KR101278739B1 - 중첩 전기화학소자 - Google Patents

Abstract

본 발명은 풀셀 또는 바이셀의 단위 셀을 분리필름으로 감싸서 다수의 단위 셀들을 중첩시킨 스택 & 폴딩형 전기화학소자에서 상기 단위 셀 중의 분리막과 상기 분리필름을 서로 상이한 구조를 가지도록 한 중첩 전기화학소자를 제공한다.

본 발명은 스택 & 폴딩형 리튬이온 폴리머 전지에서, 스택 부분의 라미네이션 부분은 바인더가 도포된 분리막을, 폴딩부에는 바인더가 도포되지 않은 분리 필름을 사용하거나, 또는 상이한 바인더가 도포된 분리막을 각각 스택 부분의 분리막과, 폴딩부의 분리 필름으로 사용함으로써 젖음성 향상 및 이온전도도 향상으로 출력 성능을 향상시킬 수 있고, 고온에서 안전한 전기화학소자를 제공한다.

스택&폴딩형 전지*분리막*바인더*젖음성*이온전도도

Description

중첩 전기화학소자{STACKED ELECTROCHEMICAL CELL}

본 발명은 중첩 전기화학소자에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 단위 셀의 분리막과 단위 셀들 사이에 개재되는 분리필름을 서로 상이한 구조로 도입시킴으로써 젖음성과 이온전도도가 향상된 리튬 이온 폴리머 전지와 같은 전기화학소자를 제공한다.

최근 에너지 저장 기술에 대한 관심이 높아지면서, 전지의 연구와 개발에 대한 노력이 점점 구체화되고 있다. 전기화학소자는 이러한 측면에서 가장 주목받고 있는 분야이고 그 중에서도 충방전이 가능한 이차전지의 개발은 관심의 초점이 되고 있다.

이차전지는 전해물질에 양극과 음극을 삽입하고, 이러한 양극과 음극을 연결했을 때 전해물질과 전극 사이에서 발생되는 전기화학적 반응을 이용한 전지로서, 기존의 일차전지와는 달리 전기전자제품에서 소모된 에너지를 충전기에 의해 재충전하여 반복 사용할 수 있는 충전과 방전이 가능한 전지이므로, 무선 전기전자제품과 더불어 급속한 성장을 보이고 있다.

이러한 이차전지는 양극이나 음극 또는 전해질을 어떤 물질로 사용하느냐에 따라 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 리튬이온 전지, 리튬 폴리머 전지 등으로 나뉘며, 형태적으로는 원통형, 각형 및 파우치형 등으로 구분된다.

이러한 이차전지에 사용되는 재료들(예를 들어 양, 음극 활물질, 바인더, 전해액, 집전체 등)은 정상적인 작동 상태, 예를 들어, 2.5 ~ 4.3 V의 작동 전압, -20 ~ 100℃의 작동 온도, 양극과 음극의 전기적 절연상태 등에서 전기화학적으로 안전하다.

그러나, 외부 또는 내부 요인에 의해, 과충전, 가열, 단락 등이 일어나면, 구성요소들이 비정상적인 화학반응을 일으켜 전지의 내부 온도가 상승하며 가스를 발생시킨다. 이렇게 발생되는 가스는 이차전지 내의 압력을 증가시키고, 이는 온도 상승과 가스 발생을 더욱 촉진하여, 결국에는 전지가 발화하거나 폭발하게 되는 경우가 발생한다.

따라서, 이차전지의 개발에 필수적으로 고려해야 할 사항은 안전성을 확보하는 것이다. 이러한 안전성을 확보하기 위한 노력의 일환으로서, 셀 바깥쪽에 안전소자를 장착하는 방법과 셀 내부의 물질을 이용하는 방법 등이 있다. 온도의 변화를 이용하는 PTC 소자, 전압의 변화를 이용하는 보호회로, 그리고 전지 내압의 변화를 이용하는 안전 벤트(Safety Vent) 등이 전자에 해당하고, 셀 내부의 온도나 전압의 변화에 따라 물리적, 화학적, 전기화학적으로 변화할 수 있는 물질을 포함시키거나 분리막의 용융 등에 의해 이온의 전달을 차단하는 것 등이 후자에 속한다. 후자의 방법으로서, 예를 들어, 분리막 자체의 셧다운 기능을 이용하는 방법, 전해액에 첨가물을 부가하는 방법, 전극 구성물질, 전극 또는 분리막 위에 코팅된 코팅물들을 이용하는 방법 등이 있다. 이러한 물질들은 셀 내부의 온도나 전압의 변화에 민감하게 반응하도록 설계된다.

셀 바깥쪽에 장착하는 안전소자들은, 온도, 전압 또는 전지 내압을 이용하기 때문에 확실한 차단을 가져올 수 있지만, 가격이 비싼 단점을 가지고 있다. 반면에, 셀 내부에 물질을 포함시킴으로써 안전성을 향상시키는 방법들은 셀 내부에 포함하므로 설치가 간단하지만, 확실한 안전성 보장이 이루어지지 않으므로 단독 수단으로는 사용되지 않고 있다.

고온에서의 분리막의 변화에 의해 전지의 안전성을 추구한 하나의 예로서, 일본 특허출원공개 제1996-153542호 및 일본특허출원공개 제2003-243037호에는 양극과 음극의 적어도 일부에서 활물질을 도포하지 않은 상태에서 두 전극이 대면하도록 구성하고 그러한 양극과 음극 사이에는 상대적으로 융점이 낮은 분리막을 개재시켜 전지 내부의 온도 상승시 상기 분리막이 우선적으로 용융되어 해당 양극과 음극이 단락되도록 함으로써 전지의 안전성을 도모한 기술을 개시하고 있다.

그러나, 이와 같은 특정한 전극 구조를 가진 전지의 제조는 생산성이 떨어지고, 용인될 수 있는 전지 작동온도에서도 당해 분리막이 용융되어 전지를 폐용으로 만들며, 용융된 분리막이 전극에 융착되어 의도한 단락을 유도하기 어려울 수 있으므로, 전지의 안전성 확보에 한계가 있다.

따라서, 분리막을 이용하여 전지의 안전을 담보할 수 있는 방법으로 보다 효율적인 기술에 대한 필요성이 높은 실정이다. 한편, 양극 활물질이 도포되어 있는 양극판, 전해물질이 관통하여 이동할 수 있는 다공성 분리막, 및 음극 활물질이 도포되어 있는 음극판을 순차적으로 다수 적층한 전기화학소자는, 더욱 소형화되고 있는 전자제품에서, 작은 부피로 인해 수요가 증가하고 있다. 그러한 적층형 전기화학소자의 바람직한 예로서, 본 출원인의 한국 특허출원공개 제2001-82059호 및 제 2001-82060호에는 스택 & 폴딩형 전기화학소자에 대한 내용이 개시되어 있다. 상기 스택 & 폴딩형 전기화학소자는, 바이셀(bicell) 또는 풀셀(full cell)로 이루어진 단위 셀들을 감쌀 수 있는 단위 길이를 가진 다공성 분리필름이 단위길이마다 내측으로 꺾여서 중앙의 단위 셀로부터 시작되어 최외각의 단위 셀까지 연속하여 각각의 단위 셀을 감싸서 단위 셀들의 중첩부에 개재되거나, 상기 분리필름이 단위길이마다 외측으로 꺾여서 첫단의 단위 셀로부터 시작되어 끝단의 단위 셀까지 연속하여 Z형으로 각각의 단위 셀을 폴딩하고, 여분의 분리필름이 중첩 셀의 외주부를 감싸서 단위 셀들의 중첩부에 개재되는 구조로 이루어져 있다.

이러한 스택 & 폴딩형 전기화학소자는 제조가 용이하고, 공간을 효율적으로 활용할 수 있는 구조를 가지며, 전극 활물질의 함량을 극대화할 수 있어서 고집적도의 전지를 구현하는데 바람직하다.

이러한 스택 & 폴딩형 전지화학소자에서 단위 셀을 구성하는 성분들 중의 하나인 분리막과, 특정한 방식으로 단위 셀들 사이에 개재되는 분리필름은 앞서 설명한 바와 같이 고온에서의 열적 거동에 의해 셧다운 기능을 발휘한다. 그러나, 일반적으로 적층형 전기화학 셀에서의 분리막은, 고온에서 소망하는 셧다운 기능이 발휘되기 전에 분리막 자체의 수축에 의해 단락이 일어날 가능성이 매우 높다. 더욱 이, 다공성 분리막 또는 분리필름을 일축 또는 이축 연신하여 제작한 경우에는 분리막 또는 분리필름의 수축에 의한 단락의 가능성이 더욱 높아진다.

따라서, 본 발명에서는 상기와 같이 통상의 스택 & 폴딩형 폴리머 전지에서의 여러가지 문제들을 해결하여 출력 성능 및 고온에서의 안전성을 향상시키고자 안출된 것이다.

이에 본 발명에서는 풀셀 또는 바이셀의 단위 셀을 분리필름으로 감싸서 다수의 단위 셀들을 중첩시킨 스택 & 폴딩형 전기화학소자로서, 상기 단위 셀 중의 분리막은 바인더를 포함하는 분리막을, 상기 분리필름은 바인더를 포함하지 않는 분리막을 사용하거나, 또는 상기 단위 셀 중의 분리막과 상기 분리필름을 서로 상이한 바인더를 사용함으로써 상기와 같은 문제들을 해결할 수 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 출력 성능 및 고온에서의 안전성이 향상된 스택 & 폴딩형 전기화학소자를 제공하는 데 있다.

본 발명과 같이 단위 셀을 이루는 스택 부분의 분리막과 상기 단위 셀들을 분리시키는 폴딩부분의 분리 필름을 서로 상이하게 구성함으로써 전지의 출력 능력을 향상시킬 수 있고, 고온에서의 안전성이 향상된다.

따라서, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전기화학소자는 풀셀 또는 바이셀의 단위 셀을 분리필름으로 감싸서 다수의 단위 셀들을 중첩시킨 스택 & 폴딩형 전기화학소자로서, 상기 단위 셀 중의 분리막과 상기 분리필름은 서로 상이한 구조를 가지는 것을 특징으로 한다.

다음 도 1은 일반적인 풀셀(100)의 구조를 나타낸 것으로, 양극(20)과 음극(10), 그리고 분리막(30)의 층상 조직을 규칙적인 모양과 크기로 절단한 후 적층되는 구조를 갖는다. 여기에서 모든 전극은 전류 집전체(11)(12)를 중심으로 전극 활물질(13)(14)이 양면 코팅된 것을 사용한다. 이러한 구조는 적층에 의하여 전지를 구성하기 위한 하나의 단위 셀로 취급되고 이를 위하여 전극과 분리막 필름이 서로 접착되어 있어야 한다.

상기와 같은 구조를 가지는 풀셀(full cell)은 양극/분리막/음극 또는 양극/분리막/음극/분리막/양극/분리막/음극 등과 같이 양쪽 단부의 전극들이 각각 양극과 음극을 형성할 수 있도록 적층된 전극 조립체를 의미한다.

반면에, 상기 바이셀(bicell)은 양쪽 단부의 전극들이 동일한 전극을 형성하도록 적층된 전극 조립체로서, 양극/분리막/음극/분리막/양극으로 이루어진 음극형 바이셀과 음극/분리막/양극/분리막/음극으로 이루어진 양극형 바이셀로 구분된다.

리튬 충방전용 셀을 예로 들면, 양극 물질(14)은 리튬망간산화물(lithiated magnesium oxide), 리튬코발트산화물(lithiated cobalt oxide), 리튬니켈산화물 (lithiated nickel oxide), 또는 이들의 조합에 의해서 형성되는 복합산화물 등과 같이 리튬흡착물질(lithium intercalation material)을 주성분으로 하고, 이것이 양극 전류집전체(12), 즉 알루미늄, 니켈, 또는 이들의 조합에 의해서 제조되는 호일(foil)과 결착된 형태로 양극(20)이 구성되며, 음극 활물질(13)은 리튬금속, 또는 리튬합금과 카본(carbon), 석유코크(petroleum coke), 활성화 카본(activated carbon), 그래파이트(graphite), 또는 여타 카본류 등과 같은 리튬흡착물질을 주성분으로 하고 이것이 음극 전류집전체(11), 즉 구리, 금, 니켈 혹은 구리 합금 혹은 이들의 조합에 의해서 제조되는 호일과 결착된 형태로 음극(10)이 구성된다.

상기 분리막(30)은 단위 셀(100) 중의 양극(20)과 음극(10) 사이에 개재되며, 높은 이온 투과도와 기계적 강도를 가지는 절연성의 얇은 박막으로서, 그것의 기공 직경은 0.01 ~ 10 ㎛이고 두께는 5 ~ 300 ㎛이다. 본 발명에서는 상기 단위 셀(100)에 포함되어 있는 분리막(30)이 바인더를 포함하는 것을 특징으로 한다.

분리막(30) 소재의 바람직한 예로는, 미세 다공 구조를 가지는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트 및 이들의 둘 또는 이상의 혼합체 등을 들 수 있지만, 상기의 것으로 한정되는 것은 아니다.

필요한 기능에 따라서 상기 분리막을 폴리프로필렌/폴리에틸렌/폴리프로필렌과 같이 상기 고분자들로 이루어진 다층 구조로 구성할 수도 있다. 두께는 일반적으로 50 ㎛ 이내로 하고, 가능한 얇게 제조하되 기계적 물성에 문제가 없는 두께 이상으로 한다.

이러한 다공성 고분자 분리막은 액체 전해질에 함침될 때, 물질 자체에서 스스로 흡수하기 보다는 수많은 기공들의 내부를 채우기 때문에 함침 전과 후의 기계 적 물성에 큰 변화를 보이지 않는다. 기공의 구조와 그것들이 차지하는 부피 즉, 공극율에 따라서 다소 차이는 있겠지만 액체 전해질은 이러한 미세 다공 구조들을 통해서 이온을 전도시키고 그 전도도는 대략 1 mS/cm를 갖는 것이 보통이다.

그러나 이와 같은 상기 고분자 분리막만을 액체 전해질과 함께 사용할 경우는 전형적인 리튬 이온 전지에서 볼 수 있듯이, 액체 전해질이 고분자 분리막 밖으로 흘러나오거나 새어나오는 문제가 발생하기 쉽기 때문에 이에 관련된 전지의 안전성에 영향을 줄 소지가 있다. 그리고 최근의 추세에 의하면 다양한 구조의 전지 조립, 성능의 향상을 위하여 전극과 분리막 사이의 계면을 접착시키는 경우가 생기고 있다. 따라서, 상기 고분자 분리막만으로는 이러한 기능이 전혀 없기 때문에 새로운 전지의 창출이라는 측면에서 다분히 제약을 가진다.

이를 위하여 본 발명에서는 상기 고분자 분리막(30)에 여러 가지 바인더 수지를 함침, 코팅, 또는 접착시켜 상기 문제점의 해결을 하고, 또는 새로운 기능의 추가할 수 있도록 한 것이다.

상기 분리막에 포함되는 바인더 수지는 폴리비닐리덴플로라이드, SBR, SRS, 폴리아크릴로나이트릴, 폴리비닐알콜 계열 등의 바인더들이 사용될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 상기 분리막(30)이 가지는 중요한 사항은 풀셀이라는 단위 셀을 구성하기 위해서 열융착에 의한 접착 기능을 가지고 있도록 해야 한다.

도 1에서 보여주는 풀셀(100)의 단위 구조는 양극(20), 분리막(30), 음극(10)이 순차적으로 구성되며 이때 분리막(30)은 자연스럽게 셀의 중앙에 위치하게 된다. 이러한 단위 셀을 사용하여 실용적인 용량의 전지를 제조할 때에는 이 단 위 셀을 복수로 중첩하여 구현하고자 하는 전지의 용량에 따라 원하는 수만큼 적층할 수 있다.

일례로 도 2는 다섯 개의 단위 셀(40)들을 순차적으로 적층시킨 스택 & 폴딩형 전지의 구조를 나타낸다. 이때, 상기 단위 셀(40)들 사이에 상기 도 1의 풀셀에서 설명한 분리막(30)과 같이 고분자 분리막, 또는 고분자 전해질용 고분자 필름 등의 미세 다공을 포함하는 고분자 분리 필름(50)으로 상기 단위 셀을 분리시킨다.

즉, 풀셀(full cell)로 이루어진 단위 셀들(40)을 감쌀 수 있는 단위길이를 가진 다공성 분리필름(50)이 단위길이마다 내측으로 꺾여서 중앙의 단위 셀(40)로부터 시작되어 최외각의 단위 셀(40)까지 연속하여 각각의 단위 셀(40)을 감싸서 단위 셀들(40)의 중첩부에 개재되어 있고, 분리필름(50)의 최외각 단부를 테이프(60)로 부착한 구조를 가지고 있다. 도 2와 같이 가운데에 있는 풀셀을 시작으로 길게 재단된 분리 필름(50)을 말아 나가면서 풀셀(40)들을 하나씩 적층해 나가기 때문에, 한 풀셀 내에서 활용되지 않는 바깥 쪽 코팅 활물질이 인접되는 또 다른 풀셀의 반대 전극 코팅 활물질과 서로 공유하며 새로운 하나의 풀셀을 형성하는 매우 효율적인 구조가 된다.

도 3의 전기화학소자(300)는 분리필름(50)이 단위길이마다 외측으로 꺾여서 첫단의 단위 셀(40)로부터 시작되어 끝단의 단위 셀(40)까지 연속하여 Z형으로 각각의 단위 셀(40)을 폴딩하고, 여분의 분리필름(50)이 중첩된 단위 셀들(40)의 외주부를 감싸서 단위 셀들의 중첩부에 개재되어 있고, 분리필름(50)의 최외각 단부를 테이프(60)로 부착한 구조를 가지고 있다.

분리 필름(50)은 마지막에 테이프(60)로 붙여서 마무리한다. 또한 테이프로 마무리하는 것 이외에도 열융착을 이용하여 마무리할 수 있다. 즉, 열용접기, 또는 열판 등을 마무리되는 분리필름에 접촉시켜 분리필름 자체가 열에 의해 용융되어 접착 고정되도록 하는 것이다. 상기 적층하고자 하는 풀셀의 수는 최종 전지의 원하는 용량에 따라 결정된다.

본 발명에서는 상기 분리 필름(50)으로 상기 풀셀로 이루어진 단위 셀의 분리막(30)과는 상이한 구조를 가지도록 하는 데 특징이 있다. 즉, 상기 단위 셀의 분리막(30)과는 달리 상기 분리 필름(50)으로서 바인더 수지를 포함하지 않는 분리막을 사용하거나, 또는 상기 단위 셀의 분리막에서 사용된 바인더 수지와 상이한 다른 바인더 수지를 포함한다.

단위 셀들(40)의 중첩 부위에 개재되는 분리필름(50) 역시 높은 이온 투과도와 기계적 강도를 가지는 절연성의 얇은 박막이지만, 본 발명에서는 단위 셀(40) 중의 분리막(30)과 대비시키기 위하여 분리필름(50)으로 칭한다.

상기 분리필름은 단위 셀 중의 분리막에서 일반적으로 사용되는 분리막이 그대로 사용될 수 있다. 그러한 예로는, 미세 다공 구조를 가지는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트 및 이들의 둘 또는 이상의 혼합체 등을 들 수 있지만, 상기의 것으로 한정되는 것은 아니다.

따라서, 상기 분리 필름은 상기 단위 셀의 분리막에 사용된 다공성 고분자 분리막에서 바인더가 도포되지 않은 분리막을 사용하거나, 또는 상기 단위 셀의 분리막에 사용된 바인더 수지와는 다른 바인더 수지가 도포된 분리 필름을 사용한다. 상기 분리 필름에 사용되는 바인더 수지로는 폴리비닐리덴 풀루오라이드-헥사풀루오로프로필렌(polyvinylidenefluoride-co-hexafluoropropylene), 폴리비닐리덴 풀루오라이드-트리클로로에틸렌 (polyvinylidene fluoride-co-trichloroethylene), 폴리메틸메타크릴레이트 (polymethylmethacrylate), 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile), 폴리비닐피롤리돈 (polyvinylpyrrolidone), 폴리비닐아세테이트(polyvinylacetate), 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체(polyethylene-co-vinyl acetate), 폴리에틸렌옥사이드(polyethylene oxide), 셀룰로오스 아세테이트(cellulose acetate), 셀룰로오스 아세테이트 부틸레이트 (cellulose acetate butyrate), 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트(cellulose acetate propionate), 시아노에틸풀루란 (cyanoethylpullulan), 시아노에틸폴리비닐알콜(cyanoethylpolyvinylalcohol), 시아노에틸셀룰로오스 (cyanoethylcellulose), 시아노에틸수크로오스(cyanoethylsucrose), 풀루란 (pullulan), 카르복실 메틸 셀룰로오스 (carboxyl methyl cellulose), 아크릴로니트릴스티렌부타디엔 공중합체 (acrylonitrile-styrene-butadiene copolymer), 폴리이미드(polyimide) 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에서 사용되는 분리 필름은 기공부를 갖는 다공성 분리막 기재; 및 상기 기재의 표면, 기재 중 기공부 일부 또는 두 영역 모두에 다공성(porosity) 무기물 입자 및 바인더 고분자의 혼합물로 코팅된 유/무기 복합층을 포함하는 유/무기 복합 다공성 분리막으로서, 상기 다공성 무기물 입자는 직경 50nm 이상인 마크 로 기공(macropore)이 입자 자체 내 복수 개 존재하여 다공성 구조가 형성된 것이 특징이다.

본 발명에서는 유/무기 복합 다공성 분리막의 구성 성분으로 입자 자체 내 균일한 크기 및 형태를 갖는 직경 50nm 이상인 마크로기공(macropore)이 다수 존재하는 다공성(porosity) 무기물 입자를 사용한다.

또한, 종래 분리막의 구성 성분 또는 코팅 성분으로 사용된 유/무기 복합층은 무기물 입자 사용으로 인해 전지의 안전성을 도모할 수는 있었으나, 주로 비다공성 무기물 입자를 사용함으로써 무게 증가로 인한 전지의 전체 무게 증가가 초래되었다. 이에 비해, 본 발명에서는 입자 자체 내 다수의 마크로 기공을 갖는 다공성 무기물 입자를 사용함으로써, 전지의 안전성 및 성능 향상을 도모할 수 있을 뿐만 아니라, 현저한 무게 감소를 얻을 수 있다. 이는 전지의 무게 감소로 이어져 결과적으로 전지의 단위 무게당 에너지 밀도가 증가하는 효과를 얻을 수 있다는 장점이 있다.

본 발명에 따른 유/무기 복합 다공성 분리막에서, 다공성 분리막 기재의 표면 및/또는 상기 기재 중 기공부 일부에 코팅하여 형성되는 유/무기 복합층 성분 중 하나는 당 업계에서 통상적으로 사용되는 무기물 입자로서, 직경이 전해액 분자와 용매화(salvation)된 리튬 이온이 충분히 통과할 수 있는 기공 크기를 갖기만 하다면, 이들의 성분, 형태 등은 특별히 제한되지 않는다. 가능하면 50nm 이상인 거대 기공(macropore)인 것이 바람직하다.

이때 거대 기공(macropore)은 직경이 50nm 이상인 기공을 지칭하는 것으로서, 상기 마크로 기공은 입자 내부에 각각 개별적으로 존재할 수 있으며 또는 서로 연결된 상태로 존재할 수도 있다.

상기 무기물 입자의 비제한적인 예로는 BaTiO₃, Pb(Zr,Ti)O₃(PZT), Pb_1-xLa_xZr_1-yTi_yO₃(PLZT), PB(Mg₃Nb_2/3)O₃-PbTiO₃(PMN-PT), hafnia(HfO₂), SrTiO₃, SnO₂, CeO₂, MgO, NiO, CaO, ZnO, ZrO₂, Y₂O₃, Al₂O₃, TiO₂, SiC 및 이들의 혼합체로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상이다.

상기 다공성 무기물 입자의 크기는 특별한 제한이 없으나, 0.1 내지 10㎛ 범위인 것이 바람직하다. 0.1㎛ 미만인 경우 분산성이 저하되어 유/무기 복합 다공성 분리막의 구조 및 물성을 조절하기가 어려우며, 10㎛를 초과하는 경우 동일한 고형분 함량으로 제조되는 유/무기 복합 다공성 분리막의 두께가 증가하여 기계적 물성이 저하되고, 또한 지나치게 큰 기공 크기로 인해 전지 충방전시 내부 단락이 일어날 확률이 높아지게 된다.

본 발명에 따른 유/무기 복합 다공성 분리막에서 유기 성분은 상기 무기물 입자를 안정하게 고정하여 구조적 안전성을 향상시킬 뿐만 아니라, 높은 이온 전도도 및 전해액 함침율 증가에 의한 전지 성능 향상을 도모하기 위해, 전해액에 녹지 않는 대신 전해액이 스웰링(swelling)되어 겔화 가능한 바인더 고분자를 사용하는 것이 바람직하다.

사용 가능한 바인더 고분자의 비제한적인 예로는 폴리비닐리덴 풀루오라이드-헥사풀루오로프로필렌(polyvinylidenefluoride-co-hexafluoropropylene), 폴리비닐리덴 풀루오라이드-트리클로로에틸렌 (polyvinylidene fluoride-co-trichloroethylene), 폴리메틸메타크릴레이트 (polymethylmethacrylate), 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile), 폴리비닐피롤리돈 (polyvinylpyrrolidone), 폴리비닐아세테이트(polyvinylacetate), 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체(polyethylene-co-vinyl acetate), 폴리에틸렌옥사이드(polyethylene oxide), 셀룰로오스 아세테이트(cellulose acetate), 셀룰로오스 아세테이트 부틸레이트 (cellulose acetate butyrate), 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트(cellulose acetate propionate), 시아노에틸풀루란 (cyanoethylpullulan), 시아노에틸폴리비닐알콜(cyanoethylpolyvinylalcohol), 시아노에틸셀룰로오스 (cyanoethylcellulose), 시아노에틸수크로오스(cyanoethylsucrose), 풀루란 (pullulan), 카르복실 메틸 셀룰로오스 (carboxyl methyl cellulose), 아크릴로니트릴스티렌부타디엔 공중합체 (acrylonitrile-styrene-butadiene copolymer), 폴리이미드(polyimide) 또는 이들의 혼합체 등이 있다. 이외에도 상술한 특성을 포함하는 물질이라면 어느 재료라도 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있다.

본 발명의 유/무기 복합 다공성 분리막을 이루는 유/무기 복합층은 다공성 무기물 입자 및 고분자 이외에, 당 업계에 알려진 통상적인 첨가제를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 유/무기 복합 다공성 분리막에서 기재(substrate)는 기공부를 갖는 다공성 분리막 기재이기만 하면 특별히 제한되지 않는다. 일례로 당 업계에서 통상적으로 사용되는 폴리올레핀 계열 분리막, 용융 온도 200℃ 이상의 내열성 다공성 기재 등을 사용할 수 있다. 특히 내열성 다공성 기재인 경우 외부 및/또는 내부의 열 자극에 의해 발생되는 분리막 수축(shrinking)이 근본적으로 해결되므로, 유/무 기 복합 다공성 분리막의 열적 안전성을 확보할 수 있다.

사용 가능한 다공성 분리막 기재의 비제한적인 예로는, 고밀도 폴리에틸렌, 저밀도 폴리에틸렌, 선형저밀도 폴리에틸렌, 초고분자량 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌테레프탈레이트 (polyethyleneterephthalate), 폴리부틸렌테레프탈레이트 (polybutyleneterephthalate), 폴리에스테르(polyester), 폴리아세탈(polyacetal), 폴리아미드(polyamide), 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리이미드(polyimide), 폴리에테르에테르케톤(polyetheretherketone), 폴리에테르설폰(polyethersulfone), 폴리페닐렌옥사이드(polyphenyleneoxide), 폴리페닐렌설파이드로 (polyphenylenesulfidro), 폴리에틸렌나프탈렌(polyethylenenaphthalene) 또는 이들의 혼합체 등이 있으며, 기타 내열성 엔지니어링 플라스틱을 제한없이 사용할 수 있다.

상기 분리필름은 바람직하게는 폴딩 방향으로만 열수축이 일어나도록 폴딩 방향으로 1축 연신한 다공성 소재가 사용될 수 있다. 분리필름에서 폴딩 방향은 단위 셀들을 감싸는 방향이므로, 고온에서 열수축이 일어나더라도 전극 간의 접촉에 의한 단락을 방지할 수 있다. 반면에, 폴딩 방향에 대해 수직 방향으로의 열수축은 전극 간의 단락을 유발할 수 있으므로, 바람직하지 않다.

본 발명의 단위 셀에서 사용된 분리막이나, 또는 상기 단위 셀이 폴딩시 상기 단위 셀을 분리시키는 데 사용되는 분리 필름 상에 바인더 수지가 포함되는 경우 다음 여러 가지 방법을 이용할 수 있다.

먼저 폴리비닐리덴플루오라이드-클로로트리플루오로에틸렌 공중합체와 같은 바인더 수지를 아세톤, 디메틸아세트아마이드(dimethylacetamide, DMA) 혹은 N-메틸-2-피롤리돈(N-methyl-2-pyrrolidone, NMP) 등과 같은 용매 혹은 이들로 이루어지는 혼합 용매에 넣어 용액을 제조한 후 상기 고분자 분리막 또는 분리 필름의 표면에 코팅시킨다. 여기에서 코팅은 딥코팅(dip coating), 다이코팅(die coating) 혹은 롤코팅(roll coating)법으로 수행한다. 이렇게 제조할 경우, 상기 다공성 고분자 분리막 내부의 기공들을 부분적으로 채우면서 존재하는 구조의 다층 고분자 필름에 효과적이다.

또 다른 방법으로는 폴리비닐리덴 플루오라이드-클로로트리플루오로에틸렌 공중합체와 같은 고분자 바인더 수지로부터 필름을 제조하고, 제조된 필름을 상기 고분자 분리막이나 분리 필름에 라미네이트 열접착시켜서 제조하는 것도 가능하다.

구체적인 하나의 예는 폴리비닐리덴 플루오라이드-클로로트리플루오로에틸렌 공중합체를 상기에서 설명한 용매로 용액을 제조한 후 먼저 마일라(Mylar)와 같은 폴리에스터(polyester)계의 지지체 필름이나 혹은 이형지에 코팅, 건조하여 필름으로 제조한 후, 이 필름을 상기 고분자 분리막이나 분리 필름에 열접착 공정(heat lamination process)으로 제조하는 것이다.

또 다른 예로는 용매를 사용하지 않는 방법으로, 폴리비닐리덴플루오라이드-클로로트리플루오로에틸렌 공중합체와 같은 바인더 수지를 압출기에 직접 투입하고 필름 다이를 통하여 압출성형하여 필름으로 제조하고, 제조된 필름을 고분자 분리막이나 분리 필름에 열접착 공정(heat lamination process)으로 제조하는 것이다. 이때 접착은 압출기에서 상기 바인더 필름을 제조하면서 다공성 분리막이나 분리필 름과 접착시킬 수도 있다.

상기 양극(20)은, 예를 들어, 양극 집전체 상에 양극 활물질, 도전제 및 결착제의 혼합물을 도포한 후 건조하여 제조되며, 필요에 따라서는, 상기 혼합물에 충진제를 더 첨가하기도 한다.

상기 양극 활물질은 리튬 코발트 산화물(LiCoO₂), 리튬 니켈 산화물(LiNiO₂) 등의 층상 화합물이나 하나 또는 그 이상의 전이금속으로 치환된 화합물; 화학식 Li_1+xMn_2-xO₄ (여기서, x 는 0 ~ 0.33 임), LiMnO₃, LiMn₂O₃, LiMnO₂ 등의 리튬망간 산화물(LiMnO₂); 리튬 동 산화물(Li₂CuO₂); LiV₃O₈, LiFe₃O₄, V₂O₅, Cu₂V₂O₇ 등의 바나듐 산화물; 화학식 LiNi_1-xM_xO₂ (여기서, M = Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B 또는 Ga 이고, x = 0.01 ~ 0.3 임)으로 표현되는 니켈 사이트형 리튬 니켈 산화물(lithiated nickel oxide); 화학식 LiMn_2-xM_xO₂ (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)로 표현되는 리튬 망간 복합 산화물; 화학식의 리튬 일부가 알칼리토금속 이온으로 치환된 LiMn₂O₄; 디설파이드 화합물; Fe₂(MoO₄)₃ 또는 이들의 조합에 의해 형성되는 복합 산화물 등과 같이 리튬 흡착 물질(lithium intercalation material)을 주성분으로 하며, 상기와 같은 종류들이 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.

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 양극 활물질의 접착력을 높일 수도 있으며, 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태가 가능하다.

상기 도전제는 통상적으로 양극 활물질을 포함한 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 내지 50 중량%로 첨가된다. 이러한 도전제는 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, 티탄산칼륨 등의 도전성 위스키; 산화 티탄 등의 도전성 산화물; 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 소재 등이 사용될 수 있다.

상기 결착제는 활물질과 도전제 등의 결합과 집전체에 대한 결합에 조력하는 성분으로서, 통상적으로 양극 활물질을 포함하는 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 내지 50 중량%로 첨가된다. 이러한 결착제의 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 올리핀계 중합체; 유리섬유, 탄소섬유 등의 섬유상 물질이 사용된다.

음극(10)은 음극 집전체 상에 음극 재료를 도포, 건조하여 제작되며, 필요에 따라, 앞서 설명한 바와 같은 성분들이 더 포함될 수도 있다.

상기 음극 집전체는 일반적으로 3 내지 500 ㎛의 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 재료는, 예를 들어, 난흑연화 탄소, 흑연계 탄소 등의 탄소; Li_xFe₂O₃(0≤x≤1), LixWO₂(0≤x≤1), Sn_xMe_1-xMe'_yO_z (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, 또는 Bi₂O₅ 등의 산화물; 폴리아세틸렌 등의 도전성 고분자; Li-Co-Ni계 재료 등을 사용할 수 있다.

본 발명의 전기화학소자는 바람직하게는 상기 전극 구조에 리튬염 함유 비수계 전해질이 포함되어 있는 리튬 이차전지이다.

상기 리튬염 함유 비수계 전해질은, 비수 전해질과 리튬으로 이루어져 있다. 비수 전해질로는 비수 전해액, 고체 전해질, 무기 고체 전해질 등이 사용된다.

상기 비수 전해액으로는, 예를 들어, N-메틸-2-피롤리디논, 프로필렌 카르보네이트, 에틸렌 카르보네이트, 부틸렌 카르보네이트, 디메틸 카르보네이트, 디에틸 카르보네이트, 감마-부틸로 락톤, 1,2-디메톡시 에탄, 테트라히드록시 프랑

(franc), 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 카르보네이트 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, 폴리비닐 알코올, 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 보란 리튬, 저급 지방족 카르본산 리튬, 4-페닐 붕산 리튬, 이미드 등이 사용될 수 있다.

또한, 비수계 전해질에는 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 있다.

본 발명은 또한 상기 전기화학소자를 하나 또는 그 이상으로 포함하는 전기화학소자 팩을 제공한다.

상기 전기화학소자 팩에서 전기화학소자들을 병렬 또는 직렬방식으로 연결할 수 있다.

이하 실시예를 참조하여 본 발명을 구체적인 예를 상술하지만 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.

실시예 1

단위 셀에 개재되는 분리막은 미세 다공 구조를 갖는 두께 16 ㎛의 PP/PE/PP을 사용하고, 상기 분리막에 바인더 수지로서 솔베이폴리머(Solvey Polymer)사의 폴리비닐리덴플루오라이드-클로로트리플루오로에틸렌 공중합체 32008를 코팅시켰다. 즉, 상기 바인더 수지 6 g을 아세톤 194 g에 투입하고 50 ℃의 온도를 유지하면서 교반시켰다. 1 시간 후 상기 바인더 수지가 완전히 녹아 투명한 용액을 딥 코팅으로 상기 폴리프로필렌 고분자 분리막에 코팅시켰다. 코팅된 바인더 수지의 두께는 1㎛이고, 상기 분리막 전체의 두께는 18㎛이었다.

양극은 일반적으로 알려진 리튬 코발트 산화물, PVDF 및 도전재의 슬러리를 알루미늄 집전체 위에 코팅하여 제조하였다. 또한, 음극은 일반적으로 알려진 흑연, PVDF 및 도전재의 슬러리를 구리 집전체 위에 코팅하여 제조하였다. 상기 양극과 음극 사이에 상기에서 제조된 분리막을 개재시켜 풀셀을 제조하였다.

이들 풀셀들을 한국 특허출원공개 제2001-82059호를 참조하여 다음 도 2에서와 같은 스택 &폴딩형 전기화학소자를 제조하였다.

분리필름으로는, 상기 단위 셀의 분리막으로 사용된 분리막에서 바인더 수지를 코팅하지 않은 폴리프로필렌 고분자 분리막을 사용하였다.

비교예 1

상기 풀셀을 구성하는 분리막과, 상기 분리필름 모두를 바인더 수지가 도포되지 않은 폴리에틸렌계 다공성 분리필름을 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 다음 도 2에서와 같은 스택 &폴딩형 전기화학소자를 제조하였다.

[실험예 1]

실시예와 비교예의 소자들을 사용하고 전해액을 주액하고 실링을 하여 리튬 이온 이차전지를 제조하였다. 상기 전지들에 대해 과충전 15V/10A 및 고온 노출 160℃에서 1시간 실시(hot box test)하였으며, 그 결과를 다음 표 1에 나타내었다.

	안전성 실험
	과충전	Hot box
실시예 1	Pass	Pass
비교예 1	Fail	Fail

상기 표 1의 결과로부터, 본 발명과 같이 단위 셀의 분리막과 이를 폴딩시키는 분리필름을 각기 다르게 설계함으로써 과충전이나 고온 안전성 실험에서 종래 구조에 비해 안전성이 향상됨을 확인할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 풀셀(full cell) 구조를 나타낸 것이고,

도 2는 상기 풀셀 구조를 가지는 단위 셀을 분리 필름을 이용하여 폴딩해 나가는 적층 구조를 나타낸 것이며,

도 3은 상기 도2의 풀셀 구조를 이용하여 폴딩을 달리한 예를 나타낸 것이다.

<도면 부호의 설명>

100, 40 : 단위 셀(풀셀)

200, 300 : 스택 & 폴딩형 전기화학 소자

10 : 음극 20 : 양극

30 : 분리막 50 : 분리 필름

11, 12 : 전극집전체 13, 14 : 전극활물질

Claims (8)

1. 풀셀 또는 바이셀의 단위 셀을 분리필름으로 감싸서 다수의 단위 셀들을 중첩시킨 스택 & 폴딩형 전기화학소자로서,

   상기 단위 셀 중의 분리막은 바인더가 도포된 폴리올레핀계 분리막이고; 상기 분리필름은 바인더가 도포되지 않은 분리막이거나, 상기 단위 셀 중의 분리막에 도포된 바인더와는 상이한 바인더가 도포된 분리막인 것을 특징으로 하는 전기화학소자.
2. 제 1항에 있어서, 상기 폴리올레핀계 분리막은 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트 및 이들의 둘 이상의 혼합체로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 전기화학소자.
3. 제 1항에 있어서, 상기 분리 필름에서 사용되는 분리막은 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트 및 이들의 둘 이상의 혼합체로 이루어진 군에서 선택되는 폴리올레핀계 분리막인 것을 특징으로 하는 전기화학소자.
4. 제 1항에 있어서, 상기 단위 셀 중의 분리막에 사용된 바인더는 폴리비닐리덴플로라이드, SBR, SRS, 폴리아크릴로나이트릴, 및 폴리비닐알콜 계열로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상임을 특징으로 하는 전기화학소자.
5. 제 1항에 있어서, 상기 분리필름에 사용된 바인더는 폴리비닐리덴 풀루오라이드-헥사풀루오로프로필렌(polyvinylidenefluoride-co-hexafluoropropylene), 폴리비닐리덴 풀루오라이드-트리클로로에틸렌 (polyvinylidene fluoride-co-trichloroethylene), 폴리메틸메타크릴레이트 (polymethylmethacrylate), 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile), 폴리비닐피롤리돈 (polyvinylpyrrolidone), 폴리비닐아세테이트(polyvinylacetate), 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체(polyethylene-co-vinyl acetate), 폴리에틸렌옥사이드(polyethylene oxide), 셀룰로오스 아세테이트(cellulose acetate), 셀룰로오스 아세테이트 부틸레이트 (cellulose acetate butyrate), 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트(cellulose acetate propionate), 시아노에틸풀루란 (cyanoethylpullulan), 시아노에틸폴리비닐알콜(cyanoethylpolyvinylalcohol), 시아노에틸셀룰로오스 (cyanoethylcellulose), 시아노에틸수크로오스(cyanoethylsucrose), 풀루란 (pullulan), 카르복실 메틸 셀룰로오스 (carboxyl methyl cellulose), 아크릴로니트릴스티렌부타디엔 공중합체 (acrylonitrile-styrene-butadiene copolymer), 폴리이미드(polyimide) 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상임을 특징으로 하는 전기화학소자.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 전기화학소자는 리튬 이차전지인 것을 특징으로 하는 전기화학소자.
7. 제 1 항에 따른 전기화학소자를 하나 또는 그 이상으로 포함하고 있는 전기화학소자 팩.
8. 제 7항에 있어서, 상기 전기화학소자들이 병렬 또는 직렬방식으로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 전기화학소자 팩.

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