特許 6351346 リチウム二次電池

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6351346

(24)【登録日】2018年6月15日

(45)【発行日】2018年7月4日

(54)【発明の名称】リチウム二次電池

(51)【国際特許分類】

   H01M 2/16 20060101AFI20180625BHJP

   H01M 10/052 20100101ALI20180625BHJP

【ＦＩ】

   H01M2/16 L

   H01M10/052

   H01M2/16 M

   H01M2/16 P

【請求項の数】21

【全頁数】20

(21)【出願番号】特願2014-83398(P2014-83398)

(22)【出願日】2014年4月15日

(65)【公開番号】特開2015-43311(P2015-43311A)

(43)【公開日】2015年3月5日

【審査請求日】2017年4月14日

(31)【優先権主張番号】10-2013-0101309

(32)【優先日】2013年8月26日

(33)【優先権主張国】KR

(73)【特許権者】

【識別番号】590002817

【氏名又は名称】三星エスディアイ株式会社

【氏名又は名称原語表記】ＳＡＭＳＵＮＧ ＳＤＩ Ｃｏ．， ＬＴＤ．

(74)【代理人】

【識別番号】100108453

【弁理士】

【氏名又は名称】村山 靖彦

(72)【発明者】

【氏名】姜 善英

【審査官】 式部 玲

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００５−２５９６３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特許第３５８４５８３（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 特開２０１３−１３４８２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特許第３７５６８１５（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 特表２００７−５３１２３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００２−５３２８５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１０−５２５５４２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｍ ２／１４− ２／１８

Ｈ０１Ｍ １０／０５−１０／０５８７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

正極と、第１セパレータと、負極と、第２セパレータとが順次に積層された電極組立体を備え、
前記第１セパレータは、前記正極と対面する第１面と、前記負極と対面する第２面とを有する第１基材を含み、
前記第２セパレータは、前記負極と対面する第３面と、前記正極と対面する第４面とを有する第２基材を含み、
有機物を含む有機層は、前記第１面および前記第２面のうちの少なくとも一つの上に、または前記第３面および前記第４面のうちの少なくとも一つの上に設けられており、
無機物を含む無機層は、前記第２面および前記第３面のうちの少なくとも一つの上に設けられており、
前記第１セパレータ及び前記第２セパレータのうち何れか一方が接着力を有し、
前記第１セパレータ及び前記第２セパレータのうち何れか一方が接着力を有さない、リチウム二次電池。

【請求項2】

前記有機層は、前記第３面および前記第４面のうちの少なくとも一つに位置し、
前記無機層は、前記第３面に位置する、
請求項１に記載のリチウム二次電池。

【請求項3】

前記有機層は、前記第３面および前記第４面のうちの少なくとも一つに位置し、
前記無機層は、前記第１面および前記第３面に位置する、
請求項１に記載のリチウム二次電池。

【請求項4】

前記有機層は、前記第３面および前記第４面のうちの少なくとも一つに位置し、
前記無機層は、前記第２面および前記第３面に位置する、
請求項１に記載のリチウム二次電池。

【請求項5】

前記有機層は、前記第３面および前記第４面のうちの少なくとも一つに位置し、
前記無機層は、前記第２面および前記第４面に位置する、
請求項１に記載のリチウム二次電池。

【請求項6】

前記第１基材および前記第２基材は、それぞれ０．０１から１μｍの範囲内の大きさを有する空隙を含む、請求項１に記載のリチウム二次電池。

【請求項7】

前記第１基材および前記第２基材は、それぞれポリオレフィン系樹脂を含む、請求項１に記載のリチウム二次電池。

【請求項8】

前記第１基材および前記第２基材は、それぞれ６から２５μｍの範囲内の厚さを有する、請求項１に記載のリチウム二次電池。

【請求項9】

前記有機物は、ポリオレフィン、ポリオレフィン誘導体、ポリオレフィンワックス、アクリル系高分子およびこれらの組み合わせからなる群より選択されたものを含む粒子である、請求項１に記載のリチウム二次電池。

【請求項10】

前記有機物の重量平均分子量は、３００から１０，０００ｇ／ｍｏｌの範囲内である、請求項９に記載のリチウム二次電池。

【請求項11】

前記粒子の大きさは、１００ｎｍから５μｍの範囲内である、請求項９に記載のリチウム二次電池。

【請求項12】

前記有機層が前記第１面および前記第２面のうちの少なくとも一つに位置する場合、前記有機物は前記第１基材１００重量部に対して１から８０重量部の範囲内で含まれ、
前記有機層が前記第３面および前記第４面のうちの少なくとも一つに位置する場合、前記有機物は前記第２基材１００重量部に対して１から８０重量部の範囲内で含まれる、請求項１に記載のリチウム二次電池。

【請求項13】

前記有機層の厚さは、１から６μｍの範囲内である、請求項１に記載のリチウム二次電池。

【請求項14】

前記有機層は、前記有機物と異なるバインダーをさらに含む、請求項１に記載のリチウム二次電池。

【請求項15】

前記バインダーは、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、ポリビニリデンフルオライド（ＰＶｄＦ）、ポリビニリデンフルオライド−ヘキサフルオロプロピレン（ＰＶｄＦ−ＨＦＰ）共重合体、エチレンビニルアセテート（ＥＶＡ）、ヒドロキシエチルセルロース（ＨＥＣ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）、エチレン−アクリル酸共重合体、ポリアクリロニトリル、酢酸ビニル誘導体、ポリエチレングリコール、アクリル系ゴムおよびこれらの組み合わせからなる群より選択されたものを含む、請求項１４に記載のリチウム二次電池。

【請求項16】

前記無機物は、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、Ａｌ（ＯＨ）_３、ＡｌＯ（ＯＨ）、ＴｉＯ_２、ＢａＴｉＯ_３、ＺｎＯ_２、Ｍｇ（ＯＨ）_２、ＭｇＯ、Ｔｉ（ＯＨ）_４、ＺｒＯ_２、アルミニウムナイトライド、シリコンカーバイド、ボロンナイトライドおよびこれらの組み合わせからなる群より選択されたものを含む、請求項１に記載のリチウム二次電池。

【請求項17】

前記無機物は、０．１から５μｍの範囲内の大きさを有する粒子を含む、請求項１に記載のリチウム二次電池。

【請求項18】

前記無機層が前記第１面および前記第２面のうちの少なくとも一つに位置する場合、前記無機物は前記第１基材１００重量部に対して２０から２００重量部の範囲内で含まれ、
前記無機層が前記第３面および前記第４面のうちの少なくとも一つに位置する場合、前記無機物は前記第２基材１００重量部に対して２０から２００重量部の範囲内で含まれる、請求項１に記載のリチウム二次電池。

【請求項19】

前記無機層の厚さは、０．５から７μｍの範囲内である、請求項１に記載のリチウム二次電池。

【請求項20】

前記無機層は、バインダーをさらに含む、請求項１に記載のリチウム二次電池。

【請求項21】

前記バインダーは、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、ポリビニリデンフルオライド（ＰＶｄＦ）、ポリビニリデンフルオライド−ヘキサフルオロプロピレン（ＰＶｄＦ−ＨＦＰ）共重合体、エチレンビニルアセテート（ＥＶＡ）、ヒドロキシエチルセルロース（ＨＥＣ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）、エチレン−アクリル酸共重合体、ポリアクリロニトリル、酢酸ビニル誘導体、ポリエチレングリコール、ポリアクリル系ゴムおよびこれらの組み合わせからなる群より選択されたものを含む、請求項２０に記載のリチウム二次電池。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、リチウム二次電池に関する。

【背景技術】

【0002】

リチウム二次電池は、正極と、負極と、正極と負極との間に介されるセパレータとを備える。

【0003】

前記セパレータは、通常、正極と負極との間を電気的に絶縁させる役割を果たす。また、前記セパレータは、微細空隙を含んでおり、前記空隙を通じてリチウムイオンが移動する。また、前記セパレータは、電池温度が一定の温度を超える場合、シャットダウン（ｓｈｕｔ ｄｏｗｎ）機能を果たし、電池の過熱を防止する。

【0004】

しかし、このようなセパレータは、充放電サイクルの進行による電池の膨張を防止し難く、電池の過熱によって極と負極との間を絶縁させる役割およびシャットダウン機能を適切に遂行できなくなるという問題がある。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明によれば、充放電サイクルの進行による電池の膨張を防止し、縦圧縮に有利になるように電池の強度を調節して安全性が向上できる薄型のリチウム二次電池を提供することができる。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の一実施形態は、正極と、第１セパレータと、負極と、第２セパレータとが順次に積層された電極組立体を含み、前記第１セパレータは、前記正極と対面する第１面と、前記負極と対面する第２面とを有する第１基材を含み、前記第２セパレータは、前記負極と対面する第３面と、前記正極と対面する第４面とを有する第２基材を含み、前記有機層は、前記第１面および前記第２面のうちの少なくとも一つの上に、または前記第３面および前記第４面のうちの少なくとも一つの上に設けられており、前記無機層は、前記第２面および前記第３面のうちの少なくとも一つの上に設けられており、前記第１セパレータ及び前記第２セパレータのうち何れか一方が接着力を有し、前記第１セパレータ及び前記第２セパレータのうち何れか一方が接着力を有さない、リチウム二次電池を提供する。

【0007】

前記有機層は、前記第３面および前記第４面のうちの少なくとも一つに位置することができ、前記無機層は、前記第３面に位置することができる。

【0008】

前記有機層は、前記第３面および前記第４面のうちの少なくとも一つに位置することができ、前記無機層は、前記第１面および前記第３面に位置することができる。

【0009】

前記有機層は、前記第３面および前記第４面のうちの少なくとも一つに位置することができ、前記無機層は、前記第２面および前記第３面に位置することができる。

【0010】

前記有機層は、前記第３面および前記第４面のうちの少なくとも一つに位置することができ、前記無機層は、前記第２面および前記第４面に位置することができる。

【0011】

前記第１基材および前記第２基材は、それぞれ０．０１から１μｍの範囲内の大きさを有する空隙を含むことができる。

【0012】

前記第１基材および前記第２基材は、それぞれポリオレフィン系樹脂を含むことができる。

【0013】

前記第１基材および前記第２基材は、それぞれ６から２５μｍの範囲内の厚さを有することができる。

【0014】

前記有機物は、ポリオレフィン、ポリオレフィン誘導体、ポリオレフィンワックス、アクリル系高分子およびこれらの組み合わせからなる群より選択されたものを含む粒子であり、前記有機物の重量平均分子量は、３００から１０，０００ｇ／ｍｏｌの範囲内であり、前記粒子の大きさは、１００ｎｍから５μｍの範囲内であり得る。

【0015】

前記有機層が前記第１面および前記第２面のうちの少なくとも一つに位置する場合、前記有機物は前記第１基材１００重量部に対して１から８０重量部の範囲内で含まれ、前記有機層が前記第３面および前記第４面のうちの少なくとも一つに位置する場合、前記有機物は前記第２基材１００重量部に対して１から８０重量部の範囲内で含まれ得る。

【0016】

前記有機層の厚さは、１から６μｍの範囲内であり得る。

【0017】

前記有機層は、前記有機物と異なるバインダーをさらに含むことができ、前記バインダーは、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、ポリビニリデンフルオライド（ＰＶｄＦ）、ポリビニリデンフルオライド−ヘキサフルオロプロピレン（ＰＶｄＦ−ＨＦＰ）共重合体、エチレンビニルアセテート（ＥＶＡ）、ヒドロキシエチルセルロース（ＨＥＣ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）、エチレン−アクリル酸共重合体、ポリアクリロニトリル、酢酸ビニル誘導体、ポリエチレングリコール、アクリル系ゴム及びこれらの組み合わせからなる群より選択されたものを含むことができる。

【0018】

前記無機物は、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、Ａｌ（ＯＨ）_３、ＡｌＯ（ＯＨ）、ＴｉＯ_２、ＢａＴｉＯ_３、ＺｎＯ_２、Ｍｇ（ＯＨ）_２、ＭｇＯ、Ｔｉ（ＯＨ）_４、ＺｒＯ_２、アルミニウムナイトライド、シリコンカーバイド、ボロンナイトライドおよびこれらの組み合わせからなる群より選択されたものを含むことができ、前記無機物は、０．１から５μｍの範囲内の大きさを有する粒子であり得る。

【0019】

前記無機層が前記第１面および前記第２面のうちの少なくとも一つに位置する場合、前記無機物は前記第１基材１００重量部に対して２０から２００重量部の範囲内で含まれ得、前記無機層が前記第３面および前記第４面のうちの少なくとも一つに位置する場合、前記無機物は前記第２基材１００重量部に対して２０から２００重量部の範囲内で含まれ得る。

【0020】

前記無機層の厚さは、０．５から７μｍの範囲内であり得る。

【0021】

前記無機層は、バインダーをさらに含むことができる。

【0022】

その他実施形態の具体的な事項は、以下の詳細な説明に含まれている。

【発明の効果】

【0023】

本発明によると、充放電サイクルの進行による電池の膨張を防止し、縦圧縮に有利になるように電池の強度を調節して安全性が向上し、厚さが薄いリチウム二次電池を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【0024】

【図1】本発明の一実施形態によるリチウム二次電池の分解斜視図である。

【図2】本発明の一実施形態によるリチウム二次電池の構造を示す断面図である。

【図3】本発明の他の一実施形態によるリチウム二次電池の構造を示す断面図である。

【図4】本発明の更なる他の一実施形態によるリチウム二次電池の構造を示す断面図である。

【図5】本発明の更なる他の一実施形態によるリチウム二次電池の構造を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0025】

以下、本発明の実施形態を詳しく説明する。ただし、これは例示として提示されるものであり、本発明はこれによって制限されず、後述する特許請求の範囲の範疇により定義される。

【0026】

本発明の一実施形態によるリチウム二次電池について図１を参照して説明する。

【0027】

図１は、本発明の一実施形態によるリチウム二次電池の分解斜視図である。一実施形態によるリチウム二次電池は、角型のものを例に挙げて説明するが、本発明がこれに制限されず、リチウムポリマー電池、円筒型電池など多様な形態の電池に適用され得る。

【0028】

図１に示されているように、本発明の一実施形態によるリチウム二次電池１００は、正極１１０、第１セパレータ１３０、負極１２０、および第２セパレータ１３０’が順次に積層された電極組立体１４０と、前記電極組立体１４０が内蔵されるケース１５０とを備える。前記正極１１０および前記負極１２０と、前記第１セパレータ１３０および前記第２セパレータ１３０’とは、電解液（図示せず）に含浸されていてもよい。

【0029】

本発明の一実施形態による電極組立体は、正極および負極と二つのセパレータとが巻き取られて形成される。正極と負極との間に配置される第１セパレータは、接着力を有さなくてもよく、正極と負極との間に配置される第２セパレータは接着力を有してもよい。このように接着力を有するセパレータと接着力を有さないセパレータとを共に用いる場合、薄型のリチウム二次電池を形成することができる。リチウム二次電池を薄型に形成することによって、充放電サイクルの進行による電池の膨張を防ぐことができ、結果として縦圧縮に有利になるように電池の強度を調節して安全性を向上させることができる。電池の強度を低めると、縦圧縮が良好に行われて電池内部の電気的短絡をよく誘発するようになり、その結果、電池の過熱による爆発防止など、リチウム二次電池の安全性を向上させることができる。

【0030】

具体的には、前記第１セパレータは、前記正極と対面する第１面と、前記負極と対面する第２面とを有する第１基材を含むことができ、前記第２セパレータは、前記負極と対面する第３面と、前記正極と対面する第４面とを有する第２基材を含むことができる。前記第１面から前記第４面には、少なくとも一つの無機物と少なくとも一つの有機物とがコーティングされてもよく、このとき、前記無機物と前記有機物とは同一面にコーティングされることもでき、互いに異なる面にコーティングされることもできる。

【0031】

このうち、前記有機物でコーティングされたセパレータは接着力を有してもよく、前記無機物でコーティングされたセパレータと前記無機物及び前記有機物でコーティングされていないセパレータとは接着力を有さなくてもよい。したがって、一実施形態では、電極組立体が接着力を有する一方のセパレータと接着力を有していない他方のセパレータとを用いて巻き取られるように、前記有機物は前記第１面および前記第２面のうちの少なくとも一つ上に、または前記第３面および前記第４面のうちの少なくとも一つ上にコーティングされ得る。言い換えると、前記第１セパレータおよび前記第２セパレータのうちの一つのみが前記有機物でコーティングされて形成されたものであり得る。

【0032】

また、前記無機物は、前記第１面から前記第４面のうちの少なくとも一つにコーティングされてもよいが、一実施形態では、前記無機物が前記第２面および前記第３面のうちの少なくとも一つにコーティングされてもよい。言い換えると、前記無機物は、それぞれのセパレータでの負極と対面する基材の一面上にコーティングされてもよい。このように、前記無機物が負極と対面する基材の一面上にコーティングされる場合、相対的に無機物でコーティングされた部分に電解液の含有量が多くなることによって、負極に十分な量の電解液が供給されて反応抵抗を低め、副反応物などによる厚さ膨張を防ぐことができる。

【0033】

一実施形態によるリチウム二次電池の構造について具体的に図２から図５を参照して説明する。図２から図５は、一例を説明するためのものに過ぎず、本発明はこれに限定されない。

【0034】

図２は、一実施形態によるリチウム二次電池の構造を示す断面図である。

【0035】

図２に示されているように、一実施形態によるリチウム二次電池１０は、正極１１と、第１セパレータ１３と、負極１２と、第２セパレータ１４とが順次に積層された電極組立体を備える。前記第１セパレータ１３は、前記正極１１と対面する第１面と、前記負極１２と対面する第２面とを有する第１基材１５を含み、前記第２セパレータ１４は、前記負極１２と対面する第３面と、前記正極１１と対面する第４面とを有する第２基材１６を含む。このとき、前記第２セパレータ１４は、前記第３面上に設けられていると共に無機物を含む無機層１７と、前記第３面および前記第４面上に設けられていると共に有機物を含む有機層１８とをさらに有することができる。前記第３面上には、前記無機層１７と、前記無機層１７上の前記有機層１８とが共に設けられていることができる。

【0036】

このような構造において、有機物でコーティングされていない前記第１セパレータ１３は接着力を有さず、有機物でコーティングされた前記第２セパレータ１４は接着力を有することができる。このように、接着力を有するセパレータと、接着力を有していないセパレータとを共に用いることによって、薄型のリチウム二次電池を形成することができる。薄型のリチウム二次電池の形成によって、充放電サイクルの進行による電池の膨張を防ぐことができ、結果として縦圧縮に有利になるように電池の強度を低めて電池の安全性を向上させることができる。

【0037】

また、前記無機物を含む前記無機層１７を、前記負極１２と対面する前記第３面上に設けることによって、負極に十分な量の電解液が供給されて反応抵抗を低め、副反応物などによる厚さ膨張を防ぐことができる。

【0038】

図３は、他の一実施形態によるリチウム二次電池の構造を示す断面図である。

【0039】

図３に示されているように、一実施形態によるリチウム二次電池２０は、正極２１と、第１セパレータ２３と、負極２２と、第２セパレータ２４とが順次に積層された電極組立体を備える。前記第１セパレータ２３は、前記正極２１と対面する第１面と、前記負極２２と対面する第２面とを有する第１基材２５を含み、前記第２セパレータ２４は、前記負極２２と対面する第３面と、前記正極２１と対面する第４面とを有する第２基材２６を含む。このとき、前記第１セパレータ２３は、前記第１面上に設けられていると共に無機物を含む無機層２７をさらに有することができる。また、前記第２セパレータ２４は、前記第３面上に設けられていると共に無機物を含む無機層２７と、前記第３面上および前記第４面上に設けられていると共に有機物を含む有機層２８とをさらに有することができる。前記第３面上には、前記無機層２７と、前記無機層２７の上の前記有機層２８とが共に設けることができる。

【0040】

このような構造において、有機物でコーティングされていない前記第１セパレータ２３は接着力を有さず、有機物でコーティングされた前記第２セパレータ２４は接着力を有することができる。このように、接着力を有するセパレータと接着力を有していないセパレータとを共に用いることによって、薄型のリチウム二次電池を形成することができる。リチウム二次電池を薄型に形成することで、充放電サイクルの進行による電池の膨張を防ぐことができ、結果として縦圧縮に有利になるように電池の強度を低めて電池の安全性を向上させることができる。

【0041】

また、前記第１セパレータ２３と前記第２セパレータ２４のそれぞれに存在する前記無機層２７のうちの少なくとも一つは、前記負極２２と対面する前記第３面上に位置する。その結果、負極に十分な量の電解液が供給されて反応抵抗を低め、副反応物などによる厚さ膨張を防ぐことができる。

【0042】

図４は、さらに他の一実施形態によるリチウム二次電池の構造を示す断面図である。

【0043】

図４に示されているように、一実施形態によるリチウム二次電池３０は、正極３１と、第１セパレータ３３と、負極３２と、第２セパレータ３４とが順次に積層された電極組立体を備える。前記第１セパレータ３３は、前記正極３１と対面する第１面と、前記負極３２と対面する第２面とを有する第１基材３５を含み、前記第２セパレータ３４は、前記負極３２と対面する第３面と、前記正極３１と対面する第４面とを有する第２基材３６を含む。このとき、前記第１セパレータ３３は、前記第２面上に位置し、無機物を含む無機層３７をさらに含むことができる。また、前記第２セパレータ３４は、前記第３面上に位置すると共に無機物を含む無機層３７と、前記第３面上および前記第４面上に位置すると共に有機物を含む有機層３８とをさらに有することができる。前記第３面上には、前記無機層３７と、前記無機層３７上の前記有機層３８とが共に設けられることができる。

【0044】

このような構造において、有機物でコーティングされていない前記第１セパレータ３３は接着力を有さず、有機物でコーティングされた前記第２セパレータ３４は接着力を有することができる。このように接着力を有するセパレータと接着力を有していないセパレータとを共に用いることによって、薄型のリチウム二次電池を形成することができる。リチウム二次電池を薄型に形成することによって、充放電サイクルの進行による電池の膨張を防ぐことができ、結果として縦圧縮に有利になるように電池の強度を低めて電池の安全性を向上させることができる。

【0045】

また、前記第１セパレータ３３と前記第２セパレータ３４のそれぞれに存在する前記無機層３７のうちの少なくとも一つは、前記負極３２と対面する前記第３面に位置する。その結果、負極に十分な量の電解液が供給されて反応抵抗を低め、副反応物などによる厚さ膨張を防ぐことができる。

【0046】

図５は、更なる他の一実施形態によるリチウム二次電池の構造を示す断面図である。

【0047】

図５に示されているように、一実施形態によるリチウム二次電池４０は、正極４１と、第１セパレータ４３と、負極４２と、第２セパレータ４４とが順次に積層された電極組立体を備える。前記第１セパレータ４３は、前記正極４１と対面する第１面と、前記負極４２と対面する第２面とを有する第１基材４５を含み、前記第２セパレータ４４は、前記負極４２と対面する第３面と、前記正極４１と対面する第４面とを有する第２基材４６を含む。このとき、前記第１セパレータ４３は、前記第２面上に位置すると共に無機物を含む無機層４７をさらに有することができる。また、前記第２セパレータ４４は、前記第４面上に設けられていると共に無機物を含む無機層４７と、前記第３面上および前記第４面上に設けられていると共に有機物を含む有機層４８とをさらに有することができる。前記第４面上には、前記無機層４７と、前記無機層４７上の前記有機層４８とが共に設けられることができる。

【0048】

このような構造において、有機物でコーティングされていない前記第１セパレータ４３は接着力を有さず、有機物でコーティングされた前記第２セパレータ４４は接着力を有することができる。このように接着力を有するセパレータと接着力を有していないセパレータとを共に用いることによって、薄型のリチウム二次電池を形成することができる。リチウム二次電池を薄型に形成することによって、充放電サイクルの進行による電池の膨張を防ぐことができ、結果として縦圧縮に有利になるように電池の強度を低めて電池の安全性を向上させることができる。

【0049】

また、前記第１セパレータ４３と前記第２セパレータ４４のそれぞれに存在する前記無機層４７のうちの少なくとも一つは、前記負極４２と対面する前記第２面上に位置する。その結果、負極に十分な量の電解液が供給されて反応抵抗を低め、副反応物などによる厚さ膨張を防ぐことができる。

【0050】

前記第１基材および前記第２基材は、それぞれポリオレフィン系樹脂を含むことができる。前記ポリオレフィン系樹脂は、例えば、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂またはこれらの組み合わせが挙げられる。

【0051】

前記第１基材および前記第２基材は、空隙を含むことができる。前記空隙を通じてリチウムイオンが移動することができる。

【0052】

前記空隙は、０．０１から１μｍの範囲内の大きさ、具体的には０．０３から１μｍの範囲内の大きさ、より具体的には０．１から１μｍの範囲内の大きさを有することができる。前記空隙の大きさが前記範囲内である場合、リチウムデンドライト（ｄｅｎｄｒｉｔｅ）の形成による内部短絡を防止し、リチウムイオンの移動抵抗を最少化してリチウム二次電池の性能および安全性を確保することができる。

【0053】

前記第１基材および前記第２基材の厚さは、それぞれ６から２５μｍの範囲内、具体的には７から２０μｍの範囲内であり得る。前記基材の厚さが前記範囲内である場合、リチウム二次電池の容量を確保しながら、優れた物理的特性によって優れたリチウム二次電池の安全性を確保することができる。

【0054】

前記有機物は、ポリオレフィン、ポリオレフィン誘導体、ポリオレフィンワックス、アクリル系高分子およびこれらの組み合わせからなる群より選択されたものを含む粒子であり得る。

【0055】

前記有機物の重量平均分子量は、３００から１０，０００ｇ／ｍｏｌの範囲内であり、具体的には２，０００から６，０００ｇ／ｍｏｌの範囲内であり得る。また、前記粒子の大きさは、１００ｎｍから５μｍの範囲内であり、具体的には２００ｎｍから３μｍの範囲内であり得る。前記有機物の重量平均分子量と前記粒子の大きさがそれぞれ前記範囲内である場合、リチウムイオンの移動抵抗を最少化してリチウム二次電池の性能を確保することができる。

【0056】

前記有機層が前記第１面および前記第２面のうちの少なくとも一つ上に位置する場合、前記有機物は、前記第１基材１００重量部に対して１から８０重量部の範囲内で含まれることができ、具体的には３０から７０重量部の範囲内で含まれ得る。また、前記有機層が前記第３面および前記第４面のうちの少なくとも一つに位置する場合、前記有機物は、前記第２基材１００重量部に対して１から８０重量部の範囲内で含まれ、具体的には３０から７０重量部の範囲内で含まれ得る。前記有機物が前記含有量範囲内に含まれる場合、充放電サイクルの進行による電池の膨張をさらに防ぐことができる。

【0057】

前記有機層の厚さは、１から６μｍの範囲内であり、具体的には３から６μｍの範囲内であり得る。前記有機層の厚さが前記範囲内である場合、厚さが薄いリチウム二次電池を確保することができ、充放電サイクルの進行による電池の膨張をさらに防ぐことができる。

【0058】

前記有機層は、前記有機物以外にバインダーをさらに含むことができる。

【0059】

前記バインダーは、前記有機物と異なる物質であり得る。前記バインダーの具体的な例としては、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、ポリビニリデンフルオライド（ＰＶｄＦ）、ポリビニリデンフルオライド−ヘキサフルオロプロピレン（ＰＶｄＦ−ＨＦＰ）共重合体、エチレンビニルアセテート（ＥＶＡ）、ヒドロキシエチルセルロース（ＨＥＣ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）、エチレン−アクリル酸共重合体、ポリアクリロニトリル、酢酸ビニル誘導体、ポリエチレングリコール、アクリル系ゴムまたはこれらの組み合わせが挙げられ、これらのうち、好ましくは前記スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、前記スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）と前記カルボキシメチルセルルールロオス（ＣＭＣ）との混合物、前記エチレンビニルアセテート（ＥＶＡ）、前記ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、前記エチレン−アクリル酸共重合体、または前記アクリル系ゴムを使用することができる。

【0060】

前記バインダーを前記有機層に含む場合、正極および負極にそれぞれ存在するバインダーと物理的な架橋現象が発生してセパレータと電極との接着力が向上する。前記無機物は、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、Ａｌ（ＯＨ）_３、ＡｌＯ（ＯＨ）、ＴｉＯ_２、ＢａＴｉＯ_３、ＺｎＯ_２、Ｍｇ（ＯＨ）_２、ＭｇＯ、Ｔｉ（ＯＨ）_４、ＺｒＯ_２、アルミニウムナイトライド、シリコンカーバイド、ボロンナイトライドまたはこれらの組み合わせからなる群より選択されたものを使用することができる。

【0061】

前記無機物は、粒子の大きさが０．１から５μｍの範囲内であり、具体的には０．３から１μｍの範囲内であり得る。前記無機物粒子の大きさが前記範囲内である場合、前記基材に均一にコーティングが可能であり、リチウムイオンの移動抵抗を最少化してリチウム二次電池の性能を確保することができる。

【0062】

前記無機層が前記第１面および前記第２面のうちの少なくとも一つに位置する場合、前記無機物は、前記第１基材１００重量部に対して２０から２００重量部の範囲内で含まれ、具体的には８０から１５０重量部の範囲内で含まれ得る。また、前記無機層が前記第３面および前記第４面のうちの少なくとも一つに位置する場合、前記無機物は、前記第２基材１００重量部に対して２０から２００重量部の範囲内で含まれ、具体的には８０から１５０重量部の範囲内で含まれ得る。前記無機物が前記含有量範囲内に含まれる場合、縦圧縮が良好に行われるように電池の強度をさらに低めることによって、電池の過熱による爆発防止など、リチウム二次電池の安全性を向上させることができる。

【0063】

前記無機層の厚さは、０．５から７μｍの範囲内であり、具体的には１から６μｍの範囲内であり得る。前記無機層の厚さが前記範囲内である場合、電池の強度をさらに低めることによってリチウム二次電池の安全性をさらに向上させることができる。

【0064】

前記無機層は、前記無機物以外にバインダーをさらに含むことができる。

【0065】

前記バインダーは、前記有機層に含有されている前記バインダーと同一の物質を使用することができる。

【0066】

前記正極は、正極集電体と、前記正極集電体の上に位置する正極活物質層とを含む。

【0067】

前記正極集電体は、アルミニウムを使用することができるが、これに限定されない。

【0068】

前記正極活物質層は、正極活物質を含む。

【0069】

前記正極活物質は、リチウムの可逆的なインターカレーションおよびデインターカレーションが可能な化合物（リチエイテッドインターカレーション化合物）を使用することができ、具体的にはリチウム金属酸化物を使用することができる。

【0070】

前記リチウム金属酸化物は、具体的にコバルト、マンガン、ニッケルおよびアルミニウムから選択される少なくとも一つの金属とリチウムを含む酸化物を使用することができる。より具体的には、下記の化学式のうちのいずれか一つで表される化合物を使用することができる。

【0071】

Ｌｉ_ａＡ_１−ｂＸ_ｂＤ_２（０．９０≦ａ≦１．８、０≦ｂ≦０．５）；Ｌｉ_ａＡ_１−ｂＸ_ｂＯ_２−ｃＤ_ｃ（０．９０≦ａ≦１．８、０≦ｂ≦０．５、０≦ｃ≦０．０５）；Ｌｉ_ａＥ_１−ｂＸ_ｂＯ_２−ｃＤ_ｃ（０．９０≦ａ≦１．８、０≦ｂ≦０．５、０≦ｃ≦０．０５）；Ｌｉ_ａＥ_２−ｂＸ_ｂＯ_４−ｃＤ_ｃ（０．９０≦ａ≦１．８、０≦ｂ≦０．５、０≦ｃ≦０．０５）；Ｌｉ_ａＮｉ_{１−ｂ−ｃ}Ｃｏ_ｂＸ_ｃＤ_α（０．９０≦ａ≦１．８、０≦ｂ≦０．５、０≦ｃ≦０．０５、０＜α≦２）；Ｌｉ_ａＮｉ_{１−ｂ−ｃ}Ｃｏ_ｂＸ_ｃＯ_２−αＴ_α（０．９０≦ａ≦１．８、０≦ｂ≦０．５、０≦ｃ≦０．０５、０＜α＜２）；Ｌｉ_ａＮｉ_{１−ｂ−ｃ}Ｃｏ_ｂＸ_ｃＯ_２−αＴ_２（０．９０≦ａ≦１．８、０≦ｂ≦０．５、０≦ｃ≦０．０５、０＜α＜２）；Ｌｉ_ａＮｉ_{１−ｂ−ｃ}Ｍｎ_ｂＸ_ｃＤ_α（０．９０≦ａ≦１．８、０≦ｂ≦０．５、０≦ｃ≦０．０５、０＜α≦２）；Ｌｉ_ａＮｉ_{１−ｂ−ｃ}Ｍｎ_ｂＸ_ｃＯ_２−αＴ_α（０．９０≦ａ≦１．８、０≦ｂ≦０．５、０≦ｃ≦０．０５、０＜α＜２）；Ｌｉ_ａＮｉ_{１−ｂ−ｃ}Ｍｎ_ｂＸ_ｃＯ_２−αＴ_２（０．９０≦ａ≦１．８、０≦ｂ≦０．５、０≦ｃ≦０．０５、０＜α＜２）；Ｌｉ_ａＮｉ_ｂＥ_ｃＧ_ｄＯ_２（０．９０≦ａ≦１．８、０≦ｂ≦０．９、０≦ｃ≦０．５、０．００１≦ｄ≦０．１）；Ｌｉ_ａＮｉ_ｂＣｏ_ｃＭｎ_ｄＧ_ｅＯ_２（０．９０≦ａ≦１．８、０≦ｂ≦０．９、０≦ｃ≦０．５、０≦ｄ≦０．５、０．００１≦ｅ≦０．１）；Ｌｉ_ａＮｉＧ_ｂＯ_２（０．９０≦ａ≦１．８、０．００１≦ｂ≦０．１）；Ｌｉ_ａＣｏＧ_ｂＯ_２（０．９０≦ａ≦１．８、０．００１≦ｂ≦０．１）；Ｌｉ_ａＭｎ_１−ｂＧ_ｂＯ_２（０．９０≦ａ≦１．８、０．００１≦ｂ≦０．１）；Ｌｉ_ａＭｎ_２Ｇ_ｂＯ_４（０．９０≦ａ≦１．８、０．００１≦ｂ≦０．１）；Ｌｉ_ａＭｎ_１−ｇＧ_ｇＰＯ_４（０．９０≦ａ≦１．８、０≦ｇ≦０．５）；ＱＯ_２；ＱＳ_２；ＬｉＱＳ_２；Ｖ_２Ｏ_５；ＬｉＶ_２Ｏ_５；ＬｉＺＯ_２；ＬｉＮｉＶＯ_４；Ｌｉ_{（３−ｆ）}Ｊ_２（ＰＯ_４）_３（０≦ｆ≦２）；Ｌｉ_{（３−ｆ）}Ｆｅ_２（ＰＯ_４）_３（０≦ｆ≦２）；ＬｉＦｅＰＯ_４

【0072】

前記化学式において、Ａは、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｎ、およびこれらの組み合わせからなる群より選択される。Ｘは、Ａｌ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｓｒ、Ｖ、希土類元素およびこれらの組み合わせからなる群より選択される。Ｄは、Ｏ、Ｆ、Ｓ、Ｐ、およびこれらの組み合わせからなる群より選択される。Ｅは、Ｃｏ、Ｍｎ、およびこれらの組み合わせからなる群より選択される。Ｔは、Ｆ、Ｓ、Ｐ、およびこれらの組み合わせからなる群より選択される。Ｇは、Ａｌ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｓｒ、Ｖ、およびこれらの組み合わせからなる群より選択される。Ｑは、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｍｎ、およびこれらの組み合わせからなる群より選択される。Ｚは、Ｃｒ、Ｖ、Ｆｅ、Ｓｃ、Ｙ、およびこれらの組み合わせからなる群より選択される。Ｊは、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、およびこれらの組み合わせからなる群より選択される。

【0073】

前記リチウム金属酸化物は、より具体的に、リチウムニッケルコバルトマンガン酸化物、リチウムニッケルコバルトアルミニウム酸化物、またはこれらの組み合わせを使用することができ、これらのうち、好ましくは、前記リチウムニッケルコバルトマンガン酸化物と前記リチウムニッケルコバルトアルミニウム酸化物とを混合して使用することができる。

【0074】

前記正極活物質層は、前述した正極活物質以外に、バインダーと導電剤とをさらに含むことができる。

【0075】

前記バインダーは、正極活物質粒子を互いに良好に付着させ、また正極活物質を正極集電体に良好に付着させる役割を果たし、その代表的な例としては、ポリビニルアルコール、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ジアセチルセルロース、ポリ塩化ビニル、カルボキシル化されたポリ塩化ビニル、ポリビニルフルオライド、エチレンオキシドを含むポリマー、ポリビニルピロリドン、ポリウレタン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリビニリデンフルオライド、ポリエチレン、ポリプロピレン、スチレン−ブタジエンラバー、アクリル化スチレン−ブタジエンラバー、エポキシ樹脂、ナイロンなどを使用することができるが、これに限定されない。

【0076】

前記導電剤は、電極に導電性を付与するために使用されるものであって、構成される電池において化学変化を招かない電子伝導性材料であれば如何なるものでも使用可能であり、その例として、天然黒鉛、人造黒鉛、カーボンブラック、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、炭素繊維などの炭素系物質；銅、ニッケル、アルミニウム、銀などの金属粉末または金属繊維などの金属系物質；ポリフェニレン誘導体などの導電性ポリマー；またはこれらの混合物を含む導電性材料を使用することができる。

【0077】

前記負極は、負極集電体と、前記負極集電体上に位置した負極活物質層とを含む。

【0078】

前記負極集電体は、銅箔を使用することができる。

【0079】

前記負極活物質層は、負極活物質と、バインダーと、選択的に導電剤とを含む。

【0080】

前記負極活物質としては、リチウムイオンを可逆的にインターカレーション／デインターカレーションすることができる物質、リチウム金属、リチウム金属の合金、リチウムをドープおよび脱ドープすることができる物質、または遷移金属酸化物を含む。

【0081】

前記リチウムイオンを可逆的にインターカレーション／デインターカレーションすることができる物質としては、炭素物質であって、リチウム二次電池で一般に使用される炭素系負極活物質は如何なるものでも使用可能であり、その代表的な例としては、結晶質炭素、非晶質炭素またはこれらを共に使用することができる。前記結晶質炭素の例としては、無定形、板状、鱗片状（ｆｌａｋｅ）、球状または繊維状の天然黒鉛または人造黒鉛のような黒鉛が挙げられ、前記非晶質炭素の例としては、ソフトカーボン（ｓｏｆｔ ｃａｒｂｏｎ）またはハードカーボン（ｈａｒｄ ｃａｒｂｏｎ）、メソフェーズピッチ炭化物、焼成されたコークスなどが挙げられる。

【0082】

前記リチウム金属の合金としては、リチウムとＮａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｆｒ、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｓｉ、Ｓｂ、Ｐｂ、Ｉｎ、Ｚｎ、Ｂａ、Ｒａ、Ｇｅ、ＡｌおよびＳｎからなる群より選択される金属との合金を使用することができる。

【0083】

前記リチウムをドープおよび脱ドープすることができる物質としては、Ｓｉ、ＳｉＯ_ｘ（０＜ｘ＜２）、Ｓｉ−Ｃ複合体、Ｓｉ−Ｑ合金（前記Ｑは、アルカリ金属、アルカリ土類金属、１３族から１６族元素、遷移金属、希土類元素またはこれらの組み合わせであり、Ｓｉではない）、Ｓｎ、ＳｎＯ_２、Ｓｎ−Ｃ複合体、Ｓｎ−Ｒ（前記Ｒは、アルカリ金属、アルカリ土類金属、１３族から１６族元素、遷移金属、希土類元素またはこれらの組み合わせであり、Ｓｎではない）などが挙げられ、また、これらのうちの少なくとも一つとＳｉＯ_２とを混合して使用することもできる。前記ＱおよびＲの具体的な元素としては、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｒａ、Ｓｃ、Ｙ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｒｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｄｂ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｓｇ、Ｔｃ、Ｒｅ、Ｂｈ、Ｆｅ、Ｐｂ、Ｒｕ、Ｏｓ、Ｈｓ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｓｎ、Ｉｎ、Ｔｌ、Ｇｅ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｐｏまたはこれらの組み合わせが挙げられる。

【0084】

前記遷移金属酸化物としては、バナジウム酸化物、リチウムバナジウム酸化物などが挙げられる。

【0085】

前記バインダーは、負極活物質とアクリロニトリル系樹脂とを互いに良好に付着させ、また前記負極活物質とアクリロニトリル系樹脂を負極集電体に良好に付着させる役割を果たす。

【0086】

前記バインダーとしては、非水溶性バインダー、水溶性バインダーまたはこれらの組み合わせを使用することができる。

【0087】

前記非水溶性バインダーとしては、ポリ塩化ビニル、カルボキシル化されたポリ塩化ビニル、ポリビニルフルオライド、エチレンオキシドを含むポリマー、ポリビニルピロリドン、ポリウレタン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリビニリデンフルオライド、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミドイミド、ポリイミドまたはこれらの組み合わせが挙げられる。

【0088】

前記水溶性バインダーは、ゴム系バインダーまたは高分子樹脂バインダーであり得る。

【0089】

前記ゴム系バインダーは、スチレン−ブタジエンラバー、アクリル化スチレン−ブタジエンラバー（ＳＢＲ）、アクリロニトリル−ブタジエンラバー、アクリルゴム、ブチルゴム、フッ素ゴムおよびこれらの組み合わせから選択されるものであり得る。

【0090】

前記高分子樹脂バインダーは、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレンプロピレン共重合体、ポリエチレンオキシド、ポリビニルピロリドン、ポリエピクロロヒドリン、ポリホスファゼン、ポリアクリロニトリル、ポリスチレン、エチレンプロピレンジエン共重合体、ポリビニルピリジン、クロロスルフォン化ポリエチレン、ラテックス、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリビニルアルコールおよびこれらの組み合わせから選択されるものであり得る。

【0091】

前記負極バインダーとして水溶性バインダーを使用する場合、粘性を付与できるセルロース系化合物をさらに含むことができる。このセルロース系化合物としては、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、メチルセルロース、またはこれらのアルカリ金属塩などを１種以上混合して使用することができる。前記アルカリ金属としては、Ｎａ、ＫまたはＬｉを使用することができる。このような増粘剤の使用含量は、負極活物質１００重量部に対して０．１から３重量部の範囲内であり得る。

【0092】

前記導電剤は、電極に導電性を付与するために使用されるものであって、構成される電池において化学変化を招かない電子伝導性材料であれば如何なるものでも使用可能であり、その例として天然黒鉛、人造黒鉛、カーボンブラック、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、炭素繊維などの炭素系物質；銅、ニッケル、アルミニウム、銀などの金属粉末または金属繊維などの金属系物質；ポリフェニレン誘導体などの導電性ポリマー；またはこれらの混合物を含む導電性材料を使用することができる。

【0093】

前記負極は、前記負極活物質、前記バインダーおよび前記導電剤を溶媒中で混合して負極活物質組成物を製造し、前記負極活物質組成物を前記負極集電体に塗布して製造する。この時、前記溶媒としては、Ｎ−メチルピロリドンなどを使用することができるが、これに限定されない。

【0094】

前記電解液は、非水性有機溶媒と、リチウム塩とを含む。

【0095】

前記非水性有機溶媒は、電池の電気化学的反応に関与するイオンが移動できる媒質の役割を果たす。前記非水性有機溶媒としては、カーボネート系、エステル系、エーテル系、ケトン系、アルコール系および非プロトン性溶媒から選択され得る。前記カーボネート系溶媒としては、例えば、ジメチルカーボネート（ｄｉｍｅｔｈｙｌｃａｒｂｏｎａｔｅ、ＤＭＣ）、ジエチルカーボネート（ｄｉｅｔｈｙｌ ｃａｒｂｏｎａｔｅ、ＤＥＣ）、ジプロピルカーボネート（ｄｉｐｒｏｐｙｌ ｃａｒｂｏｎａｔｅ、ＤＰＣ）、メチルプロピルカーボネート（ｍｅｔｈｙｌｐｒｏｐｙｌ ｃａｒｂｏｎａｔｅ、ＭＰＣ）、エチルプロピルカーボネート（ｅｔｈｙｌｐｒｏｐｙｌ ｃａｒｂｏｎａｔｅ、ＥＰＣ）、メチルエチルカーボネート（ｍｅｔｈｙｌｅｔｈｙｌ ｃａｒｂｏｎａｔｅ、ＭＥＣ）、エチルメチルカーボネート（ｅｔｈｙｌｍｅｔｈｙｌ ｃａｒｂｏｎａｔｅ、ＥＭＣ）、エチレンカーボネート（ｅｔｈｙｌｅｎｅ ｃａｒｂｏｎａｔｅ、ＥＣ）、プロピレンカーボネート（ｐｒｏｐｙｌｅｎｅ ｃａｒｂｏｎａｔｅ、ＰＣ）、ブチレンカーボネート（ｂｕｔｙｌｅｎｅ ｃａｒｂｏｎａｔｅ、ＢＣ）などを使用することができる。

【0096】

特に、鎖状カーボネート化合物および環状カーボネート化合物を混合して使用する場合、誘電率を高めると同時に粘性が小さい溶媒として製造されることができてよい。この場合、環状カーボネート化合物および鎖状カーボネート化合物は、約１：１から１：９の範囲内の体積比に混合して使用することができる。

【0097】

また、前記エステル系溶媒としては、例えば、メチルアセテート、酢酸エチル、ｎ−プロピルアセテート、ジメチルアセテート、メチルプロピオネート、エチルプロピオネート、γ−ブチロラクトン、デカノライド（ｄｅｃａｎｏｌｉｄｅ）、バレロラクトン、メバロノラクトン（ｍｅｖａｌｏｎｏｌａｃｔｏｎｅ）、カプロラクトン（ｃａｐｒｏｌａｃｔｏｎｅ）などを使用することができる。前記エーテル溶媒としては、例えば、ジブチルエーテル、テトラグライム、ジグライム、ジメトキシエタン、２−メチルテトラヒドロフラン、テトラヒドロフランなどを使用することができ、前記ケトン系溶媒としては、シクロヘキサノンなどを使用することができる。また、前記アルコール系溶媒としては、エチルアルコール、イソプロピルアルコールなどを使用することができる。

【0098】

前記非水性有機溶媒は、単独または一つ以上混合して使用することができ、一つ以上混合して使用する場合の混合比率は、目的とする電池性能に応じて適切に調節することができる。

【0099】

前記電解液は、エチレンカーボネート、ピロカーボネートなどの過充電防止剤のような添加剤をさらに含むこともできる。

【0100】

前記リチウム塩は、有機溶媒に溶解されて、電池内でリチウムイオンの供給源として作用して基本的なリチウム二次電池の作動を可能とし、正極と負極との間のリチウムイオンの移動を促進する役割を果たす物質である。

【0101】

前記リチウム塩の具体的な例としては、ＬｉＰＦ_６、ＬｉＢＦ_４、ＬｉＳｂＦ_６、ＬｉＡｓＦ_６、ＬｉＮ（ＳＯ_３Ｃ_２Ｆ_５）_２、ＬｉＮ（ＣＦ_３ＳＯ_２）_２、ＬｉＣ_４Ｆ_９ＳＯ_３、ＬｉＣｌＯ_４、ＬｉＡｌＯ_２、ＬｉＡｌＣｌ_４、ＬｉＮ（Ｃ_ｘＦ_２ｘ＋１ＳＯ_２）（Ｃ_ｙＦ_２ｙ＋１ＳＯ_２）（ここで、ｘおよびｙは、自然数である）、ＬｉＣｌ、ＬｉＩ、ＬｉＢ（Ｃ_２Ｏ_４）_２（リチウムビスオキサラトボレート（ｌｉｔｈｉｕｍ ｂｉｓ（ｏｘａｌａｔｏ） ｂｏｒａｔｅ；ＬｉＢＯＢ）、またはこれらの組み合わせが挙げられる。

【0102】

前記リチウム塩の濃度は、約０．１Ｍから約２．０Ｍの範囲内で使用することがよい。リチウム塩の濃度が前記範囲に含まれる場合、電解液が適切な伝導度および粘度を有するため、優れた電解液性能を示すことができ、リチウムイオンが効果的に移動することができる。

【実施例】

【0103】

以下、本発明の具体的な実施例を提示する。ただし、下記の実施例は、本発明を具体的に例示し、説明するためのものに過ぎず、本発明はこれによって制限されない。

【0104】

また、ここに記載されない内容は、当該技術分野で熟練者であれば十分に技術的に類推できるため、その説明を省略する。
（実施例１）
（正極の製造）

【0105】

ＬｉＣｏＯ_２９８重量％、カーボンブラック１重量％およびポリビニリデンフルオライド１重量％をＮ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）溶媒に添加してスラリーを製造した。前記スラリーをアルミニウム（Ａｌ）薄膜に塗布および乾燥し、ロールプレス（ｒｏｌｌ ｐｒｅｓｓ）を行って正極を製造した。
（負極の製造）

【0106】

黒鉛９８重量％、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）１重量％およびカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）１重量％を水溶媒に添加してスラリーを製造した。前記スラリーを銅箔に塗布および乾燥し、ロールプレス（ｒｏｌｌ ｐｒｅｓｓ）を行って負極を製造した。
（セパレータの製造）

【0107】

アクリル系高分子（Ａｓａｈｉ社製、ＦＡ０１６Ａ）９７．５重量％をスチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）２．５重量％と共に水に混合して有機層組成物を製造した。

【0108】

粒子の大きさが０．６μｍであるＡｌＯ（ＯＨ）９５重量％をスチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）５重量％と共に水に混合して無機層組成物を製造した。

【0109】

０．１から１μｍの大きさの空隙を有し、ポリエチレン材質の第１基材の一面に前記無機層組成物を塗布して無機層を形成することによって、第１セパレータを製造した。

【0110】

０．１から１μｍの大きさの空隙を有し、ポリエチレン材質の第２基材の一面に前記無機層組成物を塗布して無機層を形成し、前記無機層が形成された第２基材の両面に前記有機層組成物を塗布して有機層を形成することによって、第２セパレータを製造した。

【0111】

このとき、前記第１基材および前記第２基材の厚さは、それぞれ９μｍであり、前記第１基材および前記第２基材のそれぞれの一面に形成された前記無機層の厚さは、それぞれ５μｍであり、前記有機層の断面厚さは、２μｍになるように形成した。
（電解液の製造）

【0112】

エチレンカーボネート、エチルメチルカーボネートおよびジメチルカーボネートを２：４：４の体積比に混合した混合溶媒に１．１５ＭのＬｉＰＦ_６を添加して、電解液を製造した。
（リチウム二次電池の作製）

【0113】

前記正極と、前記第１セパレータと、前記負極と、前記第２セパレータとを順次に積層して電極組立体を製造し、これに前記電解液を注入してリチウム二次電池を作製した。この時、前記第１セパレータの場合、前記第１基材の一面に形成された前記無機層は前記正極と対面するように、前記第２セパレータの場合、前記第２基材の一面に形成された前記無機層は前記負極と対面するように、図３の構造のように位置させてリチウム二次電池を作製した。
（実施例２）

【0114】

実施例１で使用された第１セパレータの代わりに０．１から１μｍの範囲内の大きさの空隙を有するポリエチレン材質の第１セパレータを使用したことを除いては、実施例１と同様な方法でリチウム二次電池を製造した。
（比較例１）

【0115】

実施例１におけるセパレータとリチウム二次電池を次のような方法で製造したことを除いては、実施例１と同様な方法でリチウム二次電池を製造した。

【0116】

０．１から１μｍの大きさの空隙を有し、ポリエチレン材質の第１基材の一面に前記無機層組成物を塗布して無機層を形成し、前記無機層が形成された第１基材の両面に前記有機層組成物を塗布して有機層を形成することによって、第１セパレータを製造した。

【0117】

同様に、０．１から１μｍの範囲内の大きさの空隙を有し、ポリエチレン材質の第２基材の一面に前記無機層組成物を塗布して無機層を形成し、前記無機層が形成された第２基材の両面に前記有機層組成物を塗布して有機層を形成することによって、第２セパレータを製造した。

【0118】

このとき、前記第１基材および前記第２基材の厚さは、それぞれ９μｍであり、前記第１基材および前記第２基材のそれぞれの一面に形成された前記無機層の厚さは、それぞれ５μｍであり、前記有機層の断面厚さは、２μｍになるように形成した。

【0119】

前記正極と、前記第１セパレータと、前記負極と、前記第２セパレータとを順次に積層して電極組立体を製造し、これに前記電解液を注入してリチウム二次電池を作製した。このとき、前記第１セパレータの場合、前記第１基材の一面に形成された前記無機層は前記正極と対面するように、前記第２セパレータの場合、前記第２基材の一面に形成された前記無機層は前記正極と対面するように位置させてリチウム二次電池を作製した。
（比較例２）

【0120】

実施例１におけるセパレータとリチウム二次電池を次のような方法で製造したことを除いては、実施例１と同様な方法でリチウム二次電池を製造した。

【0121】

０．１から１μｍの範囲内の大きさの空隙を有し、ポリエチレン材質の第１基材の一面に前記無機層組成物を塗布して無機層を形成することによって第１セパレータを製造した。また、０．１から１μｍの範囲内の大きさの空隙を有するポリエチレン材質の第２セパレータを使用した。

【0122】

この時、前記第１基材および前記第２基材の厚さは、それぞれ９μｍであり、前記第１基材の一面に形成された前記無機層の厚さは、それぞれ５μｍになるように形成した。

【0123】

前記正極と、前記第１セパレータと、前記負極と、前記第２セパレータとを順次に積層して電極組立体を製造し、これに前記電解液を注入してリチウム二次電池を作製した。このとき、前記第１セパレータの場合、前記第１基材の一面に形成された前記無機層は前記正極と対面するように位置させてリチウム二次電池を作製した。（評価１：電極組立体の厚さ測定）

【0124】

実施例１および２と比較例１および２で製造された電極組立体の厚さをハイトゲージ（ｈｅｉｇｈｔ ｇａｕｇｅ）測定器を用いて測定し、その結果を下記表１に示した。
（評価２：電極組立体の強度測定）

【0125】

実施例１および２と比較例１および２で製造された電極組立体の強度を測定するために、万能測定器（ＡＭＥＴＥＫ、ＬＬＯＹＤ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ）を用いて圧縮限度テスト（ｃｏｍｐｒｅｓｓ ｌｉｍｉｔ ｔｅｓｔ）を施し、その結果を下記表１に示した。
（評価３：リチウム二次電池の充電後の膨張（ｓｗｅｌｌｉｎｇ）評価）

【0126】

実施例１および２と比較例１および２のリチウム二次電池を次のような条件で充放電し、充電以降の膨張程度を評価するためにセルを解体して正極、負極およびセパレータのそれぞれの厚さの変化を測定し、その結果を下記表１に示した。

【0127】

充電条件：ＣＣ−ＣＶ／４．３５Ｖ／０．５Ｃ／０．１Ｃカットオフ

【0128】

放電条件：ＣＣ／１．０Ｃ／３．５Ｖカットオフ

【表1】

【0129】

前記表１によると、接着力を有するセパレータと接着力を有していないセパレータとを共に使用しながら、少なくとも一つの無機層が負極と対面するように設計された実施例１および２の場合、厚さが薄いリチウム二次電池を実現することができるだけでなく、充電後の電池の膨張が最少化し、電池の強度が顕著に低くなって電池の安全性が向上することが分かる。

【0130】

反面、二つのセパレータ共に接着力を有する比較例１は、充電後の電池の膨張が発生し、電池の強度が非常に高くて電池の安全性を確保することが困難であり、二つのセパレータ共に接着力を有していない比較例２は、充電後の電池の膨張が発生するだけでなく、電池の初期厚さが厚くて使用が困難であることが分かる。

【0131】

以上で、本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明の権利範囲はこれに限定されず、特許請求の範囲で定義している本発明の基本概念を利用した当業者の様々な変形および改良形態も本発明の権利範囲に属する。

【符号の説明】

【0132】

１０、２０、３０、４０、１００…リチウム二次電池
１１、２１、３１、４１、１１０…正極
１２、２２、３２、４２、１２０…負極
１３、２３、３３、４３、１３０…第１セパレータ
１４、２４、３４、４４、１３０’…第２セパレータ
１５、２５、３５、４５…第１基材
１６、２６、３６、４６…第２基材
１７、２７、３７、４７…無機層
１８、２８、３８、４８…有機層
１４０…電極組立体
１５０…ケース

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】