KR20020027694A - 초박형 리튬 폴리머 전지 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 초박형 리튬 폴리머 전지 및 그 제조방법에 관한 것으로, 초박형 고분자 고체 전해질 리튬전지의 제조공정을 단순화시켜 정극단자와 부극단자를 별도로 형성하지 않고도 제조가 가능하도록 한 초박형 리튬 폴리머 전지 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있으며, 상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 정극으로 사용되는 정극용 알루미늄박판(11) 일측면에 정극활물질(12)이 코팅되어 형성된 정극(10)과; 부극으로 사용되는 부극용 구리박판(21) 일측면에 부극활물질(22)이 코팅되어 형성된 부극(20)과; 상기 정극활물질(12)과 부극활물질(22) 사이에 형성된 고분자 고체 전해질층(30); 및 상기 정극(10)과 부극(20)사이의 통전을 방지하기 위하여 형성된 절연체(40)로 구성되는 것을 특징으로 하는 초박형 리튬 폴리머 전지를 제공함으로서 달성할 수 있다.

Description

초박형 리튬 폴리머 전지 및 그 제조방법{The slim type lithium polymer battery and its manufacturing method}
본 발명은 초박형 리튬 폴리머 전지 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 스마트 카드(smart card), 아이디 카드(I.D. card) 및 태그(tag) 등의 아이씨 카드(IC card)에 사용되는 초박형 리튬 폴리머 전지의 제조방법을 단순화시켜 정극단자와 부극단자를 별도로 형성하지 않고도 전지의 제조가 가능하도록 한 초박형 리튬 폴리머 전지 및 그 제조방법에 관한 것이다.
최근 전자기기의 급속한 발달과 함께 휴대폰, 컴퓨터를 포함한 각종 전자기기의 소형화, 박형화 및 경량화가 이루어지고 있으며, 그에 따라 상기 전자기기에 전력을 공급하기 위한 2차전지에 대해서도 고성능화, 박형화 및 소형화가 요구되고 있는 추세이다.
상기 전지 중에서도 리튬전지는 음극의 충전반응이 비교적 빠르게 이루어지는 리튬이온의 유입 반응으로 인하여 급속충전이 가능하고, 장기간 반복사용이 가능할 뿐만 아니라 고전압전지로서 안정성이 확보되어 있어 가장 주목받고 있는 전지중의 하나이다.
일반적으로 리튬전지는 양극 활물질로는 리튬코발트 산화물(LiCoO2), 리튬니켈 산화물(LiNiO2), 리튬망간 산화물(LiMn2O4) 등을 사용하고 있으며, 음극 활물질로는 리튬금속이나 그 합금, 탄소재료 등이 사용되고 있으며, 상기 리튬전지는 전해질의 종류에 따라서 액체 전해질을 사용하는 리튬이온 전지와, 고체형 고분자 전해질을 사용하는 리튬 폴리머 전지로 나누어 진다.
특히 상기 리튬 폴리머 전지는 1995년 벨 커뮤니케이션 리서치사(Bell Communication Research Inc.)에서 처음으로 개발한 이래 이를 상업화하려는 시도가 지속적으로 이루어지고 있으며, 최근 상업화된 리튬 폴리머 전지의 경우는 고분자 전해질로서 비수계 전해액을 흡수하여 이온전도도 특성이 우수한 폴리비닐리덴플루오라이드계 수지를 사용하고 있다.
미합중국 특허 제5,460,904호, 제5,540,741호 및 제5,607,485호에 의하면 전극과 고분자 전해질 각층간의 접착력을 향상시키기 위하여 전극의 결합제와 고분자 전해질의 구성 수지로서 헥사플루오로프로필렌 단위체의 함량이 8 내지 25%인 비닐리덴플루오라이드-헥사플루오로프로필렌 코폴리머를 사용하고, 이와 아울러 개별적으로 제조된 전극과 고분자 고체 전해질을 100℃ 이상의 온도에서 열적으로 라미네이션하여 밀착시키는 방법을 이용하여 리튬 폴리머 전지를 제조하는 기술을 공지하고 있다.
상기한 공지기술 이외에도 다양한 리튬 폴리머 전지에 관한 기술이 공지되어 있으며, 특히 최근에는 상기 리튬 폴리머 전지를 초박형으로 제조하여 스마트 카드(smart card), 아이디 카드(I.D. card) 및 태그(tag) 등의 아이씨 카드(IC card)에 사용하고 있다.
상기 초박형 리튬 폴리머 전지에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명하면 도3에서 보는 바와 같이 종래 초박형 리튬 폴리머 전지는 정극용 알루미늄박판(111) 양면에 정극활물질(112, 112')이 코팅되어 형성된 정극(110)과; 상기 정극(110)에서 인출된 정극단자(113)와; 부극용 구리박판(121) 양면에 부극활물질(122, 122')이 코팅되어 형성된 부극(120)과; 상기 부극(120)에서 인출된 부극단자(123)와; 상기 정극활물질(112)과 부극활물질(122) 사이에 형성된 고분자 고체 전해질층(130)과; 상기 정극(110)과 부극(120) 테두리 부분으로 통전을 방지하기위하여 형성된 절연체(140)와; 상기 정극(110)과 부극(120)을 수용하는 폴리백(150)으로 구성된다.
그러나 상기와 같이 구성된 초박형 리튬 폴리머 전지는 정극용 박판 양면에 활물질이 코팅되고, 또한 상기 정극과 부극을 수용하는 폴리백의 두께로 인하여 보다 초박형의 전지제조에는 한계가 있으며, 특히 별도의 정극단자와 부극단자를 인출하는 공정을 거쳐야 하므로 제조공정이 복잡하다는 문제점이 발생하였다.
이에 본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로 초박형 고분자 고체 전해질 리튬전지의 제조공정을 단순화시켜 정극단자와 부극단자를 별도로 형성하지 않고도 제조가 가능하도록 한 초박형 리튬 폴리머 전지 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1은 본 발명에 의한 초박형 리튬 폴리머 전지의 단면도.
도 2는 본 발명에 의한 초박형 리튬 폴리머 전지의 분해 단면도.
도 3은 종래 초박형 리튬 폴리머 전지의 단면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 정극
11 : 알루미늄박판 12 : 정극활물질
20 : 부극
21 : 구리박판 22 : 부극활물질
30 : 고분자 고체 전해질층
40 : 절연체
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 정극으로 사용되는 정극용 알루미늄박판 일측면에 정극활물질이 코팅되어 형성된 정극과; 부극으로 사용되는 부극용 구리박판 일측면에 부극활물질이 코팅되어 형성된 부극과; 상기 정극활물질과 부극활물질 사이에 형성된 고분자 고체 전해질층; 및 상기 정극과 부극사이의 통전을 방지하기 위하여 형성된 절연체로 구성되는 것을 특징으로 하는 초박형 리튬 폴리머 전지를 제공함으로서 달성할 수 있다.
또한 상기한 초박형 리튬 폴리머 전지를 보다 효과적으로 제공하기 위하여 본 발명은 정극으로 사용되는 정극용 알루미늄박판 일측면에 정극활물질을 코팅하여 정극을 형성시키고, 상기와는 별도로 부극으로 사용되는 부극용 구리박판 일측면에 부극활물질을 코팅하여 부극을 형성시키고, 상기 정극활물질과 부극활물질 사이에 고분자 고체 전해질층을 형성한 다음, 상기 정극과 부극사이의 통전을 방지하기 위하여 정극과 부극 테두리 부분에 절연체를 형성하여 알루미늄박판은 정극으로 구리박판은 부극으로 사용하는 것을 특징으로 하는 초박형 리튬 폴리머 전지의 제조방법을 제공한다.
이하 본 발명의 전지 및 그 제조방법을 첨부한 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명하기로 하나, 이는 본 발명의 이해를 돕기 위하여 제시된 것일 뿐 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
도1은 본 발명에 의한 초박형 리튬 폴리머 전지의 단면도로서 상기 도1에서 보는 바와 같이 본 발명에 의한 초박한 리튬 폴리머 전지는 정극으로 사용되는 정극용 알루미늄박판(11) 일측면에 정극활물질(12)이 코팅되어 형성된 정극(10)과, 부극으로 사용되는 부극용 구리박판(21) 일측면에 부극활물질(22)이 코팅되어 형성된 부극(20)과, 상기 정극활물질(12)과 부극활물질(22) 사이에 형성된 고분자 고체 전해질층(30) 및 상기 정극(10)과 부극(20) 사이의 통전을 방지하기 위하여 형성된 절연체(40)로 구성된다.
상기 초박형 리튬 폴리머 전지의 형성과정을 첨부한 도면을 참조하여 살펴보면 도2는 본 발명에 의한 초박형 리튬 폴리머 전지의 분해 단면도로 상기 도2에서 보는 바와 같이 정극용 알루미늄박판(11) 일측면에 정극활물질(12)을 코팅하여 정극(10)을 형성시키고, 상기와는 별도로 부극용 구리박판(21) 일측면에부극활물질(22)을 코팅하여 부극(20)을 형성시키고, 상기 알루미늄박판(11)에 형성된 정극활물질(12)과 상기 구리박판(21)에 형성된 부극활물질(22) 사이에 고분자 고체 전해질층(30)을 형성시킨 다음, 상기 정극(10)과 부극(20)사이에 통전을 방지하기 위한 절연체(40)를 형성시킴으로서 본 발명에 의한 초박형 리튬 폴리머 전지를 제조하게 된다.
먼저 본 발명에서는 정극용 알루미늄박판(11) 일측면에 정극활물질(12)을 코팅하여 정극(10)을 형성하게 되는데, 이때 상기 정극용 알루미늄박판(11)은 그 자체로서 정극으로 사용되며, 상기 알루미늄박판(11)에 코팅되는 정극활물질(12)은 통상적으로 사용되는 활물질을 사용하게 된다.
또한 본 발명에서는 부극용 구리박판(21) 일측면에 부극활물질(22)이 코팅되어 부극(20)을 형성하게 되는데, 이때 상기 부극용 구리박판(21)은 그 자체로서 부극으로 사용되며, 상기 구리박판(21)에 코팅되는 부극활물질(22)은 통상적으로 사용되는 활물질을 사용하게 된다.
상기에서 설명한 바와 같이 정극용 알루미늄박판(11)을 정극으로 사용하고, 부극용 구리박판(21)을 부극으로 사용함에 따라 별도로 정극단자와 부극단자를 인출할 필요가 없게 되어 초박형 리튬 폴리머 전지의 제조공정이 단순화 될 수 있다는 잇점이 있다.
특히, 상기한 잇점이외에도 종래 정극과 부극을 수용하기 위하여 사용되는 폴리백의 사용이 불필요하게 되므로 초박형 리튬 폴리머 전지의 제조단가를 낮출 수 있다는 잇점이 있을 뿐만 아니라 제조공정의 단순화를 유도할 수 있다는 잇점이있다.
상기와 같이 알루미늄박판(11)에 정극활물질(12)을 코팅하여 정극(10)을 형성시키고, 또 구리박판(21)에 부극활물질(22)을 코팅하여 부극(20)을 형성시킨 다음 본 발명에서는 상기 알루미늄박판(11)에 형성된 정극활물질(12)과 상기 구리박판(21)에 형성된 부극활물질(22) 사이에 고분자 고체 전해질층(30)을 형성하게 된다.
이때 상기 고분자 고체 전해질층(30) 형성에 사용되는 전해질은 통상적으로 사용되는 물질을 사용하여 형성시키게 된다.
상기와 같이 고분자 고체 전해질층(30)을 형성시킨 다음 본 발명에서는 상기 정극(10)과 부극(20) 사이의 통전을 방지하기 위하여 정극(10)과 부극(20)의 테두리 부분에 절연체(40)를 형성하게 된다.
이때 상기 절연체(40)는 다양한 종류의 것을 사용할 수 있으나 바람직하게는 열접착 수지를 사용하여 절연효과를 극대화 시킴과 동시에 정극(10)과 부극(20)을 접착시켜 고정하도록 하는 것이 바람직하다.
상기 열접착 수지로는 다양한 종류의 수지를 사용할 수 있으나, 특히 변성 폴리에틸렌, 변성 폴리프로필렌, 에틸렌 초산 비닐, 에틸렌 아크릴산, 에틸렌 에틸 아크릴레이트 중에서 선택된 적어도 1종 이상의 수지를 포함하도록 사용하는 것이 바람직하다.
상기와 같은 방법을 통하여 제조된 초박형 리튬 폴리머 전지는 정극용 알루미늄박판을 정극으로 사용하고, 부극용 구리박판을 부극으로 사용함으로서 종래 초박형 리튬 폴리머 전지의 제조과정에서 정극단자와 부극단자를 인출하는 공정을 거치지 않게 되어 초박형 리튬 폴리머 전지의 제조공정을 단순화 시킬 뿐만 아니라, 종래 정극과 부극을 수용하기 위한 폴리백의 형성과정 또한 불필요하게 되므로 초박형 리튬 폴리머 전지의 제조공정의 단순화 및 제조단가를 낮출 수 있다는 잇점이 있다.
상기에서 설명한 바와 같이 본 발명은 정극용 알루미늄박판을 정극자체로 사용하고, 부극용 구리박판을 부극자체로 사용함에 따라 별도로 정극단자와 부극단자를 인출할 필요가 없게 되어 초박형 리튬 폴리머 전지의 제조공정이 단순화 시킬 뿐만 아니라, 종래 정극과 부극을 수용하기 위하여 사용되는 폴리백의 사용이 불필요하게 되므로 초박형 리튬 폴리머 전지의 제조공정의 단순화 및 제조단가를 낮출 수 있는 초박형 리튬 폴리머 전지 및 그 제조방법을 제공하는 유용한 발명인 것이다.
상기에서 본 발명은 첨부한 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명 되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에 통상의 지식을 지닌자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타실시예가 가능하다는 것을 이해할 것이다.

Claims (6)

  1. 정극으로 사용되는 정극용 알루미늄박판(11) 일측면에 정극활물질(12)이 코팅되어 형성된 정극(10)과; 부극으로 사용되는 부극용 구리박판(21) 일측면에 부극활물질(22)이 코팅되어 형성된 부극(20)과; 상기 정극활물질(12)과 부극활물질(22) 사이에 형성된 고분자 고체 전해질층(30); 및 상기 정극(10)과 부극(20)사이의 통전을 방지하기 위하여 형성된 절연체(40)로 구성되는 것을 특징으로 하는 초박형 리튬 폴리머 전지.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 절연체(40)가 열접착 수지로 형성된 것을 특징으로 하는 초박형 리튬 폴리머 전지.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 열접착 수지가 변성 폴리에틸렌, 변성 폴리프로필렌, 에틸렌 초산 비닐, 에틸렌 아크릴산, 에틸렌 에틸 아크릴레이트 중에서 선택된 적어도 1종 이상의 수지를 포함하여 형성된 것을 특징으로 하는 초박형 리튬 폴리머 전지.
  4. 정극으로 사용되는 정극용 알루미늄박판(11) 일측면에 정극활물질(12)을 코팅하여 정극(10)을 형성시키고, 상기와는 별도로 부극으로 사용되는 부극용 구리박판(21) 일측면에 부극활물질(22)을 코팅하여 부극(20)을 형성시키고, 상기 정극활물질(12)과 부극활물질(22) 사이에 고분자 고체 전해질층(30)을 형성한 다음, 상기 정극(10)과 부극(20) 사이의 통전을 방지하기 위하여 정극(10)과 부극(20)의 테두리 부분에 절연체(40)를 형성하여 알루미늄박판(11)은 정극자체로 구리박판(21)은 부극자체로 사용하는 것을 특징으로 하는 초박형 리튬 폴리머 전지의 제조방법.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 절연체(40)로 열접착 수지를 사용하는 것을 특징으로 하는 초박형 리튬 폴리머 전지의 제조방법.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 열접착 수지로 변성 폴리에틸렌, 변성 폴리프로필렌, 에틸렌 초산 비닐, 에틸렌 아크릴산, 에틸렌 에틸 아크릴레이트 중에서 선택된 적어도 1종 이상의 수지를 포함하도록 하여 형성하는 것을 특징으로 하는 초박형 리튬 폴리머 전지의 제조방법.
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