KR20000025571A - 리튬 폴리머 전지 및 그 제조방법 - Google Patents

리튬 폴리머 전지 및 그 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20000025571A
KR20000025571A KR1019980042711A KR19980042711A KR20000025571A KR 20000025571 A KR20000025571 A KR 20000025571A KR 1019980042711 A KR1019980042711 A KR 1019980042711A KR 19980042711 A KR19980042711 A KR 19980042711A KR 20000025571 A KR20000025571 A KR 20000025571A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
negative electrode
positive electrode
current collector
active material
plate
Prior art date
Application number
KR1019980042711A
Other languages
English (en)
Other versions
KR100303829B1 (ko
Inventor
장윤한
김중호
Original Assignee
손욱
삼성에스디아이 주식회사
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 손욱, 삼성에스디아이 주식회사 filed Critical 손욱
Priority to KR1019980042711A priority Critical patent/KR100303829B1/ko
Priority to JP28401299A priority patent/JP3510990B2/ja
Priority to US09/416,270 priority patent/US6737196B2/en
Priority to EP99308071A priority patent/EP0994522A3/en
Priority to CNB991252721A priority patent/CN1134852C/zh
Publication of KR20000025571A publication Critical patent/KR20000025571A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100303829B1 publication Critical patent/KR100303829B1/ko

Links

Classifications

    • 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
    • H01M10/052—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
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • 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
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/04—Processes of manufacture in general
    • H01M4/0402—Methods of deposition of the material
    • H01M4/0404—Methods of deposition of the material by coating on electrode 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
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • 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
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/139—Processes of manufacture
    • 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
    • H01M4/661—Metal or alloys, e.g. alloy coatings
    • 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
    • H01M4/72—Grids
    • H01M4/74—Meshes or woven material; Expanded metal
    • H01M4/742—Meshes or woven material; Expanded metal perforated 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
    • H01M4/64—Carriers or collectors
    • H01M4/70—Carriers or collectors characterised by shape or form
    • H01M4/72—Grids
    • H01M4/74—Meshes or woven material; Expanded metal
    • H01M4/745—Expanded metal
    • 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

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Cell Electrode Carriers And Collectors (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

리튬 폴리머 전지 및 그 제조방법이 개시된다. 개시된 리튬 폴리머 전지는, 박판상의 음극집전체의 적어도 일면에 음극 활물질층이 형성된 음극판; 다수의 유공이 형성된 양극집전체의 적어도 일면에 양극 활물질층이 형성된 양극판; 상기 양극판과 음극판의 사이에 설치되어 이들을 절연시키는 세퍼레이터;를 포함하는 것을 그 특징으로 한다. 본 발명에 따르면, 제조 공정이 간단해지고, 전지의 수명 및 성능을 향상시킬 수 있다.

Description

리튬 폴리머 전지 및 그 제조방법
본 발명은 리튬 폴리머 전지 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전극판의 구조 및 그 제조방법이 개선된 리튬 폴리머 전지 및 그 제조방법에 관한 것이다.
통상적으로 충방전이 가능한 이차 전지(secondary battery)는 셀룰라 폰(cellular phone), 노트북 컴퓨터, 컴퓨터 캠코더등 휴대용 전자기기의 개발로 활발한 연구가 진행되고 있다.
특히, 이러한 이차전지는 니켈- 카드늄전지(nickel cadium battery), 연축전지, 니켈 수소전지(nickel metal hydride battery), 리튬 이온전지(lithium ion battery), 리튬 폴리머 전지(lithium polymer battery), 금속 리튬 2차전지, 공기 아연축전지등 다양한 종류의 것이 있다.
상기 전지들중 리튬 2차전지는 작동 전압이 3.6 V로서 전자기기의 전원으로 많이 사용되는 니켈-카드늄(Ni-Cd) 전지나 니켈-수소(Ni-MH)전지에 비해 수명의 3배이며, 단위 중량당 에너지 밀도가 우수하다는 점에서 급속도로 신장되고 있다.
이러한 리튬 이차 전지는 전해액의 종류에 따라 액체 전해질 전지와 고분자 전해질 전지로 분류할 수 있으며, 일반적으로는 액체 전해질을 사용하는 전지를 리튬 이온 전지, 고분자 전해질을 사용하는 경우는 리튬 폴리머 전지라고 한다. 여기서, 리튬 이차 전지는 여러 가지 형상으로 제조되고 있는데, 대표적인 형상으로는 리튬-이온 전지에 주로 사용되는 원통형 및 각형을 들 수 있다. 리튬 폴리머 전지는 유연성을 지녀 그 형상이 비교적 자유롭다. 이에 따라, 최근 들어서는 리튬 폴리머 전지가 안전성과 형상의 자유도가 뛰어나고 무게가 가벼워 휴대용 전자 기기의 슬림화 및 경량화에 유리하여 각종 연구가 진행되고 있다.
이와 같은 리튬 폴리머 전지 예컨대 벨코어 리튬 폴리머 2차전지는 바이-셀(bi-cell)내에 있는 가소제를 추출(extraction)하는 것을 그 특징으로 하고 있다. 그러나 이러한 추출공정은 리튬 폴리머 2차전지에 사용되는 PE 또는 PP 세퍼레이터를 제조하는 공정에 이미 사용되고 있는 방법이며, 일반적인 모직제품 공정에서도 이용되고 있는 방법이므로 새로운 기술은 아니다.
이러한 벨코어 리튬 폴리머 2차전지에 채용된 전극조립체를 절개하여 그 일부를 나타낸 부분 단면도가 도 1에 도시되어 있다.
도면을 참조하면, 리튬 폴리머 전지의 전극조립체는, 양극판(11)과 음극판(12)이 세퍼레이터(separator)(13)를 사이에 두고 다수개 적층되어 이루어진다. 상기 양극판(11)은 개구(h1)가 다수 형성된 양극집전체(11a)의 양면에 양극시트(sheet)(11b)가 형성됨으로서 이루어지고, 상기 음극판(12)은 개구(h2)가 다수 형성된 음극집전체(12a)의 양면에 음극시트(12b)가 형성됨으로서 이루어진다. 상기 양극 및 음극집전체(11a, 12a)는 익스펜디드 메탈 또는 펀치드 메탈(punched metal)로 이루어지고, 상기 양극집전체(11a)의 소재는 Al으로, 음극집전체(12a)의 소재는 Cu로 이루어진다.
그리고 상기 양극 및 음극시트(11b, 12b)는 양극 및 음극 활물질, 반인더, 도전제, 및 가소제를 함유하여 슬러리(slurry)로 제조된 전극물질 시트를 라민에이팅(laminating) 공법으로 열과 압력을 가하여 융착시킨 것이다. 이와 같이 제조된 양극판(11) 및 음극판(12)을 소정의 크기로 절단하여 도 1에 도시된 바와 같이, 양극판(11), 음극판(12), 및 세퍼레이터(13)를 각각 순서대로 적층하면 전술한 바 있는 바이셀 구조를 형성하고 가소제를 추출하게 된다.
상술한 바와 같은 벨코어 리튬 폴리머 2차전지는 일반적인 압연 포일(foil)을 집전체로 사용하는 리튬 이온에 비해 익스펜디드 메탈(expended metal)을 사용하므로서 소재 자체의 제작상 문제로 리튬 이온과 같이 박형화하기가 어렵고, 예컨대 텐션(tention) 동일 두께시 1/5이하로 하락한다. 그리고 제조비용의 증가로 전지의 코스트 상승과, 절단부에 버어(burr)가 발생하여 전지의 불량 발생의 요인이 된다. 예컨대 전지의 쇼트(shot)가 발생되는 원인중의 하나가 된다. 이러한 문제로 인하여 익스펜디드 메탈을 집전체로 사용하는 것은 많은 문제점을 갖는다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 집전체의 버어 발생에 의한 쇼트 문제가 줄어들고, 집전체에 활물질 슬러리를 직접 코팅에 의해 제조될 수 있도록 하여 코스트 다운이 이루어 질 수 있는 리튬 폴리머 전지와, 리튬 폴리머 전지의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1은 종래의 리튬 폴리머 전지에 구비된 전극조립체를 절개하여 일부만을 나타낸 부분 단면도.
도 2는 본 발명에 따른 리튬 폴리머 전지의 구성을 개략적으로 나타낸 부분 분해 사시도.
도 3은 도 2의 전지에 구비된 전극조립체를 절개하여 일부만을 나타낸 부분 단면도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
20. 전극조립체 21. 양극판
21a. 양극집전체 21b. 양극 활물질층
22. 음극판 22a. 음극집전체
22b. 음극 활물질층 23. 세퍼레이터
24. 음극탭군 24a. 음극탭
25. 양극단자 26. 양극탭군
26a. 양극탭 27. 음극단자
31. 하부 케이스 32. 공간부
33. 상부 케이스 H. 개구
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 리튬 폴리머 전지는, 박판상의 음극집전체의 적어도 일면에 음극 활물질층이 형성된 음극판; 다수의 유공이 형성된 양극집전체의 적어도 일면에 양극 활물질층이 형성된 양극판; 상기 양극판과 음극판의 사이에 설치되어 이들을 절연시키는 세퍼레이터;를 포함하는 것을 그 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 양극집전체는 익스펜디드 메탈 또는 펀치드 메탈중 어느 하나로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 리튬 폴리머 전지의 제조방법은, (a) 양극 및 음극 활물질 슬러리의 용액을 준비하는 단계; (b) 소정의 개구가 다수 형성된 유공의 양극집전체의 적어도 일면에 상기 양극 활물질 슬러리의 용액을 코팅하여 양극판을 제조하는 단계; (c) 음극집전체의 적어도 일면에 상기 음극 활물질 슬러리의 용액을 코팅하여 음극판을 제조하는 단계;를 포함하는 것을 그 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 2에는 본 발명에 따른 리튬 폴리머 전지의 부분 분해 사시도가 도시되어 있다.
도면을 참조하면, 본 발명에 따른 리튬 폴리머 전지는, 전극조립체(20)와 이 전극조립체(20)가 삽입되는 공간부(32)가 형성된 하부 케이스(31)와, 상기 하부 케이스(31)에 일측의 가장자리가 연결되어 상기 전극조립체(20)가 삽입되는 하부 케이스(31)의 공간부(32)를 밀폐하는 상부 케이스(33)를 포함한다.
상기 전극조립체(20)는 양극판(21)과 음극판(22)이 세퍼레이터(23)를 사이에 두고 적층되며, 상기 각 양극판(21)의 일측에는 이로부터 연장되는 양극탭(26a)이 형성되고, 상기 각 음극판(22)에는 상기 양극탭(26a)과 대응되는 측에 음극탭(24a)이 형성된다. 상기 각 양극판(21)에 형성된 양극탭(26a)들은 상호 접합되는 양극탭군(26)을 이루고 상기 음극판(21)으로부터 동일 방향으로 인출된 음극탭(24a)들은 상호 접합되어 음극탭군(24)을 이룬다. 그리고 상기 양극탭군(26)과 음극탭군(24)에는 각각 소정 길이를 가지는 양극단자(25)와 음극단자(27)가 각각 용접된다.
상술한 바와 같이 구성된 전극조립체는 하부 케이스(31)의 공간부(32)에 삽입시 양극탭군(26)과 음극탭군(24)은 V자 형으로 절곡되어 상기 공간부(32)의 일측 내벽에 밀착된다. 그리고 상기 양극탭군(26) 및 음극탭군(24)과 접합된 양극단자(25)와 음극단자(27)는 하부 케이스(31)와 상부 케이스(33)의 접합부에 개재되어 공간부(32)의 외부로 인출된다.
도 3에는 상술한 바와 같은 전극조립체(20)를 절개하여 나타낸 부분 단면도가 도시되어 있다.
도면을 참조하면, 상기 음극판(22)은 박판상의 음극집전체(22a)의 적어도 일면에 음극 활물질층(22b)이 형성되어 이루어지고, 상기 양극판(21)은 다수의 개구(H)가 형성된 양극집전체(21a)의 적어도 일면에 양극 활물질층(21b)이 형성되어 이루어진다. 이러한 양극판(21)과 음극판(22)의 사이에 이들을 전기적으로 절연시키는 세퍼레이터(23)가 설치되어 하나의 셀을 이루고, 전술한 바와 같이 이들이 다수 적층되어 도 2에 도시된 바와 같은 전극조립체(20)를 이룬다. 상기 음극집전체(22a)는 표면상에 개구가 형성되지 않은 무공의 Cu 호일로 이루어지고, 상기 양극집전체(21a)는 표면에 다수의 개구(H)가 형성된 유공의 Al 소재의 익스펜디드 메탈 또는 펀치드 메탈중 어느 하나로 이루어지는 것이 바람직하다.
이와 같이 구성된 전극조립체(20)중 본 발명을 특징부를 이루는 양극판(21) 및 음극판(22)의 제조방법의 일 실시예를 설명하면 다음과 같다.
우선, 양극 활물질 슬러리 및 음극 활물질 슬러리의 용액을 준비한다. 그리고 개구(H)가 다수 형성된 유공의 양극집전체(21a)의 양면에 양극 활물질 슬러리의 용액을 코팅하여 양극판(21)을 제조한다. 그리고 상기 음극집전체(22a)의 양면에 상기 음극 활물질 슬러리의 용액을 코팅하여 음극판(22)을 제조하는 한다. 즉 양극 및 음극집전체(21a, 22a)의 양면에 양극 및 음극 활물질 슬러리의 용액을 코팅하므로서 도 3에 도시된 바와 같은 양극 및 음극 활물질층(21b, 22b)이 형성된다.
상기의 음극 활물질 슬러리의 용액은 용매 엔엠피(NMP; N-Methyl-2-Pyrrolidone)에 피브디에프(PVDF) 바인더 10%를 녹이고 18%의 가소제를 혼합한 바인더 용액을 제조한 후, 이 바인더 용액과 2%의 카본 블랙(carbon black) 도전제와, 70%의 카본 음극 활물질을 교반하여 20,000 내지 30,000 cps의 점도로 제조한다. 그리고 상기의 양극 활물질 슬러리의 용액은 아세톤(aceton)에 피브디에프 바인더를 10% 녹이고, 15%∼18%의 가소제를 혼합한 바인더 용액을 제조한 후, 2%∼5%의 카본 블랙 도전재와, 70%의 LiCoO2 양극 활물질을 교반하여 20,000cps의 점도로 제조한다.
이렇게 제조된 음극 및 양극 활물질 슬러리의 용액을 음극집전체(22a)인 Cu 호일과, 양극집전체(21a)인 Al 소재의 익스펜디드 메탈 또는 펀치드 메탈의 표면에 닥터 블레이드(Doctor-blade) 방식으로 직접 코팅하므로서 음극판(22)과 양극판(21)이 제조될 수 있다.
그리고 양극판(21) 및 음극판(22)의 제조방법의 다른 실시예를 설명하면 다음과 같다.
아세톤에 피브디에프 바인더를 10% 녹이고, 15%∼18%의 가소제를 혼합하여 바인더 용액을 형성하고, 상기 바인더 용액에 2%∼5%의 카본 블랙 도전재와, 70%의 LiCoO2 양극 활물질을 넣고 20,000cps의 점도가 되도록 양극 활물질 슬러리를 제조한다. 이어서, 상기 양극 할물질 슬러리를 이용하여 박막의 양극시트를 제조한다. 그리고 아세톤에 피브디에프 바인더를 10% 녹이고, 15%∼18%의 가소제를 혼합하여 바인더 용액을 형성하고, 상기 바인더 용액에 2%∼5%의 카본 블랙 도전재와, 카본 음극 활물질을 넣고 20,000cps의 점도가 되도록 음극 활물질 슬러리를 제조한다. 마찬가지로, 상기 양극 할물질 슬러리를 이용하여 박막의 음극시트를 제조한다.
이와 같은 박막의 양극 및 음극시트는 닥터 블레이드 방식으로 제조되며, 박막의 양극시트를 Al 소재의 익스펜디드 메탈 또는 펀치드 메탈로 이루어진 양극집전체(21a)에 양면에 부착한다. 그리고 박막의 음극시트를 Cu 호일로 이루어진 음극집전체(22a)의 양면에 부착한다. 이로서, 도 3에 도시된 바와 같은 양극 및 음극 활물질층(21b, 22b)이 형성된다. 한편 상술한 양극 및 음극 활물질 슬러리에 함유되는 물질의 함유 비율은 상기의 치수에 한정되지 않는 것은 주지의 사실이다.
상술한 바와 같이 제조되는 본 발명에 따른 리튬 폴리머 전지에 채용된 음극판(22)에 구비된 음극집전체(22a)를 개구가 형성되지 않은 Cu 호일을 이용함으로써, 전기 전도성을 향상시키고, 음극집전체(22a)와 음극시트의 라미네이팅시 오목부와 볼록부가 존재했던 종래의 집전체에서 야기될 수 있는 기포 혼입에 의한 버블 (bubble)등의 불량 발생이 억제된다. 그리고 종래 집전체의 두께 불균일로 야기될 수 있는 집전체와 전극시트의 라미네이팅시 집전체 두께 불균일에 원인이 있는 전극시트 압착력의 균일한 제어가 가능하다. 도 3에 도시된 바와 같이 음극판(22)에 함유된 가소재와 세퍼레이터(23)에 함유된 가소재는 양극집전체(21a)의 개구(H)를 통하여 추출될 수 있다.(화살표 방향) 따라서 상기 음극집전체(22a)에는 특별히 개구가 형성될 필요가 없다.
또한 상술한 음극 활물질 슬러리를 시트화하여 호일 형태의 집전체에 라미네이팅하는 것뿐만 아니라 음극 활물질 슬러리를 음극집전체(22a)에 용이하게 직접 코팅하여 양극 및 음극 활물질층(21b, 22b)이 형성할 수 있기 때문에 전지의 제조 공정을 간소화할 수 있게 된다. 그리고 상기 음극집전체(22a)에 대한 음극 활물질 슬러리의 용액뿐만 아니라 음극시트의 결착력이 크게 향상된다. 따라서 전지의 고율 및 수명향상은 물론 성능 향상이 가능하다.
이와 같은 효과를 입증하기 위해 다음과 같은 실험을 실시하였다.
[실험]
종래의 Cu 익스펜디드 메탈을 음극집전체(12a)로 사용한 리튬 폴리머 이차 전지와, 본 발명에 따른 리튬 폴리머 전지에 채용된 Cu 호일을 음극집전체(22a)로 사용한 경우에 각각 전지의 추출량을 실험하였다. 이때 가소제를 15%넣어 제조한 9 바이-셀의 경우, 상기 Cu 익스펜디드 메탈은 가소제의 추출량이 평균 3.4801g이었고, Cu 호일의 경우는 가소제의 추출량이 평균 3.4526g으로 동일한 양을 나타내었다. 이러한 실험결과에서 알 수 있듯이 Cu 호일로 음극집전체(22a)로 사용하여도 가소제의 추출량은 익스펜디드 메탈과 큰 차이가 없음을 알 수 있다.
그리고 바이-셀을 9장 적층하여 병렬 연결한 경우 저항이 120mOhm이상이 되면 저항이 커서 전지로서의 역할을 수행할 수 없다. 한편, 80㎛내외의 양극시트와 120㎛의 음극시트를 Al 익스펜디드 메탈 양극집전체(21a)와 20㎛ 두께의 Cu 호일 음극집전체(22a)에 각각 부착하여 전지를 구성한 후 저항치를 측정하여 비교하였다. 실험결과 저항치가 50mOhm∼60mOhm으로 나타내 보인 반면, 종래의 전지에서는 80mOhm∼100mOhm을 나타내 보였다. 본 발명에 따른 리튬 폴리머 전지가 전극시트와 집전체의 접촉면적이 증대되어 전기 전도도가 증가됨을 알 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 리튬 폴리머 전지 및 그 제조방법은 다음과 같은 효과를 갖는다.
우선, Cu 호일을 음극집전체로 사용하여, 종래의 Cu 익스펜디드 메탈을 음극집전체로 사용함으로써 버어 발생에 의한 전지의 쇼트 문제를 줄였다.
둘째, 표면의 결착력도 증가함으로 수명과 고율 특성의 전지 성능이 향상되었다. 예컨대 극판 결착력이 10gf/mm에서 18gf/mm이상으로 증가됐고, 전지의 수명이 약 7% 이상 증가하였으며, 전기 전도도의 증가로 전지의 고율 성능이 약 10% 향상되었다.
셋째, 인장강도가 비교적 큰 호일을 음극집전체로 사용함으로써 익스펜디드 메탈을 사용할 때는 불가능했던 연속공정이 가능해졌다.
넷째, 벨코어 전지의 극판 라미네이팅 방식이 아닌 직접 코팅을 할 수 있게 되어 공정의 간소화에 따라 생산성을 향상시킬 수 있다.
다섯째, 리튬 폴리머 전지의 에너지 밀도를 5%∼10% 증가됐다.
그리고, 집전체의 가격도 메탈에 비해 1/5정도 저렴한 호일을 사용함으로써 전지의 생산비용을 낮출 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

Claims (3)

  1. 박판상의 음극집전체의 적어도 일면에 음극 활물질층이 형성된 음극판;
    다수의 유공이 형성된 양극집전체의 적어도 일면에 양극 활물질층이 형성된 양극판;
    상기 양극판과 음극판의 사이에 설치되어 이들을 절연시키는 세퍼레이터;를 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬 폴리머 전지.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 양극집전체는 익스펜디드 메탈 또는 펀치드 메탈중 어느 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는 리튬 폴리머 전지.
  3. (a) 양극 및 음극 활물질 슬러리의 용액을 준비하는 단계;
    (b) 소정의 개구가 다수 형성된 유공의 양극집전체의 적어도 일면에 상기 양극 활물질 슬러리의 용액을 코팅하여 양극판을 제조하는 단계;
    (c) 음극집전체의 적어도 일면에 상기 음극 활물질 슬러리의 용액을 코팅하여 음극판을 제조하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬 폴리머 전지의 제조방법.
KR1019980042711A 1998-10-13 1998-10-13 리튬폴리머전지및그제조방법 KR100303829B1 (ko)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1019980042711A KR100303829B1 (ko) 1998-10-13 1998-10-13 리튬폴리머전지및그제조방법
JP28401299A JP3510990B2 (ja) 1998-10-13 1999-10-05 リチウムポリマー電池
US09/416,270 US6737196B2 (en) 1998-10-13 1999-10-12 Method of making a lithium polymer battery and battery made by the method
EP99308071A EP0994522A3 (en) 1998-10-13 1999-10-13 Lithium polymer battery
CNB991252721A CN1134852C (zh) 1998-10-13 1999-10-13 锂聚合物电池

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1019980042711A KR100303829B1 (ko) 1998-10-13 1998-10-13 리튬폴리머전지및그제조방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20000025571A true KR20000025571A (ko) 2000-05-06
KR100303829B1 KR100303829B1 (ko) 2001-10-19

Family

ID=19553826

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1019980042711A KR100303829B1 (ko) 1998-10-13 1998-10-13 리튬폴리머전지및그제조방법

Country Status (5)

Country Link
US (1) US6737196B2 (ko)
EP (1) EP0994522A3 (ko)
JP (1) JP3510990B2 (ko)
KR (1) KR100303829B1 (ko)
CN (1) CN1134852C (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030060324A (ko) * 2002-01-08 2003-07-16 삼성에스디아이 주식회사 리튬 폴리머 이차 전지 및 그 제조방법
KR100833419B1 (ko) * 2006-01-26 2008-05-29 마쯔시다덴기산교 가부시키가이샤 리튬 2차전지

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100362283B1 (ko) * 2000-05-12 2002-11-23 삼성에스디아이 주식회사 리튬 2차 전지의 제조방법
JP2002025559A (ja) * 2000-07-03 2002-01-25 Sony Corp 電 池
NO315448B1 (no) * 2000-12-22 2003-09-01 Jumpit As Reservebatterianordning for mobiltelefon
JP5299980B2 (ja) * 2008-12-19 2013-09-25 エルジー ケム． エルティーディ． 高出力リチウム二次電池
US20110287288A1 (en) * 2009-02-02 2011-11-24 Yasuhiko Hina Nonaqueous electrolyte secondary battery and nonaqueous electrolyte secondary battery fabricating method
CN101853961B (zh) * 2009-03-31 2012-07-04 比亚迪股份有限公司 一种锂离子电池的制备方法
CN104810531B (zh) * 2015-02-12 2017-05-03 深圳市赢合科技股份有限公司 电芯加工装置
CN110875486A (zh) * 2018-08-30 2020-03-10 东莞市佳的自动化设备科技有限公司 一种裁切叠片一体方法

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4925752A (en) * 1989-03-03 1990-05-15 Fauteux Denis G Solid state electrochemical cell having porous cathode current collector
DE69415911T2 (de) 1993-09-17 1999-06-10 Toshiba Kawasaki Kk Lithium Sekundärbatterie
JPH07130370A (ja) * 1993-10-29 1995-05-19 Matsushita Electric Ind Co Ltd 塗着式電極およびその製造方法
US5750289A (en) * 1994-07-27 1998-05-12 Kejha; Joseph B. Lightweight current collectors and carriers
US5552239A (en) 1994-08-29 1996-09-03 Bell Communications Research, Inc. Rechargeable battery structure and method of making same
DE69601679T2 (de) 1995-09-06 1999-07-22 Fuji Photo Film Co Ltd Lithium-Ionen Sekundärbatterie
JP3394125B2 (ja) 1995-11-28 2003-04-07 松下電器産業株式会社 非水電解質二次電池
US5578398A (en) * 1995-12-13 1996-11-26 Precious Plate Florida Perforated substrate and method of manufacture
US5554459A (en) * 1996-01-23 1996-09-10 Bell Communications Research, Inc. Material and method for low internal resistance LI-ion battery
JPH10106627A (ja) 1996-09-27 1998-04-24 Yuasa Corp リチウム電池
JP3303694B2 (ja) 1996-12-17 2002-07-22 三菱電機株式会社 リチウムイオン二次電池及びその製造方法
JPH11191418A (ja) * 1997-10-22 1999-07-13 Nippon Foil Mfg Co Ltd 板状集電体及びその製造方法
US6007588A (en) * 1998-02-17 1999-12-28 Valence Technology, Inc. Methods for coating current collector with polymeric adhesives
US5902697A (en) * 1998-05-15 1999-05-11 Valence Technology, Inc. Bi-cell separation for improved safety
US6168885B1 (en) * 1998-08-21 2001-01-02 Sri International Fabrication of electrodes and devices containing electrodes

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030060324A (ko) * 2002-01-08 2003-07-16 삼성에스디아이 주식회사 리튬 폴리머 이차 전지 및 그 제조방법
KR100833419B1 (ko) * 2006-01-26 2008-05-29 마쯔시다덴기산교 가부시키가이샤 리튬 2차전지
US7695854B2 (en) 2006-01-26 2010-04-13 Panasonic Corporation Lithium secondary battery

Also Published As

Publication number Publication date
EP0994522A3 (en) 2001-09-19
JP3510990B2 (ja) 2004-03-29
CN1257320A (zh) 2000-06-21
EP0994522A2 (en) 2000-04-19
KR100303829B1 (ko) 2001-10-19
US6737196B2 (en) 2004-05-18
CN1134852C (zh) 2004-01-14
US20030134202A1 (en) 2003-07-17
JP2000123840A (ja) 2000-04-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6451472B1 (en) Lithium battery and manufacturing method thereof
JP3819785B2 (ja) 集合電池
CN101312244B (zh) 电极组件及使用该电极组件的二次电池
KR102126371B1 (ko) 전기화학 소자 및 그 제조 방법
KR20180081752A (ko) 나노다공성 세퍼레이터 상의 전극 직접 코팅을 이용한 배터리
CN112310409A (zh) 电极组件和二次电池
KR100428971B1 (ko) 리튬 폴리머 2차전지 및 그 제조 방법
KR100303829B1 (ko) 리튬폴리머전지및그제조방법
CN110462874B (zh) 二次电池的绝缘体和包括其的二次电池
CN116404269A (zh) 电芯、电池及用电设备
KR100319096B1 (ko) 리튬 이온 폴리머 전지 및 그 제조방법
KR100354249B1 (ko) 리튬 폴리머 전지
KR100325870B1 (ko) 전극탭들간의 초음파 용접시 그 절단을 방지할 수 있는리튬 폴리머 전지의 탭 구조
KR102083296B1 (ko) 천공된 전극을 포함하고 있는 전지셀 제조방법
KR100573100B1 (ko) 리튬 이온 폴리머전지
KR100573097B1 (ko) 이차 전지
KR100382067B1 (ko) 리튬 이차전지와 이의 제조방법
KR20030060324A (ko) 리튬 폴리머 이차 전지 및 그 제조방법
KR100362278B1 (ko) 리튬 이차 전지
KR100581845B1 (ko) 리튬이차전지
KR100280714B1 (ko) 리튬 이차 전지 구조
KR100647567B1 (ko) 원통형 리튬 이온 폴리머 전지 및 그 제조방법
KR100515823B1 (ko) 리튬 이온 폴리머 전지의 제조방법
KR19990012158A (ko) 전지 집전체 및 그의 제조 방법
KR100462783B1 (ko) 리튬 이온 폴리머 전지용 극판 조립체, 리튬 이온 폴리머전지 및, 그것의 제조 방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130621

Year of fee payment: 13

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140701

Year of fee payment: 14

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150623

Year of fee payment: 15

LAPS Lapse due to unpaid annual fee