KR101522656B1 - 케이블형 이차전지 - Google Patents

케이블형 이차전지 Download PDF

Info

Publication number
KR101522656B1
KR101522656B1 KR1020120118925A KR20120118925A KR101522656B1 KR 101522656 B1 KR101522656 B1 KR 101522656B1 KR 1020120118925 A KR1020120118925 A KR 1020120118925A KR 20120118925 A KR20120118925 A KR 20120118925A KR 101522656 B1 KR101522656 B1 KR 101522656B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
active material
conductive paste
electrode active
current collector
material layer
Prior art date
Application number
KR1020120118925A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20130045219A (ko
Inventor
권요한
우상욱
정혜란
김제영
신헌철
Original Assignee
주식회사 엘지화학
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 엘지화학 filed Critical 주식회사 엘지화학
Priority to CN201280052822.3A priority Critical patent/CN103907234B/zh
Priority to JP2014537006A priority patent/JP5695802B2/ja
Priority to PCT/KR2012/008824 priority patent/WO2013062337A2/ko
Publication of KR20130045219A publication Critical patent/KR20130045219A/ko
Priority to US14/022,773 priority patent/US8920979B2/en
Priority to US14/557,805 priority patent/US9583785B2/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101522656B1 publication Critical patent/KR101522656B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/64—Carriers or collectors
    • H01M4/66—Selection of materials
    • H01M4/665—Composites
    • H01M4/667—Composites in the form of layers, e.g. coatings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04—Construction or manufacture in general
    • H01M10/0431—Cells with wound or folded electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/056—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes
    • H01M10/0564—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes the electrolyte being constituted of organic materials only
    • H01M10/0565—Polymeric materials, e.g. gel-type or solid-type
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/058—Construction or manufacture
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/058—Construction or manufacture
    • H01M10/0587—Construction or manufacture of accumulators having only wound construction elements, i.e. wound positive electrodes, wound negative electrodes and wound separators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/64—Carriers or collectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/64—Carriers or collectors
    • H01M4/70—Carriers or collectors characterised by shape or form
    • H01M4/75—Wires, rods or strips
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/64—Carriers or collectors
    • H01M4/70—Carriers or collectors characterised by shape or form
    • H01M4/76—Containers for holding the active material, e.g. tubes, capsules
    • H01M4/765—Tubular type or pencil type electrodes; tubular or multitubular sheaths or covers of insulating material for said tubular-type electrodes
    • H01M4/767—Multitubular sheaths or covers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/64—Carriers or collectors
    • H01M4/70—Carriers or collectors characterised by shape or form
    • H01M4/78—Shapes other than plane or cylindrical, e.g. helical
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
    • H01M50/411—Organic material
    • H01M50/414—Synthetic resins, e.g. thermoplastics or thermosetting resins
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
    • H01M50/411—Organic material
    • H01M50/414—Synthetic resins, e.g. thermoplastics or thermosetting resins
    • H01M50/417—Polyolefins
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
    • H01M50/411—Organic material
    • H01M50/414—Synthetic resins, e.g. thermoplastics or thermosetting resins
    • H01M50/42—Acrylic resins
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
    • H01M50/411—Organic material
    • H01M50/414—Synthetic resins, e.g. thermoplastics or thermosetting resins
    • H01M50/423—Polyamide resins
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M6/00—Primary cells; Manufacture thereof
    • H01M6/42—Grouping of primary cells into batteries
    • H01M6/44—Grouping of primary cells into batteries of tubular or cup-shaped cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M2004/025—Electrodes composed of, or comprising, active material with shapes other than plane or cylindrical
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
    • H01M4/485—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of mixed oxides or hydroxides for inserting or intercalating light metals, e.g. LiTi2O4 or LiTi2OxFy
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
    • H01M4/50—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of manganese
    • H01M4/505—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of manganese of mixed oxides or hydroxides containing manganese for inserting or intercalating light metals, e.g. LiMn2O4 or LiMn2OxFy
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
    • H01M4/52—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of nickel, cobalt or iron
    • H01M4/525—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of nickel, cobalt or iron of mixed oxides or hydroxides containing iron, cobalt or nickel for inserting or intercalating light metals, e.g. LiNiO2, LiCoO2 or LiCoOxFy
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/58—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy; of polyanionic structures, e.g. phosphates, silicates or borates
    • H01M4/5825—Oxygenated metallic salts or polyanionic structures, e.g. borates, phosphates, silicates, olivines
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/64—Carriers or collectors
    • H01M4/66—Selection of materials
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Abstract

본 발명은 내부집전체와 상기 내부집전체의 외면을 둘러싸며 형성된 내부전극 활물질층을 구비하는 내부전극; 상기 내부전극의 외면을 둘러싸며 형성된, 전극의 단락을 방지하는 분리층; 및 상기 분리층의 외면을 둘러싸며 형성되고, 외부전극 활물질층, 열린 구조의 외부집전체 및 전도성 페이스트층을 구비하는 외부전극;을 포함하는 소정 형상의 수평 단면을 가지고 길이 방향으로 연장된 케이블형 이차전지에 대한 것이다.
본 발명의 전도성 페이스트층과 열린 구조의 외부집전체를 포함하는 외부전극은 가요성이 우수하므로 이를 구비하는 케이블형 이차전지의 가요성을 향상시킬 수 있다. 그리고, 상기 전도성 페이스트층은 경량의 소재로 구성되므로 케이블형 이차전지의 경량화에 기여할 수 있다.

Description

케이블형 이차전지{Cable-Type Secondary Battery}
본 발명은 변형이 자유로운 케이블형 이차전지에 관한 것으로, 더 자세하게는 전도성 페이스트층 및 열린 구조의 외부집전체를 포함하는 케이블형 이차전지에 관한 것이다.
최근 이차 전지는 외부의 전기 에너지를 화학 에너지의 형태로 바꾸어 저장해 두었다가 필요할 때에 전기를 만들어 내는 장치를 말한다. 여러 번 충전할 수 있다는 뜻으로 "충전식 전지"(rechargeable battery)라는 명칭도 쓰인다. 흔히 쓰이는 이차전지로는 납 축전지, 니켈 카드뮴 전지(NiCd), 니켈 수소 축전지(NiMH), 리튬 이온 전지(Li-ion), 리튬 이온 폴리머 전지(Li-ion polymer)가 있다. 이차 전지는 한 번 쓰고 버리는 일차 전지에 비해 경제적인 이점과 환경적인 이점을 모두 제공한다.
이차 전지는 현재 낮은 전력을 사용하는 곳에 쓰인다. 이를테면 자동차의 시동을 돕는 기기, 휴대용 장치, 도구, 무정전 전원 장치를 들 수 있다. 최근 무선통신 기술의 발전은 휴대용 장치의 대중화를 주도하고 있으며, 종래의 많은 종류의 장치들을 무선화하는 경향도 있어, 이차전지에 대한 수요가 폭발하고 있다. 또한, 환경오염 등의 방지 측면에서 하이브리드 자동차, 전기 자동차가 실용화되고 있는데, 이들 차세대 자동차들은 이차전지를 사용하여 값과 무게를 줄이고 수명을 늘리는 기술을 채용하고 있다.
일반적으로 이차전지는 원통형, 각형 또는 파우치형의 전지가 대부분이다. 이는 이차전지는 음극, 양극 및 분리막으로 구성된 전극조립체를 원통형 또는 각형의 금속캔이나 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 케이스 내부에 장착하고, 상기 전극 조립체에 전해질을 주입시켜 제조하기 때문이다. 따라서, 이차전지 장착을 위한 일정한 공간이 필수적으로 요구되므로, 이러한 이차전지의 원통형, 각형 또는 파우치형의 형태는 다양한 형태의 휴대용 장치의 개발에 대한 제약으로 작용하게 되는 문제점이 있다. 이에, 형태의 변형이 용이한 신규한 형태의 이차전지가 요구되고 있다.
이러한 요구에 대하여, 단면적 직경에 대하여 길이의 비가 매우 큰 전지인 선형전지가 제안되었다. 대한민국 등록특허 제0804411호는 음극과 양극 사이에 분리막이 개재된 다수의 음극과 양극으로 구성되어 있는 선형 전지가 개시되어 있고, 대한민국 등록특허 제0742739호는 실형태의 양극실과 음극실로 구성되는 가변형 전지를 개시하고 있으나, 가요성이 좋지 않다. 또한, 외부에서 가해지는 힘에 의해서 케이블형 이차전지의 외부집전체의 변형이 발생하는 경우에는 내부집전체와의 접촉으로 인한 단락이 발생할 수 있는 문제점이 있다.
따라서 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 변형이 용이하며, 이차전지의 안정성과 우수한 성능을 유지할 수 있으며, 외부집전체의 변형에 의한 단락의 염려가 없는 신규한 선형 구조의 이차전지를 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 내부집전체와 상기 내부집전체의 외면을 둘러싸며 형성된 내부전극 활물질층을 구비하는 내부전극; 상기 내부전극의 외면을 둘러싸며 형성된, 전극의 단락을 방지하는 분리층; 및 상기 분리층의 외면을 둘러싸며 형성되고, 외부전극 활물질층, 열린 구조의 외부집전체 및 전도성 페이스트층을 구비하는 외부전극;을 포함하는 소정 형상의 수평 단면을 가지고 길이 방향으로 연장된 케이블형 이차전지를 제공한다.
여기서, 상기 열린 구조의 외부집전체는, 권선된 와이어형 집전체, 권선된 시트형 집전체 또는 메쉬형 집전체일 수 있다.
그리고, 상기 외부전극은, 상기 분리층의 외면을 둘러싸며 형성된 외부전극 활물질층, 상기 외부전극 활물질층의 외면을 둘러싸며 형성된 열린 구조의 외부집전체 및 상기 열린 구조의 외부집전체의 외면을 둘러싸며 형성된 전도성 페이스트층을 구비하거나, 상기 분리층의 외면을 둘러싸며 형성된 외부전극 활물질층, 상기 외부전극 활물질층의 외면을 둘러싸며 형성된 전도성 페이스트층 및 상기 전도성 페이스트층의 외면을 둘러싸며 형성된 열린 구조의 외부집전체를 구비하거나, 상기 분리층의 외면을 둘러싸며 형성된 외부전극 활물질층, 상기 외부전극 활물질층의 외면을 둘러싸며 형성된 열린 구조의 외부집전체 및 상기 열린 구조의 외부집전체의 외면을 둘러싸며 상기 외부전극 활물질층과 접촉하도록 형성된 전도성 페이스트층을 구비하거나, 상기 분리층의 외면을 둘러싸며 형성된 외부전극 활물질층, 상기 외부전극 활물질층 내에 피복되어 있고, 상기 분리층의 외면을 이격된 상태로 둘러싸며 형성된 열린 구조의 외부집전체 및 상기 외부전극 활물질층의 외면을 둘러싸며 형성된 전도성 페이스트층을 구비하거나, 또는 상기 분리층의 외면을 둘러싸며 형성된 외부전극 활물질층, 상기 외부전극 활물질층의 외면을 둘러싸며 형성된 전도성 페이스트층 및 상기 전도성 페이스트층 내에 피복되어 있고, 상기 외부전극 활물질층의 외면을 이격된 상태로 둘러싸며 형성된 열린 구조의 외부집전체를 구비하는 것일 수 있다.
그리고, 상기 외부전극은, 상기 분리층의 외면을 둘러싸며 형성된 전도성 페이스트층, 상기 전도성 페이스트층의 외면을 둘러싸며 형성된 열린 구조의 외부집전체 및 상기 열린 구조의 외부집전체의 외면을 둘러싸며 형성된 외부전극 활물질층을 구비하거나, 상기 분리층의 외면을 둘러싸며 형성된 전도성 페이스트층, 상기 전도성 페이스트층의 외면을 둘러싸며 형성된 외부전극 활물질층 및 상기 외부전극 활물질층의 외면을 둘러싸며 형성된 열린 구조의 외부집전체를 구비하거나, 상기 분리층의 외면을 둘러싸며 형성된 전도성 페이스트층, 상기 전도성 페이스트층의 외면을 둘러싸며 형성된 열린 구조의 외부집전체 및 상기 열린 구조의 외부집전체의 외면을 둘러싸며 상기 전도성 페이스트층과 접촉하도록 형성된 외부전극 활물질층을 구비하거나, 상기 분리층의 외면을 둘러싸며 형성된 전도성 페이스트층, 상기 전도성 페이스트층 내에 피복되어 있고, 상기 분리층의 외면을 이격된 상태로 둘러싸며 형성된 열린 구조의 외부집전체 및 상기 전도성 페이스트층의 외면을 둘러싸며 형성된 외부전극 활물질층을 구비하거나, 또는 상기 분리층의 외면을 둘러싸며 형성된 전도성 페이스트층, 상기 전도성 페이스트층의 외면을 둘러싸며 형성된 외부전극 활물질층 및 상기 외부전극 활물질층 내에 피복되어 있고, 상기 전도성 페이스트층의 외면을 이격된 상태로 둘러싸며 형성된 열린 구조의 외부집전체를 구비하는 것일 수 있다.
그리고, 상기 외부전극은, 상기 분리층의 외면을 둘러싸며 형성된 열린 구조의 외부집전체, 상기 열린 구조의 외부집전체의 외면을 둘러싸며 형성된 전도성 페이스트층 및 상기 전도성 페이스트층의 외면을 둘러싸며 형성된 외부전극 활물질층을 구비하거나, 상기 분리층의 외면을 둘러싸며 형성된 열린 구조의 외부집전체, 상기 열린 구조의 외부집전체의 외면을 둘러싸며 상기 분리층과 접촉하도록 형성된 전도성 페이스트층 및 상기 전도성 페이스트층의 외면을 둘러싸며 형성된 외부전극 활물질층을 구비하거나, 상기 분리층의 외면을 둘러싸며 형성된 열린 구조의 외부집전체, 상기 열린 구조의 외부집전체의 외면을 둘러싸며 형성된 외부전극 활물질층 및 상기 외부전극 활물질층의 외면을 둘러싸며 형성된 전도성 페이스트층을 구비하거나, 또는 상기 분리층의 외면을 둘러싸며 형성된 열린 구조의 외부집전체, 상기 열린 구조의 외부집전체의 외면을 둘러싸며 상기 분리층과 접촉하도록 형성된 외부전극 활물질층 및 상기 외부전극 활물질층의 외면을 둘러싸며 형성된 전도성 페이스트층을 구비하는 것일 수 있다.
그리고, 상기 내부집전체는, 스테인리스스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성탄소, 구리; 카본, 니켈, 티탄 또는 은으로 표면처리된 스테인리스스틸; 알루미늄-카드뮴합금; 도전재로 표면처리된 비전도성 고분자; 또는 전도성 고분자로 제조된 것일 수 있다.
이때, 상기 도전재는, 폴리아세틸렌, 폴리아닐린, 폴리피롤, 폴리티오펜, 폴리설퍼니트리드, ITO(Indum Thin Oxide), 은, 팔라듐 및 니켈 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합물일 수 있다.
그리고, 상기 전도성 고분자는, 폴리아세틸렌, 폴리아닐린, 폴리피롤, 폴리티오펜 및 폴리설퍼니트리드 중에서 선택된 1종의 화합물 또는 2종 이상의 혼합물인 고분자일 수 있다.
그리고, 상기 열린 구조의 외부집전체는, 스테인리스스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성탄소, 구리; 카본, 니켈, 티탄 또는 은으로 표면처리된 스테인리스스틸; 알루미늄-카드뮴합금; 도전재로 표면처리된 비전도성 고분자; 전도성 고분자로 제조된 것일 수 있다.
이때, 상기 도전재는, 폴리아세틸렌, 폴리아닐린, 폴리피롤, 폴리티오펜, 폴리설퍼니트리드, ITO(Indum Thin Oxide), 은, 팔라듐 및 니켈 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합물일 수 있다.
그리고, 상기 전도성 고분자는, 폴리아세틸렌, 폴리아닐린, 폴리피롤, 폴리티오펜 및 폴리설퍼니트리드 중에서 선택된 1종의 화합물 또는 2종 이상의 혼합물인 고분자일 수 있다.
한편, 상기 전도성 페이스트층은, 금속 페이스트층 또는 탄소 페이스트층일 수 있다.
여기서, 상기 금속 페이스트층은, Ni, Al, Au, Ag, Al, Pd/Ag, Cr, Ta, Cu, Ba 및 ITO 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 금속분말 및 바인더를 포함하는 것일 수 있다.
그리고, 상기 바인더는, 아크릴계 수지, 비닐계 수지, 하이드록시 셀룰로스, 메틸셀룰로스, 니트로 셀룰로스 및 에틸렌 셀룰로스 중에서 선택된 1종의 화합물 또는 2종 이상의 혼합물일 수 있다.
그리고, 상기 탄소 페이스트층은, 흑연, 카본블랙 및 탄소나노튜브 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 탄소분말 및 바인더를 포함하는 것일 수 있다.
여기서, 상기 바인더는, 아크릴계 수지, 비닐계 수지, 하이드록시 셀룰로스, 메틸셀룰로스, 니트로 셀룰로스 및 에틸렌 셀룰로스 중에서 선택된 1종의 화합물 또는 2종 이상의 혼합물일 수 있다.
그리고, 상기 내부전극은, 음극 또는 양극이고, 상기 외부전극은, 상기 내부전극에 상응하는 양극 또는 음극일 수 있다.
여기서, 상기 내부전극이 음극이고, 상기 외부전극이 양극인 경우, 상기 내부전극 활물질층은, 천연흑연, 인조흑연, 탄소질재료; 리튬 함유 티타늄 복합 산화물(LTO), Si, Sn, Li, Zn, Mg, Cd, Ce, Ni 또는 Fe인 금속류(Me); 상기 금속류(Me)로 구성된 합금류; 상기 금속류(Me)의 산화물(MeOx); 및 상기 금속류(Me)와 탄소와의 복합체로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나의 활물질 입자 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물을 포함하고, 상기 외부전극 활물질층은, LiCoO2, LiNiO2, LiMn2O4, LiCoPO4, LiFePO4, LiNiMnCoO2 및 LiNi 1-x-y-zCoxM1yM2zO2(M1 및 M2는 서로 독립적으로 Al, Ni, Co, Fe, Mn, V, Cr, Ti, W, Ta, Mg 및 Mo로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나이고, x, y 및 z는 서로 독립적으로 산화물 조성 원소들의 원자 분율로서 0 ≤ x < 0.5, 0 ≤ y < 0.5, 0 ≤ z < 0.5, x+y+z ≤ 1임)로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나의 활물질 입자 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물을 포함할 수 있다.
그리고, 상기 내부전극이 양극이고, 상기 외부전극이 음극인 경우, 상기 내부전극 활물질층은, LiCoO2, LiNiO2, LiMn2O4, LiCoPO4, LiFePO4, LiNiMnCoO2 및 LiNi 1-x-y-zCoxM1yM2zO2(M1 및 M2는 서로 독립적으로 Al, Ni, Co, Fe, Mn, V, Cr, Ti, W, Ta, Mg 및 Mo로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나이고, x, y 및 z는 서로 독립적으로 산화물 조성 원소들의 원자 분율로서 0 = x < 0.5, 0 = y < 0.5, 0 = z < 0.5, x+y+z = 1임)로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나의 활물질 입자 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물을 포함하고, 상기 외부전극 활물질층은, 천연흑연, 인조흑연, 탄소질재료; 리튬 함유 티타늄 복합 산화물(LTO), Si, Sn, Li, Zn, Mg, Cd, Ce, Ni 또는 Fe인 금속류(Me); 상기 금속류(Me)로 구성된 합금류; 상기 금속류(Me)의 산화물(MeOx); 및 상기 금속류(Me)와 탄소와의 복합체로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나의 활물질 입자 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물을 포함할 수 있다.
그리고, 상기 분리층은, 전해질층 또는 세퍼레이터일 수 있다.
여기서, 상기 전해질층은, PEO, PVdF, PVdF-HFP, PMMA, PAN 또는 PVAC를 사용한 겔형 고분자 전해질; 또는 PEO, PPO(polypropylene oxide), PEI(polyethylene imine), PES(polyethylene sulphide) 또는 PVAc(polyvinyl acetate)를 사용한 고체 전해질; 중에서 선택된 전해질을 포함할 수 있다.
그리고, 상기 전해질층은, 리튬염을 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 리튬염은, LiCl, LiBr, LiI, LiClO4, LiBF4, LiB10Cl10, LiPF6, LiCF3SO3, LiCF3CO2, LiAsF6, LiSbF6, LiAlCl4, CH3SO3Li, CF3SO3Li, (CF3SO2)2NLi, 클로로보란리튬, 저급지방족카르본산리튬 및 테트라페닐붕산리튬 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상일 수 있다.
그리고, 상기 세퍼레이터는, 에틸렌 단독중합체, 프로필렌 단독중합체, 에틸렌-부텐 공중합체, 에틸렌-헥센 공중합체 및 에틸렌-메타크릴레이트 공중합체로 이루어진 군에서 선택된 폴리올레핀계 고분자로 제조한 다공성 기재; 폴리에스테르, 폴리아세탈, 폴리아미드, 폴리카보네이트, 폴리이미드, 폴리에테르에테르케톤, 폴리에테르설폰, 폴리페닐렌옥사이드, 폴리페닐렌설파이트 및 폴리에틸렌나프탈렌으로 이루어진 군에서 선택된 고분자로 제조한 다공성 기재; 또는 무기물 입자 및 바인더 고분자의 혼합물로 형성된 다공성 기재일 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 내부집전체와 상기 내부집전체의 외면을 둘러싸며 형성된 내부전극 활물질층을 구비하는 2 이상의 전극이 서로 평행하게 배치된 내부전극; 상기 내부전극의 외면을 둘러싸며 형성된, 전극의 단락을 방지하는 분리층; 및 상기 분리층의 외면을 둘러싸며 형성되고, 외부전극 활물질층, 열린 구조의 외부집전체 및 전도성 페이스트층을 구비하는 외부전극;을 포함하는 소정 형상의 수평 단면을 가지고 길이 방향으로 연장된 케이블형 이차전지가 제공된다.
그리고, 본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 내부집전체, 상기 내부집전체의 외면을 둘러싸며 형성된 내부전극 활물질층과 상기 내부전극 활물질층의 외면을 둘러싸며 형성된 분리층을 구비하는 2 이상의 전극이 서로 평행하게 배치된 내부전극; 및 상기 내부전극의 외면을 둘러싸며 형성되고, 외부전극 활물질층, 열린 구조의 외부집전체 및 전도성 페이스트층을 구비하는 외부전극;을 포함하는 소정 형상의 수평 단면을 가지고 길이 방향으로 연장된 케이블형 이차전지가 제공된다.
이때, 상기 외부전극은, 상기 내부전극의 외면을 둘러싸며 형성된 외부전극 활물질층, 상기 외부전극 활물질층의 외면을 둘러싸며 형성된 열린 구조의 외부집전체 및 상기 열린 구조의 외부집전체의 외면을 둘러싸며 형성된 전도성 페이스트층을 구비하거나, 상기 내부전극의 외면을 둘러싸며 형성된 외부전극 활물질층, 상기 외부전극 활물질층의 외면을 둘러싸며 형성된 전도성 페이스트층 및 상기 전도성 페이스트층의 외면을 둘러싸며 형성된 열린 구조의 외부집전체를 구비하거나, 상기 내부전극의 외면을 둘러싸며 형성된 외부전극 활물질층, 상기 외부전극 활물질층의 외면을 둘러싸며 형성된 열린 구조의 외부집전체 및 상기 열린 구조의 외부집전체의 외면을 둘러싸며 상기 외부전극 활물질층과 접촉하도록 형성된 전도성 페이스트층을 구비하거나, 상기 내부전극의 외면을 둘러싸며 형성된 외부전극 활물질층, 상기 외부전극 활물질층 내에 피복되어 있고, 상기 내부전극의 외면을 이격된 상태로 둘러싸며 형성된 열린 구조의 외부집전체 및 상기 외부전극 활물질층의 외면을 둘러싸며 형성된 전도성 페이스트층을 구비하거나, 또는 상기 내부전극의 외면을 둘러싸며 형성된 외부전극 활물질층, 상기 외부전극 활물질층의 외면을 둘러싸며 형성된 전도성 페이스트층 및 상기 전도성 페이스트층 내에 피복되어 있고, 상기 외부전극 활물질층의 외면을 이격된 상태로 둘러싸며 형성된 열린 구조의 외부집전체를 구비하는 것일 수 있다.
그리고, 상기 외부전극은, 상기 내부전극의 외면을 둘러싸며 형성된 전도성 페이스트층, 상기 전도성 페이스트층의 외면을 둘러싸며 형성된 열린 구조의 외부집전체 및 상기 열린 구조의 외부집전체의 외면을 둘러싸며 형성된 외부전극 활물질층을 구비하거나, 상기 내부전극의 외면을 둘러싸며 형성된 전도성 페이스트층, 상기 전도성 페이스트층의 외면을 둘러싸며 형성된 외부전극 활물질층 및 상기 외부전극 활물질층의 외면을 둘러싸며 형성된 열린 구조의 외부집전체를 구비하거나, 상기 내부전극의 외면을 둘러싸며 형성된 전도성 페이스트층, 상기 전도성 페이스트층의 외면을 둘러싸며 형성된 열린 구조의 외부집전체 및 상기 열린 구조의 외부집전체의 외면을 둘러싸며 상기 전도성 페이스트층과 접촉하도록 형성된 외부전극 활물질층을 구비하거나, 상기 내부전극의 외면을 둘러싸며 형성된 전도성 페이스트층, 상기 전도성 페이스트층 내에 피복되어 있고, 상기 내부전극의 외면을 이격된 상태로 둘러싸며 형성된 열린 구조의 외부집전체 및 상기 전도성 페이스트층의 외면을 둘러싸며 형성된 외부전극 활물질층을 구비하거나, 또는 상기 내부전극의 외면을 둘러싸며 형성된 전도성 페이스트층, 상기 전도성 페이스트층의 외면을 둘러싸며 형성된 외부전극 활물질층 및 상기 외부전극 활물질층 내에 피복되어 있고, 상기 전도성 페이스트층의 외면을 이격된 상태로 둘러싸며 형성된 열린 구조의 외부집전체를 구비하는 것일 수 있다.
그리고, 상기 외부전극은, 상기 내부전극의 외면을 둘러싸며 형성된 열린 구조의 외부집전체, 상기 열린 구조의 외부집전체의 외면을 둘러싸며 형성된 전도성 페이스트층 및 상기 전도성 페이스트층의 외면을 둘러싸며 형성된 외부전극 활물질층을 구비하거나, 상기 내부전극의 외면을 둘러싸며 형성된 열린 구조의 외부집전체, 상기 열린 구조의 외부집전체의 외면을 둘러싸며 상기 내부전극과 접촉하도록 형성된 전도성 페이스트층 및 상기 전도성 페이스트층의 외면을 둘러싸며 형성된 외부전극 활물질층을 구비하거나, 상기 내부전극의 외면을 둘러싸며 형성된 열린 구조의 외부집전체, 상기 열린 구조의 외부집전체의 외면을 둘러싸며 형성된 외부전극 활물질층 및 상기 외부전극 활물질층의 외면을 둘러싸며 형성된 전도성 페이스트층을 구비하거나, 또는 상기 내부전극의 외면을 둘러싸며 형성된 열린 구조의 외부집전체, 상기 열린 구조의 외부집전체의 외면을 둘러싸며 상기 내부전극과 접촉하도록 형성된 외부전극 활물질층 및 상기 외부전극 활물질층의 외면을 둘러싸며 형성된 전도성 페이스트층을 구비하는 것일 수 있다.
본 발명의 전도성 페이스트층과 열린 구조의 외부집전체를 포함하는 외부전극은 가요성이 우수하므로 이를 구비하는 케이블형 이차전지의 가요성을 향상시킬 수 있다. 그리고, 상기 전도성 페이스트층은 경량의 소재이므로 케이블형 이차전지의 경량화에 기여할 수 있다. 또한, 외부에서 과도한 힘이 본 발명의 케이블형 이차전지에 가해지는 경우에도 본 발명의 열린 구조의 외부집전체는 형태적 특성상 구겨지거나 꺾이는 등의 과도한 변형이 적으므로 내부집전체와의 접촉에 따른 단락의 염려가 적고 활물질의 탈리를 방지할 수 있다. 그리고, 전도성 페이스트층을 포함하는 본 발명의 외부집전체는 활물질과의 접촉특성이 우수하므로 활물질의 탈리를 방지할 수 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 전술한 발명의 내용과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 하나의 내부전극을 가지며, 권선된 외부집전체 및 전도성 페이스트층을 구비하는 케이블형 이차전지의 도면이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 하나의 내부전극을 가지며, 전도성 페이스트층 및 권선된 외부집전체를 구비하는 케이블형 이차전지의 도면이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 하나의 내부전극을 가지며, 전도성 페이스트층의 내부에 권선된 외부집전체를 구비하는 케이블형 이차전지의 도면이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 다수의 내부전극을 가지며, 열린 구조의 외부집전체 및 전도성 페이스트층을 구비하는 케이블형 이차전지의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 다수의 내부전극을 가지며, 전도성 페이스트층 및 열린 구조의 외부집전체를 구비하는 케이블형 이차전지의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 분리층을 구비하는 다수의 내부전극을 가지며, 열린 구조의 외부집전체 및 전도성 페이스트층을 구비하는 케이블형 이차전지의 단면도이다.
도 7은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 분리층을 구비하는 다수의 내부전극을 가지며, 전도성 페이스트층 및 열린 구조의 외부집전체를 구비하는 케이블형 이차전지의 단면도이다.
이하, 본 발명을 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
도 1 내지 도 3에는 본 발명에 따른 하나의 내부전극을 가지며, 열린 구조의 외부집전체 및 전도성 페이스트층을 갖는 케이블형 이차전지의 실시예가 개략적으로 도시되어 있다. 하지만, 이하 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 소정 형상의 수평 단면을 가지고 길이 방향으로 연장된 케이블형 이차전지(100, 200, 300)는 내부집전체(110, 210, 310)와 상기 내부집전체(110, 210, 310)의 외면을 둘러싸며 형성된 내부전극 활물질층(120, 220, 320)을 구비하는 내부전극; 상기 내부전극(120, 220, 320)의 외면을 둘러싸며 형성된, 전극의 단락을 방지하는 분리층(130, 230, 330); 및 상기 분리층(130, 230, 330)의 외면을 둘러싸며 형성되고, 외부전극 활물질층(140, 240, 340), 열린 구조의 외부집전체(150, 250, 350) 및 전도성 페이스트층(160, 260, 360)을 구비하는 외부전극;을 포함한다. 여기서 소정의 형상이라 함은 특별히 형상을 제한하지 않는다는 것으로, 본 발명의 본질을 훼손하지 않는 어떠한 형상도 가능하다는 의미이다. 본 발명의 케이블형 이차전지는 소정 형상의 수평 단면을 가지며, 수평 단면에 대한 길이방향으로 길게 늘어진 선형구조를 갖고, 가요성을 가지므로 변형이 자유롭다.
또한, 열린 구조라 함은 그 열린 구조를 경계면으로 하고, 이러한 경계면을 통과하여 내부에서 외부로의 물질의 이동이 자유로운 형태의 구조를 말하는 것이며, 상기 열린 구조의 외부집전체는, 권선된 와이어형 집전체, 권선된 시트형 집전체 또는 메쉬형 집전체일 수 있으나, 이에만 한정하는 것은 아니다.
본 발명의 내부전극은 선형의 내부집전체(110, 210, 310)와 상기 내부집전체(110, 210, 310)의 외면을 둘러싸며 형성된 내부전극 활물질층(120, 220, 320)으로 이루어진다. 그리고, 전극의 단락을 방지하기 위한 분리층(140, 240, 340)이 상기 내부전극의 외면을 둘러싸며 형성된다.
이러한 분리층(140, 240, 340)의 외면에는 외부전극이 형성된다.
여기서, 상기 외부전극은, 분리층과 접하게 되는, 외부전극 활물질층, 열린 구조의 외부집전체 및 전도성 페이스트층의 배치에 따라서 여러 가지 구현예가 가능하다.
첫 번째 구현예로는, 외부전극 활물질층이 상기 분리층의 외면을 우선적으로 둘러싸며 형성되는 것일 수 있다.
특히, 상기 외부전극은, 상기 분리층(130)의 외면을 둘러싸며 형성된 외부전극 활물질층(140), 상기 외부전극 활물질층(140)의 외면을 둘러싸며 형성된 열린 구조의 외부집전체(150) 및 상기 열린 구조의 외부집전체(150)의 외면을 둘러싸며 형성된 전도성 페이스트층(160)을 구비할 수 있다.
예를 들어, 권선된 와이어형인 열린 구조의 외부집전체를 구비한 케이블형 이차전지를 나타낸 도 1에 따르면, 상기 분리층(130)의 외면에, 상기 분리층(130)의 외면을 둘러싸는 외부전극 활물질층(140)을 형성하고, 상기 외부전극 활물질층(140)의 외면에 와이어형인 외부집전체(150)를 권선하고, 상기 권선된 와이어형인 열린 구조의 외부집전체(150)의 외면에 전도성 페이스트층(160)을 형성하게 된다.
또는 도 2에 따르면, 상기 분리층(230)의 외면에, 상기 분리층(230)의 외면을 둘러싸는 외부전극 활물질층(240)을 형성하고, 상기 외부전극 활물질층(240)의 외면을 둘러싸는 전도성 페이스트층(260)을 형성하며, 상기 전도성 페이스트층(260)의 외면에 와이어형인 외부집전체(250)를 권선하게 된다.
그리고, 도 3에 따르면, 상기 분리층(330)의 외면을 둘러싸며 형성된 외부전극 활물질층(340), 상기 외부전극 활물질층(340)의 외면을 둘러싸며 형성된 전도성 페이스트층(360) 및 상기 전도성 페이스트층(360) 내에 피복되어 있고, 상기 외부전극 활물질층(340)의 외면을 이격된 상태로 둘러싸며 권선된 열린 구조의 외부집전체(350)를 구비할 수도 있다.
이러한 권선된 열린 구조의 와이어형 집전체(150)는 스프링의 형태로 상기 외부전극 활물질층(140)의 외면에 권선되어 있는 것으로, 가요성이 우수하며 또한 탄성이 우수하여 외부에서 과도한 힘이 본 발명의 케이블형 이차전지에 가해지는 경우에도 본 발명의 권선된 와이어형 외부집전체는 형태적 특성상 구겨지거나 꺾이는 등의 과도한 변형이 적으므로 내부집전체와의 접촉에 따른 단락의 염려가 적고 활물질의 탈리를 방지할 수 있다.
상기 권선된 와이어형 집전체 외에도, 권선된 시트형 집전체 또는 메쉬형 집전체를 사용하더라도 전술한 바와 동일한 효과가 발휘된다.
첫 번째 구현예로서 전술한 것 외에도, 상기 분리층의 외면을 둘러싸며 형성된 외부전극 활물질층, 상기 외부전극 활물질층의 외면을 둘러싸며 형성된 열린 구조의 외부집전체 및 상기 열린 구조의 외부집전체의 외면을 둘러싸며 상기 외부전극 활물질층과 접촉하도록 형성된 전도성 페이스트층을 구비하는 구조 또는 상기 분리층의 외면을 둘러싸며 형성된 외부전극 활물질층, 상기 외부전극 활물질층 내에 피복되어 있고, 상기 분리층의 외면을 이격된 상태로 둘러싸며 형성된 열린 구조의 외부집전체 및 상기 외부전극 활물질층의 외면을 둘러싸며 형성된 전도성 페이스트층을 구비하는 구조 등이 가능하다.
두 번째 구현예로는, 전도성 페이스트층이 상기 분리층의 외면을 우선적으로 둘러싸며 형성되는 것일 수 있다.
이와 관련해서 상기 외부전극은, 상기 분리층의 외면을 둘러싸며 형성된 전도성 페이스트층, 상기 전도성 페이스트층의 외면을 둘러싸며 형성된 열린 구조의 외부집전체 및 상기 열린 구조의 외부집전체의 외면을 둘러싸며 형성된 외부전극 활물질층을 구비하는 구조; 상기 분리층의 외면을 둘러싸며 형성된 전도성 페이스트층, 상기 전도성 페이스트층의 외면을 둘러싸며 형성된 외부전극 활물질층 및 상기 외부전극 활물질층의 외면을 둘러싸며 형성된 열린 구조의 외부집전체를 구비하거나, 상기 분리층의 외면을 둘러싸며 형성된 전도성 페이스트층, 상기 전도성 페이스트층의 외면을 둘러싸며 형성된 열린 구조의 외부집전체 및 상기 열린 구조의 외부집전체의 외면을 둘러싸며 상기 전도성 페이스트층과 접촉하도록 형성된 외부전극 활물질층을 구비하는 구조; 상기 분리층의 외면을 둘러싸며 형성된 전도성 페이스트층, 상기 전도성 페이스트층 내에 피복되어 있고, 상기 분리층의 외면을 이격된 상태로 둘러싸며 형성된 열린 구조의 외부집전체 및 상기 전도성 페이스트층의 외면을 둘러싸며 형성된 외부전극 활물질층을 구비하는 구조; 상기 분리층의 외면을 둘러사며 형성된 전도성 페이스트층, 상기 전도성 페이스트층의 외면을 둘러싸며 형성된 외부전극 활물질층 및 상기 외부전극 활물질층 내에 피복되어 있고, 상기 전도성 페이스트층의 외면을 이격된 상태로 둘러싸며 형성된 열린 구조의 외부집전체를 구비하는 구조; 등이 가능하다.
세 번째 구현예로는, 열린 구조의 외부집전체가 상기 분리층의 외면을 우선적으로 둘러싸며 형성되는 것일 수 있다.
이와 관련해서 상기 외부전극은, 상기 분리층의 외면을 둘러싸며 형성된 열린 구조의 외부집전체, 상기 열린 구조의 외부집전체의 외면을 둘러싸며 형성된 전도성 페이스트층 및 상기 전도성 페이스트층의 외면을 둘러싸며 형성된 외부전극 활물질층을 구비하는 구조; 상기 분리층의 외면을 둘러싸며 형성된 열린 구조의 외부집전체, 상기 열린 구조의 외부집전체의 외면을 둘러싸며 상기 분리층과 접촉하도록 형성된 전도성 페이스트층 및 상기 전도성 페이스트층의 외면을 둘러싸며 형성된 외부전극 활물질층을 구비하는 구조; 상기 분리층의 외면을 둘러싸며 형성된 열린 구조의 외부집전체, 상기 열린 구조의 외부집전체의 외면을 둘러싸며 형성된 외부전극 활물질층 및 상기 외부전극 활물질층의 외면을 둘러싸며 형성된 전도성 페이스트층을 구비하는 구조; 상기 분리층의 외면을 둘러싸며 형성된 열린 구조의 외부집전체, 상기 열린 구조의 외부집전체의 외면을 둘러싸며 상기 분리층과 접촉하도록 형성된 외부전극 활물질층 및 상기 외부전극 활물질층의 외면을 둘러싸며 형성된 전도성 페이스트층을 구비하는 구조; 등이 가능하다.
한편, 상기 전도성 페이스트층(160)은 전도성 페이스트로 형성되는데 일반적으로 도막 형성이 가능한 도포 적성을 갖고 있고 건조된 도막에 전기가 흐를 때, 사용한 페이스트를 전도성 페이스트라고 하며, 이들 전도성 페이스트는 바인더에 전도성 물질의 분말을 분산시켜 제조된다. 이러한 전도성 페이스트로 형성된 전도성 페이스트층(160)는 가요성이 우수하므로 이를 구비하는 케이블형 이차전지의 가요성을 향상시킬 수 있다. 또한 전도성 페이스트로 형성된 전도성 페이스트층(160)은 일반적인 금속으로 이루어진 집전체 보다 가벼운 중량을 가지는 경량의 소재이므로 케이블형 이차전지의 경량화에 기여할 수 있다. 그리고, 외부에서 과도한 힘이 본 발명의 케이블형 이차전지에 가해지는 경우에도 본 발명의 전도성 페이스트층을 포함하는 외부전극은 유연성이 우수하므로 구겨지거나 꺾이는 등의 과도한 변형이 적으므로 내부집전체와의 접촉에 따른 단락의 염려가 적다. 또한, 전도성 페이스트로 형성된 전도성 페이스트층(160)은 페이스트라는 물리적인 특성으로 인하여 제조과정에서 외부전극 활물질층(140)의 외면에 도포하여 형성하게 되는 경우, 외부전극 활물질층(140)과의 접촉특성이 우수하며 이로 인하여 외부의 힘에 의한 전지의 변형에 따른 전극 활물질의 탈리를 효과적으로 방지할 수 있다. 그리고, 열린 구조의 외부집전체(150)는 외부전극 활물질층(140)과의 부족한 전기접점(electric contact)을 전도성 페이스트층(160)을 채택하여 향상시킬 수 있다.
여기서, 상기 전도성 페이스트층은, 금속 페이스트층 또는 탄소 페이스트층 등일 수 있다. 이러한 금속 페이스트층은, Ni, Al, Au, Ag, Al, Pd/Ag, Cr, Ta, Cu, Ba 및 ITO 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 금속분말 및 바인더를 포함하는 것이 바람직하다. 그리고, 상기 바인더로는 그 종류를 특별히 한정하는 것은 아니지만 아크릴계 수지, 비닐계 수지, 하이드록시 셀룰로스, 메틸셀룰로스, 니트로 셀룰로스 및 에틸렌 셀룰로스 등을 사용하는 것이 바람직하다. 그리고, 상기 탄소 페이스트층은, 흑연, 카본블랙 및 탄소나노튜브 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 탄소분말 및 바인더를 포함하는 것이 바람직하며, 선택적으로 도전재를 추가적으로 포함할 수 있다. 그리고, 상기 바인더로는 그 종류를 특별히 한정하는 것은 아니지만 아크릴계 수지, 비닐계 수지, 하이드록시 셀룰로스, 메틸셀룰로스, 니트로 셀룰로스 및 에틸렌 셀룰로스 등을 사용하는 것이 바람직하다.
한편, 상기 내부집전체는, 스테인리스스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성탄소, 구리 또는 스테인리스스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은으로 표면처리한 것, 알루미늄-카드뮴합금, 도전재로 표면처리된 비전도성 고분자, 또는 전도성 고분자를 사용하여 제조된 것이 바람직하며, 상기 열린 구조의 외부집전체는, 스테인리스스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성탄소, 구리; 카본, 니켈, 티탄 또는 은으로 표면처리된 스테인리스스틸; 알루미늄-카드뮴합금; 도전재로 표면처리된 비전도성 고분자; 또는 전도성 고분자;로 제조된 것이 바람직하다.
집전체는 활물질의 전기화학 반응에 의해 생성된 전자를 모으거나 전기화학 반응에 필요한 전자를 공급하는 역할을 하는 것으로, 일반적으로 구리나 알루미늄 등의 금속을 사용한다. 특히, 도전재로 표면처리된 비전도성 고분자 또는 전도성 고분자로 이루어진 고분자 전도체를 사용하는 경우에는 구리나 알루미늄과 같은 금속을 사용한 경우보다 상대적으로 가요성이 우수하다. 또한, 금속 집전체를 대체하여 고분자 집전체를 사용하여 전지의 경량성을 달성할 수 있다.
이러한 도전재로는, 폴리아세틸렌, 폴리아닐린, 폴리피롤, 폴리티오펜, 폴리설퍼니트리드, ITO(Indum Thin Oxide), 은, 팔라듐 및 니켈 등이 가능하며, 상기 전도성 고분자는, 폴리아세틸렌, 폴리아닐린, 폴리피롤, 폴리티오펜 및 폴리설퍼니트리드 등이 사용 가능하다. 다만, 집전체에 사용되는 비전도성 고분자는 특별히 종류를 한정하지는 않는다.
상기 내부전극은, 음극 또는 양극일 수 있으며, 상기 외부전극은, 상기 내부전극과 상응하는 양극 또는 음극일 수 있다.
본 발명의 전극 활물질층은 집전체를 통해서 이온을 이동시키는 작용을 하고, 이들 이온의 이동은 전해질층으로부터의 이온의 흡장 및 전해질층으로의 이온의 방출을 통한 상호작용에 의한다.
이러한 전극 활물질층은 음극 활물질층과 양극 활물질층으로 구분할 수 있다.
구체적으로, 상기 내부전극이 음극이고, 상기 외부전극이 양극인 경우, 상기 내부전극 활물질층은 음극 활물질층으로서, 천연흑연, 인조흑연, 탄소질재료; 리튬 함유 티타늄 복합 산화물(LTO), Si, Sn, Li, Zn, Mg, Cd, Ce, Ni 또는 Fe인 금속류(Me); 상기 금속류(Me)로 구성된 합금류; 상기 금속류(Me)의 산화물(MeOx); 및 상기 금속류(Me)와 탄소와의 복합체로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나의 활물질 입자 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물을 포함할 수 있고, 상기 외부전극 활물질층은 양극 활물질층으로서, LiCoO2, LiNiO2, LiMn2O4, LiCoPO4, LiFePO4, LiNiMnCoO2 및 LiNi 1-x-y-zCoxM1yM2zO2(M1 및 M2는 서로 독립적으로 Al, Ni, Co, Fe, Mn, V, Cr, Ti, W, Ta, Mg 및 Mo로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나이고, x, y 및 z는 서로 독립적으로 산화물 조성 원소들의 원자 분율로서 0 ≤ x < 0.5, 0 ≤ y < 0.5, 0 ≤ z < 0.5, x+y+z ≤ 1임)로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나의 활물질 입자 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물을 포함할 수 있다.
또한, 상기 내부전극이 양극이고, 상기 외부전극이 음극인 경우에는 내부전극 활물질층은 양극 활물질층이 되고, 외부전극 활물질층은 음극 활물질층이 될 수 있다.
그리고, 본 발명의 분리층은, 전해질층 또는 세퍼레이터를 사용할 수 있다.
이러한 이온의 통로가 되는 전해질층으로는 PEO, PVdF, PVdF-HFP, PMMA, PAN 또는 PVAC를 사용한 겔형 고분자 전해질 또는 PEO, PPO(polypropylene oxide), PEI(polyethylene imine), PES(polyethylene sulphide) 또는 PVAc(polyvinyl acetate)를 사용한 고체 전해질 등을 사용한다. 고체 전해질의 매트릭스(matrix)는 고분자 또는 세라믹 글라스를 기본골격으로 하는 것이 바람직하다. 일반적인 고분자 전해질의 경우에는 이온전도도가 충족되더라도 반응속도적 측면에서 이온이 매우 느리게 이동할 수 있으므로, 고체인 경우보다 이온의 이동이 용이한 겔형 고분자의 전해질을 사용하는 것이 바람직하다. 겔형 고분자 전해질은 기계적 특성이 우수하지 않으므로 이를 보완하기 위해서 기공구조 지지체 또는 가교 고분자를 포함할 수 있다. 본 발명의 전해질층은 분리막의 역할이 가능하므로 별도의 분리막을 사용하지 않을 수 있다.
본 발명의 전해질층은, 리튬염을 더 포함할 수 있다. 리튬염은 이온 전도도 및 반응속도를 향상시킬 수 있는데, 이들의 비제한적인 예로는, LiCl, LiBr, LiI, LiClO4, LiBF4, LiB10Cl10, LiPF6, LiCF3SO3, LiCF3CO2, LiAsF6, LiSbF6, LiAlCl4, CH3SO3Li, CF3SO3Li, (CF3SO2)2NLi, 클로로보란리튬, 저급지방족카르본산리튬 및 테트라페닐붕산리튬을 사용할 수 있다.
상기 세퍼레이터로는 그 종류를 한정하는 것은 아니지만 에틸렌 단독중합체, 프로필렌 단독중합체, 에틸렌-부텐 공중합체, 에틸렌-헥센 공중합체 및 에틸렌-메타크릴레이트 공중합체로 이루어진 군에서 선택된 폴리올레핀계 고분자로 제조한 다공성 기재; 폴리에스테르, 폴리아세탈, 폴리아미드, 폴리카보네이트, 폴리이미드, 폴리에테르에테르케톤, 폴리에테르설폰, 폴리페닐렌옥사이드, 폴리페닐렌설파이트 및 폴리에틸렌나프탈렌으로 이루어진 군에서 선택된 고분자로 제조한 다공성 기재; 또는 무기물 입자 및 바인더 고분자의 혼합물로 형성된 다공성 기재 등을 사용할 수 있다.
본 발명은 보호피복을 구비하는데, 보호피복은 절연체로서 공기 중의 수분 및 외부충격에 대하여 전극을 보호하기 위해 외부집전체의 외면에 형성한다. 보호피복으로는 통상의 고분자 수지를 사용할 수 있으며, 일례로 PVC, HDPE 또는 에폭시 수지가 사용 가능하다.
이하에서는 일시예에 따른 케이블형 이차전지 및 그 제조방법을 도 1을 참조하여 간략하게 살펴본다.
일 실시예에 따른 본 발명의 케이블형 이차전지(100)는 소정 형상의 수평 단면을 가지며 길이 방향으로 연장되는 내부집전체(110)와 상기 내부집전체(110)의 외면을 둘러싸며 형성된 내부전극 활물질층(120)을 구비하는 내부전극; 상기 내부전극의 외면을 둘러싸며 형성된, 전극의 단락을 방지하는 분리층(130); 및 상기 분리층(130)의 외면을 둘러싸며 형성된 외부전극 활물질층(140)과, 상기 외부전극 활물질층(140)의 외면을 둘러싸며 권선된 와이어형 집전체(150)와 상기 권선된 와이어형 집전체(150)의 외면에 형성된 전도성 페이스트층(160)을 구비하는 외부전극을 포함한다.
먼저, 와이어 형태의 내부집전체(110)를 준비하고, 그 내부집전체(110)의 표면에 내부전극 활물질층(120)을 코팅한다. 이러한 코팅방법으로는 일반적인 코팅방법이 적용될 수 있으며, 구체적으로는 전기도금(electroplating) 또는 양극산화처리(anodic oxidation process) 방법이 사용 가능하지만, 일정한 간격을 유지하기 위해서는 활물질을 포함하는 전극슬러리를 압출기를 통하여 불연속적으로 압출코팅하는 방법을 사용하여 제조하는 것이 바람직하다. 또한, 활물질을 포함하는 전극 슬러리를 사용하여 코팅하는 경우에는, 딥코팅(dip coating) 방법 또는 압출기를 사용하여 압출코팅하는 방법을 사용하여 제조하는 것도 가능하다.
이어서, 상기 내부전극 활물질층(120)을 둘러싸도록 전해질층인 분리층(130)을 형성한다. 상기 전해질층인 분리층(130)을 형성하는 방법도 특별히 한정되지는 않지만, 선형인 케이블형 이차전지의 특성상 압출코팅하는 방법을 사용하는 것이 제조하기가 용이하다.
상기 코팅된 전해질인 분리층(130)의 외면에 외부전극 활물질층(140)을 코팅하여 형성한다. 상기 내부전극 활물질층(120)의 코팅방법이 외부전극 활물질층(140)의 코팅에도 동일하게 적용될 수 있다.
그리고, 와이어형의 외부집전체를 준비하여 상기 외부전극 활물질층(140)의 외면에 권선하여 권선된 와이어형인 열린 구조의 외부집전체(150)를 형성한다. 은 페이스트를 준비하여 상기 권선된 와이어형인 열린 구조의 외부집전체(150)의 외면에 도포하여 전도성 페이스트층(160)을 형성하여 전극 조립체를 제조한다.
마지막으로, 상기 전극조립체의 외면을 감싸도록 보호피복(170)을 형성한다. 상기 보호피복(170)은 절연체로서 공기 중의 수분 및 외부충격에 대하여 전극을 보호하기 위해 최외면에 형성한다. 보호피복(170)으로는 통상의 고분자 수지를 사용할 수 있으며, 일례로 PVC, HDPE 또는 에폭시 수지가 사용 가능하다.
이하에서는, 또 다른 가능한 실시예를 도 4 내지 도 7을 참고하여 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 다수의 내부전극을 가지며 소정 형상의 수평 단면을 가지고 길이 방향으로 연장된 케이블형 이차전지는, 내부집전체와 상기 내부집전체의 외면을 둘러싸며 형성된 내부전극 활물질층을 구비하는 2 이상의 전극이 서로 평행하게 배치된 내부전극; 상기 내부전극의 외면을 둘러싸며 형성된, 전극의 단락을 방지하는 분리층; 및 상기 분리층의 외면을 둘러싸며 형성되고, 외부전극 활물질층, 열린 구조의 외부집전체 및 전도성 페이스트층을 구비하는 외부전극;을 포함한다.
우선 도 4를 참조하면, 일 실시예에 따른 본 발명의 케이블형 이차전지(400)는 내부집전체(410)와 상기 내부집전체(410)의 외면을 둘러싸며 형성된 내부전극 활물질층(420)을 구비하는 2 이상의 전극이 서로 평행하게 배치된 내부전극; 상기 내부전극의 외면을 둘러싸며 형성된, 전극의 단락을 방지하는 분리층(430); 및 상기 분리층(430)의 외면을 둘러싸며 형성된 외부전극 활물질층(440)과, 상기 외부전극 활물질층(440)의 외면을 둘러싸며 권선된 와이어형인 열린 구조의 외부집전체(450)와 상기 권선된 와이어형인 열린 구조의 외부집전체(450)의 외면에 형성된 전도성 페이스트층(460)을 구비하는 외부전극을 포함한다. 이러한 케이블형 이차전지(400)는 복수의 전극으로 이루어진 내부전극을 구비하므로, 음극과 양극의 밸런스 조정이 용이하고 다수의 전극을 구비하므로 단선의 가능성을 방지할 수 있다. 그리고, 도 5를 참조하면, 본 발명의 케이블형 이차전지(500)의 상기 외부전극은 외부전극 활물질층(540)/전도성 페이스트층(560)/권선된 와이어형인 열린 구조의 외부집전체(550)의 순서로 적층되어 형성되어 있는 형태일 수 있다.
이외에도, 상기 외부전극은, 분리층과 접하게 되는, 외부전극 활물질층, 열린 구조의 외부집전체 및 전도성 페이스트층의 배치에 따라서 여러 가지 구현예가 가능하며, 이는 전술한 바와 같다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 다수의 내부전극을 가지며 소정 형상의 수평 단면을 가지고 길이 방향으로 연장된 케이블형 이차전지는, 내부집전체, 상기 내부집전체의 외면을 둘러싸며 형성된 내부전극 활물질층과 상기 내부전극 활물질층의 외면을 둘러싸며 형성된 분리층을 구비하는 2 이상의 전극이 서로 평행하게 배치된 내부전극; 및 상기 내부전극의 외면을 둘러싸며 형성되고, 외부전극 활물질층, 열린 구조의 외부집전체 및 전도성 페이스트층을 구비하는 외부전극;을 포함한다.
우선, 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 케이블형 이차전지(600)는 내부집전체(610), 상기 내부집전체(610)의 외면을 둘러싸며 형성된 내부전극 활물질층(620)과 상기 내부전극 활물질층(620)의 외면을 둘러싸며 형성된 분리층(630)을 구비하는 2 이상의 전극이 서로 평행하게 배치된 내부전극; 및 상기 내부전극의 외면을 둘러싸며 형성된 외부전극 활물질층(640)과, 상기 외부전극 활물질층(640)의 외면을 둘러싸며 권선된 와이어형인 열린 구조의 외부집전체(650)와 상기 권선된 와이어형인 열린 구조의 외부집전체(650)의 외면에 형성된 전도성 페이스트층(660)을 구비하는 외부전극;을 포함한다. 이러한 케이블형 이차전지(600)는 복수의 전극으로 이루어진 내부전극을 구비하므로, 음극과 양극의 밸런스 조정이 용이하고 다수의 전극을 구비하므로 단선의 가능성을 방지할 수 있다. 그리고, 도 7을 참조하면, 본 발명의 케이블형 이차전지(700)의 상기 외부전극은 외부전극 활물질층(740)/전도성 페이스트층(760)/권선된 와이어형인 열린 구조의 외부집전체(750)의 순서로 적층되어 형성되어 있는 형태일 수 있다.
이외에도, 상기 외부전극은, 상기 내부전극의 외면을 둘러싸며 형성된 외부전극 활물질층, 상기 외부전극 활물질층의 외면을 둘러싸며 형성된 열린 구조의 외부집전체 및 상기 열린 구조의 외부집전체의 외면을 둘러싸며 상기 외부전극 활물질층과 접촉하도록 형성된 전도성 페이스트층을 구비하는 구조; 상기 내부전극의 외면을 둘러싸며 형성된 외부전극 활물질층, 상기 외부전극 활물질층 내에 피복되어 있고, 상기 내부전극의 외면을 이격된 상태로 둘러싸며 형성된 열린 구조의 외부집전체 및 상기 외부전극 활물질층의 외면을 둘러싸며 형성된 전도성 페이스트층을 구비하는 구조; 상기 내부전극의 외면을 둘러싸며 형성된 외부전극 활물질층, 상기 외부전극 활물질층의 외면을 둘러싸며 형성된 전도성 페이스트층 및 상기 전도성 페이스트층 내에 피복되어 있고, 상기 외부전극 활물질층의 외면을 이격된 상태로 둘러싸며 형성된 열린 구조의 외부집전체를 구비하는 구조; 등이 가능하다.
전술한 바와 달리, 상기 내부전극의 외면에 전도성 페이스트층이 우선적으로 둘러싸며 형성될 수 있다.
이에 따라 가능한 구조로서, 상기 외부전극은, 상기 내부전극의 외면을 둘러싸며 형성된 전도성 페이스트층, 상기 전도성 페이스트층의 외면을 둘러싸며 형성된 열린 구조의 외부집전체 및 상기 열린 구조의 외부집전체의 외면을 둘러싸며 형성된 외부전극 활물질층을 구비하는 구조; 상기 내부전극의 외면을 둘러싸며 형성된 전도성 페이스트층, 상기 전도성 페이스트층의 외면을 둘러싸며 형성된 외부전극 활물질층 및 상기 외부전극 활물질층의 외면을 둘러싸며 형성된 열린 구조의 외부집전체를 구비하는 구조; 상기 내부전극의 외면을 둘러싸며 형성된 전도성 페이스트층, 상기 전도성 페이스트층의 외면을 둘러싸며 형성된 열린 구조의 외부집전체 및 상기 열린 구조의 외부집전체의 외면을 둘러싸며 상기 전도성 페이스트층과 접촉하도록 형성된 외부전극 활물질층을 구비하는 구조; 상기 내부전극의 외면을 둘러싸며 형성된 전도성 페이스트층, 상기 전도성 페이스트층 내에 피복되어 있고, 상기 내부전극의 외면을 이격된 상태로 둘러싸며 형성된 열린 구조의 외부집전체 및 상기 전도성 페이스트층의 외면을 둘러싸며 형성된 외부전극 활물질층을 구비하는 구조; 상기 내부전극의 외면을 둘러싸며 형성된 전도성 페이스트층, 상기 전도성 페이스트층의 외면을 둘러싸며 형성된 외부전극 활물질층 및 상기 외부전극 활물질층 내에 피복되어 있고, 상기 전도성 페이스트층의 외면을 이격된 상태로 둘러싸며 형성된 열린 구조의 외부집전체를 구비하는 구조; 등이 가능하다.
한편, 상기 내부전극의 외면에 열린 구조의 외부집전체가 우선적으로 둘러싸며 형성될 수 있다.
이에 따라 가능한 구조로서, 상기 내부전극의 외면을 둘러싸며 형성된 열린 구조의 외부집전체, 상기 열린 구조의 외부집전체의 외면을 둘러싸며 형성된 전도성 페이스트층 및 상기 전도성 페이스트층의 외면을 둘러싸며 형성된 외부전극 활물질층을 구비하는 구조; 상기 내부전극의 외면을 둘러싸며 형성된 열린 구조의 외부집전체, 상기 열린 구조의 외부집전체의 외면을 둘러싸며 상기 내부전극과 접촉하도록 형성된 전도성 페이스트층 및 상기 전도성 페이스트층의 외면을 둘러싸며 형성된 외부전극 활물질층을 구비하는 구조; 상기 내부전극의 외면을 둘러싸며 형성된 열린 구조의 외부집전체, 상기 열린 구조의 외부집전체의 외면을 둘러싸며 형성된 외부전극 활물질층 및 상기 외부전극 활물질층의 외면을 둘러싸며 형성된 전도성 페이스트층을 구비하는 구조; 상기 내부전극의 외면을 둘러싸며 형성된 열린 구조의 외부집전체, 상기 열린 구조의 외부집전체의 외면을 둘러싸며 상기 내부전극과 접촉하도록 형성된 외부전극 활물질층 및 상기 외부전극 활물질층의 외면을 둘러싸며 형성된 전도성 페이스트층을 구비하는 구조 등이 가능하다.
100,200,300,400,500,600,700: 케이블형 이차전지
110,210,310,410,510,610,710: 내부집전체
120,220,320,420,520,620,720: 내부전극 활물질층
130,230,330,430,530,630,730: 분리층
140,240,340,440,540,640,740: 외부전극 활물질층
150,250,350,450,550,650,750: 열린 구조의 외부집전체
160,260,360,460,560,660,760: 전도성 페이스트층
170,270,370,470,570,670,770: 보호피복

Claims (33)

  1. 내부집전체와 상기 내부집전체의 외면을 둘러싸며 형성된 내부전극 활물질층을 구비하는 내부전극;
    상기 내부전극의 외면을 둘러싸며 형성된, 전극의 단락을 방지하는 분리층; 및
    상기 분리층의 외면을 둘러싸며 형성되고, 외부전극 활물질층, 열린 구조의 외부집전체 및 전도성 페이스트층을 구비하는 외부전극;을 포함하고,
    상기 열린 구조의 외부집전체는, 권선된 와이어형 집전체, 권선된 시트형 집전체 또는 메쉬형 집전체인 소정 형상의 수평 단면을 가지고 길이 방향으로 연장된 케이블형 이차전지.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 외부전극은, 상기 분리층의 외면을 둘러싸며 형성된 외부전극 활물질층, 상기 외부전극 활물질층의 외면을 둘러싸며 형성된 열린 구조의 외부집전체 및 상기 열린 구조의 외부집전체의 외면을 둘러싸며 형성된 전도성 페이스트층을 구비하는 구조;
    상기 분리층의 외면을 둘러싸며 형성된 외부전극 활물질층, 상기 외부전극 활물질층의 외면을 둘러싸며 형성된 전도성 페이스트층 및 상기 전도성 페이스트층의 외면을 둘러싸며 형성된 열린 구조의 외부집전체를 구비하는 구조;
    상기 분리층의 외면을 둘러싸며 형성된 외부전극 활물질층, 상기 외부전극 활물질층의 외면을 둘러싸며 형성된 열린 구조의 외부집전체 및 상기 열린 구조의 외부집전체의 외면을 둘러싸며 상기 외부전극 활물질층과 접촉하도록 형성된 전도성 페이스트층을 구비하는 구조;
    상기 분리층의 외면을 둘러싸며 형성된 외부전극 활물질층, 상기 외부전극 활물질층 내에 피복되어 있고, 상기 분리층의 외면을 이격된 상태로 둘러싸며 형성된 열린 구조의 외부집전체 및 상기 외부전극 활물질층의 외면을 둘러싸며 형성된 전도성 페이스트층을 구비하는 구조; 및
    상기 분리층의 외면을 둘러싸며 형성된 외부전극 활물질층, 상기 외부전극 활물질층의 외면을 둘러싸며 형성된 전도성 페이스트층 및 상기 전도성 페이스트층 내에 피복되어 있고, 상기 외부전극 활물질층의 외면을 이격된 상태로 둘러싸며 형성된 열린 구조의 외부집전체를 구비하는 구조;로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나의 구조인 것을 특징으로 하는 케이블형 이차전지.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 외부전극은, 상기 분리층의 외면을 둘러싸며 형성된 전도성 페이스트층, 상기 전도성 페이스트층의 외면을 둘러싸며 형성된 열린 구조의 외부집전체 및 상기 열린 구조의 외부집전체의 외면을 둘러싸며 형성된 외부전극 활물질층을 구비하는 구조;
    상기 분리층의 외면을 둘러싸며 형성된 전도성 페이스트층, 상기 전도성 페이스트층의 외면을 둘러싸며 형성된 외부전극 활물질층 및 상기 외부전극 활물질층의 외면을 둘러싸며 형성된 열린 구조의 외부집전체를 구비하는 구조;
    상기 분리층의 외면을 둘러싸며 형성된 전도성 페이스트층, 상기 전도성 페이스트층의 외면을 둘러싸며 형성된 열린 구조의 외부집전체 및 상기 열린 구조의 외부집전체의 외면을 둘러싸며 상기 전도성 페이스트층과 접촉하도록 형성된 외부전극 활물질층을 구비하는 구조;
    상기 분리층의 외면을 둘러싸며 형성된 전도성 페이스트층, 상기 전도성 페이스트층 내에 피복되어 있고, 상기 분리층의 외면을 이격된 상태로 둘러싸며 형성된 열린 구조의 외부집전체 및 상기 전도성 페이스트층의 외면을 둘러싸며 형성된 외부전극 활물질층을 구비하는 구조; 및
    상기 분리층의 외면을 둘러싸며 형성된 전도성 페이스트층, 상기 전도성 페이스트층의 외면을 둘러싸며 형성된 외부전극 활물질층 및 상기 외부전극 활물질층 내에 피복되어 있고, 상기 전도성 페이스트층의 외면을 이격된 상태로 둘러싸며 형성된 열린 구조의 외부집전체를 구비하는 구조;로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나의 구조인 것을 특징으로 하는 케이블형 이차전지.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 외부전극은, 상기 분리층의 외면을 둘러싸며 형성된 열린 구조의 외부집전체, 상기 열린 구조의 외부집전체의 외면을 둘러싸며 형성된 전도성 페이스트층 및 상기 전도성 페이스트층의 외면을 둘러싸며 형성된 외부전극 활물질층을 구비하는 구조;
    상기 분리층의 외면을 둘러싸며 형성된 열린 구조의 외부집전체, 상기 열린 구조의 외부집전체의 외면을 둘러싸며 상기 분리층과 접촉하도록 형성된 전도성 페이스트층 및 상기 전도성 페이스트층의 외면을 둘러싸며 형성된 외부전극 활물질층을 구비하는 구조;
    상기 분리층의 외면을 둘러싸며 형성된 열린 구조의 외부집전체, 상기 열린 구조의 외부집전체의 외면을 둘러싸며 형성된 외부전극 활물질층 및 상기 외부전극 활물질층의 외면을 둘러싸며 형성된 전도성 페이스트층을 구비하는 구조; 및
    상기 분리층의 외면을 둘러싸며 형성된 열린 구조의 외부집전체, 상기 열린 구조의 외부집전체의 외면을 둘러싸며 상기 분리층과 접촉하도록 형성된 외부전극 활물질층 및 상기 외부전극 활물질층의 외면을 둘러싸며 형성된 전도성 페이스트층을 구비하는 구조;로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나의 구조인 것을 특징으로 하는 케이블형 이차전지.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 내부집전체는, 스테인리스스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성탄소 및 구리로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물; 카본, 니켈, 티탄 또는 은으로 표면처리된 스테인리스스틸; 알루미늄-카드뮴합금; 도전재로 표면처리된 비전도성 고분자; 또는 전도성 고분자로 제조된 것을 특징으로 하는 케이블형 이차전지.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 도전재는, 폴리아세틸렌, 폴리아닐린, 폴리피롤, 폴리티오펜, 폴리설퍼니트리드, ITO(Indum Thin Oxide), 은, 팔라듐 및 니켈 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 케이블형 이차전지.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 전도성 고분자는, 폴리아세틸렌, 폴리아닐린, 폴리피롤, 폴리티오펜 및 폴리설퍼니트리드 중에서 선택된 1종의 화합물 또는 2종 이상의 혼합물인 고분자인 것을 특징으로 하는 케이블형 이차전지.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 열린 구조의 외부집전체는, 스테인리스스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성탄소 및 구리로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물; 카본, 니켈, 티탄 또는 은으로 표면처리된 스테인리스스틸; 알루미늄-카드뮴합금; 도전재로 표면처리된 비전도성 고분자; 또는 전도성 고분자로 제조된 것을 특징으로 하는 케이블형 이차전지.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 도전재는, 폴리아세틸렌, 폴리아닐린, 폴리피롤, 폴리티오펜, 폴리설퍼니트리드, ITO(Indum Thin Oxide), 은, 팔라듐 및 니켈 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 케이블형 이차전지.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 전도성 고분자는, 폴리아세틸렌, 폴리아닐린, 폴리피롤, 폴리티오펜 및 폴리설퍼니트리드 중에서 선택된 1종의 화합물 또는 2종 이상의 혼합물인 고분자인 것을 특징으로 하는 케이블형 이차전지.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 전도성 페이스트층은, 금속 페이스트층 또는 탄소 페이스트층인 것을 특징으로 하는 케이블형 이차전지.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 금속 페이스트층은, Ni, Al, Au, Ag, Al, Pd/Ag, Cr, Ta, Cu, Ba 및 ITO 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 금속분말 및 바인더를 포함하는 것을 특징으로 하는 케이블형 이차전지.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 바인더는, 아크릴계 수지, 비닐계 수지, 하이드록시 셀룰로스, 메틸셀룰로스, 니트로 셀룰로스 및 에틸렌 셀룰로스 중에서 선택된 1종의 화합물 또는 2종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 케이블형 이차전지.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 탄소 페이스트층은, 흑연, 카본블랙 및 탄소나노튜브 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 탄소분말 및 바인더를 포함하는 것을 특징으로 하는 케이블형 이차전지.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 바인더는, 아크릴계 수지, 비닐계 수지, 하이드록시 셀룰로스, 메틸셀룰로스, 니트로 셀룰로스 및 에틸렌 셀룰로스 중에서 선택된 1종의 화합물 또는 2종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 케이블형 이차전지.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 내부전극은, 음극 또는 양극이고, 상기 외부전극은, 상기 내부전극에 상응하는 양극 또는 음극인 것을 특징으로 하는 케이블형 이차전지.
  18. 제1항에 있어서,
    상기 내부전극이 음극이고, 상기 외부전극이 양극인 경우, 상기 내부전극 활물질층은, 천연흑연, 인조흑연 또는 탄소질재료; 리튬 함유 티타늄 복합 산화물(LTO), Si, Sn, Li, Zn, Mg, Cd, Ce, Ni 또는 Fe인 금속류(Me); 상기 금속류(Me)로 구성된 합금류; 상기 금속류(Me)의 산화물(MeOx); 및 상기 금속류(Me)와 탄소와의 복합체로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나의 활물질 입자 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물을 포함하고,
    상기 외부전극 활물질층은, LiCoO2, LiNiO2, LiMn2O4, LiCoPO4, LiFePO4, LiNiMnCoO2 및 LiNi 1-x-y-zCoxM1yM2zO2(M1 및 M2는 서로 독립적으로 Al, Ni, Co, Fe, Mn, V, Cr, Ti, W, Ta, Mg 및 Mo로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나이고, x, y 및 z는 서로 독립적으로 산화물 조성 원소들의 원자 분율로서 0 ≤ x < 0.5, 0 ≤ y < 0.5, 0 ≤ z < 0.5, 0 < x+y+z ≤ 1임)로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나의 활물질 입자 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 케이블형 이차전지.
  19. 제1항에 있어서,
    상기 내부전극이 양극이고, 상기 외부전극이 음극인 경우, 상기 내부전극 활물질층은, LiCoO2, LiNiO2, LiMn2O4, LiCoPO4, LiFePO4, LiNiMnCoO2 및 LiNi 1-x-y-zCoxM1yM2zO2(M1 및 M2는 서로 독립적으로 Al, Ni, Co, Fe, Mn, V, Cr, Ti, W, Ta, Mg 및 Mo로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나이고, x, y 및 z는 서로 독립적으로 산화물 조성 원소들의 원자 분율로서 0 ≤ x < 0.5, 0 ≤ y < 0.5, 0 ≤ z < 0.5, 0 < x+y+z ≤ 1임)로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나의 활물질 입자 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물을 포함하고,
    상기 외부전극 활물질층은, 천연흑연, 인조흑연 또는 탄소질재료; 리튬 함유 티타늄 복합 산화물(LTO), Si, Sn, Li, Zn, Mg, Cd, Ce, Ni 또는 Fe인 금속류(Me); 상기 금속류(Me)로 구성된 합금류; 상기 금속류(Me)의 산화물(MeOx); 및 상기 금속류(Me)와 탄소와의 복합체로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나의 활물질 입자 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 케이블형 이차전지.
  20. 제1항에 있어서,
    상기 분리층은, 전해질층 또는 세퍼레이터인 것을 특징으로 하는 케이블형 이차전지.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 전해질층은, PEO, PVdF, PVdF-HFP, PMMA, PAN 또는 PVAC를 사용한 겔형 고분자 전해질; 또는
    PEO, PPO(polypropylene oxide), PEI(polyethylene imine), PES(polyethylene sulphide) 또는 PVAc(polyvinyl acetate)를 사용한 고체 전해질; 중에서 선택된 전해질을 포함하는 것을 특징으로 하는 케이블형 이차전지.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 전해질층은, 리튬염을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 케이블형 이차전지.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 리튬염은, LiCl, LiBr, LiI, LiClO4, LiBF4, LiB10Cl10, LiPF6, LiCF3SO3, LiCF3CO2, LiAsF6, LiSbF6, LiAlCl4, CH3SO3Li, CF3SO3Li, (CF3SO2)2NLi, 클로로보란리튬 및 테트라페닐붕산리튬 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상인 것을 특징으로 하는 케이블형 이차전지.
  24. 제20항에 있어서,
    상기 세퍼레이터는, 에틸렌 단독중합체, 프로필렌 단독중합체, 에틸렌-부텐 공중합체, 에틸렌-헥센 공중합체 및 에틸렌-메타크릴레이트 공중합체로 이루어진 군에서 선택된 폴리올레핀계 고분자로 제조한 다공성 기재; 폴리에스테르, 폴리아세탈, 폴리아미드, 폴리카보네이트, 폴리이미드, 폴리에테르에테르케톤, 폴리에테르설폰, 폴리페닐렌옥사이드, 폴리페닐렌설파이트 및 폴리에틸렌나프탈렌으로 이루어진 군에서 선택된 고분자로 제조한 다공성 기재; 또는 무기물 입자 및 바인더 고분자의 혼합물로 형성된 다공성 기재인 것을 특징으로 하는 케이블형 이차전지.
  25. 내부집전체와 상기 내부집전체의 외면을 둘러싸며 형성된 내부전극 활물질층을 구비하는 2 이상의 전극이 서로 평행하게 배치된 내부전극;
    상기 내부전극의 외면을 둘러싸며 형성된, 전극의 단락을 방지하는 분리층; 및
    상기 분리층의 외면을 둘러싸며 형성되고, 외부전극 활물질층, 열린 구조의 외부집전체 및 전도성 페이스트층을 구비하는 외부전극;을 포함하고,
    상기 열린 구조의 외부집전체는, 권선된 와이어형 집전체, 권선된 시트형 집전체 또는 메쉬형 집전체인 소정 형상의 수평 단면을 가지고 길이 방향으로 연장된 케이블형 이차전지.
  26. 삭제
  27. 제25항에 있어서,
    상기 외부전극은, 상기 분리층의 외면을 둘러싸며 형성된 외부전극 활물질층, 상기 외부전극 활물질층의 외면을 둘러싸며 형성된 열린 구조의 외부집전체 및 상기 열린 구조의 외부집전체의 외면을 둘러싸며 형성된 전도성 페이스트층을 구비하는 구조;
    상기 분리층의 외면을 둘러싸며 형성된 외부전극 활물질층, 상기 외부전극 활물질층의 외면을 둘러싸며 형성된 전도성 페이스트층 및 상기 전도성 페이스트층의 외면을 둘러싸며 형성된 열린 구조의 외부집전체를 구비하는 구조;
    상기 분리층의 외면을 둘러싸며 형성된 외부전극 활물질층, 상기 외부전극 활물질층의 외면을 둘러싸며 형성된 열린 구조의 외부집전체 및 상기 열린 구조의 외부집전체의 외면을 둘러싸며 상기 외부전극 활물질층과 접촉하도록 형성된 전도성 페이스트층을 구비하는 구조;
    상기 분리층의 외면을 둘러싸며 형성된 외부전극 활물질층, 상기 외부전극 활물질층 내에 피복되어 있고, 상기 분리층의 외면을 이격된 상태로 둘러싸며 형성된 열린 구조의 외부집전체 및 상기 외부전극 활물질층의 외면을 둘러싸며 형성된 전도성 페이스트층을 구비하는 구조; 및
    상기 분리층의 외면을 둘러싸며 형성된 외부전극 활물질층, 상기 외부전극 활물질층의 외면을 둘러싸며 형성된 전도성 페이스트층 및 상기 전도성 페이스트층 내에 피복되어 있고, 상기 외부전극 활물질층의 외면을 이격된 상태로 둘러싸며 형성된 열린 구조의 외부집전체를 구비하는 구조;로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나의 구조인 것을 특징으로 하는 케이블형 이차전지.
  28. 제25항에 있어서,
    상기 외부전극은, 상기 분리층의 외면을 둘러싸며 형성된 전도성 페이스트층, 상기 전도성 페이스트층의 외면을 둘러싸며 형성된 열린 구조의 외부집전체 및 상기 열린 구조의 외부집전체의 외면을 둘러싸며 형성된 외부전극 활물질층을 구비하는 구조;
    상기 분리층의 외면을 둘러싸며 형성된 전도성 페이스트층, 상기 전도성 페이스트층의 외면을 둘러싸며 형성된 외부전극 활물질층 및 상기 외부전극 활물질층의 외면을 둘러싸며 형성된 열린 구조의 외부집전체를 구비하는 구조;
    상기 분리층의 외면을 둘러싸며 형성된 전도성 페이스트층, 상기 전도성 페이스트층의 외면을 둘러싸며 형성된 열린 구조의 외부집전체 및 상기 열린 구조의 외부집전체의 외면을 둘러싸며 상기 전도성 페이스트층과 접촉하도록 형성된 외부전극 활물질층을 구비하는 구조;
    상기 분리층의 외면을 둘러싸며 형성된 전도성 페이스트층, 상기 전도성 페이스트층 내에 피복되어 있고, 상기 분리층의 외면을 이격된 상태로 둘러싸며 형성된 열린 구조의 외부집전체 및 상기 전도성 페이스트층의 외면을 둘러싸며 형성된 외부전극 활물질층을 구비하는 구조; 및
    상기 분리층의 외면을 둘러싸며 형성된 전도성 페이스트층, 상기 전도성 페이스트층의 외면을 둘러싸며 형성된 외부전극 활물질층 및 상기 외부전극 활물질층 내에 피복되어 있고, 상기 전도성 페이스트층의 외면을 이격된 상태로 둘러싸며 형성된 열린 구조의 외부집전체를 구비하는 구조;로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나의 구조인 것을 특징으로 하는 케이블형 이차전지.
  29. 제25항에 있어서,
    상기 외부전극은, 상기 분리층의 외면을 둘러싸며 형성된 열린 구조의 외부집전체, 상기 열린 구조의 외부집전체의 외면을 둘러싸며 형성된 전도성 페이스트층 및 상기 전도성 페이스트층의 외면을 둘러싸며 형성된 외부전극 활물질층을 구비하는 구조;
    상기 분리층의 외면을 둘러싸며 형성된 열린 구조의 외부집전체, 상기 열린 구조의 외부집전체의 외면을 둘러싸며 상기 분리층과 접촉하도록 형성된 전도성 페이스트층 및 상기 전도성 페이스트층의 외면을 둘러싸며 형성된 외부전극 활물질층을 구비하는 구조;
    상기 분리층의 외면을 둘러싸며 형성된 열린 구조의 외부집전체, 상기 열린 구조의 외부집전체의 외면을 둘러싸며 형성된 외부전극 활물질층 및 상기 외부전극 활물질층의 외면을 둘러싸며 형성된 전도성 페이스트층을 구비하는 구조; 및
    상기 분리층의 외면을 둘러싸며 형성된 열린 구조의 외부집전체, 상기 열린 구조의 외부집전체의 외면을 둘러싸며 상기 분리층과 접촉하도록 형성된 외부전극 활물질층 및 상기 외부전극 활물질층의 외면을 둘러싸며 형성된 전도성 페이스트층을 구비하는 구조;로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나의 구조인 것을 특징으로 하는 케이블형 이차전지.
  30. 내부집전체, 상기 내부집전체의 외면을 둘러싸며 형성된 내부전극 활물질층과 상기 내부전극 활물질층의 외면을 둘러싸며 형성된 분리층을 구비하는 2 이상의 전극이 서로 평행하게 배치된 내부전극; 및
    상기 내부전극의 외면을 둘러싸며 형성되고, 외부전극 활물질층, 열린 구조의 외부집전체 및 전도성 페이스트층을 구비하는 외부전극;을 포함하고,
    상기 열린 구조의 외부집전체는, 권선된 와이어형 집전체, 권선된 시트형 집전체 또는 메쉬형 집전체인 소정 형상의 수평 단면을 가지고 길이 방향으로 연장된 케이블형 이차전지.
  31. 제30항에 있어서,
    상기 외부전극은, 상기 내부전극의 외면을 둘러싸며 형성된 외부전극 활물질층, 상기 외부전극 활물질층의 외면을 둘러싸며 형성된 열린 구조의 외부집전체 및 상기 열린 구조의 외부집전체의 외면을 둘러싸며 형성된 전도성 페이스트층을 구비하는 구조;
    상기 내부전극의 외면을 둘러싸며 형성된 외부전극 활물질층, 상기 외부전극 활물질층의 외면을 둘러싸며 형성된 전도성 페이스트층 및 상기 전도성 페이스트층의 외면을 둘러싸며 형성된 열린 구조의 외부집전체를 구비하는 구조;
    상기 내부전극의 외면을 둘러싸며 형성된 외부전극 활물질층, 상기 외부전극 활물질층의 외면을 둘러싸며 형성된 열린 구조의 외부집전체 및 상기 열린 구조의 외부집전체의 외면을 둘러싸며 상기 외부전극 활물질층과 접촉하도록 형성된 전도성 페이스트층을 구비하는 구조;
    상기 내부전극의 외면을 둘러싸며 형성된 외부전극 활물질층, 상기 외부전극 활물질층 내에 피복되어 있고, 상기 내부전극의 외면을 이격된 상태로 둘러싸며 형성된 열린 구조의 외부집전체 및 상기 외부전극 활물질층의 외면을 둘러싸며 형성된 전도성 페이스트층을 구비하는 구조; 및
    상기 내부전극의 외면을 둘러싸며 형성된 외부전극 활물질층, 상기 외부전극 활물질층의 외면을 둘러싸며 형성된 전도성 페이스트층 및 상기 전도성 페이스트층 내에 피복되어 있고, 상기 외부전극 활물질층의 외면을 이격된 상태로 둘러싸며 형성된 열린 구조의 외부집전체를 구비하는 구조;로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나의 구조인 것을 특징으로 하는 케이블형 이차전지.
  32. 제30항에 있어서,
    상기 외부전극은, 상기 내부전극의 외면을 둘러싸며 형성된 전도성 페이스트층, 상기 전도성 페이스트층의 외면을 둘러싸며 형성된 열린 구조의 외부집전체 및 상기 열린 구조의 외부집전체의 외면을 둘러싸며 형성된 외부전극 활물질층을 구비하는 구조;
    상기 내부전극의 외면을 둘러싸며 형성된 전도성 페이스트층, 상기 전도성 페이스트층의 외면을 둘러싸며 형성된 외부전극 활물질층 및 상기 외부전극 활물질층의 외면을 둘러싸며 형성된 열린 구조의 외부집전체를 구비하는 구조;
    상기 내부전극의 외면을 둘러싸며 형성된 전도성 페이스트층, 상기 전도성 페이스트층의 외면을 둘러싸며 형성된 열린 구조의 외부집전체 및 상기 열린 구조의 외부집전체의 외면을 둘러싸며 상기 전도성 페이스트층과 접촉하도록 형성된 외부전극 활물질층을 구비하는 구조;
    상기 내부전극의 외면을 둘러싸며 형성된 전도성 페이스트층, 상기 전도성 페이스트층 내에 피복되어 있고, 상기 내부전극의 외면을 이격된 상태로 둘러싸며 형성된 열린 구조의 외부집전체 및 상기 전도성 페이스트층의 외면을 둘러싸며 형성된 외부전극 활물질층을 구비하는 구조; 및
    상기 내부전극의 외면을 둘러싸며 형성된 전도성 페이스트층, 상기 전도성 페이스트층의 외면을 둘러싸며 형성된 외부전극 활물질층 및 상기 외부전극 활물질층 내에 피복되어 있고, 상기 전도성 페이스트층의 외면을 이격된 상태로 둘러싸며 형성된 열린 구조의 외부집전체를 구비하는 구조;로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나의 구조인 것을 특징으로 하는 케이블형 이차전지.
  33. 제30항에 있어서,
    상기 외부전극은, 상기 내부전극의 외면을 둘러싸며 형성된 열린 구조의 외부집전체, 상기 열린 구조의 외부집전체의 외면을 둘러싸며 형성된 전도성 페이스트층 및 상기 전도성 페이스트층의 외면을 둘러싸며 형성된 외부전극 활물질층을 구비하는 구조;
    상기 내부전극의 외면을 둘러싸며 형성된 열린 구조의 외부집전체, 상기 열린 구조의 외부집전체의 외면을 둘러싸며 상기 내부전극과 접촉하도록 형성된 전도성 페이스트층 및 상기 전도성 페이스트층의 외면을 둘러싸며 형성된 외부전극 활물질층을 구비하는 구조;
    상기 내부전극의 외면을 둘러싸며 형성된 열린 구조의 외부집전체, 상기 열린 구조의 외부집전체의 외면을 둘러싸며 형성된 외부전극 활물질층 및 상기 외부전극 활물질층의 외면을 둘러싸며 형성된 전도성 페이스트층을 구비하는 구조; 및
    상기 내부전극의 외면을 둘러싸며 형성된 열린 구조의 외부집전체, 상기 열린 구조의 외부집전체의 외면을 둘러싸며 상기 내부전극과 접촉하도록 형성된 외부전극 활물질층 및 상기 외부전극 활물질층의 외면을 둘러싸며 형성된 전도성 페이스트층을 구비하는 구조;로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나의 구조인 것을 특징으로 하는 케이블형 이차전지.
KR1020120118925A 2011-10-25 2012-10-25 케이블형 이차전지 KR101522656B1 (ko)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201280052822.3A CN103907234B (zh) 2011-10-25 2012-10-25 线缆型二次电池
JP2014537006A JP5695802B2 (ja) 2011-10-25 2012-10-25 ケーブル型二次電池
PCT/KR2012/008824 WO2013062337A2 (ko) 2011-10-25 2012-10-25 케이블형 이차전지
US14/022,773 US8920979B2 (en) 2011-10-25 2013-09-10 Cable-type secondary battery
US14/557,805 US9583785B2 (en) 2011-10-25 2014-12-02 Cable-type secondary battery

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20110109563 2011-10-25
KR1020110109563 2011-10-25

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20130045219A KR20130045219A (ko) 2013-05-03
KR101522656B1 true KR101522656B1 (ko) 2015-05-22

Family

ID=48657410

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020120118925A KR101522656B1 (ko) 2011-10-25 2012-10-25 케이블형 이차전지

Country Status (6)

Country Link
US (2) US8920979B2 (ko)
EP (1) EP2772979B1 (ko)
JP (1) JP5695802B2 (ko)
KR (1) KR101522656B1 (ko)
CN (1) CN103907234B (ko)
WO (1) WO2013062337A2 (ko)

Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101654680B1 (ko) * 2012-12-12 2016-09-06 주식회사 엘지화학 이차전지용 전극 및 그를 포함하는 케이블형 이차전지
US9953742B2 (en) 2013-03-15 2018-04-24 General Cable Technologies Corporation Foamed polymer separator for cabling
JP6073469B2 (ja) 2013-04-29 2017-02-01 エルジー・ケム・リミテッド ケーブル型二次電池用パッケージ及びそれを含むケーブル型二次電池
WO2014182063A1 (ko) 2013-05-07 2014-11-13 주식회사 엘지화학 이차전지용 전극, 그의 제조방법, 그를 포함하는 이차전지 및 케이블형 이차전지
WO2014182056A1 (ko) 2013-05-07 2014-11-13 주식회사 엘지화학 케이블형 이차전지 및 그의 제조방법
WO2014182059A1 (ko) 2013-05-07 2014-11-13 주식회사 엘지화학 케이블형 이차전지
EP2830126B1 (en) * 2013-05-07 2019-07-03 LG Chem, Ltd. Electrode for secondary battery, preparation thereof, and secondary battery and cable-type secondary battery comprising the same
WO2014182064A1 (ko) 2013-05-07 2014-11-13 주식회사 엘지화학 이차전지용 전극, 그의 제조방법, 그를 포함하는 이차전지 및 케이블형 이차전지
JP5938523B2 (ja) * 2013-05-07 2016-06-22 エルジー・ケム・リミテッド 二次電池用電極、その製造方法、それを含む二次電池及びケーブル型二次電池
CN204464379U (zh) 2013-05-07 2015-07-08 株式会社Lg化学 线缆型二次电池
KR101470558B1 (ko) * 2013-05-07 2014-12-10 주식회사 엘지화학 이차전지용 전극, 그의 제조방법, 그를 포함하는 이차전지 및 케이블형 이차전지
KR101470556B1 (ko) * 2013-05-07 2014-12-10 주식회사 엘지화학 이차전지용 전극, 그의 제조방법, 그를 포함하는 이차전지 및 케이블형 이차전지
WO2015080499A1 (ko) * 2013-11-27 2015-06-04 주식회사 엘지화학 케이블형 이차전지
EP3152770B1 (en) 2014-06-06 2020-03-25 General Cable Technologies Corporation Foamed polycarbonate separators and cables thereof
FR3023980A1 (fr) 2014-07-16 2016-01-22 Commissariat Energie Atomique Batterie filaire et procede de realisation d'une batterie filaire
KR101787637B1 (ko) * 2014-10-31 2017-10-19 주식회사 엘지화학 다층형 케이블형 이차전지
KR101752373B1 (ko) 2014-10-31 2017-06-29 주식회사 엘지화학 전극 복합체, 그를 포함하는 이차전지 및 케이블형 전지 이차전지
US10511058B2 (en) 2014-10-31 2019-12-17 Lg Chem, Ltd. Multilayer cable-type secondary battery
JP5952878B2 (ja) * 2014-11-06 2016-07-13 エルジー・ケム・リミテッド ケーブル型二次電池
US20160308219A1 (en) * 2015-04-14 2016-10-20 Intel Corporation Randomly shaped three dimensional battery cell with shape conforming conductive covering
KR102278443B1 (ko) 2016-08-11 2021-07-16 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030081499A (ko) * 2001-03-06 2003-10-17 누베라 퓨엘 셀스 유로프 에스.아르.엘. 필터 프레스 구조의 기능 부전 기본 전기화학 전지의단회로화 방법
KR20090009598A (ko) * 2007-07-20 2009-01-23 경상대학교산학협력단 무선 충전용 선형 전지
KR20110090768A (ko) * 2010-02-02 2011-08-10 주식회사 엘지화학 케이블형 이차전지의 제조방법

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB8804860D0 (en) * 1988-03-01 1988-03-30 Ici Plc Solid electrolyte devices
JP3047778B2 (ja) * 1995-06-14 2000-06-05 三菱マテリアル株式会社 チューブ状電池
US6004691A (en) * 1995-10-30 1999-12-21 Eshraghi; Ray R. Fibrous battery cells
JP2001110445A (ja) * 1999-10-12 2001-04-20 Sony Corp コード型バッテリ
KR100625892B1 (ko) * 2004-04-12 2006-09-20 경상대학교산학협력단 실형태의 가변형 전지
KR100742739B1 (ko) 2005-07-15 2007-07-25 경상대학교산학협력단 직조가 쉬운 실 형태의 가변형 전지
KR100804411B1 (ko) 2006-01-17 2008-02-20 주식회사 엘지화학 신규한 구조의 전극조립체 및 이를 포함하는 것으로 구성된이차전지
JP5219065B2 (ja) 2007-06-28 2013-06-26 株式会社神戸製鋼所 フェライト組織予測方法
JP5487384B2 (ja) * 2009-01-06 2014-05-07 独立行政法人産業技術総合研究所 ファイバー電池用合金負極
KR20120013383A (ko) * 2009-04-13 2012-02-14 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 메탈라이즈드 탄소 나노튜브 및 나노섬유를 함유한 복합 재료
KR101283488B1 (ko) * 2010-02-01 2013-07-12 주식회사 엘지화학 케이블형 이차전지
KR101322695B1 (ko) * 2010-08-25 2013-10-25 주식회사 엘지화학 케이블형 이차전지
JP5730416B2 (ja) * 2011-03-11 2015-06-10 エルジー・ケム・リミテッド ケーブル型二次電池
KR101483686B1 (ko) * 2011-11-02 2015-01-16 주식회사 엘지화학 케이블형 이차전지

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030081499A (ko) * 2001-03-06 2003-10-17 누베라 퓨엘 셀스 유로프 에스.아르.엘. 필터 프레스 구조의 기능 부전 기본 전기화학 전지의단회로화 방법
KR20090009598A (ko) * 2007-07-20 2009-01-23 경상대학교산학협력단 무선 충전용 선형 전지
KR20110090768A (ko) * 2010-02-02 2011-08-10 주식회사 엘지화학 케이블형 이차전지의 제조방법

Also Published As

Publication number Publication date
WO2013062337A2 (ko) 2013-05-02
EP2772979A2 (en) 2014-09-03
WO2013062337A3 (ko) 2013-06-20
US20140011065A1 (en) 2014-01-09
US20150086822A1 (en) 2015-03-26
US8920979B2 (en) 2014-12-30
CN103907234A (zh) 2014-07-02
JP5695802B2 (ja) 2015-04-08
CN103907234B (zh) 2015-09-09
EP2772979B1 (en) 2016-11-23
EP2772979A4 (en) 2015-05-06
KR20130045219A (ko) 2013-05-03
JP2014532957A (ja) 2014-12-08
US9583785B2 (en) 2017-02-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101522656B1 (ko) 케이블형 이차전지
KR101453779B1 (ko) 케이블형 이차전지
KR101322695B1 (ko) 케이블형 이차전지
KR101506691B1 (ko) 케이블형 이차전지
JP5976075B2 (ja) ケーブル型二次電池
KR101506689B1 (ko) 케이블형 이차전지
KR101479298B1 (ko) 케이블형 이차전지
KR101440939B1 (ko) 이차전지용 전극, 그를 포함하는 이차전지 및 케이블형 이차전지
KR101479460B1 (ko) 이차전지용 전극, 그를 포함하는 이차전지 및 케이블형 이차전지
KR101542098B1 (ko) 케이블형 이차전지
KR101506690B1 (ko) 케이블형 이차전지
KR101483686B1 (ko) 케이블형 이차전지
KR101465169B1 (ko) 케이블형 이차전지
KR101522655B1 (ko) 케이블형 이차전지

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180418

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190401

Year of fee payment: 5