(57)【要約】  本発明は、正極と負極との間に分離膜が介在している構造の電極アセンブリを含んでおり、前記分離膜には複数の気孔が形成されており、前記気孔内にはゲル（ｇｅｌ）化された電解質成分が含まれていることを特徴とする電池セルを提供する。
2018521483.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池セルであって、
正極と負極との間に分離膜が介在している構造の電極アセンブリを備えてなり、
前記分離膜は複数の気孔を備えてなり、
前記複数の気孔内は、ゲル（ｇｅｌ）化された電解質成分を含んでなることを特徴とする、電池セル。
【請求項２】
前記複数の気孔は、平均直径が０．０１μｍ〜１００μｍであることを特徴とする、請求項１に記載の電池セル。
【請求項３】
前記分離膜は、空隙率が４０％〜９０％であることを特徴とする、請求項１に記載の電池セル。
【請求項４】
前記電解質成分は、液状のモノマー及び／又はオリゴマー状態の電解質成分と、重合開始剤とを含む混合液に分離膜を含浸し、前記分離膜の複数の気孔内に前記混合液を挿入し、重合又は硬化したものであることを特徴とする、請求項１に記載の電池セル。
【請求項５】
前記液状のモノマー及び／又はオリゴマー状態の電解質成分は、ポリエチレン誘導体、ポリエチレンオキシド誘導体、ポリプロピレンオキシド誘導体、リン酸エステルポリマー、ポリアジテーションリシン（ａｇｉｔａｔｉｏｎ  ｌｙｓｉｎｅ）、ポリエステルスルフィド、ポリビニルアルコール、ポリフッ化ビニリデン、及びイオン性解離基を含む重合体からなる群より選択される一種又は二種以上のものであることを特徴とする、請求項４に記載の電池セル。
【請求項６】
前記電解質成分は、Ｌｉ3Ｎ、ＬｉＩ、Ｌｉ5ＮＩ2、Ｌｉ3Ｎ−ＬｉＩ−ＬｉＯＨ、ＬｉＳｉＯ4、ＬｉＳｉＯ4−ＬｉＩ−ＬｉＯＨ、Ｌｉ2ＳｉＳ3、Ｌｉ4ＳｉＯ4、Ｌｉ4ＳｉＯ4−ＬｉＩ−ＬｉＯＨ、Ｌｉ3ＰＯ4−Ｌｉ2Ｓ−ＳｉＳ2である、Ｌｉの窒化物、ハロゲン化物、硫酸塩からなる群より選択される一種又は二種以上のものを含むことを特徴とする、請求項４に記載の電池セル。
【請求項７】
前記重合開始剤は、外部から印加される熱又は光によって、前記液状のモノマー及び／又はオリゴマー状態の電解質成分をゲル化させることを特徴とする、請求項４に記載の電池セル。
【請求項８】
前記分離膜の気孔内に挿入された液状の電解質成分は、４０℃〜９０℃の温度範囲により、１時間〜２０時間、重合又は硬化されたものであることを特徴とする、請求項４に記載の電池セル。
【請求項９】
前記重合開始剤は、ベンゾイルペルオキシド（Ｂｅｎｚｏｙｌ  ｐｅｒｏｘｉｄｅ；ＢＰＯ）、アセチルペルオキシド（Ａｃｅｔｙｌ  ｐｅｒｏｘｉｄｅ）、ジラウリルペルオキシド（Ｄｉｌａｕｒｙｌ  ｐｅｒｏｘｉｄｅ）、ジタートブチルペルオキシド（Ｄｉ−ｔｅｒｔｂｕｔｙｌｐｅｒｏｘｉｄｅ）、クミルヒドロペルオキシド（Ｃｕｍｙｌ  ｈｙｄｒｏｐｅｒｏｘｉｄｅ）、ヒドロゲンペルオキシド（Ｈｙｄｒｏｇｅｎ  ｐｅｒｏｘｉｄｅ）、２，２−Ａｚｏｂｉｓ（２−ｃｙａｎｏｂｕｔａｎｅ）、２，２−Ａｚｏｂｉｓ（Ｍｅｔｈｙｌｂｕｔｙｒｏｎｉｔｒｉｌｅ）、ＡＩＢＮ（Ａｚｏｂｉｓ（ｉｓｏ−ｂｕｔｙｒｏｎｉｔｒｉｌｅ））、及びＡＭＶＮ（Ａｚｏｂｉｓｄｉｍｅｔｈｙｌ−Ｖａｌｅｒｏｎｉｔｒｉｌｅ）からなる群より選択される一種又は二種以上のものであることを特徴とする、請求項４に記載の電池セル。
【請求項１０】
前記重合開始剤の含有量は、前記液状のモノマー及び／又はオリゴマー状態の電解質成分に対して、０．０１重量％〜５重量％であることを特徴とする、請求項４に記載の電池セル。
【請求項１１】
前記電池セルは、液状の電解質をさらに含んでなることを特徴とする、請求項１に記載の電池セル。
【請求項１２】
前記液状の電解質は、電極アセンブリを含浸させた状態で、電池ケース内に密封されたものであることを特徴とする、請求項１１に記載の電池セル。
【請求項１３】
前記液状の電解質は、Ｎ−メチル−２−ピロリジノン、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ブチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、ガンマ−ブチロラクトン、１，２−ジメトキシエタン、テトラヒドロキシフラン（ｆｒａｎｃ）、２−メチルテトラヒドロフラン、ジメチルスルホキシド、１，３−ジオキソラン、ホルムアミド、ジメチルホルムアミド、ジオキソラン、アセトニトリル、ニトロメタン、ギ酸メチル、酢酸メチル、リン酸トリエステル、トリメトキシメタン、ジオキソラン誘導体、スルホラン、メチルスルホラン、１，３−ジメチル−２−イミダゾリジノン、プロピレンカーボネート誘導体、テトラヒドロフラン誘導体、エーテル、プロピオン酸メチル、及びプロピオン酸エチルからなる群より選択される一種又は二種以上のものであることを特徴とする、請求項１１に記載の電池セル。
【請求項１４】
前記電池セルは、リチウム二次電池であることを特徴とする、請求項１に記載の電池セル。
【請求項１５】
請求項１に記載の電池セルを製造する方法であって、
ａ）分離膜を正極と負極との間に介在させて電極アセンブリを製造する段階と、
ｂ）液状のモノマー及び／又はオリゴマー状態の電解質成分と、重合開始剤とを混合し混合液を調製し、前記混合液に、前記ａ）段階で製造された電極アセンブリを含浸させる段階と、
ｃ）前記電極アセンブリを液状の電解質と共に電池ケース内に含浸させた後、前記電池ケースを密封する段階と、
ｄ）前記分離膜の気孔内に挿入された前記液状のモノマー及び／又はオリゴマー状態の電解質成分を重合又は硬化させる段階とを含んでなることを特徴とする、電池セルの製造方法。
【請求項１６】
前記ｄ）段階において、前記分離膜の気孔内に挿入された前記液状のモノマー及び／又はオリゴマー状態の電解質成分は、４０℃〜９０℃の温度範囲により、１時間〜２０時間、重合又は硬化することを特徴とする、請求項１５に記載の電池セルの製造方法。
【請求項１７】
請求項１に記載の電池セルを備えてなることを特徴とする、電池パック。
【請求項１８】
請求項１７に記載の電池パックを電源として備えてなる、デバイス。
【請求項１９】
前記デバイスは、携帯電話、タブレットコンピュータ、ノートパソコン、パワーツール、ウェアラブル電子機器、電気自動車、ハイブリッド電気自動車、プラグ−インハイブリッド電気自動車、及び電力貯蔵装置からなる群より選択される何れかの一種であることを特徴とする、請求項１８に記載のデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電極アセンブリを構成する分離膜の気孔内にゲル化電解質成分を含む電池セルに関する。
【０００２】
本出願は、２０１５年１０月７日付の韓国特許出願第１０−２０１５−０１４０９２７号に基づく優先権の利益を主張し、当該韓国特許出願の文献に開示されたすべての内容は本明細書の一部として含まれる。
【背景技術】
【０００３】
最近、化石燃料の枯渇によるエネルギー源の値上がり、環境汚染の関心が増幅され、環境に優しい代替エネルギー源に対する要求が未来生活のための必須不可欠の要因となっている。これにより、原子力、太陽光、風力、潮力など多様な電力生産技術に対する研究が続いており、このように生産されたエネルギーをより効率的に使用するための電力貯蔵装置も大きな関心が続いている。
【０００４】
特に、モバイル機器に対する技術開発と需要の増加に伴ってエネルギー源としての電池の需要が急激に増加しており、それによって多様な要求に応えられる電池に対する多くの研究が行われている。
【０００５】
代表的に、電池の形状の面では、薄い厚さで携帯電話などのような製品に適用可能な角型二次電池とパウチ型二次電池に対する需要が高く、材料の面では、高いエネルギー密度、放電電圧、出力安定性などの利点を有するリチウムイオン電池、リチウムイオンポリマー電池などのようなリチウム二次電池に対する需要が高い。
【０００６】
また、二次電池は、正極、負極、および正極と負極との間に介在する分離膜が積層された構造の電極アセンブリがどのような構造となるかによって分類されたりすることから、代表的には、長いシート状の正極と負極とを分離膜の介在した状態で巻取った構造のゼリーロール型（巻取型）電極アセンブリ、所定大きさの単位で切り取った多数の正極と負極とを分離膜を介在させた状態で順次に積層したスタック型（積層型）電極アセンブリなどが挙げられ、最近は、前記ゼリーロール型電極アセンブリおよびスタック型電極アセンブリが有する問題点を解決するために、前記ゼリーロール型とスタック型との混合形態である一歩進んだ構造の電極アセンブリとして、所定単位の正極と負極とを分離膜を介在させた状態で積層した単位セルを分離フィルム上に位置させた状態で順次に巻取った構造のスタック／フォールディング型電極アセンブリが開発された。
【０００７】
また、二次電池は、電池ケースの形状によって、電極アセンブリが円筒形または角形の金属缶に内蔵されている円筒型電池および角型電池と、電極アセンブリがアルミニウムラミネートシートのパウチ型ケースに内蔵されているパウチ型電池とに分類される。
【０００８】
特に、最近は、スタック型またはスタック／フォールディング型電極アセンブリをアルミニウムラミネートシートのパウチ型電池ケースに内蔵した構造のパウチ型電池が、低い製造費、小さい重量、容易な形態変形などを理由に多くの関心を集めており、また、その使用量が次第に増加している。
【０００９】
一般に、このような二次電池は、電極集電体上に電極活物質、導電剤、バインダーなどが混合された電極合剤を塗布した後、乾燥して、電極を製造し、前記製造された電極を分離膜と共に積層した後、電解質と共に電池ケースに内蔵および密封することにより、完成する。
【００１０】
この時、前記分離膜は、高いイオン透過度と機械的強度を有する絶縁性の薄い薄膜であって、所定の直径を有する気孔を含む構造からなり、詳しくは、耐薬品性および疎水性のポリプロピレンなどのオレフィン系ポリマー；ガラス繊維またはポリエチレンなどで作られたシートや不織布などが使用される。電解質としてポリマーなどの固体電解質が使用される場合には、固体電解質が分離膜を兼ねることもできる。
【００１１】
しかし、このような分離膜は、気孔の大きさが大きかったり、空隙率が高い場合、リチウムイオンの移動に有利であり得るが、正極と負極との間で発揮する絶縁性能が低下し、これにより、電池の安全性が低下することがある。
【００１２】
反面、前記分離膜は、気孔の大きさが小さすぎたり、空隙率が低い場合、電池の充放電サイクルが進行するにつれ、電解質の分解などによって発生した副産物が前記分離膜の気孔を閉鎖することによって、電池の電気的性能を低下させることがある。
【００１３】
また、固体電解質が分離膜を兼ねる場合、電池内のガス発生が減少したり、安全性が向上するという利点があるが、液状の電解質に比べて、含浸性およびイオン伝導性が低くて、電池の性能が低下する問題点がある。
【００１４】
したがって、このような問題点を根本的に解決できる技術に対する必要性が高い。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明は、上記の従来技術の問題点と過去から要請されてきた技術的課題を解決することを目的とする。
【００１６】
本出願の発明者らは、深い研究と多様な実験を繰り返した末に、後で説明するように、分離膜に形成された複数の気孔内にゲル（ｇｅｌ）化された電解質（電解液；以下同じ）成分が含まれるように構成することによって、大きな直径の気孔を有する分離膜を用いるにもかかわらず、正極と負極との間の絶縁性を向上させて、電池セルの安全性を確保することができ、前記気孔の閉鎖によるイオン伝導性の低下を予防することができ、高い電解質含浸性を維持することによって、電池セルの性能低下を防止することができ、液状の電解質のみを含む構造に比べて、電池セルの温度変化による分離膜の熱収縮を防止して、安定性を向上させることができることを確認して、本発明を完成するに至った。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明の一の態様は以下の通りである。
【００１８】
上記の目的を達成するための、本発明による電池セルは、
正極と負極との間に分離膜が介在している構造の電極アセンブリを含んでおり、前記分離膜には複数の気孔が形成されており、前記気孔内にはゲル（ｇｅｌ）化された電解質成分が含まれている構造であってもよい。
【００１９】
したがって、大きな直径の気孔を有する分離膜を用いるにもかかわらず、正極と負極との間の絶縁性を維持することによって、電池セルの安全性を確保することができ、前記気孔の閉鎖によるイオン伝導性の低下を予防することができ、高い電解質含浸性を維持することによって、電池セルの性能低下を防止することができ、液状の電解質のみを含む構造に比べて、電池セルの温度変化による分離膜の熱収縮を防止して、安定性を向上させることができる。
【００２０】
一具体例において、前記分離膜に形成された気孔は、平均直径が０．０１μｍ〜１００μｍであってもよいし、より詳しくは、１μｍ〜１０μｍであってもよい。
【００２１】
また、前記分離膜は、空隙率が４０％〜９０％であってもよい。
【００２２】
万一、前記気孔の平均直径および空隙率が、前記範囲を外れて小さすぎる場合には、イオン伝導性低下予防の効果を発揮できなかったり、ゲル化された電解質成分が十分に含まれず、電解質含浸性が低下し得る。
【００２３】
これとは逆に、前記気孔の平均直径および空隙率が、前記範囲を外れて大きすぎる場合には、前記気孔にゲル化された電解質成分が含まれるにもかかわらず、電気的絶縁性が低下することによって、電池セルの安全性が低下し得る問題点がある。
【００２４】
一方、前記電解質成分は、液状からなるモノマーおよび／またはオリゴマー状態の電解質成分と重合開始剤とを含む混合液に分離膜を含浸して、分離膜の気孔内に混合液が挿入された後、重合または硬化する構造であってもよい。
【００２５】
より具体的には、前記分離膜の気孔内に含まれている電解質成分は、ゲル化された後に、前記気孔内に挿入される構造ではなく、液状からなるモノマーおよび／またはオリゴマー状態の電解質成分と重合開始剤とを含む混合液が分離膜の気孔内に挿入された後、重合または硬化することによって、分離膜の気孔内で安定的にゲル化された構造を形成することができる。
【００２６】
この時、前記分離膜の気孔は、３次元ネットワーク構造で互いに連結された構造でもよいし、これにより、液状からなるモノマーおよび／またはオリゴマー状態の電解質成分と重合開始剤とを含む混合液がより容易に分離膜の気孔内に挿入される。
【００２７】
前記構造により、分離膜の気孔内に挿入された後、重合または硬化した電解質成分は３次元ネットワーク構造で互いに連結されて、構造的安定性を向上させることができる。
【００２８】
ここで、前記分離膜の気孔は、それぞれ独立に形成された構造でもよいことはもちろんである。
【００２９】
一具体例において、前記液状からなるモノマーおよび／またはオリゴマー状態の電解質成分は、ポリエチレン誘導体、ポリエチレンオキシド誘導体、ポリプロピレンオキシド誘導体、リン酸エステルポリマー、ポリアジテーションリシン（ａｇｉｔａｔｉｏｎ  ｌｙｓｉｎｅ）、ポリエステルスルフィド、ポリビニルアルコール、ポリフッ化ビニリデン、またはイオン性解離基を含む重合体からなる群より選択されるいずれか１つ以上（何れか一種又は二種以上のもの）であってもよい。
【００３０】
しかし、前記電解質成分がこれに限定されるものではなく、詳しくは、Ｌｉ3Ｎ、ＬｉＩ、Ｌｉ5ＮＩ2、Ｌｉ3Ｎ−ＬｉＩ−ＬｉＯＨ、ＬｉＳｉＯ4、ＬｉＳｉＯ4−ＬｉＩ−ＬｉＯＨ、Ｌｉ2ＳｉＳ3、Ｌｉ4ＳｉＯ4、Ｌｉ4ＳｉＯ4−ＬｉＩ−ＬｉＯＨ、Ｌｉ3ＰＯ4−Ｌｉ2Ｓ−ＳｉＳ2などのＬｉの窒化物、ハロゲン化物、硫酸塩からなる群より選択されるいずれか１つ以上（何れか一種又は二種以上のもの）を含んでいてもよい。
【００３１】
つまり、前記電解質成分は、有機固体電解質または無機固体電解質と同一の成分を含むことができる。
【００３２】
また、前記重合開始剤は、外部から印加される熱または光によって、液状からなるモノマーおよび／またはオリゴマー状態の電解質成分をゲル化させることができる。
【００３３】
言い換えると、前記重合開始剤は、外部から印加される刺激によって、液状からなるモノマーおよび／またはオリゴマー状態の電解質成分を重合または硬化させる役割を果たし、詳しくは、熱または光によって前記電解質成分をゲル化させることができ、前記分離膜は、正極と負極との間に介在する点を考慮した時、より詳しくは、前記重合開始剤は、熱によって前記電解質成分をゲル化させることができる。
【００３４】
ここで、前記分離膜の気孔内に挿入された液状の電解質成分は、４０℃〜９０℃の温度範囲で、１時間〜２０時間重合または硬化する構造であってもよい。
【００３５】
万一、前記電解質成分が前記範囲を外れて、低すぎる温度範囲で、短時間で重合または硬化する場合、前記電解質成分を含む混合液を液状に維持した状態で、分離膜を含浸させられないことがあり、これとは逆に、高すぎる温度範囲で、長時間で重合または硬化する場合、前記電解質成分を重合または硬化させるのにかかる費用および時間が増加することがある。
【００３６】
また、前記重合開始剤は、前記温度および時間の条件で、重合または硬化することによって、分離膜の気孔内で安定的にゲル化された状態を維持できると同時に、電池セルの電気化学的性能を阻害しないものであれば、その成分が大きく制限されるわけではなく、詳しくは、ベンゾイルペルオキシド（Ｂｅｎｚｏｙｌ  ｐｅｒｏｘｉｄｅ；ＢＰＯ）、アセチルペルオキシド（Ａｃｅｔｙｌ  ｐｅｒｏｘｉｄｅ）、ジラウリルペルオキシド（Ｄｉｌａｕｒｙｌ  ｐｅｒｏｘｉｄｅ）、ジタートブチルペルオキシド（Ｄｉ−ｔｅｒｔｂｕｔｙｌｐｅｒｏｘｉｄｅ）、クミルヒドロペルオキシド（Ｃｕｍｙｌ  ｈｙｄｒｏｐｅｒｏｘｉｄｅ）、ヒドロゲンペルオキシド（Ｈｙｄｒｏｇｅｎ  ｐｅｒｏｘｉｄｅ）、２，２−Ａｚｏｂｉｓ（２−ｃｙａｎｏｂｕｔａｎｅ）、２，２−Ａｚｏｂｉｓ（Ｍｅｔｈｙｌｂｕｔｙｒｏｎｉｔｒｉｌｅ）、ＡＩＢＮ（Ａｚｏｂｉｓ（ｉｓｏ−ｂｕｔｙｒｏｎｉｔｒｉｌｅ））、およびＡＭＶＮ（Ａｚｏｂｉｓｄｉｍｅｔｈｙｌ−Ｖａｌｅｒｏｎｉｔｒｉｌｅ）からなる群より選択されるいずれか１つ以上（何れか一種又は二種以上のもの）であってもよい。
【００３７】
一方、前記重合開始剤の含有量は、液状からなるモノマーおよび／またはオリゴマー状態の電解質成分に対して０．０１重量％〜５重量％であってもよい。
【００３８】
万一、前記重合開始剤の含有量が液状からなるモノマーおよび／またはオリゴマー状態の電解質成分に対して０．０１重量％未満の場合には、前記液状からなるモノマーおよび／またはオリゴマー状態の電解質成分を十分に重合または硬化させることができず、５重量％を超えて過度に多く含まれる場合には、相対的に、電解質成分の含有量が少なくなることによって、所望する効果を発揮できないことがある。
【００３９】
一具体例において、前記電池セルは、液状の電解質をさらに含む構造であってもよい。
【００４０】
この時、前記液状の電解質は、電極アセンブリを含浸させた状態で、電池ケース内に密封される構造であってもよい。
【００４１】
より具体的には、前記電池セルは、複数の気孔内にゲル化された電解質成分が含まれている分離膜が正極と負極との間に介在している構造の電極アセンブリを含んでおり、別途の液状電解質が電極アセンブリを含浸させた状態で、電池ケース内に密封される構造であって、前記ゲル化された電解質成分以外に液状の電解質をさらに含む構造であってもよい。
【００４２】
したがって、前記電池セルは、電解質に対する電極アセンブリの含浸性が向上し、ゲル化された電解質成分以外に追加の電解質を補充可能で、電池セルの電気的性能を向上させることができる。
【００４３】
この場合に、前記液状の電解質は、分離膜の気孔内に位置するゲル化された電解質成分と相異なる成分であってもよいし、詳しくは、Ｎ−メチル−２−ピロリジノン、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ブチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、ガンマ−ブチロラクトン、１，２−ジメトキシエタン、テトラヒドロキシフラン（ｆｒａｎｃ）、２−メチルテトラヒドロフラン、ジメチルスルホキシド、１，３−ジオキソラン、ホルムアミド、ジメチルホルムアミド、ジオキソラン、アセトニトリル、ニトロメタン、ギ酸メチル、酢酸メチル、リン酸トリエステル、トリメトキシメタン、ジオキソラン誘導体、スルホラン、メチルスルホラン、１，３−ジメチル−２−イミダゾリジノン、プロピレンカーボネート誘導体、テトラヒドロフラン誘導体、エーテル、プロピオン酸メチル、およびプロピオン酸エチルからなる群より選択されるいずれか１つ以上（何れか一種又は二種以上のもの）であってもよい。
【００４４】
一具体例において、前記電池セルは、その種類が特に限定されるものではないが、具体例として、高いエネルギー密度、放電電圧、出力安定性などの利点を有するリチウムイオン電池、リチウムイオンポリマー電池などのようなリチウム二次電池であってもよい。
【００４５】
一般に、リチウム二次電池は、正極、負極、分離膜、およびリチウム塩含有非水電解質から構成されている。
【００４６】
前記正極は、例えば、正極集電体上に正極活物質、導電剤、およびバインダーの混合物を塗布した後、乾燥して製造され、必要に応じては、前記混合物に充填剤をさらに添加したりする。
【００４７】
前記正極活物質は、リチウムコバルト酸化物（ＬｉＣｏＯ2）、リチウムニッケル酸化物（ＬｉＮｉＯ2）などの層状化合物や、１またはそれ以上の遷移金属で置換された化合物；化学式Ｌｉ1+xＭｎ2-xＯ4（ここで、ｘは０〜０．３３である）、ＬｉＭｎＯ3、ＬｉＭｎ2Ｏ3、ＬｉＭｎＯ2などのリチウムマンガン酸化物；リチウム銅酸化物（Ｌｉ2ＣｕＯ2）；ＬｉＶ3Ｏ8、ＬｉＦｅ3Ｏ4、Ｖ2Ｏ5、Ｃｕ2Ｖ2Ｏ7などのバナジウム酸化物；化学式ＬｉＮｉ1-xＭxＯ2（ここで、Ｍ＝Ｃｏ、Ｍｎ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｂ、またはＧａであり、ｘ＝０．０１〜０．３である）で表現されるＮｉサイト型リチウムニッケル酸化物；化学式ＬｉＭｎ2-xＭxＯ2（ここで、Ｍ＝Ｃｏ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｚｎ、またはＴａであり、ｘ＝０．０１〜０．１である）またはＬｉ2Ｍｎ3ＭＯ8（ここで、Ｍ＝Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、またはＺｎである）で表現されるリチウムマンガン複合酸化物；化学式のＬｉの一部がアルカリ土金属イオンで置換されたＬｉＭｎ2Ｏ4；ジスルフィド化合物；Ｆｅ2（ＭｏＯ4）3などが挙げられるが、これらにのみ限定されるものではない。
【００４８】
前記導電剤は、通常、正極活物質を含む混合物の全体重量を基準として１〜３０重量％添加される。このような導電剤は、当該電池に化学的変化を誘発することなく導電性を有するものであれば特に制限されるわけではなく、例えば、天然黒鉛や人造黒鉛などの黒鉛；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、チャンネルブラック、ファーネスブラック、ランプブラック、サーマルブラックなどのカーボンブラック；炭素繊維や金属繊維などの導電性繊維；フッ化カーボン、アルミニウム、ニッケル粉末などの金属粉末；酸化亜鉛、チタン酸カリウムなどの導電性ウィスキー；酸化チタンなどの導電性金属酸化物；ポリフェニレン誘導体などの導電性素材などが使用できる。
【００４９】
前記バインダーは、活物質と導電剤などの結合と集電体に対する結合に助力する成分であって、通常、正極活物質を含む混合物の全体重量を基準として１〜３０重量％添加される。このようなバインダーの例としては、ポリフッ化ビニリデン、ポリビニルアルコール、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、デンプン、ヒドロキシプロピルセルロース、再生セルロース、ポリビニルピロリドン、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−ジエンターポリマー（ＥＰＤＭ）、スルホン化ＥＰＤＭ、スチレンブチレンゴム、フッ素ゴム、多様な共重合体などが挙げられる。
【００５０】
前記充填剤は、正極の膨張を抑制する成分として選択的に使用され、当該電池に化学的変化を誘発することなく繊維状材料であれば特に制限されるわけではなく、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのオレフィン系重合体；ガラス繊維、炭素繊維などの繊維状物質が使用される。
【００５１】
前記負極は、負極集電体上に負極活物質を塗布、乾燥して作製され、必要に応じて、先に説明したような成分が選択的にさらに含まれてもよい。
【００５２】
前記負極活物質としては、例えば、難黒鉛化炭素、黒鉛系炭素などの炭素；ＬｉxＦｅ2Ｏ3（０≦ｘ≦１）、ＬｉxＷＯ2（０≦ｘ≦１）、ＳｎxＭｅ1-xＭｅ’yＯz（Ｍｅ：Ｍｎ、Ｆｅ、Ｐｂ、Ｇｅ；Ｍｅ’：Ａｌ、Ｂ、Ｐ、Ｓｉ、周期律表の１族、２族、３族元素、ハロゲン；０＜ｘ≦１；１≦ｙ≦３；１≦ｚ≦８）などの金属複合酸化物；リチウム金属；リチウム合金；ケイ素系合金；スズ系合金；ＳｎＯ、ＳｎＯ2、ＰｂＯ、ＰｂＯ2、Ｐｂ2Ｏ3、Ｐｂ3Ｏ4、Ｓｂ2Ｏ3、Ｓｂ2Ｏ4、Ｓｂ2Ｏ5、ＧｅＯ、ＧｅＯ2、Ｂｉ2Ｏ3、Ｂｉ2Ｏ4、およびＢｉ2Ｏ5などの金属酸化物；ポリアセチレンなどの導電性高分子；Ｌｉ−Ｃｏ−Ｎｉ系材料などを使用することができる。
【００５３】
前記分離膜および分離フィルムは、電池の安全性の向上のために、前記分離膜および／または分離フィルムは、有機／無機複合多孔性のＳＲＳ（Ｓａｆｅｔｙ−Ｒｅｉｎｆｏｒｃｉｎｇ  Ｓｅｐａｒａｔｏｒｓ）分離膜であってもよい。
【００５４】
前記ＳＲＳ分離膜は、ポリオレフィン系分離膜基材上に無機物粒子とバインダー高分子を活性層成分として用いて製造され、この時、分離膜基材自体に含まれている気孔構造と共に、活性層成分の無機物粒子間の空き空間（ｉｎｔｅｒｓｔｉｔｉａｌ  ｖｏｌｕｍｅ）によって形成された均一な気孔構造を有する。
【００５５】
このような有機／無機複合多孔性分離膜を用いる場合、通常の分離膜を用いた場合に比べて、化成工程（Ｆｏｒｍａｔｉｏｎ）時のスウェリング（ｓｗｅｌｌｉｎｇ）による電池厚さの増加を抑制できるという利点があり、バインダー高分子成分として液体電解質の含浸時にゲル化可能な高分子を用いる場合、電解質としても同時に使用可能である。
【００５６】
また、前記有機／無機複合多孔性分離膜は、分離膜内の活性層成分である無機物粒子とバインダー高分子の含有量調節によって優れた接着力特性を示し得るので、電池組立工程が容易に行われるという特徴がある。
【００５７】
前記無機物粒子は、電気化学的に安定さえすれば特に制限されない。つまり、本発明で使用可能な無機物粒子は、適用される電池の作動電圧範囲（例えば、Ｌｉ／Ｌｉ＋基準で０〜５Ｖ）で酸化および／または還元反応が起こらないものであれば特に制限されない。特に、イオン伝達能力がある無機物粒子を用いる場合、電気化学素子内のイオン伝導度を高めて性能向上を図ることができるので、できるだけイオン伝導度が高いことが好ましい。また、前記無機物粒子が高い密度を有する場合、コーティング時に分散させるのに困難があるだけでなく、電池製造時の重量増加の問題点もあるので、できるだけ密度が小さいことが好ましい。さらに、誘電率が高い無機物の場合、液体電解質内の電解質塩、例えば、リチウム塩の解離度増加に寄与して電解質のイオン伝導度を向上させることができる。
【００５８】
前記リチウム塩は、前記非水系電解質に溶解しやすい物質であって、例えば、ＬｉＣｌ、ＬｉＢｒ、ＬｉＩ、ＬｉＣｌＯ4、ＬｉＢＦ4、ＬｉＢ10Ｃｌ10、ＬｉＰＦ6、ＬｉＣＦ3ＳＯ3、ＬｉＣＦ3ＣＯ2、ＬｉＡｓＦ6、ＬｉＳｂＦ6、ＬｉＡｌＣｌ4、ＣＨ3ＳＯ3Ｌｉ、ＣＦ3ＳＯ3Ｌｉ、（ＣＦ3ＳＯ2）2ＮＬｉ、クロロボランリチウム、低級脂肪族カルボン酸リチウム、４フェニルホウ酸リチウム、イミドなどが使用できる。
【００５９】
また、非水系電解質には、充放電特性、難燃性などの改善を目的として、例えば、ピリジン、トリエチルホスファイト、トリエタノールアミン、環状エーテル、エチレンジアミン、ｎ−グリム（ｇｌｙｍｅ）、ヘキサリン酸トリアミド、ニトロベンゼン誘導体、硫黄、キノンイミン染料、Ｎ−置換オキサゾリジノン、Ｎ，Ｎ−置換イミダゾリジン、エチレングリコールジアルキルエーテル、アンモニウム塩、ピロール、２−メトキシエタノール、三塩化アルミニウムなどが添加されてもよい。場合によっては、不燃性を付与するために、四塩化炭素、三フッ化エチレンなどのハロゲン含有溶媒をさらに含ませてもよく、高温保存特性を向上させるために、二酸化炭酸ガスをさらに含ませてもよい。
【００６０】
一方、本発明は、前記電池セルを製造する方法を提供することから、前記電池セルを製造する方法は、
ａ）分離膜を正極と負極との間に介在させて電極アセンブリを製造する段階と、
ｂ）液状からなるモノマーおよび／またはオリゴマー状態の電解質成分と重合開始剤とを含む混合液に、前記ａ）段階で製造された電極アセンブリを含浸させる段階と、
ｃ）前記電極アセンブリを液状の電解質と共に電池ケース内に含浸させた後、前記電池ケースを密封する段階と、
ｄ）前記分離膜の気孔内に挿入されたモノマーおよび／またはオリゴマー状態の電解質成分を重合または硬化させる段階と、を含むことができる。
【００６１】
つまり、前記電池セルは、分離膜を正極と負極との間に介在させて製造された電極アセンブリを、液状からなるモノマーおよび／またはオリゴマー状態の電解質成分と重合開始剤とを含む混合液に含浸させ、前記電極アセンブリを再び液状の電解質と共に電池ケース内に含浸させた後、密封させて製造され、前記電池セルを熟成（ａｇｉｎｇ）させることによって、分離膜の気孔内に挿入された電解質成分を重合または硬化させて製造される。
【００６２】
万一、液状からなるモノマーおよび／またはオリゴマー状態の電解質成分と重合開始剤とを含む混合液に分離膜を別途に含浸させた後、重合または硬化させる場合、前記分離膜に含まれている電解質成分によって、正極と負極との間に分離膜を介在させる電極アセンブリの組立過程が容易でないことがある。
【００６３】
反面、本発明による電池セルの製造方法は、より容易に電極アセンブリを組立可能で、前記過程にかかる費用および時間を節約することができ、前記電極アセンブリの構造的安定性をより向上させることができる。
【００６４】
この時、前記ｄ）段階で分離膜の気孔内に挿入されたモノマーおよび／またはオリゴマー状態の電解質成分は十分にゲル化されることによって、安定的に、分離膜の気孔内に含まれるように、４０℃〜９０℃の温度範囲で、１時間〜２０時間重合または硬化できる。
【００６５】
万一、前記重合または硬化過程が前記範囲の温度および時間を外れて低すぎる温度で、短時間で行われる場合には、分離膜の気孔内に挿入されたモノマーおよび／またはオリゴマー状態の電解質成分が十分にゲル化できず、これとは逆に、高すぎる温度で、長時間で行われる場合には、むしろ電池セルの電気的性能を低下させる要因として作用し得る。
【００６６】
一方、前記電池セルの製造方法は、電解質成分の重合または硬化のための熟成工程で電池セルの内部に発生したガスを排出するために、脱気（ｄｅｇａｓ）工程をさらに含んでもよい。
【００６７】
本発明はまた、前記電池セルを含む電池パック、および前記電池パックを電源として含むデバイスを提供することから、前記デバイスは、携帯電話、タブレットコンピュータ、ノートパソコン、パワーツール、ウェアラブル電子機器、電気自動車、ハイブリッド電気自動車、プラグ−インハイブリッド電気自動車、および電力貯蔵装置からなる群より選択されるいずれか１つ（何れか一種のもの）であってもよい。
【００６８】
前記電池パックおよびデバイスは当業界で公知であるので、本明細書では、それに関する具体的な説明を省略する。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の一実施例による電池セルの構造を概略的に示す模式図；
【図２】図１の電池セルを製造する過程を概略的に示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００７０】
以下、本発明の実施例による図面を参照して本発明をより詳述するが、本発明の範疇がそれによって限定されるものではない。
【００７１】
図１には、本発明の一実施例による電池セルの構造を概略的に示す模式図が示されている。
【００７２】
図１を参照すれば、電池セル１００は、電極アセンブリ１１０を含んでおり、電極アセンブリ１１０は、液状の電解質１３０に含浸された状態で、電池ケース１２０内に密封されている。
【００７３】
電極アセンブリ１１０は、正極１１１と負極１１２とが交互に積層された構造からなり、正極１１１と負極１１２との間には分離膜１１３が介在している。
【００７４】
分離膜１１３には複数の気孔１１４が形成されており、気孔１１４内にはゲル化された電解質成分１１５が含まれている。
【００７５】
したがって、大きな直径の気孔１１４を有する分離膜１１３を用いても、気孔１１４内に含まれているゲル化された電解質成分１１５が分離膜１１３を安定的に支持可能で、正極１１１と負極１１２との間の絶縁性を確保すると同時に、構造的安定性を向上させることができる。
【００７６】
気孔１１４は、作製の容易性を考慮した時、互いに相異なる大きさからなるが、これに限定されるものではなく、気孔１１４はすべて同一の大きさからなってもよいことはもちろんである。
【００７７】
気孔１１４は、それぞれ個別的に形成されているが、これに限定されるものではなく、３次元ネットワーク構造として、互いに連結されて、気孔１１４内に含まれているゲル化された電解質成分１１５によって、より安定的に分離膜１１３を支持してもよいことはもちろんである。
【００７８】
図２には、図１の電池セルを製造する過程を概略的に示す模式図が示されている。
【００７９】
図２を参照すれば、まず、電極アセンブリ１１０は、液状からなるモノマーおよび／またはオリゴマー状態の電解質成分２１１と重合開始剤２１２とを含む混合液に含浸される。
【００８０】
これにより、電極アセンブリ１１０の分離膜１１３に形成されている複数の気孔１１４には混合液２１０が十分に挿入される。
【００８１】
その後、分離膜１１３の気孔１１４内に混合液２１０が挿入された電極アセンブリ１１０は、液状の電解質１３０と共に電池ケース１２０内に含浸され、電池ケース１２０が密封されることによって、電池セル１００が製造される。
【００８２】
分離膜１１３の気孔内に挿入されたモノマーおよび／またはオリゴマー状態の電解質成分２１１が重合または硬化できるように、電池セル１００は、４０℃〜９０℃の温度範囲で、１時間〜２０時間熟成され、これにより、分離膜１１３の気孔１１４内にはゲル化された電解質成分１１５が安定的に含まれる。
【００８３】
本発明の属する分野における通常の知識を有する者であれば、上記の内容に基づいて本発明の範疇内で多様な応用および変形を行うことが可能であろう。
【産業上の利用可能性】
【００８４】
以上説明したように、本発明による電池セルは、分離膜に形成された複数の気孔内にゲル（ｇｅｌ）化された電解質成分が含まれるように構成されることによって、大きな直径の気孔を有する分離膜を用いるにもかかわらず、正極と負極との間の絶縁性を向上させて、電池セルの安全性を確保することができ、前記気孔の閉鎖によるイオン伝導性の低下を予防することができ、高い電解質含浸性を維持することによって、電池セルの性能低下を防止することができ、液状の電解質のみを含む構造に比べて、電池セルの温度変化による分離膜の熱収縮を防止して、安定性を向上させることができる効果がある。
【図１】
2018521483.tif 000003
【図２】
2018521483.tif 000004
【手続補正書】
【提出日】平成30年1月22日(2018.1.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
本発明の一の態様は以下の通りである。
〔１〕  電池セルであって、
正極と負極との間に分離膜が介在している構造の電極アセンブリを備えてなり、
前記分離膜は複数の気孔を備えてなり、
前記複数の気孔内は、ゲル（ｇｅｌ）化された電解質成分を含んでなることを特徴とする、電池セル。
〔２〕  前記複数の気孔は、平均直径が０．０１μｍ〜１００μｍであることを特徴とする、〔１〕に記載の電池セル。
〔３〕  前記分離膜は、空隙率が４０％〜９０％であることを特徴とする、〔１〕又は〔２〕に記載の電池セル。
〔４〕  前記電解質成分は、液状のモノマー及び／又はオリゴマー状態の電解質成分と、重合開始剤とを含む混合液に分離膜を含浸し、前記分離膜の複数の気孔内に前記混合液を挿入し、重合又は硬化したものであることを特徴とする、〔１〕〜〔３〕の何れか一項に記載の電池セル。
〔５〕  前記液状のモノマー及び／又はオリゴマー状態の電解質成分は、ポリエチレン誘導体、ポリエチレンオキシド誘導体、ポリプロピレンオキシド誘導体、リン酸エステルポリマー、ポリアジテーションリシン（ａｇｉｔａｔｉｏｎ  ｌｙｓｉｎｅ）、ポリエステルスルフィド、ポリビニルアルコール、ポリフッ化ビニリデン、及びイオン性解離基を含む重合体からなる群より選択される一種又は二種以上のものであることを特徴とする、〔４〕に記載の電池セル。
〔６〕  前記電解質成分は、Ｌｉの窒化物、ハロゲン化物、硫酸塩からなる群より選択される一種又は二種以上のものであり、好ましくは、Ｌｉ3Ｎ、ＬｉＩ、Ｌｉ5ＮＩ2、Ｌｉ3Ｎ−ＬｉＩ−ＬｉＯＨ、ＬｉＳｉＯ4、ＬｉＳｉＯ4−ＬｉＩ−ＬｉＯＨ、Ｌｉ2ＳｉＳ3、Ｌｉ4ＳｉＯ4、Ｌｉ4ＳｉＯ4−ＬｉＩ−ＬｉＯＨ、Ｌｉ3ＰＯ4−Ｌｉ2Ｓ−ＳｉＳ2からなる群より選択される一種又は二種以上のものを含むことを特徴とする、〔１〕〜〔５〕の何れか一項に記載の電池セル。
〔７〕  前記重合開始剤は、外部から印加される熱又は光によって、前記液状のモノマー及び／又はオリゴマー状態の電解質成分をゲル化させることを特徴とする、〔４〕〜〔６〕の何れか一項に記載の電池セル。
〔８〕  前記分離膜の気孔内に挿入された前記液状のモノマー及び／又はオリゴマー状態の電解質成分は、４０℃〜９０℃の温度範囲により、１時間〜２０時間、重合又は硬化されたものであることを特徴とする、〔４〕〜〔７〕の何れか一項に記載の電池セル。
〔９〕  前記重合開始剤は、ベンゾイルペルオキシド（Ｂｅｎｚｏｙｌ  ｐｅｒｏｘｉｄｅ；ＢＰＯ）、アセチルペルオキシド（Ａｃｅｔｙｌ  ｐｅｒｏｘｉｄｅ）、ジラウリルペルオキシド（Ｄｉｌａｕｒｙｌ  ｐｅｒｏｘｉｄｅ）、ジタートブチルペルオキシド（Ｄｉ−ｔｅｒｔｂｕｔｙｌｐｅｒｏｘｉｄｅ）、クミルヒドロペルオキシド（Ｃｕｍｙｌ  ｈｙｄｒｏｐｅｒｏｘｉｄｅ）、ヒドロゲンペルオキシド（Ｈｙｄｒｏｇｅｎ  ｐｅｒｏｘｉｄｅ）、２，２−Ａｚｏｂｉｓ（２−ｃｙａｎｏｂｕｔａｎｅ）、２，２−Ａｚｏｂｉｓ（Ｍｅｔｈｙｌｂｕｔｙｒｏｎｉｔｒｉｌｅ）、ＡＩＢＮ（Ａｚｏｂｉｓ（ｉｓｏ−ｂｕｔｙｒｏｎｉｔｒｉｌｅ））、及びＡＭＶＮ（Ａｚｏｂｉｓｄｉｍｅｔｈｙｌ−Ｖａｌｅｒｏｎｉｔｒｉｌｅ）からなる群より選択される一種又は二種以上のものであることを特徴とする、〔４〕〜〔８〕の何れか一項に記載の電池セル。
〔１０〕  前記重合開始剤の含有量は、前記液状のモノマー及び／又はオリゴマー状態の電解質成分に対して、０．０１重量％〜５重量％であることを特徴とする、〔４〕〜〔９〕の何れか一項に記載の電池セル。
〔１１〕  前記電池セルは、液状の電解質をさらに含んでなることを特徴とする、〔１〕〜〔１０〕の何れか一項に記載の電池セル。
〔１２〕  前記液状の電解質は、電極アセンブリを含浸させた状態で、電池ケース内に密封されたものであることを特徴とする、〔１１〕に記載の電池セル。
〔１３〕  前記液状の電解質は、Ｎ−メチル−２−ピロリジノン、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ブチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、ガンマ−ブチロラクトン、１，２−ジメトキシエタン、テトラヒドロキシフラン（ｆｒａｎｃ）、２−メチルテトラヒドロフラン、ジメチルスルホキシド、１，３−ジオキソラン、ホルムアミド、ジメチルホルムアミド、ジオキソラン、アセトニトリル、ニトロメタン、ギ酸メチル、酢酸メチル、リン酸トリエステル、トリメトキシメタン、ジオキソラン誘導体、スルホラン、メチルスルホラン、１，３−ジメチル−２−イミダゾリジノン、プロピレンカーボネート誘導体、テトラヒドロフラン誘導体、エーテル、プロピオン酸メチル、及びプロピオン酸エチルからなる群より選択される一種又は二種以上のものであることを特徴とする、〔１１〕又は〔１２〕に記載の電池セル。
〔１４〕  前記電池セルは、リチウム二次電池であることを特徴とする、〔１〕〜〔１３〕の何れか一項に記載の電池セル。
〔１５〕  〔１〕に記載の電池セルを製造する方法であって、
ａ）分離膜を正極と負極との間に介在させて電極アセンブリを製造する段階と、
ｂ）液状のモノマー及び／又はオリゴマー状態の電解質成分と、重合開始剤とを混合し混合液を調製し、前記混合液に、前記ａ）段階で製造された電極アセンブリを含浸させる段階と、
ｃ）前記電極アセンブリを液状の電解質と共に電池ケース内に含浸させた後、前記電池ケースを密封する段階と、
ｄ）前記分離膜の気孔内に挿入された前記液状のモノマー及び／又はオリゴマー状態の電解質成分を重合又は硬化させる段階とを含んでなることを特徴とする、電池セルの製造方法。
〔１６〕  前記ｄ）段階において、前記分離膜の気孔内に挿入された前記液状のモノマー及び／又はオリゴマー状態の電解質成分は、４０℃〜９０℃の温度範囲により、１時間〜２０時間、重合又は硬化することを特徴とする、〔１５〕に記載の電池セルの製造方法。
〔１７〕  〔１〕〜〔１４〕の何れか一項に記載の電池セルを備えてなることを特徴とする、電池パック。
〔１８〕  〔１７〕に記載の電池パックを電源として備えてなる、デバイス。
〔１９〕  前記デバイスは、携帯電話、タブレットコンピュータ、ノートパソコン、パワーツール、ウェアラブル電子機器、電気自動車、ハイブリッド電気自動車、プラグ−インハイブリッド電気自動車、及び電力貯蔵装置からなる群より選択される何れか一種であることを特徴とする、〔１８〕に記載のデバイス。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池セルであって、
正極と負極との間に分離膜が介在している構造の電極アセンブリを備えてなり、
前記分離膜は複数の気孔を備えてなり、
前記複数の気孔内は、ゲル（ｇｅｌ）化された電解質成分を含んでなることを特徴とする、電池セル。
【請求項２】
前記複数の気孔は、平均直径が０．０１μｍ〜１００μｍであることを特徴とする、請求項１に記載の電池セル。
【請求項３】
前記分離膜は、空隙率が４０％〜９０％であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の電池セル。
【請求項４】
前記電解質成分は、液状のモノマー及び／又はオリゴマー状態の電解質成分と、重合開始剤とを含む混合液に分離膜を含浸し、前記分離膜の複数の気孔内に前記混合液を挿入し、重合又は硬化したものであることを特徴とする、請求項１〜３の何れか一項に記載の電池セル。
【請求項５】
前記液状のモノマー及び／又はオリゴマー状態の電解質成分は、ポリエチレン誘導体、ポリエチレンオキシド誘導体、ポリプロピレンオキシド誘導体、リン酸エステルポリマー、ポリアジテーションリシン（ａｇｉｔａｔｉｏｎ  ｌｙｓｉｎｅ）、ポリエステルスルフィド、ポリビニルアルコール、ポリフッ化ビニリデン、及びイオン性解離基を含む重合体からなる群より選択される一種又は二種以上のものであることを特徴とする、請求項４に記載の電池セル。
【請求項６】
前記電解質成分は、Ｌｉ3Ｎ、ＬｉＩ、Ｌｉ5ＮＩ2、Ｌｉ3Ｎ−ＬｉＩ−ＬｉＯＨ、ＬｉＳｉＯ4、ＬｉＳｉＯ4−ＬｉＩ−ＬｉＯＨ、Ｌｉ2ＳｉＳ3、Ｌｉ4ＳｉＯ4、Ｌｉ4ＳｉＯ4−ＬｉＩ−ＬｉＯＨ、Ｌｉ3ＰＯ4−Ｌｉ2Ｓ−ＳｉＳ2である、Ｌｉの窒化物、ハロゲン化物、硫酸塩からなる群より選択される一種又は二種以上のものを含むことを特徴とする、請求項１〜５の何れか一項に記載の電池セル。
【請求項７】
前記重合開始剤は、外部から印加される熱又は光によって、前記液状のモノマー及び／又はオリゴマー状態の電解質成分をゲル化させることを特徴とする、請求項４〜６の何れか一項に記載の電池セル。
【請求項８】
前記分離膜の気孔内に挿入された前記液状のモノマー及び／又はオリゴマー状態の電解質成分は、４０℃〜９０℃の温度範囲により、１時間〜２０時間、重合又は硬化されたものであることを特徴とする、請求項４〜７の何れか一項に記載の電池セル。
【請求項９】
前記重合開始剤は、ベンゾイルペルオキシド（Ｂｅｎｚｏｙｌ  ｐｅｒｏｘｉｄｅ；ＢＰＯ）、アセチルペルオキシド（Ａｃｅｔｙｌ  ｐｅｒｏｘｉｄｅ）、ジラウリルペルオキシド（Ｄｉｌａｕｒｙｌ  ｐｅｒｏｘｉｄｅ）、ジタートブチルペルオキシド（Ｄｉ−ｔｅｒｔｂｕｔｙｌｐｅｒｏｘｉｄｅ）、クミルヒドロペルオキシド（Ｃｕｍｙｌ  ｈｙｄｒｏｐｅｒｏｘｉｄｅ）、ヒドロゲンペルオキシド（Ｈｙｄｒｏｇｅｎ  ｐｅｒｏｘｉｄｅ）、２，２−Ａｚｏｂｉｓ（２−ｃｙａｎｏｂｕｔａｎｅ）、２，２−Ａｚｏｂｉｓ（Ｍｅｔｈｙｌｂｕｔｙｒｏｎｉｔｒｉｌｅ）、ＡＩＢＮ（Ａｚｏｂｉｓ（ｉｓｏ−ｂｕｔｙｒｏｎｉｔｒｉｌｅ））、及びＡＭＶＮ（Ａｚｏｂｉｓｄｉｍｅｔｈｙｌ−Ｖａｌｅｒｏｎｉｔｒｉｌｅ）からなる群より選択される一種又は二種以上のものであることを特徴とする、請求項４〜８の何れか一項に記載の電池セル。
【請求項１０】
前記重合開始剤の含有量は、前記液状のモノマー及び／又はオリゴマー状態の電解質成分に対して、０．０１重量％〜５重量％であることを特徴とする、請求項４〜９の何れか一項に記載の電池セル。
【請求項１１】
前記電池セルは、液状の電解質をさらに含んでなることを特徴とする、請求項１〜１０の何れか一項に記載の電池セル。
【請求項１２】
前記液状の電解質は、電極アセンブリを含浸させた状態で、電池ケース内に密封されたものであることを特徴とする、請求項１１に記載の電池セル。
【請求項１３】
前記液状の電解質は、Ｎ−メチル−２−ピロリジノン、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ブチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、ガンマ−ブチロラクトン、１，２−ジメトキシエタン、テトラヒドロキシフラン（ｆｒａｎｃ）、２−メチルテトラヒドロフラン、ジメチルスルホキシド、１，３−ジオキソラン、ホルムアミド、ジメチルホルムアミド、ジオキソラン、アセトニトリル、ニトロメタン、ギ酸メチル、酢酸メチル、リン酸トリエステル、トリメトキシメタン、ジオキソラン誘導体、スルホラン、メチルスルホラン、１，３−ジメチル−２−イミダゾリジノン、プロピレンカーボネート誘導体、テトラヒドロフラン誘導体、エーテル、プロピオン酸メチル、及びプロピオン酸エチルからなる群より選択される一種又は二種以上のものであることを特徴とする、請求項１１又は１２に記載の電池セル。
【請求項１４】
前記電池セルは、リチウム二次電池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池セル。
【請求項１５】
請求項１に記載の電池セルを製造する方法であって、
ａ）分離膜を正極と負極との間に介在させて電極アセンブリを製造する段階と、
ｂ）液状のモノマー及び／又はオリゴマー状態の電解質成分と、重合開始剤とを混合し混合液を調製し、前記混合液に、前記ａ）段階で製造された電極アセンブリを含浸させる段階と、
ｃ）前記電極アセンブリを液状の電解質と共に電池ケース内に含浸させた後、前記電池ケースを密封する段階と、
ｄ）前記分離膜の気孔内に挿入された前記液状のモノマー及び／又はオリゴマー状態の電解質成分を重合又は硬化させる段階とを含んでなることを特徴とする、電池セルの製造方法。
【請求項１６】
前記ｄ）段階において、前記分離膜の気孔内に挿入された前記液状のモノマー及び／又はオリゴマー状態の電解質成分は、４０℃〜９０℃の温度範囲により、１時間〜２０時間、重合又は硬化することを特徴とする、請求項１５に記載の電池セルの製造方法。
【請求項１７】
請求項１〜１４の何れか一項に記載の電池セルを備えてなることを特徴とする、電池パック。
【請求項１８】
請求項１７に記載の電池パックを電源として備えてなる、デバイス。
【請求項１９】
前記デバイスは、携帯電話、タブレットコンピュータ、ノートパソコン、パワーツール、ウェアラブル電子機器、電気自動車、ハイブリッド電気自動車、プラグ−インハイブリッド電気自動車、及び電力貯蔵装置からなる群より選択される何れか一種であることを特徴とする、請求項１８に記載のデバイス。
【国際調査報告】
2018521483.tif 000005
2018521483.tif 000006
2018521483.tif 000007
2018521483.tif 000008