전지 또는 커패시터용 금속 리튬박 document_id A220623108000

최근 고(高)에너지 밀도, 고(高)출력특성을 필요로 하는 용도에 대응하는 축전장치로서 리튬이온 이차전지와 전기 이중층 커패시터의 축전원리를 조합한 하이브리드 커패시터라고 불리는 축전장치가 주목받고 있다. 그 중 하나로서 리튬이온을 흡장(吸藏;store), 탈리(脫離;release)할 수 있는 탄소재료에 미리 전기화학적 방법으로 리튬이온을 흡장, 운반(이하, 도핑(doping)이라고도 함)시켜 음극 전위를 낮춤으로써 에너지 밀도를 대폭으로 크게 할 수 있는 유기 전해질 커패시터가 제안되어 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조). 이러한 종류의 유기 전해질 커패시터에서는 고성능이 기대되기는 하지만, 음극에 미리 리튬이온을 도핑시키는 경우에 상당히 장시간을 요하는 것이나 음극 전체에 리튬이온을 균일하게 도핑시키는 것에 문제를 가지며, 특히 전극을 권회(捲回;winding)한 원통형 커패시터나 복수장의 전극을 적층한 각형(角型) 커패시터와 같은 대형의 고용량 셀에서는 실용화가 곤란하다고 여겨지고 있었다. 이러한 문제의 해결 방법으로서, 양극 집전체 및 음극 집전체가 각각 표리면(表裏面)에 관통하는 구멍을 구비하여, 음극 활물질이 리튬이온을 가역적으로 도핑할 수 있으며, 음극 또는 양극과 대향하여 배치된 금속 리튬과의 전기화학적 접촉에 의해 음극에 리튬이온이 도핑되는 유기 전해질 전지가 제안되어 있다(예를 들면, 특허문헌 2 참조). 상기 유기 전해질 전지에 있어서는, 전극 집전체에 표리면을 관통하는 구멍을 형성함으로써 리튬이온이 전극 집전체에 차단되지 않고 전극의 표리간을 이동할 수 있기 때문에, 적층 매수가 많은 셀 구성의 축전장치에 있어서도, 상기 관통구멍을 통하여 금속 리튬 근방에 배치된 음극뿐 아니라 금속 리튬에서 떨어져 배치된 음극에도 리튬이온을 전기화학적으로 도핑시키는 것이 가능해진다. 특허문헌 1: 일본국 공개특허 평8-107048호 공보(제2쪽 제2란 38행～47행) 특허문헌 2: WO 98/033227호 공보(제11쪽 4행～제12쪽 27행) 상기의 커패시터나 전지에 있어서, 리튬이온을 음극에 흡장, 운반(도핑)시키기 위한 리튬이온 공급원으로서는 금속 리튬박이 많이 이용된다. 상기 금속 리튬박을 다공(多孔)재의 집전체에 압착하여 사용하는 것은 알려져 있으나, 종래는 커패시터나 전지의 조립시에 금속 리튬박이 금속날로 소정의 크기로 절단되어 그 때마다 집전체에 압착된 후, 전극층(양극 및 음극)을 적층 또는 권회한 전극 적층 유닛에 대하여 배치되어 커패시터나 전지가 조립되고 있었다. 그러나 금속 리튬박을 금속날로 절단하면 금속 리튬이 날에 부착하기 때문에 매우 난삽하여 정확하고 원활하게 절단할 수 없다는 문제가 있다. 그 때문에 종래는 절단날에 전해액을 바르거나 절단날을 수지제로 하는 등의 연구가 행해지고 있으나, 이것도 생산성의 저하는 개선되지 않아 공업적으로 만족할 수 있는 것은 아니었다. 또한, 금속 리튬박은 예를 들면 10～500㎛ 정도의 얇은 금속박으로 한 경우 매우 변형되기 쉽기 때문에, 절단시 혹은 절단 후의 커패시터나 전지의 조립시 등에 있어서의 취급성이 나빠 작업성을 저하시키는 동시에 전극과의 어긋남 등으로 인해 품질 저하의 요인이기도 하였다.