(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気化学素子であって、
（ａ）多数の気孔を持つ多孔性基材と、
前記多孔性基材の上面に形成され、カソード活物質粒子及び第１バインダー高分子の混合物から形成されてなる第１多孔性コーティング層と、並びに
前記多孔性基材の下面に形成され、アノード活物質粒子及び第２バインダー高分子の混合物から形成されてなる第２多孔性コーティング層とを備えた複合分離膜と、
（ｂ）前記第１多孔性コーティング層と対向するように設けられたカソード電流集電体と、並びに
（ｃ）前記第２多孔性コーティング層と対向するように設けられたアノード電流集電体とから構成されてなる電極構造体とを備えてなり、
前記第１多孔性コーティング層と前記第２多孔性コーティング層に形成される気孔の大きさがそれぞれ０.００１ないし１０μmの範囲であり、
前記第１多孔性コーティング層と前記第２多孔性コーティング層における気孔度がそれぞれ１０ないし９０％の範囲であり、
前記第１バインダー高分子及び第２バインダー高分子が、それぞれ、下記（Ａ）及び（Ｂ）：
（Ａ）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（polyvinylidenefluoride‐co‐hexafluoropropylene）、ポリビニリデンフルオライド‐クロロトリフルオロエチレン（polyvinylidene fluoride‐co‐chlorotrifluoroethylene）及びポリビニリデンフルオライド‐トリクロロエチレン（polyvinylidenefluoride‐co‐trichloroethylene）からなる群より選択された何れか１つのものと、及び
（Ｂ）シアノエチルプルラン（cyanoethylpullulan）及びプルラン（pullulan）からなる群より選択された何れか１つのものとの混合物を含んでなる、電気化学素子。
【請求項２】
（ａ）多数の気孔を持つ多孔性基材と、
前記多孔性基材の上面に形成され、カソード活物質粒子及び第１バインダー高分子の混合物から形成された第１多孔性コーティング層を備えた複合分離膜と、
（ｂ）前記第１多孔性コーティング層と対向するように設けられたカソード電流集電体と、及び
（ｃ）前記多孔性基材の下面と対向するように設けられてなり、アノード活物質層がアノード電流集電体の上面に形成されたアノードとから構成されてなる電極構造体とを備えてなり、
前記第１多孔性コーティング層に形成される気孔の大きさが０.００１ないし１０μmの範囲であり、
前記第１多孔性コーティング層における気孔度が１０ないし９０％の範囲であり、
前記第１バインダー高分子が下記（Ａ）及び（Ｂ）：
（Ａ）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、ポリビニリデンフルオライド‐クロロトリフルオロエチレン及びポリビニリデンフルオライド‐トリクロロエチレンからなる群より選択された何れか１つのものと、及び
（Ｂ）シアノエチルプルラン及びプルランからなる群より選択された何れか１つのものとの混合物を含んでなる、電気化学素子。
【請求項３】
（ａ）多数の気孔を持つ多孔性基材と、
前記多孔性基材の下面に形成され、アノード活物質粒子及び第２バインダー高分子の混合物から形成された第２多孔性コーティング層とを備えた複合分離膜と、
（ｂ）前記第２多孔性コーティング層と対向するように設けられたアノード電流集電体と、及び
（ｃ）前記多孔性基材の上面と対向するように設けられており、カソード活物質層がカソード電流集電体の下面に形成されたカソードとから構成されてなる電極構造体とを備えてなり、
前記第２多孔性コーティング層に形成される気孔の大きさが０.００１ないし１０μmの範囲であり、
前記第２多孔性コーティング層における気孔度が１０ないし９０％の範囲であり、
前記第２バインダー高分子が、下記（Ａ）及び（Ｂ）：
（Ａ）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、ポリビニリデンフルオライド‐クロロトリフルオロエチレン及びポリビニリデンフルオライド‐トリクロロエチレンからなる群より選択された何れか１つのものと、及び、
（Ｂ）シアノエチルプルラン及びプルランからなる群より選択された何れか１つのものとの混合物を含んでなる、電気化学素子。
【請求項４】
前記カソード活物質粒子が、ＬｉＣｏＯ2、ＬｉＮｉＯ2、ＬｉＭｎ2Ｏ4、ＬｉＣｏＰＯ4、ＬｉＦｅＰＯ4、ＬｉＮｉＭｎＣｏＯ2、ＬｉＮｉ1‐x‐y‐zＣｏxＭ１yＭ２zＯ2（Ｍ１及びＭ２は、互いに独立して、Ａｌ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｖ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｗ、Ｔａ、Ｍｇ及びＭｏからなる群より選択された何れか一つであり、ｘ、ｙ及びｚは、互いに独立して、酸化物組成元素の原子分率として０≦x＜０.５、０≦y＜０.５、０≦z＜０.５である）からなる群より選択された何れか一つのカソード活物質粒子またはこれらのうち２種以上の混合物であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の電気化学素子。
【請求項５】
前記アノード活物質粒子が、天然黒鉛、人造黒鉛、炭素質材料、ＬＴＯ、シリコン（Ｓｉ）及び錫（Ｓｎ）からなる群より選択された何れか一つのアノード活物質粒子またはこれらのうち２種以上の混合物であることを特徴とする請求項１又は３に記載の電気化学素子。
【請求項６】
前記カソード活物質粒子の大きさが、０.００１ないし１０μmであることを特徴とする、請求項１又は２に記載の電気化学素子。
【請求項７】
前記アノード活物質粒子の大きさが、０.００１ないし１０μmであることを特徴とする、請求項１又は３に記載の電気化学素子。
【請求項８】
前記第１多孔性コーティング層のカソード活物質粒子と第１バインダー高分子との重量比が、５０:５０ないし９９:１であることを特徴とする請求項１又は２に記載の電気化学素子。
【請求項９】
前記第２多孔性コーティング層のアノード活物質粒子と第２バインダー高分子との重量比が、５０:５０ないし９９:１であることを特徴とする、請求項１又は３に記載の電気化学素子。
【請求項１０】
前記第１バインダー高分子が、溶解度指数が１５ないし４５ＭＰａ1/2であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の電気化学素子。
【請求項１１】
前記第２バインダー高分子が、溶解度指数が１５ないし４５ＭＰａ1/2であることを特徴とする、請求項１又は３に記載の電気化学素子。
【請求項１２】
前記第１多孔性コーティング層の厚さが、０.０１ないし２００μmであることを特徴とする、請求項１又は２に記載の電気化学素子。
【請求項１３】
前記第２多孔性コーティング層の厚さが、０.０１ないし２００μmであることを特徴とする、請求項１又は３に記載の電気化学素子。
【請求項１４】
前記多孔性基材が、ポリオレフィン系多孔性基材であることを特徴とする、請求項１〜１３の何れか一項に記載の電気化学素子。
【請求項１５】
前記多孔性基材の厚さが、１ないし２００umであることを特徴とする、請求項１〜１４の何れか一項に記載の電気化学素子。
【請求項１６】
前記第１多孔性コーティング層が、導電材をさらに含むことを特徴とする、請求項１又は２に記載の電気化学素子。
【請求項１７】
前記第２多孔性コーティング層が、導電材をさらに含むことを特徴とする、請求項１又は３に記載の電気化学素子。
【請求項１８】
前記電気化学素子が、リチウム二次電池であることを特徴とする、請求項１〜１７の何れか一項に記載の電気化学素子。
【請求項１９】
電気化学素子の製造方法であって、
（Ｓ１）多数の気孔を持つ多孔性基材の上面に、カソード活物質粒子が分散された第１バインダー高分子溶液を付与し乾燥させて第１多孔性コーティング層を有する多孔性基材を用意する段階と、
（Ｓ２）前記第１多孔性コーティング層を有する多孔性基材の下面に、アノード活物質粒子が分散された第１バインダー高分子溶液を付与して乾燥させて第２多孔性コーティング層が形成された複合分離膜を製造する段階と、及び
（Ｓ３）カソード電流集電体及びアノード電流集電体の間に、前記複合分離膜の第１多孔性コーティング層及び第２多孔性コーティング層がそれぞれ対向するように複合分離膜を介在させて電極構造体を製造する段階とを含んでなり、
前記第１多孔性コーティング層と前記第２多孔性コーティング層に形成される気孔の大きさがそれぞれ０.００１ないし１０μmの範囲であり、
前記第１多孔性コーティング層と前記第２多孔性コーティング層における気孔度がそれぞれ１０ないし９０％の範囲であり、
前記第１バインダー高分子及び前記第２バインダー高分子が、それぞれ、
下記（Ａ）及び（Ｂ）：  
（Ａ）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、ポリビニリデンフルオライド‐クロロトリフルオロエチレン及びポリビニリデンフルオライド‐トリクロロエチレンからなる群より選択された何れか１つのものと、及び
（Ｂ）シアノエチルプルラン及びプルランからなる群より選択された何れか１つのものとの混合物を含んでなる、製造方法。
【請求項２０】
（Ｓ１）多数の気孔を持つ多孔性基材の上面に、カソード活物質粒子が分散された第１バインダー高分子溶液を付与し乾燥させて第１多孔性コーティング層を有する複合分離膜を用意する段階と、
（Ｓ２）アノード活物質層がアノード電流集電体の上面に形成させてなるアノードを用意する段階と、及び
（Ｓ３）カソード電流集電体及び前記アノードの間に、前記複合分離膜の第１多孔性コーティング層及び多孔性基材の下面がそれぞれ対向するように複合分離膜を介在させて電極構造体を製造する段階を含んでなり、
前記第１多孔性コーティング層に形成される気孔の大きさが０.００１ないし１０μmの範囲であり、
前記第１多孔性コーティング層における気孔度が１０ないし９０％の範囲であり、
前記第１バインダー高分子が、下記（Ａ）及び（Ｂ）：  
（Ａ）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、ポリビニリデンフルオライド‐クロロトリフルオロエチレン及びポリビニリデンフルオライド‐トリクロロエチレンからなる群より選択された何れか１つのものと、及び、
（Ｂ）シアノエチルプルラン及びプルランからなる群より選択された何れか１つのものとの混合物を含んでなる、製造方法。
【請求項２１】
（Ｓ１）多数の気孔を持つ多孔性基材の下面に、アノード活物質粒子が分散された第２バインダー高分子溶液を付与し乾燥させて第２多孔性コーティング層が形成された複合分離膜を用意する段階と、
（Ｓ２）カソード活物質層がカソード電流集電体の下面に形成されたカソードを用意する段階と、及び
（Ｓ３）前記カソード及びアノード電流集電体の間に、前記複合分離膜の多孔性基材の上面及び第２多孔性コーティング層がそれぞれ対向するように複合分離膜を介在させて電極構造体を製造する段階とを含んでなり、
前記第２多孔性コーティング層に形成される気孔の大きさが０.００１ないし１０μmの範囲であり、
前記第２多孔性コーティング層における気孔度が１０ないし９０％の範囲であり、
前記第２バインダー高分子が、下記（Ａ）及び（Ｂ）：  
（Ａ）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、ポリビニリデンフルオライド‐クロロトリフルオロエチレン及びポリビニリデンフルオライド‐トリクロロエチレンからなる群より選択された何れか１つのものと、及び
（Ｂ）シアノエチルプルラン及びプルランからなる群より選択された何れか１つのものとの混合物を含んでなる、製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気化学素子及びその製造方法に関するものであって、より詳しくは、多孔性基材の表面にフィラー粒子とバインダー高分子との混合物で多孔性コーティング層が形成された複合分離膜を備えた電極構造体が適用された電気化学素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、エネルギー貯蔵技術に対する関心がますます高まっている。携帯電話、カムコーダ、及びノートＰＣ、ひいては電気自動車のエネルギーまで適用分野が拡大されるに伴って、電気化学素子の研究及び開発に対する努力がますます具体化されている。電気化学素子はこのような点から最も注目されている分野であり、その中でも充放電の可能な二次電池の開発は関心の焦点になっている。最近には、このような電池を開発するにおいて容量密度及び比エネルギーを向上させるために、新しい電極と電池の設計に対する研究開発が行われている。
【０００３】
現在使用されている二次電池のうち、１９９０年代の初めに開発されたリチウム二次電池は、水溶液電解液を用いるＮｉ‐ＭＨ、Ｎｉ‐Ｃｄ、硫酸‐鉛電池などの従来の電池に比べて、駆動電圧が高くエネルギー密度が遥かに大きいという長所から脚光を浴びている。しかし、このようなリチウムイオン電池は有機電解液の使用に伴う発火及び爆発などの安全問題が存在し、製造がややこしいという短所がある。近年のリチウムイオン高分子電池は、このようなリチウムイオン電池の弱点を改善して次世代電池の１つとして挙げられているが、いまだに電池の容量がリチウムイオン電池と比較して相対的に低く、特に低温における放電容量が十分ではなく、これに対する改善が求められている。
【０００４】
前述のような電気化学素子は、多くのメーカで生産されているがそれらの安全性特性はそれぞれ異なる様相を呈する。このような電気化学素子の安全性確保は非常に重要である。最も重要な考慮事項は、電気化学素子が誤作動するときユーザに傷害を負わせてはいけないということであり、このような目的から安全規格では電気化学素子内の発火及び発煙などを厳しく規制している。電気化学素子の安全性特性において、電気化学素子が過熱されて熱暴走が起きるか又は分離膜が貫通される場合には、爆発を起こす恐れが大きい。特に、電気化学素子の分離膜として通常用いられるポリオレフィン系多孔性基材は、材料的特性と延伸を含む製造工程上の特性によって１００度以上の温度で激しい熱収縮挙動を見せることで、カソードとアノード間の短絡を起こすという問題点がある。
【０００５】
このような電気化学素子の安全性問題を解決するために、特許文献１（韓国特許公開第１０‐２００６‐４１６４９号公報）、特許文献２（韓国特許公開第１０‐２００６‐７２０６５号公報）、特許文献３（韓国特許公開第１０‐２００７‐２３１号公報）などには、多数の気孔を持つ多孔性基材の少なくとも一面に、無機物粒子のようなフィラー粒子とバインダー高分子との混合物からなる多孔性コーティング層をコートした複合分離膜を開示している。複合分離膜において、多孔性基材にコートされた多孔性コーティング層内のフィラー粒子は、多孔性コーティング層の物理的形態を維持することができる一種のスペーサの役割をすることで、電気化学素子が過熱される場合にも、多孔性基材の熱収縮が抑制される。また、フィラー粒子の間には空き空間（ｉｎｔｅｒｓｔｉｔｉａｌ ｖｏｌｕｍｅ）が存在して微細気孔を形成する。
【０００６】
このように、多孔性基材に形成された多孔性コーティング層は電気化学素子の安全性向上に寄与する。従来技術に従って多孔性コーティング層の形成に用いられるフィラー粒子としては、ＢａＴｉＯ３、Ｐｂ（Ｚｒ、Ｔｉ）Ｏ３（ＰＺＴ）、ＺｒＯ２、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２、リチウムホスフェート（Ｌｉ３ＰＯ４）、リチウムチタンホスフェート（ＬｉｘＴｉｙ（ＰＯ４）３、０＜ｘ＜２、０＜ｙ＜３）などの粒子を用いるが、このようなフィラー粒子は、電気化学的な特性上、電極活物質の機能を代替するのではない。従って、多孔性コーティング層が形成された複合分離膜は、カソード活物質層がコートされたカソード電流集電体と、アノード活物質層がコートされたアノード電流集電体の間に介在されて電極構造体として組み立てられる。このような構造の電極構造体は多孔性コーティング層のコーティング工程及び電極活物質のコーティング工程を経なければならないので、製造工程が複雑であって経済性が低下する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】韓国特許公開第１０‐２００６‐４１６４９号公報
【特許文献２】韓国特許公開第１０‐２００６‐７２０６５号公報
【特許文献３】韓国特許公開第１０‐２００７‐２３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明が解決しようとする課題は、多孔性基材に多孔性コーティング層を導入することで、熱的安定性に優れていながらも経済的な電気化学素子を提供することにある。
【０００９】
本発明が解決しようとする他の課題は、熱的安定性に優れている電気化学素子を簡単に且つ経済的に製造する方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記課題を達成するために、本発明による電気化学素子は、
（ａ）多数の気孔を持つ多孔性基材、前記多孔性基材の上面に付与（コート）され、カソード活物質粒子及び第１バインダー高分子の混合物から形成された第１多孔性コーティング層、並びに前記多孔性基材の下面に付与（コート）され、アノード活物質粒子及び第２バインダー高分子の混合物から形成された第２多孔性コーティング層を備えた複合分離膜；
（ｂ）前記第１多孔性コーティング層と対向するように設けられたカソード電流集電体；及び
（ｃ）前記第２多孔性コーティング層と対向するように設けられたアノード電流集電体からなった電極構造体を含む。
【００１１】
本発明の他の面による電気化学素子は、
（ａ）多数の気孔を持つ多孔性基材、前記多孔性基材の上面に付与（コート）され、カソード活物質粒子及び第１バインダー高分子の混合物から形成された第１多孔性コーティング層を備えた複合分離膜；
（ｂ）前記第１多孔性コーティング層と対向するように設けられたカソード電流集電体；及び
（ｃ）前記多孔性基材の下面と対向するように設けられており、アノード活物質層がアノード電流集電体の上面にコートされたアノードからなった電極構造体を含む。
【００１２】
本発明のさらに他の面による電気化学素子は、
（ａ）多数の気孔を持つ多孔性基材、前記多孔性基材の下面に付与（コート）され、アノード活物質粒子及び第２バインダー高分子の混合物から形成された第２多孔性コーティング層を備えた複合分離膜；
（ｂ）前記第２多孔性コーティング層と対向するように設けられたアノード電流集電体；及び
（ｃ）前記多孔性基材の上面と対向するように設けられており、カソード活物質層がカソード電流集電体の下面に付与（コート）されたカソードからなった電極構造体を含む。
【００１３】
また、本発明による電気化学素子の製造方法は、
（Ｓ１）多数の気孔を持つ多孔性基材の上面に、カソード活物質粒子が分散された第１バインダー高分子溶液を付与（コート）し乾燥させて第１多孔性コーティング層が形成された多孔性基材を用意する段階；
（Ｓ２）前記第１多孔性コーティング層が形成された多孔性基材の下面に、アノード活物質粒子が分散された第１バインダー高分子溶液を付与（コート）し乾燥させて第２多孔性コーティング層が形成された複合分離膜を製造する段階；及び
（Ｓ３）カソード電流集電体及びアノード電流集電体の間に、前記複合分離膜の第１多孔性コーティング層及び第２多孔性コーティング層がそれぞれ対向するように複合分離膜を介在させて電極構造体を製造する段階を含む。
【００１４】
本発明の他の面による電気化学素子の製造方法は、
（Ｓ１）多数の気孔を持つ多孔性基材の上面に、カソード活物質粒子が分散された第１バインダー高分子溶液を付与（コート）し乾燥させて第１多孔性コーティング層が形成された複合分離膜を用意する段階；
（Ｓ２）アノード活物質層がアノード電流集電体の上面に付与（コート）されたアノードを用意する段階；及び
（Ｓ３）カソード電流集電体及び前記アノードの間に、前記複合分離膜の第１多孔性コーティング層及び多孔性基材の下面がそれぞれ対向するように複合分離膜を介在させて電極構造体を製造する段階を含む。
【００１５】
本発明のさらに他の面による電気化学素子の製造方法は、
（Ｓ１）多数の気孔を持つ多孔性基材の下面に、アノード活物質粒子が分散された第２バインダー高分子溶液を付与（コート）し乾燥させて第２多孔性コーティング層が形成された複合分離膜を用意する段階；
（Ｓ２）カソード活物質層がカソード電流集電体の下面に付与（コート）されたカソードを用意する段階；及び
（Ｓ３）前記カソード及びアノード電流集電体の間に、前記複合分離膜の多孔性基材の上面及び第２多孔性コーティング層がそれぞれ対向するように複合分離膜を介在させて電極構造体を製造する段階を含む。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施例に従って電気化学素子の電極構造体に備えられた複合分離膜を概略的に示す断面図である。
【図２】本発明による電気化学素子の電極構造体を概略的に示す分解断面図である。
【図３】本発明による電気化学素子の電極構造体を概略的に示す分解断面図である。
【図４】本発明による電気化学素子の電極構造体を概略的に示す分解断面図である。
【図５】実施例１の電池及び対照群の電池に対する容量を測定したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明について詳しく説明する。これに先立って、本明細書及び請求範囲に使われた用語や単語は通常的や辞書的な意味に限定して解釈されてはいけず、発明者は自らの発明を最善の方法で説明するために用語の概念を適切に定義することができるという原則に則して、本発明の技術的思想に符合する意味と概念とに解釈されなければならない。
【００１８】
図１は、本発明の一実施例に従って電気化学素子の電極構造体に備えられた複合分離膜を概略的に示す断面図であり、図２は、図１の複合分離膜を備えた電極構造体を概略的に示す分解断面図である。
【００１９】
複合分離膜１０ａは、多数の気孔を持つ多孔性基材１の両面にそれぞれコートされた第１多孔性コーティング層２及び第２多孔性コーティング層５を備える。多孔性基材１の上面にコートされた第１多孔性コーティング層はカソード活物質粒子３及び第１バインダー高分子４の混合物を含んで形成される。また、多孔性基材１の下面にコートされた第２多孔性コーティング層はアノード活物質粒子６及び第２バインダー高分子７の混合物を含んで形成される。
【００２０】
このような複合分離膜１０ａの多孔性コーティング層２、５は知られたように多孔性基材１の熱的安定性を向上させる。さらに、カソード活物質粒子３を含む第１多孔性コーティング層２は電気化学素子のカソード活物質層としての機能を行う。また、アノード活物質粒子６を含む第２多孔性コーティング層５は電気化学素子のアノード活物質層としての機能を行う。
【００２１】
これによって、図１の複合分離膜１０ａを備える電極構造体は電流集電体の表面に対するカソード活物質層とアノード活物質層のコーティングが省略される。すなわち、図２に示すように、多数の気孔を持つ多孔性基材１の両面にそれぞれコートされた第１多孔性コーティング層２及び第２多孔性コーティング層５を備えた複合分離膜１０ａは、電極活物質層のコーティングが省略されたカソード電流集電体２０とアノード電流集電体３０の間に介在されて電極構造体１００ａとして製造される。カソード電流集電体２０はカソード活物質粒子を含む第１多孔性コーティング層２と対向するように設けられ、アノード電流集電体３０はアノード活物質粒子を含む第２多孔性コーティング層５と対向するように設けられる。
【００２２】
本発明の他の面によれば、多孔性基材の一面に第１多孔性コーティング層のみコートされた複合分離膜が電極構造体に適用できる。
【００２３】
図３を参照すれば、複合分離膜１０ｂは、多数の気孔を持つ多孔性基材１の上面にのみコートされた第１多孔性コーティング層２を備える。多孔性基材１の上面にコートされた第１多孔性コーティング層２はカソード活物質粒子及び第１バインダー高分子の混合物を含んで形成される。第１多孔性コーティング層２は知られたように多孔性基材１の熱的安定性を向上させる。さらに、カソード活物質粒子を含む第１多孔性コーティング層２は電気化学素子のカソード活物質層としての機能を行う。
【００２４】
前述の複合分離膜１０ｂを備える電極構造体１００ｂは、カソード電流集電体の表面に対するカソード活物質層のコーティングが省略される。すなわち、図３に示すように、多数の気孔を持つ多孔性基材１の上面にコートされた第１多孔性コーティング層２を備えた複合分離膜１０ｂは、カソード活物質層のコーティングが省略されたカソード電流集電体２０と、アノード活物質層４０がアノード電流集電体３０の上面にコートされたアノードの間に介在されて電極構造体１００ｂとして製造される。カソード電流集電体２０はカソード活物質粒子を含む第１多孔性コーティング層２と対向するように設けられ、アノードはアノード活物質層４０が多孔性基材１の下面と対向するように設けられる。
【００２５】
本発明のさらに他の面によれば、多孔性基材の一面に第２多孔性コーティング層のみコートされた複合分離膜が電極構造体に適用できる。
【００２６】
図４を参照すれば、複合分離膜１０ｃは、多数の気孔を持つ多孔性基材１の下面にのみコートされた第２多孔性コーティング層５を備える。多孔性基材１の下面にコートされた第２多孔性コーティング層５はアノード活物質粒子及び第２バインダー高分子の混合物を含んで形成される。第２多孔性コーティング層５は知られたように多孔性基材１の熱的安定性を向上させる。さらに、アノード活物質粒子を含む第２多孔性コーティング層５は電気化学素子のアノード活物質層の機能を行う。
【００２７】
前述の複合分離膜１０ｃを備える電極構造体１００ｃは、アノード電流集電体の表面に対するアノード活物質層のコーティングが省略される。すなわち、図４に示すように、多数の気孔を持つ多孔性基材１の下面にコートされた第２多孔性コーティング層５を備えた複合分離膜１０ｃは、アノード活物質層のコーティングが省略されたアノード電流集電体３０と、カソード活物質層５０がカソード電流集電体２０の下面にコートされたカソードの間に介在されて電極構造体１００ｃとして製造される。アノード電流集電体３０はアノード活物質粒子を含む第２多孔性コーティング層５と対向するように設けられ、カソードはカソード活物質層５０が多孔性基材１の上面と対向するように設けられる。
【００２８】
前述の電極構造体１００ａ、１００ｂにおいて、第１多孔性コーティング層２に含有されるカソード活物質粒子としては、電気化学素子に用いられる通常のカソード活物質粒子を用いることができる。例えば、従来電気化学素子に用いられる通常のカソード活物質粒子である、ＬｉＣｏＯ２、ＬｉＮｉＯ２、ＬｉＭｎ２Ｏ４、ＬｉＣｏＰＯ４、ＬｉＦｅＰＯ４、ＬｉＮｉＭｎＣｏＯ２、ＬｉＮｉ１‐ｘ‐ｙ‐ｚＣｏｘＭ１ｙＭ２ｚＯ２（Ｍ１及びＭ２は、互いに独立して、Ａｌ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｖ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｗ、Ｔａ、Ｍｇ及びＭｏからなる群より選択された何れか一つであり、ｘ、ｙ及びｚは、互いに独立して、酸化物組成元素の原子分率として０≦x＜０.５、０≦y＜０.５、０≦z＜０.５である）などからなった粒子が用いられ得るが、これに限定されない。これらはそれぞれ単独でまたはこれらのうち２種以上を混合して用いることができる。
【００２９】
また、第１多孔性コーティング層２に含有される第１バインダー高分子としては、当業界で多孔性基材に多孔性コーティング層を形成するのに通常用いられる高分子を用いることができる。特に、ガラス転移温度（ｇｌａｓｓ ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ、Ｔｇ）が−２００ないし２００℃である高分子を用いることが望ましい。これは、最終的に形成される多孔性コーティング層の柔軟性及び弾性などのような機械的物性を向上させることができるからである。このような第１バインダー高分子はカソード活物質粒子の間を連結及び安定的に固定させるバインダーの役割を充実に行うことで、第１多孔性コーティング層が導入された複合分離膜の機械的物性の低下防止に寄与する。
【００３０】
また、第１バインダー高分子はイオン伝導能力を必ず有する必要はないが、イオン伝導能力を有する高分子を用いる場合電気化学素子の性能をさらに向上させることができる。従って、第１バインダー高分子は可能な限り誘電率定数が高いことが望ましい。実際に、電解液における塩の解離度は電解液溶媒の誘電率定数に依存するので、第１バインダー高分子の誘電率定数が高いほど電解質における塩の解離度を向上させることができる。このようなバインダー高分子の誘電率定数は１.０ないし１００（測定周波数＝１ｋＨｚ）の範囲が使用可能であり、特に１０以上であることが望ましい。
【００３１】
前述の機能の以外に、第１バインダー高分子は液体電解液の含浸時にゲル化されることで高い電解液含浸率（ｄｅｇｒｅｅ ｏｆ ｓｗｅｌｌｉｎｇ）を示すことができる特徴を持つことができる。これによって、溶解度指数が１５ないし４５ＭＰａ１／２である高分子が望ましく、さらに望ましくは１５ないし２５ＭＰａ１／２及び３０ないし４５ＭＰａ１／２の範囲である。従って、ポリオレフィン類のような疎水性高分子よりは極性基を多く持つ親水性高分子を用いることが望ましい。溶解度指数が１５ＭＰａ１／２未満及び４５ＭＰａ１／２を超過する場合、通常の電池用液体電解液によって含浸されにくいからである。
【００３２】
このような高分子の非制限的な例としては、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（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌｉｄｅｎｅ ｆｌｕｏｒｉｄｅ‐ｃｏ‐ｈｅｘａｆｌｕｏｒｏｐｒｏｐｙｌｅｎｅ）、ポリビニリデンフルオライド‐トリクロロエチレン（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌｉｄｅｎｅ ｆｌｕｏｒｉｄｅ‐ｃｏ‐ｔｒｉｃｈｌｏｒｏｅｔｈｙｌｅｎｅ）、ポリメチルメタクリレート（ｐｏｌｙｍｅｔｈｙｌｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ）、ポリアクリロニトリル（ｐｏｌｙａｃｒｙｌｏｎｉｔｒｉｌｅ）、ポリビニルピロリドン（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌｐｙｒｒｏｌｉｄｏｎｅ）、ポリビニルアセテート（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌａｃｅｔａｔｅ）、エチレンビニルアセテート共重合体（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ‐ｃｏ‐ｖｉｎｙｌ ａｃｅｔａｔｅ）、ポリエチレンオキシド（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ ｏｘｉｄｅ）、セルロースアセテート（ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ ａｃｅｔａｔｅ）、セルロースアセテートブチレート（ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ ａｃｅｔａｔｅ ｂｕｔｙｒａｔｅ）、セルロースアセテートプロピオネート（ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ ａｃｅｔａｔｅ ｐｒｏｐｉｏｎａｔｅ）、シアノエチルプルラン（ｃｙａｎｏｅｔｈｙｌｐｕｌｌｕｌａｎ）、シアノエチルポリビニルアルコール（ｃｙａｎｏｅｔｈｙｌｐｏｌｙｖｉｎｙｌａｌｃｏｈｏｌ）、シアノエチルセルロース（ｃｙａｎｏｅｔｈｙｌｃｅｌｌｕｌｏｓｅ）、シアノエチルスクロース（ｃｙａｎｏｅｔｈｙｌｓｕｃｒｏｓｅ）、プルラン（ｐｕｌｌｕｌａｎ）、カルボキシルメチルセルロース（ｃａｒｂｏｘｙｌ ｍｅｔｈｙｌ ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ）などを挙げることができる。
【００３３】
また、前述の電極構造体１００ａ、１００ｃにおいて、第２多孔性コーティング層５に含有されるアノード活物質粒子としては、電気化学素子に用いられる通常のアノード活物質粒子を用いることができる。例えば、アノード活物質粒子としては、電気化学素子のアノード活物質粒子として用いられる通常のアノード活物質粒子である、天然黒鉛、人造黒鉛、炭素質材料、ＬＴＯ、シリコン（Ｓｉ）、錫（Ｓｎ）などからなった粒子を挙げることができ、これらはそれぞれ単独でまたはこれらのうち２種以上を混合して用いることができる。
【００３４】
第２多孔性コーティング層５に含有される第２バインダー高分子としては、前述の第１バインダー高分子のように当業界で多孔性基材に多孔性コーティング層を形成するのに通常用いられる高分子を用いることができ、第２バインダー高分子と同一であるか相違なるバインダー高分子を用いることができる。
【００３５】
また、前述の電極構造体１００ａ、１００ｂ、１００ｃにおいて、複合分離膜１０ａ、１０ｂ、１０ｃの第１多孔性コーティング層２及び第２多孔性コーティング層５には、それぞれカソード活物質粒子及びアノード活物質粒子の以外に、電気化学素子の出力を過度に低下させない限度内で通常の無機物フィラー粒子、すなわち電気化学素子の作動電圧範囲（例えば、Ｌｉ／Ｌｉ＋を基準にして０〜５Ｖ）で酸化及び／または還元反応が起きない無機物粒子をそれぞれさらに添加して用いることができる。また、第１多孔性コーティング層２及び第２多孔性コーティング層５が電極活物質層の機能を充実に行うことができるように、必要に応じて導電材をさらに添加することができるのは言うまでもない。
【００３６】
前述の電極構造体１００ａ、１００ｂ、１００ｃにおいて、複合分離膜１０ａ、１０ｂ、１０ｃの第１多孔性コーティング層２及び第２多孔性コーティング層５の電極活物質粒子の大きさには制限はないが、均一な厚さのコーティング層を形成し適切な孔隙率を維持するために、それぞれ０.００１ないし１０μmであることが望ましい。０.００１μm未満である場合電極活物質粒子の分散性が低下し得、１０μmを超過する場合多孔性コーティング層の厚さが増加して機械的物性が低下し得、また大き過ぎる気孔の大きさによって電池の充放電時に内部短絡が起きる確率が高くなる。
【００３７】
本発明によって多孔性基材１に形成された第１多孔性コーティング層２または第２多孔性コーティング層５の電極活物質粒子とバインダー高分子との組成比は、例えば５０:５０ないし９９:１の範囲が望ましく、さらに望ましくは７０:３０ないし９５:５である。バインダー高分子に対する電極活物質粒子の含量比が５０:５０未満である場合バインダー高分子の含量が多くなることで複合分離膜１０ａ、１０ｂ、１０ｃの熱的安定性の改善及び電気化学素子の性能が低下する恐れがある。また、電極活物質粒子の間に形成される空き空間の減少によって気孔の大きさ及び気孔度が減少し、最終的に電池性能の低下が惹起され得る。電極活物質粒子とバインダー高分子とから構成される第１多孔性コーティング層及び第２多孔性コーティング層の厚さは特に制限はないが、互いに独立して、それぞれ０.０１ないし２００μmの範囲が望ましい。また、気孔の大きさ及び気孔度も特に制限はないが、気孔の大きさは０.００１ないし１０μmの範囲が望ましく、気孔度は１０ないし９０％の範囲が望ましい。気孔の大きさ及び気孔度は主に電極活物質粒子の大きさに依存するが、例えば粒径が１μm以下である電極活物質粒子を用いる場合、形成される気孔も約１μm以下になる。このような気孔の構造は、以後注入される電解液で満たされ、このように満たされた電解液はイオン伝達の役割を果たすことになる。気孔の大きさ及び気孔度がそれぞれ０.００１μm及び１０％未満である場合抵抗層として作用することがあり、気孔の大きさ及び気孔度が１０μm及び９０％をそれぞれ超過する場合には機械的物性が低下し得る。
【００３８】
また、前述の電極構造体１００ａ、１００ｂ、１００ｃにおいて、複合分離膜１０ａ、１０ｂ、１０ｃの多孔性基材１としては、ポリオレフィン系多孔性基材のように通常電気化学素子に用いられる多孔性基材であればすべて使用可能である。ポリオレフィン系多孔性基材としては、例えば、高密度ポリエチレン、線形低密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、超高分子量ポリエチレンのようなポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブチレン、ポリペンテンなどのポリオレフィン系高分子をそれぞれ単独でまたはこれらを混合した高分子から形成した膜（ｍｅｍｂｒａｎｅ）や不織布またはこれらの積層体を挙げることができる。多孔性基材の厚さは特に制限されないが、望ましくは１ないし２００μm、さらに望ましくは５ないし５０μmであり、多孔性基材に存在する気孔の大きさ及び気孔度も特に制限されないが、それぞれ０.０１ないし５０μm及び１０ないし９５％であることが望ましい。
【００３９】
前述の複合分離膜１０ａ、１０ｂ、１０ｃは、以下のような方法で製造することができるが、これに限定されるのではない。
【００４０】
まず、バインダー高分子を溶媒に溶解させてバインダー高分子溶液を製造し、電極活物質粒子を添加して分散させる。溶媒としては、用いようとするバインダー高分子と溶解度指数が類似しており、沸点が低いものが望ましい。これは、均一な混合と、以後の溶媒除去を容易にするためである。使用可能な溶媒の非制限的な例としては、アセトン（ａｃｅｔｏｎｅ）、テトラヒドロフラン（ｔｅｔｒａｈｙｄｒｏｆｕｒａｎ）、メチレンクロライド（ｍｅｔｈｙｌｅｎｅ ｃｈｌｏｒｉｄｅ）、クロロホルム（ｃｈｌｏｒｏｆｏｒｍ）、ジメチルホルムアミド（ｄｉｍｅｔｈｙｌｆｏｒｍａｍｉｄｅ）、Ｎ‐メチル‐２‐ピロリドン（Ｎ‐ｍｅｔｈｙｌ‐２‐ｐｙｒｒｏｌｉｄｏｎｅ, ＮＭＰ）、シクロヘキサン（ｃｙｃｌｏｈｅｘａｎｅ）、水またはこれらの混合物などがある。バインダー高分子溶液に電極活物質粒子を添加した後、電極活物質粒子を破砕することが望ましい。このとき、破砕時間は１ないし２０時間が適切であり、破砕された電極活物質粒子の粒度は前述のように０.００１ないし１０μmが望ましい。破砕方法としては通常の方法を用いることができ、特にボールミル（ｂａｌｌ ｍｉｌｌ）法が望ましい。
【００４１】
それから、電極活物質粒子が分散されたバインダー高分子の溶液を１０ないし８０％の湿度条件下で多孔性基材にコートし乾燥させて第１多孔性コーティング層または第２多孔性コーティング層を形成する。こうすることで、第１多孔性コーティング層または第２多孔性コーティング層が形成された複合分離膜１０ｂ、１０ｃが完成される。
【００４２】
電極活物質粒子が分散されたバインダー高分子の溶液を多孔性基材上にコートする方法は、当業界に知られた通常のコーティング方法を用いることができ、例えば、ダイ（Ｄｉｅ）コーティング、 ロール（ｒｏｌｌ）コーティングなどを用いることができる。
【００４３】
必要に応じて、第１多孔性コーティング層が一面に形成された多孔性基材の他面に、前述の方法に従って第２多孔性コーティング層を形成することができる。こうすることで、第１多孔性コーティング層及び第２多孔性コーティング層が形成された複合分離膜１０ａが完成される。
【００４４】
このように製造された複合分離膜１０ａ、１０ｂ、１０ｃを用いて電気化学素子の電極構造体を製造する方法は以下のようである。
【００４５】
第一、第１多孔性コーティング層２及び第２多孔性コーティング層５がそれぞれ多孔性基材１の両面にコートされた複合分離膜１０ａは、カソード電流集電体２０及びアノード電流集電体３０の間に、複合分離膜１０ａの第１多孔性コーティング層２及び第２多孔性コーティング層５がそれぞれ対向するように介在させて図２の電極構造体１００ａを製造する。
【００４６】
第二、第１多孔性コーティング層２が多孔性基材１の上面にコートされた複合分離膜１０ｂは、カソード電流集電体２０と、アノード活物質層４０がアノード電流集電体３０の上面にコートされたアノードの間に介在させて図３の電極構造体１００ｂを製造する。
【００４７】
第三、第２多孔性コーティング層５が多孔性基材１の下面にコートされた複合分離膜１０ｃは、アノード電流集電体３０と、カソード活物質層５０がカソード電流集電体２０の下面にコートされたカソードの間に介在させて図４の電極構造体１００ｃを製造する。
【００４８】
前述の方法に従って製造した電極構造体１００ａ、１００ｂ、１００ｃにおいて、複合分離膜と電極電流集電体または電極は互い物理的に接触が十分であれば、必要に応じてこれらをラミネーションすることができる。
【００４９】
前述の電極構造体１００ａ、１００ｂ、１００ｃにおいて、カソード電流集電体及びアノード電流集電体としては、電気化学素子のカソード及びアノードの電流集電体として通常用いられる電流集電体であれば、すべて使用可能である。例えば、カソード電流集電体としてはアルミニウム、ニッケルなどから製造されたホイルを用いることができ、アノード電流集電体としては銅、金、ニッケルまたは銅合金などから製造されたホイルを用いることができるが、これに限定されない。また、アノード及びカソードにそれぞれコートされるアノード活物質層４０またはカソード活物質層５０は電気化学素子に用いられる通常の方法に従って形成することができる。電極に用いられる電極活物質粒子としては、従来電気化学素子のカソード及びアノードに用いることができる通常の電極活物質粒子を用いることができ、具体的な例は前述のようである。
【００５０】
電気化学素子は電気化学反応をするすべての素子を含み、具体的に例を挙げれば、すべての種類の一次、二次電池、燃料電池、太陽電池またはスーパーキャパシター素子のようなキャパシターなどがある。特に、前記二次電池の中で、リチウム金属二次電池、リチウムイオン二次電池、リチウムポリマー二次電池またはリチウムイオンポリマー二次電池などを含むリチウム二次電池が望ましい。
【００５１】
電気化学素子は当技術分野に知られた通常の方法に従って製造することができ、その一実施例を挙げれば、前述の電極構造体１００ａ、１００ｂ、１００ｃを組み立てた後電解液を注入することで製造することができる。
【００５２】
用いることができる電解液は、Ａ＋Ｂ−のような構造の塩であり、Ａ＋はＬｉ＋、Ｎａ＋、Ｋ＋のようなアルカリ金属陽イオン、またはこれらの組み合わせからなるイオンを含み、Ｂ−はＰＦ６−、ＢＦ４−、Ｃｌ−、Ｂｒ−、Ｉ−、ＣｌＯ４−、ＡｓＦ６−、ＣＨ３ＣＯ２−、ＣＦ３ＳＯ３−、Ｎ（ＣＦ３ＳＯ２）２−、Ｃ（ＣＦ２ＳＯ２）３−のような陰イオン、またはこれらの組み合わせからなるイオンを含む塩が、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、エチレンカーボネート（ＥＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、ジプロピルカーボネート（ＤＰＣ）、ジメチルスルホキシド、アセトニトリル、ジメトキシエタン、ジエトキシエタン、テトラヒドロフラン、Ｎ‐メチル‐２‐ピロリドン（ＮＭＰ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）、ガンマブチロラクトン（γ‐ブチロラクトン）、またはこれらの混合物からなる有機溶媒に溶解または解離されたものがあるが、これに限定されるのではない。
【００５３】
前記電解液の注入は最終製品の製造工程及び要求物性に応じて、電池製造工程のうち適切な段階で行うことができる。すなわち、電池組み立ての前または電池組み立ての最終段階などで行うことができる。
【実施例】
【００５４】
以下、本発明を具体的に説明するために実施例を挙げて詳しく説明する。しかし、本発明による実施例は種々の形態に変形され得、本発明の範囲は以下で詳述する実施例に限定されると解釈されてはいけない。本発明の実施例は当業界で平均的な知識を持つ者に本発明をより完全に説明するために提供されるものである。
【００５５】
実施例１
複合分離膜の製造
ＰＶｄＦ‐ＣＴＦＥ（ポリビニリデンフルオライド‐クロロトリフルオロエチレン共重合体）及びシアノエチルプルランを１０:２の重量比でそれぞれアセトンに添加し、５０℃で約１２時間以上溶解させて高分子溶液を製造した。このように製造された高分子溶液にカソード活物質粉末（ＬｉＣｏＯ２）及び導電材を高分子混合物／カソード活物質粉末／導電材＝６／９０／４の重量比になるように添加し、１２時間以上ボールミル法を用いて活性炭素粉末を破砕及び分散してスラリーを製造した。このように製造されたスラリーのカソード活物質粒子の粒径はボールミルに用いられるビーズのサイズ（粒度）及びボールミル時間によって制御することができるが、本実施例１においては約６００nmに粉砕してスラリーを製造した。
【００５６】
このように製造されたスラリーをロールコーティング法で厚さが１２μmであるポリエチレン多孔性膜（気孔度４５％）の一面にコートし乾燥させて第１多孔性コーティング層を形成した。コーティング厚さは約１００μm程度に調節した。ポリエチレン多孔性膜にコートされた多孔性コーティング層内の気孔の大きさは０.４μmレベルであり、気孔度は６６％レベルであった。
【００５７】
前述の方法に従って第１多孔性コーティング層が形成されたポリエチレン多孔性膜の他面に、以下の方法に従って第２多孔性コーティング層を形成した。
【００５８】
ＰＶｄＦ‐ＣＴＦＥ及びシアノエチルプルランを１０:２の重量比でそれぞれアセトンに添加し、５０℃で約１２時間以上溶解させて高分子溶液を製造した。このように製造された高分子溶液にグラファイトからなるアノード活物質粉末を高分子混合物／グラファイト粉末／導電材＝６／９３／１の重量比になるように添加し、１２時間以上ボールミル法を用いてグラファイト粉末を約８００nmに破砕及び分散してスラリーを製造した。このように製造されたスラリーをロールコーティング法でポリエチレン多孔性膜の他面にコートし乾燥させて第２多孔性コーティング層を形成した。コーティング厚さは約５０μm程度に調節した。
【００５９】
電池の製造
前述の方法に従って製造した複合分離膜を厚さが２０μmであるカソード電流集電体のアルミニウム（Ａｌ）薄膜と厚さが１０μmであるアノード集電体である銅（Ｃｕ）薄膜の間に介在させた後巻き取りして組み立て、組み立てられた電池に電解液（エチレンカーボネート（ＥＣ）／エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）＝１／２（体積比）、リチウムヘキサフルオロホスフェート（ＬｉＰＦ６）１モル）を注入してリチウム二次電池を製造した。
【００６０】
実施例２
複合分離膜の製造
ＰＶｄＦ‐ＣＴＦＥ及びシアノエチルプルランを１０:２の重量比でそれぞれアセトンに添加し、５０℃で約１２時間以上溶解させて高分子溶液を製造した。このように製造された高分子溶液にカソード活物質粉末（ＬｉＣｏＯ２）及び導電材を高分子混合物／カソード活物質粉末／導電材＝６／９０／４のの重量比になるように添加し、１２時間以上ボールミル法を用いて活性炭素粉末を破砕及び分散してスラリーを製造した。スラリー内のカソード活物質粒子の粒径は約６００nmである。
【００６１】
このように製造されたスラリーをロールコーティング法で厚さが１２μmであるポリエチレン多孔性膜（気孔度４５％）の一面にコートし乾燥させて多孔性コーティング層を形成した。コーティング厚さは約１００μm程度に調節した。ポリエチレン多孔性膜にコートされた多孔性コーティング層内の気孔の大きさは０.４μmレベルであり、気孔度は６６％レベルであった。
【００６２】
電池の製造
前述の方法に従って製造した複合分離膜を多孔性コーティング層がカソード電流集電体と対向するように、厚さが２０μmであるアルミニウム薄膜とグラファイトがコートされた銅薄膜の間に介在させた後巻き取りして組み立て、組み立てられた電池に電解液（エチレンカーボネート（ＥＣ）／エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）＝１／２（体積比）、リチウムヘキサフルオロホスフェート（ＬｉＰＦ６）１モル）を注入してリチウム二次電池を製造した。
【００６３】
実施例３
複合分離膜の製造
ＰＶｄＦ‐ＣＴＦＥ及びシアノエチルプルランを１０:２の重量比でそれぞれアセトンに添加し、５０℃で約１２時間以上溶解させて高分子溶液を製造した。このように製造された高分子溶液にグラファイトからなるアノード活物質粉末を高分子混合物／グラファイト粉末／導電材＝６／９３／１の重量比になるように添加し、１２時間以上ボールミル法を用いてグラファイト粉末を約８００nmに破砕及び分散してスラリーを製造した。このように製造されたスラリーをロールコーティング法でポリエチレン多孔性膜の他面にコートし乾燥させて多孔性コーティング層を形成した。コーティング厚さは約５０μm程度に調節した。
【００６４】
電池の製造
前述の方法に従って製造した複合分離膜を多孔性コーティング層がアノード電流集電体と対向するように、厚さが１０μmである銅薄膜とカソード活物質粉末であるＬｉＣｏＯ２がコートされたアルミニウム薄膜の間に介在させた後巻き取りして組み立て、組み立てられた電池に電解液（エチレンカーボネート（ＥＣ）／エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）＝１／２（体積比）、リチウムヘキサフルオロホスフェート（ＬｉＰＦ６）１モル）を注入してリチウム二次電池を製造した。
【００６５】
分離膜の熱収縮率評価
実施例１ないし実施例３の複合分離膜を１５０度で１時間保管した後の熱収縮率を評価して以下の表１に示した。
【００６６】
実験の結果、多孔性コーティング層が形成されない通常のポリエチレン多孔性膜からなった分離膜（対照群）は８０％以上の熱収縮率を示した反面、本発明による複合分離膜は５％未満の熱収縮率を示した。
【表１】
0005795475.tif 000002
【００６７】
分離膜の絶縁抵抗評価
絶縁抵抗計（ｍｅｇｏｈｍｍｅｔｅｒ）を利用して分離膜の両面に存在する各点を連結しＨｉ‐ｐｏｔ ｔｅｓｔを施して測定した。２５０Ｖの電圧を印加しながら０.５ｍＡの電流を流した後その抵抗値を測定し、１００Ｍｏｈｍを基準にしてパス／フェイル（ｐａｓｓ／ｆａｉｌ）を判断した。
【００６８】
測定の結果、実施例１ないし実施例３の複合分離膜の絶縁抵抗は、すべてパスであった。
【００６９】
電池の容量評価
充放電による実施例１の電池及びポリエチレン分離膜を備えた対照群の電池の容量を測定し、その結果を図５に示した。
【００７０】
図５を参照すれば、本発明の複合分離膜を備えた実施例１の電池は、通常のポリオレフィン分離膜を備えた対照群の電池とほぼ同一の容量を示すことが分かる。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
本発明の電気化学素子の電極構造体に備えられた複合分離膜の少なくとも一面に形成された多孔性コーティング層は、多孔性基材の熱的安定性を向上させ、電気化学素子の電極活物質層としての機能を行う。これによって、本発明による電気化学素子に用いられた電極構造体は、電流集電体の表面に対するカソード活物質層、アノード活物質層、またはカソード活物質層とアノード活物質層のコーティングが省略された電極構造体を備えるので、短縮された工程によって経済的に製造される。
【符号の説明】
【００７２】
１…多孔性基材
２…第１多孔性コーティング層
３…カソード活物質粒子
４…第１バインダー高分子
５…第２多孔性コーティング層
６…アノード活物質粒子
７…第２バインダー高分子
１０ａ、１０ｂ、１０ｃ…複合分離膜
２０…カソード電流集電体
３０…アノード電流集電体
４０…アノード活物質層
５０…カソード活物質層
１００ａ、１００ｂ、１００ｃ…電極構造体
【図１】
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【図２】
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【図３】
0005795475.tif 000005
【図４】
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【図５】
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