KR101282204B1 - Secondary battery and fabrication method thereof - Google Patents

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KR101282204B1 KR1020090091032A KR20090091032A KR101282204B1 KR 101282204 B1 KR101282204 B1 KR 101282204B1 KR 1020090091032 A KR1020090091032 A KR 1020090091032A KR 20090091032 A KR20090091032 A KR 20090091032A KR 101282204 B1 KR101282204 B1 KR 101282204B1
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Abstract

본 발명은 휴대 단말, 이동체 등의 배터리로 사용되는 이차전지에 관한 것으로, 실리콘웨이퍼 상에 전지를 만드는 종래 기술과는 달리, 플렉서블한 기판의 일부를 선택 제거하여 양각 부분과 음각 부분으로 된 패턴 면을 형성하고, 이 형성된 패턴 면을 따라 전극 구조체 및 전류 집전층을 형성하며, 전극 구조체와 전류 집전층이 내측에 위치하도록 플렉서블 기판을 원통형 또는 타원형으로 권취함으로써, 이차전지의 고용량화 및 용량 대비 소형화를 실현할 수 있는 것이다.The present invention relates to a secondary battery used as a battery of a mobile terminal, a mobile body, etc., unlike the prior art of making a battery on a silicon wafer, by removing a portion of the flexible substrate to the pattern surface of the embossed portion and the intaglio portion And forming an electrode structure and a current collector layer along the formed pattern surface, and winding the flexible substrate in a cylindrical or oval shape so that the electrode structure and the current collector layer are located inside, thereby increasing the capacity of the secondary battery and miniaturizing the capacity thereof. It can be realized.

Description

이차전지 및 그 제조 방법{SECONDARY BATTERY AND FABRICATION METHOD THEREOF}Secondary Battery and Manufacturing Method Thereof {SECONDARY BATTERY AND FABRICATION METHOD THEREOF}

본 발명은 휴대 단말, 이동체 등의 배터리로 사용되는 이차전지에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 플렉서블 기판 상에 전극 구조체를 형성한 후 일측 방향으로 권취하여 원통형 또는 타원형 구조로 제작하는데 적합한 이차전지 및 그 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a secondary battery used as a battery of a mobile terminal, a mobile body, and the like, and more particularly, a secondary battery suitable for fabricating a cylindrical or elliptical structure by forming an electrode structure on a flexible substrate and winding in one direction. It relates to a manufacturing method.

잘 알려진 바와 같이, 리튬(Li)에 근거한 재충전 가능한 이차전지(2차 전지)는 휴대 단말(예컨대, 휴대폰, PDA, PMP, 휴대용 게임기, 디지털 카메라, 캠코더, 노트북, 넷북 등)의 배터리로서 사용되고 있는 것이 일반적이며, 이러한 이차전지의 사용은 전기 스쿠터, 전기 오토바이, 하이브리드 자동차, 전기 자동차 등과 같은 이동체 분야로 더욱 확산되고 있는 추세이다.As is well known, rechargeable lithium batteries (secondary batteries) based on lithium (Li) are being used as batteries of portable terminals (eg, mobile phones, PDAs, PMPs, portable game consoles, digital cameras, camcorders, laptops, netbooks, etc.). In general, the use of such secondary batteries is a trend that is further spread to the field of mobile vehicles, such as electric scooters, electric motorcycles, hybrid cars, electric vehicles.

또한, 이에 대조적으로 마이크로 리튬 전지에 대한 연구도 도처에서 활발하 게 일어나고 있는데, 이는 주로 소형 우주항공선에 들어가는 물품들을 소형으로 만드는 연구 과정에서 도출된 것으로 일반 리튬 전지와 다른 점은 전해질을 포함하여 전지에 들어가는 물질이 모두 고체 상태라는 점이며, 이러한 이유 때문에 마이크로 리튬 전지를 "all solid-state micro lithium battery"라고 칭하기도 한다.In contrast, research on micro-lithium batteries has been actively conducted everywhere, which is mainly derived from researches on miniaturizing items in small aerospace vehicles. All of the materials contained in the solid state, and for this reason micro lithium battery is also called "all solid-state micro lithium battery".

이러한 마이크로 리튬 전지는 실리콘웨이퍼를 기판으로 하여 반도체 공정에서 주로 이용되는 적층 공정을 통해 전지 구성에 필요한 다양한 층(예컨대, 애노드층, 전해질층, 캐소드층 등)을 적층식으로 조립하여 제조하는데, 최근 들어서는 마이크로 배터리(전지)를 개선하여 상대적으로 큰 용량을 가질 수 있는 리튬 이차전지들에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다.Such microlithium batteries are fabricated by stacking various layers (eg, an anode layer, an electrolyte layer, a cathode layer, etc.) necessary for battery construction through a lamination process mainly used in a semiconductor process using a silicon wafer as a substrate. For example, researches on lithium secondary batteries that can have a relatively large capacity by improving micro batteries (cells) have been actively conducted.

즉, 일 예로서 애노드(음극)로서 카본 블랙이나 흑연 대신에 실리콘을 사용하고, 반도체 공정(예컨대, 식각 공정 등)을 통해 실리콘웨이퍼의 일부를 선택적으로 식각하여 실리콘의 노출 면적(계면 면적)을 상대적으로 크게 함으로써, 전지 용량을 늘리는 것이다.That is, as an example, silicon is used as an anode (cathode) instead of carbon black or graphite, and a portion of the silicon wafer is selectively etched through a semiconductor process (for example, an etching process) to determine an exposed area (interface area) of silicon. By making it relatively large, the battery capacity is increased.

이것은 기존에 사용되고 있는 리튬 이차전지의 음극 물질인 카본 블랙보다 실리콘의 용량이 10배이므로, 또한 노출 면적을 10배로 할 경우 기존의 이차전지보다 용량이 100배 큰 이차전지를 제조할 수 있게 됨을 의미하며, 같은 용량의 전지를 만드는 경우라고 가정할 때 이차전지의 부피를 기존의 1/100 정도로 줄일 수 있다는 것을 의미한다.This means that the capacity of silicon is 10 times higher than that of carbon black, which is a negative electrode material of lithium secondary batteries, and thus, when the exposed area is 10 times, it is possible to manufacture secondary batteries 100 times larger than conventional secondary batteries. And, assuming that the case of making the battery of the same capacity means that the volume of the secondary battery can be reduced to about 1/100 of the existing.

따라서, 애노드로서 실리콘을 사용하는 실용 가능형의 이차전지 개발에 대한 필요성이 현실적으로 절실한 실정이다.Therefore, the necessity for the development of a viable secondary battery using silicon as an anode is a reality that is urgently needed.

그러나, 실리콘을 애노드로 사용하는 종래의 이차전지는 실리콘웨이퍼 상에 전지를 만들어야 하기 때문에 평면적인 형태의 전지로만 제작이 가능하며, 이것은 곧 면적당 용량의 증가만을 고려할 수밖에 없다는 문제고 귀착된다.However, a conventional secondary battery using silicon as an anode can be manufactured only in a planar type battery because a battery must be made on a silicon wafer, which results in a problem that only an increase in capacity per area can be considered.

즉, 실리콘을 사용하는 종래의 이차전지는 용량을 크게 하면 할수록 단위 면적이 상대적으로 커져 이차전지의 부피 및 무게 등이 증가하기 때문에 실제 제품으로의 적용에 많은 한계를 가질 수밖에 없었다.That is, the conventional secondary battery using silicon has a large limit to the application to the actual product because the larger the capacity, the unit area is relatively larger and the volume and weight of the secondary battery increases.

본 발명은, 일 관점에 따라, 양각 부분과 음각 부분으로 된 패턴 면을 갖는 플렉서블 기판과, 상기 패턴 면을 따라 형성된 전극 구조체와, 상기 전극 구조체 상에 형성된 전류 집전층을 포함하고, 상기 플렉서블 기판은 상기 전극 구조체 및 전류 집전층이 내측에 위치하도록 권취된 원통형 또는 타원형 구조인 이차전지를 제공한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a flexible substrate having a pattern surface having an embossed portion and an intaglio portion, an electrode structure formed along the pattern surface, and a current collector layer formed on the electrode structure. Provides a secondary battery having a cylindrical or elliptical structure wound so that the electrode structure and the current collector layer is located inside.

본 발명은, 다른 관점의 일 형태에 따라, 플렉서블 기판의 상부 일부를 선택적으로 제거하여 양각 부분과 음각 부분으로 된 패턴 면을 형성하는 과정과, 상기 패턴 면을 따라 전극 구조체를 형성하는 과정과, 상기 전극 구조체 상에 전류 집전층을 형성하는 과정과, 상기 전극 구조체 및 전류 집전층이 내측에 위치하도록 하 여 상기 플렉서블 기판을 원통형 또는 타원형으로 권취하는 과정을 포함하는 이차전지의 제조 방법을 제공한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of forming a pattern surface including an embossed portion and an intaglio portion by selectively removing a portion of an upper portion of the flexible substrate, and forming an electrode structure along the pattern surface; It provides a method of manufacturing a secondary battery comprising the step of forming a current collector layer on the electrode structure, and winding the flexible substrate in a cylindrical or oval shape so that the electrode structure and the current collector layer is located inside. .

본 발명은, 다른 관점의 다른 형태에 따라, 외압에 의해 플렉서블 패턴 기판으로의 변형이 가능한 플렉서블 기판을 준비하는 과정과, 상기 플렉서블 기판 상에 전극 구조체를 형성하는 과정과, 상기 전극 구조체 상에 전류 집전층을 형성하는 과정과, 기 설정된 외압을 가하여 상기 플렉서블 기판을 양각 부분과 음각 부분을 갖는 상기 플렉서블 패턴 기판으로 변형시키는 과정과, 상기 전극 구조체 및 전류 집전층이 내측에 위치하도록 하여 상기 플렉서블 패턴 기판을 원통형 또는 타원형으로 권취하는 과정을 포함하는 이차전지의 제조 방법을 제공한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a flexible substrate capable of being deformed into a flexible pattern substrate by external pressure, forming an electrode structure on the flexible substrate, and forming a current on the electrode structure. Forming a current collector layer, applying a predetermined external pressure to deform the flexible substrate into the flexible pattern substrate having an embossed portion and an embossed portion, and placing the electrode structure and the current collector layer inside the flexible pattern It provides a method for manufacturing a secondary battery comprising the step of winding the substrate in a cylindrical or oval shape.

본 발명은 플렉서블 기판의 패턴 면에 전극 구조체와 전류 집전층으로 된 전지를 형성하고, 전지가 내측에 위치하도록 하여 플렉서블 기판을 원통형 또는 타원형 구조로 권취하는 방식으로 이차전지를 제작함으로써, 이차전지의 고용량화 및 용량 대비 소형화를 실현할 수 있다.According to the present invention, a secondary battery is manufactured by forming a battery of an electrode structure and a current collector layer on a patterned surface of the flexible substrate, and winding the flexible substrate in a cylindrical or elliptical structure so that the battery is positioned inside. Higher capacity and smaller capacity can be realized.

또한, 본 발명은 플렉서블 기판의 표면을 양각 부분과 음각 부분으로 된 패턴으로 형성하여 그 계면 면적(기판의 노출 면적)을 크게 해 줌으로써, 이차전지의 용량을 더욱 크게 증대시킬 수 있다.In addition, the present invention can increase the capacity of the secondary battery by forming the surface of the flexible substrate in a pattern consisting of an embossed portion and an intaglio portion to increase its interface area (exposed area of the substrate).

본 발명의 기술요지는, 실리콘웨이퍼 상에 전지를 만드는 전술한 종래 기술과는 달리, 플렉서블한 기판의 일부를 선택 제거하여 양각 부분과 음각 부분으로 된 패턴 면을 형성하고, 이 형성된 패턴 면을 따라 전극 구조체 및 전류 집전층을 형성하며, 전극 구조체와 전류 집전층이 내측에 위치하도록 플렉서블 기판을 원통형 또는 타원형으로 권취(감아말기)한다는 것으로, 본 발명은 이러한 기술적 수단을 통해 종래 기술에서의 문제점들을 효과적으로 개선할 수 있다. 여기에서, 플렉서블 기판으로서는, 예컨대 고분자 또는 유기물 등이 이용될 수 있다.The technical gist of the present invention, unlike the above-described conventional technique of making a battery on a silicon wafer, selects and removes a part of the flexible substrate to form a pattern surface consisting of an embossed portion and an intaglio portion, and follows the formed pattern surface. By forming an electrode structure and a current collector layer, and winding (rolling) the flexible substrate in a cylindrical or elliptical shape so that the electrode structure and the current collector layer are located inside, the present invention solves the problems in the prior art through such technical means. It can be improved effectively. Here, as the flexible substrate, for example, a polymer or an organic substance may be used.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

[실시 예1][Example 1]

도 1a 내지 1e는 본 발명의 일 실시 예에 따라 이차전지를 제조하는 주요 과정을 도시한 공정 순서도이다.1A to 1E are flowcharts illustrating main processes of manufacturing a secondary battery according to an embodiment of the present invention.

도 1a를 참조하면, 원통형 또는 타원형 구조로 권취(감아말기) 가능한 플렉서블 기판(102)을 준비하고, 마스크 패턴을 이용하는 통상의 포토레지스트 공정 등을 이용하여 플렉서블 기판(102)의 일부를 선택적으로 제거함으로써, 양각 부분과 음각 부분으로 된 패턴 면(102a)을 형성한다. 여기에서, 플렉서블 기판(102)은, 예컨대 고분자, 유기물, 금속 등이 될 수 있다. 그리고, 플렉서블 기판(102)에 패턴 면(102a)을 형성하는 것은 계면 면적을 늘려 전지 용량을 크게 하기 위해서이다.Referring to FIG. 1A, a flexible substrate 102 that can be wound (rolled) into a cylindrical or elliptical structure is prepared, and a portion of the flexible substrate 102 is selectively removed using a conventional photoresist process using a mask pattern. By this, the pattern surface 102a which consists of an embossed part and an intaglio part is formed. Herein, the flexible substrate 102 may be, for example, a polymer, an organic material, a metal, or the like. The pattern surface 102a is formed on the flexible substrate 102 in order to increase the interface area and increase the battery capacity.

다음에, 예컨대 스퍼터링 등과 같은 증착 공정을 실시함으로써, 일 예로서 도 1b에 도시된 바와 같이, 플렉서블 기판(102)의 패턴 면(12a)을 따라 박막의 베리어층(104)을 형성한다. 여기에서, 베리어층(104)으로는, 예컨대 TiN 등이 이용될 수 있으며, 그 두께 범위는, 예컨대 0.05 내지 수㎛ 정도가 될 수 있다.Next, by performing a deposition process such as, for example, sputtering, as an example, as shown in FIG. 1B, the barrier layer 104 of the thin film is formed along the pattern surface 12a of the flexible substrate 102. Here, for example, TiN or the like may be used as the barrier layer 104, and the thickness range thereof may be, for example, about 0.05 to several μm.

이어서, 도 1c를 참조하면, 패턴 면(102a)을 따라 베리어층(104)이 형성된 플렉서블 기판(102)의 전면에 증착 공정(또는 코팅 공정)을 순차적으로 실시함으로써, 애노드막(106), 분리막(108) 및 캐소드막(110)으로 된 전극 구조체(112)를 형성한다. 여기에서, 애노드막(106)은, 예컨대 Si 등인 것으로 그 두께 범위는, 예컨대 0.05 내지 수㎛ 정도가 될 수 있고, 분리막(108)은, 예컨대 Li3PO4 등인 것으로 그 두께 범위는 0.5 내지 수㎛ 정도가 될 수 있으며, 캐소드막(110)은, 예컨대 LiCoO2 등인 것으로 그 두께 범위는 0.05 내지 수㎛ 정도가 될 수 있다.Subsequently, referring to FIG. 1C, the anode layer 106 and the separation layer are sequentially formed by sequentially performing a deposition process (or a coating process) on the entire surface of the flexible substrate 102 on which the barrier layer 104 is formed along the pattern surface 102a. An electrode structure 112 composed of the 108 and the cathode film 110 is formed. Here, the anode film 106 may be, for example, Si, and the thickness range thereof may be, for example, about 0.05 to several μm, and the separator 108 is, for example, Li 3 PO 4, which has a thickness range of 0.5 to several The cathode layer 110 may be, for example, LiCoO 2 or the like , and the thickness thereof may be about 0.05 to several μm.

또한, 애노드막(106)으로서는, 예컨대 카본 블랙이나 흑연과 같은 탄소를 제외한 주기율표 4족의 원자로 된 모든 물질들 중 어느 하나를 이용할 수 있다.In addition, as the anode film 106, any one of all materials made of atoms of Group 4 of the periodic table except for carbon such as carbon black or graphite may be used.

다시, 전극 구조체(112)가 형성된 플렉서블 기판(102)의 전면에, 예컨대 전기도금법, 스퍼터링법, 프린팅법 등과 같은 증착 공정을 실시함으로써, 일 예로서 도 1d에 도시된 바와 같이, 전극 구조체(112)의 상부에 전류 집전층(114)을 형성한다. 여기에서, 전류 집전층(114)은, 예컨대 Ti 또는 Pt 등인 것으로 그 두께 범위는, 예컨대 1 내지 수㎛ 정도가 될 수 있다.Again, by performing a deposition process such as, for example, electroplating, sputtering, printing, etc. on the entire surface of the flexible substrate 102 on which the electrode structure 112 is formed, as shown in FIG. 1D, for example, the electrode structure 112 The current collector layer 114 is formed on the top of the bottom. Here, the current collector layer 114 is, for example, Ti or Pt, and the thickness range thereof may be, for example, about 1 to several μm.

이후, 전극 구조체(112)와 전류 집전층(114)이 내측에 위치하도록 하여 플렉서블 기판(102)을 권취(감아말기)함으로써, 일 예로서 도 1e에 도시된 바와 같이, 원통형 또는 타원형 구조로 된 이차전지를 완성한다. 도 1e에 있어서, 화살표로서 표시된 부분은 권취를 통해 두 가닥의 이차전지가 맞닿는 점선 표시 사각형의 확대 단면을 나타낸다.Thereafter, the electrode structure 112 and the current collector layer 114 are positioned inside, and the flexible substrate 102 is wound (rolled) to form a cylindrical or elliptical structure, as shown in FIG. 1E as an example. Complete the secondary battery. In FIG. 1E, the portion indicated by the arrow indicates an enlarged cross section of a dotted line display rectangle in which two strands of secondary batteries come into contact with each other through winding.

따라서, 상술한 바와 같은 형태를 갖는 본 발명의 이차전지는, 예컨대 휴대폰, PDA, PMP, 휴대용 게임기, 디지털 카메라, 캠코더, 노트북, 넷북 등) 등과 같은 휴대 단말의 배터리 또는 전기 스쿠터, 전기 오토바이, 하이브리드 자동차, 전기 자동차 등과 같은 이동체 등의 배터리로 이용할 수 있다.Therefore, the secondary battery of the present invention having the form as described above is, for example, a battery of a mobile terminal such as a mobile phone, PDA, PMP, portable game machine, digital camera, camcorder, notebook, netbook, etc.) or electric scooter, electric motorcycle, hybrid It can be used as a battery of a mobile body such as an automobile, an electric vehicle, and the like.

[실시 예2][Example 2]

도 2a 내지 2f는 본 발명의 일 실시 예에 따라 이차전지를 제조하는 주요 과정을 도시한 공정 순서도이다.2A to 2F are flowcharts illustrating main processes of manufacturing a secondary battery according to an embodiment of the present invention.

도 2a를 참조하면, 원통형 또는 타원형 구조로 권취(감아말기) 가능한 플렉서블 기판(202)을 준비하는데, 이러한 플렉서블 기판(202)은 화살표 A1과 A2 방향(기판의 내측 방향)으로 기 설정된 일정한 정도의 힘(외압)을 가할 때, 일 예로서 도 3에 도시된 바와 같이, 플렉서블 기판(202)이 플렉서블 패턴 기판으로 변형 가능한 구조의 재질이다.Referring to FIG. 2A, a flexible substrate 202 that can be wound (rolled) into a cylindrical or elliptical structure is prepared, and the flexible substrate 202 has a predetermined degree set in the directions of arrows A1 and A2 (inward direction of the substrate). When applying a force (external pressure), as shown in FIG. 3 as an example, the flexible substrate 202 is a material of a structure capable of deforming into a flexible pattern substrate.

다음에, 예컨대 스퍼터링 등과 같은 증착 공정을 실시함으로써, 일 예로서 도 2b에 도시된 바와 같이, 플렉서블 기판(202)의 상부에 박막의 베리어층(204)을 형성한다. 여기에서, 베리어층(204)으로는, 예컨대 TiN 등이 이용될 수 있으며, 그 두께 범위는, 예컨대 0.05 내지 수㎛ 정도가 될 수 있다.Next, by performing a deposition process such as, for example, sputtering, as an example, as shown in FIG. 2B, the barrier layer 204 of the thin film is formed on the flexible substrate 202. Here, for example, TiN or the like may be used as the barrier layer 204, and the thickness range thereof may be, for example, about 0.05 to several μm.

이어서, 도 2c를 참조하면, 베리어층(204)이 형성된 플렉서블 기판(202)의 전면에 증착 공정(또는 코팅 공정)을 순차적으로 실시함으로써, 애노드막(206), 분리막(208) 및 캐소드막(210)으로 된 전극 구조체(212)를 형성한다. 여기에서, 애노드막(206)은, 예컨대 Si 등인 것으로 그 두께 범위는, 예컨대 0.05 내지 수㎛ 정도가 될 수 있고, 분리막(208)은, 예컨대 Li3PO4 등인 것으로 그 두께 범위는 0.5 내지 수㎛ 정도가 될 수 있으며, 캐소드막(210)은, 예컨대 LiCoO2 등인 것으로 그 두께 범위는 0.05 내지 수㎛ 정도가 될 수 있다.Subsequently, referring to FIG. 2C, the anode film 206, the separator 208, and the cathode film 203 are sequentially formed by sequentially performing a deposition process (or a coating process) on the entire surface of the flexible substrate 202 on which the barrier layer 204 is formed. An electrode structure 212 made of 210 is formed. Here, the anode film 206 is, for example, Si, and the thickness range thereof may be, for example, about 0.05 to several micrometers, and the separator 208 is, for example, Li 3 PO 4, and the thickness range thereof is 0.5 to several The cathode film 210 may be, for example, LiCoO 2 or the like, and may have a thickness ranging from 0.05 to several μm.

또한, 애노드막(206)으로서는, 예컨대 카본 블랙이나 흑연과 같은 탄소를 제외한 주기율표 4족의 원자로 된 모든 물질들 중 어느 하나를 이용할 수 있다.As the anode film 206, any one of all materials made of atoms of Group 4 of the periodic table except for carbon such as carbon black or graphite may be used.

다시, 전극 구조체(212)가 형성된 플렉서블 기판(202)의 전면에, 예컨대 전기도금법, 스퍼터링법, 프린팅법 등과 같은 증착 공정을 실시함으로써, 일 예로서 도 2d에 도시된 바와 같이, 전극 구조체(212)의 상부에 전류 집전층(214)을 형성한다. 여기에서, 전류 집전층(214)은, 예컨대 Ti 또는 Pt 등인 것으로 그 두께 범위는, 예컨대 1 내지 수㎛ 정도가 될 수 있다.Again, by performing a deposition process such as, for example, electroplating, sputtering, printing, etc. on the entire surface of the flexible substrate 202 on which the electrode structure 212 is formed, as an example, as shown in FIG. 2D, the electrode structure 212 The current collector layer 214 is formed on the top of the back panel). Here, the current collector layer 214 is, for example, Ti or Pt, and the thickness range thereof may be, for example, about 1 to several μm.

이어서, 화살표 A1과 A2 방향(기판의 내측 방향)으로 기 설정된 일정한 정도의 힘(외압)을 가함으로써, 일 예로서 도 2e에 도시된 바와 같이, 플렉서블 기판(202)을 플렉서블 패턴 기판, 양각 부분과 음각 부분으로 된 플렉서블 패턴 기 판(202a)으로 변형시킨다. 즉, 플렉서블 패턴 기판으로 변형시킴으로써, 기판의 계면 면적을 증가(전지 용량의 증가)시킨다. 이때, 본 실시 예에서는 기판 패턴의 양각 부분이 90도의 각도를 갖는 것으로 예시하여 설명하고 있으나, 이것은 단지 예시적인 제시일 뿐, 필요 또는 용도에 따라 음각 부분과 양각 부분 사이의 각도 θ가 90도 이상이 되도록 제작할 수도 있음은 물론이다.Subsequently, by applying a predetermined degree of force (external pressure) in the directions of arrows A1 and A2 (inward direction of the substrate), as shown in FIG. 2E, the flexible substrate 202 may be a flexible pattern substrate or an embossed portion. It is transformed into a flexible pattern substrate 202a having an engraved portion. That is, by deforming to the flexible pattern substrate, the interface area of the substrate is increased (increased battery capacity). In this embodiment, the embossed portion of the substrate pattern has been described as an example having an angle of 90 degrees, but this is merely an example, and the angle θ between the intaglio portion and the embossed portion may be 90 degrees or more, depending on necessity or use. Of course it can also be manufactured to be.

이후, 전극 구조체(212)와 전류 집전층(214)이 내측에 위치하도록 하여 플렉서블 패턴 기판(202a)을 권취(감아말기)함으로써, 일 예로서 도 2f에 도시된 바와 같이, 원통형 또는 타원형 구조로 된 이차전지를 완성한다. 도 2f에 있어서, 화살표로서 표시된 부분은 권취를 통해 두 가닥의 이차전지가 맞닿는 점선 표시 사각형의 확대 단면을 나타낸다.Thereafter, the electrode structure 212 and the current collector layer 214 are positioned inside, and the flexible pattern substrate 202a is wound (rolled up). As an example, as shown in FIG. 2F, a cylindrical or elliptical structure is provided. Complete the secondary battery. In FIG. 2F, the portion indicated by the arrow shows an enlarged cross section of a dotted line display rectangle where two strands of secondary batteries come into contact with each other through winding.

한편, 실시 예에서는 기판 상에 전극 구조체와 전류 집전층을 형성한 후 기판의 양쪽 종단 부분에서 기판의 내측으로 외압을 가하여 플렉서블 기판을 플렉서블 패턴 기판으로 변형시키는 것으로 하여 설명하였으나, 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 일 예로서 도 4에 도시된 바와 같이, 화살표 B1과 B2로 표시된 상하 방향으로 외압을 가하여 플렉서블 기판을 플렉서블 패턴 기판으로 변형시킬 수도 있음은 물론이다. 여기에서, B1의 외압은 패턴의 음각 부분으로 형성될 영역에 가해지는 것이고, B2의 외압은 패턴의 양각 부분으로 형성될 영역에 가해지는 것이다.Meanwhile, in the embodiment, the electrode structure and the current collector layer are formed on the substrate, and then the external substrate is applied to the inside of the substrate at both end portions of the substrate to deform the flexible substrate to the flexible pattern substrate. As an example, as illustrated in FIG. 4, the flexible substrate may be deformed into the flexible pattern substrate by applying external pressure in the vertical direction indicated by the arrows B1 and B2. Here, the external pressure of B1 is applied to the region to be formed as the intaglio portion of the pattern, and the external pressure of B2 is applied to the region to be formed as the embossed portion of the pattern.

또한, 본 실시 예에서는 플렉서블 기판에 외압을 가하여 대략 직각 형태의 패턴 구조를 갖는 플렉서블 패턴 기판으로 변형하는 것으로 하여 설명하였으나, 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 일 예로서 도 5에 도시한 바와 같이, 플렉서블 기판을 유선형 패턴 구조를 갖는 플렉서블 패턴 기판으로 변형할 수도 있음은 물론이다.In addition, in the present exemplary embodiment, the present invention is described as being deformed into a flexible pattern substrate having an approximately right-angled pattern structure by applying external pressure to the flexible substrate, but the present invention is not necessarily limited thereto. Likewise, the flexible substrate may be transformed into a flexible pattern substrate having a streamlined pattern structure.

이상의 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 제시하여 설명하였으나 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함을 것을 쉽게 알 수 있을 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is clearly understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be construed as limiting the present invention. It will be readily appreciated that variations, modifications and variations are possible.

도 1a 내지 1e는 본 발명의 일 실시 예에 따라 이차전지를 제조하는 주요 과정을 도시한 공정 순서도,1A to 1E are process flowcharts illustrating a main process of manufacturing a secondary battery according to an embodiment of the present invention;

도 2a 내지 2f는 본 발명의 다른 실시 예에 따라 이차전지를 제조하는 주요 과정을 도시한 공정 순서도,2A to 2F are flowcharts illustrating main processes of manufacturing a secondary battery according to another embodiment of the present invention;

도 3은 도 2a에 도시된 플렉서블 기판에 대해 양쪽의 종단 방향에서 기판의 내측 방향으로 일정한 힘을 가하여 양각 부분과 음각 부분으로 된 플렉서블 패턴 기판으로 변형시킨 일 예의 단면도,FIG. 3 is a cross-sectional view of an example in which the flexible substrate shown in FIG. 2A is deformed into a flexible pattern substrate having an embossed portion and an intaglio portion by applying a constant force in the inward direction of the substrate in both longitudinal directions;

도 4는 플렉서블 패턴 기판으로의 변형을 위해 도 2a에 도시된 플렉서블 기판의 상측과 하측 방향에서 일정한 힘을 가하는 형태를 보여주는 일 예의 단면도,4 is a cross-sectional view illustrating an example in which a constant force is applied in the upper and lower directions of the flexible substrate illustrated in FIG. 2A to deform to the flexible pattern substrate.

도 5는 유선형 패턴 구조를 갖는 플렉서블 패턴 기판의 예시 단면도.5 is an exemplary cross-sectional view of a flexible pattern substrate having a streamlined pattern structure.

＜도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명＞Description of the Related Art

102, 202 : 플렉서블 기판 102a : 패턴 면102, 202: flexible substrate 102a: pattern surface

104, 204 : 베리어층 106, 206 : 애노드막104, 204: barrier layer 106, 206: anode film

108, 208 : 분리막 110, 210 : 캐소드막108, 208: separator 110, 210: cathode membrane

112, 212 : 전극 구조체 114, 214 : 전류 집전층112, 212: electrode structures 114, 214: current collector layers

202a : 플렉서블 패턴 기판202a: flexible pattern substrate

Claims (6)

양각 부분과 음각 부분으로 된 패턴 면을 갖는 플렉서블 기판과,A flexible substrate having a patterned surface comprising an embossed portion and an engraved portion; 상기 패턴 면을 따라 형성된 전극 구조체와,An electrode structure formed along the pattern surface; 상기 전극 구조체 상에 형성된 전류 집전층Current collecting layer formed on the electrode structure 을 포함하고,/ RTI > 상기 플렉서블 기판은 상기 전극 구조체 및 전류 집전층이 내측에 위치하도록 권취된 원통형 또는 타원형 구조The flexible substrate may have a cylindrical or elliptical structure in which the electrode structure and the current collector layer are wound inside. 인 이차전지.Secondary battery. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 플렉서블 기판은, 고분자, 유기물 및 금속 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 이차전지.The flexible substrate is any one of a polymer, an organic material and a metal. 플렉서블 기판의 상부 일부를 선택적으로 제거하여 양각 부분과 음각 부분으로 된 패턴 면을 형성하는 과정과,Selectively removing an upper portion of the flexible substrate to form a pattern surface having an embossed portion and an intaglio portion; 상기 패턴 면을 따라 전극 구조체를 형성하는 과정과,Forming an electrode structure along the pattern surface; 상기 전극 구조체 상에 전류 집전층을 형성하는 과정과,Forming a current collector layer on the electrode structure; 상기 전극 구조체 및 전류 집전층이 내측에 위치하도록 하여 상기 플렉서블 기판을 원통형 또는 타원형으로 권취하는 과정Winding the flexible substrate in a cylindrical or elliptical shape by placing the electrode structure and the current collector layer inside; 을 포함하는 이차전지의 제조 방법.Method for manufacturing a secondary battery comprising a. 제 3 항에 있어서,The method of claim 3, wherein 상기 플렉서블 기판은, 고분자, 유기물 및 금속 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 이차전지의 제조 방법.The flexible substrate is a manufacturing method of a secondary battery, characterized in that any one of a polymer, an organic material and a metal. 외압에 의해 플렉서블 패턴 기판으로의 변형이 가능한 플렉서블 기판을 준비하는 과정과,Preparing a flexible substrate that can be transformed into a flexible pattern substrate by external pressure, 상기 플렉서블 기판 상에 전극 구조체를 형성하는 과정과,Forming an electrode structure on the flexible substrate; 상기 전극 구조체 상에 전류 집전층을 형성하는 과정과,Forming a current collector layer on the electrode structure; 기 설정된 외압을 가하여 상기 플렉서블 기판을 양각 부분과 음각 부분을 갖는 상기 플렉서블 패턴 기판으로 변형시키는 과정Deforming the flexible substrate to the flexible pattern substrate having an embossed portion and an intaglio portion by applying a predetermined external pressure; 상기 전극 구조체 및 전류 집전층이 내측에 위치하도록 하여 상기 플렉서블 패턴 기판을 원통형 또는 타원형으로 권취하는 과정Winding the flexible pattern substrate in a cylindrical or elliptical shape by placing the electrode structure and the current collector layer inside; 을 포함하는 이차전지의 제조 방법.Method for manufacturing a secondary battery comprising a. 제 5 항에 있어서,6. The method of claim 5, 상기 플렉서블 기판은, 고분자, 유기물 및 금속 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 이차전지의 제조 방법.The flexible substrate is a manufacturing method of a secondary battery, characterized in that any one of a polymer, an organic material and a metal.
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