KR100233842B1 - 리튬 폴리머 2차전지 셀 구조 및 그 제조 방법 - Google Patents

리튬 폴리머 2차전지 셀 구조 및 그 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 음전극의 양쪽에 2개의 양전극을 접합 함으로써, 적은 용적에서 용량을 증가시키고, 편극화를 감소시켜 기존의 전지 보다도 우수한 특성을 가지며, 공정을 단순·용이하게 할 수 있는 리튬 고분자 2차전지 셀 구조 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

Description

리튬 폴리머 2차전지 셀 구조 및 그 제조 방법
본 발명은 리튬 고분자 2차전지 셀 구조 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 특히 적은 용적에서 용량을 증가시키고 편극화를 감소시켜 기존의 전지 보다도 우수한 특성을 가지며, 공정을 단순·용이하게 할 수 있는 리튬 고분자 2차전지 셀 구조 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로 리튬 고분자 셀의 구조는 양전극/고분자 전해질/음전극의 접합으로 구성된다. 그러나, 종래에는 전지의 용량을 증가시키고 부피당 에너지 밀도를 증가시키기 위해 양전극 및 음전극의 두께를 증가시켜 단위 면적당 활물질의 양을 늘려 주었다. 이렇게 셀의 구조를 구성할 경우 셀의 편극화가 증가하고, 이에 따른 수명 감소를 초래하는 단점이 있다.
따라서, 본 발명은 음전극의 양쪽에 2개의 양전극을(또는 양전극의 양쪽에 2개의 음전극을) 접합 함으로써, 적은 용적에서 용량을 증가시키고, 편극화를 감소시킬 수 있는 리튬 고분자 2차전지 셀 구조 및 그 제조 방법을 제공 하는데 그 목적이 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 리튬 고분자 2차전지 셀 구조는 금속 그리고 위에 양극 물질 슬러리를 도포하여 제작한 양전극과, 금속 그리드 양쪽에 음극 물질 슬러리를 도포하여 제작한 음전극과, 고분자 전해액을 유리판 또는 필름위에 캐스팅 한 후 판과 분리시켜 제작한 2장의 고분자 전해막과, 상기 제작된 양전극, 음전극, 및 고분자 전해막 각각은 양전극/고분자 전해막/음전극/고분자 전해막/양전극(또는 음전극/고분자 전해막/양전극/고분자 전해막/음전극)의 순서로 적층되어 구성된 것을 특징으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 리튬 고분자 2차전지 셀 제조 방법은 금속 그리드 위에 양극 물질 슬러리를 도포하여 양전극을 제작하는 단계와, 금속 그리드 양쪽에 음극 물질 슬러리를 도포하여 음전극을 제작하는 단계와, 고분자 전해액을 유리판 또는 필름위에 캐스팅 한 후 판과 분리시켜 2장의 고분자 전해막을 제작하는 단계와, 상기 제작된 양전극, 음전극, 및 고분자 전해막 각각을 양극/고분자 전해막/음전극/고분자 전해막/양전극(또는 음전극/고분자 전해막/양전극/고분자 전해막/음전극)의 순서로 라미네이터를 이용해 동시에 적층하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.
제1(a) 및 1(b)도는 본 발명에 따른 리튬 폴리머 2차전지 셀의 단면도.
제2(a) 및 2(b)는 본 발명에 따른 리튬 폴리머 2차전지 셀의 유형도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1, 1′ : 양극 집전체(그리드형 금속 포일) 2 : 도포된 양전극 물질(산화물)
3 : 고분자 전해막
4 : 양쪽에서 도포된 음전극(C 또는 graphite)
5 : 음극 구리 집전체(그리드형 금속 포일) 6 : 케이스
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.
제1(a) 및 1(b)도는 본 발명에 따른 리튬 폴리머 2차전지 셀의 단면도 이다. 제1(a)도에 도시된 바와 같이 금속 그리드(알루미늄;1 및 1′)위에 양극물질 슬러리(2)를 도포하여 제작한다. 또한, 금속 그리드(구리;5) 양쪽에 음극물질 슬러리(4)를 도포하고 각각을 건조 시킨다. 고분자 전해액을 유리판 또는 필름위에 캐스팅 한 후 판과 분리시켜 고분자 전해막(3)을 제작한다. 이렇게 각각 제작된 전극판과 고분자 전해막을 양전극/고분자 전해막/음전극/고분자 전해막/양전극(또는 음전극/고분자 전해막/양전극/고분자 전해막/음전극)의 순서로 적층하고, 이들을 라미네이터를 이용하여 동시에 접합 한다(제1(b)도). 그 다음 이들을 금속 위에 고분자가 도포된 케이스(6)에 투입하여 진공 하에서 봉합하면 전지 단위 셀이 형성되게 된다(제2(a) 및 2(b)도). 제2(a) 및 2(b)도는 이렇게 제작된 셀을 케이스(6)에 투입 할 경우, 셀의 적층과 직·병렬 연결 여부에 따라 전극 단자의 방향을 자유롭게 조절할 수 있으며, 이에 대한 예를 도시한 것이다. 제2(a) 및 2(b)도에서 도면 부호 1, 1′는 양극 집전체, 5는 음극 집전체, 6은 케이스를 각각 나타낸다.
본 발명은 전지의 용량을 증가시키고 부피당 에너지 밀도를 증가시키기 위하여 음전극 및 양전극이 두께를 증가시키는 대신에 양전극을 음전극의 양쪽에 (또는 음전극을 양전극의 양쪽에) 위치시켜 두께 증가에 따른 전지 특성 저하를 방지한다. 즉, 두께를 증가시키지 않고 음전극 또는 양전극의 양단에 반대 전극이 위치하도록하여 용량을 증가시키게 된다.
상술한 바와 같이 본 발명에 의하면 양전극/고분자 전해막/음전극/고분자 전해막/양전극의 순서로 양전극을 양쪽에 위치 시킴으로써, 전극 반응시 전극의 두께 증가로부터 나타나는 편극화를 줄일 수 있으며, 공정을 연속적으로 진행할 수 있어 양산 공정을 간소화할 수 있다. 또한, 전지 제작시에 적은 부피에 용량을 증가시킬 수 있어 부피당 에너지 밀도를 증가시킬 수 있는 탁월한 효과가 있다.

Claims (7)

  1. 리튬 고분자 셀 구조에 있어서, 양전극, 음전극 및 고분자 전해막 각각을 한 개의 전극 양쪽에 반대 전극을 접합하여 셀이 구성된 것을 특징으로 하는 리튬 폴리머 2차전지 셀 구조.
  2. 제1항에 있어서, 상기 양전극은 금속 그리드 위에 양극 물질 슬러리를 도포하여 제작한 것을 특징으로 하는 리튬 폴리머 2차전지 셀 구조.
  3. 제1항에 있어서, 상기 음전극은 금속 그리드 양쪽에 음극 물질 슬러리를 도포하여 제작한 것을 특징으로 하는 리튬 폴리머 2차전지 셀 구조.
  4. 제1항에 있어서, 상기 고분자 전해막은 고분자 전해액을 유리판 또는 필름위에 캐스팅 한 후 상기 유리판 또는 필름과 분리시켜 제작한 것을 특징으로 하는 리튬 폴리머 2차전지셀 구조.
  5. 리튬 고분자 셀 제조 방법에 있어서, 양전극, 음전극 및 고분자 전해막 각각을 한 개의 전극 양쪽에 반대 전극을 접합하여 셀을 형성하는 것을 특징으로 하는 리튬 폴리머 2차전지 셀 제조 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 셀을 형성하기 위해 전극판을 먼저 형성하고, 상기 형성된 전극판에 집전체를 접합하여 형성하는 것을 특징으로 하는 리튬 폴리머 2차전지 셀 제조 방법.
  7. 제5항에 있어서, 상기 셀을 형성하기 위해 양전극/고분자 전해막/음전극/고분자 전해막/양전극 또는 음전극/고분자 전해막/양전극/고분자 전해막/음전극의 순서로 된 전극판 및 전해질을 동시에 라미네이션 시키는 것을 특징으로 하는 리튬 폴리머 2차전지 셀 제조 방법.
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