KR101827264B1 - Co-planar type secondary battery made by using same collector in anode and cathode and manufacturing method thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명은 양극 및 음극이 동일 집전체인 동일평면형 이차전지 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 구체적으로 알루미늄 집전체에 음극재가 도포되고 막대 형상의 복수의 평행한 돌기가 형성된 음극; 및 알루미늄 집전체에 양극재가 도포되고 막대 형상의 복수의 평행한 돌기가 형성된 양극;을 포함하고, 상기 음극 및 양극에 형성된 복수의 평행한 돌기가 교대로 구비된 것을 특징으로 하는 양극 및 음극이 동일 집전체인 동일평면형 이차전지 및 이의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a coplanar secondary battery in which a positive electrode and a negative electrode are the same current collector, and a method of manufacturing the same. More particularly, the present invention relates to a coplanar secondary battery having a negative electrode having a plurality of rod- And a cathode in which a cathode material is coated with a cathode material and in which a plurality of bar-shaped parallel protrusions are formed, and a plurality of parallel protrusions formed on the anode and the cathode are alternately provided And more particularly, to a coplanar secondary battery which is a current collector and a method for manufacturing the same.

Description

양극 및 음극이 동일 집전체인 동일평면형 이차전지 및 이의 제조방법{Co-planar type secondary battery made by using same collector in anode and cathode and manufacturing method thereof}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a coplanar secondary battery having a positive electrode and a negative electrode,

본 발명은 양극 및 음극이 동일 집전체이고 양극 및 음극이 동일평면에 존재하여 플렉서블한 이차전지 및 이를 제조하는 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a flexible secondary battery in which the positive electrode and the negative electrode are the same current collector and the positive electrode and the negative electrode exist in the same plane, and a method for manufacturing the same.

종래 플렉서블(flexible) 이차전지의 경우 대부분 3D 구조의 다공성 탄소 소재, 탄소 나노 튜브, 탄소 텍스타일(textile) 등의 탄소 소재 기반에 전극 활물질이 코팅된 형태로 사용하거나 플렉서블(flexible)한 기판에 집전체 및 전극물질이 증착된 형태로의 방식이 주로 이용되었다. 하지만 종래 기술의 경우 복잡한 공정을 거치게 되거나 제조 단가가 높다는 문제를 가지게 된다.Conventionally, in the case of a flexible secondary battery, the electrode material is coated on a carbon material base such as a porous carbon material of a 3D structure, a carbon nanotube, and a carbon fiber textile, or the collector material may be used in a flexible substrate, And a method in which an electrode material is deposited is mainly used. However, in the case of the conventional technology, a complicated process is performed or a manufacturing cost is high.

또한, 플렉서블(flexible) 이차전지가 요구되는 소자들은 두께도 중요한 요소 중 하나이다. 따라서 두께도 얇은 박형 구조의 이차전지가 많이 요구되는 실정이다. 하지만 현재의 이차전지 시스템은 양극, 분리막, 음극 순의 적층 구조를 기본으로 하고 있어 각 극간의 응력이 다르게 주어져 전지 구성요소간에 결함이 생기는 문제를 갖게 된다.In addition, the thickness is also an important factor for devices requiring a flexible secondary battery. Therefore, a thin secondary battery with a thin thickness is required. However, the present secondary battery system is based on lamination structure of anode, separator, and cathode in order to give different stresses between the respective gaps, thereby causing defects between battery components.

다양한 소자에 맞춰 이차전지간 연결에 따른 전압 및 용량의 디자인이 자유로워야 한다. 더불어 대부분의 플렉서블(flexible) 이차전지가 요구되는 소자의 경우 휴대 가능한 소자가 많이 존재하기에 빠른 충전 속도 및 고용량의 전지 성능이 필요한 실정이지만 종래 기술에서는 부족한 부분이 많이 존재한다. The design of the voltage and the capacity according to the connection between the secondary cells should be freely adapted to various devices. In addition, in the case of devices requiring most flexible secondary batteries, there are many portable devices, so a fast charging speed and a high capacity battery performance are required. However, there are many deficiencies in the prior art.

따라서, 이러한 문제점을 극복하기 위해 디자인이 자유로우며 얇은 두께를 갖고 응력에 버틸 수 있는 구조의 플렉서블(flexible) 이차전지 시스템이 필요한 실정이다.Therefore, in order to overcome such a problem, there is a need for a flexible secondary battery system of a structure which is free of design, has a thin thickness and can withstand stress.

이와 관련된 선행문헌으로는 대한민국 공개특허 제10-2015-0084242호(2015.07.22. 공개)에 개시되어 있는 가요성 이차 전지 및 그 제조방법이 있다.
Prior art related to this is a flexible secondary battery disclosed in Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2015-0084242 (published on Jul. 22, 2015) and a manufacturing method thereof.

따라서, 본 발명은 디자인이 자유로우며 두께가 얇고 높은 응력에 변형되지 않는 양극 및 음극이 동일 집전체인 동일평면형 이차전지 및 이를 제조하는 방법을 제공하는데 있다. Accordingly, the present invention is to provide a coplanar secondary battery in which a positive electrode and a negative electrode are the same current, which are free of design, thin in thickness, and not deformed by high stress, and a method of manufacturing the same.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제(들)로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제(들)는 이하의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
The problems to be solved by the present invention are not limited to the above-mentioned problem (s), and another problem (s) not mentioned can be understood by those skilled in the art from the following description.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 알루미늄 집전체에 음극재가 도포되고 막대 형상의 복수의 평행한 돌기가 형성된 음극; 및 알루미늄 집전체에 양극재가 도포되고 막대 형상의 복수의 평행한 돌기가 형성된 양극;을 포함하고, 상기 음극 및 양극에 형성된 복수의 평행한 돌기가 교대로 구비된 것을 특징으로 하는 양극 및 음극이 동일 집전체인 동일평면형 이차전지를 제공한다.In order to solve the above problems, the present invention provides a negative electrode comprising: a negative electrode coated with a negative electrode material on an aluminum current collector and having a plurality of bar-shaped parallel protrusions; And a cathode in which a cathode material is coated with a cathode material and in which a plurality of bar-shaped parallel protrusions are formed, and a plurality of parallel protrusions formed on the anode and the cathode are alternately provided The present invention provides a coplanar secondary battery which is a current collector.

또한, 본 발명은 음극 전구체를 혼합하고 고에너지 볼밀링하여 고상합성법으로 음극재를 제조한 후 알루미늄 포일에 도포시켜 음극을 제조하는 단계; 양극 전구체를 혼합하고 고에너지 볼밀링하여 고상합성법으로 양극재를 제조한 후 알루미늄 포일에 도포시켜 양극을 제조하는 단계; 및 상기 음극 및 양극을 펀칭시켜 막대 형상의 복수의 돌기를 제조한 후 상기 음극 및 양극에 형성된 복수의 돌기가 교대로 구비되도록 파우치 위에 부착시키는 단계;를 포함하는 양극 및 음극이 동일 집전체인 동일평면형 이차전지의 제조방법을 제공한다.
In addition, the present invention relates to a method for manufacturing a negative electrode, which comprises mixing an anode precursor and high-energy ball milling it to prepare an anode material by a solid-phase synthesis method, Mixing the cathode precursor and high-energy ball milling to prepare a cathode material by a solid-phase synthesis method, and applying the cathode material to an aluminum foil to prepare a cathode; And a step of punching the negative electrode and the positive electrode to produce a plurality of rod-like projections, and then attaching the projections on the pouch such that a plurality of projections formed on the negative electrode and the positive electrode are alternately provided. A method of manufacturing a planar secondary battery is provided.

본 발명에 따르면, 종래 음극에 많이 사용되는 구리, 니켈 등의 집전체를 사용하지 않고 음극 및 양극이 동일한 알루미늄 집전체를 사용하여 제조 단가를 크게 줄일 수 있으며, 음극 및 양극 제조시 공정을 단순화시킬 수 있고, 음극 및 양극이 동일 집전체를 사용하여 인쇄형으로 전지를 제조할 수 있다. According to the present invention, an aluminum current collector having the same cathode and anode can be used without using current collectors such as copper and nickel, which are conventionally used for a cathode, and the manufacturing cost can be greatly reduced. And the battery can be manufactured in a printed form by using the same collector as the cathode and the anode.

또한, 본 발명에 따른 이차전지는 양극 및 음극이 동일 평면에 존재하여 적층식(양극-분리막-음극) 구조에 비해 응력을 적게 받고 전지의 두께를 크게 줄일 수 있으며, 플렉서블(flexible)한 이차전지를 제조할 수 있다.
In addition, since the positive electrode and the negative electrode are on the same plane, the secondary battery according to the present invention has less stress than the lamination type (positive electrode-separator-negative electrode) structure and can greatly reduce the thickness of the battery, Can be produced.

도 1은 본 발명에 따른 양극 및 음극이 동일 집전체인 동일평면형 이차전지를 나타낸 모식도이다.
도 2는 본 발명에 따른 양극 및 음극이 동일 집전체인 동일평면형 이차전지의 제조방법을 나타낸 순서도이다.
도 3은 본 발명에 따른 양극 및 음극이 동일 집전체인 동일평면형 이차전지의 내부를 나타낸 사진이다.
도 4는 본 발명에 따른 양극 및 음극이 동일 집전체인 동일평면형 이차전지를 나타낸 사진이다.
도 5는 본 발명에 따른 양극 및 음극이 동일 집전체인 파우치셀 타입의 동일평면형 이차전지의 정전류 방전(0.1C)에 의한 전압 및 용량 변화를 나타낸 그래프이다.
1 is a schematic view showing a coplanar secondary battery in which a positive electrode and a negative electrode according to the present invention are the same current collector.
2 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a coplanar secondary battery in which a positive electrode and a negative electrode are the same current collector according to the present invention.
3 is a photograph showing the interior of a coplanar secondary battery in which the positive electrode and the negative electrode are the same current collector according to the present invention.
4 is a photograph showing a coplanar secondary battery in which a positive electrode and a negative electrode are the same current collector according to the present invention.
5 is a graph showing changes in voltage and capacitance due to a constant current discharge (0.1C) of a pouch-cell type coplanar type secondary battery in which the positive and negative electrodes are the same collector according to the present invention.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것을 달성하는 방법은 첨부된 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and features of the present invention and the manner of achieving it will become apparent with reference to the embodiments described in detail below with reference to the accompanying drawings.

그러나 본 발명은 이하에 개시되는 실시예들에 의해 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. To fully disclose the scope of the invention to those skilled in the art, and the invention is only defined by the scope of the claims.

또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기술 등이 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있다고 판단되는 경우 그에 관한 자세한 설명은 생략하기로 한다.
In the following description, well-known functions or constructions are not described in detail since they would obscure the invention in unnecessary detail.

본 발명은 알루미늄 집전체에 음극재가 도포되고 막대 형상의 복수의 평행한 돌기가 형성된 음극; 및The present invention provides a negative electrode comprising: a negative electrode coated with a negative electrode material on an aluminum current collector and having a plurality of bar-shaped parallel protrusions; And

알루미늄 집전체에 양극재가 도포되고 막대 형상의 복수의 평행한 돌기가 형성된 양극;을 포함하고,And a cathode on which an anode current is applied to the aluminum current collector and in which a plurality of parallel protrusions in a rod shape are formed,

상기 음극 및 양극에 형성된 복수의 평행한 돌기가 교대로 구비된 것을 특징으로 하는 양극 및 음극이 동일 집전체인 동일평면형 이차전지를 제공한다.And a plurality of parallel protrusions formed on the negative electrode and the positive electrode are alternately provided. The present invention provides a coplanar type secondary battery in which the positive and negative electrodes are the same current collector.

본 발명에 따른 양극 및 음극이 동일 집전체인 동일평면형 이차전지는 종래 음극에 많이 사용되는 구리, 니켈 등의 집전체를 사용하지 않고 음극 및 양극이 동일한 알루미늄 집전체를 사용하여 제조 단가를 크게 줄일 수 있으며, 음극 및 양극 제조시 공정을 단순화시킬 수 있고, 음극 및 양극이 동일 집전체를 사용하여 인쇄형으로 전지를 제조할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 이차전지는 양극 및 음극이 동일 평면에 존재하여 적층식(양극-분리막-음극) 구조에 비해 응력을 적게 받고 전지의 두께를 크게 줄일 수 있으며, 플렉서블(flexible)한 이차전지를 제조할 수 있다.
The planar secondary battery in which the positive electrode and the negative electrode are the same current collector according to the present invention uses an aluminum current collector having the same cathode and anode without using current collectors such as copper and nickel commonly used in conventional cathodes, The process can be simplified in manufacturing the negative electrode and the positive electrode, and the battery can be manufactured in a printed form using the same collector as the negative electrode and the positive electrode. In addition, since the positive electrode and the negative electrode are on the same plane, the secondary battery according to the present invention has less stress than the lamination type (positive electrode-separator-negative electrode) structure and can greatly reduce the thickness of the battery, Can be produced.

도 1은 본 발명에 따른 양극 및 음극이 동일 집전체인 동일평면형 이차전지를 나타낸 모식도이다. 도 1을 참고하면, 본 발명에 따른 양극 및 음극이 동일 집전체인 동일평면형 이차전지(100)는 알루미늄 집전체(110) 위에 음극재(121)가 도포된 음극(120) 및 알루미늄 집전체(110) 위에 양극재(131)가 도포된 양극(130)을 포함하고, 상기 음극(120) 및 양극(130)에는 막대 형상의 복수의 돌기가 형성되어 있으며, 상기 음극(120) 및 양극(130)에 형성된 막대 형상의 복수의 돌기가 교대로 구비된다. 즉, 상기 복수의 평행한 음극(120) 사이에 양극(130)이 위치하게 된다. 도 1에 나타난 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 동일평면형 이차전지에서 음극(120) 및 양극(130)의 폭은 2 mm이고, 음극(120) 및 양극(130)이 1 mm의 간격으로 구비된다. 1 is a schematic view showing a coplanar secondary battery in which a positive electrode and a negative electrode according to the present invention are the same current collector. 1, a coplanar secondary battery 100 in which a positive electrode and a negative electrode are the same collector according to the present invention includes a cathode 120 and an aluminum collector 120 on which an anode material 121 is coated, A plurality of rod-like protrusions are formed on the cathode 120 and the anode 130. The cathode 120 and the anode 130 are formed on the anode 120 and the anode 130, Like projections are alternately provided. That is, the anode 130 is positioned between the plurality of parallel cathodes 120. 1, in the coplanar type secondary battery according to an embodiment of the present invention, the width of the cathode 120 and the anode 130 is 2 mm, the distance between the cathode 120 and the anode 130 is 1 mm Respectively.

본 발명에 따른 양극 및 음극이 동일 집전체인 동일평면형 이차전지에서 상기 음극재는 알루미늄 집전체에 형성되기 때문에 Li4Ti5O12만이 사용가능하고, 상기 음극재는 탄소 코팅될 수 있다. In the coplanar secondary battery in which the positive electrode and the negative electrode are the same current collector according to the present invention, since the negative electrode material is formed on the aluminum current collector, only Li 4 Ti 5 O 12 can be used, and the negative electrode material can be carbon coated.

또한, 본 발명에 따른 양극 및 음극이 동일 집전체인 동일평면형 이차전지에서 상기 양극재는 LiNi0 .5Mn1 .5O4, LiMn2O4, LiCoO2, LiFePo4, LiCoPO4, LiMnPo4, LiV3O8, V2O5, VO2, Ti2P2O7, LiNiO2, LiNi0 .5Mn0 .5O2, LiNi0 .8Co0 .15Al0 .05O2, LiNi0.33Co0.33Mn0.33O2 및 LiNi0 .5Co0 .2Mn0 .3O2로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종을 사용할 수 있다. In addition, the positive electrode material in the positive electrode and the negative electrode current collector is equal to the same planar secondary battery according to the present invention LiNi 0 .5 Mn 1 .5 O 4 , LiMn 2 O 4, LiCoO 2, LiFePo 4, LiCoPO 4, LiMnPo 4, LiV 3 O 8, V 2 O 5, VO 2, Ti 2 P 2 O 7, LiNiO 2, LiNi 0 .5 Mn 0 .5 O 2, LiNi 0 .8 Co 0 .15 Al 0 .05 O 2, LiNi Co 0.33 Mn 0.33 O 2 and 0.33 LiNi 0 .5 Co 0 .2 can be used one selected from the group consisting of Mn 0 .3 O 2.

상기 이차전지는 파우치 타입이다.
The secondary battery is a pouch type.

또한, 본 발명은 음극 전구체를 혼합하고 고에너지 볼밀링하여 고상합성법으로 음극재를 제조한 후 알루미늄 포일에 도포시켜 음극을 제조하는 단계;In addition, the present invention relates to a method for manufacturing a negative electrode, which comprises mixing an anode precursor and high-energy ball milling it to prepare an anode material by a solid-phase synthesis method,

양극 전구체를 혼합하고 고에너지 볼밀링하여 고상합성법으로 양극재를 제조한 후 알루미늄 포일에 도포시켜 양극을 제조하는 단계; 및Mixing the cathode precursor and high-energy ball milling to prepare a cathode material by a solid-phase synthesis method, and applying the cathode material to an aluminum foil to prepare a cathode; And

상기 음극 및 양극을 펀칭시켜 막대 형상의 복수의 돌기를 제조한 후 상기 음극 및 양극에 형성된 복수의 돌기가 교대로 구비되도록 파우치에 부착시키는 단계;를 포함하는 양극 및 음극이 동일 집전체인 동일평면형 이차전지의 제조방법을 제공한다.Forming a plurality of bar-like projections by punching the negative electrode and the positive electrode, and attaching the projections to the pouch such that a plurality of projections formed on the negative electrode and the positive electrode are alternately provided; A method of manufacturing a secondary battery is provided.

도 2는 본 발명에 따른 양극 및 음극이 동일 집전체인 동일평면형 이차전지의 제조방법을 나타낸 순서도이다. 이하, 도 2를 바탕으로 본 발명을 상세히 설명한다.
2 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a coplanar secondary battery in which a positive electrode and a negative electrode are the same current collector according to the present invention. Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to Fig.

본 발명에 따른 양극 및 음극이 동일 집전체인 동일평면형 이차전지의 제조방법은 음극 전구체를 혼합하고 고에너지 볼밀링하여 고상합성법으로 음극재를 제조한 후 알루미늄 포일에 도포시켜 음극을 제조하는 단계(S10) 및 양극 전구체를 혼합하고 고에너지 볼밀링하여 고상합성법으로 양극재를 제조한 후 알루미늄 포일에 도포시켜 양극을 제조하는 단계(S20)로 음극 및 양극을 제조할 수 있다. A method for manufacturing a coplanar secondary battery in which a cathode and a cathode are the same current collector according to the present invention includes the steps of mixing an anode precursor and high energy ball milling to prepare an anode material by a solid phase synthesis method and then coating the anode material on an aluminum foil S10 and a cathode precursor are mixed and subjected to high energy ball milling to prepare a cathode material by a solid phase synthesis method and then applied to an aluminum foil to produce a cathode (S20).

이때, 상기 음극 전구체는 Li2CO3 및 TiO2이고, 상기 양극 전구체는 Li2NiO2 , MnO2, Li2CO3, NiO 및 MnCO3로 이루어진 군으로부터 선택되는 2종 이상이다.
At this time, the anode precursor is Li 2 CO 3 and TiO 2 , and the cathode precursor is at least two selected from the group consisting of Li 2 NiO 2 , MnO 2, Li 2 CO 3 , NiO and MnCO 3 .

다음으로, 본 발명에 따른 양극 및 음극이 동일 집전체인 동일평면형 이차전지의 제조방법은 상기 음극 및 양극을 펀칭시켜 막대 형상의 복수의 돌기를 제조한 후 상기 음극 및 양극에 형성된 복수의 돌기가 교대로 구비되도록 파우치에 부착시키는 단계(S30)를 포함한다.Next, a method for manufacturing a coplanar secondary battery in which a positive electrode and a negative electrode are the same current collector according to the present invention is characterized in that a plurality of projections having a rod shape are manufactured by punching the negative electrode and the positive electrode, (S30) of attaching them to the pouches so as to be alternately provided.

상기 음극 및 양극에 형성된 복수의 돌기가 교대로 구비되어 파우치에 부착시켜 양극 및 음극이 동일평면에 존재할 수 있다. 이때, 교대로 구비되는 것은 막대 형상의 복수의 돌기로 형성된 음극 사이에 양극이 구비되어 동일 평면에 양극, 음극, 양극, 음극의 순서로 위치하게 된다.
A plurality of protrusions formed on the negative electrode and the positive electrode are alternately provided, and the positive electrode and the negative electrode may be present on the same plane by being attached to the pouch. In this case, an anode is provided between cathodes formed by a plurality of bar-like protrusions, and an anode, a cathode, a cathode, and a cathode are disposed on the same plane in this order.

또한, 본 발명에 따른 양극 및 음극이 동일 집전체인 동일평면형 이차전지의 제조방법은 상기 음극재에 탄소를 코팅시키기 위해 상기 음극재를 유기 첨가제와 혼합한 후 고에너지 볼밀링하고 열처리하는 단계를 더 포함할 수 있다. The method of manufacturing a coplanar secondary battery in which the positive electrode and the negative electrode are the same current collector according to the present invention is characterized by mixing the negative electrode material with the organic additive to coat the negative electrode material with the organic additive, .

실시예 1: 양극 및 음극이 동일 집전체인 동일평면형 이차전지의 제조 1Example 1: Production of coplanar secondary battery in which the positive electrode and the negative electrode are the same collector 1

음극 제조Cathode manufacture

Li2CO3와 TiO2를 화학양론적으로 혼합한 후 12 시간 동안 볼밀링하였다. 볼밀링된 혼합물에 200 kg/㎠의 압력을 가하여 펠렛(pellet) 형상으로 제조한 후 850 ℃에서 6시간 동안 열처리하여 Li4Ti5O12(LTO)를 제조하였다. Li 2 CO 3 and TiO 2 were stoichiometrically mixed and ball milled for 12 hours. The ball milled mixture was made into a pellet shape by applying a pressure of 200 kg / cm 2 and then heat-treated at 850 ° C for 6 hours to prepare Li 4 Ti 5 O 12 (LTO).

양극 제조Anode manufacturing

Li2CO3, NiO 및 MnCO3를 혼합한 후 고상법(solid-state reaction)으로 고에너지 볼밀링 후 900 ℃에서 24시간 동안 열처리하여 LiNi0 .5Mn1 .5O4(LNMO)를 제조하였다. Li 2 CO 3 , NiO and MnCO 3 were mixed and then subjected to a high-energy ball milling in a solid-state reaction, followed by heat treatment at 900 ° C. for 24 hours to prepare LiNi 0 .5 Mn 1 .5 O 4 (LNMO) Respectively.

전지 제조Battery Manufacturing

상기 제조된 LTO, 카본블랙(super P) 및 폴리비닐리덴플루오라이드(PVdF)를 90:5:5의 무게비로 혼합한 후 N-메틸-2-피롤리돈(NMP)에 넣고 Al 포일에 캐스팅 공정으로 도포시킨 후 120 ℃ 오븐에서 2시간 동안 건조시켰다. 상기 제조된 LNMO, 카본블랙(super P) 및 폴리비닐리덴플루오라이드(PVdF)를 80:10:10의 무게비로 혼합한 후 Al 포일에 캐스팅 공정으로 도포시킨 후 120 ℃ 오븐에서 2시간 동안 건조시켰다. 양극이 도포된 Al 포일과 음극이 도포된 Al 포일을 펀칭(punching)하여 동일 구조를 갖는 양극 및 음극을 제조한 후 양극 및 음극이 교차되게 위치시킨 후 Al에 전극탭을 초음파 용접으로 형성시키고 Al 파우치에 테이핑(taping)한 후 분리막과 전해질(1.15M LiPF6 in EC/DMC/DEC=3/5/2(v/v)+3.0 중량% FEC+2.0 중량% PS)을 주입하고 진공 포장하여 이차전지를 제조하였다.
The prepared LTO, carbon black (super P) and polyvinylidene fluoride (PVdF) were mixed at a weight ratio of 90: 5: 5, and then the mixture was cast in N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) And then dried in an oven at 120 ° C for 2 hours. The prepared LNMO, carbon black (super P) and polyvinylidene fluoride (PVdF) were mixed at a weight ratio of 80:10:10, and then the mixture was cast in an Al foil by a casting process, followed by drying in an oven at 120 ° C for 2 hours . An anode and a cathode having the same structure were manufactured by punching an Al foil coated with an anode and an Al foil coated with a cathode, and an electrode tab was formed by ultrasonic welding on the Al electrode, (1.15 M LiPF 6 in EC / DMC / DEC = 3/5/2 (v / v) +3.0 wt% FEC + 2.0 wt% PS) were poured into the pouches and vacuum- A battery was prepared.

도 3은 본 발명에 따른 양극 및 음극이 동일 집전체인 동일평면형 이차전지의 내부를 나타낸 사진이고, 도 4는 본 발명에 따른 양극 및 음극이 동일 집전체인 동일평면형 이차전지를 나타낸 사진이다.
FIG. 3 is a photograph showing the inside of a coplanar secondary battery in which the positive electrode and the negative electrode are the same collector according to the present invention, and FIG. 4 is a photograph showing a coplanar secondary battery in which the positive electrode and the negative electrode are the same current collector according to the present invention.

실시예 2: 양극 및 음극이 동일 집전체인 동일평면형 이차전지의 제조 2Example 2: Manufacture of coplanar secondary battery in which the positive electrode and the negative electrode are the same current collector 2

상기 제조된 LTO 분말을 밀링한 후 유기 첨가제인 피로멜리트산 수화물과 9.5:0.5의 무게비로 혼합하고 2시간 동안 고에너지 볼밀링한 후 600 ℃에서 2시간 동안 열처리하여 탄소 코팅된 LTO 분말을 제조한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 이차전지를 제조하였다.
The prepared LTO powder was milled and mixed with pyromellitic acid hydrate, which is an organic additive, in a weight ratio of 9.5: 0.5, followed by high-energy ball milling for 2 hours and then heat-treated at 600 ° C for 2 hours to prepare carbon coated LTO powder A secondary battery was manufactured in the same manner as in Example 1 above.

실험예 2: 양극 및 음극이 동일 집전체인 동일평면형 이차전지의 타입에 따른 용량 분석Experimental Example 2: Capacity Analysis According to the Type of Coplanar Regenerative Cell in which Positive and Negative Electrodes are Same Current Collector

본 발명에 따른 양극 및 음극이 동일 집전체인 동일평면형 이차전지의 타입에 따른 용량을 알아보기 위해 파우치셀(pouch cell) 타입으로 이차전지를 제조하여 용량을 분석하고, 그 결과를 도 5에 나타내었다. In order to examine the capacity of the coplanar type secondary battery in which the positive electrode and the negative electrode are the same current collector according to the present invention, a pouch cell type secondary battery was manufactured and its capacity was analyzed. The results are shown in FIG. 5 .

도 5는 본 발명에 따른 양극 및 음극이 동일 집전체인 파우치셀 타입의 동일평면형 이차전지의 정전류 방전(0.1C)에 의한 전압 및 용량 변화를 나타낸 그래프이다. 5 is a graph showing changes in voltage and capacitance due to a constant current discharge (0.1C) of a pouch-cell type coplanar type secondary battery in which the positive and negative electrodes are the same collector according to the present invention.

도 5에 나타난 바와 같이, 파우치셀 타입의 동일평면형 이차전지에서는 0.068 mAh/㎠의 용량이 나타났다. As shown in FIG. 5, a capacity of 0.068 mAh / cm.sup.2 was exhibited in the pouch type cell type coplanar type secondary battery.

따라서, 본 발명에 따른 양극 및 음극이 동일 집전체인 동일평면형 이차전지는 양극 및 음극을 동일한 알루미늄 집전체에 형성시켜 전극 조립 및 공정이 단순화시킬 수 있으면서 종래 이차전지와 유사한 용량을 나타낼 수 있고, 음극 및 양극이 동일 평면에 존재하여 플렉서블한 이차전지를 제조할 수 있다.
Therefore, the coplanar secondary battery in which the positive electrode and the negative electrode are the same current collector according to the present invention can form a positive electrode and a negative electrode in the same aluminum current collector to simplify electrode assembly and process, The negative electrode and the positive electrode are present on the same plane, so that a flexible secondary battery can be manufactured.

지금까지 본 발명에 따른 양극 및 음극이 동일 집전체인 동일평면형 이차전지 및 이의 제조방법에 관한 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 실시 변형이 가능함은 자명하다.Although the embodiments of the present invention have been described with respect to a coplanar secondary battery in which the positive and negative electrodes are the same current collector according to the present invention and a manufacturing method thereof, various modifications may be made without departing from the scope of the present invention. Do.

그러므로 본 발명의 범위에는 설명된 실시예에 국한되어 전해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the above-described embodiments, but should be determined by the scope of the appended claims and equivalents thereof.

즉, 전술된 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술될 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 그 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
It is to be understood that the foregoing embodiments are illustrative and not restrictive in all respects and that the scope of the present invention is indicated by the appended claims rather than the foregoing description, It is intended that all changes and modifications derived from the equivalent concept be included within the scope of the present invention.

100: 양극 및 음극이 동일 집전체인 동일평면형 이차전지
110: 알루미늄 집전체
120: 음극
121: 음극재
130: 양극
131: 양극재
100: Coplanar secondary battery in which the positive electrode and the negative electrode are the same current collector
110: Aluminum housing
120: cathode
121: negative electrode material
130: anode
131: anode material

Claims (9)

알루미늄 집전체 일측에 막대 형상의 복수의 평행한 돌기가 형성되고 탄소 코팅된 음극재가 도포된 음극; 및
또 다른 알루미늄 집전체 일측에 막대 형상의 복수의 평행한 돌기가 형성되고 양극재가 도포된 양극;을 포함하고,
상기 음극 및 양극에 형성된 복수의 평행한 돌기가 교대로 구비되고,
상기 막대 형상의 평행한 돌기 최상부 말단으로부터 연장 구비된 알루미늄 집전체를 더 포함하고,
상기 음극, 양극 및 알루미늄 집전체는 동일 평면상에 위치하고,
상기 음극 또는 양극의 평행한 돌기의 폭 : 음극 및 양극의 평행한 돌기 간 간격 비는 2 : 1이고,
상기 음극재는 탄산리튬과 산화티타늄을 혼합하고 고에너지 볼밀링하여 고상합성법으로 Li4Ti5O12를 제조한 후, 상기 Li4Ti5O12 및 유기 첨가제를 혼합한 후 고에너지 볼밀링하고 열처리하여 제조되고,
상기 양극재는 양극 전구체를 혼합하고 고에너지 볼밀링하여 고상합성법으로 제조되고,
분리막 및 전해질이 주입되어 진공 포장된 파우치셀 타입인 것을 특징으로 하는, 양극 및 음극이 동일 집전체인 동일평면형 플렉서블 이차전지.
A cathode having a plurality of rod-shaped parallel protrusions formed on one side of the aluminum current collector and coated with a carbon-coated negative electrode material; And
And a cathode on which a plurality of rod-shaped parallel projections are formed on one side of another aluminum collector and which is coated with a cathode material,
A plurality of parallel protrusions formed on the negative electrode and the positive electrode are alternately provided,
Further comprising an aluminum current collector extending from the uppermost end of the bar-shaped parallel protrusion,
Wherein the cathode, the anode, and the aluminum current collector are located on the same plane,
The width ratio of the parallel protrusions of the negative electrode or the positive electrode to the parallel protrusions of the negative electrode and the positive electrode is 2: 1,
Li 4 Ti 5 O 12 was prepared by a solid-phase synthesis method by mixing lithium carbonate and titanium oxide with lithium carbonate and high-energy ball milling, mixing the Li 4 Ti 5 O 12 and the organic additive, followed by high energy ball milling, ≪ / RTI >
The cathode material is manufactured by a solid phase synthesis method by mixing a cathode precursor and high energy ball milling,
Wherein the positive electrode and the negative electrode are of the same current collector type, wherein the separator and the electrolyte are poured into a vacuum pouch cell type.
삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 양극재는 LiNi0.5Mn1.5O4, LiMn2O4, LiCoO2, LiFePo4, LiCoPO4, LiMnPo4, LiV3O8, V2O5, VO2, Ti2P2O7, LiNiO2, LiNi0.5Mn0.5O2, LiNi0.8Co0.15Al0.05O2, LiNi0.33Co0.33Mn0.33O2 및 LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종인 것을 특징으로 하는 양극 및 음극이 동일 집전체인 동일평면형 플렉서블 이차전지.
The method according to claim 1,
The cathode material may be selected from the group consisting of LiNi 0.5 Mn 1.5 O 4 , LiMn 2 O 4 , LiCoO 2 , LiFePo 4 , LiCoPO 4 , LiMnPo 4 , LiV 3 O 8 , V 2 O 5 , VO 2 , Ti 2 P 2 O 7 , LiNiO 2 , Wherein the positive electrode and the negative electrode are one selected from the group consisting of LiNi 0.5 Mn 0.5 O 2 , LiNi 0.8 Co 0.15 Al 0.05 O 2 , LiNi 0.33 Co 0.33 Mn 0.33 O 2 and LiNi 0.5 Co 0.2 Mn 0.3 O 2 A coplanar flexible secondary battery as a whole.
삭제delete 탄산리튬과 산화티타늄을 혼합하고 고에너지 볼밀링하여 고상합성법으로 Li4Ti5O12를 제조한 후, 상기 Li4Ti5O12 및 유기 첨가제를 혼합한 후 고에너지 볼밀링하고 열처리한 음극재를 제조한 다음, 열처리된 음극재를 알루미늄 포일에 도포시켜 음극을 제조하는 단계;
양극 전구체를 혼합하고 고에너지 볼밀링하여 고상합성법으로 양극재를 제조한 후 알루미늄 포일에 도포시켜 양극을 제조하는 단계; 및
상기 음극 및 양극을 펀칭시켜 막대 형상의 복수의 돌기를 형성시킨 후 상기 음극 및 양극에 형성된 복수의 돌기가 교대로 구비되되, 상기 음극 또는 양극의 돌기의 폭 : 음극 및 양극의 돌기 간 간격 비가 2 : 1 이 되도록 파우치에 부착시키는 단계;를 포함하고,
상기 파우치는 분리막 및 전해질이 주입되어 진공 포장된, 양극 및 음극이 동일 집전체인 동일평면형 플렉서블 이차전지의 제조방법.
Lithium carbonate and titanium oxide were mixed and high-energy ball milled to prepare Li 4 Ti 5 O 12 by solid-phase synthesis, Li 4 Ti 5 O 12 and the organic additive were mixed and then subjected to high-energy ball milling, Preparing a negative electrode by coating the heat-treated negative electrode material on an aluminum foil;
Mixing the cathode precursor and high-energy ball milling to prepare a cathode material by a solid-phase synthesis method, and applying the cathode material to an aluminum foil to prepare a cathode; And
And a plurality of protrusions formed on the anode and the cathode are alternately formed after the cathode and the anode are formed by punching a plurality of rod-like protrusions, wherein the width of the protrusions of the cathode or the anode is 2 : ≪ RTI ID = 0.0 > 1, < / RTI &
Wherein the pouch is packed with a separator and an electrolyte and vacuum-packed, the positive and negative electrodes being the same current collector.
삭제delete 제6항에 있어서,
상기 양극 전구체는 Li2NiO2, MnO2, Li2CO3, NiO 및 MnCO3로 이루어진 군으로부터 선택되는 2종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 양극 및 음극이 동일 집전체인 동일평면형 플렉서블 이차전지의 제조방법.
The method according to claim 6,
Wherein the positive electrode precursor includes at least two selected from the group consisting of Li 2 NiO 2 , MnO 2, Li 2 CO 3 , NiO, and MnCO 3. The positive electrode and the negative electrode are coplanar flexible secondary batteries ≪ / RTI >
삭제delete
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