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KR101476040B1 - 가스 흡착제가 코팅된 분리막을 포함하는 이차 전지 및 이를 이용한 중대형전지모듈 - Google Patents

가스 흡착제가 코팅된 분리막을 포함하는 이차 전지 및 이를 이용한 중대형전지모듈 Download PDF

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KR101476040B1
KR101476040B1 KR1020130070311A KR20130070311A KR101476040B1 KR 101476040 B1 KR101476040 B1 KR 101476040B1 KR 1020130070311 A KR1020130070311 A KR 1020130070311A KR 20130070311 A KR20130070311 A KR 20130070311A KR 101476040 B1 KR101476040 B1 KR 101476040B1
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secondary battery
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molecular sieve
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박성준
박정호
윤재식
박용팔
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주식회사 엘지화학
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Abstract

본 발명은 양극, 음극, 전해질, 및 가스흡착제 함유 코팅막이 일체화되어 있는 분리막을 포함하는 이차 전지를 제공한다.

Description

가스 흡착제가 코팅된 분리막을 포함하는 이차 전지 및 이를 이용한 중대형전지모듈{POUCH-TYPED LITHIUM SECONDARY BATTERY COMPRISING A SEPARATOR COATED WITH A GAS-ADSORBENT, LARGE-SIZED BATTERY MODULE EMPLOYED WITH THE SAME}
본 발명은 가스 흡착제가 코팅된 분리막을 포함하는 리튬 이차 전지에 관한 것이다.
리튬 이차 전지는 납축전지나 니켈·카드늄 전지보다도 높은 에너지밀도를 가지기 때문에, 최근 비디오카메라, 휴대전화, 노트형 퍼스널컴퓨터, 휴대용 정보단말기기 등의 민간용 기기에 이용되고 있다. 또 최근은 대기오염의 방지나 전력에너지의 유효이용 등의 요구에 의해 전기자동차용이나 전력저장용 전지로서 리튬 이차전지가 주목받고 있다.
그런데, 노트형 퍼스널컴퓨터나 휴대용 정보단말기기 등의 민간용 기기 및 전력저장시스템, 전기자동차 등의 산업용 기기에 탑재되는 리튬 이차 전지에서는 그 사용온도가 40℃ 내지 80℃의 고온이 되는 경우가 있기 때문에 고온 시에도 뛰어난 사이클 특성을 가지는 전지가 요망되고 있다. 예를들면, LiMn2O4 양극을 사용한 리튬 2차전지의 경우에는, 양극 활성물질로부터의 망간용출에 의한 사이클 수명의 열화가 문제되고 있다.
또한, 리튬 이차 전지에 있어서, 외장재로서 금속제 용기 대신에 열 융착이 가능한 고분자 필름과 금속 호일이 적층된 라미네이트 필름 등을 이용한 필름형 외장재가 사용되면서, 박형화, 경량화 전지를 얻는 것이 가능해졌다. 이에 따라 파우치형 리튬 이차 전지에 대한 수요가 증대되고 있는 실정이다.
이에 대해서는 하기 특허문헌 1 참조하여 이해할 수 있으며, 하기 특허문헌 1의 내용 전부는 본 발명 명세서의 내용으로서 합체된다.
그런데 고온 사이클 수명 특성에 있어서 특히 문제가 되는 것은 바로 이 파우치형 리튬 이차 전지이다. 외장재에 사용한 라미네이트 필름 등으로 이루어지는 필름은 금속제 용기 등과 같은 외장재에 비하여 강성이 낮기 때문에, 전자기기의 잘못된 조작에 의해 과충전이나 과방전이 행하여지거나, 여름에 차량 내부 등에 두고서 잊어 고온 상태에서 방치되거나 한 경우, 가열 등에 의해 전지 내의 비수전해액 등이 분해되어 탄산 가스 등을 발생시켜, 강성이 낮은 필름형 외장재를 변형시켜버린다. 이로써, 전지 내에서 발생한 가스에 의해 필름형 외장재가 풍선과 같이 팽창되어버린다는 문제가 있다.
특히, 파우치 형태의 리튬 이차 전지는 캔 형태의 전지와 달리 고온저장이나 사이클 시험 진행 시, 발생 되는 가스가 전지 저항 증가에 영향을 미친다. 따라서, 고온 저장 시 가스 발생이 심한 전해액은 그 성능이 좋더라도 전지에 적용하기에 어려움이 있다.
일본 특허공개 평08-083596호 공보
본 발명의 목적은, 리튬 이차 전지 특히, 파우치형 전지에 있어서, 고온 저장이나 사이클 시험 후에 발생하는 가스에 의해 전지 저항의 증가를 억제하여, 고온 환경 하에서도 수명이 긴 리튬 이차 전지를 제공하는 것이다.
상술한 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명은 양극, 음극, 및 분리막을 포함하는 이차 전지에 있어서, 상기 분리막 상에는 가스흡착성질을 가지는 분자체가 코팅되어 있는 이차전지를 제공한다.
본 발명에서는 고온 환경 하에서 발생되는 가스를 흡착할 수 있는 코팅막이 일체화되어 있는 분리막을 포함함으로써, 안정성이 향상될 뿐만 아니라, 가스 발생 억제에 따른 전지 저항 증가률을 낮춰 수명 특성이 개선된 파우치형 리튬 이차 전지를 제조할 수 있다.
도 1은 일반적인 파우치형 이차전지의 기본 구조를 도시한 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극조립체의 구조를 도시한 단면도이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 가스흡착제 함유 코팅막이 일체화되어 있는 분리막 구조를 도시한 도면이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 구성 및 작용을 구체적으로 설명한다. 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성요소는 동일한 참조부여를 부여하고, 이에 대한 중복설명은 생략하기로 한다.
구체적으로, 본 발명은 양극, 음극, 전해질 및
가스흡착제 함유 코팅막이 일체화되어 있는 분리막을 포함하는 이차 전지를 제공하는 것을 요지로 한다.
도 1은 일반적인 파우치형 이차전지의 기본 구조를 도시한 개념도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극조립체의 구조를 도시한 단면도이다. 이러한 도 1 및 도 2를 통해 본 발명의 이차전지를 제조하기 위한 실시예를 설명하기로 한다.
도 1을 참조하면, 파우치형 이차전지(1)는, 전극조립체(10), 전극조립체(10)로부터 연장되어 있는 전극 탭들(31, 32), 전극 탭들(31, 32)에 용접되어 있는 전극 리드(51, 52), 및 전극조립체(1)를 수용하는 전지케이스(20)를 포함하는 것으로 구성되어 있다.
전극조립체(10)는 분리막이 개재된 상태에서 양극과 음극이 순차적으로 적층되어 있는 발전소자로서, 스택형 또는 스택/폴딩형 구조로 이루어져 있다. 물론, 본 발명에 따른 분리막이 적용되는 전극조립체는 이에 한정되는 것은 아니다. 전극 탭들(31, 32)은 전극조립체(10)의 각 극판으로부터 연장되어 있고, 전극 리드(51, 52)는 각 극판으로부터 연장된 복수 개의 전극 탭들(31, 32)과, 예를 들어, 용접에 의해 각각 전기적으로 연결되어 있으며, 전지케이스(20)의 외부로 일부가 노출되어 있다. 또한, 전극 리드(51, 52)의 상하면 일부에는 전지 케이스(20)와의 밀봉도를 높이고 동시에 전기적 절연상태를 확보하기 위하여 절연필름(53)이 부착되어 있다.
또한, 다수의 양극, 음극 탭들(31, 32)이 일체로 결합되어 융착부를 형성함으로 인해, 전지케이스(20)의 내부 상단은 전극조립체(10)의 상단 면으로부터 일정한 거리만큼 이격되어 있고, 융착부의 탭들(31, 32)은 대략 V자 형상으로 절곡되어 있다(전극 탭들과 전극 리드의 결합부위를 V-포밍(V-forming; 41, 42) 부위로 칭하기도 한다). 전지 케이스(20)는 알루미늄 라미네이트 시트로 이루어져 있고, 전극조립체(10)를 수용할 수 있는 공간을 제공하며, 전체적으로 파우치 형상을 가지고 있다. 이차전지는, 전지 케이스(20)의 수납부에 전극조립체(10)를 내장하고 전해액(도시하지 않음)을 주입한 후, 전지 케이스(20)의 상부 라미네이트 시트와 하부 라미네이트 시트가 접하는 외주 면을 열융착시키는 과정을 통해 제조된다.
상기 이차전지의 구조에서 전극조립체(10)에 해당하는 구성은 양극, 음극, 분리막의 적층구조로 구현되는 것으로, 다양한 구조의 적층체가 적용될 수 있음은 물론이다. 본 발명에서 적용되는 전극조립체는 긴 시트 형의 양극들과 음극들을 분리막이 개재된 상태에서 권취한 구조의 젤리-롤(권취형) 전극조립체, 소정 크기의 단위로 절취한 다수의 양극과 음극들을 분리막을 개재한 상태로 순차적으로 적층한 스택형(적층형) 전극조립체로 구분된다. 바람직하게는 스택형 구조와 스택/폴딩형 구조를 들 수 있다. 상기 스택형 구조는 당업계에 널리 공지되어 있으므로, 본 명세서에서 그에 대한 설명은 생략한다. 상기 스택/폴딩형 구조의 전극조립체에 대한 자세한 내용은 본 출원인의 한국 특허출원공개 제2001-0082058호, 제2001-0082059호 및 제2001-0082060호에 개시되어 있으며, 상기 출원은 본 발명의 내용에 참조로서 합체된다.
도 2는 도 1에서 상술한 전극조립체의 하나의 실시예의 구조를 도시한 것으로, (a) 양극/분리막/음극/분리막/양극 구조의 바이셀('A형 바이셀') 또는 (b) 음극/분리막/양극/분리막/음극 구조의 바이셀('C형 바이셀') 구조를 예시한 것이다. 즉, 바이셀구조는 도 2의 (a)에 도시된 것과 같이, 양면양극(110)과 분리막(120), 양면음극(130), 분리막(140), 양면양극(150)이 순차로 적층된 구조인 'A형 바이셀', 또는 (b)에 도시된 구조와 같은 양면음극(130)과 분리막(120), 양면양극(110), 분리막(140), 양면음극(160)이 순차로 적층된 구조로 구현된다.(이는 전극조립체의 하나의 예시이며, 이외에도 풀셀구조이거나 분리막이 삽입되는 모든 구조의 전극조립체는 본 발명에 적용될 수 있음은 물론이다.)
이때, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 전극조립체에 적용되는 분리막(120, 140)은 가스흡착제 함유 코팅막이 일체화되어 있는 분리막인 것을 특징으로 한다.
구체적으로, 상기 가스 흡착제란 가스 흡착성을 가지는 분자체 및 금속 성분으로 이루어진 군으로부터 선택되는 단일물 또는 2종 이상의 혼합물을 포함할 수 있다.
이때, 상기 ‘분자체’란, 공동(空洞)을 분자 내에 구비하여, 상기 공동의 크기에 따라 어떤 물질의 통과 여부 결정지을 수 있는 물질의 총체를 말한다. 특히 주의할 것은, 상기 ‘분자체’는 ‘몰레큘러시브(molecular sieve)’라고도 불리우고, 이 ‘몰레큘러시브’라는 명칭은 원래 합성 제올라이트의 상품명이었으나, 현재는 거의 합성 제올라이트의 일반명으로서 사용되고 있기도 하다. 본 발명의 ‘분자체’의 의미는 단순히 제올라이트에만 국한되는 의미는 아니하며, 분자 내에 공동을 가지고 이 공동의 크기에 따라 물질을 통과 여부를 결정지을 수 있는 물질을 모두 포함한다. 이러한 본 발명의 ‘분자체’의 예시로, 제올라이트, 활성탄, 탄소섬유, 다공성 겔(이러한 겔의 예시로, 텍스트란겔, 아가로오스겔, 폴리아크릴아미드겔 등이 있다) 등을 들 수 있다.
구체적으로, 본 발명에 따른 분자체는 실리카겔, 탄소섬유, 다공질성 탄소재료, 다공질성 금속산화물, 다공성 겔, 및 제올라이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 단일물 또는 2종 이상의 혼합물을 포함할 수 있다.
이때, 상기 다공질성 금속산화물의 금속 성분으로는 제올라이트, 실리카겔, 알루미나 및 몰레큘러시브로 이루어진 군으로부터 선택되는 단일물 또는 2종 이상의 혼합물을 포함할 수 있다.
또한, 상술한 상기 다공질성 탄소재료로는 카본 몰레큘러시브 활성탄, 또는 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 적용할 수 있다.
특히, 본 발명에 따른 분자체로는, 상술한 분자체 중에서도 구입이 용이하고, 공동의 크기가 비교적 일정한 제올라이트가 바람직하고, 이 경우 상기 제올라이트는 미세 구멍지름이 0.3 내지 0.5㎚ 범위 이내의 것을 적용하는 것이 바람직하다. 이 범위를 벗어나는 경우, 가스 흡착 효율이 떨어지게 되는 문제가 발생하게 된다.
또한, 본 발명에 따른 가스 흡착성을 갖는 금속 성분으로는 니켈(Ni), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 칼슘(Ca), 스트론튬(Sr), 바륨(Ba), 탈륨(Ti), 지르코늄(Zr), 하프늄(Hf), 바나듐(V), 니오븀(Nb), 탄탈륨(Ta), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo) 및 텅스텐(W)로 이루어진 군으로부터 선택되는 단일물 또는 2종 이상의 혼합물을 포함할 수 있다.
또한, 상술한 구조에서 본 발명에 적용되는 분리막은 다음과 같은 구조 및 재료를 적용할 수 있게 된다.
상기 분리막 또는 분리막 시트는 높은 이온 투과도와 기계적 강도를 가지는 절연성 및/또는 다공성의 얇은 박막이 사용될 수 있는데, 구체적으로 분리막 또는 분리막 시트의 기공 직경은 일반적으로 0.01 내지 10㎛이고, 두께는 일반적으로 5 내지 300㎛이다. 이러한 분리막 또는 분리막 시트로는, 예를 들어, 내화학성 및 소수성의 폴리프로필렌 등의 올레핀계 폴리머; 유리섬유 또는 폴리에틸렌 등으로 만들어진 시트나 부직포 등이 사용된다.
또한, 전해질로서 폴리머 등의 고체 전해질이 사용되는 경우에는 고체 전해질이 분리막을 겸할 수도 있다. 바람직하게는, 폴리에틸렌 필름, 폴리프로필렌 필름, 또는 이들 필름의 조합에 의해서 제조되는 다층 필름이나 폴리비닐리덴 플로라이드(polyvinylidene fluoride), 폴리에틸렌옥사이드(polyethylene oxide), 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile), 또는 폴리비닐리덴 플로라이드 헥사플루오로프로필렌(polyvinylidene fluoride hexafluoropropylene) 공중합체 등의 고분자 전해질용 또는 겔형 고분자 전해질용 고분자 필름일 수 있다.
상기 분리막은 풀셀 또는 바이셀을 구성하기 위해서 열융착에 의한 접착 기능을 가지고 있는 것이 바람직하고, 상기 분리막 시트는 반드시 그러한 기능을 가질 필요는 없으나 권취 공정을 용이하게 수행하기 위해서는 접착 기능을 가지는 것을 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에서는 풀셀 또는 바이셀을 구성하기 위해 하나의 분리막에 전극을 배치하고 이를 한 방향으로 권취하거나, 지그재그 방향으로 권취한 형태 등의 구조를 들어 예시하였으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 다수의 전극 사이에 별도의 분리막을 개재하여 적층한 형태로 라미네이션 하는 구조도 적용될 수 있음은 물론이다.
상기 분리막 시트 또는 셀의 양극과 음극 사이에 개재되는 분리막은 절연성을 나타내고 이온의 이동이 가능한 다공성 구조라면, 그것의 소재가 특별히 제한되는 것은 아니며, 상기 분리막과 분리막 시트는 동일한 소재일 수도 있고 그렇지 않을 수도 있다.
한편, 본 발명에서는 가스 흡착제 함유 코팅막이 분리막 상에 패턴 구조로 일체화되어 가스 흡착의 효과를 구현할 수 있는 기술요지를 모두 포함한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 분자체가 코팅된 분리막(120,140)의 구현예를 도시한 것이다. 구체적으로, 상기 분자체는 분리막(120)의 일부 영역(S)이 노출되어 있는 형태의 패턴 구조로 구현될 수 있다. 즉, 분리막의 일부 영역이 노출되도록 분자체를 형성함으로써, 추후 전극조립체를 이루는 양극, 음극 물질과 결합성을 높임과 동시에, 가스 흡착제 함유 코팅막의 표면적을 넓혀 가스 흡수 효율을 극대화할 수 있도록 하기 위함이다.
이러한 패턴의 구조는 도 3에 도시된 것과 같이, 분리막의 일부 영역(S)을 노출시키고, 이외 부분은 모두 차단될 수 있도록 코팅하는 형태로 구현하거나, 역으로 도 3에서 분리막이 노출된 영역(S)에만 코팅막을 형성하고, 나머지 분리막 영역은 모두 노출시키는 구조로도 구현할 수 있다. 이러한 패턴의 형상은 설계에 따라 자유롭게 변형할 수 있다.
또는, 도 4와 같이 가스 흡착제 함유 코팅막을 분리막 상에 일체화할 경우, 어느 한쪽 방향으로 라인형 패턴이 이격되어 배치되는 구조나 라인형 구조가 교차되는 메쉬형 구조로 구현할 수 있다. 특히 메쉬형 구조의 경우 분리막이 노출되는 영역을 형성하여, 추후 전극조립체를 형성하는 양극, 음극물질과 결합성을 높임과 동시에, 가스 흡착제 함유 코팅막의 표면적을 넓혀 가스 흡수 효율을 극대화할 수 있다.
상술한 패턴의 형성구조는 이에 한정되는 것은 아니며, 다양한 형상, 메쉬 타입의 경우 분리영역이 노출되는 영역을 다각형, 원형, 타원형 등의 구조로 변형하여 구현할 수 있음은 물론이다.
이하에서는, 상술한 본 발명에 분리막을 매개로 형성되는 전극조립체를 구성하는 구성요소의 구체적인 재료 및 구성상의 특징을 설명하기로 한다. 본 발명에서 단위 전극은 통상적인 양극 또는 음극으로 구별되고, 상기 풀셀과 바이셀은 상기 양극 및 음극을 그 사이에 분리막을 개재시킨 상태에서 상호 결합시키는 통상적인 방법에 의해 제조된다.
양극구조
구체적으로, 양극은 양극 집전체 상에 양극 활물질, 도전재 및 바인더의 혼합물을 도포한 후 건조 및 프레싱하여 제조되며, 필요에 따라서는 상기 혼합물에 충진재를 더 첨가하기도 한다.
[양극집전체]
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, 스테인레스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 또는 알루미늄이나 스테리인레스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면 처리한 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.
[양극활물질]
상기 양극 활물질은 리튬 이차전지인 경우 예를 들어, 리튬 코발트 산화물(LiCoO2), 리튬 니켈 산화물(LiNiO2) 등의 층상 화합물이나 1 또는 그 이상의 전이금속으로 치환된 화합물; 화학식 Li1 + xMn2 - xO4 (여기서, x는 0 내지 0.33임), 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 내지 0.3임)으로 표현되는 Ni 사이트형 리튬 니켈 산화물; 화학식 LiMn2 - xMxO2 (여기서, M=Co, Ni, Fe, Cr, Zn 또는 Ta 이고, x=0.01 내지 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 50 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, 채널블랙, 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 도전성금속 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 50 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 올리핀계 중합체; 유리섬유, 탄소섬유 등의 섬유상 물질이 사용된다.
음극 구조
음극은 음극 집전체 상에 음극 활물질을 도포, 건조 및 프레싱하여 제조되며, 필요에 따라 상기에서와 같은 도전재, 바인더, 충진제 등이 선택적으로 더 포함될 수 있다.
[음극 집전체]
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, 스테인레스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 구리나 스테인레스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면 처리한 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.
[음극활물질]
상기 음극 활물질은, 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.
본 발명에 따른 이차전지는, 이를 단위 전지로 하는 중대형 전지모듈에 적용될 수 있음은 물론, 전지 모듈을 포함하는 전지 팩에 적용되는 경우, 파워 툴(power tool); 전기차(Electric Vehicle, EV), 하이브리드 전기차(Hybrid Electric Vehicle, HEV) 및 플러그인 하이브리드 전기차(Plug-in Hybrid Electric Vehicle, PHEV)로 이루어진 군에서 선택된 전기차; 이-바이크(E-bike); 이-스쿠터(E-scooter); 전기 골프 카트(Electric golf cart); 전기 트럭; 및 전기 상용차로 이루어진 중대형 디바이스 군에서 선택된 하나 이상의 전원으로 사용될 수 있다.
중대형 전지모듈은 다수의 단위전지들을 직렬 방식 또는 직렬/병렬 방식으로 연결하여 고출력 대용량을 제공하도록 구성되어 있으며, 그에 대해서는 당업계에 공지되어 있으므로 본 명세서에는 관련 설명을 생략한다.
전술한 바와 같은 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였다. 그러나 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능하다. 본 발명의 기술적 사상은 본 발명의 기술한 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
1: 파우치형 이차전지
10: 전극조립체
20: 전지케이스
31, 32: 전극 탭
41, 42: V-포밍부
51, 52: 전극 리드
53: 절연필름
110, 150: 양면양극
120, 140: 분리막
130, 160: 양면음극
S: 분리막 노출 영역
S1, S2: 분자체 패턴

Claims (15)

  1. 양극, 음극, 전해질, 및
    가스흡착제 함유 코팅막이 일체화되어 있는 분리막을 포함하는 이차전지로서,
    상기 가스흡착제 함유 코팅막은 분리막 일부 영역을 노출시키는 라인형(line type) 패턴, 또는 라인형 패턴이 교차되어 형성된 메쉬형(Mesh type) 패턴 형태로 일체화되어 있는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 가스 흡착제는 가스 흡착성을 가지는 분자체 및 금속 성분으로 이루어진 군으로부터 선택되는 단일물 또는 이들의 혼합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 분자체는 실리카겔, 탄소섬유, 다공질성 탄소재료, 다공질성 금속산화물, 다공성 겔 및 제올라이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 단일물 또는 2종 이상의 혼합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 다공질성 탄소재료로는 카본 몰레큘러시브 및 활성탄으로 이루어진 군으로부터 선택되는 단일물 또는 이들의 혼합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 다공질성 금속산화물의 금속재는 제올라이트, 실리카겔, 알루미나 및 몰레큘러시브로 이루어진 군으로부터 선택되는 단일물 또는 2종 이상의 혼합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  6. 청구항 2에 있어서,
    상기 분자체는 제올라이트인 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 제올라이트는 미세 구멍지름이 0.3㎚ 내지 0.5㎚ 범위 이내인 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  8. 청구항 2에 있어서,
    상기 금속 성분은 니켈(Ni), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 칼슘(Ca), 스트론튬(Sr), 바륨(Ba), 탈륨(Ti), 지르코늄(Zr), 하프늄(Hf), 바나듐(V), 니오븀(Nb), 탄탈륨(Ta), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo) 및 텅스텐(W)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 단일물 또는 2종 이상의 혼합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 분리막은 0.01㎛ 내지 10㎛ 직경의 기공을 포함하는 분리막 또는 분리막 시트인 것을 특징으로 하는 이차전지.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 분리막은 올레핀계 폴리머, 유리섬유 또는 폴리에틸렌으로 이루어진 시트 또는 부직포인 것을 특징으로 하는 이차전지.
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 청구항 1에 있어서,
    상기 이차전지는
    양극집전체 상에 코팅된 양극 슬러리층을 구비하는 양극;
    음극집전체 상에 코팅된 음극 슬러리층을 구비하는 음극;
    전해질; 및
    상기 양극 및 음극 간에 개재된 가스흡착제 함유 코팅막이 일체화되어 있는 분리막을 포함하는 유닛셀을 적어도 1 이상 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 유닛셀은 바이셀 또는 풀셀인 것을 특징으로 하는 이차전지.
  15. 청구항 1 또는 청구항 13에 기재된 이차전지를 적어도 2 이상 포함하는 중대형 전지모듈.
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