KR102167913B1 - 전극 와이어들을 포함하는 이차전지용 전극 및 이의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 전극 와이어들이 전기적으로 상호 연결된 상태를 이루고 있고,
상기 전극 와이어들 각각은,
집전체인 도전성 선형부재; 및
전극 활물질을 포함하는 전극 합제로 이루어져 있고, 상기 도전성 선형부재의 외면 전체 또는 일부에 도포되어 있는 합제 코팅층;
을 포함하는 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 이차전지용 전극을 제공한다.

Description

전극 와이어들을 포함하는 이차전지용 전극 및 이의 제조 방법 {Electrode for Secondary Battery Comprising Electrode Wires and Method for Manufacturing the Same}

본 발명은 전극 와이어들을 포함하는 이차전지용 전극 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.

최근 사용량이 증가하고 있는 이차전지는, 전지의 형상 면에서 얇은 두께로 휴대폰 등과 같은 제품들에 적용될 수 있는 각형 이차전지와 파우치형 이차전지에 대한 수요가 높고, 재료 면에서는 높은 에너지 밀도, 방전 전압, 출력 안정성 등의 장점을 가진 리튬이온 전지, 리튬이온 폴리머 전지 등과 같은 리튬 이차전지에 대한 수요가 높다.

이러한 리튬 이차전지는 와이어리스 모바일 기기의 에너지원으로 광범위하게 사용되고 있을 뿐만 아니라, 화석 연료를 사용하는 기존의 가솔린 차량, 디젤 차량 등의 대기오염 등을 해결하기 위한 방안으로 제시되고 있는 전기자동차, 하이브리드 전기자동차 등의 에너지원으로서도 사용되고 있다.

또한, 리튬 이차전지는, 그것의 형상에 따라 원통형 전지셀, 각형 전지셀, 파우치형 전지셀 등으로 구분할 수 있다. 그 중에서도, 파우치형 전지셀이 낮은 제조비, 작은 중량, 용이한 형태 변형 등을 이유로, 많은 관심을 모으고 있고, 또한 그것의 사용량이 점차적으로 증가하고 있다.

도 1에는 종래의 대표적인 파우치형 이차전지의 분해 사시도가 모식적으로 도시되어 있다.

도 1을 참조하면, 파우치형 이차전지(10)는, 다수의 전극 탭들(21, 22)이 돌출되어 있는 스택형 전극조립체(20), 전극 탭들(21, 22)에 각각 연결되어 있는 두 개의 전극 리드(30, 31), 및 이러한 전극 리드(30, 31)의 일부가 외부로 노출되도록 스택형 전극조립체(20)를 수납 및 밀봉하는 구조의 전지케이스(40)를 포함하는 것으로 구성되어 있다.

도 1에서와 같이, 파우치형 전지셀은 대략 직육면체의 형상으로 제조되는 것이 일반적이다.

또한, 도 2에는 종래의 대표적인 이차전지의 전극의 단면도 및 평면도가 모식적으로 도시되어 있다.

도 2를 참조하면, 종래기술의 전극(40)은 평면상으로 직육면체 형상의 집전체 및 상기 집전체 상에 도포되어 있는 합제 코팅층(45)을 포함하고 있다. 따라서, 종래기술에서는 이러한 전극(40)의 형상에 따라 이차전지의 형상 또한 평면상으로 직사각형에서 크게 벗어나기 어려운 한계가 있었다.

그러나, 디바이스의 디자인은 직육면체 형상으로만 이루어지지 않을 수 있을 뿐만 아니라, 휘어질 수 있는 형상일 수도 있다. 예를 들어, 스마트 폰의 경우에는, 파지감의 향상을 위하여, 측면을 곡선 처리할 수 있고, 플렉서블 디스플레이 같은 경우에는 휘거나 굽힐 수 있으며, 다양한 형태로 제작이 가능하다.

이렇게 곡선 처리된 부분을 가지도록 디자인된 디바이스 또는 휘어짐이 가능한 디바이스의 경우, 직육면체 형상의 전지셀 또는 전지팩을 디바이스 내부의 공간에 내장하는 것에 한계가 있다는 문제가 있는 바, 최근에는 다양한 디자인의 디바이스 내에 쉽게 장착할 수 있는 유연한 특성을 가지거나 다양한 형상으로 구현이 가능한 전지가 요구되고 있다.

더불어, 최근에는 이차전지의 에너지 밀도 향상을 위해 극도로 얇아진 집전체와 고밀도의 전극 합제층의 형성 등의 가혹한 공정 조건을 적용한 전극을 개발하고 있다.

그러나, 이러한 극박화된 집전체의 소재들이 가혹한 공정 조건을 견디지 못해 파열되거나 전극 활물질 등이 탈리되는 등의 불량이 발생하는 문제가 있었고, 더욱이 기존 전극의 플레이트(plate) 형태에서는 표면에 전극 합제를 코팅하는 방식이었기 때문에, 이러한 형상을 계속 유지하는 것으로는 전지의 고용량 구현에 이미 한계에 다다랐다.

따라서, 종래기술에서 에너지 밀도를 향상시키기 위해 금속 호일(foil)의 표면에 요철 구조를 형성시켜 표면적을 증가시키거나, 또는 집전체의 형상을 변화시키려는 시도가 이루어졌고, 예를 들면, 다공성의 호일(porous Foil), 메쉬 타입의 호일(mesh type foil) 등을 들 수 있다.

그러나, 이러한 새로운 형태의 집전체 또한 에너지를 밀도를 향상시키는데 한계가 있고, 집전체의 표면 또는 일 부위를 에칭 또는 금형 가공하는 공정을 거치게 되므로, 이러한 공정에 의해 집전체의 기계적 특성에 영향을 미치기 쉽고, 집전체 불량이 발생하기 쉬워, 제조 과정이 까다로운 문제점이 있었다.

따라서, 앞서 언급한 종래기술들이 가진 이차전지의 문제점들을 해결할 수 있는 새로운 기술에 대한 필요성이 높은 실정이다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.

본 출원의 발명자들은 심도 있는 연구와 다양한 실험을 거듭한 끝에, 이후 설명하는 바와 같이, 상기 전극 와이어들 각각을 집전체인 도전성 선형부재, 및 도전성 선형부재의 외면 전체 또는 일부에 도포되어 있는 전극 활물질을 포함하는 전극 합제로 이루어진 합제 코팅층을 포함시킨 구조로 형성시킬 경우, 로딩양 대비 전극의 두께 상승을 억제 할 수 있고, 하나의 전극 와이어를 단위체로 활용하여 다양한 형태로 조직된 전극 어셈블리를 생산하는 것이 가능한 것을 확인하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

상기한 목적을 달성하기 위한, 본 발명에 따른 이차전지용 전극은,

전극 와이어들이 전기적으로 상호 연결된 상태를 이루고 있고,

상기 전극 와이어들 각각은,

집전체인 도전성 선형부재; 및

전극 활물질을 포함하는 전극 합제로 이루어져 있고, 상기 도전성 선형부재의 외면 전체 또는 일부에 도포되어 있는 합제 코팅층;

을 포함하는 구조로 이루어진 것을 특징으로 한다.

따라서, 본 발명에 따른 이차전지용 전극은, 도전성 선형부재의 외면 전체 또는 일부에 도포되어 있는 합제 코팅층을 포함하고 있는 전극 와이어들이 전기적으로 상호 연결된 구조를 가짐으로써, 플레이트 형상의 집전체와 비교하여 전극 합제의 로딩양 대비 전극의 두께 상승을 억제하여 전지의 에너지 밀도를 효과적으로 향상시키고, 전극 와이어를 단위체로 활용하여 다양한 형태로 조직된 이차전지용 전극을 생산하는 것이 가능해짐에 따라 다양한 디자인의 디바이스 내에 쉽게 적용할 수 있는 전지를 생산할 수 있는 효과를 발휘한다.

하나의 구체적인 예에서, 상기 전극 와이어들은 직포 또는 부직포 형태로 얽혀 있는 구조일 수 있고, 상세하게는 상기 직포는 전극 와이어들이 서로 엮어져 직물 형태를 이루고 있고, 상기 직물의 조직은 평직, 능직, 주자직 또는 변화직 형태일 수 있다.

또한, 상기 전극 와이어들은 직포 또는 부직포 형태로 원통형 또는 각형의 중공 구조를 형성하고 있을 수 있으나, 반드시 이러한 형태로 한정되는 것은 아니고, 구형, 원형의 시트 구조, 다각형의 시트 구조, 또는 절곡된 구조 등을 포함하는 다양한 형태를 취하는 것이 가능하다.

하나의 구체적인 예에서, 상기 직포 또는 부직포 형태에서 적어도 일부의 전극 와이어들 사이에 빈 공간이 존재할 수 있다. 이러한 빈 공간은 전도성 침상체가 이차전지를 관통될 경우 단락을 방지하는 효과를 발휘할 수 있다.

하나의 구체적인 예에서, 상기 전극 와이어들 둘 이상이 선상(線狀) 구조를 형성하고 있을 수 있고, 상세하게는 상기 선상 구조의 임의의 부위에서 전극 와이어들이 상호 얽힌 형태로 매듭이 형성되어 있을 수 있으며, 또는 상기 매듭이 연속하여 형성되어 밧줄형태의 특정한 형상을 형성시킬 수 있다.

하나의 구체적인 예에서, 상기 도전성 선형부재는 금속 소재로 이루어져 있고, 상기 금속 소재는 스테인레스강, 알루미늄, 니켈, 티타늄 및 구리 또는 이들 중 둘 이상의 합금일 수 있다.

또한, 상기 도전성 선형부재의 직경은 1 ㎛ 내지 200 ㎛일 수 있으며, 상세하게는, 1 ㎛ 내지 100 ㎛일 수 있고, 100 ㎛ 내지 200 ㎛일 수 있다. 상기 직경이 1 ㎛ 미만일 경우, 도전성 선형부재의 기계적 특성이 약해 합제 코팅층을 형성시키는 과정에서 절단되기 쉬고 취급이 어려워질 수 있다. 반대로 상기 직경이 200 ㎛를 초과할 경우, 도전성 선형부재가 차지하는 비중이 높아져 전극의 에너지 밀도를 높이기 어려울 수 있다.

하나의 구체적인 예에서, 상기 합제 코팅층의 두께는 1 ㎛ 내지 400 ㎛일 수 있고, 상세하게는 상기 두께는 10 ㎛ 내지 100 ㎛일 수 있고, 또는 200 ㎛ 내지 300 ㎛일 수 있다. 상기 두께가 1 ㎛ 미만일 경우, 전극 활물질의 로딩량이 적어 적정 수준의 에너지 밀도를 갖기 어렵고, 상기 두께가 400 ㎛ 초과할 경우, 도전성 선형부재의 외면 면적에 비해 합제 코팅층이 두꺼워 탈리가 발생하기가 쉬워 적합하지 못하다.

하나의 구체적인 예에서, 상기 합제 코팅층은 도전성 선형부재의 외면 상에서 압착에 의해 형성될 수 있고, 구체적으로, 상기 합제 코팅층의 두께는 압착 이전의 코팅층의 두께를 기준으로, 압착 이후 50% 내지 80%의 두께를 가질 수 있다.

하나의 구체적인 예에서, 상기 도전성 선형부재에 도포된 합제 코팅층의 외면에는, 전극 합제의 탈리를 방지하고 분리막 역할을 수행하는 전기절연성의 다공성 피복 부재가, 추가적으로 감싸여 있을 수 있다.

따라서, 본 발명의 따른 이차전지용 전극은, 분리막 역할을 수행하는 다공성 피복 부재를 포함함으로써, 별도의 분리막 구성을 추가하지 않아도 전극조립체를 구성할 수 있으므로, 공간 활용을 극대화 할 수 있는 바, 전지의 에너지 밀도를 획기적으로 높일 수 있다.

구체적으로, 상기 다공성 피복 부재는 고분자 수지의 열수축성 튜브일 수 있고, 상기 고분자 수지는 폴리올레핀계 또는 폴리에틸렌계 고분자 수지일 수 있고, 또는 상기 다공성 피복 부재는 고분자 수지 또는 무기 섬유의 시트일 수 있다.

상기 다공성 피복 부재의 기공은 분포에 따라 사이즈를 다양하게 설정할 수 있으며, 구체적으로, 상기 다공성 피복 부재의 기공의 직경은 10 ㎚ 내지 10 ㎛로 분포에 따라 다양하게 형성되어 있을 수 있고, 상기 다공성 피복 부재의 두께는 5 ㎛ 내지 300 ㎛일 수 있다.

본 발명은 또한, 이차전지용 전극을 제조하는 방법을 제공한다.

구체적으로, 상기 이차전지용 전극을 제조하는 방법은,

(a) 피딩 롤(feeding roll)에 권취되어 있는 도전성 선형부재를 권출하여 전극 합제 코팅부로 공급하는 과정;

(b) 전극 합제 코팅부에서, 도전성 선형부재의 외면의 전체 또는 일부에 전극 합제를 코팅하여 합제 코팅층을 형성하는 과정;

(c) 도전성 선형부재의 외면 상에서 합제 코팅층을 압착하는 과정;

(d) 전극 합제를 건조하여 합제 코팅층을 전극 와이어를 제조하는 과정; 및

(e) 전극 와이어를 권취롤(roll)에 권취하는 과정;

을 포함하는 것을 특징으로 한다.

하나의 구체적인 예에서, 상기 과정(b)는 전극 합제 슬러리가 수용된 컨테이너에 도전성 선형부재를 함침하여 합제 코팅층을 형성시킬 수 있다.

또한, 상기 과정(c)는 대기압보다 높은 압력의 분위기로 도전성 선형부재의 외면에 코팅된 전극 합제층을 가압하는 것으로 이루어질 수 있다.

하나의 구체적인 예에서, 상기 과정(d)와 과정(e) 사이에, 합제 코팅층의 외면에 전기절연성의 다공성 피복 부재를 부가하는 과정을 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 다공성 피복 부재는 예를 들면, 고분자 수지의 열수축성 튜브일 수 있고, 상기 다공성 튜브의 내부에 전극 와이어가 도입된 상태에서, 다공성 튜브를 가열하여 합제 코팅층의 외면에 밀착시켜 형성될 수 있다.

상세하게는, 상기 도전성 선형부재에 피복된 다공성 튜브는 가열되기 전의 전체 면적을 기준으로 10% 내지 50% 비율로 수축할 수 있다.

또 다른 하나의 구체적인 예에서, 상기 다공성 피복 부재는 고분자 수지의 시트이고, 전극 와이어를 고분자 수지의 용융물 또는 용액에 함침 코팅한 후, 코팅된 물질을 고화 또는 경화시키는 것으로 형성될 수 있다.

앞서 설명한 이차전지용 전극을 제조하기 위해 사용되는 장치들은 당업계에 공지되어 있으므로, 본 명세서에서는 그에 대한 자세한 설명을 생략한다.

이상의 설명과 같이, 본 발명에 따른 이차전지용 전극은, 도전성 선형부재의 외면 전체 또는 일부에 도포되어 있는 합제 코팅층을 포함하고 있는 전극 와이어들이 전기적으로 상호 연결되어 형성시킬 경우, 종래기술의 플레이트 형상의 집전체와 비교하여, 전극 합제의 로딩양 대비 전극의 두께 상승을 억제할 수 있어 전지의 에너지 밀도를 효과적으로 향상시키고, 전극 와이어를 단위체로 활용하여 다양한 형태로 조직된 이차전지용 전극을 생산하는 것이 가능해짐에 따라, 다양한 디자인의 디바이스 내에 쉽게 적용할 수 있는 전지를 생산할 수 있는 효과를 발휘한다.

도 1은 종래의 대표적인 파우치형 이차전지의 도시되어 있는 모식적인 분해 사시도이다;
도 2은 종래의 대표적인 이차전지의 전극의 모식적인 단면도 및 평면도이다;
도 3은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 이차전지용 전극을 나타낸 모식적인 평면도이다;
도 4는 도 3의 이차전지용 전극의 전극 와이어의 일부위를 확대한 모식적인 확대도이다;
도 5는 본 발명의 또 다른 하나의 실시예에 따른 원통형의 이차전지용 전극을 나타낸 모식적인 사시도이다;
도 6은 본 발명의 또 다른 하나의 실시예에 따른 밧줄매듭형의 이차전지용 전극을 나타낸 모식적인 평면도이다;
도 7은 본 발명의 또 다른 하나의 실시예에 따른 이차전지용 전극의일부위를 모식적인 확대도이다;
도 8은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 이차전지용 전극의 일부 제조과정을 나타낸 모식적인 설명도이다;
도 9는 본 발명의 또 다른 하나의 실시예에 따른 이차전지용 전극의 일부 제조과정을 나타낸 모식적인 설명도이다;
도 10은 본 발명의 또 다른 하나의 실시예에 따른 이차전지용 전극의 일부 제조과정을 나타낸 모식적인 설명도이다.

이하에서는 도면을 참조하여, 본 발명의 내용을 더욱 상술하지만, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.

도 3에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 이차전지용 전극을 나타낸 모식적인 평면도가 도시되어 있다.

도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 이차전지용 전극(100)은 전극 와이어(110)들이 직조되어 전기적으로 상호 연결된 상태를 이루고 있고, 이러한 전극 와이어(110)들은 직포 형태로 얽혀 있는 구조이며, 전극 와이어(110)들 사이에는 개구들(112)이 형성되어 있다.

도 4에는 도 3의 이차전지용 전극의 전극 와이어의 일부위를 확대한 모식적인 확대도가 도시되어 있다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 전극 와이어(110)는 집전체인 도전성 선형부재(114) 및 전극 활물질을 포함하는 전극 합제로 이루어져 있고, 도전성 선형부재(114)의 외면 전체 또는 일부에 도포되어 있는 합제 코팅층(116)을 포함하는 구조로 이루어져 있다.

도전성 선형부재(114)는 알루미늄 금속 소재로 이루어져 있고, 도전성 선형부재(114)의 직경(R)은 1 ㎛ 내지 200 ㎛이며, 합제 코팅층(116)의 두께(T₁)는 1 ㎛ 내지 400 ㎛이다.

이때, 합제 코팅층(116)은 도전성 선형부재(114)의 외면 상에서 압착에 의해 형성되었고, 합제 코팅층(116)의 두께는 압착 이전의 코팅층(도시하지 않음)의 두께를 기준으로, 압착 이후 50% 내지 80%의 두께를 가지고 있다.

도 5에는 본 발명의 또 다른 하나의 실시예에 따른 원통형의 이차전지용 전극을 나타낸 모식적인 사시도가 도시되어 있다.

도 5를 참조하면, 전극 와이어(110)들은 직포 형태로 원통형의 중공구조를 형성하고 있다.

도 6에는 본 발명의 또 다른 하나의 실시예에 따른 밧줄매듭형의 이차전지용 전극을 나타낸 모식적인 평면도가 도시되어 있다.

도 6을 참조하면, 전극 와이어(110)들 둘이 선상(線狀) 구조를 형성하고 있고, 전극 와이어(110)들이 상호 얽힌 형태로 매듭이 형성되며, 이러한 매듭이 연속하여 형성되어 밧줄형태를 이루고 있다.

도 7에는 본 발명의 또 다른 하나의 실시예에 따른 이차전지용 전극의 일부위를 모식적인 확대도가 도시되어 있다.

도 7을 참조하면, 도 4의 전극 와이어(110)와 비교했을 때, 도 7의 전극 와이어(210)는 도전성 선형부재(214)에 도포된 합제 코팅층(216)의 외면에, 전극 합제의 탈리를 방지하고 분리막 역할을 수행하는 전기절연성의 다공성 피복 부재(218)가 추가적으로 감싸여져 있다.

이때, 다공성 피복 부재(218)는 고분자 수지의 열수축성 튜브이고, 고분자 수지는 폴리에틸렌계 고분자 수지의 시트이다. 또한, 다공성 피복 부재(218)의 기공의 직경은 10 ㎚ 내지 10 ㎛이며, 다공성 피복 부재(218)의 두께(T₂)는 5 ㎛ 내지 300 ㎛이다.

도 8에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 이차전지용 전극의 일부 제조과정을 나타낸 모식적인 설명도가 도시되어 있다.

도 4와 함께 도 8을 참조하면, 이차전지용 전극을 제조하는 방법(500)은, 피딩 롤(510)에 권취되어 있는 도전성 선형부재(114)를 권출하여 전극 합제 코팅부(520)로 공급하고, 전극 합제 코팅부(520)에서는 전극 합제 슬러리(522)가 수용된 컨테이너에 도전성 선형부재(114)를 함침하여 도전성 선형부재(114)의 외면의 전체 또는 일부에 합제 코팅층(116)을 형성한다.

이후, 전극 합제가 코팅된 도전성 선형부재(114)는 압착부(530)에 이송되고, 이러한 압착부(530)에서는 대기압보다 높은 압력의 분위기로 도전성 선형부재(114)의 외면에 코팅된 전극 합제층을 가압하는 방식으로 도전성 선형부재(114)의 외면 상에서 합제 코팅층(116)을 압착하여, 전극 합제의 밀도를 높이고, 전극 합제가 도전성 선형부재(114) 상에 잘 부착되도록 한다.

압착 공정을 거친 후, 도전성 선형부재(114)는 건조부(540)로 이송되고, 전극 합제를 건조하여 합제 코팅층(116)이 도전성 선형부재(114)에 결합된 전극 와이어(110)를 형성되게 되고, 이렇게 제조된 전극 와이어(110)를 권취롤(550)에 권취하게 된다.

도 9에는 본 발명의 또 다른 하나의 실시예에 따른 이차전지용 전극의 일부 제조과정을 나타낸 모식적인 설명도가 도시되어 있다.

도 7과 도 9를 참조하면, 본 발명의 또 다른 하나의 실시예에 따른 이차전지용 전극의 제조방법(600)은, 앞서 설명한 제조방법(500)과 같이 피딩 롤(610), 전극 합제 코팅부(620), 압착부(630), 건조부(640) 및 권취롤(650)을 포함하고 있고, 앞서 설명한 제조방법(500)과 비교했을 때, 전극 합제를 건조부(640)에서 건조하여 합제 코팅층(216)이 형성된 전극 와이어(210)를 제조하는 과정과 전극 와이어(210)를 권취롤(650)에 권취하는 과정 사이에, 피복부(660)에서 전극 와이어(210)의 합제 코팅층(216)의 외면에 리튬 이온이 통과할 수 있는 기공이 형성된 전기절연성의 고분자 수지의 열수축성 튜브(218)를 부가하는 과정을 더 포함하고 있다.

이때, 열수축성 튜브(218)의 내부에 전극 와이어(210)가 도입된 상태에서, 가열부(670)에서 열수축성 튜브(218)를 가열하여 합제 코팅층(216)의 외면에 밀착시켜 형성시키고, 도전성 선형부재(214)에 피복된 열수축성 튜브(218)는 가열되기 전의 전체 면적을 기준으로 10% 내지 50% 비율로 수축시킨다.

도 10에는 본 발명의 또 다른 하나의 실시예에 따른 이차전지용 전극의 일부 제조과정을 나타낸 모식적인 설명도가 도시되어 있다.

도 7과 도 10을 참조하면, 본 발명의 또 다른 하나의 실시예에 따른 이차전지용 전극의 제조방법(700)은, 앞서 설명한 제조방법(500)과 같이 피딩 롤(710), 전극 합제 코팅부(720), 압착부(730), 건조부(740) 및 권취롤(750)을 포함하고 있고, 앞서 설명한 제조방법(500)과 비교했을 때, 전극 합제를 건조부(740)에서 건조하여 합제 코팅층(216)이 형성된 전극 와이어(210)를 제조하는 과정과 전극 와이어(210)를 권취롤(750)에 권취하는 과정 사이에, 와이어(210)를 고분자 수지 용액(762)에 함침 코팅한 후, 건조 장치(770)을 이용하여 코팅된 물질을 고화 또는 경화시키는 것으로 다공성 피복 부재(218)를 전극 형성시키는 과정을 더 포함하고 있다.

앞서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 이차전지용 전극은, 도전성 선형부재의 외면 전체 또는 일부에 도포되어 있는 합제 코팅층을 포함하고 있는 전극 와이어들이 전기적으로 상호 연결되어 형성시킴으로써, 종래기술의 플레이트 형상의 집전체와 비교하여, 전극 합제의 로딩양 대비 전극의 두께 상승을 억제할 수 있어 전지의 에너지 밀도를 효과적으로 향상시키고, 전극 와이어를 단위체로 활용하여 다양한 형태로 조직된 이차전지용 전극을 생산하는 것이 가능해짐에 따라, 다양한 디자인의 디바이스 내에 쉽게 적용할 수 있는 전지를 생산할 수 있는 효과를 발휘한다.

Claims (17)

1. 전극 와이어들이 전기적으로 상호 연결된 상태를 이루고 있고,
   상기 전극 와이어들 각각은,
   집전체인 도전성 선형부재; 및
   전극 활물질을 포함하는 전극 합제로 이루어져 있고, 상기 도전성 선형부재의 외면 전체 또는 일부에 도포되어 있는 합제 코팅층;
   을 포함하는 구조로 이루어지고,
   상기 도전성 선형부재에 도포된 합제 코팅층의 외면에는, 전극 합제의 탈리를 방지하고 분리막 역할을 수행하는 전기절연성의 다공성 피복 부재가, 추가적으로 감싸여 있고,
   상기 다공성 피복 부재는 고분자 수지의 열수축성 튜브로서, 가열되기 전의 전체 면적을 기준으로 10 내지 50% 비율로 수축되는 것을 특징으로 하는 이차전지용 전극.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 전극 와이어들은 직포 또는 부직포 형태로 얽혀 있는 것을 특징으로 하는 이차전지용 전극.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 전극 와이어들은 직포 또는 부직포 형태로 원통형 또는 각형의 중공 구조를 형성하고 있는 것을 특징으로 하는 이차전지용 전극.
4. 제 2 항에 있어서, 상기 직포 또는 부직포 형태에서 적어도 일부의 전극 와이어들 사이에 빈 공간이 존재하는 것을 특징으로 하는 이차전지용 전극.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 전극 와이어들 둘 이상이 선상(線狀) 구조를 형성하고 있는 것을 특징으로 하는 이차전지용 전극.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 선상 구조의 임의의 부위에서 전극 와이어들이 상호 얽힌 형태로 매듭이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 이차전지용 전극.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 도전성 선형부재의 직경은 1 ㎛ 내지 200 ㎛인 것을 특징으로 하는 이차전지용 전극.
8. 제 1 항에 있어서, 상기 합제 코팅층의 두께는 1 ㎛ 내지 400 ㎛인 것을 특징으로 하는 이차전지용 전극.
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12. 제 1 항에 따른 이차전지용 전극을 제조하는 방법으로서,
    (a) 피딩 롤(feeding roll)에 권취되어 있는 도전성 선형부재를 권출하여 전극 합제 코팅부로 공급하는 과정;
    (b) 전극 합제 코팅부에서, 도전성 선형부재의 외면의 전체 또는 일부에 전극 합제를 코팅하여 합제 코팅층을 형성하는 과정;
    (c) 도전성 선형부재의 외면 상에서 합제 코팅층을 압착하는 과정;
    (d) 전극 합제를 건조하여 합제 코팅층을 전극 와이어를 제조하는 과정; 및
    (e) 전극 와이어를 권취롤(roll)에 권취하는 과정;
    을 포함하고,
    상기 과정(d)와 과정(e) 사이에, 합제 코팅층의 외면에 전기절연성의 다공성 피복 부재를 부가하는 과정을 더 포함하고,
    상기 다공성 피복 부재는 고분자 수지의 열수축성 튜브이고;
    상기 열수축성 튜브의 내부에 전극 와이어가 도입된 상태에서, 열수축성 튜브를 가열하여 합제 코팅층의 외면에 밀착시키며,
    상기 열수축성 튜브는 가열되기 전의 전체 면적을 기준으로 10 내지 50% 비율로 수축되는 것을 특징으로 하는 제조방법.
13. 제 12 항에 있어서, 상기 과정(b)는 전극 합제 슬러리가 수용된 컨테이너에 도전성 선형부재를 함침하여 합제 코팅층을 형성하는 것을 특징으로 하는 제조방법.
14. 제 12 항에 있어서, 상기 과정(c)는 대기압보다 높은 압력의 분위기로 도전성 선형부재의 외면에 코팅된 전극 합제층을 가압하는 것으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 제조방법.
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