KR101527731B1 - 스탬프를 이용한 이차전지 제조방법 및 이 방법에 의해 제조된 이차전지 - Google Patents

스탬프를 이용한 이차전지 제조방법 및 이 방법에 의해 제조된 이차전지 Download PDF

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현승민
정준호
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Abstract

본 발명은 이차전지 제조방법에 관한 것으로 본 발명의 일 실시예에 따르면, 3차원 구조의 이차전지를 제조하는 방법에 있어서, 양극 활물질 슬러리를 패터닝된 제1 스탬프에 도포하는 단계; 상기 제1 스탬프를 기판에 스탬핑하는 단계; 및 상기 기판을 소결하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지 제조방법 및 이 방법에 의해 제조된 이차전지가 제공된다.

Description

스탬프를 이용한 이차전지 제조방법 및 이 방법에 의해 제조된 이차전지{Method for producing secondary battery using a stamp and the secondary battery produced by the method}
본 발명은 이차전지 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 탄성 중합체 스탬프를 이용한 3차원 이차전지의 제조방법에 관한 것이다.
리튬이온 전지와 같은 이차전지는 모바일 기기나 소형 디스플레이 장치에 에너지원으로서 널리 사용되고 있다. 리튬 이온 전지는 양극과 음극 사이를 오가는 리튬 이온의 삽입ㆍ탈리 과정에 의해 화학적 에너지를 전기 에너지로 변환하여 작동한다.
기존에는 전극이 2차원 구조로 제작되었다. 이러한 구조에서 리튬 이온의 이동 중 생기는 저항 손실은 전극 두께와 전극 간격에 반비례하므로 이를 최소화 해야 할 필요성이 있다. 그러나 전극의 두께를 줄이게 되면 에너지 밀도가 줄고 작동시간이 짧아지게 된다. 따라서, 리튬 이온의 이동 거리를 줄이면서 출력과 에너지 밀도를 극대화 하기 위해 전극을 3차원으로 형성하여 전극의 표면적을 넓히는 구성이 고안되었고, 이러한 3차원 구조의 이차전지는 2차원 구조에 비해 에너지 밀도가 증가하는 장점을 갖게 되었다.
종래의 주요한 3차원 이차전지는 MEMS(Micro Electro-Mechanical Systems) 공정 기반의 반복 식각 과정을 거쳐 형성되는 것이 일반적이었고, 리튬 이온 이차전지의 경우 지지체로 쓰이는 3차원 형상의 거푸집을 형성한 후 그 겉면이나 내부를 양극재나 음극재로 채워 넣는 방법이 주로 사용되었다. 그러나 이러한 방법에서는 거푸집 형상을 제거할 때 쓰이는 식각액이 리튬이나 양극재를 구성하는 전이 금속을 용출시키는 문제점이 있었고 이는 활물질 품질 저하로 인해 이차전지의 성능 감소를 야기시킬 수 있다. 또한, 종래의 공정에서는 거푸집에 전구체나 리튬을 삽입시키는 과정에서 고온 공정을 필요로 하기 때문에 기판의 종류가 제한적이라는 단점도 있었고, 공정 중에 발생할 수 있는 거푸집 잔여물들은 리튬 이온 이동에 방해가 되기 때문에 이로 인해 이차전지의 성능 저하를 초래할 수 있는 문제점도 있었다.
이와 같이 종래의 3차원 이차전지는 제조과정이 복잡하고 제조 과정 중 반복되는 액상 기반 식각 공정 등으로 인해 리튬 손실 등이 발생하여 용량 감소 및 응용범위의 제한 등의 단점이 있었고, 따라서 기존의 3차원의 이차전지의 제조공정을 단순화하고 생산성을 높일 수 있는 신규한 제조방법에 대한 필요성이 요구되고 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 탄성 중합체 스탬프를 이용하여 배터리의 음극 및 양극을 형성함으로써 공정을 단순화 시킬 수 있고, 생산성을 높일 수 있는 이차전지 제조방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 기존의 배터리용 분말 공정에 쓰이는 재료를 변형 없이 그대로 쓸 수 있는 장점을 갖는 이차전지 제조방법을 제공한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 3차원 구조의 이차전지를 제조하는 방법에 있어서, 양극 활물질 슬러리를 패터닝된 제1 스탬프에 도포하는 단계; 상기 제1 스탬프를 기판에 스탬핑하는 단계; 및 상기 기판을 소결하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지 제조방법이 제공된다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 3차원 구조의 이차전지를 제조하는 방법에 있어서, 제1 기판에 양극을 형성하고 제2 기판에 음극을 형성하는 단계; 및 상기 제1 기판과 제2 기판을 접합하는 단계;를 포함하고, 상기 제1 기판에 양극을 형성하는 것은, 양극 활물질 슬러리를 패터닝된 스탬프에 도포하는 단계; 상기 스탬프를 상기 제1 기판에 스탬핑하는 단계; 및 상기 제1 기판을 열처리하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지 제조방법이 제공된다.
또한 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상술한 방법들 중 어느 하나에 의해서 제작된 이차전지가 제공될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 본 발명은 활물질과 바인더가 포함된 슬러리를 전사하여 사용하기 때문에 별도의 거푸집 형성이 필요 없고 따라서 활물질에 영향을 주는 후처리 공정을 대부분 생략할 수 있다는 장점이 있다.
또한 본 발명의 실시예에 따르면 양극 및/또는 음극 형성을 위해 스탬핑 방법을 이용하므로 제작공정이 단순하고 특히 기존의 리튬 이온 이차전지에 쓰였던 분말들을 그대로 사용할 수 있다는 이점이 있다.
도1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 사시도이고 도1b는 도1a의 선 A-A'를 따라 절단했을 때의 단면도,
도2는 제1 실시예에 따라 이차전지를 제조하는 방법을 설명하기 위한 흐름도,
도3은 도2의 방법을 설명하기 위해 이차전지의 제조과정을 도식적으로 보여주는 도면,
도4는 제2 실시예에 따라 이차전지를 제조하는 방법을 설명하기 위한 흐름도,
도5는 도4의 방법을 설명하기 위해 이차전지의 제조과정을 도식적으로 보여주는 도면,
도6은 제3 실시예에 따라 이차전지를 제조하는 방법을 설명하기 위한 흐름도, 그리고,
도7은 도6의 방법을 설명하기 위해 이차전지의 제조과정을 도식적으로 보여주는 도면이다.
이상의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한, 도면들에 있어서, 구성요소들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.
본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어가 구성요소들을 기술하기 위해서 사용된 경우, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 여기에 설명되고 예시되는 실시예들은 그것의 상보적인 실시예들도 포함한다.
본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprise)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소는 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다. 아래의 특정 실시예들을 기술하는데 있어서, 여러 가지의 특정적인 내용들은 발명을 더 구체적으로 설명하고 이해를 돕기 위해 작성되었다. 하지만 본 발명을 이해할 수 있을 정도로 이 분야의 지식을 갖고 있는 독자는 이러한 여러 가지의 특정적인 내용들이 없어도 사용될 수 있다는 것을 인지할 수 있다. 어떤 경우에는, 발명을 기술하는 데 있어서 흔히 알려졌으면서 발명과 크게 관련 없는 부분들은 본 발명을 설명하는 데 있어 혼돈을 막기 위해 기술하지 않음을 미리 언급해 둔다.
도1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 이차전지의 사시도이고 도1b는 도1a의 선 A-A'를 따라 절단했을 때의 단면도이다.
도1a 및 도1b를 참조하면, 3차원 이차전지는 기판(10), 양극판(20), 음극판(30), 양극(40), 및 음극(50)을 포함할 수 있다. 양극판(20)은 양극용 집전체(collector)로서 역할을 하고 음극판(30)은 음극용 집전체로서 역할을 한다. 도시된 실시예에서 양극판(20)과 음극판(30)은 기판(10) 상에 서로 번갈아가며 일렬로 배치되도록 패터닝된다. 모든 양극판(20)은 전기적으로 도통하도록 연결되고 모든 음극판(30)도 전기적으로 도통하도록 연결된다.
양극판(20)의 상부에는 양극재로 구성되는 양극(40)이 형성되고 음극판(30)의 상부에는 음극재로 구성되는 음극(50)이 형성된다. 따라서 양극판(20)과 음극판(30)의 배열과 마찬가지로, 양극(40)과 음극(50)도 서로 번갈아가며 일렬로 배치된다. 그러나 도시된 실시예에서와 같이 양극(40)과 음극(50)이 서로 번갈아가며 일렬로 배치되는 구성은 본 발명의 일 실시예에 불과하고, 실시 형태에 따라 양극(40)과 음극(50)이 다양한 패턴으로 배치될 수 있다.
양극을 구성하는 양극재로서 리튬코발트산화물과 같은 산화물, 인산철리튬(LiFePO4)과 같은 폴리음이온, 리튬망간 산화물, 또는 스피넬이 사용될 수 있고, 음극을 구성하는 음극재로서는 그라파이트(흑연), LTO(리튬티탄산화물: Lithium Titanate Oxide) 등의 물질이 사용될 수 있다. 그러나 이들 물질 외에도 다양한 물질들이 양극재 또는 음극재로 사용될 수 있으며 본 발명은 어느 특정 물질에 제한되지 않는다.
이러한 구성에서, 기판(10) 위에서 양극(40)과 음극(50)을 둘러싸는 커버(도시 생략)가 기판(10)의 외주면과 접합되고 내부의 밀폐 공간에 전해질이 충진되어 패키징됨으로써 이차전지가 완성된다.
도2는 제1 실시예에 따라 이차전지를 제조하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이고 도3은 도2의 방법을 설명하기 위해 이차전지의 제조과정을 도식적으로 보여주는 도면이다.
도2 및 도3(a)를 참조하면, 단계(S110)에서 양극 활물질 슬러리를 패터닝된 스탬프에 도포한다. 이를 위해 우선 스탬프(60)와 양극 활물질 슬러리(41)를 준비한다. 스탬프(60)는 예를 들어 고분자 중합체로 형성될 수 있고, 스탬프(60)의 한쪽 면에는 기판(10)에 형성할 양극(40)의 패턴과 동일한 패턴으로 패터닝되어 있다.
양극 활물질 슬러리(41)는 양극재, 바인더, 및 도전재를 포함할 수 있다. 일 실시예에서 양극재는 리튬을 함유하는 금속산화물의 활물질(active material)이다. 바인더는 양극재를 기판(10)에 고정시키기 위한 물질로서 첨가되고, 도전재는 전자나 전하의 흐름이 잘 일어나도록 첨가되는 물질로서 예컨대 카본을 사용할 수 있다.
도3(a)에 도시한 것처럼 이 단계(S110)에서, 용기(45) 내에 마련된 양극 활물질 슬러리(41)에 스탬프(60)의 패터닝된 표면을 담금으로써 이 표면에 양극 활물질 슬러리(41)를 도포할 수 있다.
그 후 단계(S120)에서 스탬프(60)를 기판(10)에 스탬핑한다. 즉 마치 종이 위에 도장을 찍는 것과 유사하게, 기판(10)의 한쪽 표면 위에 스탬프(60)를 찍는다. 이 때 도3(b)에 도시한 실시예에서와 같이 기판(10) 표면에는 양극판(20)과 음극판(30)이 미리 형성되어 있을 수 있고, 이 경우 양극판(20)의 패턴과 스탬프(60)에 형성된 패턴은 동일하다고 전제한다. 그러므로 단계(S120)에서 스탬핑을 하게 되면 도3(b)에서와 같이 스탬프(60)에 도포되어 있던 양극 활물질 슬러리(41)가 기판(10)의 양극판(20) 위에 전사된다.
스탬핑에 의해 기판(10)의 양극판(20)에 양극 활물질 슬러리(41)를 전사한 후 스탬프(60)를 기판(10)에서 제거하면 도3(c)와 같이 양극 활물질 슬러리(41)가 양극판(20)에 남겨지게 된다. 양극 활물질 슬러리(41)는 소정의 점성을 가지므로, 스탬프(60)를 상부로 이동시켜 기판(10)에서 제거할 때 슬러리(41)가 끌려 올라가다가 스탬프(60)와 분리되기 때문에 슬러리(41)는 도시된 것처럼 소정 높이를 갖는 구조물로서 양극판(20)에 남게 된다.
도3(c)에서는 남겨진 슬러리(41)를 모서리가 각진 직사각형으로 표현하였지만 이는 도식적으로 간단히 표현한 것이고, 실제로는 상부가 둥근 범프 형상으로 양극판(20)에 형성됨을 이해할 것이다. 또한 실시 형태에 따라 슬러리(41)의 점성을 다르게 조절할 수 있으며, 이에 따라 양극판(20)에 남겨지는 슬러리(41)의 높이나 범프 형상의 모양을 다르게 할 수도 있다.
그 후 단계(S130)에서 음극 활물질 슬러리를 패터닝된 스탬프에 도포한다. 이를 위해 스탬프(70)와 음극 활물질 슬러리(51)를 미리 준비한다. 스탬프(70)는 고분자 중합체로 형성될 수 있고, 스탬프(70)의 한쪽 면에는 기판(10)에 형성할 음극(50)의 패턴과 동일한 패턴으로 패터닝되어 있다.
음극 활물질 슬러리(51)는 음극재, 바인더, 및 도전재를 포함할 수 있다. 일 실시예에서 음극재로서 LTO나 그라파이트를 사용할 수 있으나 이에 제한되지 않는다. 바인더는 음극재를 기판(10)에 고정시키기 위한 물질로서 첨가되고, 도전재는 전자나 전하의 흐름이 잘 일어나도록 첨가되는 물질로서 예컨대 카본을 사용할 수 있다.
도3(d)에 도시한 것처럼 이 단계(S130)에서, 용기(55) 내에 마련된 음극 활물질 슬러리(51)에 스탬프(70)의 패터닝된 표면을 담금으로써 이 표면에 음극 활물질 슬러리(51)를 도포할 수 있다.
그 후 단계(S140)에서 스탬프(70)를 기판(10)에 스탬핑한다. 이 때 도3(b)를 참조하여 설명한 바와 같이 기판(10) 표면에는 양극판(20)과 음극판(30)이 미리 형성되어 있다고 가정한다. 그리고 음극판(30)의 패턴과 스탬프(70)에 형성된 패턴은 동일하다고 전제한다. 그러므로 단계(S140)에서 스탬핑을 하게 되면 도3(e)에 도시한 것처럼 스탬프(70)에 도포되어 있던 음극 활물질 슬러리(51)가 기판(10)의 음극판(30) 위에 전사된다.
스탬핑에 의해 기판(10)의 음극판(30)에 음극 활물질 슬러리(51)를 전사한 후 스탬프(70)를 기판(10)에서 제거하면 도3(f)와 같이 음극 활물질 슬러리(51)가 음극판(30)에 남겨지게 된다. 음극 활물질 슬러리(51)는 소정의 점성을 가지므로, 스탬프(70)를 위로 들어올려 기판(10)에서 제거할 때 슬러리(51)가 끌려 올라가다가 스탬프(70)와 분리되고 슬러리(51)는 소정 높이를 갖는 구조물로서 음극판(30)에 남게 된다. 실시 형태에 따라 슬러리(51)의 점성을 다르게 조절할 수 있고, 이에 따라 음극판(30)에 남겨지는 슬러리(51)의 높이나 범프 형상의 모양도 다르게 할 수 있다.
이와 같이 양극판(20)과 음극판(30)에 각각 양극 활물질 슬러리(41)와 음극 활물질 슬러리(51)를 형성하면, 다음으로 단계(S150)에서 기판(10)을 소결한다. 기판의 소결에 의해 슬러리(41,51)는 경화 또는 탄화되어 양극(40)과 음극(50)으로 각각 기능할 수 있게 된다. 그 후 단계(S160)에서 상부 및 측면 커버(80)를 기판(10)에 부착하고 커버(80)와 기판(10) 사이의 밀폐 공간에 전해액을 충진하여 패키징 함으로써 3차원 이차전지를 완성하게 된다.
상술한 본 발명의 실시예에 따르면, 양극 활물질 슬러리와 음극 활물질 슬러리를 스탬핑에 의해 각각 양극판(20)과 음극판(30)에 전사하여 형성하기 때문에 종래기술에서와 같은 별도의 거푸집 형성이 필요없고 따라서 활물질에 영향을 주는 기존의 후처리 공정을 대부분 생략할 수 있다는 장점이 있다. 또한 본 발명의 실시예에 따르면, 도장 찍는 것과 유사한 스탬핑 공정을 이용하기 때문에 이차전지의 제작 공정이 단순하고, 특히 기존의 리튬 이온 이차전지에 사용되는 분말들을 그대로 사용할 수 있다는 이점도 있다.
도4는 제2 실시예에 따라 이차전지를 제조하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이고 도5는 도4의 방법을 설명하기 위해 이차전지의 제조과정을 도식적으로 보여주는 도면이다.
제2 실시예에 따르면 양극(40)을 형성하는 방법은 상술한 제1 실시예와 동일하게 스탬핑 방법을 이용한다. 그러나 제2 실시예서는 음극으로서 탄소나노튜브(CNT)를 사용한다. 즉 기판(10)의 음극판(30)에 CNT를 수직으로 성장시켜서 음극(53)을 미리 형성한 뒤 이 기판의 양극판(20)에 스탬핑에 의해 양극(40)을 형성할 수 있다.
이를 위한 예시적인 방법으로서 도4를 참조하면, 우선 단계(S210)에서 양극 활물질 슬러리(41)를 패터닝된 스탬프(60)에 도포한다. 이 단계(S210)는 도2를 참조하여 설명한 단계(S110)와 동일 내지 유사하므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.
그 후 단계(S220)에서 음극(53)이 형성된 기판(10)에 스탬프(60)를 스탬핑한다. 이 때 도5(b)에 도시한 것처럼 기판(10) 표면에는 양극판(20)과 음극판(30)이 미리 형성되어 있고 음극판(30) 위에는 탄소나노튜브(CNT)가 음극재로서 미리 형성되어 있다.
단계(S220)에서 스탬핑을 통해 양극 활물질 슬러리(41)를 양극판(20) 위에 전사하고 스탬프(60)를 기판(10)에서 제거하면 도5(c)와 같이 양극 활물질 슬러리(41)가 양극판(20)에 남겨지게 된다.
이와 같이 음극(53)으로서 CNT가 형성된 기판(10)에 스탬핑에 의해 양극 슬러리(41)를 전사하면, 다음으로 단계(S230)에서 기판(10)을 소결한다. 기판의 소결에 의해 슬러리(41)가 경화 또는 탄화되어 양극(40)으로 되고, 그 후 단계(S240)에서 상부 및 측면 커버(80)를 기판(10)에 부착하고 커버(80)와 기판(10) 사이의 밀폐 공간에 전해액을 충진함으로써 3차원 이차전지를 완성한다.
도6은 제3 실시예에 따라 이차전지를 제조하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이고 도7은 도6의 방법을 설명하기 위해 이차전지의 제조과정을 도식적으로 보여주는 도면이다.
제3 실시예에 따르면 양극(40)을 형성하는 방법은 상술한 제1 실시예와 유사하게 스탬핑 방법을 이용한다. 그러나 제3 실시예서는 양극을 형성하는 기판과 음극을 형성하는 기판을 각각 별개로 사용한다.
이를 위한 예시적인 방법으로서 도6 및 도7(a)를 참조하면, 우선 단계(S310)에서 양극 활물질 슬러리(41)를 패터닝된 스탬프(60)에 도포한다. 이 단계(S310)는 도2를 참조하여 설명한 단계(S110)와 동일 내지 유사하므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.
그 후 단계(S320)에서 스탬프(60)를 기판(10)에 스탬핑한다. 이 때 만일 기판(10)이 전도성 기판일 경우 도7(b)에 도시한 것처럼 기판(10) 표면에 양극판을 미리 형성하지 않아도 무방하다. 전도성 기판으로는 예컨대 금속호일과 같은 얇은 필름을 사용할 수도 있으며 본 발명은 전도성 기판의 종류에 한정을 두지 않는다. 또한 대안적으로, 기판(10)이 전도성 기판이 아닐 경우 도3(b)에 도시한 것처럼 기판(10)에 패터닝된 양극판(20)을 미리 형성하거나 또는 기판(10) 상부 표면 전체에 걸쳐서 전도성 층을 미리 형성하도 된다.
단계(S320)에서 스탬핑을 통해 양극 활물질 슬러리(41)를 기판(10)에 전사하고 스탬프(60)를 기판(10)에서 제거하면 도7(c)에서와 같이 양극 활물질 슬러리(41)가 기판(10)에 남겨지게 되고, 그 후 단계(S330)에서 기판(10)을 열처리하여 슬러리(41)를 경화 또는 탄화하여 양극(40) 구조를 완성한다(도7(d) 참조).
한편 단계(S310 내지 S330)에 의한 양극 구조의 형성과 동시에 또는 순차적으로, 단계(S340 내지 S360)를 수행하여 음극 구조를 형성한다.
음극 구조의 형성은 양극 구조의 형성과 유사하게 스탬핑 방법을 통해 형성할 수 있지만 그 외에 다양한 방법을 사용할 수 있음은 물론이다. 도6 및 도7의 실시예에서는 마스킹 및 광식각 공정을 이용하여 음극 구조를 형성하는 예시적 방법을 설명하기로 한다.
단계(S340)에서 마스킹된 기판(13)에 고분자 물질(55)을 코팅한다(도7(e) 참조). 이 때 기판(13)에 소정 패턴의 마스크(90) 층이 미리 형성되어 있다고 전제한다. 마스크(90)는 예컨대 금속 마스크 또는 전도성 마스크를 사용할 수 있다. 그리고 기판(13)으로서 바람직하게는 투명 기판을 사용한다. 고분자 물질(55)로서는 예컨대 SU-8과 같은 물질을 사용할 수 있다. 그러나 본 발명은 이 물질에 제한되지 않으며, 고온 탄화한 뒤 음극으로서 역할을 할 수 있는 고분자 물질이면 어느 것이든 사용할 수 있다.
그 후 단계(S350)에서 기판(13)의 후면에 광(예컨대 UV광)을 조사하여 고분자 물질(55)을 경화한다(도7(f) 참조). 이 때 마스크(90)에 의해 마스킹된 부분은 경화되지 않고 마스킹되지 않은 부분만이 경화된다.
다음으로 단계(S360)에서, 경화되지 않은 고분자 물질을 제거하고(도7(g) 참조), 기판(13)을 열처리하여 경화된 고분자 물질을 탄화하여 탄소기반 음극을 형성한다(도7(h) 참조).
이와 같이 단계(S310 내지 S330)에 의해 양극 구조를 형성하고 단계(S340 내지 S360)에 의해 음극 구조를 형성한 뒤, 단계(S370)에서 두 기판(10,13)을 서로 마주보도록 하여 접합하고 전해액을 충진하고 패키징 함으로써 최종적으로 이차전지를 제조하게 된다(도7(i) 참조).
이상 상술한 제3 실시예에서는 음극 형성을 위해 마스킹과 광식각 방법을 사용하였지만, 양극 형성 방법과 유사하게 스탬핑 방법에 의해 음극을 형성할 수도 있고 제2 실시예에서와 유사하게 기판(13)에 탄소나노튜브(CNT)를 성장시켜 음극을 형성할 수도 있음을 이해할 것이다.
상기와 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
10, 13: 기판
20: 양극판
30: 음극판
40: 양극
50: 음극
41: 양극 활물질 슬러리
51: 음극 활물질 슬러리

Claims (12)

  1. 3차원 구조의 이차전지를 제조하는 방법에 있어서,
    양극 활물질 슬러리를 패터닝된 제1 스탬프에 도포하는 단계;
    상기 제1 스탬프를 기판에 스탬핑하는 단계; 및
    상기 기판을 소결하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판은 상부 표면에 패터닝된 양극판을 포함하고,
    상기 제1 스탬프를 스탬핑하는 단계에 의해, 상기 제1 스탬프에 도포된 양극 활물질 슬러리가 상기 양극판에 전사되는 것을 특징으로 하는 이차전지 제조방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 양극 활물질 슬러리는, 양극재 활물질, 바인더, 및 도전재를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지 제조방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 소결하는 단계 이전에,
    음극 활물질 슬러리를 패터닝된 제2 스탬프에 도포하는 단계; 및
    상기 제2 스탬프를 상기 기판에 스탬핑하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지 제조방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 기판은 상부 표면에 패터닝된 음극판을 더 포함하고,
    상기 제2 스탬프를 스탬핑하는 단계에 의해, 상기 제2 스탬프에 도포된 음극 활물질 슬러리가 상기 음극판에 전사되는 것을 특징으로 하는 이차전지 제조방법.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 기판은,
    이 기판의 상부 표면에 패터닝된 음극판; 및
    상기 음극판 위에 형성된 탄소나노튜브(CNT) 음극;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지 제조방법.
  7. 3차원 구조의 이차전지를 제조하는 방법에 있어서,
    제1 기판에 양극을 형성하고 제2 기판에 음극을 형성하는 단계; 및
    상기 제1 기판과 제2 기판을 접합하는 단계;를 포함하고,
    상기 제1 기판에 양극을 형성하는 것은,
    양극 활물질 슬러리를 패터닝된 스탬프에 도포하는 단계;
    상기 스탬프를 상기 제1 기판에 스탬핑하는 단계; 및
    상기 제1 기판을 열처리하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지 제조방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 스탬프를 스탬핑하는 단계에 의해, 상기 스탬프에 도포된 양극 활물질 슬러리가 상기 제1 기판에 전사되는 것을 특징으로 하는 이차전지 제조방법.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 양극 활물질 슬러리는, 양극재 활물질, 바인더, 및 도전재를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지 제조방법.
  10. 제 7 항에 있어서, 상기 제2 기판은 투명 기판이고,
    상기 제2 기판에 음극을 형성하는 것은,
    상기 제2 기판을 마스크 층을 형성하는 단계;
    상기 제2 기판의 마스크 층 위에 고분자 물질을 코팅하는 단계;
    상기 제2 기판의 후면에 광을 조사하여 상기 고분자 물질을 경화하는 단계; 및
    경화되지 않은 상기 고분자 물질을 상기 제2 기판에서 제거하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지 제조방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 고분자 물질을 제2 기판에서 제거하는 단계 이후에, 상기 제2 기판을 열처리하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지 제조방법.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항의 방법에 의해서 제작된 것을 특징으로 하는 이차전지.
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