KR20060112822A - 리튬 이차 전지 - Google Patents
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Abstract
Description
필름 세퍼레이터 | 다공막 | 3C 방전용량(%) | 300사이클 용량유지율(%) | 관통(nail) | 2C/12V 과충전 | ||
무기산화물, 96중량% | 바인더, 4중량% | ||||||
비교예 1 | PE 20㎛ | - | - | 100 | 100 | 20L4 | 20L4 |
실시예 1 | PE 10㎛ | 지르코늄 산화물(ZrO2) | PMMA와 2-에틸헥실아크릴레이트의 공중합체 | 97 | 95 | 20L1 | 20L0 |
실시예 2 | - | 지르코늄 산화물(ZrO2) | PMMA와 2-에틸헥실아크릴레이트의 공중합체 | 110 | 130 | 20L1 | 20L0 |
실시예 3 | - | 지르코늄 산화물(ZrO2) | PMMA와 2-에틸헥실아크릴레이트의 공중합체 | 115 | 125 | 20L1 | 20L0 |
실시예 4 | - | 지르코늄 산화물(ZrO2) | PMMA와 옥틸아크릴레이트의 공중합체 | 126 | 135 | 20L1 | 20L0 |
실시예 5 | - | 알파 알루미나(Al2O3) | PMMA와 2-에틸헥실아크릴레이트의 공중합체 | 120 | 130 | 20L1 | 20L0 |
실시예 6 | - | 알파 알루미나(Al2O3) | PMMA와 아크릴로니트릴의 공중합체 | 121 | 129 | 20L1 | 20L0 |
실시예 7 | - | 알파 알루미나(Al2O3) | PMMA와 옥틸아크릴레이트의 공중합체 | 119 | 118 | 20L1 | 20L0 |
실시예 8 | - | 티타늄 산화물(TiO2) | PMMA와 2-에틸헥실아크릴레이트의 공중합체 | 127 | 128 | 20L1 | 20L0 |
실시예 9 | - | 티타늄 산화물(TiO2) | PMMA와 옥틸아크릴레이트의 공중합체 | 130 | 134 | 20L1 | 20L0 |
실시예 10 | - | 티타늄 산화물(TiO2) | PMMA와 옥틸아크릴레이트의 공중합체 | 150 | 140 | 20L1 | 20L0 |
Claims (32)
- 양극과, 음극과, 상기 두 전극을 격리시키는 세퍼레이터 및 비수성 전해액을 포함하는 리튬 이차 전지에 있어서,상기 세퍼레이터는 세라믹 물질과 바인더에 의해 결합되어 이루어지는 다공막을 포함하여 이루어지며, 상기 바인더는 3차원 가교구조를 갖는 아크릴계 고무로 이루어지는 것을 특징으로 하는 리튬 이차 전지.
- 제 1 항에 있어서, 상기 가교구조를 갖는 아크릴계 고무는 주사슬 분자의 1만 분자량 단위에 대해 2 내지 10개의 가교점을 갖는 것을 특징으로 하는 리튬 이차 전지.
- 제 2 항에 있어서, 상기 가교구조를 갖는 아크릴계 고무는 주사슬 분자의 1만 분자량 단위에 대해 4 내지 5개의 가교점을 갖는 것을 특징으로 하는 리튬 이차 전지.
- 제 1 항에 있어서, 상기 가교구조를 갖는 아크릴계 고무는 아크릴계 주단량체의 중합체 또는 공중합체와 가교성 공단량체의 가교반응에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 리튬 이차 전지.
- 제 4 항에 있어서, 상기 아크릴계 주단량체는 메톡시메틸아크릴레이트, 메톡시에틸아크릴레이트, 에톡시에틸아크릴레이트, 부톡시에틸아크릴레이트, 메톡시에톡시에틸아크릴레이트, 디사이클로펜테닐록시에틸아크릴레이트 중에서 선택되는 알콕시알킬 아크릴레이트; 비닐메타크릴레이트, 비닐아크릴레이트, 알릴메타크릴레이트, 1,1-디메틸프로펜일메타크릴레이트, 1,1-디메틸프로펜일아크릴레이트, 3,3-디메틸부텐일메타크릴레이트, 3,3-디메틸부텐일아크릴레이트 중에서 선택되는 알켄일 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트; 디비닐 이타코네이트, 디비닐 말레이트 중에서 선택되는 불포화디카복실산에스테르; 비닐 1,1-디메틸프로펜일 에테르, 비닐 3,3-디메틸부텐일 에테르 중에서 선택되는 비닐기 함유 에테르; 1-아크릴로일록시-1-페닐에텐; 및 메틸메타크릴레이트로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 리튬 이차 전지.
- 제 4 항에 있어서, 상기 가교성 공단량체는 2-에틸헥실아크릴레이트, 메틸아크릴레이트, 에틸아크릴레이트, 프로필아크릴레이트, 부틸아크릴레이트, 옥틸아크릴레이트, 이소옥틸아크릴레이트 중에서 선택되는 알킬 아크릴레이트; 비닐 클로로아세테이트, 아릴 클로로아세테이트 중에서 선택되는 알켄일 클로로아세테이트; 글리시딜아크릴레이트, 비닐글리시딜에테르, 아크릴글리시딜에테르 중에서 선택되는 글리시딜기 함유 에스테르 또는 에테르; 아크릴산, 메타크릴산, 말레산 중에서 선택되는 불포화카복실산; 2-클로로에틸비닐에테르; 클로로메틸스티렌; 및 아크릴로니트릴로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 리튬 이차 전 지.
- 제 4 항에 있어서, 상기 아크릴계 주단량체의 중합체 또는 공중합체는 1만 내지 500만 범위 내의 중량 평균 분자량을 가지는 것을 특징으로 하는 리튬 이차 전지.
- 제 4 항에 있어서, 상기 아크릴계 주단량체의 중합체 또는 공중합체와 상기 가교성 공단량체는 90:10 내지 60:40 중량비로 혼합되는 것을 특징으로 하는 리튬 이차 전지.
- 제 8 항에 있어서, 상기 아크릴계 주단량체의 중합체 또는 공중합체와 상기 가교성 공단량체는 70:30 중량비로 혼합되는 것을 특징으로 하는 리튬 이차 전지.
- 제 4 항에 있어서, 상기 아크릴계 주단량체의 중합체 또는 공중합체는 그 곁사슬기의 일부분이 알칼리 금속으로 캡핑되는 것을 특징으로 하는 리튬 이차 전지.
- 제 10 항에 있어서, 상기 알칼리 금속은 Na 또는 K인 것을 특징으로 하는 리튬 이차 전지.
- 제 1 항에 있어서, 상기 세라믹 물질의 1차 입자가 부분 소결 또는 재결정 결합한 2차 입자가 바인더로 결합되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 리튬 이차 전지.
- 제 12 항에 있어서, 상기 2차 입자는 방상(포도송이 모양) 또는 층상의 입자군으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 리튬 이차 전지.
- 제 13 항에 있어서, 방상을 이루는 상기 1차 입자는 직경이 0.01 내지 0.3㎛ 범위 내인 것을 특징으로 하는 리튬 이차 전지.
- 제 13 항에 있어서, 층상을 이루는 상기 1차 입자는 너비가 100nm 내지 1㎛인 비늘 모양의 박편임을 특징으로 하는 리튬 이차 전지.
- 제 12 항에 있어서, 상기 세라믹 물질은 실리카(SiO2), 알루미나(Al2O3), 지르코늄 산화물(ZrO2), 티타늄 산화물(TiO2) 중에서 선택되는 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 리튬 이차 전지.
- 제 12 항에 있어서, 상기 세라믹 물질은 실리콘(Si), 알루미늄(Al), 지르코늄(Zr), 티타늄(Ti) 각각의 절연성의 질화물, 수산화물, 알콕시화물, 케톤화물 중에서 선택되는 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 리튬 이차 전지.
- 제 12 항에 있어서, 상기 세라믹 물질은 200℃ 온도에서 열팽창율이 0.2% 이내, 400℃ 온도에서 열팽창율이 0.1 내지 0.4%인 것임을 특징으로 하는 리튬 이차 전지.
- 제 12 항에 있어서, 상기 세라믹 물질의 열전도도는 500℃ 이상 1000℃ 이하의 온도 범위에서 100W/(mxK)를 중심으로 10% 영역에 있는 것을 특징으로 하는 리튬 이차 전지.
- 제 12 항에 있어서, 상기 세라믹 물질의 유전손실은 1MHz 주파수에서 10-5 내지 10-2로 이루어지는 것을 특징으로 하는 리튬 이차 전지.
- 제 1 항에 있어서, 상기 세라믹 물질과 바인더는 95:5 내지 80:20 중량비로 사용되는 것을 특징으로 하는 리튬 이차 전지.
- 제 1 항에 있어서, 상기 다공막은 공공율이 50% 이상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 리튬 이차 전지.
- 제 1 항에 있어서, 상기 세퍼레이터는 상기 다공막 외에 별도의 폴리올레핀 계 수지막을 더 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 리튬 이차 전지.
- 제 23 항에 있어서, 상기 폴리올레핀계 수지막은 폴리에틸렌 단층막, 폴리프로필렌 단층막, 폴리프로필렌-폴리에틸렌-폴리프로필렌 다층막 중에서 선택 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 리튬 이차 전지.
- 제 1 항에 있어서, 상기 세퍼레이터는 상기 다공막으로만 이루어지는 것을 특징으로 하는 리튬 이차 전지.
- 제 1 항에 있어서, 상기 양극 및 음극 중 적어도 한 쪽에 상기 다공막이 존재하는 것을 특징으로 하는 리튬 이차 전지.
- 제 26 항에 있어서, 상기 다공막은 상기 세라믹 물질과 바인더를 용매에 분산시킨 혼합용액에 상기 전극을 담그는 방법, 상기 혼합용액을 상기 전극면에 스프레이하는 방법, 상기 혼합용액을 상기 전극면에 전면인쇄하는 방법 중에서 선택되는 적어도 하나의 방법으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 리튬 이차 전지.
- 제 1 항에 있어서, 상기 다공막은 1 내지 40㎛ 두께로 형성되는 것을 특징으로 하는 리튬 이차 전지.
- 제 28 항에 있어서, 상기 다공막은 5 내지 20㎛ 두께로 형성되는 것을 특징으로 하는 리튬 이차 전지.
- 제 1 항에 있어서, 상기 양극 및 음극은 각각 리튬 이온을 인터칼레이션 및 디인터칼레이션할 수 있는 양극 활물질 및 음극 활물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬 이차 전지.
- 제 30 항에 있어서, 상기 양극 활물질은 하기 (1) 내지 (13)으로 이루어진 군에서 선택되는 리튬 화합물인 리튬 이차 전지.LixMn1-yMyA2 (1)LixMn1-yMyO2-zXz (2)LixMn2O4-zXz (3)LixMn2-yMyM'zA4 (4)LixCo1-yMyA2 (5)LixCo1-yMyO2-zXz (6)LixNi1-yMyA2 (7)LixNi1-yMyO2-zXz (8)LixNi1-yCoyO2-zXz (9)LixNi1-y-zCoyMzAα (10)LixNi1-y-zCoyMzO2-αXα (11)LixNi1-y-zMnyMzAα (12)LixNi1-y-zMnyMzO2-αXα (13)(상기 식에서 0.9≤x≤1.1, 0≤y≤0.5, 0≤z≤0.5, 0≤α≤2이고, M과 M'은 동일하거나 서로 다르며, Mg, Al, Co, K, Na, Ca, Si, Ti, Sn, V, Ge, Ga, B, As, Zr, Mn, Cr, Fe, Sr, V 및 희토류 원소로 이루어진 군에서 선택되며, A는 O, F, S 및 P로 이루어진 군에서 선택되고, X는 F, S 및 P로 이루어진 군에서 선택된다.)
- 제 30 항에 있어서, 상기 음극 활물질은 결정질 탄소, 비정질 탄소, 탄소 복합체, 탄소 섬유, 리튬 금속 및 리튬 합금으로 이루어진 군에서 선택되는 리튬 이차 전지.
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