KR102145525B1 - 개선된 고정성으로 젤리롤 전극조립체를 포함하는 이차전지 - Google Patents

개선된 고정성으로 젤리롤 전극조립체를 포함하는 이차전지 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 양태에 따르는, 젤리롤 전극조립체가 전지케이스 내에 수납되어 있는 이차전지에 있어서, 젤리롤 전극조립체의 하단면과 이로부터 이어지는 전극조립체 측면을 소정의 높이까지 테이프가 감싸고 있으며, 전해액 함침에 의해 상기 테이프와 전지케이스간의 젤리롤 전극조립체의 고정성이 확보되는 이차전지는 외부 충격에 상관없이 젤리롤 전극조립체가 전지케이스 내에서 고정된 상태로 유지될 수 있다.

Description

개선된 고정성으로 젤리롤 전극조립체를 포함하는 이차전지 {Secondary battery comprising jelly-roll electrode assembly with improved fixation}
본 발명은 개선된 고정성으로 젤리롤 전극조립체를 포함하는 이차전지에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 외부 충격이나 영향이 있더라도 전지케이스 내에서의 젤리롤(jelly-roll) 전극조립체의 유동성이 방지될 수 있는 이차전지에 관한 것이다.
이차전지에서 전지반응이 일어나는 전극조립체는 일반적으로 양극 활물질과 음극 활물질이 각각 도포된 양극판과 음극판, 및 상기 양극판과 음극판 사이에 개재된 분리막을 포함하여 이루어진다.
이차전지의 전극조립체는 그것의 구조에 따라 젤리롤(권취형) 전극조립체와 스택형(적층형) 전극조립체로 구분된다. 또한, 이차전지는 외형 또는 전지케이스의 형태에 따라 원통형, 각형 또는 파우치형 전지로 구분되기도 한다.
상기 원통형 전지와 각형 전지에서 젤리롤 전극조립체가 사용되는데, 젤리롤 전극조립체가 원통형 금속 캔 또는 각형 금속 캔과 같은 전지케이스에 수납된 후에 전해액이 주입되고 용접 등에 의해 밀봉되어 원통형 전지와 각형 전지가 제조된다.
젤리롤 전극조립체가 전지케이스에 수납되어 있는 종래 이차전지의 일 실시양태가 도 1a에 도시되어 있다.
도 1a에는 양극(110), 분리막(120) 및 음극(130)을 포함하여 이루어져서 둥글게 권취되어 있는 젤리롤 전극조립체(100)가 전지케이스(200)에 수납되어 있다. 상기 젤리롤 전극조립체(100)는 필요에 따라 일 방향으로 압축되어 각형으로 압축된 형태일 수 있다. 상기 젤리롤 전극조립체(100)와 전지케이스(200) 간의 절연 상태를 확보하기 위하여 젤리롤 전극조립체(100)와 전지케이스(200)의 캡 어셈블리 사이에는 절연부재(400)가 삽입될 수 있으며, 젤리롤 전극조립체(100)와 전지케이스(200) 하부 사이에 절연부재(300)가 삽입될 수 있다. 절연 부재(400)와 캡 어셈블리 사이에는 일정한 공간(S)이 확보되어 있어서 전극조립체와 전극 단자의 접촉에 의해 발생될 수 있는 내부단락이 방지될 수 있다. 또한, 젤리롤 전극조립체(100)의 권취 종단부는 테이프(도시되어 있지 않음) 등에 의해 고정될 수 있고, 상기 젤리롤 전극조립체(100)로부터 연장된 리드(140, 140')는 전지케이스 또는 단자(210)에 연결되어 있다.
최근에는, 이차전지의 고에너지 밀도(high energy density)화 개발 추세에 따라, 전지케이스(200)의 하부에 놓이는 절연부재(300)의 두께를 보다 얇게 하려는 시도가 있어왔다. 그러나, 상기 절연부재(300)의 두께가 얇아짐에 따라 이차전지 케이스(200) 내에서의 젤리롤 전극조립체(100)의 고정성이 저하될 뿐만 아니라, 이차전지의 낙하 혹은 하방 충격과 같은 외부 영향에 의해 절연부재(300, 400)가 쉽게 손상되어 내부단락이 발생하는 문제점이 있다.
보다 구체적으로, 도 1b는 이차전지가 위아래 뒤집어져서 낙하하는 경우의 단면을 개략적으로 나타낸 것이다. 이와 같이 이차전지가 낙하하는 경우, 젤리롤 전극조립체(100)는 전지케이스 내에서 낙하 방향으로, 즉, 캡 어셈블리에 보다 근접하게 이동하게 되고, 그 결과, 젤리롤 전극조립체(100)와 캡 어셈블리 사이의 공간(S)은 사라지거나 줄어들게 되며, 절연 부재(400)는 낙하에 의한 충격으로 손상을 입게 된다. 그 결과, 양극과 음극간, 음극과 전지케이스간 또는 음극 단자와 양극간에 내부 단락이 발생하게 된다.
또한, 이차전지에 하방 충격이 가해지는 경우, 젤리롤 전극조립체(100)가 전지케이스(200) 내에서 움직이면서 절연재(300)에 충격을 주어, 절연재(300)가 손상을 입게 된다. 그 결과, 양극과 음극간, 음극과 전지케이스간, 음극 단자와 양극간에서 내부 단락이 발생하게 된다.
따라서, 본 발명의 일 목적은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 젤리롤 전극조립체를 포함하는 이차전지에 있어서, 이차전지 케이스 내에서 젤리롤 전극조립체가 위 아래로 이동하면서 절연재를 손상시키고, 그 결과 내부 단락이 발생하는 문제점을 해결하는 것이다.
전술한 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일 실시양태에서는, 젤리롤 전극조립체가 전지케이스 내에 수납되어 있는 이차전지에 있어서, 젤리롤 전극조립체의 하단면과 이로부터 이어지는 전극조립체 측면의 소정의 높이까지를 테이프가 감싸고 있으며, 전해액 함침에 의해 상기 전극조립체의 이동성이 제거되는 이차전지가 제공된다.
상기 테이프는 기재; 및 상기 기재의 일 면에 코팅되어 점착성을 나타내는 점착층을 포함하고, 상기 기재는 전해액 함침에 의해 팽윤, 겔화 또는 이들 둘다를 나타내는 것을 특징으로 한다.
상기 테이프는 젤리롤 전극조립체의 하단면 전체를 감쌀 뿐만 아니라 상기 하단면으로부터 이어지는 젤리롤 전극조립체 측면의 소정의 높이까지를 감싸는 것을 특징으로 한다. 보다 구체적으로, 상기 테이프는 하단면으로부터 이어지는 젤리롤 전극조립체 측면을 5 ㎜ 내지 100 ㎜의 높이까지 감쌀 수 있다.
상기 테이프의 기재는 전해액 함침 전에 10 ㎛ 내지 30 ㎛의 두께를 가질 수 있다.
상기 테이프의 기재는 전해액 함침에 의해 팽윤되어, 전해액 함침전 두께의 5 내지 50%로 증가된 두께를 가질 수 있다.
상기 테이프의 기재는 우레탄 아크릴레이트, 에폭시 아크릴레이트, 에폭시 아크릴레이트, 폴리에스테르 아크릴레이트 및 폴리에테르 아크릴레이트로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합물을 포함하여 전해액 함침시 팽윤될 수 있다.
상기 테이프의 기재는 전해액 함침에 의해 겔화될 수 있다.
상기 테이프의 기재는 셀룰로오스 아세테이트를 포함하여 전해액 함침시 겔화될 수 있다.
상기 점착층은 아크릴 점착제, 우레탄 점착제, 에폭시 점착제, 실리콘 점착제 및 SBR 고무계 점착제로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합물을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시양태에 따른 이차전지는 이차전지에 가해지는 외부 충격에 상관없이 젤리롤 전극조립체가 전지케이스 내에서 고정된 상태를 유지할 수 있다.
따라서, 종래, 젤리롤 전극조립체를 포함하는 이차전지가 외부 충격을 받는 경우에 젤리롤 전극조립체의 상단부 및/또는 하단부에 놓인 절연 부재가 손상되었던 것과는 달리, 젤리롤 전극조립체의 상단부 및/또는 하단부에 놓인 절연 부재가 손상되지 않고 보존될 수 있다. 그 결과, 전극간 혹은 전극과 단자간 혹은 전극과 전지케이스간에 발생할 수 있는 내부 단락 역시 방지될 수 있다.
도 1a는 젤리롤 전극조립체가 전지케이스에 수납되어 있는 종래 이차전지의 일 양태를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 1b는 도 1a의 이차전지가 위아래 뒤집어져서 낙하하는 일 양태를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 2a는 젤리롤 전극조립체가 전지케이스에 수납되어 있는 본 발명의 이차전지의 일 양태를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 2b는 도 2a의 이차전지가 위아래 뒤집어져서 낙하하는 일 양태를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 3은 본 발명에서 사용되는 테이프의 일 양태를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
전술한 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일 실시양태에서는, 젤리롤 전극조립체가 전지케이스 내에 수납되어 있는 이차전지에 있어서, 젤리롤 전극조립체의 하단면과 이로부터 이어지는 전극조립체 측면을 소정의 높이까지 테이프가 감싸고 있으며, 전해액 함침에 의해 상기 테이프와 전지케이스간의 젤리롤 전극조립체의 고정성이 확보되는 이차전지가 제공된다.
도 2a를 참조할 때, 젤리롤 전극조립체가 전지케이스 내에 수납되어 있는 본 발명의 일 양태에 따르는 이차전지에서는, 분리막(110), 양극(120) 및 음극(130)을 포함하여 이루어진 젤리롤 전극조립체(100)가 전지케이스(200)에 수납되어 있으며, 상기 젤리롤 전극조립체(100)의 하단면과 이로부터 이어지는 전극조립체(100) 측면 일부가 테이프(500)에 의해 감싸져 있다.
상기 테이프는 젤리롤 전극조립체의 하단면 전체를 감쌀 뿐만 아니라 상기 하단면으로부터 이어지는 젤리롤 전극조립체 측면의 소정의 높이까지를 감싸는 것을 특징으로 한다. 보다 구체적으로, 상기 테이프는 하단면으로부터 이어지는 젤리롤 전극조립체 측면을 5 ㎜ 내지 100 ㎜의 높이까지 감쌀 수 있다.
상기 테이프(500)는, 도 3을 참조할 때, 기재(520); 및 상기 기재의 일 면에 코팅되어 점착성을 나타내는 점착층(510);을 포함하고, 상기 기재는 전해액 함침에 의해 팽윤, 겔화 또는 이들 물성 둘다를 나타낼 수 있다.
상기 테이프는 10 내지 20 ㎛ 두께의 기재; 및 2 내지 10 ㎛ 두께의 점착층으로 이루어질 수 있다. 상기 기재의 두께가 너무 얇으면, 기재의 팽윤 혹은 겔화에 따른 효과가 발휘되기 어려울 수 있으며, 반대로 두께가 너무 두꺼우면, 그 만큼 젤리롤 전극조립체의 두께가 증가하여 전지케이스에 삽입 시 공정성 저하로 인한 젤리롤 전극조립체의 손상이 크거나 동일 규격의 크기에서 용량 저하를 초래할 수 있으므로 바람직하지 않다.
본원 명세서에서는, 편의상, 전해액 함침에 의해 팽윤되는 테이프를 '팽윤성 기재 테이프'라 지칭하고, 전해액 함침에 의해 겔화되는 테이프를 '겔화 기재 테이프'라 지칭한다.
'팽윤성 기재 테이프'에서, 기재는 전해액 함침에 의해 그 두께가 전해액 함침전에 비해 5 내지 50% 증가될 수 있다.
상기 테이프의 팽윤성 기재는 우레탄 아크릴레이트, 에폭시 아크릴레이트, 에폭시 아크릴레이트, 폴리에스테르 아크릴레이트 및 폴리에테르 아크릴레이트로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합물을 포함할 수 있다.
상기 우레탄 아크릴레이트로는, 예를 들면, 폴리이소시아네이트 화합물 및 히드록시기를 가지는 (메타)아크릴레이트를 포함하는 혼합물의 반응물이 예시될 수 있다. 상기에서 폴리이소시아네이트 화합물은 2개 이상의 이소시아네이트기를 가지는 화합물로서, 예를 들면, 지방족(aliphatic), 지환족(cycloaliphatic) 또는 방향족(aromatic) 폴리이소시아네이트 등이 예시될 수 있으며, 구체적으로는 2,4-톨릴렌 디이소시아네이트, 2,6-톨릴렌 디이소시아네이트, 1,3-크실릴렌 디이소시아네이트, 1,4-크릴실렌 디이소시아네이트 또는 디페닐메탄-4,4'-디이소시아네이트 이소보론 디이소시아네이트(isophorone diisocyanate) 등이 예시될 수 있다. 또한 상기에서 히드록시기를 가지는 (메타)아크릴레이트로는, 2-히드록시에틸 (메타)아크릴레이트, 2-히드록시프로필 (메타)아크릴레이트, 4-히드록시부틸 (메타)아크릴레이트, 6-히드록시헥실 (메타)아크릴레이트 또는 8-히드록시옥틸 (메타)아크릴레이트 등과 같은 히드록시알킬 (메타)아크릴레이트 등이 예시될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기에서 폴리에스테르 아크릴레이트로는, 예를 들면, 에스테르 폴리올 및 (메타)아크릴산을 포함하는 혼합물의 탈수 축합 반응물을 사용할 수 있다. 이 경우 사용될 수 있는 에스테르 폴리올로는, 예를 들면 전술한 바와 같은 화합물을 사용할 수 있다.
또한, 상기 폴리에테르 아크릴레이트로는, 폴리에틸렌글리콜 디(메타)아크릴레이트, 폴리프로필렌글리콜 디(메타)아크릴레이트 또는 폴리테트라메틸렌글리콜 디(메타)아크릴레이트 등의 폴리알킬렌글리콜 디(메타)아크릴레 이트 등이 예시될 수 있고, 에폭시 아크릴레이트로는, 에폭시 수지 및 (메타)아크릴산을 포함하는 혼합물의 부가 반응물을 들 수 있다. 이 경우, 에폭시 수지의 종류는, 특별히 제한되지 않고, 이 분야에서 공지되어 있는 일반적인 방향족 또는 지방족 에폭시 수지를 사용할 수 있다.
'겔화 기재 테이프'는 테이프 기재의 물리적 성상이 전해액 함침에 의해 점착성이 있는 형태로 변화되는 테이프로, 전지케이스 내에서의 젤리롤 전극조립체 유동이 테이프 기재의 겔화에 의한 점착성 발현에 의해 방지된다.
겔화 기재 테이프의 기재는 필름 기재가 전해액과 반응하여 겔화될 수 있는 소재라면 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어, 셀룰로오스 아세테이트를 포함하는 것일 수 있다.
상기 테이프의 기재의 일면에 형성되는 점착층은 목적하는 박리력을 나타낼 수 있는 것이라면, 당업계에서 통상적으로 사용되는 다양한 종류의 점착층이 사용될 수 있다. 예를 들면, 점착층으로는, 아크릴 점착제, 우레탄 점착제, 에폭시 점착제, 실리콘 점착제 또는 SBR 고무계 점착제 등이 사용될 수 있다.
본 발명의 테이프는 젤리롤 전극조립체에 접하는 면에만 점착성 물질이 코팅된 점착층으로 이루어져 있어서 젤리롤 전극조립체는 전지케이스에 용이하게 수납될 수 있다. 이후, 전해액이 전지케이스에 주입되면, 상기 테이프의 기재가 팽윤되거나 겔화되어 젤리롤 전극조립체의 유동성을 억제하게 된다.
상기와 같이 제조된 젤리롤 전극조립체는 전지케이스(금속 캔)에 수납되어 이차전지로 완성된다. 상기 금속 캔은 알루미늄, 스테인리스 스틸, 니켈 도금 연강 등의 금속 소재로 만들어지며, 젤리롤 전극조립체의 하단면과 양 측면이 양면 테이프 또는 스웰링 테이프에 의해 테이핑되어 금속 캔의 내부공간에 더욱 쉽게 삽입될 수 있다.
상기 양극은, 예를 들어, 양극 집전체 상에 양극 활물질, 도전재 및 바인더의 혼합물을 도포한 후 건조하여 제조되며, 필요에 따라서는, 상기 혼합물에 충진제를 더 첨가하기도 한다.
상기 양극 집전체는 일반적으로 3 내지 500 ㎛의 두께로 만든다. 이러한 양극 집전체는, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 높은 도전성을 가지는 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 스테인리스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 또는 알루미늄이나 스테인리스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면처리한 것 등이 사용될 수 있다. 집전체는 그것의 표면에 미세한 요철을 형성하여 양극활물질의 접착력을 높일 수도 있으며, 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태가 가능하다.
상기 양극 활물질은 리튬 코발트 산화물(LiCoO2), 리튬 니켈 산화물(LiNiO2) 등의 층상 화합물이나 1 또는 그 이상의 전이금속으로 치환된 화합물; 화학식 Li1+xMn2-xO4 (여기서, x 는 0 ~ 0.33 임), LiMnO3, LiMn2O3, LiMnO2 등의 리튬 망간 산화물; 리튬 동 산화물(Li2CuO2); LiV3O8, LiFe3O4, V2O5, Cu2V2O7 등의 바나듐 산화물; 화학식 LiNi1 - xMxO2 (여기서, M = Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B 또는 Ga 이고, x = 0.01 ~ 0.3 임)으로 표현되는 Ni 사이트형 리튬 니켈 산화물; 화학식 LiMn2 - xMxO2 (여기서, M = Co, Ni, Fe, Cr, Zn 또는 Ta 이고, x = 0.01 ~ 0.1임) 또는 Li2Mn3MO8 (여기서, M = Fe, Co, Ni, Cu 또는 Zn 임)으로 표현되는 리튬 망간 복합 산화물; 화학식의 Li 일부가 알칼리토금속 이온으로 치환된 LiMn2O4; 디설파이드 화합물; Fe2(MoO4)3 등을 들 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
상기 도전재는 통상적으로 양극 활물질을 포함한 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 내지 30 중량%로 첨가된다. 이러한 도전재는 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 천연 흑연이나 인조 흑연 등의 흑연; 카본블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 채널 블랙, 퍼네이스 블랙, 램프 블랙, 서머 블랙 등의 카본블랙; 탄소 섬유나 금속 섬유 등의 도전성 섬유; 불화 카본, 알루미늄, 니켈 분말 등의 금속 분말; 산화아연, 티탄산 칼륨 등의 도전성 위스키; 산화 티탄 등의 도전성 금속 산화물; 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 소재 등이 사용될 수 있다.
상기 바인더는 활물질과 도전재 등의 결합과 집전체에 대한 결합에 조력하는 성분으로서, 통상적으로 양극 활물질을 포함하는 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 내지 30 중량%로 첨가된다. 이러한 바인더의 예로는, 폴리불화비닐리덴, 폴리비닐알코올, 카르복시메틸셀룰로우즈(CMC), 전분, 히드록시프로필셀룰로우즈, 재생 셀룰로우즈, 폴리비닐피롤리돈, 테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌-디엔 테르 폴리머(EPDM), 술폰화 EPDM, 스티렌 브티렌 고무, 불소 고무, 다양한 공중합체 등을 들 수 있다.
상기 충진제는 양극의 팽창을 억제하는 성분으로서 선택적으로 사용되며, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 섬유상 재료라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 올레핀계 중합체; 유리섬유, 탄소섬유 등의 섬유상 물질이 사용된다.
상기 음극은 음극 집전체 상에 음극 활물질을 도포, 건조하여 제작되며, 필요에 따라, 앞서 설명한 바와 같은 성분들이 선택적으로 더 포함될 수도 있다.
상기 음극 집전체는 일반적으로 3 내지 500 마이크로미터의 두께로 만들어진다. 이러한 음극 집전체는, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 구리, 스테인리스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 구리나 스테인리스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면처리한 것, 알루미늄-카드뮴 합금 등이 사용될 수 있다. 또한, 양극 집전체와 마찬가지로, 표면에 미세한 요철을 형성하여 음극 활물질의 결합력을 강화시킬 수도 있으며, 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태로 사용될 수 있다.
상기 음극 활물질로는, 예를 들어, 난흑연화 탄소, 흑연계 탄소 등의 탄소; LixFe2O3(0≤x≤1), LixWO2(0≤x≤1), SnxMe1 - xMe’yOz (Me: Mn, Fe, Pb, Ge; Me’: Al, B, P, Si, 주기율표의 1족, 2족, 3족 원소, 할로겐; 0<x≤1; 1≤y≤3; 1≤z≤8) 등의 금속 복합 산화물; 리튬 금속; 리튬 합금; 규소계 합금; 주석계 합금; SnO, SnO2, PbO, PbO2, Pb2O3, Pb3O4, Sb2O3, Sb2O4, Sb2O5, GeO, GeO2, Bi2O3, Bi2O4, and Bi2O5 등의 금속 산화물; 폴리아세틸렌 등의 도전성 고분자; Li-Co-Ni 계 재료 등을 사용할 수 있다.
상기 분리막은 양극과 음극 사이에 개재되며, 높은 이온 투과도와 기계적 강도를 가지는 절연성의 얇은 박막이 사용된다. 분리막의 기공 직경은 일반적으로 0.01 ~ 10 ㎛ 이고, 두께는 일반적으로 5 ~ 300 ㎛ 이다. 이러한 분리막으로는, 예를 들어, 내화학성 및 소수성의 폴리프로필렌 등의 올레핀계 폴리머; 유리섬유 또는 폴리에틸렌 등으로 만들어진 시트나 부직포 등이 사용된다. 전해질로서 폴리머 등의 고체 전해질이 사용되는 경우에는 고체 전해질이 분리막을 겸할 수도 있다.
상기 전해액은 리튬염 함유 비수계 전해액일 수 있고, 비수 전해액과 리튬염으로 이루어져 있다. 비수 전해액으로는 유기용매, 유기 고체 전해질, 무기 고체 전해질 등이 사용되지만 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
상기 유기용매로는, 예를 들어, N-메틸-2-피롤리디논, 프로필렌 카보네이트, 에틸렌 카보네이트, 부틸렌 카보네이트, 디메틸 카보네이트, 디에틸 카보네이트, 감마-부틸로 락톤, 1,2-디메톡시 에탄, 2-메틸 테트라하이드로푸란, 디메틸술폭시드, 1,3-디옥소런, 포름아미드, 디메틸포름아미드, 디옥소런, 아세토니트릴, 니트로메탄, 포름산 메틸, 초산메틸, 인산 트리에스테르, 트리메톡시 메탄, 디옥소런 유도체, 설포란, 메틸 설포란, 1,3-디메틸-2-이미다졸리디논, 프로필렌 카보네이트 유도체, 테트라하이드로푸란 유도체, 에테르, 피로피온산 메틸, 프로피온산 에틸 등의 비양자성 유기용매가 사용될 수 있다.
상기 유기 고체 전해질로는, 예를 들어, 폴리에틸렌 유도체, 폴리에틸렌 옥사이드 유도체, 폴리프로필렌 옥사이드 유도체, 인산 에스테르 폴리머, 폴리 에지테이션 리신(agitation lysine), 폴리에스테르 술파이드, 폴리비닐알코올, 폴리 불화 비닐리덴, 이온성 해리기를 포함하는 중합체 등이 사용될 수 있다.
상기 무기 고체 전해질로는, 예를 들어, Li3N, LiI, Li5NI2, Li3N-LiI-LiOH, LiSiO4, LiSiO4-LiI-LiOH, Li2SiS3, Li4SiO4, Li4SiO4-LiI-LiOH, Li3PO4-Li2S-SiS2 등의 Li의 질화물, 할로겐화물, 황산염 등이 사용될 수 있다.
상기 리튬염은 상기 비수계 전해질에 용해되기 좋은 물질로서, 예를 들어, LiCl, LiBr, LiI, LiClO4, LiBF4, LiB10Cl10, LiPF6, LiCF3SO3, LiCF3CO2, LiAsF6, LiSbF6, LiAlCl4, CH3SO3Li, CF3SO3Li, (CF3SO2)2NLi, 클로로 보란리튬, 저급 지방족 카르본산 리튬, 4 페닐 붕산 리튬, 이미드 등이 사용될 수 있다.
또한, 비수 전해액에는 충방전 특성, 난연성 등의 개선을 목적으로, 예를 들어, 피리딘, 트리에틸포스파이트, 트리에탄올아민, 환상 에테르, 에틸렌 디아민, n-글라임(glyme), 헥사 인산 트리 아미드, 니트로벤젠 유도체, 유황, 퀴논 이민 염료, N-치환 옥사졸리디논, N,N-치환 이미다졸리딘, 에틸렌 글리콜 디알킬 에테르, 암모늄염, 피롤, 2-메톡시 에탄올, 삼염화 알루미늄 등이 첨가될 수도 있다. 경우에 따라서는, 불연성을 부여하기 위하여, 사염화탄소, 삼불화에틸렌 등의 할로겐 함유 용매를 더 포함시킬 수도 있고, 고온 보존 특성을 향상시키기 위하여 이산화탄산 가스를 더 포함시킬 수도 있으며, FEC(Fluoro-Ethylene Carbonate), PRS(Propene sultone) 등을 더 포함시킬 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, LiPF6, LiClO4, LiBF4, LiN(SO2CF3)2 등의 리튬염을, 고유전성 용매인 EC 또는 PC의 환형 카보네이트와 저점도 용매인 DEC, DMC 또는 EMC의 선형 카보네이트의 혼합 용매에 첨가하여 리튬염 함유 비수계 전해질을 제조할 수 있다.
본 발명은 또한, 상기 이차전지를 단위전지로 둘 또는 그 이상 포함하는 전지팩 및 상기 전지팩을 전원으로 사용하는 디바이스를 제공한다.
본 발명에 따른 디바이스의 구체적인 예로는, 휴대폰, 태블릿 PC, 노트북 컴퓨터, 전동공구, 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 플러그-인 하이브리드 전기자동차, 또는 전력 저장장치일 수 있지만, 이것만으로 한정되는 것은 아니다.
이러한 디바이스의 구조 및 제작 방법은 당업계에 공지되어 있으므로, 본 명세서에서는 그에 대한 자세한 설명을 생략한다.

Claims (9)

  1. 젤리롤 전극조립체가 전지케이스 내에 수납되어 있는 이차전지에 있어서,
    젤리롤 전극조립체의 하단면과 이로부터 이어지는 전극조립체 측면을 5 ㎜ 내지 100 ㎜의 높이까지 테이프가 감싸고 있으며,
    상기 테이프는 기재; 및 상기 기재의 일 면에 코팅되어 점착성을 나타내는 점착층을 포함하고,
    상기 기재는 전해액 함침에 의해 팽윤, 겔화 또는 이들 둘다를 나타내며,
    전해액 함침에 의해 상기 전극조립체의 유동성이 제거되고, 전해액이 함침된 상기 테이프에 의해 상기 젤리롤 전극조립체의 하단면과 상기 전지케이스 사이의 고정성이 확보된 이차전지.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 테이프의 기재는 전해액 함침 전에 10 ㎛ 내지 30 ㎛의 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 테이프의 기재는 전해액 함침에 의해 팽윤되어, 전해액 함침전 두께의 5 내지 50%로 증가된 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 테이프의 기재는 우레탄 아크릴레이트, 에폭시 아크릴레이트, 에폭시 아크릴레이트, 폴리에스테르 아크릴레이트 및 폴리에테르 아크릴레이트로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 테이프의 기재는 전해액 함침에 의해 겔화되는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 테이프의 기재는 셀룰로오스 아세테이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 점착층은 아크릴 점착제, 우레탄 점착제, 에폭시 점착제, 실리콘 점착제 및 SBR 고무계 점착제로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지.

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