용해하는 상기 폴리머로 되는 미립자가 용융되고, 상기 바인더수지가 용융되지 않는 온도에서 상기 정극과 상기 부극을 가열하는 스텝을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 리튬이온 2차전지의 제조방법.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 폴리머로 되는 미립자는 폴리에틸렌 글리콜과 폴리프로필렌 글리콜로 이루어지는 그룹에서 선택된 적어도 하나의 폴리머로 구성되고, 이들의 전극은 80℃에서 가열하는 것을 특징으로 하는 리튬이온 2차전지의 제조방법.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 폴리머로 되는 미립자의 직경이 20㎛이내인 것을 특징으로 하는 리튬이온 2차전지의 제조방법.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 폴리머로 되는 미립자의 직경이 5㎛이내인 것을 특징으로 하는 리튬이온 2차전지의 제조방법.
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