KR101484433B1 - 쌍극형 전지용 집전체 및 쌍극형 전지 - Google Patents

Abstract

본 발명에 의하면, 도전성을 갖는 수지층을 포함하고, 상기 도전성을 갖는 수지층의 적어도 일부가 소정 온도에 도달하였을 때에 소정 온도에 도달한 부위의 상기 도전성을 갖는 수지층의 연직 방향에 흐르는 전류가 차단되도록 형성되는 쌍극형 전지용 집전체가 제공된다. 또한, 상기 집전체를 이용한 쌍극형 전지가 제공된다. 상기 집전체를 이용함으로써, 쌍극형 전지의 국부적인 발열을 억제하여 쌍극형 전지의 내구성을 향상시킬 수 있다.

Description

쌍극형 전지용 집전체 및 쌍극형 전지{BIPOLAR BATTERY CURRENT COLLECTOR AND BIPOLAR BATTERY}

본 발명은 쌍극형 전지용 집전체 및 쌍극형 전지에 관한 것이다.

최근 환경 보호 때문에 이산화탄소 배출량의 저감이 간절히 기대되고 있다. 자동차 업계에서는 전기 자동차(EV)나 하이브리드 전기 자동차(HEV)의 도입에 의한 이산화탄소 배출량의 저감에 기대가 모아지고 있고, 이들의 실용화의 열쇠를 쥐고 있는 모터 구동용 전지의 개발이 예의 행해지고 있다. 자동차 용도의 전지로서는 쌍극형 전지가 주목받고 있다. 쌍극형 전지는 집전체를 통하여 종방향(전극의 적층 방향)에 전류가 흐르기 때문에, 전자의 전도 패스를 짧게 할 수 있고, 고출력으로 된다. 이에 의해 전지 전압이 높은 전지를 구성할 수 있다.

쌍극형 전지는 정극 활물질층 및 부극 활물질층이 각 면에 형성되는 집전체를 구성 부재로서 포함한다. 이 집전체의 경량화를 목적으로 하여 특허 문헌 1에서는 수지를 포함하는 집전체를 이용하고 있다.

일본 특허 출원 공개 제2004-164897호 공보

금속 집전체를 사용한 쌍극형 전지에서는 전지 구성 요소(예를 들면 세퍼레이터)의 면내에서 전기 저항에 편차가 있어도 금속 집전체의 면 방향에 전류가 흐름으로써 저항이 높은 부위를 회피하도록 전류가 흘러 국부적인 발열은 발생하지 않는다. 그러나, 특허 문헌 1에 기재되어 있는 바와 같은 수지를 포함하는 도전성 집전체는 금속 집전체에 비하여 면내 방향의 전기 저항이 높다. 그 때문에, 수지 집전체를 쌍극형 전지의 집전체에 사용한 경우, 전지 구성 요소의 저항이 높은 부위에 전류가 계속해서 흘러 국부적인 발열이 발생할 수 있다.

본 발명은 쌍극형 전지의 국부적인 발열을 억제하여 쌍극형 전지의 내구성을 향상시키는 것을 목적으로 한다.

본 발명자들은 상기 과제를 감안하여 예의 연구를 거듭하였다. 그 결과, 쌍극형 전지의 집전체에 포함되는 도전성을 갖는 수지층의 적어도 일부가 소정 온도에 도달하였을 때에 소정 온도에 도달한 부위의 상기 수지층의 연직 방향에 흐르는 전류가 차단되도록 집전체를 구성함으로써, 쌍극형 전지의 국부적인 발열이 억제되어 내구성이 향상되는 것을 발견하여 본 발명을 완성시켰다.

즉, 본 발명의 쌍극형 전지용 집전체는 도전성을 갖는 수지층을 포함하고, 상기 도전성을 갖는 수지층의 적어도 일부가 소정 온도에 도달하였을 때에 소정 온도에 도달한 부위의 상기 도전성을 갖는 수지층의 두께 방향에 흐르는 전류가 차단되도록 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 쌍극형 전지는 상기한 집전체를 구비하는 것을 특징으로 한다.

도 1은 본 발명의 실시 형태에 관한 쌍극형 전지의 단면 개략도이다.
도 2는 본 발명의 실시 형태에 관한 쌍극형 전지용 집전체의 단면 개략도이다.
도 3은 본 발명의 실시 형태에 관한 쌍극형 전지용 집전체의 단면 개략도이다.
도 4는 본 발명의 실시 형태에 관한 쌍극형 전지용 집전체의 단면 개략도이다.
도 5는 본 발명의 실시 형태에 관한 쌍극형 전지용 집전체의 단면 개략도이다.
도 6은 본 발명의 실시 형태에 관한 쌍극형 전지용 집전체의 단면 개략도이다.
도 7은 본 발명의 실시 형태에 관한 쌍극형 전지용 집전체의 단면 개략도이다.
도 8은 본 발명의 실시 형태에 관한 쌍극형 전지용 집전체의 단면 개략도이다.
도 9는 본 발명의 실시 형태에 관한 쌍극형 전지용 집전체의 단면 개략도이다.
도 10은 본 발명의 실시 형태에 관한 쌍극형 전지용 집전체의 단면 개략도이다.
도 11은 본 발명의 실시 형태에 관한 쌍극형 전지의 외관을 나타내는 사시도이다.
도 12는 본 발명의 실시 형태에 관한 조전지의 평면도이다.
도 13은 본 발명의 실시 형태에 관한 조전지의 정면도이다.
도 14는 본 발명의 실시 형태에 관한 조전지의 측면도이다.

이하, 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시 형태를 설명하지만, 본 발명은 이하의 실시 형태에만 제한되지 않는다. 또한, 도면의 설명에 있어서 동일한 요소에는 동일한 번호를 부여하고, 중복하는 설명을 생략한다. 또한, 도면의 치수 비율은 설명의 편의상 과장되어 있어 실제의 비율과는 상이한 경우가 있다.

[쌍극형 전지]

본 발명의 실시 형태에 관한 쌍극형 전지에 대하여 그 구조·형태는 특별히 제한되지 않고, 적층형(편평형) 전지, 권회형(원통형) 전지 등 종래 공지의 어느 구조에나 적용될 수 있다.

쌍극형 전지의 전해질의 형태도 특별히 제한되지 않는다. 상세한 것은 후술하지만, 예를 들면 비수 전해액을 세퍼레이터에 함침시킨 액체 전해질형 전지, 폴리머 전지라고도 불리는 고분자 겔 전해질형 전지 및 고체 고분자 전해질(전 고체 전해질)형 전지의 어느 것에나 적용될 수 있다.

쌍극형 전지의 전극 재료 또는 전극 간을 이동하는 금속 이온도 특별히 제한되지 않고, 공지의 어느 전극 재료 등에나 적용될 수 있다. 예를 들면, 리튬 이온 2차 전지, 나트륨 이온 2차 전지, 칼륨 이온 2차 전지, 니켈 수소 2차 전지, 니켈 카드뮴 2차 전지, 니켈 수소 전지 등을 들 수 있고, 바람직하게는 리튬 이온 2차 전지이다. 리튬 이온 2차 전지에서는 셀(단전지층)의 전압이 커서 고 에너지 밀도, 고 출력 밀도를 달성할 수 있기 때문에 차량의 구동 전원용이나 보조 전원용으로서 우수하기 때문이고, 전기 자동차나 하이브리드 전기 자동차나 연료 전지차나 하이브리드 연료 전지 자동차 등의 대용량 전원으로서 바람직하게 이용할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 형태의 일례인 쌍극형 리튬 이온 2차 전지(10)의 전체 구조를 모식적으로 나타낸 단면 개략도이다. 쌍극형 리튬 이온 2차 전지(10)는 실제로 충방전 반응이 진행되는 대략 직사각형의 발전 요소(21)가 전지 외장재인 라미네이트 필름(29)의 내부에 밀봉된 구조를 갖는다.

발전 요소(21)는 집전체(11)의 한쪽 면에 전기적으로 결합한 정극 활물질층(13)이 형성되고, 집전체(11)의 반대측 면에 전기적으로 결합한 부극 활물질층(15)이 형성된 복수의 쌍극형 전극(23)을 갖는다. 각 쌍극형 전극(23)은 전해질층(17)을 통하여 적층되어 발전 요소(21)를 형성한다. 또한, 전해질층(17)은 기재로서의 세퍼레이터의 면 방향 중앙부에 전해질이 유지되어 이루어지는 구성을 갖는다. 이때, 하나의 쌍극형 전극(23)의 정극 활물질층(13)과 상기 하나의 쌍극형 전극(23)에 인접하는 다른 쌍극형 전극(23)의 부극 활물질층(15)이 전해질층(17)을 통하여 마주 향하도록 각 쌍극형 전극(23) 및 전해질층(17)이 교대로 적층되어 있다. 즉, 하나의 쌍극형 전극(23)의 정극 활물질층(13)과 상기 하나의 쌍극형 전극(23)에 인접하는 다른 쌍극형 전극(23)의 부극 활물질층(15)의 사이에 전해질층(17)이 끼워져서 배치되어 있다. 이들 인접하는 정극 활물질층(13), 전해질층(17) 및 부극 활물질층(15)은 하나의 단전지층(19)을 구성한다. 따라서, 쌍극형 리튬 이온 2차 전지(10)는 단전지층(19)이 적층되어 이루어지는 구성을 갖는다고도 말할 수 있다. 또한, 발전 요소(21)의 최외층에 위치하는 정극측의 최외층 집전체(11a)에는 편면에만 정극 활물질층(13)이 형성되어 있다. 또한, 발전 요소(21)의 최외층에 위치하는 부극측의 최외층 집전체(11b)에는 편면에만 부극 활물질층(15)이 형성되어 있다. 단, 정극측의 최외층 집전체(11a)의 양면에 정극 활물질층(13)이 형성되어도 되고, 부극측의 최외층 집전체(11b)의 양면에 부극 활물질층(15)이 형성되어도 된다.

쌍극형 리튬 이온 2차 전지(10)에서는 정극측의 최외층 집전체(11a)에 인접하도록 정극 집전판(25)이 배치되고, 이것이 연장되어 전지 외장재인 라미네이트 필름(29)으로부터 도출되어 있다. 한편, 부극측의 최외층 집전체(11b)에 인접하도록 부극 집전판(27)이 배치되고, 마찬가지로 이것이 연장되어 전지의 외장인 라미네이트 필름(29)으로부터 도출되어 있다.

또한, 쌍극형 리튬 이온 2차 전지(10)에는 단전지층(19)의 외주부에는 시일부(절연층)(31)가 배치되어 있다. 이 시일부(31)는 전해질층(17)으로부터의 전해액의 누설에 의한 액락을 방지하는 것 외에 전지(10) 내에서 이웃하는 집전체(11)끼리가 접촉하거나 발전 요소(21)에 있어서의 단전지층(19)의 단부의 약간의 불일치 등에 기인하는 단락이 일어나는 것을 방지하는 기능을 갖는다. 이와 같은 시일부(31)의 설치에 의해 장기간의 신뢰성 및 안전성이 확보되어 고품질의 쌍극형 리튬 이온 2차 전지(10)가 제공될 수 있다.

또한, 단전지층(19)의 적층 횟수는 원하는 전압에 따라 조절한다. 또한, 쌍극형 2차 전지(10)에서는 전지의 두께를 최대한 얇게 하여도 충분한 출력을 확보할 수 있으면, 단전지층(19)의 적층 횟수를 적게 하여도 된다. 쌍극형 리튬 이온 2차 전지(10)에서도 사용할 때의 외부로부터의 충격, 환경 열화를 방지하기 위해서, 발전 요소(21)를 전지 외장재인 라미네이트 필름(29)에 감압 봉입하고, 정극 집전판(25) 및 부극 집전판(27)을 라미네이트 필름(29)의 외부에 취출한 구조로 하는 것이 좋다.

쌍극형 리튬 이온 2차 전지(10)의 주요 구성 요소에 대하여 설명한다.

(집전체)

집전체(11)는 도전성을 갖는 수지층을 포함한다. 바람직하게는 집전체는 도전성을 갖는 수지층으로 이루어진다. 수지층은 도전성을 갖고, 필수적으로 수지를 포함하여 집전체의 역할을 한다. 수지층이 도전성을 갖기 위해서는 구체적인 형태로서 1) 수지를 구성하는 고분자 재료가 도전성 고분자인 형태, 2) 수지층이 수지 및 도전성 필러(도전재)를 포함하는 형태를 들 수 있다.

도전성 고분자는 도전성을 갖고, 전하 이동 매체로서 이용되는 이온에 관하여 전도성을 갖지 않는 재료로부터 선택된다. 이들 도전성 고분자는 공역한 폴리엔계가 에너지대를 형성하여 전도성을 나타낸다고 여겨지고 있다. 대표적인 예로서는 전해 콘덴서 등에서 실용화가 진행되고 있는 폴리엔계 도전성 고분자를 이용할 수 있다. 구체적으로는 폴리아닐린, 폴리피롤, 폴리티오펜, 폴리아세틸렌, 폴리파라페닐렌, 폴리페닐렌비닐렌, 폴리아크릴로니트릴, 폴리옥사디아졸 또는 이들의 혼합물 등이 바람직하다. 전자 전도성 및 전지 내에서 안정적으로 사용할 수 있다고 하는 관점으로부터 폴리아닐린, 폴리피롤, 폴리티오펜, 폴리아세틸렌이 보다 바람직하다.

도전성 필러(도전재)는 도전성을 갖는 재료로부터 선택된다. 바람직하게는 도전성을 갖는 수지층 내의 이온 투과를 억제하는 관점으로부터 전하 이동 매체로서 이용되는 이온에 관하여 전도성을 갖지 않는 재료를 이용하는 것이 바람직하다. 구체적으로는 알루미늄재, 스테인리스(SUS)재, 그라파이트나 카본 블랙 등의 카본재, 은재, 금재, 구리재, 티탄재 등을 들 수 있으나, 이들에 한정되는 것은 아니다. 이들 도전성 필러는 1종 단독으로 이용되어도 되고, 2종 이상 병용하여도 된다. 또한, 이들의 합금재가 이용되어도 된다. 바람직하게는 은재, 금재, 알루미늄재, 스테인리스재, 카본재, 더욱 바람직하게는 카본재이다. 또한 이들 도전성 필러(도전재)는 입자계 세라믹 재료나 수지 재료의 주위에 도전성 재료(상기 도전재)를 도금 등으로 코팅한 것이어도 된다.

도전성 필러(도전재)의 형상(형태)은 입자 형태로 이용하면 되지만, 입자 형태에 한정되지 않고, 카본 나노 튜브 등, 소위 필러계 도전성 수지 조성물로서 실용화되어 있는 입자 형태 이외의 형태이어도 된다.

카본 입자로서는 카본 블랙이나 그라파이트 등을 들 수 있다. 카본 블랙이나 그라파이트 등의 카본 입자는 전위창이 매우 넓어 정극 전위 및 부극 전위의 양쪽에 대하여 폭넓은 범위에서 안정적이고, 도전성이 더욱 우수하다. 또한, 카본 입자는 매우 경량이기 때문에 질량의 증가가 최소한으로 된다. 또한, 카본 입자는 전극의 도전 조제로서 이용되는 경우가 많기 때문에, 이들 도전 조제와 접촉하여도 동 재료이기 때문에 접촉 저항이 매우 낮아진다. 카본 입자를 도전성 입자로서 이용하는 경우에는 카본의 표면에 소수성 처리를 실시함으로써 전해질의 친화성을 낮춰 집전체의 구멍에 전해질이 배어들기 어려운 상황을 만드는 것도 가능하다.

도전성 필러의 평균 입자 직경은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 0.01 내지 10㎛ 정도인 것이 바람직하다. 또한, 본 명세서 중에서 「입자 직경」이란, 도전성 필러의 윤곽선 상의 임의인 2점 간의 거리 중 최대의 거리(L)를 의미한다. 「평균 입자 직경」의 값으로서는 주사형 전자 현미경(SEM)이나 투과형 전자 현미경(TEM) 등의 관찰 수단을 이용하여 수 내지 수십 시야 중에 관찰되는 입자의 입자 직경의 평균값으로서 산출되는 값을 채택하는 것으로 한다. 후술하는 활물질 입자 등의 입자 직경이나 평균 입자 직경도 마찬가지로 정의할 수 있다.

수지층이 도전성 필러를 포함하는 형태의 경우, 수지층을 형성하는 수지는 상기 도전성 필러에 더하여 당해 도전성 필러를 결착시키는 도전성이 없는 고분자 재료를 포함하고 있어도 된다. 수지층의 구성 재료로서 고분자 재료를 이용함으로써, 도전성 필러의 결착성을 높여 전지의 신뢰성을 높일 수 있다. 고분자 재료는 인가되는 정극 전위 및 부극 전위에 견딜 수 있는 재료로부터 선택된다.

고분자 재료의 예로서는 바람직하게는 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에테르니트릴(PEN), 폴리이미드(PI), 폴리아미드(PA), 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 스티렌부타디엔 고무(SBR), 폴리아크릴로니트릴(PAN), 폴리메틸아크릴레이트(PMA), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리염화비닐(PVC), 폴리플루오르화비닐리덴(PVdF), 에폭시 수지 또는 이들의 혼합물을 들 수 있다. 이들 재료는 전위창이 매우 넓어 정극 전위, 부극 전위의 어느 것에 대해서나 안정적이다. 또한, 경량이기 때문에 전지의 고출력 밀도화가 가능해진다.

수지층에 있어서의 도전성 필러의 비율은 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게는 고분자 재료 및 도전성 필러의 합계에 대하여 1 내지 30질량%의 도전성 필러가 존재한다. 충분한 양의 도전성 필러를 존재시킴으로써, 수지층에 있어서의 도전성을 충분히 확보할 수 있다.

상기 수지층에는 도전성 필러 및 수지 외에 다른 첨가제를 포함하고 있어도 되지만, 바람직하게는 도전성 필러 및 수지로 이루어진다.

수지층은 종래 공지의 방법에 의해 제작할 수 있다. 예를 들면, 스프레이법 또는 코팅법을 이용함으로써 제작 가능하다. 구체적으로는 고분자 재료를 포함하는 슬러리를 조제하고, 이것을 도포하여 경화시키는 방법을 들 수 있다. 슬러리의 조제에 이용되는 고분자 재료의 구체적인 형태에 대해서는 전술한 바와 같기 때문에 여기서는 설명을 생략한다. 상기 슬러리에 포함되는 다른 성분으로서는 도전성 필러를 들 수 있다. 도전성 입자의 구체예에 대해서는 전술한 바와 같기 때문에 여기서는 설명을 생략한다. 혹은 고분자 재료 및 도전성 입자, 그 외의 첨가제를 종래 공지의 혼합 방법으로 혼합하고, 얻어진 혼합물을 필름 형상으로 성형함으로써 얻어진다. 또한, 예를 들면 일본 특허 출원 공개 제2006-190649호에 기재된 방법과 같이 잉크젯 방식에 의해 수지층을 제작하여도 된다.

집전체의 두께는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 전지의 출력 밀도를 높이는 데 있어서는 얇을수록 바람직하다. 쌍극형 전지에 있어서는 정극 및 부극의 사이에 존재하는 수지 집전체는 적층 방향에 수평한 방향의 전기 저항이 높아도 되기 때문에, 집전체의 두께를 얇게 하는 것이 가능하다. 구체적으로는 집전체의 두께는 0.1 내지 150㎛인 것이 바람직하고, 10 내지 100㎛인 것이 보다 바람직하다.

종래의 금속 집전체를 사용한 쌍극형 전지에서는 전지 구성 요소(예를 들면 세퍼레이터)의 면내에 있어서 전기 저항에 편차가 있어도 금속 집전체의 면 방향에 전류가 흐름으로써 저항이 높은 부위를 회피하도록 전류가 흘러 국부적인 발열은 발생하지 않는다. 그러나, 수지 집전체를 사용한 쌍극형 전지는 금속 집전체에 비하여 면내 방향의 전기 저항이 높기 때문에, 전지 구성 요소의 저항이 높은 부위에 전류가 계속해서 흘러 국부적인 발열이 발생할 수 있다.

이와 같은 국부적인 발열을 억제하여 전지의 내구성 향상을 도모하기 위해서, 본 실시 형태의 집전체(11)는 도전성을 갖는 수지층의 적어도 일부가 소정 온도에 도달하였을 때에 소정 온도에 도달한 부위의 도전성을 갖는 수지층의 연직 방향에 흐르는 전류가 차단되도록 형성되어 있다.

구체적으로는 국소적인 발열에 의해 소정 온도에 도달한 개소의 집전체(11)(도전성을 갖는 수지층의 적어도 일부)가 수축하여 집전체(11)와 활물질층(13, 15)의 접속이 분리되도록 집전체(11)에 구멍을 형성하는 것이 바람직하다.

도 2는 집전체(11)의 일례를 나타내는 단면 개략도이다. 도 2의 예에서는 집전체(11)는 도전성 수지층(2)으로 이루어지고, 도전성 수지층(2)의 정극측 표면에는 복수의 구멍(2a)이 형성되어 있다. 전지 구성 요소에 국부적인 발열이 발생하여 소정 온도에 도달한 경우, 그 소정 온도에 도달한 부위의 집전체(11)(도전성 수지층(2))의 연직 방향의 적어도 일부가 수축하여 정극 활물질층(13)로부터 벗겨지는, 즉 집전체(11)와 정극 활물질층(13)의 접속이 분리된 형태가 된다. 그 접속이 분리된 부위에서 면직 방향에 흐르는 전류가 차단되기 때문에, 국부적인 발열이 억제되어 쌍극형 전지의 장기 신뢰성(내구성)이 향상된다.

도 3은 집전체(11)의 다른 예를 나타내는 단면 개략도이다. 도 3의 예에서는 집전체(11)는 도전성 수지층(3)으로 이루어지고, 도전성 수지층(3)의 정극측 표면 및 부극측 표면의 양쪽에 구멍(3a)이 형성되어 있다. 이 때문에, 전지 구성 요소의 국소적인 발열에 의해 소정 온도에 도달하였을 때, 정극측 및 부극측의 양쪽에 있어서, 그 소정 온도에 도달한 부위의 집전체(11)(도전성 수지층(3))의 연직 방향의 일부가 수축하여 집전체(11)와 활물질층(13, 15)의 접속을 분리시키는 것이 용이해진다. 따라서, 그 개소에 있어서 연직 방향에 흐르는 전류를 보다 차단하기 쉬워지고, 국소적인 발열을 보다 억제하기 쉬워 쌍극형 전지의 장기 신뢰성(내구성)이 보다 향상될 수 있다.

도 4는 집전체(11)의 다른 예를 나타내는 단면 개략도이다. 도 4의 예에서는 집전체(11)는 도전성 수지층(4)으로 이루어지고, 도전성 수지층(4)의 전체에 (도전성 수지층(4)의 정극측 표면 및 부극측 표면뿐만 아니라 수지 집전체(4)의 중앙부에도) 구멍(4a)이 형성되어 있다. 이 때문에, 전지 구성 요소의 국소적인 발열에 의해 소정 온도에 도달하였을 때, 정극측 및 부극측의 양쪽에 있어서, 그 소정 온도에 도달한 부위의 집전체(11)(도전성 수지층(4))의 연직 방향의 일부가 수축하여 집전체(11)와 활물질층(13, 15)의 접속을 분리시키는 것이 더욱 용이해진다. 따라서, 그 개소에 있어서 연직 방향에 흐르는 전류를 더욱 차단하기 쉬워지고, 국소적인 발열을 억제하기 쉬워 쌍극형 전지의 장기 신뢰성(내구성)이 더욱 향상될 수 있다.

도 5는 집전체(11)의 다른 예(도 4의 변형예)를 나타내는 단면 개략도이다. 도 5의 예에서는 집전체(11)는 도전성 수지층(5)으로 이루어지고, 도전성 수지층(5)의 전체에 구멍(5a)이 형성되어 있다. 수지층(5)의 정극측 표면 및 부극측 표면에 있어서의 구멍(5a)의 구멍 직경이 수지층(5)의 중앙부에 있어서의 구멍(5a)의 구멍 직경보다도 크고, 수지층(5)의 정극측 표면 및 부극측 표면의 공극률이 수지층(5)의 중앙부의 공극률보다도 크다. 이에 의해, 전지 구성 요소의 국소적인 발열에 의해 소정 온도에 도달하였을 때, 정극측 및 부극측의 양쪽에 있어서, 그 소정 온도에 도달한 부위의 집전체(11)(도전성 수지층(5))의 연직 방향의 일부가 보다 수축하기 쉬워 집전체(11)과 활물질층(13, 15)의 접속의 분리가 더욱 용이해진다. 따라서, 그 개소에 있어서 연직 방향에 흐르는 전류를 더욱 차단하기 쉬워지고, 국소적인 발열을 억제하기 쉬워 쌍극형 전지의 장기 신뢰성(내구성)이 더욱 향상될 수 있다.

도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이, 집전체(11)의 도전성 수지층(4, 5)의 정극측 표면 및 부극측 표면의 적어도 한쪽의 공극률은 도전성 수지층(4, 5)의 중앙부의 공극률보다도 큰 것이 바람직하다. 또한, 도 5에 도시한 바와 같이 도전성 수지층(5)의 정극측 표면 및 부극측 표면의 적어도 한쪽에 존재하는 구멍(5a)의 구멍 직경은, 도전성 수지층(5)의 중앙부에 존재하는 구멍(5a)의 구멍 직경보다도 큰 것이 바람직하다. 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 도전성 수지층(2, 3)의 중앙부에 있어서 구멍은 존재하지 않아도 되고, 즉 공극률이 0%이어도 된다.

여기서 수지 집전체 중앙부란, 집전체(11)의 연직 방향(정극측 표면으로부터 부극측 표면의 두께 방향)에서 두께의 30% 내지 70%의 범위를 의미한다. 공극률은 수은 포로시미터에 의해 측정한 값을 채택하는 것으로 한다. 또한, 구멍 직경은 주사형 전자 현미경(SEM)에 의해 측정한 값을 채택하는 것으로 한다.

도전성 수지층(2, 3, 4, 5)의 정극측 표면 또는 부극측 표면의 공극률은 5 내지 80%인 것이 바람직하고, 10 내지 60%인 것이 보다 바람직하다. 또한, 도전성 수지층(4, 5)의 중심부의 공극률은 0 내지 70%인 것이 바람직하고, 0 내지 50%인 것이 보다 바람직하다.

도전성 수지층(2, 3, 4, 5)의 정극측 표면 또는 부극측 표면에 존재하는 구멍(2a, 3a, 4a, 5a)의 구멍 직경은 0.1 내지 20㎛인 것이 바람직하고, 1 내지 10㎛인 것이 보다 바람직하다. 또한, 도전성 수지층(4, 5)의 중심부에 존재하는 구멍(4a, 5a)의 구멍 직경은 0.5 내지 10㎛인 것이 바람직하고, 1 내지 5㎛인 것이 보다 바람직하다.

도전성 수지층(2, 3, 4, 5)에 구멍(2a, 3a, 4a, 5a)을 형성하는 방법은, 특별히 제한되지 않고, 예를 들면 필름 형상의 집전체를 연신하는 방법 등을 들 수 있다.

구멍(2a, 3a, 4a, 5a)의 배치 형태는 상기에 제한되지 않고, 소정 온도에 도달한 부위의 도전성 수지층(2, 3, 4, 5)의 연직 방향의 일부가 수축하여 국소적인 발열을 억제하는 기능을 갖는 집전체(11)이면, 어떠한 구멍의 배치 형태이어도 된다.

혹은 집전체(11)의 도전성을 갖는 수지층에 구멍을 형성하는 대신에 집전체(11)의 도전성을 갖는 수지층이 제1 고분자와 제2 고분자를 포함하고, 제1 고분자의 융점이 제2 고분자의 융점보다도 낮게 설정되어 소정 온도에 도달하였을 때에 제1 고분자의 적어도 일부가 용융함으로써 수축하여 집전체(11)과 활물질층(13, 15)의 접속이 분리되도록 구성하는 것도 바람직하다.

제1 고분자 및 제2 고분자는 상기에서 설명한 고분자 재료를 이용할 수 있고, 제1 고분자의 융점이 제2 고분자의 융점보다도 낮아지도록 선택하면, 그 조합은 특별히 제한되지 않는다.

구체적으로는 집전체(11)를 제1 고분자를 포함하는 저융점 수지층과 제2 고분자를 포함하는 고융점 수지층으로 구성할 수 있다.

도 6은 집전체(11)의 일례를 나타내는 단면 개략도이다. 도 6의 예에서는 집전체(11)는 제1 고분자를 포함하는 저융점 수지층(6a)과 제2 고분자를 포함하는 고융점 수지층(6b)으로 이루어지고, 저융점 수지층(6a)이 고융점 수지층(6b)의 정극측 표면에 배치되어 있다. 이 때문에, 전지 구성 요소의 국소적인 발열에 의해 소정 온도에 도달하였을 때, 저융점 수지층(5a)의 소정 온도에 도달한 부위의 적어도 일부가 용융하고 수축하여 집전체(11)와 정극 활물질층(13)의 접속이 분리된다. 그 접속이 분리된 부위에 있어서 연직 방향에 흐르는 전류를 차단하여 국소적인 발열을 억제할 수 있고, 쌍극형 전지의 장기 신뢰성(내구성)이 향상된다.

도 7은 집전체(11)의 다른 예를 나타내는 단면 개략도이다. 도 7의 예에서는 집전체(11)는 제1 고분자를 포함하는 저융점 수지층(7a)과 제2 고분자를 포함하는 고융점 수지층(7b)으로 이루어지고, 저융점 수지층(7a)이 고융점 수지층(7b)의 정극측 표면 및 부극측 표면의 양쪽에 형성되어 있다. 이 때문에, 전지 구성 요소의 국소적인 발열이 일어나 소정 온도에 도달한 경우, 정극측 및 부극측의 양쪽에 있어서, 그 소정 온도에 도달한 부위의 저융점 수지층(7a)의 연직 방향의 적어도 일부가 수축하여 집전체(11)와 활물질층(13, 15)의 접속을 분리시키는 것이 가능하게 된다. 따라서, 그 개소에 있어서 연직 방향에 흐르는 전류를 보다 차단하기 쉬워지고, 국소적인 발열을 보다 억제하기 쉬워 쌍극형 전지의 장기 신뢰성(내구성)이 보다 향상될 수 있다.

도 6 및 도 7에 도시한 바와 같이, 제1 고분자를 포함하는 저융점 수지층이 제2 고분자를 포함하는 고융점 수지층의 정극측 및 정극측 및 부극측의 양쪽에 배치되는 형태를 설명하였으나, 이들에 제한되는 것은 아니다. 제1 고분자를 포함하는 저융점 수지층은 제2 고분자를 포함하는 고융점층의 정극측 표면 및 부극측 표면의 적어도 한쪽에 배치되면 된다.

제1 고분자를 포함하는 저융점 수지층을 제2 고분자를 갖는 고융점층의 정극측 표면에 형성하는 경우의 제1 고분자를 포함하는 저융점층의 두께는 이용하는 정극 활물질의 평균 입자 직경의 2배 이상인 것이 바람직하다. 또한, 제1 고분자를 포함하는 저융점층을 제2 고분자를 갖는 고융점층의 부극측 표면에 형성하는 경우의 제1 고분자를 포함하는 저융점층의 두께는 이용하는 부극 활물질의 평균 입자 직경의 2배 이상인 것이 바람직하다. 그 이유는 이하와 같다. 즉, 활물질 입자는 제1 고분자를 포함하는 저융점층에 일부 깊이 박힌 형태로 존재하고 있는 것도 있다. 제1 고분자를 포함하는 저융점층이 상기 두께보다도 얇은 경우, 제1 고분자를 포함하는 저융점층에 깊이 박히고, 또한 제2 고분자를 포함하는 고융점층에 접하는 활물질 입자도 존재하게 된다. 활물질 입자가 제2 고분자를 포함하는 고융점층과 접하고 있으면, 제1 고분자를 포함하는 저융점층이 용융하여도 집전체와 활물질층의 접속을 분리시킬 수 없게 된다. 따라서, 제2 고분자를 포함하는 고융점층과 활물질의 접촉을 방지하기 위해서, 제1 고분자를 포함하는 저융점층의 두께는 상기와 같은 두께인 것이 바람직하다.

제1 고분자를 포함하는 저융점 수지층 및 제2 고분자를 포함하는 고융점 수지층을 갖는 수지 집전체의 제작 방법도 특별히 제한되지 않고, 예를 들면 제1 고분자를 포함하는 필름과 제2 고분자를 포함하는 필름을 압연, 열 융착 등의 방법에 의해 접합함으로써 제작할 수 있다.

또한, 집전체(11)를 제1 고분자를 포함하는 저융점 입자를 제2 고분자를 포함하는 고융점층에 분산하여 형성할 수 있다.

도 8은 집전체(11)의 일례를 나타내는 단면 개략도이다. 도 8의 예에서는 집전체(11)는 제1 고분자를 포함하는 저융점 입자(8a)가 제2 고분자를 포함하는 고융점층(8b)의 내부에 배치되어 있다. 이 때문에, 전지 구성 요소의 국소적인 발열이 일어나 소정 온도에 도달한 경우, 제1 고분자를 포함하는 저융점 입자(8a)가 용융·수축하여 집전체(11)(제2 고분자를 포함하는 고융점층(8b))와 활물질층(13, 15)의 접속을 분리시키는 것이 가능하게 된다. 따라서, 그 개소에 있어서 연직 방향에 흐르는 전류를 보다 차단하기 쉬워지고, 국소적인 발열을 보다 억제하기 쉬워 쌍극형 전지의 장기 신뢰성(내구성)이 보다 향상될 수 있다. 이 경우, 집전체(11)는 예를 들면 제1 고분자와 제2 고분자를 혼합하여 필름 형상으로 성형함으로써 제작할 수 있다. 제1 고분자 및 제2 고분자의 적어도 한쪽이 도전성을 갖지 않는 경우에는 제1 고분자와 제2 고분자를 혼합할 때에 도전성 필러를 혼합하면 된다.

도 9는 집전체(11)의 다른 예를 나타내는 단면 개략도이다. 도 9의 예에서는 집전체(11)는 제1 고분자를 포함하는 저융점 입자(9a)가 제2 고분자를 포함하는 고융점층(9b)의 내부, 또한 정극측 표면에 배치되어 있다. 혹은 저융점 입자(9a)는 부극측 표면의 근방에 배치되어도 되고, 정극측 표면 및 부극측 표면의 양쪽에 배치되어도 된다. 이와 같은 배치로 함으로써, 전지 구성 요소의 국소적인 발열이 발생하였을 때, 제1 고분자를 포함하는 저융점 입자(9a)가 보다 용융·수축하기 쉬워지고, 집전체(11)(제2 고분자를 포함하는 고융점층(9b))와 활물질층(13, 15)의 접속의 분리를 보다 확실하게 행할 수 있어 장기 신뢰성(내구성)이 보다 향상될 수 있다. 이 경우, 집전체(11)는 예를 들면 제1 고분자와 제2 고분자를 혼합하여 필름 형상으로 성형한 후, 정극측 및 부극측의 어느 한쪽에 제2 고분자를 포함하는 필름을 압연, 열 융착 등의 방법에 의해 더욱 접합함으로써 제작할 수 있다. 제1 고분자 및 제2 고분자의 적어도 한쪽이 도전성을 갖지 않는 경우에는, 제1 고분자와 제2 고분자를 혼합할 때에 도전성 필러를 혼합하면 된다.

도 10은 집전체(11)의 다른 예를 나타내는 단면 개략도이다. 도 10의 예에서는 집전체(11)는 제1 고분자를 포함하는 저융점 입자(10a)가 제2 고분자를 포함하는 고융점층(10b)의 내부에 배치되고, 또한 제2 고분자를 포함하는 고융점층(10b)에 구멍(10c)이 형성되어 있다. 이에 의해, 전지 구성 요소의 국소적인 발열이 발생한 경우, 제1 고분자를 포함하는 저융점 입자(10a)가 용융하여 제2 고분자를 포함하는 고융점층(10b)의 구멍(10c)에 유입하는 것이 가능해진다. 제1 고분자를 포함하는 저융점 입자(10a)가 구멍(10c)에 유입하면, 집전체(11)(제2 고분자를 포함하는 고융점층(10b))는 보다 수축하기 쉬워지고, 집전체(11)와 활물질층(13, 15)의 접속의 분리를 보다 확실하게 행할 수 있어 장기 신뢰성(내구성)이 보다 향상될 수 있다. 이 경우, 집전체(11)는 예를 들면 제1 고분자와 제2 고분자를 혼합하여 필름 형상으로 성형한 후, 필름의 연신을 행하여 구멍을 형성함으로써 제작할 수 있다. 제1 고분자 및 제2 고분자의 적어도 한쪽이 도전성을 갖지 않는 경우에는, 제1 고분자와 제2 고분자를 혼합할 때에 도전성 필러를 혼합하면 된다.

(활물질층)

정극 활물질층(13)은 정극 활물질을 포함한다. 정극 활물질로서는 예를 들면 LiMn₂O₄, LiCoO₂, LiNiO₂, Li(Ni-Co-Mn)O₂ 및 이들의 천이 금속의 일부가 다른 원소에 의해 치환된 것 등의 리튬-천이 금속 복합 산화물, 리튬-천이 금속 인산 화합물, 리튬-천이 금속 황산 화합물 등을 들 수 있다. 경우에 따라서는 2종 이상의 정극 활물질이 병용되어도 된다. 바람직하게는 용량, 출력 특성의 관점으로부터 리튬-천이 금속 복합 산화물이 정극 활물질로서 이용된다. 상기 이외의 정극 활물질이 이용되어도 됨은 물론이다.

부극 활물질층(15)은 부극 활물질을 포함한다. 부극 활물질로서는 예를 들면 그라파이트, 소프트 카본, 하드 카본 등의 탄소 재료, 리튬-천이 금속 복합 산화물(예를 들면, Li₄Ti₅O₁₂), 금속 재료, 리튬 합금계 부극 재료 등을 들 수 있다. 경우에 따라서는 2종 이상의 부극 활물질이 병용되어도 된다. 바람직하게는 용량, 출력 특성의 관점으로부터 탄소 재료 또는 리튬-천이 금속 복합 산화물이 부극 활물질로서 이용된다. 상기 이외의 부극 활물질이 이용되어도 됨은 물론이다.

각 활물질층(13, 15)에 포함되는 각각의 활물질의 평균 입자 직경은 특별히 제한되지 않지만, 고출력화의 관점으로부터는 바람직하게는 1 내지 20㎛이다.

또한, 각 활물질층(13, 15)은 바인더를 포함한다.

활물질층(13, 15)에 이용되는 바인더로서는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 이하의 재료를 들 수 있다. 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에테르니트릴(PEN), 폴리아크릴로니트릴, 폴리이미드, 폴리아미드, 셀룰로오스, 카르복시메틸셀룰로오스(CMC), 에틸렌-아세트산비닐 공중합체, 폴리염화비닐, 스티렌·부타디엔 고무(SBR), 이소프렌 고무, 부타디엔 고무, 에틸렌·프로필렌 고무, 에틸렌·프로필렌·디엔 공중합체, 스티렌·부타디엔·스티렌 블록 공중합체 및 그 수소 첨가물, 스티렌·이소프렌·스티렌 블록 공중합체 및 그 수소 첨가물 등의 열가소성 고분자, 폴리플루오르화비닐리덴(PVdF), 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 테트라플루오로에틸렌·헥사플루오로프로필렌 공중합체(FEP), 테트라플루오로에틸렌·퍼플루오로알킬비닐에테르 공중합체(PFA), 에틸렌·테트라플루오로에틸렌 공중합체(ETFE), 폴리클로로트리플루오로에틸렌(PCTFE), 에틸렌·클로로트리플루오로에틸렌 공중합체(ECTFE), 폴리플루오르화비닐(PVF) 등의 불소 수지, 비닐리덴플루오리드-헥사플루오로프로필렌계 불소 고무(VDF-HFP계 불소 고무), 비닐리덴플루오리드-헥사플루오로프로필렌-테트라플루오로에틸렌계 불소 고무(VDF-HFP-TFE계 불소 고무), 비닐리덴플루오리드-펜타플루오로프로필렌계 불소 고무(VDF-PFP계 불소 고무), 비닐리덴플루오리드-펜타플루오로프로필렌-테트라플루오로에틸렌계 불소 고무(VDF-PFP-TFE계 불소 고무), 비닐리덴플루오리드-퍼플루오로메틸비닐에테르-테트라플루오로에틸렌계 불소 고무(VDF-PFMVE-TFE계 불소 고무), 비닐리덴플루오리드-클로로트리플루오로에틸렌계 불소 고무(VDF-CTFE계 불소 고무) 등의 비닐리덴플루오리드계 불소 고무, 에폭시 수지 등을 들 수 있다. 그 중에서도 폴리플루오르화비닐리덴, 폴리이미드, 스티렌·부타디엔 고무, 카르복시메틸셀룰로오스, 폴리프로필렌, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리아크릴로니트릴, 폴리아미드인 것이 보다 바람직하다. 이들 바람직한 바인더는 내열성이 우수하고, 또한 전위창이 매우 넓어 정극 전위, 부극 전위 양쪽에 안정적이어서 활물질층에 사용이 가능해진다. 이들 바인더는 1종 단독으로 이용하여도 되고, 2종을 병용하여도 된다.

활물질층(13, 15) 중에 포함되는 바인더량은 활물질을 결착할 수 있는 양이면 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게는 활물질층(13, 15)에 대하여 0.5 내지 15질량%이고, 보다 바람직하게는 1 내지 10질량%이다.

활물질층(13, 15)은 필요에 따라 도전 조제, 전해질염(리튬염), 이온 전도성 폴리머 등의 첨가제를 더 포함한다.

도전 조제란 활물질층(13, 15)의 도전성을 향상시키기 위해서 배합되는 첨가물을 말한다. 도전 조제로서는 아세틸렌 블랙 등의 카본 블랙, 그라파이트, 기상 성장 탄소 섬유 등의 탄소 재료를 들 수 있다. 활물질층(13, 15)이 도전 조제를 포함하면, 활물질층의 내부에 있어서의 전자 네트워크가 효과적으로 형성되어 전지의 출력 특성의 향상에 기여할 수 있다.

전해질염(리튬염)로서는 Li(C₂F₅SO₂)₂N, LiPF₆, LiBF₄, LiClO₄, LiAsF₆, LiCF₃SO₃ 등을 들 수 있다.

이온 전도성 폴리머로서는 예를 들면 폴리에틸렌옥시드(PEO)계 및 폴리프로필렌옥시드(PPO)계의 폴리머를 들 수 있다.

활물질층(13, 15) 중에 포함되는 성분의 배합비는 특별히 한정되지 않는다. 배합비는 비수 용매 2차 전지에 대한 공지의 지식을 적절히 참조함으로써 조정될 수 있다. 활물질층(13, 15)의 두께에 대해서도 특별히 제한은 없고, 전지에 대한 종래 공지의 지식이 적절히 참조될 수 있다. 일례를 들면, 활물질층(13, 15)의 두께는 2 내지 100㎛ 정도이다.

(전해질층)

전해질층(17)을 구성하는 전해질로서는 액체 전해질 또는 폴리머 전해질이 이용될 수 있다.

액체 전해질은 가소제인 유기 용매에 지지염인 리튬염이 용해된 형태를 갖는다. 가소제로서 이용될 수 있는 유기 용매로서는 예를 들면 에틸렌카보네이트(EC)나 프로필렌카보네이트(PC) 등의 카보네이트류가 예시된다. 또한, 지지염(리튬염)으로서는 LiBETI 등의 전극의 활물질층에 첨가될 수 있는 화합물이 마찬가지로 채택될 수 있다.

한편, 폴리머 전해질은 전해액을 포함하는 겔 전해질과 전해액을 포함하지 않는 진성 폴리머 전해질로 분류된다.

겔 전해질은 이온 전도성 폴리머로 이루어지는 매트릭스 폴리머에 상기 액체 전해질이 주입되어 이루어지는 구성을 갖는다. 매트릭스 폴리머로서 이용되는 이온 전도성 폴리머로서는 예를 들면 폴리에틸렌옥시드(PEO), 폴리프로필렌옥시드(PPO) 및 이들의 공중합체 등을 들 수 있다. 이러한 폴리알킬렌옥시드계 폴리머에는 리튬염 등의 전해질염이 잘 용해할 수 있다.

진성 폴리머 전해질은 상기 매트릭스 폴리머에 지지염(리튬염)이 용해되어 이루어지는 구성을 갖고, 가소제인 유기 용매를 포함하지 않는다. 따라서, 전해질층이 진성 폴리머 전해질로 구성되는 경우에는 전지로부터의 액 누설의 걱정이 없어 전지의 신뢰성이 향상될 수 있다.

겔 전해질이나 진성 폴리머 전해질의 매트릭스 폴리머는 가교 구조를 형성 함으로써 우수한 기계적 강도를 발현할 수 있다. 가교 구조를 형성시키기 위해서는 적당한 중합 개시제를 이용하여 고분자 전해질 형성용 중합성 폴리머(예를 들면 PEO나 PPO)에 대하여 열 중합, 자외선 중합, 방사선 중합, 전자선 중합 등의 중합 처리를 실시하면 된다.

또한, 전해질층이 액체 전해질로 구성되는 경우에는 전해질을 유지하기 위한 세퍼레이터가 이용된다. 고분자 겔 전해질 및 고체 고분자 전해질에 관해서는 이들을 단독으로 사용할 수도 있고, 이들 고분자 겔 전해질이나 고체 고분자 전해질을 세퍼레이터에 함침시켜 사용할 수도 있다. 세퍼레이터의 구체적인 형태로서는 예를 들면 폴리에틸렌이나 폴리프로필렌 등의 폴리올레핀으로 이루어지는 미다공막을 들 수 있다.

(최외층 집전체)

최외층 집전체(11a, 11b)의 재질로서는 예를 들면 금속이나 도전성 고분자가 채택될 수 있다. 전기를 취출하기 쉬운 관점으로부터는 바람직하게는 금속 재료가 이용된다. 구체적으로는 예를 들면 알루미늄, 니켈, 철, 스테인리스강, 티탄, 구리 등의 금속 재료를 들 수 있다. 이들 외에 니켈과 알루미늄의 클래드재, 구리와 알루미늄의 클래드재 혹은 이들 금속의 조합의 도금재 등이 바람직하게 이용될 수 있다. 또한, 금속 표면에 알루미늄이 피복되어 이루어지는 박이어도 된다. 그 중에서도 전자 전도성, 전지 작동 전위라는 관점으로부터는 알루미늄, 구리가 바람직하다.

(시일부)

시일부(31)는 전해질층(17)으로부터의 전해액의 누설에 의한 액락을 방지하여 이웃하는 집전체(11)끼리가 접촉하거나 발전 요소(21)에 있어서의 단전지층(19)의 단부의 약간의 불일치 등에 기인하는 단락이 일어나는 것을 방지하는 목적에서 설치된다.

시일부(31)를 구성하는 재료로서는 절연성, 고체 전해질의 탈락에 대한 시일성이나 외부로부터의 수분의 투습에 대한 시일성(밀봉성), 전지 동작 온도 하에서의 내열성 등을 갖는 것이면 된다. 예를 들면 우레탄 수지, 에폭시 수지, 폴리에틸렌 수지, 폴리프로필렌 수지, 폴리이미드 수지, 고무 등이 이용될 수 있다. 그 중에서도 내식성, 내약품성, 제작 용이성(제막성), 경제성 등의 관점으로부터 폴리에틸렌 수지나 폴리프로필렌 수지가 절연부(31)의 구성 재료로서 바람직하게 이용된다.

(전지 외장재)

본 실시 형태에서는 전지 외장재로서 고출력화나 냉각 성능이 우수하고, EV, HEV용 등의 대형 기기용 전지에 적절하게 이용할 수 있는 라미네이트 필름(29)이 바람직하게 이용된다. 라미네이트 필름(29)으로서는 알루미늄을 포함하는 라미네이트 필름, 예를 들면 폴리프로필렌, 알루미늄, 나일론을 이 순서대로 적층하여 이루어지는 3층 구조의 라미네이트 필름 등을 들 수 있고, 발전 요소(21)를 덮을 수 있는 주머니 형상의 케이스로 형성할 수 있으나, 이들에 제한되는 것은 전혀 아니다. 혹은 전지 외장재로서 종래 공지의 금속통 케이스를 이용하여도 된다.

도 11은 쌍극형 리튬 이온 2차 전지(10)의 외관을 도시하는 사시도이다. 도 11에 도시한 바와 같이 리튬 이온 2차 전지(10)는 적층형의 직사각 형상의 편평한 외관을 갖고 있다. 발전 요소(전지 요소)(21)는 전지 외장재(29)에 의해 에워싸지고, 전지 외장재(29)의 주위를 열 융착함으로써 발전 요소(21)가 밀폐되어 있다.

또한, 상기 리튬 이온 전지(10)는 적층형의 편평한 형상의 것에 제한되는 것은 아니고, 권회형의 리튬 이온 전지에서는 원통형 형상의 것이어도 되고, 이러한 원통형 형상의 것을 변형시켜 직사각 형상의 편평한 형상으로 한 것이어도 되는 등, 특별히 제한되는 것은 아니다. 상기 원통형의 형상의 것에서는 그 외장재에 라미네이트 필름을 이용하여도 되고, 종래의 원통통(금속통)을 이용하여도 되는 등, 특별히 제한되는 것은 아니다. 바람직하게는 발전 요소(전지 요소)가 알루미늄 라미네이트 필름으로 외장된다. 당해 형태에 의해 경량화가 달성될 수 있다.

또한, 도 11에 도시한 바와 같이 리튬 이온 2차 전지(10)의 외부에 전류를 취출하는 목적에서 정극 탭(58), 부극 탭(59)을 이용하여도 된다. 탭(58, 59)은 최외층 집전체(11a, 11b)나 집전판(25, 27)에 전기적으로 접속되고, 리튬 이온 2차 전지(10)의 양측부로부터 전지 외장재인 라미네이트 시트(29)의 외부에 인출되어 있다. 또한, 탭(58, 59)의 취출은 특별히 제한되는 것은 아니고, 정극 탭(58)과 부극 탭(59)을 동일한 변으로부터 인출하도록 하여도 되고, 정극 탭(58)과 부극 탭(59)을 각각 복수로 나누어 각 변으로부터 취출하도록 하여도 된다. 또한, 권회형의 리튬 이온 전지에서는 탭 대신에 예를 들면 원통통(금속통)을 이용해서 단자를 형성하면 된다.

탭(58, 59)을 구성하는 재료는 특별히 제한되지 않고, 리튬 이온 2차 전지용 탭으로서 종래 이용되고 있는 공지의 고도전성 재료가 이용될 수 있다. 탭의 구성 재료로서는 예를 들면 알루미늄, 구리, 티탄, 니켈, 스테인리스강(SUS), 이들의 합금 등의 금속 재료가 바람직하고, 보다 바람직하게는 경량, 내식성, 고도전성의 관점으로부터 알루미늄, 구리 등이 바람직하다. 정극 탭(58)과 부극 탭(59)에서는 동일한 재질이 이용되어도 되고, 다른 재질이 이용되어도 된다.

정극 단자 리드 및 부극 단자 리드에 관해서도 필요에 따라 사용한다. 정극 단자 리드 및 부극 단자 리드의 재료는 공지의 리튬 이온 2차 전지에서 이용되는 단자 리드를 이용할 수 있다. 전지 외장재(29)로부터 취출된 부분은 주변 기기나 배선 등에 접촉하여 누전되거나 하여 제품(예를 들면 자동차 부품, 특히 전자 기기 등)에 영향을 미치지 않도록 내열 절연성의 열 수축 튜브 등에 의해 피복하는 것이 바람직하다.

또한, 상기한 쌍극형 전지(10)은 종래 공지의 제조 방법에 의해 제조할 수 있다.

[조전지]

본 실시 형태의 쌍극형 전지(10)를 적어도 2개 이상 이용하여 조전지를 구성할 수 있다. 조전지의 용량 및 전압은 2차 전지(10)를 직렬 및/또는 병렬로 접속함으로써 자유롭게 조절할 수 있다.

도 12, 도 13, 도 14는 조전지의 일례의 외관을 도시하는 평면도, 정면도, 측면도이다. 도 12, 도 13, 도 14에 도시한 바와 같이, 복수의 쌍극형 2차 전지(10)를 직렬로 또는 병렬로 접속하여 장탈착 가능한 소형의 조전지(250)를 형성하고, 이 조전지(250)를 다시 복수, 직렬로 또는 병렬로 접속하여 고 체적 에너지 밀도, 고 체적 출력 밀도가 요구되는 차량 구동용 전원이나 보조 전원에 적합한 대용량, 대출력을 갖는 조전지(300)를 형성하고 있다. 조전지(250)는 부스바와 같은 전기적인 접속 수단을 이용하여 서로 접속하고, 이 조전지(250)는 접속 지그(310)를 이용하여 복수단 적층된다. 몇 개의 쌍극형 2차 전지(10)를 접속하여 조전지(250)를 제작할지, 또한 몇 단의 조전지(250)를 적층하여 조전지(300)를 제작할지는 탑재되는 차량(전기 자동차)의 전지 용량이나 출력에 따라 정하면 된다.

[차량]

본 실시 형태의 쌍극형 전지(10) 또는 이들을 복수개 조합하여 이루어지는 조전지는 차량에 바람직하게 탑재할 수 있다. 본 실시 형태의 쌍극형 2차 전지(10)는 장기 신뢰성 및 출력 특성이 우수하고, 고 수명을 실현할 수 있는 점으로부터, 이러한 전지(10)를 탑재하면 EV 주행 거리가 긴 플러그인 하이브리드 전기 자동차나 1 충전 주행 거리가 긴 전기 자동차를 구성할 수 있다. 바꿔 말하면, 본 실시 형태의 쌍극형 2차 전지(10) 또는 이들을 복수개 조합하여 이루어지는 조전지는 차량의 구동용 전원으로서 바람직하게 이용되고, 차량 예를 들면 자동차라면 하이브리드차, 연료 전지차, 전기 자동차(모두 사륜차(승용차, 트럭, 버스 등의 상용차, 경자동차 등) 외에 이륜차(바이크)나 삼륜차를 포함함)에 이용함으로써, 고 수명이고 신뢰성이 높은 자동차를 제공할 수 있다. 단, 용도가 자동차에 한정되는 것은 아니고, 예를 들면 다른 차량 예를 들면 전차 등의 이동체의 각종 전원이어도 적용은 가능하고, 무정전 전원 장치 등의 적재용 전원으로서 이용하는 것도 가능하다.

<실시예>

이하, 실시예에 의해 본 발명을 상세하게 설명하는데, 본 발명은 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다. 또한, 하기 실시예에서는 공극률은 수은 포로시미터(마이크로메트릭스사제, 품번: 오토포어 IV9510)를 이용하여 측정하고, 구멍 직경은 SEM(주식회사히타치제작소제, S-4000)에 의한 관찰로부터 산출하였다.

(실시예 1)

하기 수순에 의해 쌍극형 2차 전지를 제조하였다.

1. 집전체의 제작

도전성을 갖지 않는 고분자 재료(수지)인 1액성 미경화 에폭시 수지(95질량%) 및 도전성 필러로서 카본 블랙(평균 입자 직경: 0.1㎛)(5질량%)으로 이루어지는 고형분을 50℃의 온도에서 혼련하여 도전성 수지 슬러리를 조제하였다. 이형 필름인 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 필름 상에 도전성 수지 슬러리를 도포하고 건조시켜 에폭시 수지에 카본 입자를 분산시킨 도전성을 갖는 수지층을 형성하였다. 형성시킨 수지층을 연신기를 이용하여 연신하여 공극률 30%, 구멍 직경 3㎛, 두께 100㎛의 도전성을 갖는 카본 블랙 분산 에폭시 수지 필름(이하, 간단히 필름 A라고도 칭함)으로 이루어지는 집전체를 제작하였다.

2. 정극층 및 부극층의 형성

정극 활물질로서 LiMn₂O₄(평균 입자 직경: 10㎛) 85질량%, 도전 조제로서 아세틸렌 블랙 5질량%, 및 바인더로서 PVdF 10질량%로 이루어지는 고형분을 준비하였다. 이 고형분에 대하여 슬러리 점도 조정 용매인 N-메틸-2-피롤리돈(NMP)을 적당량 첨가하여 정극 슬러리를 제작하였다. 정극 슬러리를 상기 1.에서 제작된 집전체의 편측에 도포하고 건조시켜 정극층을 형성하였다. 이 정극층의 두께가 편면에서 36㎛가 되도록 프레스를 행하였다.

한편, 부극 활물질로서 하드 카본(평균 입자 직경: 10㎛) 90질량% 및 바인더로서 PVdF 10질량%로 이루어지는 고형분에 대하여 슬러리 점도 조정 용매인 NMP를 적당량 첨가하여 부극 슬러리를 제작하였다. 상기 부극 슬러리를, 편면에 정극층이 형성된 상기 집전체의 정극층이 형성되어 있지 않은 면에 도포하고 건조시켜 부극층을 형성하였다. 부극층의 두께는 편면에서 30㎛가 되도록 프레스를 행하였다. 이에 의해 집전체의 편면에 정극층, 다른 한쪽의 편면에 부극층이 형성된 쌍극형 전극을 형성하였다.

얻어진 쌍극형 전극을 140㎜×90㎜로 절단하고, 전극의 주변부 10㎜는 미리 전극층(정극층, 부극층 모두)을 도포하고 있지 않은 부분이 있는 것을 작성하였다. 이에 의해, 120㎜×70㎜의 전극부와 주변부에 10㎜의 시일 여유분이 생긴 쌍극형 전극을 제작하였다.

전해액으로서 1.0M LiPF₆을 함유하는 프로필렌카보네이트(PC)-에틸렌카보네이트(EC)(1:1(체적비)) 90질량%을 이용하였다. 호스트 폴리머로서 HFP 성분을 10질량% 포함하는 폴리플루오르화비닐리덴-헥사플루오로프로필렌 코폴리머(PVdF-HFP) 10질량%를 이용하였다. 점도 조정 용매로서 DMC를 이용하였다. 전해액, 호스트 폴리머, 점도 조정 용매를 혼합하여 전해질 재료(프리 겔 용액)를 조제하였다.

상기 전해질 재료(프리 겔 용액)를 먼저 형성된 쌍극형 전극 양면의 정극층 및 부극층의 전극부의 전체 면에 도포하고, 실온에서 건조하여 DMC를 제거함으로써 겔 전해질이 배어든 쌍극형 전극을 완성시켰다. 정극층의 두께는 36㎛, 부극층의 두께는 30㎛인 채였다.

3. 겔 폴리머 전해질층의 제작

폴리프로필렌제 다공질 필름 세퍼레이터(두께 20㎛)의 양면에 상기 전해질 재료(프리 겔 용액)를 도포하고, 실온에서 DMC를 건조시킴으로써 겔 폴리머 전해질층(두께 20㎛)을 얻었다.

4. 적층

상기에서 얻어진 쌍극형 전극의 정극층 상에 겔 전해질층을 올리고, 그 주위에 폭 12㎜ 두께 100㎛의 PE(폴리에틸렌)제 필름을 두고 시일재로 하였다. 이와 같은 쌍극형 전극을 6층 적층한 후에 시일재를 상하로부터 프레스(열과 압력)를 가하여 융착하고, 각층을 시일하여(프레스 조건: 0.2㎫, 160℃, 5s) 시일부를 형성하였다.

얻어진 전지 요소의 투영면 전체를 덮을 수 있는 130㎜×80㎜의 100㎛ 두께의 Al판(전극 집전판)의 일부가, 전지 요소의 투영면 외부까지 신장되어 있는 부분(전극 탭: 폭 20㎜)이 있는 전극 집전판(강전 단자)을 제작하였다. 이 집전판으로 전지 요소를 끼워 넣어 이들을 덮도록, 전지 외장재로서 알루미늄을 포함하는 라미네이트 필름으로 진공 밀봉하고, 이에 의해 전지 요소 전체가 대기압으로 양면이 눌려 가압되었다. 그리고, 전극 집전판-전지 요소 간의 접촉이 높아진 5직 구조(5셀이 직렬로 접속된 구성)의 쌍극형 2차 전지 구조체가 완성되었다.

5. 쌍극형 2차 전지 구조체의 프레스

상기 쌍극형 2차 전지 구조체를 열 프레스기에 의해 면압 1㎏/㎠, 80℃에서 1시간 열 프레스함으로써, 미경화의 시일부(에폭시 수지)를 경화시켜 쌍극형 2차 전지가 완성되었다. 이 공정에 의해 시일부를 소정의 두께까지 프레스, 또한 경화를 행하는 것이 가능해진다.

(실시예 2)

상기 1.의 연신 조건을 변경한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지의 수순에 의해 공극률 45%, 구멍 직경 3㎛, 두께 100㎛의 도전성을 갖는 카본 블랙 분산 에폭시 수지 필름(이하, 간단히 필름 B라고도 칭함) 2매와, 공극률 0%, 두께 100㎛의 도전성을 갖는 카본 블랙 분산 에폭시 수지 필름(이하, 간단히 필름 C라고도 칭함) 1매를 제작하였다. 제작한 도전성을 갖는 수지 필름을 필름 B, 필름 C, 필름 B의 순서대로 적층하여 압연함으로써, 도전성을 갖는 수지층이 3층 적층된 구조의 집전체로 하였다. 이 집전체를 이용하여 쌍극형 전극을 제작한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지의 수순에 의해 쌍극형 2차 전지를 제조하였다.

(실시예 3)

실시예 2와 마찬가지의 수순에 의해 필름 B와 필름 C를 1매씩 제작하고, 이들을 적층하여 압연함으로써, 도전성을 갖는 수지층이 2층 적층된 구조의 집전체로 하였다. 이 집전체의 필름 B측의 표면층 상에 정극 슬러리를 도포하여 건조시켜 정극층을 형성하여 정극층의 두께가 36㎛가 되도록 프레스를 행하고, 필름 C측의 표면층 상에는 부극 슬러리를 도포하여 건조시켜 부극층을 형성하여 부극층의 두께가 30㎛가 되도록 프레스를 행하여 쌍극형 전극을 제작한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지의 수순에 의해 쌍극형 2차 전지를 제조하였다.

(실시예 4)

실시예 2와 마찬가지의 수순에 의해 필름 B와 필름 C를 1매씩 제작하고, 이들을 적층하여 압연함으로써, 도전성을 갖는 수지층이 2층 적층된 구조의 집전체로 하였다. 이 집전체의 필름 C측의 표면층 상에 정극 슬러리를 도포하여 건조시켜 정극층을 형성하여 정극층의 두께가 36㎛가 되도록 프레스를 행하고, 필름 B측의 표면층 상에는 부극 슬러리를 도포하여 건조시켜 부극층을 형성하여 부극층의 두께가 30㎛가 되도록 프레스를 행하여 쌍극형 전극을 제작한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지의 수순에 의해 쌍극형 2차 전지를 제조하였다.

(실시예 5)

상기 1.의 연신 조건을 변경한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지의 수순에 의해 공극률 40%, 구멍 직경 3㎛, 두께 100㎛의 도전성을 갖는 카본 블랙 분산 에폭시 수지 필름(이하, 간단히 필름 D라고도 칭함) 2매와, 공극률 20%, 구멍 직경 3㎛, 두께 100㎛의 도전성을 갖는 카본 블랙 분산 에폭시 수지 필름(이하, 간단히 필름 E라고도 칭함) 1매를 제작하였다. 제작한 수지 필름을 필름 D, 필름 E, 필름 D의 순서대로 적층하여 압연법에 의해 도전성을 갖는 수지층이 3층 적층된 구조의 집전체를 제작하였다. 이 집전체를 이용하여 쌍극형 전극을 제작한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지의 수순에 의해 쌍극형 2차 전지를 제조하였다.

(실시예 6)

상기 1.의 연신 조건을 변경한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지의 수순에 의해 공극률 40%, 구멍 직경 5㎛, 두께 100㎛의 도전성을 갖는 카본 블랙 분산 에폭시 수지 필름(이하, 간단히 필름 F라고도 칭함) 2매를 제작하였다. 또한, 실시예 5와 마찬가지의 수순에 의해 필름 E 1매를 제작하였다. 제작한 수지 필름을 필름 F, 필름 E, 필름 F의 순서대로 적층하여 압연함으로써, 도전성을 갖는 수지층이 3층 적층된 구조의 집전체로 하였다. 이 집전체를 이용하여 쌍극형 전극을 제작한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지의 수순에 의해 쌍극형 2차 전지를 제조하였다.

(비교예)

상기 1.의 연신기에 의한 연신을 행하지 않은 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지의 수순에 의해 쌍극형 2차 전지를 제작하였다. 즉, 본 비교예에서는 집전체로서 구멍을 갖지 않는 카본 블랙 분산 에폭시 수지 필름(이하, 간단히 필름 G라고도 칭함)을 이용하게 된다.

실시예 1 내지 6 및 비교예의 집전체의 구성을 표 1에 나타낸다.

(실시예 7)

폴리에틸렌 입자와 카본 블랙을 유기 용제에 분산시키고, 혼련기로 혼합하고, 혼련 슬러리를 시트화하여 유기 용제를 건조시켜 시트를 제작하였다. 제작한 시트를 연신기로 필름 형상으로 연신시켰다. 이 방법에 의해 두께 100㎛의 도전성을 갖는 카본 블랙 분산 폴리에틸렌 필름(이하, 간단히 필름 H라고도 칭함) 2매를 제작하였다. 또한, 비교예와 마찬가지로 하여 카본 블랙 분산 에폭시 수지 필름(필름 G) 1매를 제작하였다. 제작한 수지 필름을 필름 H, 필름 G, 필름 H의 순서대로 적층하여 압연함으로써, 도전성을 갖는 수지층이 3층 적층된 구조의 집전체로 하였다. 이 집전체를 이용하여 쌍극형 전극을 제작한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지의 수순에 의해 쌍극형 2차 전지를 제조하였다.

(실시예 8)

상기와 마찬가지의 수순에 의해 필름 G와 필름 H를 1매씩 제작하고, 이들을 적층하여 압연함으로써, 도전성을 갖는 수지 필름이 2층 적층된 구조의 집전체로 하였다. 이 집전체의 필름 H측의 표면층 상에 정극 슬러리를 도포하여 건조시켜 정극층을 형성하여 정극층의 두께가 36㎛가 되도록 프레스를 행하고, 필름 G측의 표면층 상에는 부극 슬러리를 도포하여 건조시켜 부극층을 형성하여 이 부극층의 두께가 30㎛가 되도록 프레스를 행하여 쌍극형 전극을 제작한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지의 수순에 의해 쌍극형 2차 전지를 제조하였다.

(실시예 9)

상기와 마찬가지의 수순에 의해 필름 G와 필름 H를 1매씩 제작하고, 이들을 적층하여 압연함으로써, 도전성을 갖는 수지 필름이 2층 적층된 구조의 집전체로 하였다. 이 집전체의 필름 G측의 표면층 상에 정극 슬러리를 도포하여 건조시켜 정극층을 형성하여 정극층의 두께가 36㎛가 되도록 프레스를 행하고, 필름 H측의 표면층 상에는 부극 슬러리를 도포하여 건조시켜 부극층을 형성하여 부극층의 두께가 30㎛가 되도록 프레스를 행하여 쌍극형 전극을 제작한 것을 제외하고는 실시예 1과 마찬가지의 수순에 의해 쌍극형 2차 전지를 제조하였다.

실시예 7 내지 9의 집전체의 구성을 표 2에 나타낸다.

(실시예 10)

에폭시 수지와 폴리에틸렌 입자를 니더로 블렌드하고, 이 블렌드물을 시트화하였다. 또한 연신기로 필름 형상으로 연신함으로써, 두께 100㎛의 카본 블랙 분산 폴리에틸렌 입자가 분산되어 있는 카본 블랙 분산 에폭시 수지 필름(이하, 간단히 필름 I라고도 칭함)을 제작하였다. 이 필름 I를 집전체로서 이용하여 쌍극형 전극을 제작한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지의 수순에 의해 쌍극형 2차 전지를 제조하였다. 또한, 필름 I 중의 카본 블랙 분산 폴리에틸렌 입자와 카본 블랙 분산 에폭시 수지의 혼합 비율은 40:60(질량비)이었다.

(실시예 11)

상기와 마찬가지의 수순에 의해 필름 G와 필름 I를 1매씩 제작하고, 이들을 적층하여 압연함으로써, 도전성을 갖는 수지층이 2층 적층된 구조의 집전체로 하였다. 이 집전체의 필름 I측의 표면층 상에 정극 슬러리를 도포하여 건조시켜 정극층을 형성하여 정극층의 두께가 36㎛가 되도록 프레스를 행하고, 필름 G측의 표면층 상에는 부극 슬러리를 도포하여 건조시켜 부극층을 형성하여 부극층의 두께가 30㎛가 되도록 프레스를 행하여 쌍극형 전극을 제작한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지의 수순에 의해 쌍극형 2차 전지를 제조하였다.

(실시예 12)

에폭시 수지와 폴리에틸렌 입자를 니더로 블렌드하고, 이 블렌드물을 시트화하였다. 또한 연신기로 필름 형상으로 연신함으로써, 공극률 30%, 두께 100㎛의 카본 블랙 분산 폴리에틸렌 입자가 분산되어 있는 카본 블랙 분산 에폭시 수지 필름(이하, 간단히 필름 J라고도 칭함)을 제작하였다. 이 필름 J를 집전체로서 이용하여 쌍극형 전극을 제작한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지의 수순에 의해 쌍극형 2차 전지를 제조하였다. 또한, 필름 J 중의 카본 블랙 분산 폴리에틸렌 입자와 카본 블랙 분산 에폭시 수지의 혼합 비율은 40:60(질량비)이었다.

실시예 10 내지 12의 집전체의 구성을 표 3에 나타낸다.

(평가: 충방전 시험)

실시예 1 내지 12 및 비교예의 쌍극형 2차 전지로 첫회 충방전 시험을 행하였다. 시험은 0.5C의 전류로 21.0V까지 정전류 충전(CC)하고, 그 후 정전압으로 충전(CV)하여 모두 10시간 충전하였다. 그 후, 1C의 방전 용량으로 100사이클의 내구 시험의 용량 측정을 행하였다. 시험 환경 온도는 45℃였다. 평가 결과를 표 4에 나타낸다. 또한, 표 4 중의 용량 유지율(%)은 초기 방전 용량에 대한 100사이클 후의 방전 용량의 비율을 나타낸다. 또한, 표 4 중의 비교예에 대한 용량 향상률은 비교예의 용량 유지율을 1.00으로 한 경우의, 다른 실시예 또는 비교예의 용량 유지율의 비율(상대값)을 나타낸다.

용량 유지율=100사이클 후의 방전 용량(Ah)/초기 방전 용량(Ah)×100(%)

용량 향상률=다른 실시예 또는 비교예의 용량 유지율(%)/비교예의 용량 유지율(%)

표 4의 결과로부터 명백한 바와 같이, 실시예 1 내지 12의 쌍극형 2차 전지는 비교예의 쌍극형 2차 전지에 비하여 용량 유지율이 향상되고, 장기 신뢰성(내구성)이 향상되어 있는 것이 확인되었다.

Claims (13)

1. 열경화성 수지를 포함하는 도전성을 갖는 수지층만으로 이루어지고, 상기 도전성을 갖는 수지층의 적어도 일부가 소정 온도에 도달하였을 때에, 소정 온도에 도달한 부위의 연직 방향으로 상기 도전성을 갖는 수지층의 적어도 일부를 통해 흐르는 전류가 차단되도록 형성되는 쌍극형 전지용 집전체.
2. 제1항에 있어서, 상기 쌍극형 전지용 집전체에는 금속 도금이 포함되지 않는 쌍극형 전지용 집전체.
3. 제1항에 있어서, 상기 도전성을 갖는 수지층의 적어도 일부는 소정 온도에 도달할 때 수축하는 쌍극형 전지용 집전체.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 도전성을 갖는 수지층이 복수의 구멍을 갖는 쌍극형 전지용 집전체.
5. 제4항에 있어서, 상기 도전성을 갖는 수지층의 정극 표면측 및 부극 표면측의 적어도 한쪽의 공극률이, 상기 도전성을 갖는 수지층의 중앙부의 공극률보다도 큰 쌍극형 전지용 집전체.
6. 제4항에 있어서, 상기 도전성을 갖는 수지층의 정극측 표면 및 부극측 표면의 적어도 한쪽에 존재하는 구멍의 구멍 직경이, 상기 도전성을 갖는 수지층의 중앙부에 존재하는 구멍의 구멍 직경보다 큰 쌍극형 전지용 집전체.
7. 제1항에 있어서, 상기 도전성을 갖는 수지층은 제1 고분자와 제2 고분자를 포함하고, 제1 고분자의 융점이 제2 고분자의 융점보다도 낮고, 또한 수지층의 적어도 일부가 소정 온도에 도달하였을 때에 제1 고분자의 적어도 일부가 용융하는 쌍극형 전지용 집전체.
8. 제7항에 있어서, 상기 도전성을 갖는 수지층이 상기 제1 고분자를 포함하는 저융점층과 상기 제2 고분자를 포함하는 고융점층으로 이루어지는 쌍극형 전지용 집전체.
9. 제8항에 있어서, 상기 제1 고분자를 포함하는 저융점층이 상기 제2 고분자를 포함하는 고융점층의 적어도 한쪽의 표면에 배치되는 쌍극형 전지용 집전체.
10. 제7항에 있어서, 상기 도전성을 갖는 수지층은 상기 제1 고분자를 포함하는 저융점 입자와 상기 제2 고분자를 포함하는 고융점층을 갖고, 저융점 입자는 고융점층의 내부에 배치되어 있는 쌍극형 전지용 집전체.
11. 제10항에 있어서, 상기 제1 고분자를 포함하는 저융점 입자가 상기 제2 고분자를 포함하는 고융점층의 표면측에 배치되는 쌍극형 전지용 집전체.
12. 제11항에 있어서, 상기 제2 고분자를 포함하는 고융점층이 복수의 구멍을 갖는 쌍극형 전지용 집전체.
13. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항의 쌍극형 전지용 집전체를 포함하는 쌍극형 전지.

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