KR20130048706A - 케이블형 이차전지 - Google Patents

케이블형 이차전지 Download PDF

Info

Publication number
KR20130048706A
KR20130048706A KR1020120123118A KR20120123118A KR20130048706A KR 20130048706 A KR20130048706 A KR 20130048706A KR 1020120123118 A KR1020120123118 A KR 1020120123118A KR 20120123118 A KR20120123118 A KR 20120123118A KR 20130048706 A KR20130048706 A KR 20130048706A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
current collector
secondary battery
active material
type secondary
electrode active
Prior art date
Application number
KR1020120123118A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101483686B1 (ko
Inventor
권요한
우상욱
정혜란
김제영
Original Assignee
주식회사 엘지화학
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 주식회사 엘지화학 filed Critical 주식회사 엘지화학
Priority to PCT/KR2012/009205 priority Critical patent/WO2013066117A1/ko
Priority to CN201280053807.0A priority patent/CN104025361B/zh
Priority to EP12846759.4A priority patent/EP2775558B1/en
Priority to JP2014539879A priority patent/JP6129196B2/ja
Publication of KR20130048706A publication Critical patent/KR20130048706A/ko
Priority to US13/937,517 priority patent/US9680155B2/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101483686B1 publication Critical patent/KR101483686B1/ko

Links

Images

Classifications

    • 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
    • H01M4/78—Shapes other than plane or cylindrical, e.g. helical
    • 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
    • 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
    • H01M10/04—Construction or manufacture in general
    • H01M10/0422—Cells or battery with cylindrical casing
    • 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
    • H01M10/058—Construction or manufacture
    • H01M10/0587—Construction or manufacture of accumulators having only wound construction elements, i.e. wound positive electrodes, wound negative electrodes and wound separators
    • 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
    • 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
    • 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
    • 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
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
    • H01M50/411—Organic material
    • H01M50/414—Synthetic resins, e.g. thermoplastics or thermosetting resins
    • H01M50/417—Polyolefins
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/502—Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing
    • H01M50/521—Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing characterised by the material
    • H01M50/522—Inorganic material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/543—Terminals
    • H01M50/562—Terminals characterised by the material
    • 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
    • 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
    • H01M10/0566—Liquid materials
    • H01M10/0568—Liquid materials characterised by the solutes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
    • H01M50/446—Composite material consisting of a mixture of organic and inorganic materials
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/543—Terminals
    • H01M50/547—Terminals characterised by the disposition of the terminals on the cells
    • H01M50/548—Terminals characterised by the disposition of the terminals on the cells on opposite sides of the cell
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/543—Terminals
    • H01M50/564—Terminals characterised by their manufacturing process
    • H01M50/566—Terminals characterised by their manufacturing process by welding, soldering or brazing
    • 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
    • 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
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

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)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Cell Electrode Carriers And Collectors (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
  • Sealing Battery Cases Or Jackets (AREA)
  • Cell Separators (AREA)
  • Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)

Abstract

본 발명은 그 한쪽 단에 소정 길이로 연장 형성되는 제1 금속탭을 구비하는 와이어형 내부집전체; 상기 내부집전체의 표면에 형성되는 내부전극 활물질층; 상기 내부전극 활물질층의 외면에 형성되어 있는 분리층; 상기 분리층의 외면에 형성되어 있는 외부전극 활물질층; 및 상기 외부전극 활물질층의 외면에 형성되어 있으며, 그 한쪽 단에 소정 길이로 연장 형성되는 제2 금속탭을 구비하는 외부집전체;를 포함하는 소정 형상의 수평 단면을 가지고 길이 방향으로 연장된 케이블형 이차전지에 관한 것이다.
본 발명의 케이블형 이차전지는 한쪽 단에 금속탭을 구비한 집전체를 포함하고 있으므로, 상대적으로 기계적 강도가 약한 집전체를 사용하는 경우에도 강도가 우수한 재질의 금속탭을 사용하여 이를 보완할 수 있다. 또한, 상기 금속탭을 사용하여 다양한 형태의 전극단자의 제조가 가능하다.

Description

케이블형 이차전지{Cable-Type Secondary Battery}
본 발명은 변형이 자유로운 케이블형 이차전지에 관한 것으로, 더 자세하게는 한쪽 단에 형성된 금속탭을 구비하는 집전체를 포함하는 케이블형 이차전지에 대한 것이다.
최근 이차 전지는 외부의 전기 에너지를 화학 에너지의 형태로 바꾸어 저장해 두었다가 필요할 때에 전기를 만들어 내는 장치를 말한다. 여러 번 충전할 수 있다는 뜻으로 "충전식 전지"(rechargeable battery)라는 명칭도 쓰인다. 흔히 쓰이는 이차전지로는 납 축전지, 니켈 카드뮴 전지(NiCd), 니켈 수소 축전지(NiMH), 리튬 이온 전지(Li-ion), 리튬 이온 폴리머 전지(Li-ion polymer)가 있다. 이차 전지는 한 번 쓰고 버리는 일차 전지에 비해 경제적인 이점과 환경적인 이점을 모두 제공한다.
이차 전지는 현재 낮은 전력을 사용하는 곳에 쓰인다. 이를테면 자동차의 시동을 돕는 기기, 휴대용 장치, 도구, 무정전 전원 장치를 들 수 있다. 최근 무선통신 기술의 발전은 휴대용 장치의 대중화를 주도하고 있으며, 종래의 많은 종류의 장치들을 무선화하는 경향도 있어, 이차전지에 대한 수요가 폭발하고 있다. 또한, 환경오염 등의 방지 측면에서 하이브리드 자동차, 전기 자동차가 실용화되고 있는데, 이들 차세대 자동차들은 이차전지를 사용하여 값과 무게를 줄이고 수명을 늘리는 기술을 채용하고 있다.
일반적으로 이차전지는 원통형, 각형 또는 파우치형의 전지가 대부분이다. 이는 이차전지는 음극, 양극 및 분리막으로 구성된 전극조립체를 원통형 또는 각형의 금속캔이나 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 케이스 내부에 장착하고, 상기 전극 조립체에 전해질을 주입시켜 제조하기 때문이다. 따라서, 이차전지 장착을 위한 일정한 공간이 필수적으로 요구되므로, 이러한 이차전지의 원통형, 각형 또는 파우치형의 형태는 다양한 형태의 휴대용 장치의 개발에 대한 제약으로 작용하게 되는 문제점이 있다. 이에, 형태의 변형이 용이한 신규한 형태의 이차전지가 요구되고 있다.
이러한 요구에 대하여, 단면적 직경에 대하여 길이의 비가 매우 큰 전지인 선형전지가 제안되었다. 대한민국 등록특허 제0804411호는 음극과 양극 사이에 분리막이 개재된 다수의 음극과 양극으로 구성되어 있는 선형 전지가 개시되어 있고, 대한민국 등록특허 제0742739호는 실형태의 양극실과 음극실로 구성되는 가변형 전지를 개시하고 있다.
그런데, 이러한 케이블형 이차전지는 가늘고 긴 형태로 구성되어 길이 방향에 대해 신축 가능한 소위, 케이블 구조를 가지는 것이 주요 특징이다. 그리고, 이러한 케이블형 이차전지를 디바이스에 사용하는 경우에는, 케이블형 이차전지가 상대적으로 긴 형태의 선형의 구조를 가지며 가요성이 우수하므로, 전극에 과도한 물리적 힘이 가해질 수 있으므로, 기존의 전극과는 달리 견고할 수 있는 전극구조가 필요하다.
따라서 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 착상된 것으로서, 한쪽 단에 금속탭을 구비한 집전체를 포함하는 케이블형 이차전지를 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 그 한쪽 단에 소정 길이로 연장 형성되는 제1 금속탭을 구비하는 와이어형 내부집전체; 상기 내부집전체의 표면에 형성되는 내부전극 활물질층; 상기 내부전극 활물질층의 외면에 형성되어 있는 분리층; 및 상기 분리층의 외면에 형성되고, 외부전극 활물질층과 그 한쪽 단에 소정 길이로 연장되는 제2금속탭을 구비하는 외부집전체를 가지는 외부전극;을 포함하는 소정 형상의 수평 단면을 가지고 길이 방향으로 연장된 케이블형 이차전지를 제공한다.
또한, 상기 케이블형 이차전지는 상기 제1금속탭의 외면에 형성되는 제1 전해질 누출방지층, 제2 금속탭 외면에 형성되는 제2전해질 누출방질층, 및 상기 외부집전체를 감싸며 밀착되어 있으며 열수축된 튜브를 포함하는 보호피복을 더 구비할 수 있다.
상기 제1 금속탭 및 상기 제2 금속탭은 서로 독립적으로, 스테인리스스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성탄소, 구리; 카본, 니켈, 티탄 또는 은으로 표면처리된 스테인리스스틸; 알루미늄-카드뮴합금 등으로 제조된 것을 사용할 수 있다.
상기 제1 전해질 누출방지층 및 제2 전해질 누출방지층은 서로 독립적으로, 열접착성 고분자 필름 또는 열수축 튜브를 포함할 수 있으며, 또한, 상기 열접착성 고분자 필름은 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리아미드 및 폴리이미드를 포함할 수 있다.
상기 외부전극은, 상기 분리층의 외면을 둘러싸며 형성된 외부전극 활물질층과 상기 외부전극 활물질층의 외면을 둘러싸며 형성된 외부집전체를 구비하거나, 상기 분리층의 외면을 둘러싸며 형성된 외부집전체와 상기 외부집전체의 외면을 둘러싸며 형성된 외부전극 활물질층을 구비하거나, 상기 분리층의 외면을 둘러싸며 형성된 외부집전체와 상기 외부집전체의 외면을 둘러싸며 상기 분리층과 접촉하도록 형성된 외부전극 활물질층을 구비하거나, 또는 상기 분리층의 외면을 둘러싸며 형성된 외부전극 활물질층, 및 상기 외부전극 활물질층 내에 피복되어 있고, 상기 분리층의 외면을 이격된 상태로 둘러싸며 형성된 외부집전체를 구비할 수 있다.
또한, 상기 외부집전체는 파이프형 집전체, 권선된 와이어형 집전체, 권선된 시트형 집전체 또는 메쉬형 집전체일수 있으며, 바람직하게 상기 외부집전체는 권선된 와어어형 집전체를 포함할 수 있다.
상기 외부집전체로는 그 종류를 특별히 한정하는 것은 아니지만, 스테인리스스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성탄소, 구리; 카본, 니켈, 티탄 또는 은으로 표면처리된 스테인리스스틸; 알루미늄-카드뮴합금; 도전재로 표면처리된 비전도성 고분자; 또는 전도성 고분자 등으로 제조된 것을 사용할 수 있다. 상기 도전재로는 폴리아세틸렌, 폴리아닐린, 폴리피롤, 폴리티오펜 및 폴리설퍼니트리드, ITO(Indum Thin Oxide), 은, 팔라듐 및 니켈 등을 사용할 수 있으며, 특별히 이에 한정되는 것은 아니다. 그리고, 상기 전도성 고분자로는 폴리아세틸렌, 폴리아닐린, 폴리피롤, 폴리티오펜 및 폴리설퍼니트리드 등을 사용할 수 있지만, 특별히 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 상기 외부집전체는 전도성 페이스트를 포함하는 것을 사용할 수 있다. 그리고, 상기 전도성 페이스트로는 그 종류를 특별히 한정하는 것은 아니지만, 금속 페이스트 또는 탄소 페이스트인 것을 사용할 수 있다.
상기 금속 페이스트로는 Ni, Al, Au, Ag, Al, Pd/Ag, Cr, Ta, Cu, Ba 및 ITO 등의 금속분말 및 바인더를 포함하는 것을 사용할 수 있으며, 상기 탄소 페이스트로는 흑연, 카본블랙 및 탄소나노튜브 등의 탄소분말 및 바인더를 포함하는 것을 사용할 수 있다. 그리고, 상기 바인더로는 그 종류를 특별히 한정하는 것은 아니지만, 아크릴계 수지, 비닐계 수지, 하이드록시 셀룰로스, 메틸셀룰로스, 니트로 셀루로스, 에틸렌 셀룰로스 및 상기 수지들의 변성수지 등을 사용할 수 있다.
본 발명의 내부집전체로는 스테인리스스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성탄소, 구리; 카본, 니켈, 티탄 또는 은으로 표면처리된 스테인리스스틸; 알루미늄-카드뮴합금; 도전재로 표면처리된 비전도성 고분자; 또는 전도성 고분자 등으로 제조된 것을 사용할 수 있으며, 특별히 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 도전재로는 폴리아세틸렌, 폴리아닐린, 폴리피롤, 폴리티오펜 및 폴리설퍼니트리드, ITO(Indum Thin Oxide), 은, 팔라듐 및 니켈 등을 사용할 수 있으며, 특별히 이에 한정되는 것은 아니다. 그리고, 상기 전도성 고분자로는 폴리아세틸렌, 폴리아닐린, 폴리피롤, 폴리티오펜 및 폴리설퍼니트리드 등을 사용할 수 있지만, 특별히 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 내부전극은 음극 또는 양극일 수 있으며, 외부전극은 상기 내부전극과 상응하는 양극 또는 음극일 수 있다. 그리고, 이들 내부전극과 외부전극은 활물질층을 구비하는데, 본 발명의 활물질층은 천연흑연, 인조흑연, 탄소질재료; 리튬 함유 티타늄 복합 산화물(LTO), Si, Sn, Li, Zn, Mg, Cd, Ce, Ni 또는 Fe인 금속류(Me); 상기 금속류(Me)로 구성된 합금류; 상기 금속류(Me)의 산화물(MeOx); 및 상기 금속류(Me)와 탄소와의 복합체로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나의 활물질 입자 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물을 포함하는 음극활물질층일 수 있으며, 또한 LiCoO2, LiNiO2, LiMn2O4, LiCoPO4, LiFePO4, LiNiMnCoO2 및 LiNi 1-x-y-zCoxM1yM2zO2(M1 및 M2는 서로 독립적으로 Al, Ni, Co, Fe, Mn, V, Cr, Ti, W, Ta, Mg 및 Mo로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나이고, x, y 및 z는 서로 독립적으로 산화물 조성 원소들의 원자 분율로서 0 ≤ x < 0.5, 0 ≤ y < 0.5, 0 ≤ z < 0.5, x+y+z ≤ 1임)로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나의 활물질 입자 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물을 포함하는 양극활물질층일 수 있다.
본 발명의 분리층은 전해질층 또는 세퍼레이터를 사용할 수 있다.
상기 전해질층으로는 그 종류를 특별히 한정하는 것은 아니지만 PEO, PVdF, PVdF-HFP, PMMA, PAN 또는 PVAC를 사용한 겔형 고분자 전해질; 또는 PEO, PPO(polypropylene oxide), PEI(polyethylene imine), PES(polyethylene sulphide) 또는 PVAc(polyvinyl acetate)을 포함하는 사용한 고체 전해질 등을 사용하는 것이 바람직하다. 그리고, 이러한 전해질층은 리튬염을 더 포함할 수 있으며, 상기 리튬염의 비제한적인 예로는 LiCl, LiBr, LiI, LiClO4, LiBF4, LiB10Cl10, LiPF6, LiCF3SO3, LiCF3CO2, LiAsF6, LiSbF6, LiAlCl4, CH3SO3Li, CF3SO3Li, (CF3SO2)2NLi, 클로로보란리튬, 저급지방족카르본산리튬 및 테트라페닐붕산리튬 등이 있다.
상기 분리층으로 세퍼레이터를 사용하는 경우에는 본 발명의 케이블형 이차전지는 전해액을 필요로 하며, 상기 세퍼레이터로는 그 종류를 한정하는 것은 아니지만 에틸렌 단독중합체, 프로필렌 단독중합체, 에틸렌-부텐 공중합체, 에틸렌-헥센 공중합체 및 에틸렌-메타크릴레이트 공중합체로 이루어진 군에서 선택된 폴리올레핀계 고분자로 제조한 다공성 기재; 폴리에스테르, 폴리아세탈, 폴리아미드, 폴리카보네이트, 폴리이미드, 폴리에테르에테르케톤, 폴리에테르설폰, 폴리페닐렌옥사이드, 폴리페닐렌설파이트 및 폴리에틸렌나프탈렌으로 이루어진 군에서 선택된 고분자로 제조한 다공성 기재; 또는 무기물 입자 및 바인더 고분자의 혼합물로 형성된 다공성 기재 등을 사용할 수 있다.
본 발명의 케이블형 이차전지는 한쪽 단에 금속탭을 구비한 집전체를 포함하고 있으므로, 상대적으로 기계적 강도가 약한 집전체를 사용하는 경우에도 강도가 우수한 재질의 금속탭을 사용하여 이를 보완할 수 있다. 또한, 상기 금속탭을 사용하여 다양한 형태의 전극단자의 제조가 가능하다. 또한, 금속탭이 전해질 누출방지층을 구비하고 있는 경우에는 케이블형 이차전지의 내부의 전해질이 외부로 누출되는 것을 막을 수 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 전술한 발명의 내용과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 금속탭을 구비하는 권선된 외부집전체를 포함하는 케이블형 이차전지의 단면도이다.
도 2는 금속탭을 구비하는 권선된 외부집전체를 포함하는 케이블형 이차전지의 단면도이다.
도 3은 금속탭을 구비하는 전도성 페이스트 외부집전체를 포함하는 케이블형 이차전지의 단면도이다.
도 4는 전해질 누출방지층이 형성된 금속탭의 단면도이다.
도 5는 누출방지층이 형성된 금속탭과 열수축된 튜브 보호피복을 구비하는 권선된 외부집전체를 포함하는 케이블형 이차전지의 단면도이다.
도 6은 누출방지층이 형성된 금속탭과 열수축된 튜브 보호피복을 구비하는 권선된 외부집전체를 포힘하는 케이블형 이차전지의 단면도이다.
도 7은 누출방지층이 형성된 금속탭과 열수축된 튜브 보호피복을 구비하는 전도성 페이스트 외부집전체를 포함하는 케이블형 이차전지의 단면도이다.
이하, 본 발명을 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
본 발명은 그 한쪽 단에 소정 길이로 연장 형성되는 제1 금속탭을 구비하는 와이어형 내부집전체; 상기 내부집전체의 표면에 형성되는 내부전극 활물질층; 상기 내부전극 활물질층의 외면에 형성되어 있는 분리층; 및 상기 분리층 외면에 형성되고, 외부전극 활물질층과 그 한쪽 단에 소정 길이로 연장되는 제2금속탭을 구비하는 외부집전체를 가지는 외부전극;을 포함하는 소정 형상의 수평 단면을 가지고 길이 방향으로 연장된 케이블형 이차전지를 제공한다. 그리고, 여기서 소정의 형상이라 함은 특별히 형상을 제한하지 않는다는 것으로, 본 발명의 본질을 훼손하지 않는 어떠한 형상도 가능하다는 의미이다. 소정의 길이라 함은 그 길이를 특별히 한정하지 않으며 본 발명의 본질을 훼손하지 않는 어떠한 형상도 가능하다는 의미이다. 본 발명의 케이블형 이차전지는 소정 형상의 수평 단면을 가지며, 수평 단면에 대한 길이방향으로 길게 늘어진 선형구조를 갖고, 가요성을 가지므로 변형이 자유롭다.
또한, 본 발명은 상기 케이블형 이차전지가 상기 제1 금속탭의 외면에 형성되는 제1 전해질 누출방지층; 상기 제2 금속탭 외면에 형성되는 제2 전해질 누출방지층; 및 상기 외부집전체를 감싸며 밀착되어 있으며 열수축된 튜브를 포함하는 보호피복을 더 구비할 수 있다.
이하 본 발명에 따른 금속탭을 구비하는 케이블형 이차전지를 도면을 통하여 설명한다.
도 1 및 도 2에는 본 발명에 따른 금속탭을 구비하는 권선된 외부집전체를 포함하는 케이블형 이차전지의 일 실시예가 개략적으로 도시되어 있다. 하지만, 이하 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 소정 형상의 수평 단면을 가지고 길이 방향으로 연장된 케이블형 이차전지(100)는, 그 한쪽 단에 소정 길이로 연장 형성되는 제1 금속탭(111)을 구비하는 와이어형 내부집전체(110); 상기 내부집전체(110)의 표면에 형성되는 내부전극 활물질층(120); 상기 내부전극 활물질층(120)의 외면에 형성되어 있는 분리층(130); 상기 분리층(130)의 외면에 형성되어 있는 외부전극 활물질층(140); 및 상기 외부전극 활물질층(140)의 외면에 형성되어 있으며, 그 한쪽 단에 소정 길이로 연장 형성되는 제2 금속탭(151)을 구비하는 외부집전체(150);를 포함한다.
본 발명은 와이어형 내부집전체(110)의 한쪽 단에 소정 길이로 연장 형성되는 제1 금속탭(111)을 구비하며, 이러한 제1 금속탭(111)은 전지의 내부와 외부의 전자 이동경로 역할을 수행한다. 본 발명의 내부집전체(110)는 와이어형으로 높은 기계적 강도를 확보하기가 쉽지 않고, 또한 반복된 사용에 따른 변형이 발생할 가능성이 높으며, 특히 외부 장치와의 접속부분은 응력이 집중되어 그 변형 가능성이 상대적으로 높다. 따라서, 본 발명은 기계적 물성이 우수한 금속 재질로 이루어진 제1 금속탭(111)을 구비하여, 이러한 문제점을 보완할 수 있다.
또한, 본 발명은 외부집전체(150)의 한쪽 단에 설치된 제2 금속탭(151)을 구비한다. 이러한 외부집전체(150)도 상기 내부집전체(110)와 마찬가지로 반복된 사용에 따른 변형이 발생할 가능성이 높으며, 특히 외부 장치와의 접속부분은 응력이 집중되어 그 변형 가능성이 상대적으로 높다. 그러므로, 본 발명의 외부집전체(150)도 기계적 물성이 우수한 금속 재질로 이루어진 제2 금속탭(151)을 구비하여, 이러한 문제점을 보완할 수 있다.
그리고, 이들 제1 금속탭(111)과 제2 금속탭(151)을 채택하여 가공이 용이하므로, 외부 디바이스와의 연결을 위한 다양한 형태의 전극단자의 제조가 가능하다.
이러한 제1 금속탭(111) 및 제2 금속탭(151)은 특별히 그 종류를 한정하는 것은 아니지만 기계적 강도가 우수한 금속재질의 것을 사용하는 것이 바람직하며, 스테인리스스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성탄소, 구리; 카본, 니켈, 티탄 또는 은으로 표면처리된 스테인리스스틸; 알루미늄-카드뮴합금 등으로 제조된 것을 사용할 수 있다.
상기 제1 금속탭(111) 및 제2 금속탭(151)은 상기 집전체(110,150)의 한쪽 단의 단면과 용접을 통하여 형성될 수 있다.
그리고, 도 2를 참조하면, 제2 금속탭(251)은 외부집전체(250)의 한쪽 단의 단면에 형성되는 것이 아니라 외부집전체(250)의 외면에 제2 금속탭(251)의 상당 부분이 직접적으로 접촉되도록 형성될 수 있다. 특히, 제2 금속탭은 용접을 할 수도 있지만, 용접을 사용하지 않고 열수축튜브를 사용하여 외부집전체(250)와 제2 금속탭(251)을 함께 감싸도록 패키징하여 형성할 수도 있다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 외부집전체로 권선된 와어어형 집전체(250)를 사용할 수 있다. 이러한 권선된 와어어형 집전체(250)는 탄성을 가지며 가요성이 우수하므로, 전체적인 케이블형 이차전지의 가요성 향상에 기여할 수 있다.
또한 도 3을 참조하면, 본 발명의 외부집전체로 전도성 페이스트를 포함하는 외부집전체(350)를 사용할 수 있다.
이하 본 발명에 따른 금속탭, 누출방지층 및 열수축된 튜브 보호피복을 더 구비하는 케이블형 이차전지를 도면을 통하여 설명한다.
본 발명에 따른 케이블형 이차전지는, 상기 제1 금속탭의 외면에 형성되는 제1 전해질 누출방지층; 상기 제2 금속탭 외면에 형성되는 제2 전해질 누출방지층; 및 상기 외부집전체를 감싸며 밀착되어 있으며 열수축된 튜브를 포함하는 보호피복을 더 구비할 수 있다.
도 4에는 본 발명에 따른 누출방지층이 형성된 금속탭의 단면도가 도시되어 있으며, 도 5 및 도 6에는 본 발명에 따른 누출방지층이 형성된 금속탭과 열수축된 튜브 보호피복을 구비하는 권선된 외부집전체를 포함하는 케이블형 이차전지의 일 실시예가 개략적으로 도시되어 있다. 하지만, 이하 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 소정 형상의 수평 단면을 가지고 길이 방향으로 연장된 케이블형 이차전지(400)는 그 한쪽 단에 소정 길이로 연장 형성되는 제1 금속탭(411)과 상기 제1 금속탭(411)의 외면에 형성되는 제1 전해질 누출방지층(412)을 구비하는 와이어형 내부집전체(410); 상기 내부집전체(410)의 표면에 형성되는 내부전극 활물질층(420); 상기 내부전극 활물질층(420)의 외면에 형성되어 있는 분리층(430); 상기 분리층(430)의 외면에 형성되어 있는 외부전극 활물질층(440); 상기 외부전극 활물질층(440)의 외면에 형성되어 있으며, 그 한쪽 단에 소정 길이로 연장 형성되는 제2 금속탭(451)과 상기 제2 금속탭(451)의 외면에 형성되는 제2 전해질 누출방지층(452)을 구비하는 외부집전체(450); 및 상기 외부집전체(450)를 감싸며 밀착되어 있으며 열수축된 튜브를 포함하는 보호피복(460);을 구비한다.
이차전지는 전해질을 필수적으로 필요로 하는 데, 일반적으로 이러한 전해질은 액상의 물질이거나 유동성이 겔 형태의 물질을 사용하므로 누출의 염려가 존재한다. 특히 본 발명의 케이블형 이차전지의 경우에는 선형으로 이루어진 형태적인 특성과 와이어 형태의 집전체와 파이프형의 집전체를 사용하게 되므로 전해질의 누출을 방지하기 위한 보호피복의 형성이 쉽지 않다. 도 4을 참조하면, 본 발명은 집전체와 연결된 금속탭(1)의 표면에 전해질 누출방지층(2)을 구비하고 있어 열수축 튜브를 포함하는 외부피복과의 탄탄한 결합이 가능하므로, 전해질의 누출을 방지할 수 있다. 상기 전해질 누출방지층(2)은 열접착성 고분자 필름 또는 열수축 튜브로 이루어진 것을 사용할 수 있으며, 이러한 전해질 누출방지층(2)은 상기 금속탭(1)과의 외부피복과의 접착성을 향상시킬 수 있으므로 결과적으로 전해질의 누출을 방지할 수 있는 것이다. 또한, 상기 표면에 전해질 누출방지층(2)이 형성된 금속탭(1)을 사용하여 집전체의 직경을 간접적으로 증가시키는 결과를 가져오게 되므로 열수축 튜브를 포함하는 외부피복의 열수축에 의한 결합성을 증가시킬 수 있다.
상기 열접착성 고분자 필름으로는 그 종류를 특별히 한정하는 것은 아니지만, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리아미드 및 폴리이미드 등으로 이루어진 것을 사용할 수 있다.
그리고, 도 6을 참조하면, 제2 금속탭(551)은 외부집전체(550)의 한쪽 단의 단면에 형성되는 것이 아니라 외부집전체(550)의 외면에 제2 금속탭(551)의 상당 부분이 직접적으로 접촉되도록 형성될 수 있다. 특히, 제2 금속탭은 용접을 할 수도 있지만, 용접을 사용하지 않고 열수축튜브를 사용하여 외부집전체(550)와 제2 금속탭(551)을 함께 감싸도록 패키징하여 형성할 수도 있다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 외부집전체로 권선된 와어어형 집전체(650)를 사용할 수 있다. 이러한 권선된 와어어형 집전체(650)는 탄성을 가지며 가요성이 우수하므로, 전체적인 케이블형 이차전지의 가요성 향상에 기여할 수 있다.
또한 도 7를 참조하면, 본 발명의 외부집전체로 전도성 페이스트를 포함하는 외부집전체(350)를 사용할 수 있다.
상기 제1 금속탭 및 상기 제2 금속탭은 서로 독립적으로, 스테인리스스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성탄소, 구리; 카본, 니켈, 티탄 또는 은으로 표면처리된 스테인리스스틸; 알루미늄-카드뮴합금으로 제조된 것을 사용할 수 있다.
상기 제1 전해질 누출방지층 및 제2 전해질 누출방지층은 서로 독립적으로, 열접착성 고분자 필름 또는 열수축 튜브를 포함할 수 있고, 상기 열접착성 고분자 필름은 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리아미드 및 폴리이미드를 포함할 수 있다.
상기 외부전극은 상기 분리층의 외면을 둘러싸며 형성된 외부전극 활물질층과 상기 외부전극 활물질층의 외면을 둘러싸며 형성된 외부집전체를 구비하거나, 상기 분리층의 외면을 둘러싸며 형성된 외부집전체와 상기 외부집전체의 외면을 둘러싸며 형성된 외부전극 활물질층을 구비하거나, 상기 분리층의 외면을 둘러싸며 형성된 외부집전체와 상기 외부집전체의 외면을 둘러싸며 상기 분리층과 접촉하도록 형성된 외부전극 활물질층을 구비하거나, 또는
상기 분리층의 외면을 둘러싸며 형성된 외부전극 활물질층, 및 상기 외부전극 활물질층 내에 피복되어 있고, 상기 분리층의 외면을 이격된 상태로 둘러싸며 형성된 외부집전체를 구비할 수 있다.
상기 외부집전체는 파이프형 집전체, 권선된 와이어형 집전체, 권선된 시트형 집전체 또는 메쉬형 집전체일 수 있고, 또는 권선된 와이어형 집전체를 포함할 수 있다.
구체적으로, 이러한 분리층의 외면에 외부집전체를 권선하게 되는 경우에, 활물질층과의 접촉면적이 충분히 넓어지므로 일정한 수준의 전지성능이 보장된다. 특히, 본 발명의 외부전극 활물질층은 예를 활물질 슬러리의 형태로 제조되어 외부 집전체의 외면에 코팅되어 형성되므로 외부전극 활물질층은 상기 분리층과 접촉될 수 있다. 또한, 상기 외부집전체는 외부전극 활물질층의 내부에 피복되어 포함되어 있으면서, 상기 분리층의 외면을 외부전극 활물질층에 의해 이격된 상태로 둘러싸며 형성될 수 있고, 그 결과 외부집전체와 외부전극 활물질 간의 전기접점(electric contact)을 향상시킬 수 있으므로 전지의 특성향상에 기여한다.
예를 들어, 외부집전체로 가요성을 갖는 권선된 와이어형 외부집전체가 사용되는 경우, 상기 권선된 와이어형 외부집전체는 그 형태로 인하여 탄성을 가지게 되고, 전체적인 케이블형 이차전지의 가요성을 향상시키는 역할을 하게 된다. 또한, 외부에서 과도한 힘이 본 발명의 케이블형 이차전지에 가해지는 경우에도 본 발명의 와이어형 외부집전체는 형태적 특성상 구겨지거나 꺾이는 등의 과도한 변형이 적으므로 내부집전체와의 접촉에 따른 단락의 염려가 적다.
상기 외부집전체는 스테인리스스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성탄소, 구리; 카본, 니켈, 티탄 또는 은으로 표면처리된 스테인리스스틸; 알루미늄-카드뮴합금; 도전재로 표면처리된 비전도성 고분자; 또는 전도성 고분자로 제조된 것을 사용할 수 있지만, 특별히 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 도전재로는 폴리아세틸렌, 폴리아닐린, 폴리피롤, 폴리티오펜 및 폴리설퍼니트리드, ITO(Indum Thin Oxide), 은, 팔라듐 및 니켈 등을 사용할 수 있으며, 특별히 이에 한정되는 것은 아니다. 그리고, 상기 전도성 고분자로는 폴리아세틸렌, 폴리아닐린, 폴리피롤, 폴리티오펜 및 폴리설퍼니트리드 등을 사용할 수 있지만, 특별히 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 도 3 및 도 7과 같이 상기 외부집전체로 전도성 페이스트를 포함할 수 있다. 상기 전도성 페이스트는 일반적으로 도막 형성이 가능한 도포 적성을 갖고 있고 건조된 도막에 전기가 흐를 때, 사용한 페이스트를 전도성 페이스트라고 하며, 이들 전도성 페이스트는 바인더에 전도성 물질의 분말을 분산시켜 제조된다. 이러한 전도성 페이스트로 형성된 외부집전체는 가요성이 우수하므로 이를 구비하는 케이블형 이차전지의 가요성을 향상시킬 수 있다. 또한 전도성 페이스트로 형성된 외부집전체는 일반적인 금속으로 이루어진 집전체 보다 가벼운 중량을 가지는 경량의 소재이므로 케이블형 이차전지의 경량화에 기여할 수 있다. 그리고, 외부에서 과도한 힘이 본 발명의 케이블형 이차전지에 가해지는 경우에도 본 발명의 전도성 페이스트로 형성된 외부집전체는 유연성이 우수하므로 구겨지거나 꺾이는 등의 과도한 변형이 적으므로 내부집전체와의 접촉에 따른 단락의 염려가 적다. 또한, 전도성 페이스트로 형성된 외부집전체는 페이스트라는 물리적인 특성으로 인하여 제조과정에서 외부전극 활물질층의 외면에 도포하여 형성하게 되므로 외부전극 활물질층와의 접촉특성이 우수하며 이로 인하여 외부의 힘에 의한 전지의 변형에 따른 전극 활물질의 탈리를 효과적으로 방지할 수 있다.
본 발명의 전도성 페이스트는 금속 페이스트 또는 탄소 페이스트 등을 사용할 수 있다. 이러한 금속 페이스트는 Ni, Al, Au, Ag, Al, Pd/Ag, Cr, Ta, Cu, Ba 및 ITO 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 금속분말 및 바인더를 포함하는 것이 바람직하다. 그리고, 상기 바인더로는 그 종류를 특별히 한정하는 것은 아니지만 아크릴계 수지, 비닐계 수지, 하이드록시 셀룰로스, 메틸셀룰로스, 니트로 셀루로스, 에틸렌 셀룰로스 및 상기 수지들의 변성수지 등을 사용하는 것이 바람직하다. 그리고, 상기 탄소 페이스트는 흑연, 카본블랙 및 탄소나노튜브 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 탄소분말 및 바인더를 포함하는 것이 바람직하며, 선택적으로 도전재를 추가적으로 포함할 수 있다. 그리고, 상기 바인더로는 그 종류를 특별히 한정하는 것은 아니지만 아크릴계 수지, 비닐계 수지, 하이드록시 셀룰로스, 메틸셀룰로스, 니트로 셀루로스, 에틸렌 셀룰로스 및 상기 수지들의 변성수지 등을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 내부집전체로는 스테인리스스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성탄소, 구리 또는 스테인리스스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은으로 표면처리한 것, 알루미늄-카드뮴합금, 도전재로 표면처리된 비전도성 고분자, 또는 전도성 고분자를 사용하여 제조된 것이 바람직하다.
내부집전체는 활물질의 전기화학 반응에 의해 생성된 전자를 모으거나 전기화학 반응에 필요한 전자를 공급하는 역할을 하는 것으로, 일반적으로 구리나 알루미늄 등의 금속을 사용한다. 특히, 도전재로 표면처리된 비전도성 고분자 또는 전도성 고분자로 이루어진 고분자 전도체를 사용하는 경우에는 구리나 알루미늄과 같은 금속을 사용한 경우보다 상대적으로 가요성이 우수하다. 또한, 금속 집전체를 대체하여 고분자 집전체를 사용하여 전지의 경량성을 달성할 수 있다.
이러한 도전재로는 폴리아세틸렌, 폴리아닐린, 폴리피롤, 폴리티오펜 및 폴리설퍼니트리드, ITO(Indum Thin Oxide), 은, 팔라듐 및 니켈 등이 가능하며, 전도성 고분자는 폴리아세틸렌, 폴리아닐린, 폴리피롤, 폴리티오펜 및 폴리설퍼니트리드 등이 사용가능하다. 다만, 집전체에 사용되는 비전도성 고분자는 특별히 종류를 한정하지는 않는다.
상기 내부전극은 음극 또는 양극일 수 있으며, 상기 외부전극은 상기 외부전극과 대응하는 양극 또는 음극일 수 있다.
본 발명의 전극 활물질층은 집전체를 통해서 이온을 이동시키는 작용을 하고, 이들 이온의 이동은 전해질층으로부터의 이온의 흡장 및 전해질층으로의 이온의 방출을 통한 상호작용에 의한다. 이러한 전극 활물질층은 음극 활물질로 천연흑연, 인조흑연, 탄소질재료; 리튬 함유 티타늄 복합 산화물(LTO), Si, Sn, Li, Zn, Mg, Cd, Ce, Ni 또는 Fe인 금속류(Me); 상기 금속류(Me)로 구성된 합금류; 상기 금속류(Me)의 산화물(MeOx); 및 상기 금속류(Me)와 탄소와의 복합체로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나의 활물질 입자 또는 이들 중 2중 이상의 혼합물을 포함할 수 있고, 양극 활물질층으로 LiCoO2, LiNiO2, LiMn2O4, LiCoPO4, LiFePO4, LiNiMnCoO2 및 LiNi 1-x-y-zCoxM1yM2zO2(M1 및 M2는 서로 독립적으로 Al, Ni, Co, Fe, Mn, V, Cr, Ti, W, Ta, Mg 및 Mo로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나이고, x, y 및 z는 서로 독립적으로 산화물 조성 원소들의 원자 분율로서 0 ≤ x < 0.5, 0 ≤ y < 0.5, 0 ≤ z < 0.5, x+y+z ≤ 1임)로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나의 활물질 입자 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물을 포함하는 것을 사용 가능하다.
본 발명의 분리층은 전해질층 또는 세퍼레이터를 사용할 수 있다.
이러한 이온의 통로가 되는 전해질층으로는 PEO, PVdF, PMMA, PAN 또는 PVAC를 사용한 겔형 고분자 전해질 또는 PEO, PPO(polypropylene oxide), PEI(polyethylene imine), PES(polyethylene sulphide) 또는 PVAc(polyvinyl acetate)를 사용한 고체 전해질 등을 사용한다. 고체 전해질의 매트릭스(matrix)는 고분자 또는 세라믹 글라스를 기본골격으로 하는 것이 바람직하다. 일반적인 고분자 전해질의 경우에는 이온전도도가 충족되더라도 반응속도적 측면에서 이온이 매우 느리게 이동할 수 있으므로, 고체인 경우보다 이온의 이동이 용이한 겔형 고분자의 전해질을 사용하는 것이 바람직하다. 겔형 고분자 전해질은 기계적 특성이 우수하지 않으므로 이를 보완하기 위해서 기공구조 지지체 또는 가교 고분자를 포함할 수 있다. 본 발명의 전해질층은 분리막의 역할이 가능하므로 별도의 분리막을 사용하지 않을 수 있다.
본 발명의 전해질층은, 리튬염을 더 포함할 수 있다. 리튬염은 이온 전도도 및 반응속도를 향상시킬 수 있는데, 이들의 비제한적인 예로는, LiCl, LiBr, LiI, LiClO4, LiBF4, LiB10Cl10, LiPF6, LiCF3SO3, LiCF3CO2, LiAsF6, LiSbF6, LiAlCl4, CH3SO3Li, CF3SO3Li, (CF3SO2)2NLi, 클로로보란리튬, 저급지방족카르본산리튬 및 테트라페닐붕산리튬을 사용할 수 있다.
상기 분리층으로 세퍼레이터를 사용하는 경우에는 본 발명의 케이블형 이차전지는 전해액을 필요로 하며, 상기 세퍼레이터로는 그 종류를 한정하는 것은 아니지만 에틸렌 단독중합체, 프로필렌 단독중합체, 에틸렌-부텐 공중합체, 에틸렌-헥센 공중합체 및 에틸렌-메타크릴레이트 공중합체로 이루어진 군에서 선택된 폴리올레핀계 고분자로 제조한 다공성 기재; 폴리에스테르, 폴리아세탈, 폴리아미드, 폴리카보네이트, 폴리이미드, 폴리에테르에테르케톤, 폴리에테르설폰, 폴리페닐렌옥사이드, 폴리페닐렌설파이트 및 폴리에틸렌나프탈렌으로 이루어진 군에서 선택된 고분자로 제조한 다공성 기재; 또는 무기물 입자 및 바인더 고분자의 혼합물로 형성된 다공성 기재 등을 사용할 수 있다. 특히, 리튬이온 공급 코어부의 리튬이온이 외부전극에도 쉽게 전달되기 위해서는 상기 폴리에스테르, 폴리아세탈, 폴리아미드, 폴리카보네이트, 폴리이미드, 폴리에테르에테르케톤, 폴리에테르설폰, 폴리페닐렌옥사이드, 폴리페닐렌설파이트 및 폴리에틸렌나프탈렌으로 이루어진 군에서 선택된 고분자로 제조한 다공성 기재에 해당하는 부직포 재질의 세퍼레이터를 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명은 외부집전체의 외면에 보호피복을 구비하는데, 보호피복은 절연체로서 공기 중의 수분 및 외부충격에 대하여 전극을 보호하기 위해 외부집전체의 외면에 형성한다. 보호피복으로는 통상의 고분자 수지를 사용할 수 있으며, 일례로 PVC, HDPE 또는 에폭시 수지가 사용 가능하다. 또한, 본 발명은 열수축된 튜브를 포함할 수도 있다. 열수축 튜브는 가열하면 수축하는 튜브로, 단자(端子) 또는 형태나 크기가 다른 물질을 빈틈없이 꽉 싸는데, 대개는 고분자 수지로 만들어지며 절연(絶緣)이나 그 밖의 용도로 사용된다. 이러한 열수축 튜브는 다양한 재질 및 형태를 갖는 열수축 튜브가 상용화 되어 있으므로, 본 발명의 목적에 적합한 것을 용이하게 입수하여 사용할 수 있다. 열수축 튜브는, 자동 피복 가공기를 이용해서 리튬 이온 전지에 열수축 튜브를 삽입하여, 열수축시키는 작업을 행하기 때문에, 열수축 튜브가 입구가 열린 상태로 자립(supporting itself)할 만큼의 강성을 가지고 있는 것이 필요하다. 또한, 리튬 전지에 열적 손상을 주지 않도록, 수축 가공의 온도를 저온으로 하는 것이 필요하며, 일반적으로는 120℃ 이하의 온도로 수축이 완료되는 것이 요구된다.
상기 열수축 보호피복에 상기 전극조립체를 삽입한 후에 수축하도록 가열하여 외부집전체의 외면에 열수축된 보호피복을 밀착하여 케이블형 이차전지를 제조한다. 열수축 튜브를 사용하여 케이블형 이차전지의 보호피복을 형성하는 본 발명의 제조방법은 건조과정과 같은 후처리 공정이 필요 없으므로 제조방법의 단순화가 가능하며, 연속적인 공정이 가능하다. 또한, 간단히 삽입에 의한 보호피복의 형성이 가능하므로 제조가 용이하다.
이하에서는 일시예에 따른 케이블형 이차전지 및 그 제조방법을 도 1을 참조하여 간략하게 살펴본다.
일 실시예에 따른 소정 형상의 수평 단면을 가지고 길이 방향으로 연장된 본 발명의 케이블형 이차전지(100)는, 그 한쪽 단에 소정 길이로 연장 형성되는 제1 금속탭(111)을 구비하는 와이어형 내부집전체(110); 상기 내부집전체(110)의 표면에 형성되는 내부전극 활물질층(120); 상기 내부전극 활물질층(120)의 외면에 형성되어 있는 분리층(130); 상기 분리층(130)의 외면에 형성되어 있는 외부전극 활물질층(140); 및 상기 외부전극 활물질층(140)의 외면에 형성되어 있으며, 그 한쪽 단에 소정 길이로 연장 형성되는 제2 금속탭(151)을 구비하는 외부집전체(150);를 포함한다.
먼저, 선형의 와이어 형태의 음극 집전체(110)를 준비하고, 그 음극 집전체(110)의 표면에 음극활물질층(120)을 코팅한다. 이러한 코팅방법으로는 일반적인 코팅방법이 적용될 수 있으며, 구체적으로는 전기도금(electroplating) 또는 양극산화처리(anodic oxidation process) 방법이 사용가능하지만, 일정한 간격을 유지하기 위해서는 활물질을 포함하는 전극슬러리를 압출기를 통하여 불연속적으로 압출코팅하는 방법을 사용하여 제조하는 것이 바람직하다. 통하여 불연속적으로 압출코팅하는 방법을 사용하여 제조하는 것이 바람직하다. 또한, 활물질을 포함하는 전극 슬러리를 사용하여 코팅하는 경우에는, 딥코팅(dip coating) 방법 또는 압출기를 사용하여 압출코팅하는 방법을 사용하여 제조하는 것도 가능하다.
이어서, 상기 음극활물질층(120)을 둘러싸도록 전해질층인 분리층(130)을 형성한다. 상기 전해질층인 분리층(130)을 형성하는 방법도 특별히 한정되지는 않지만, 선형인 케이블형 이차전지의 특성상 압출코팅하는 방법을 사용하는 것이 제조하기가 용이하다.
상기 코팅된 전해질인 분리층(130)의 외면에 양극활물질층(140)을 코팅하여 형성한다. 상기 음극활물질층(120)의 코팅방법이 양극활물질층(140)의 코팅에도 동일하게 적용될 수 있다.
그리고, 와이어형 집전체를 준비하여 상기 양극활물질층(140)의 외면에 권선하여 양극 집전체(150)를 형성하여 전극 조립체를 제조한다.
이후에, 상기 음극 집전체(110)의 한쪽 단면에 용접으로 제1 금속탭(111)을 부착하고, 상기 양극 집전체(150)의 한쪽 단면에 용접으로 제2 금속탭(111)을 부착한다.
마지막으로, 상기 전극조립체의 외면을 감싸도록 보호피복을 형성한다. 상기 보호피복은 절연체로서 공기 중의 수분 및 외부충격에 대하여 전극을 보호하기 위해 최외면에 형성한다. 보호피복(160)으로는 통상의 고분자 수지를 사용할 수 있으며, 일례로 PVC, HDPE 또는 에폭시 수지가 사용 가능하다.
또는 이러한 케이블형 이차전지는 음극활물질이 코팅된 음극집전체를 여러 개 사용하는 내부전극을 구비할 수도 있으며, 이때에는 음극과 양극의 밸런스 조정이 용이하고 다수의 전극을 구비하므로 단선의 가능성을 방지할 수 있다.
이하에서는, 또 다른 가능한 실시예를 도 3을 참고하여 설명한다. 이때에는, 외부집전체로 은 페이스트를 준비하여 상기 양극활물질층(340)의 외면에 도포하여 양극 집전체(350)를 형성하여 전극 조립체를 제조하는 과정을 제외하고는 상기 도 1의 제조방법과 동일한 방법으로 케이블형 이차전지를 제조한다.
이하에서는 일 실시예에 따른 금속탭, 누출방지층 및 열수축된 튜브를 포함하는 케이블형 이차전지 및 그 제조방법을 도5를 참고하여 간략하게 살펴본다.
본 발명의 일 실시예에 따른 소정 형상의 수평 단면을 가지고 길이 방향으로 연장된 케이블형 이차전지(400)는 그 한쪽 단에 소정 길이로 연장 형성되는 제1 금속탭(411)과 상기 제1 금속탭(411)의 외면에 형성되는 제1 전해질 누출방지층(412)을 구비하는 와이어형 내부집전체(410); 상기 내부집전체(410)의 표면에 형성되는 내부전극 활물질층(420); 상기 내부전극 활물질층(420)의 외면에 형성되어 있는 분리층(430); 상기 분리층(430)의 외면에 형성되어 있는 외부전극 활물질층(440); 상기 외부전극 활물질층(440)의 외면에 형성되어 있으며, 그 한쪽 단에 소정 길이로 연장 형성되는 제2 금속탭(451)과 상기 제2 금속탭(451)의 외면에 형성되는 제2 전해질 누출방지층(452)을 구비하는 외부집전체(450); 및 상기 외부집전체(450)를 감싸며 밀착되어 있으며 열수축된 튜브를 포함하는 보호피복(460);을 구비한다.
이 때에는 전극조립체를 제조한 이후에, 상기 음극 집전체(410)의 한쪽 단면에 용접으로 제1 전해질 누출방지층(412)이 형성된 제1 금속탭(411)을 부착하고, 상기 양극 집전체(450)의 한쪽 단면에 용접으로 제2 전해질 누출방지층(452)이 형성된 제2 금속탭(451)을 부착하고, 마지막으로, 상기 전극조립체의 외면을 감싸도록 보호피복(460)을 형성한다. PET 계열의 열수축 튜브를 사용하여 상기 제조된 전극 조립체를 삽입한 후에 가열하여 보호피복을 형성하는 것을 제외하고 상기 도 1의 케이블형 이차전지의 제조방법과 동일한 방법으로 케이블형 이차전지를 제조한다.
이하에서는, 또 다른 가능한 실시예를 도 6를 참고하여 설명한다. 이때에는, 외부집전체로 은 페이스트를 준비하여 상기 양극활물질층(540)의 외면에 도포하여 양극 집전체(550)를 형성하여 전극 조립체를 제조하는 과정을 제외하고는 상기 도 5의 케이블형 이차전지의 제조방법과 동일한 방법으로 케이블형 이차전지를 제조한다.
100, 200, 300, 400, 500, 600: 케이블형 이차전지
110, 210, 310,410, 510, 610: 내부집전체
111, 211, 311, 411, 511, 611: 제1 금속탭
120, 220, 320, 420, 520, 620: 내부전극 활물질층
130, 230, 330, 430, 530, 630: 분리층
140, 240, 340, 440, 540, 640: 외부전극 활물질층
150, 250, 350, 450, 550, 650: 외부집전체
151, 251, 351, 451, 551, 651: 제2 금속탭

Claims (28)

  1. 그 한쪽 단에 소정 길이로 연장 형성되는 제1 금속탭을 구비하는 와이어형 내부집전체;
    상기 내부집전체의 표면에 형성되는 내부전극 활물질층;
    상기 내부전극 활물질층의 외면에 형성되어 있는 분리층; 및
    상기 분리층 외면에 형성되고, 외부전극 활물질층과 그 한쪽 단에 소정 길이로 연장되는 제2금속탭을 구비하는 외부집전체를 가지는 외부전극;을 포함하는 소정 형상의 수평 단면을 가지고 길이 방향으로 연장된 케이블형 이차전지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 케이블형 이차전지는, 상기 제1 금속탭의 외면에 형성되는 제1 전해질 누출방지층;
    상기 제2 금속탭 외면에 형성되는 제2 전해질 누출방지층; 및
    상기 외부집전체를 감싸며 밀착되어 있으며 열수축된 튜브를 포함하는 보호피복을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 케이블형 이차전지.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 금속탭 및 상기 제2 금속탭은 서로 독립적으로, 스테인리스스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성탄소, 구리; 카본, 니켈, 티탄 또는 은으로 표면처리된 스테인리스스틸; 알루미늄-카드뮴합금으로 제조된 것을 특징으로 하는 케이블형 이차전지.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제1 전해질 누출방지층 및 제2 전해질 누출방지층은 서로 독립적으로, 열접착성 고분자 필름 또는 열수축 튜브를 포함하는 것을 특징으로 하는 케이블형 이차전지.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 열접착성 고분자 필름은 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리아미드 및 폴리이미드를 포함하는 것을 특징으로 하는 케이블형 이차전지.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 외부전극은, 상기 분리층의 외면을 둘러싸며 형성된 외부전극 활물질층과 상기 외부전극 활물질층의 외면을 둘러싸며 형성된 외부집전체를 구비하거나,
    상기 분리층의 외면을 둘러싸며 형성된 외부집전체와 상기 외부집전체의 외면을 둘러싸며 형성된 외부전극 활물질층을 구비하거나,
    상기 분리층의 외면을 둘러싸며 형성된 외부집전체와 상기 외부집전체의 외면을 둘러싸며 상기 분리층과 접촉하도록 형성된 외부전극 활물질층을 구비하거나, 또는
    상기 분리층의 외면을 둘러싸며 형성된 외부전극 활물질층, 및 상기 외부전극 활물질층 내에 피복되어 있고, 상기 분리층의 외면을 이격된 상태로 둘러싸며 형성된 외부집전체를 구비하는 것을 특징으로 하는 케이블형 이차전지.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 외부집전체는 파이프형 집전체, 권선된 와이어형 집전체, 권선된 시트형 집전체 또는 메쉬형 집전체인 것을 특징으로 하는 케이블형 이차전지.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 외부집전체는 권선된 와어어형 집전체를 포함하는 것을 특징으로 하는 케이블형 이차전지.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 외부집전체는 스테인리스스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성탄소, 구리; 카본, 니켈, 티탄 또는 은으로 표면처리된 스테인리스스틸; 알루미늄-카드뮴합금; 도전재로 표면처리된 비전도성 고분자; 또는 전도성 고분자로 제조된 것을 특징으로 하는 케이블형 이차전지.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 도전재는 폴리아세틸렌, 폴리아닐린, 폴리피롤, 폴리티오펜 및 폴리설퍼니트리드, ITO(Indum Thin Oxide), 은, 팔라듐 및 니켈 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 케이블형 이차전지.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 전도성 고분자는 폴리아세틸렌, 폴리아닐린, 폴리피롤, 폴리티오펜 및 폴리설퍼니트리드 중에서 선택된 1종의 화합물 또는 2종 이상의 혼합물인 고분자인 것을 특징으로 하는 케이블형 이차전지.
  12. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 외부집전체는 전도성 페이스트를 포함하는 것을 특징으로 하는 케이블형 이차전지.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 전도성 페이스트는 금속 페이스트 또는 탄소 페이스트인 것을 특징으로 하는 케이블형 이차전지.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 금속 페이스트는 Ni, Al, Au, Ag, Al, Pd/Ag, Cr, Ta, Cu, Ba 및 ITO 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 금속분말 및 바인더를 포함하는 것을 특징으로 하는 케이블형 이차전지.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 바인더는 아크릴계 수지, 비닐계 수지, 하이드록시 셀룰로스, 메틸셀룰로스, 니트로 셀루로스, 에틸렌 셀룰로스 및 상기 수지들의 변성수지 중에서 선택된 1종의 화합물 또는 2종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 케이블형 이차전지.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 탄소 페이스트는 흑연, 카본블랙 및 탄소나노튜브 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 탄소분말 및 바인더를 포함하는 것을 특징으로 하는 케이블형 이차전지.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 바인더는 아크릴계 수지, 비닐계 수지, 하이드록시 셀룰로스, 메틸셀룰로스, 니트로 셀루로스, 에틸렌 셀룰로스 및 상기 수지들의 변성수지 중에서 선택된 1종의 화합물 또는 2종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 케이블형 이차전지.
  18. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 내부집전체는 스테인리스스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성탄소, 구리; 카본, 니켈, 티탄 또는 은으로 표면처리된 스테인리스스틸; 알루미늄-카드뮴합금; 도전재로 표면처리된 비전도성 고분자; 또는 전도성 고분자로 제조된 것을 특징으로 하는 케이블형 이차전지.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 도전재는 폴리아세틸렌, 폴리아닐린, 폴리피롤, 폴리티오펜 및 폴리설퍼니트리드, ITO(Indum Thin Oxide), 은, 팔라듐 및 니켈 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 케이블형 이차전지.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 전도성 고분자는 폴리아세틸렌, 폴리아닐린, 폴리피롤, 폴리티오펜 및 폴리설퍼니트리드 중에서 선택된 1종의 화합물 또는 2종 이상의 혼합물인 고분자인 것을 특징으로 하는 케이블형 이차전지.
  21. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 내부전극은 음극 또는 양극이고, 상기 외부전극은 이러한 내부전극에 상응하는 양극 또는 음극인 것을 특징으로 하는 케이블형 이차전지.
  22. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 내부전극이 음극이고, 상기 외부전극이 양극인 경우,
    상기 내부전극 활물질층은 천연흑연, 인조흑연, 탄소질재료; 리튬 함유 티타늄 복합 산화물(LTO), Si, Sn, Li, Zn, Mg, Cd, Ce, Ni 또는 Fe인 금속류(Me); 상기 금속류(Me)로 구성된 합금류; 상기 금속류(Me)의 산화물(MeOx); 및 상기 금속류(Me)와 탄소와의 복합체로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나의 활물질 입자 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물을 포함하고,
    상기 외부전극 활물질층은 LiCoO2, LiNiO2, LiMn2O4, LiCoPO4, LiFePO4, LiNiMnCoO2 및 LiNi 1-x-y-zCoxM1yM2zO2(M1 및 M2는 서로 독립적으로 Al, Ni, Co, Fe, Mn, V, Cr, Ti, W, Ta, Mg 및 Mo로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나이고, x, y 및 z는 서로 독립적으로 산화물 조성 원소들의 원자 분율로서 0 ≤ x < 0.5, 0 ≤ y < 0.5, 0 ≤ z < 0.5, x+y+z ≤ 1임)로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나의 활물질 입자 또는 이들 중 2종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 케이블형 이차전지.
  23. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 내부전극이 양극이고, 상기 외부전극이 음극인 경우,
    상기 내부전극 활물질층은 LiCoO2, LiNiO2, LiMn2O4, LiCoPO4, LiFePO4, LiNiMnCoO2 및 LiNi 1-x-y-zCoxM1yM2zO2(M1 및 M2는 서로 독립적으로 Al, Ni, Co, Fe, Mn, V, Cr, Ti, W, Ta, Mg 및 Mo로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나이고, x, y 및 z는 서로 독립적으로 산화물 조성 원소들의 원자 분율로서 0 ≤ x < 0.5, 0 ≤ y < 0.5, 0 ≤ z < 0.5, x+y+z ≤ 1임)로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나의 활물질 입자 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물을 포함하고,
    상기 외부전극 활물질층은 천연흑연, 인조흑연, 탄소질재료; 리튬 함유 티타늄 복합 산화물(LTO), Si, Sn, Li, Zn, Mg, Cd, Ce, Ni 또는 Fe인 금속류(Me); 상기 금속류(Me)로 구성된 합금류; 상기 금속류(Me)의 산화물(MeOx); 및 상기 금속류(Me)와 탄소와의 복합체로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나의 활물질 입자 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 케이블형 이차전지.
  24. 제1항 또는 제2항에 에 있어서,
    상기 분리층은 전해질층 또는 세퍼레이터인 것을 특징으로 하는 케이블형 이차전지.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 전해질층은 PEO, PVdF, PVdF-HFP, PMMA, PAN 또는 PVAC를 사용한 겔형 고분자 전해질; 또는 PEO, PPO(polypropylene oxide), PEI(polyethylene imine), PES(polyethylene sulphide) 또는 PVAc(polyvinyl acetate)를 사용한 고체 전해질; 중에서 선택된 전해질을 포함하는 것을 특징으로 하는 케이블형 이차전지.
  26. 제24항에 있어서,
    상기 전해질층은 리튬염을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 케이블형 이차전지.
  27. 제26항에 있어서,
    상기 리튬염은 LiCl, LiBr, LiI, LiClO4, LiBF4, LiB10Cl10, LiPF6, LiCF3SO3, LiCF3CO2, LiAsF6, LiSbF6, LiAlCl4, CH3SO3Li, CF3SO3Li, (CF3SO2)2NLi, 클로로보란리튬, 저급지방족카르본산리튬 및 테트라페닐붕산리튬 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상인 것을 특징으로 하는 케이블형 이차전지.
  28. 제24항에 있어서,
    상기 세퍼레이터는 에틸렌 단독중합체, 프로필렌 단독중합체, 에틸렌-부텐 공중합체, 에틸렌-헥센 공중합체 및 에틸렌-메타크릴레이트 공중합체로 이루어진 군에서 선택된 폴리올레핀계 고분자로 제조한 다공성 기재; 폴리에스테르, 폴리아세탈, 폴리아미드, 폴리카보네이트, 폴리이미드, 폴리에테르에테르케톤, 폴리에테르설폰, 폴리페닐렌옥사이드, 폴리페닐렌설파이트 및 폴리에틸렌나프탈렌으로 이루어진 군에서 선택된 고분자로 제조한 다공성 기재; 또는 무기물 입자 및 바인더 고분자의 혼합물로 형성된 다공성 기재인 것을 특징으로 하는 케이블형 이차전지.
KR20120123118A 2011-11-02 2012-11-01 케이블형 이차전지 KR101483686B1 (ko)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/KR2012/009205 WO2013066117A1 (ko) 2011-11-02 2012-11-02 케이블형 이차전지
CN201280053807.0A CN104025361B (zh) 2011-11-02 2012-11-02 线缆型二次电池
EP12846759.4A EP2775558B1 (en) 2011-11-02 2012-11-02 Cable-type secondary battery
JP2014539879A JP6129196B2 (ja) 2011-11-02 2012-11-02 ケーブル型二次電池
US13/937,517 US9680155B2 (en) 2011-11-02 2013-07-09 Cable-type secondary battery

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110113516 2011-11-02
KR20110113516 2011-11-02
KR20110113517 2011-11-02
KR1020110113517 2011-11-02

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20130048706A true KR20130048706A (ko) 2013-05-10
KR101483686B1 KR101483686B1 (ko) 2015-01-16

Family

ID=48659691

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR20120123118A KR101483686B1 (ko) 2011-11-02 2012-11-01 케이블형 이차전지

Country Status (6)

Country Link
US (1) US9680155B2 (ko)
EP (1) EP2775558B1 (ko)
JP (1) JP6129196B2 (ko)
KR (1) KR101483686B1 (ko)
CN (1) CN104025361B (ko)
WO (1) WO2013066117A1 (ko)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015057024A1 (ko) * 2013-10-18 2015-04-23 주식회사 엘지화학 케이블 전지용 전극층의 금속탭 용접 방법 및 이에 의하여 제조된 전극
CN105555466A (zh) * 2013-10-18 2016-05-04 Lg化学株式会社 焊接线缆电池的电极层的金属片的方法及由此制造的电极
CN110785878A (zh) * 2017-06-29 2020-02-11 日立化成株式会社 活性物质保持用管、电极和铅蓄电池

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2772979B1 (en) * 2011-10-25 2016-11-23 LG Chem, Ltd. Cable-type secondary battery
EP2770559B1 (en) 2012-12-12 2017-11-22 LG Chem, Ltd. Cable-type secondary battery
JP6316207B2 (ja) 2012-12-12 2018-04-25 エルジー・ケム・リミテッド 二次電池用電極、それを含む二次電池及びケーブル型二次電池
DE102016001287B4 (de) * 2016-02-05 2020-03-05 Switop Gmbh Akkublock mit mehreren Akkuzellen, Verwendung eines Akkublocks in einem elektrischen Gerät und Verfahren zur Herstellung eines Akkublocks
WO2020075513A1 (ja) * 2018-10-12 2020-04-16 株式会社村田製作所 可撓性糸電池及びコネクタ付き可撓性糸電池
DE102018221904A1 (de) * 2018-12-17 2020-06-18 Robert Bosch Gmbh Elektrodeneinheit für eine Batteriezelle, Batteriezelle und Verfahren zur Herstellung einer Elektrodeneinheit
CN110854322A (zh) * 2019-09-20 2020-02-28 杭州乾代科技有限公司 模块化锂电池模组
JP7322731B2 (ja) 2020-01-31 2023-08-08 トヨタ自動車株式会社 全固体電池

Family Cites Families (38)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0770328B2 (ja) * 1986-11-08 1995-07-31 旭化成工業株式会社 二次電池
GB8804860D0 (en) 1988-03-01 1988-03-30 Ici Plc Solid electrolyte devices
US5154993A (en) * 1990-04-27 1992-10-13 Eveready Battery Company, Inc. Electrode strips for coiled assemblies and method of producing them
US5250373A (en) * 1991-09-10 1993-10-05 Wilson Greatbatch Ltd. Internal electrode and assembly method for electrochemical cells
JP3047778B2 (ja) * 1995-06-14 2000-06-05 三菱マテリアル株式会社 チューブ状電池
JP3407501B2 (ja) * 1995-09-29 2003-05-19 松下電器産業株式会社 ポリマ電解質およびそれを用いたリチウム・ポリマ電池
US5795680A (en) * 1995-11-30 1998-08-18 Asahi Glass Company Ltd. Non-aqueous electrolyte type secondary battery
US5750286A (en) * 1996-07-31 1998-05-12 Wilson Greatbatch Ltd. Dual connection tab current collector
US6054233A (en) * 1998-05-08 2000-04-25 Eveready Battery Company, Inc. Destruction controlling mechanism for an electrochemical cell
KR100456647B1 (ko) * 1999-08-05 2004-11-10 에스케이씨 주식회사 리튬 이온 폴리머 전지
JP2001110244A (ja) * 1999-10-12 2001-04-20 Sony Corp バッテリケーブル
JP2001110445A (ja) * 1999-10-12 2001-04-20 Sony Corp コード型バッテリ
US6653018B2 (en) 2000-03-17 2003-11-25 Tdk Corporation Electrochemical device
ITMI20010458A1 (it) 2001-03-06 2002-09-06 Nuvera Fuel Cells Europ Srl Metodo di cortocircuitazione di una cella elettrochimica elementare malfunzionante di una struttura filtro-pressa
JP2005011556A (ja) 2003-06-17 2005-01-13 Ngk Spark Plug Co Ltd 積層型電池およびその製造方法
JP2005085675A (ja) * 2003-09-10 2005-03-31 Nissan Motor Co Ltd ポリマー二次電池、組電池、およびこれを用いた自動車
KR100625892B1 (ko) * 2004-04-12 2006-09-20 경상대학교산학협력단 실형태의 가변형 전지
EP1837333B1 (en) * 2005-01-12 2013-04-10 Otsuka Chemical Co., Ltd. Quaternary ammonium salt, electrolyte, electrolyte solution and electrochemical device
JP2008529208A (ja) * 2005-01-20 2008-07-31 オティコン アクティーセルスカプ 再充電可能なバッテリーを備えた補聴器及び再充電可能なバッテリー
US8576162B2 (en) 2005-03-14 2013-11-05 Sipix Imaging, Inc. Manufacturing processes of backplane for segment displays
KR100742739B1 (ko) 2005-07-15 2007-07-25 경상대학교산학협력단 직조가 쉬운 실 형태의 가변형 전지
WO2007021717A2 (en) * 2005-08-09 2007-02-22 Polyplus Battery Company Compliant seal structures for protected active metal anodes
JP2007095465A (ja) * 2005-09-28 2007-04-12 Sanyo Electric Co Ltd 封口電池及びその製造方法
KR100804411B1 (ko) 2006-01-17 2008-02-20 주식회사 엘지화학 신규한 구조의 전극조립체 및 이를 포함하는 것으로 구성된이차전지
US20090035657A1 (en) * 2006-10-23 2009-02-05 Buiel Edward R Electrode for Hybrid Energy Storage Device and Method of Making Same
KR20090009598A (ko) * 2007-07-20 2009-01-23 경상대학교산학협력단 무선 충전용 선형 전지
US8071251B2 (en) 2007-11-19 2011-12-06 Microcell Corporation Fuel cell module including microcells
JP5553267B2 (ja) 2008-11-04 2014-07-16 国立大学法人岩手大学 不定比チタン化合物、その炭素複合体、それら化合物の製造方法、及びそれら化合物を含むリチウムイオン二次電池用負極活物質、並びにそれを用いたリチウムイオン二次電池
KR101056378B1 (ko) 2009-02-27 2011-08-12 경상대학교산학협력단 실 형태의 전지 제조방법 및 이에 이용되는 실 형태의 전지제조장치
JP2010218986A (ja) 2009-03-18 2010-09-30 Seiko Epson Corp 二次電池用電極の製造方法、二次電池用電極および二次電池
US9083055B2 (en) 2009-05-08 2015-07-14 Samsung Sdi Co., Ltd. Electrode with plural active material layers with different amounts of conductive material for rechargeable lithium battery and method for manufacturing the same and rechargeable lithium battery including the electrode
KR101047243B1 (ko) * 2009-11-18 2011-07-06 주식회사 엘지화학 리튬 이차전지의 전극용 바인더, 이를 구비한 전극 및 리튬 이차전지
KR101590086B1 (ko) * 2010-01-27 2016-02-01 주식회사 엘지화학 리튬 이차전지
WO2011093661A2 (ko) 2010-02-01 2011-08-04 주식회사 엘지화학 케이블형 이차전지
KR101279409B1 (ko) * 2010-02-01 2013-06-27 주식회사 엘지화학 케이블형 이차전지
KR101115922B1 (ko) * 2010-02-02 2012-02-13 주식회사 엘지화학 케이블형 이차전지의 제조방법
US9209463B2 (en) * 2010-03-04 2015-12-08 Samsung Sdi Co., Ltd. Secondary battery and method of fabricating of the secondary battery
KR101363388B1 (ko) 2011-03-11 2014-02-14 주식회사 엘지화학 케이블형 이차전지

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015057024A1 (ko) * 2013-10-18 2015-04-23 주식회사 엘지화학 케이블 전지용 전극층의 금속탭 용접 방법 및 이에 의하여 제조된 전극
CN105555466A (zh) * 2013-10-18 2016-05-04 Lg化学株式会社 焊接线缆电池的电极层的金属片的方法及由此制造的电极
EP3059041A4 (en) * 2013-10-18 2017-01-04 LG Chem, Ltd. Method for welding metal tab of electrode layer for cable battery and electrode manufactured thereby
US9947913B2 (en) 2013-10-18 2018-04-17 Lg Chem, Ltd. Method for welding metal tab of electrode layer for cable battery and electrode manufactured thereby
CN110785878A (zh) * 2017-06-29 2020-02-11 日立化成株式会社 活性物质保持用管、电极和铅蓄电池

Also Published As

Publication number Publication date
US9680155B2 (en) 2017-06-13
JP2015501064A (ja) 2015-01-08
CN104025361B (zh) 2017-06-23
JP6129196B2 (ja) 2017-05-17
EP2775558A4 (en) 2015-04-08
KR101483686B1 (ko) 2015-01-16
CN104025361A (zh) 2014-09-03
WO2013066117A1 (ko) 2013-05-10
EP2775558B1 (en) 2017-05-10
US20130295425A1 (en) 2013-11-07
EP2775558A1 (en) 2014-09-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101506691B1 (ko) 케이블형 이차전지
JP6284910B2 (ja) ケーブル型二次電池
KR101522656B1 (ko) 케이블형 이차전지
JP5923178B2 (ja) ケーブル型二次電池用負極、及びそれを含むケーブル型二次電池
KR101453779B1 (ko) 케이블형 이차전지
KR101483686B1 (ko) 케이블형 이차전지
JP6203219B2 (ja) ケーブル型二次電池
KR101479298B1 (ko) 케이블형 이차전지
KR101542098B1 (ko) 케이블형 이차전지
KR101506690B1 (ko) 케이블형 이차전지
JP2015097203A (ja) ケーブル型二次電池
KR20140062821A (ko) 무선 충전이 가능한 케이블형 이차전지
KR101829856B1 (ko) 길이방향으로 연장된 전극 조립체를 포함하는 케이블형 이차전지 및 파우치형 이차전지
KR20170093753A (ko) 케이블형 이차전지
KR20170056310A (ko) 케이블형 이차전지
JP5997285B2 (ja) ケーブル型二次電池

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application
X091 Application refused [patent]
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180102

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190107

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20200102

Year of fee payment: 6