KR20130116420A - Anode assembly for li secondary battery and method of fabricating the same - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A negative electrode assembly is provided to improve charging speed and charging efficiency by performing the oxidation and the reduction reaction of lithium in electrolyte in which the mobility of the lithium is big. CONSTITUTION: A negative electrode assembly (100A) includes a conductive network layer (10) with conductive wires (10W) including pores (10P), forming a three-dimension, and contacting other network layers by being extended to two different directions. Lithium passes through the pores, and deposited on the conductive wires when a battery is charged, and the lithium is ionized and separated from the conductive wires when the battery is discharged. The deposition and the separation of the lithium is repeated by the charging and the discharging of the battery.

Description

리튬 이차 전지용 음극 조립체 및 이의 제조 방법{Anode assembly for Li secondary battery and method of fabricating the same}Anode assembly for Li secondary battery and method of fabricating the same}

본 발명은 이차 전지 기술에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 리튬 이차 전지용 음극 조립체 및 이의 제조 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a secondary battery technology, and more particularly, to a negative electrode assembly for a lithium secondary battery and a manufacturing method thereof.

최근에 리튬 전지, 리튬 이온 전지, 및 리튬 이온 폴리머 전지와 같은 이차 전지의 수요가 크게 증가하고 있다. 이차 전지는 가역성이 우수한 전극 재료를 사용하여 충전 및 방전이 가능한 전지로서, 양극 및 음극 활물질에 따라 니켈-수소(Ni-MH) 전지, 리튬(Li) 전지, 리튬이온(Li-ion) 전지 등으로 구분될 수 있다. 이러한 이차 전지는 스마트폰, 휴대용 컴퓨터, 및 전자 종이와 같은 IT기기, 또는 자전거 및 전기 자동차와 같은 이동 수단의 전력 공급원으로 그 적용 분야가 점차적으로 확대되고 있다. Recently, the demand for secondary batteries such as lithium batteries, lithium ion batteries, and lithium ion polymer batteries has been greatly increased. A secondary battery is a battery which can be charged and discharged by using an electrode material having excellent reversibility, and is a nickel-hydrogen (Ni-MH) battery, a lithium (Li) battery, a lithium ion (Li-ion) battery, etc. according to a positive electrode and a negative electrode active material. It can be divided into. Such secondary batteries are increasingly being applied as a power source for smart devices such as smart phones, portable computers, and electronic devices such as electronic paper, or vehicles such as bicycles and electric vehicles.

리튬 또는 이의 화합물을 음극 활물질로 사용하는 이차 전지는 고전압과 고에너지 밀도를 가져 그 동안 많은 연구의 대상이 되어왔다. 이러한 리튬 또는 이의 화합물을 음극 활물질로 사용하는 이차 전지는 충전 및 방전에 의한 화학 반응과 자연적 화학 반응이 끊임없이 일어나므로, 금속성 리튬 애노드에서 원하지 않는 결정성 돌기인 수지상 리튬(lithium dendrite)이 형성될 수 있다. Secondary batteries using lithium or a compound thereof as a negative electrode active material have high voltage and high energy density and have been the subject of many studies. In the secondary battery using the lithium or a compound thereof as a negative electrode active material, chemical reactions due to charging and discharging and natural chemical reactions occur constantly, and thus, lithium dendrite, which is an undesirable crystalline protrusion in the metallic lithium anode, may be formed. have.

이차 전지의 내부에 상기 수지상 리튬이 형성되면, 분리막의 기공이 막혀서 이온 물질의 이동이 차단될 수 있고, 이로 인하여 전지의 충전 및 방전 효율이 저하되어 이차 전지의 수명이 단축될 수 있다. 또한, 상기 수지상 리튬이 과도하게 성장하는 경우에, 상기 수지상 리튬이 분리막을 관통하여 이차 전지의 양극 및 음극이 내부 단락될 수도 있다.When the dendritic lithium is formed inside the secondary battery, the pores of the separator may be blocked, and thus the movement of the ionic material may be blocked. As a result, the charging and discharging efficiency of the battery may be reduced, thereby reducing the life of the secondary battery. In addition, when the dendritic lithium is excessively grown, the dendritic lithium may penetrate the separator to short-circuit the positive and negative electrodes of the secondary battery.

따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 충·방전 효율과 수명이 향상된 음극 조립체를 제공하는 것이다. Accordingly, the technical problem to be solved by the present invention is to provide a negative electrode assembly with improved charging and discharging efficiency and lifespan.

또한, 본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 상기 이점을 갖는 음극 조립체의 제조 방법을 제공하는 것이다.
In addition, another technical problem to be solved by the present invention is to provide a method for producing a negative electrode assembly having the above advantages.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 음극 조립체는, 적어도 서로 다른 두 방향들로 연장되어 상호 간에 접촉되고, 표면으로부터 내부로 형성된 기공을 가지면서 3차원 입체를 형성하는 도전성 와이어들을 포함하는 도전성 네트워크층을 포함하며, 상기 전지의 충전시 리튬이 상기 기공을 경과하여 상기 도전성 와이어들 상에 전착되고, 상기 전지의 방전시 상기 도전성 와이어들 상에 전착된 상기 리튬이 이온화되어 탈리되며, 상기 전지의 충전 및 방전에 따라 상기 리튬의 전착과 탈리가 반복된다.The negative electrode assembly according to an embodiment of the present invention for solving the above technical problem, extends in at least two different directions to be in contact with each other, the conductive wire to form a three-dimensional solid with pores formed from the surface to the inside And a conductive network layer including the conductive network layer, wherein lithium is electrodeposited on the conductive wires through the pores when the battery is charged, and the lithium electrodeposited on the conductive wires is ionized and detached when the battery is discharged. As the battery is charged and discharged, electrodeposition and detachment of the lithium are repeated.

일부 실시예에서, 상기 도전성 네트워크층은 부직포 구조를 가질 수 있다. 또한, 다른 실시예에서, 상기 도전성 네트워크층은 격자 구조를 가질 수도 있다. 또한, 상기 도전성 네트워크층의 적어도 일부는 상기 도전성 네트워크층의 내부에서 상기 음극 조립체와 대향하는 양극 방향으로 공극률이 증가될 수 있다.In some embodiments, the conductive network layer may have a nonwoven structure. Further, in another embodiment, the conductive network layer may have a lattice structure. In addition, at least a portion of the conductive network layer may have an increased porosity in the direction of the anode facing the cathode assembly in the conductive network layer.

일부 실시예에서, 상기 도전성 와이어들은 스테인레스강, 니켈, 티타늄, 탄탈륨, 구리, 금, 백금, 루테늄, 은 또는 이들의 합금 중 어느 하나 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 또는, 상기 도전성 와이어들은 리튬 화합물을 포함할 수도 있다. In some embodiments, the conductive wires may comprise any one or combination of stainless steel, nickel, titanium, tantalum, copper, gold, platinum, ruthenium, silver or alloys thereof. Alternatively, the conductive wires may include a lithium compound.

일부 실시예에서, 음극 조립체는, 상기 도전성 네트워크층의 상기 기공 내에 제공되거나 상기 도전성 네트워크층의 표면 상에 결합되는 리튬 및 리튬 화합물 중 어느 하나 또는 이들의 조합을 포함하는 리튬 소스를 더 포함할 수도 있다. 상기 도전성 네트워크층의 상기 기공 내에 제공되는 상기 리튬 소스는 분말 형태를 가질 수 있다. 또한, 상기 도전성 네트워크층의 표면 상에 결합되는 상기 리튬 소스는 리틈 함유 금속 포일일 수 있다.In some embodiments, the negative electrode assembly may further comprise a lithium source comprising any one or a combination of lithium and lithium compounds provided in the pores of the conductive network layer or bonded onto the surface of the conductive network layer. have. The lithium source provided in the pores of the conductive network layer may have a powder form. In addition, the lithium source bonded on the surface of the conductive network layer may be a gap containing metal foil.

일부 실시예에서는, 상기 도전성 네트워크층에 집전용 탭 또는 리드 선이 결합될 수 있다. 상기 음극 조립체는, 상기 도전성 네트워크층의 표면에 인접층과의 접착을 위한 바인더층을 더 포함하며, 상기 바인더층은 선형 바인더들을 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 인접층은 리튬 함유 금속 포일, 집전층, 도전성 네트워크층, 분리막 및 전해질막 중 어느 하나를 포함할 수 있다.In some embodiments, a current collecting tab or lead wire may be coupled to the conductive network layer. The cathode assembly may further include a binder layer on the surface of the conductive network layer for adhesion with an adjacent layer, wherein the binder layer may include linear binders. In this case, the adjacent layer may include any one of a lithium-containing metal foil, a current collector layer, a conductive network layer, a separator, and an electrolyte membrane.

다른 실시예에서, 음극 조립체는, 상기 도전성 네트워크층 내에 상기 도전성 와이어들과 함께 섞여 있는 선형 바인더들을 더 포함할 수도 있다. 이 경우, 상기 음극 조립체는, 상기 상기 도전성 네트워크층에 접착되는 인접층을 더 포함할 수 있으며, 상기 인접층은 리튬 함유 금속 포일, 집전층, 도전성 네트워크층, 분리막 및 전해질막 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
In another embodiment, the negative electrode assembly may further include linear binders mixed with the conductive wires in the conductive network layer. In this case, the negative electrode assembly may further include an adjacent layer adhered to the conductive network layer, and the adjacent layer includes any one of a lithium-containing metal foil, a current collector layer, a conductive network layer, a separator, and an electrolyte membrane. can do.

상기 다른 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 음극 조립체의 제조 방법은, 적어도 서로 다른 두 방향들로 연장되어 상호 간에 접촉되고, 표면으로부터 내부로 형성된 기공을 가지면서 3차원 입체를 형성하는 도전성 와이어들을 포함하는 도전성 네트워크층을 제공하는 단계; 상기 도전성 네트워층에 접착되는 인접층을 제공하는 단계; 상기 인접층과 상기 도전성 네트워크층 사이에 선형 바인더들을 포함하는 바인더층을 제공하는 단계; 및 상기 도전성 네트워크층과 상기 인접층을 압착하는 단계를 포함할 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a negative electrode assembly, which extends in at least two different directions to be in contact with each other, and has a three-dimensional shape with pores formed therein from a surface thereof. Providing a conductive network layer comprising conductive wires to form; Providing an adjacent layer adhered to the conductive network layer; Providing a binder layer comprising linear binders between the adjacent layer and the conductive network layer; And compressing the conductive network layer and the adjacent layer.

상기 다른 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 음극 조립체의 제조 방법은 적어도 서로 다른 두 방향들로 연장되어 상호 간에 접촉되고, 표면으로부터 내부로 형성된 기공을 가지면서 3차원 입체를 형성하는 도전성 와이어들 및 상기 도전성 와이어들과 함께 혼합되는 선형 바인더들을 포함하는 도전성 네트워크층을 제공하는 단계; 상기 도전성 네트워층에 접착되는 인접층을 제공하는 단계; 및 상기 도전성 네트워크층과 상기 인접층을 압착하는 단계를 포함할 수도 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a negative electrode assembly, which extends in at least two different directions to be in contact with each other, and has a three-dimensional shape having pores formed therein from a surface thereof. Providing a conductive network layer comprising conductive wires and linear binders mixed with the conductive wires; Providing an adjacent layer adhered to the conductive network layer; And compressing the conductive network layer and the adjacent layer.

이들 실시예에서, 상기 인접층은, 리튬 함유 금속 포일, 집전층, 도전성 네트워크층, 분리막 및 전해질막 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 또한, 상기 압착하는 단계에서, 상기 바인더층을 가열하는 단계가 더 수행될 수 있다.
In these embodiments, the adjacent layer may include any one of a lithium-containing metal foil, a current collector layer, a conductive network layer, a separator, and an electrolyte membrane. In addition, in the pressing step, the step of heating the binder layer may be further performed.

본 발명의 실시예에 따르면, 표면으로부터 내부로 형성된 기공을 가지면서 3차원 입체를 형성하는 도전성 와이어들을 포함하는 도전성 네트워크층을 포함하고, 상기 전지의 충전과 방전이 상기 도전성 와이어들 상에서 상기 기공을 경과하는 리튬 이온의 전착과 탈리가 반복되어 수행됨으로써, 리튬의 이동도가 큰 전해질 내에서 리튬의 산화 및 환원 반응이 일어나므로, 충전 속도 및 충전 효율이 향상될 수 있다. 또한, 상기 도전성 네트워크층은 이의 내부로 침투한 리튬 이온의 입장에서 볼 때, 3차원 공간 내에서 선형인 반응 자리를 랜덤하게 제공하는 것이어서, 도전성 와이어들의 표면에 전착되는 리튬은 어느 특정 방향으로 질서 있게 성장할 수 없으며, 이로써 수지상 성장과 같은 리튬의 질서 있는 성장이 억제된 음극 조립체가 제공될 수 있다. According to an embodiment of the present invention, there is provided a conductive network layer including conductive wires having conductive pores formed from the surface to form a three-dimensional solid, and the charging and discharging of the battery causes the pores on the conductive wires. By repeatedly performing the electrodeposition and desorption of the elapsed lithium ions, the oxidation and reduction reaction of lithium occurs in the electrolyte having a high mobility of lithium, it is possible to improve the charging rate and charging efficiency. In addition, the conductive network layer randomly provides a linear reaction site in the three-dimensional space from the standpoint of lithium ions penetrated therein, so that lithium electrodeposited on the surface of the conductive wires is ordered in any particular direction. It is possible to provide a negative electrode assembly which cannot grow freely, thereby suppressing orderly growth of lithium such as dendritic growth.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 선형 바인더들을 이용하여 선접촉 또는 점접촉만으로 음극 조립체가 제조될 수 있으므로, 음극의 내부 저항을 증가시키지 않으면서도 우수한 기계적 접착력을 제공하는 음극 조립체의 제조 방법이 제공될 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 유기 용매 없이 가압 및 가열에 의해 선형 바인더의 성능이 발현될 수 있으므로, 상기 유기 용매로 인한 건조 공정과 불순물에 의한 성능 열화가 없으며, 환경 부하가 적은 친환경적인 음극 조립체의 제조 공정을 얻을 수 있다.
According to another embodiment of the present invention, since the negative electrode assembly can be manufactured by only linear contact or point contact using linear binders, there is provided a method of manufacturing a negative electrode assembly that provides excellent mechanical adhesion without increasing the internal resistance of the negative electrode. Can be. In addition, according to an embodiment of the present invention, since the performance of the linear binder can be expressed by pressing and heating without an organic solvent, there is no performance deterioration due to the drying process and impurities due to the organic solvent, environmentally friendly with less environmental load The manufacturing process of a negative electrode assembly can be obtained.

도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 음극 조립체의 사시도이고, 도 1b는 도 1a의 선 I-I'를 따라 절취한 단면도이며, 도 1c는 음극 조립체의 도전성 와이어들을 나타내는 부분 확대도이다.
도 2a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 음극 조립체의 사시도이고, 도 2b는 도 2a의 선 I-I'를 따라 절취한 단면도이다.
도 3a는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 음극 조립체의 사시도이고, 도 3b는 도 3a의 선 I-I'를 따라 절취한 단면도이다.
도 4a 및 도 4b는 각각 본 발명의 실시예에 따른 음극 조립체의 리튬 환원 반응을 설명하기 위한 도전성 네트워크층 내부의 도전성 와이어들의 확대도 및 선 II-II'를 따라 절취한 단면도이며, 도 4c는 100회의 충방전 이후 충전이 완료된 이후에 분석된 도전성 와이어들의 주사전자현미경 사진 이미지이다.
도 5a는 본 발명의 실시예에 따른 음극 조립체의 리튬 산화 반응을 설명하기 위한 도전성 네트워크층 내부의 도전성 와이어들의 확대도이며, 도 5b는 100회의 충방전 이후 방전이 완료된 이후에 분석된 음극 조립체 일부의 주사전자현미경 사진 이미지이다.
도 6a 및 도 6b는 각각 본 발명의 또 다른 실시예들에 따른 음극 조립체들을 도시하는 사시도이다.
도 7a 및 도 7b는 각각 본 발명의 또 다른 실시예들에 따른 음극 조립체들을 도시하는 사시도이다.
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 음극 조립체의 제조 방법을 도시하는 사시도이다.
도 9a는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 음극 조립체의 제조 방법을 도시하는 사시도이며, 도 9b는 제조된 도전성 네트워크층의 부분 확대도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 음극 조립체를 갖는 리튬 이차 전지를 나타내는 도면이다.
1A is a perspective view of a negative electrode assembly according to an embodiment of the present invention, FIG. 1B is a cross-sectional view taken along line II ′ of FIG. 1A, and FIG. 1C is a partially enlarged view illustrating conductive wires of the negative electrode assembly.
2A is a perspective view of a negative electrode assembly according to another embodiment of the present invention, and FIG. 2B is a cross-sectional view taken along the line II ′ of FIG. 2A.
3A is a perspective view of a negative electrode assembly according to still another embodiment of the present invention, and FIG. 3B is a cross-sectional view taken along the line II ′ of FIG. 3A.
4A and 4B are exploded views and cross-sectional views taken along the line II-II 'of the conductive wires inside the conductive network layer for explaining the lithium reduction reaction of the negative electrode assembly according to the embodiment of the present invention. Scanning electron micrograph image of the conductive wires analyzed after the charge is completed after 100 charge and discharge.
FIG. 5A is an enlarged view of conductive wires inside a conductive network layer for explaining lithium oxidation reaction of a negative electrode assembly according to an exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 5B is a part of a negative electrode assembly analyzed after discharge is completed after 100 charge / discharge cycles. Scanning electron micrograph image of.
6A and 6B are perspective views illustrating cathode assemblies according to still other embodiments of the present invention, respectively.
7A and 7B are perspective views illustrating negative electrode assemblies according to still other embodiments of the present invention, respectively.
8A and 8B are perspective views illustrating a method of manufacturing a negative electrode assembly according to various embodiments of the present disclosure.
9A is a perspective view illustrating a method of manufacturing a negative electrode assembly according to still another embodiment of the present invention, and FIG. 9B is a partially enlarged view of the manufactured conductive network layer.
10 is a view showing a lithium secondary battery having a negative electrode assembly according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.  오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. The embodiments of the present invention are described in order to more fully explain the present invention to those skilled in the art, and the following embodiments may be modified into various other forms, It is not limited to the embodiment. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be more faithful and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art.

또한, 이하의 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이며, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는" 는 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. In addition, in the following drawings, the thickness or size of each layer is exaggerated for convenience and clarity of description, the same reference numerals in the drawings refer to the same elements. As used herein, the term "and / or" includes any and all combinations of any of the listed items.

본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다.  본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다.  또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및/또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다. The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. As used herein, the singular forms "a," "an," and "the" include singular forms unless the context clearly dictates otherwise. Also, " comprise "and / or" comprising "when used herein should be interpreted as specifying the presence of stated shapes, numbers, steps, operations, elements, elements, and / And does not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, operations, elements, elements, and / or groups.

본 명세서에서 개시되는 금속 섬유들은 용기 내에서 금속 또는 합금을 용탕 상태로 유지하고, 압축 가스 또는 피스톤과 같은 가압 장치를 이용하여 용기의 사출공을 통하여 상기 용탕을 대기 중에 분출시켜 급냉 응고시키는 것에 의해 제조되거나 집속 인발법에 의해 제조될 수 있으며, 실질적으로 1 cm 이상의 전 길이 범위에서 실질적으로 균일한 두께를 가지고 연속적으로 연장된 일체의 금속 섬유체이다. 상기 금속 섬유들은 금속이 갖는 내열성, 가소성 및 전기 전도성을 가지면서, 섬유 특유의 직조 및 부직포 가공 공정이 가능한 이점을 동시에 가진다. 본 발명은 이러한 금속 섬유의 이점을 전지의 전극 구조체에 적용한 특징들 및 이점들에 관한 것이다. 그러나, 전술한 제조 공정은 예시적일 뿐 본 발명이 이러한 제조 공정에 의해 제한되는 것은 아니다. 상기 사출공의 개수, 크기 및/또는 사출된 용융 금속의 비상을 제어함으로써 금속 섬유들의 두께, 균일도, 부직포와 같은 조직 및 그 종횡비가 제어될 수 있다.The metal fibers disclosed herein are formed by maintaining a metal or alloy in a molten state in a vessel, by quenching and solidifying the molten metal in the atmosphere through an injection hole of the vessel using a pressurization device such as a compressed gas or a piston. It can be made or produced by a condensed drawing method, and is an integral metal fiber body that extends continuously with a substantially uniform thickness over a full length range of substantially 1 cm or more. The metal fibers have the heat resistance, plasticity, and electrical conductivity that the metal has, while at the same time having the advantages of fiber-specific weaving and nonwoven processing. The present invention relates to features and advantages of applying such metal fiber advantages to the electrode structure of a cell. However, the above-described manufacturing process is illustrative only and the present invention is not limited by this manufacturing process. By controlling the number, size, and / or emergence of the injected molten metal, the thickness, uniformity, structure such as nonwoven fabric and aspect ratio of the metal fibers can be controlled.

본 명세서에서 사용되는 '분리막'이란 용어는 상기 분리막과 친화성이 작은 액체 전해질을 사용하는 액체 전해질 전지에서 일반적으로 통용되는 분리막을 포함한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 '분리막'은 전해질이 분리막에 강하게 속박되어, 전해질과 분리막이 동일한 것으로 인식되는 진성 고체 전해질막 및/또는 겔 고체 전해질막을 포함한다. 따라서, 본 명세서에서 사용되는 상기 분리막이란 용어는 명백하게 고체 전해질막 및 겔 고체 전해질막과 구분되어 사용되지 않는 한, 이들 모두를 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
The term 'separation membrane' as used herein includes a separator generally used in a liquid electrolyte battery using a liquid electrolyte having a small affinity with the separator. In addition, the "separation membrane" used herein includes an intrinsic solid electrolyte membrane and / or a gel solid electrolyte membrane in which the electrolyte is strongly bound to the separation membrane, and the electrolyte and the separation membrane are recognized as the same. Therefore, the term separation membrane used herein should be interpreted to include all of them, unless it is clearly distinguished from the solid electrolyte membrane and the gel solid electrolyte membrane.

도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 음극 조립체(100A)의 사시도이고, 도 1b는 도 1a의 선 I-I'를 따라 절취한 단면도이며, 도 1c는 음극 조립체(100A)의 도전성 와이어들(10w)을 나타내는 부분 확대도이다. FIG. 1A is a perspective view of a negative electrode assembly 100A according to an embodiment of the present invention, FIG. 1B is a cross-sectional view taken along line II ′ of FIG. 1A, and FIG. 1C is conductive wires of the negative electrode assembly 100A. A partial enlarged view showing 10w.

도 1a 및 도 1b를 참조하면, 음극 조립체(100A)는 도전성 와이어들(10W)로 이루어진 도전성 네트워크층(10)을 포함할 수 있다. 도전성 네트워크층(10)의 도전성 와이어들(10W)은 적어도 서로 다른 두 방향들로 연장되어 상호 간에 접촉되고, 도전성 네트워크층(10)의 표면으로부터 내부로 형성된 기공(10P)을 가지면서 3차원 입체를 형성할 수 있다. 기공(10P)은 후술하는 바와 같이 전해액이 침투할 수 있으며, 전지의 충방전에 따른 리튬 이온의 이동 경로를 제공할 수 있다.1A and 1B, the cathode assembly 100A may include a conductive network layer 10 made of conductive wires 10W. The conductive wires 10W of the conductive network layer 10 extend in at least two different directions to contact each other, and have a three-dimensional solid shape with pores 10P formed therein from the surface of the conductive network layer 10. Can be formed. The pore 10P may penetrate the electrolyte as described below, and may provide a movement path of lithium ions due to charging and discharging of the battery.

도전성 와이어들(10W)은 금속 섬유들일 수 있다. 다른 실시예에서, 도전성 와이어들(10W)은 폴리머 코어 와이어 또는 탄소 섬유에 금속층이 코팅되어 제공되는 도전성 표면을 가질 수도 있다. 이와 같이, 가벼운 폴리머 코어 와이어 또는 탄소 섬유를 사용하여 도전성 와이어들(10W)을 형성하는 경우, 도전성 와이어들(10W)의 무게가 감소되어 전지의 에너지 밀도 향상이 기대될 수 있다. The conductive wires 10W may be metal fibers. In another embodiment, the conductive wires 10W may have a conductive surface provided with a metal layer coated on a polymer core wire or carbon fiber. As such, when the conductive wires 10W are formed using a light polymer core wire or carbon fiber, the weight of the conductive wires 10W may be reduced, and thus an energy density of the battery may be expected to increase.

또 다른 실시예에서, 도전성 와이어들(10W)은 리튬 소스로서 리튬과 얼로잉(alloyng) 및 디얼로잉(dealloying)이 가능한 리튬과 리튬이 아닌 다른 금속, 준금속, 비금속 또는 이들의 조합 사이의 리튬 화합물로 형성될 수도 있다. 이에 관하여는 후술하도록 한다. In yet another embodiment, the conductive wires 10W are formed between lithium and alloying other than metals, metalloids, nonmetals or combinations thereof that are alloyable and dealloying with lithium as the lithium source. It may be formed of a lithium compound. This will be described later.

바람직하게는, 도전성 와이어들(10W)은 용이하게 제조될 수 있고, 낮은 작동 전위에서 전기화학적으로 비활성인 상기 금속 섬유들이며, 상기 금속 섬유들은 스테인레스강, 니켈, 티타늄 및 구리 또는 이들의 합금 중 어느 하나 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 상기 금속 섬유들의 다른 예로서, 금, 백금, 류테늄 및 은과 같은 귀금속(noble metal) 또는 이들의 합금이 있을 수 있다.Preferably, the conductive wires 10W are the metal fibers which can be easily manufactured and are electrochemically inert at low operating potentials, the metal fibers being any of stainless steel, nickel, titanium and copper or alloys thereof. It may include one or a combination thereof. Other examples of the metal fibers may be noble metals such as gold, platinum, ruthenium and silver or alloys thereof.

도전성 와이어들(10W)은 소정 길이를 갖도록 세그먼트화된 복수 개일 수 있다. 이들은 도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이, 3차원 입체 내에서 부직포 구조를 가질 수 있다. 도전성 와이어들(10W)은 약 2 cm 내지 8 cm 정도의 길이를 갖도록 세그먼트화될 수 있으며, 이들이 휘어지거나 꺽여 서로 엉키고 접촉 또는 결합하여 형성되기 때문에, 내부에 기공(10P)을 가지고 섬유적 특성 때문에 가요성(flexiblility)을 가질 수 있다.There may be a plurality of conductive wires 10W segmented to have a predetermined length. These may have a nonwoven structure within three-dimensional solids, as shown in FIGS. 1A and 1B. The conductive wires 10W can be segmented to have a length of about 2 cm to 8 cm, and because they are formed by bending or tangling and contacting or joining each other, they have pores 10P therein and because of their fibrous properties. It may have flexibility.

일부 실시예에서, 도전성 와이어들(10W)은 0.1 ㎛ 내지 200 ㎛ 범위 내의 두께를 가질 수 있다. 도전성 와이어들(10W)의 두께가 0.1 ㎛ 이하에서는, 인발 또는 사출과 같은 공정을 통한 금속성 도전성 와이어들(10W)의 제조가 어려울 뿐만 아니라, 후술하는 바와 같은 도전성 네트워크를 형성하기 위한 도전성 와이어들(10W)의 인위적인 배열을 위한 취급이 어려울 수 있다. 도전성 와이어들(10W)의 두께가 200 ㎛ 이상인 경우는, 도전성 와이어들(10W)의 체적당 표면적이 감소하여 표면적 증가에 따른 전지 성능의 향상을 얻기 어려울 수 있을 뿐만 아니라, 에너지 밀도가 감소될 수 있다.In some embodiments, the conductive wires 10W may have a thickness in the range of 0.1 μm to 200 μm. When the thickness of the conductive wires 10W is 0.1 μm or less, it is difficult to manufacture the metallic conductive wires 10W through a process such as drawing or injection, and the conductive wires for forming a conductive network as described below ( 10W) can be difficult to handle for artificial arrangements. When the thickness of the conductive wires 10W is 200 μm or more, the surface area per volume of the conductive wires 10W may be reduced, making it difficult to obtain an improvement in battery performance due to the increase in the surface area, and the energy density may be reduced. have.

바람직하게는, 도전성 와이어들(10W)은 0.1 ㎛ 내지 20 ㎛의 두께를 가질 수 있으며, 이 범위 내에서 우수한 가공성과 고에너지 밀도를 얻기 위한 표면적 밀도를 가질 수 있다. 상기 표면적 밀도는, 도전성 와이어들(10W)의 단위 길이당 표면적/부피의 비(예로 원형 단면을 갖는 경우, 4/직경)로 정의되며, 상기 두께 범위에서, 도전성 와이어들(10W)의 표면적 밀도는 2 × 105 (1/m) 내지 4 × 107 (1/m)일 수 있다.Preferably, the conductive wires 10W may have a thickness of 0.1 μm to 20 μm, and may have a surface area density to obtain excellent processability and high energy density within this range. The surface area density is defined as the ratio of the surface area / volume per unit length of the conductive wires 10W (eg 4 / diameter if it has a circular cross section), in the thickness range, the surface area density of the conductive wires 10W. May be 2 × 10 5 (1 / m) to 4 × 10 7 (1 / m).

일부 실시예에서, 도전성 네트워크층(10)의 일 표면에는 집전용 탭(100T)과 전지 내부 전극(미도시)과의 전기적 접속을 위한 리드 선(100W)이 더 제공될 수 있다. 도시하지는 않았지만, 리드 선(100W)은 외부로 연장된 도전성 와이어들(10W) 그 자체이거나, 집전용 탭(100T) 없이 도전성 와이어들(10W)과 솔더링에 의해 직접 결합될 수도 있다.In some embodiments, one surface of the conductive network layer 10 may further be provided with a lead wire 100W for electrical connection between the current collector tab 100T and an internal battery electrode (not shown). Although not shown, the lead wire 100W may be the conductive wires 10W extending outwards or may be directly coupled by soldering to the conductive wires 10W without the current collector tab 100T.

일부 실시예에서, 음극 조립체(100A)는 전지 반응을 위한 리튬 소스를 포함할 수 있다. 상기 리튬 소스는, 도 1c에 도시된 바와 같이, 도전성 네트워크층(10)의 기공(10P) 내에 제공되는 리튬 및 리튬 화합물 중 어느 하나 또는 이들의 조합을 포함하는 입자화된 분말(20P)일 수 있다. 바람직하게는, 상기 리튬 소스는 순수한 리튬 분말일 수 있다. 상기 리튬 화합물은, 예를 들면, 리튬과 얼로잉 및 디얼로잉이 가능한 리튬과 상기 리튬이 아닌 다른 금속, 준금속, 비금속, 또는 이들의 조합 사이의 리튬 화합물로서, 예를 들면, 리튬과 실리콘, 게르마늄, 주석, 납, 안티몬, 비스무스, 아연, 알루미늄, 철, 카드뮴 및 황의 화합물일 수 있다. 그러나, 전술한 리튬 소스 재료들은 예시적이며, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들면, 통상의 애노드용 활물질로 사용되는 공지의 리튬 함유 화합물이 사용될 수도 있다. In some embodiments, negative electrode assembly 100A may include a lithium source for cell reaction. The lithium source may be granulated powder 20P including any one or a combination of lithium and lithium compounds provided in the pores 10P of the conductive network layer 10, as shown in FIG. 1C. have. Preferably, the lithium source may be pure lithium powder. The lithium compound is, for example, a lithium compound between lithium, which can be alloyed and de-alloyed, and a metal other than the lithium, a metalloid, a nonmetal, or a combination thereof, for example lithium and silicon And compounds of germanium, tin, lead, antimony, bismuth, zinc, aluminum, iron, cadmium and sulfur. However, the foregoing lithium source materials are exemplary and the present invention is not limited thereto. For example, a known lithium-containing compound used as a conventional anode active material may be used.

분말 형태로 제공되는 상기 리튬 소스는 전지의 사용 전에 제공되며, 전지의 충전 및 방전 과정을 거치면서 점차 그 양이 일부 또는 전부 소멸될 수 있다. 이 경우, 리튬 소스를 구성하는 다른 금속 원소들은 도전성 네트워크층(10) 내에서 도전재로서 역할할 수 있다. The lithium source, which is provided in powder form, is provided before use of the battery, and may gradually lose some or all of its amount as the battery is charged and discharged. In this case, other metal elements constituting the lithium source may serve as the conductive material in the conductive network layer 10.

일부 실시예에서는, 필요에 따라, 도전재(미도시)가 도전성 네트워크층(10)의 기공(10P) 내에 더 첨가될 수 있다. 상기 도전재는, 예를 들면, 카본 블랙, 아세틸렌블랙, 케첸블랙 및 초미세 그라파이트 입자와 같은 파인 카본(fine carbon), 나노 금속 입자 페이스트, 또는 ITO(indium tin oxide) 페이스트 또는 탄소 나노 튜브와 같은 비표면적이 크고 저항이 낮은 나노 구조체일 수도 있다. 본 실시예에 따른 음극 조립체에서는, 미세 크기를 갖는 도전성 와이어들(100W)이 도전재의 역할과 동일한 역할을 수행할 수 있으므로, 상기 도전재의 첨가에 따른 제조 비용의 상승을 억제할 수 있는 이점이 있다. In some embodiments, a conductive material (not shown) may be further added into the pores 10P of the conductive network layer 10 as needed. The conductive material may be, for example, a fine carbon such as carbon black, acetylene black, ketjen black and ultra fine graphite particles, a nano metal particle paste, or a ratio such as an indium tin oxide paste or a carbon nanotube. It may be a nanostructure having a large surface area and low resistance. In the negative electrode assembly according to the present embodiment, since the conductive wires 100W having a fine size may play the same role as the conductive material, there is an advantage of suppressing an increase in manufacturing cost due to the addition of the conductive material. .

또한, 음극 조립체는 적합한 바인더(또는 결합제라고도 함, 미도시)를 더 포함할 수도 있다. 상기 결합제는, 예를 들면, 폴리프로필렌테레프탈레이트(PPT), 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리아크릴계 수지, 이들의 유도체 또는 이들의 조합일 수 있다. 다른 실시예로서, 상기 결합제는, 슬러리 형태로 사용되는 카르복시 메틸 셀룰로오스(CMC), 폴리부타디엔(polybutadiene), 폴리이소프렌(polyisoprene),폴리부틸 아크릴레이트(polybutyl acrylate), 폴리부틸 메타크릴레이트(polybutyl methacrylate), 폴리하드록시에틸 메타크릴레이트(polyhydroxyethyl methacrylate), 폴리아크릴아미드(polyacrylamide), 폴리이소부틸렌(polyisobutylene), 이소부틸렌-이소프렌 고무(isobutylene-isoprene rubber), 비닐리덴플루오라이드-헥사플루오로프로필렌 코폴리머(PVDF-co-HFP), 폴리비닐리덴플루오라이드(polyvinylidenefluoride: PVDF), 폴리아크릴로니트릴 (polyacrylonitrile), 폴리메틸메타크릴레이트 (polymethylmethacrylate), 폴리테트라불화에틸렌(polytetrafluoroethylene: PTFE), 스틸렌부타디엔 고무(styrenebutadiene rubber: SBR), 부틸 아크릴레이트-스틸렌 공중합체(butyl acrylate-styrene copolymer), 부틸 아크릴레이트-아크릴릭 니트릴 공중합체(butyl acrylate-acrylic nitrile copolymer), 부틸 아크릴레이트-아크릴릭 니트릴-글리시딜 메타클릴레이트 공중합체(butyl acrylate-acrylic nitrile-glycidyl methacrylate copolymer), 이소부틸렌-스티렌 공중합체(isobutylene-styrene copolymer), 에틸렌프로필렌디엔 공중합체(ethylene-propylene-diene copolymer: EPDM), 이들의 유도체 또는 이들의 조합과 같은 동질 중합체, 축합 중합체, 공중합체 및 블록 중합체와 같은 다양한 폴리머계 재료일 수 있다. 그러나, 이들 재료들은 예시적이며, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들면, 상기 결합재는 다른 올레핀계 폴리머, 아크릴계 폴리머, 디엔계 폴리머, 실리콘 함유 폴리머, 비닐계 폴리머, 불소 함유 폴리머, 열경화성 엘라스토머, 천연 고무, 라텍스, 폴리펩티드, 프로테인, 또는 이들의 조합일 수도 있으며, 필요에 따라, 상기 결합제는 도전성을 갖는 폴리머계 재료, 석유 피치, 콜타르일 수도 있다. 바람직하게는, 상기 결합제는, 후술하는 바와 같이 선형 바인더 제조를 위해 섬유화 공정이 용이하고 우수한 결착력을 갖는 폴리머 재료일 수 있다. 이에 관하여는, 도 9a 및 도 9b를 참조하여, 더욱 상세히 후술될 것이다.In addition, the negative electrode assembly may further comprise a suitable binder (also called a binder, not shown). The binder may be, for example, polypropylene terephthalate (PPT), polyethylene (PE), polypropylene (PP), polyethylene terephthalate (PET), polyacrylic resin, derivatives thereof, or a combination thereof. In another embodiment, the binder is carboxy methyl cellulose (CMC), polybutadiene (polybutadiene), polyisoprene, polybutyl acrylate (polybutyl acrylate), polybutyl methacrylate (polybutyl methacrylate) used in the form of a slurry ), Polyhydroxyethyl methacrylate, polyacrylamide, polyisobutylene, isobutylene-isoprene rubber, vinylidene fluoride-hexafluoro Propylene copolymer (PVDF-co-HFP), polyvinylidene fluoride (PVDF), polyacrylonitrile, polymethylmethacrylate, polytetrafluoroethylene (PTFE), styrene Butylbutadiene rubber (SBR), butyl acrylate-styrene copolymer, Butyl acrylate-acrylic nitrile copolymer, butyl acrylate-acrylic nitrile-glycidyl methacrylate copolymer, isobutylene-styrene Various polymer systems such as homopolymers, condensation polymers, copolymers and block polymers such as isobutylene-styrene copolymers, ethylene-propylene-diene copolymers (EPDM), derivatives thereof or combinations thereof It may be a material. However, these materials are illustrative, and the present invention is not limited thereto. For example, the binder may be another olefin polymer, an acrylic polymer, a diene polymer, a silicon-containing polymer, a vinyl polymer, a fluorine-containing polymer, a thermosetting elastomer, a natural rubber, a latex, a polypeptide, a protein, or a combination thereof. If necessary, the binder may be a conductive polymer-based material, petroleum pitch, or coal tar. Preferably, the binder may be a polymer material having an easy binding process and excellent binding force for preparing a linear binder, as described below. This will be described later in more detail with reference to FIGS. 9A and 9B.

본 실시예에 따르면, 전극 조립체(100A)의 양 주면(10U, 10B)으로 모두 리튬의 왕래가 이루어질 수 있으므로, 분리막을 사이에 두고, 양 주면에 대향하여 양극(미도시)을 각각 배치하면, 하나의 음극 조립체를 2 개의 양극이 공유할 수 있게 되어, 두께 대비 에너지 밀도가 큰 전지를 제공할 수 있는 이점이 있다. 그러나, 이는 예시적이며, 전극 조립체(100A)의 양 주면(10U, 10B) 중 어느 하나의 주면에 집전층(도 3a의 100L 참조)이 결합될 수 있으며, 제 1 주면(10B) 측에 집전층(100T)이 결합되면, 제 2 주면(10U) 상에 분리막과 양극이 순차대로 배치될 수도 있다.
According to this embodiment, since both of the main surface (10U, 10B) of the electrode assembly (100A) can be made of both the coming and going of the lithium, so that the separation between the separator, and the anode (not shown) facing each other, respectively, Since two anodes can share one cathode assembly, there is an advantage of providing a battery having a high energy density to thickness. However, this is exemplary, and a current collector layer (see 100L in FIG. 3A) may be coupled to one of the main surfaces 10U and 10B of the electrode assembly 100A, and the collector may be disposed on the first main surface 10B side. When the entire layer 100T is coupled, the separator and the anode may be sequentially disposed on the second main surface 10U.

도 2a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 음극 조립체(100B)의 사시도이고, 도 2b는 도 2a의 선 I-I'을 따라 절취한 단면도이다. 도시된 구성 요소들 중 이전의 도면들의 구성 요소와 동일한 참조 번호를 갖는 구성 요소들에 대하여는 모순되지 않는 한, 전술한 개시 사항을 참조할 수 있다.2A is a perspective view of a negative electrode assembly 100B according to another embodiment of the present invention, and FIG. 2B is a cross-sectional view taken along the line II ′ of FIG. 2A. Reference may be made to the above-described disclosure as long as there is no contradiction with respect to components shown with the same reference numerals as those of the previous figures.

도 2a 및 도 2b를 참조하면, 음극 조립체(100B)는 리튬 소스로서 리튬 및 리튬 화합물 중 어느 하나 또는 이들의 조합을 포함하는 리튬 함유 금속 포일(20L)을 포함하는 점에서 도 1a의 음극 조립체(100A)와 차이를 갖는다. 바람직하게는, 리튬 함유 금속 포일(20L)은 순수한 리튬 포일일 수 있다. 분말 형태의 리튬 소스와 달리, 판상의 리튬 함유 금속 포일(20L)은 분말 형태의 리튬 소스를 적용하는 경우에 비하여, 리튬 함량을 증가시킬 수 있을 뿐만 아니라, 리튬 분말이 차지하는 공간이 제거될 수 있으므로, 도전성 네트워크층의 기공률이 더욱 감소될 수 있으며, 이로써 도전성 네트워크층 내 도전성 와이어들의 선밀도를 증가시켜, 전지 반응의 표면적을 더욱 증가시킬 수 있다. 이러한 전지 반응의 표면적 확장은 전지의 충전 및 방전 속도와 효율을 향상시키는 이점이 있다. 2A and 2B, the negative electrode assembly 100B of FIG. 1A includes a lithium-containing metal foil 20L including any one or a combination of lithium and a lithium compound as a lithium source. 100A). Preferably, the lithium containing metal foil 20L may be pure lithium foil. Unlike the powdered lithium source, the plate-shaped lithium-containing metal foil 20L can not only increase the lithium content, but also can eliminate the space occupied by the lithium powder as compared to the case of applying the powdered lithium source. In addition, the porosity of the conductive network layer can be further reduced, thereby increasing the linear density of the conductive wires in the conductive network layer, thereby further increasing the surface area of the battery reaction. Extending the surface area of the cell reaction has the advantage of improving the charge and discharge rate and efficiency of the battery.

상기 리튬 합금은, 전술한 바와 같이 리튬과 합금화(alloying) 및 탈합금화(dealloying)가 가능한 금속, 준금속, 비금속 또는 이들의 조합과 리튬 사이의 화합물로서, 예를 들면, 실리콘, 게르마늄, 주석, 납, 안티몬, 비스무스, 아연, 알루미늄, 철, 카드뮴, 황 중 어느 하나 또는 이들의 조합과 함께 리튬을 포함하는 화합물일 수 있다. 그러나, 이들 재료들은 예시적이며, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들면, 통상의 애노드용 활물질로 사용되는 공지의 리튬 함유 화합물이 사용될 수 있다. The lithium alloy is a compound between a metal, a metalloid, a nonmetal, or a combination thereof and lithium, which is capable of alloying and dealloying with lithium as described above, for example, silicon, germanium, tin, Lead, antimony, bismuth, zinc, aluminum, iron, cadmium, sulfur, or any combination thereof, or a compound comprising lithium. However, these materials are illustrative, and the present invention is not limited thereto. For example, a known lithium-containing compound used as a conventional anode active material may be used.

리튬 함유 금속 포일(20L)은 도전성 네트워크층(10)의 일 주면 상에 결합될 수 있다. 예를 들면, 리튬 함유 금속 포일(20L)은 양극(미도시)에 대향하는 도전성 네트워크층(10)의 반대쪽 표면, 예를 들면, 도전성 네트워크층(10)의 제 1 주면(도 1a의 10B 참조)에 결합될 수 있다. 리튬 함유 금속 포일(20L)은 전지의 충전 및 방전 과정을 거치면서, 점차 그 양이 일부 또는 전부 소멸될 수 있다. 이렇게 잔류하는 리튬 포일 또는 리튬 화합물의 잔류 포일은 집전체로서 기능할 수도 있다. 그러나, 본 발명의 실시예에서는, 도전성 와이어들(10W) 자체가 3차원 입체 내에서 집전체로서 기능할 수 있으므로, 이러한 포일의 집전체 기능은 필수적인 것은 아니다.The lithium-containing metal foil 20L may be bonded on one main surface of the conductive network layer 10. For example, the lithium-containing metal foil 20L may be formed on an opposite surface of the conductive network layer 10 opposite the anode (not shown), for example, the first main surface of the conductive network layer 10 (see 10B in FIG. 1A). ) May be combined. The lithium-containing metal foil 20L may gradually lose some or all of its amount during the charging and discharging process of the battery. The remaining foil of the lithium foil or the lithium compound may thus function as a current collector. However, in the embodiment of the present invention, since the conductive wires 10W itself can function as a current collector in three-dimensional solid, this current collector function of the foil is not essential.

도 2a에 도시된 실시예에서는, 집전용 탭(100T)이 도전성 네트워크층(10)의 측부에 결합된 것을 예시하고 있지만, 이는 예시적이며, 리튬 함유 금속 포일(20L)에 집전용 탭(100T)과 리드 선(100W), 또는 와이어(100W)만이 결합될 수도 있을 것이다. 일부 실시예에서는, 도전성 네트워크층(10)이 결합된 리튬 함유 금속 포일(20L)의 다른 쪽 주면에도 또 하나의 도전성 네트워크층이 결합되어, 음극 조립체(100B)의 양 주면이 음극으로서 활용될 수도 있다.
In the embodiment shown in FIG. 2A, the current collector tab 100T is coupled to the side of the conductive network layer 10, but this is illustrative, and the current collector tab 100T is attached to the lithium-containing metal foil 20L. ) And the lead wire 100W, or only the wire 100W may be combined. In some embodiments, another conductive network layer is also bonded to the other main surface of the lithium-containing metal foil 20L to which the conductive network layer 10 is bonded, so that both main surfaces of the negative electrode assembly 100B may be utilized as the negative electrode. have.

도 3a는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 음극 조립체(100C)의 사시도이고, 도 3b는 도 3a의 선 I-I'를 따라 절취한 단면도이다. 도시된 구성 요소들 중 이전의 도면들의 구성 요소와 동일한 참조 번호를 갖는 구성 요소들에 대하여는 모순되지 않는 한, 전술한 개시 사항을 참조할 수 있다.3A is a perspective view of a negative electrode assembly 100C according to another embodiment of the present invention, and FIG. 3B is a cross-sectional view taken along the line II ′ of FIG. 3A. Reference may be made to the above-described disclosure as long as there is no contradiction with respect to components shown with the same reference numerals as those of the previous figures.

도 3a 및 도 3b를 참조하면, 전극 조립체(100C)는 도전성 네트워크층((10), 리튬 함유 금속 포일(20L)과 함께 집전층(100L)을 더 포함할 수도 있다. 리드 선(100W)은 집전층(100L)에 결합될 수 있다. 집전층(100T)은 구리 또는 알루미늄과 같은 적합한 금속층일 수 있다.3A and 3B, the electrode assembly 100C may further include a current collector layer 100L together with the conductive network layer 10 and the lithium-containing metal foil 20L. May be coupled to current collector layer 100L. Current collector layer 100T may be a suitable metal layer, such as copper or aluminum.

다른 실시예로서, 도시하지는 않았으나, 리튬 소스로서 리튬 함유 금속 포일(20L) 대신에 리튬 함유 분말(도 1c의 20P 참조)이 첨가될 수도 있으며, 이 경우, 집전층(100L)은 도전성 네트워크층(10)에 직접 결합될 수도 있다.
As another example, although not shown, a lithium-containing powder (see 20P in FIG. 1C) may be added instead of the lithium-containing metal foil 20L as the lithium source, and in this case, the current collector layer 100L may be a conductive network layer ( 10) may be coupled directly.

도 4a 및 도 4b는 각각 본 발명의 실시예에 따른 음극 조립체의 리튬 환원 반응을 설명하기 위한 도전성 네트워크층 내부의 도전성 와이어들의 확대도 및 선 II-II'를 따라 절취한 단면도이며, 도 4c는 100회의 충방전 이후 충전이 완료된 이후에 분석된 도전성 와이어들의 주사전자현미경 사진 이미지이다. 4A and 4B are exploded views and cross-sectional views taken along the line II-II 'of the conductive wires inside the conductive network layer for explaining the lithium reduction reaction of the negative electrode assembly according to the embodiment of the present invention. Scanning electron micrograph image of the conductive wires analyzed after the charge is completed after 100 charge and discharge.

음극 조립체의 도전성 와이어들(10W)은 리튬의 환원 반응을 위한 반응 자리를 제공한다. 전지의 충전시, 양극으로부터 전해질을 통해 음극 조립체로 이동하는 리튬 이온은 도전성 네트워크층(10)의 기공(10P)을 통하여 도전성 네트워크층(10)의 표면으로부터 내부로 전달될 수 있다. 도전성 네트워크층(10)의 내부로 전달된 리튬 이온은 도전성 네트워크층 내부에 3차원적으로 배치되는 선형의 반응 자리를 제공하는 도전성 와이어들에 근접하게 되며, 그 중 선택된 어느 도전성 와이어의 표면에 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이 전착될 것이다. 상기 리튬 이온의 입장에서 인접한 도전성 와이어들 중에 어느 도전성 와이어 상에 리튬 이온이 전착될 것인가는 임의적이며, 공간적으로는 무방향성이다. 따라서, 도전성 와이어들의 표면에 전착되는 리튬은 도전성 네트워크층의 내부 공간 내에서 어느 특정 방향으로 질서 있게 성장하지 않으며, 이로 인하여 도전성 네트워크 내에서 리튬의 수지상 성장은 억제될 수 있다.Conductive wires 10W of the negative electrode assembly provide a reaction site for the reduction reaction of lithium. During charging of the battery, lithium ions moving from the positive electrode to the negative electrode assembly through the electrolyte may be transferred from the surface of the conductive network layer 10 to the interior through the pores 10P of the conductive network layer 10. Lithium ions delivered to the interior of the conductive network layer 10 are in close proximity to the conductive wires that provide a linear reaction site disposed three-dimensionally within the conductive network layer, and on any surface of the conductive wire selected therefrom. It will be electrodeposited as shown in 4a and 4b. From among the conductive wires adjacent to the lithium ions, it is arbitrary and spatially non-directional in which conductive wires lithium ions are electrodeposited. Therefore, lithium electrodeposited on the surface of the conductive wires does not grow in any particular direction in the inner space of the conductive network layer, whereby dendritic growth of lithium in the conductive network can be suppressed.

일 실시예로서, 약 직경 8 ㎛(도 5b의 스케일 참조)의 스테인레스 와이어를 사용하여, 교락과 같은 섬유 공정을 이용하여 부직포 구조를 갖는 도전성 네트워크층을 제조하고, 집전용 탭을 통상의 솔더링 공정을 이용하여 상기 도전성 네트워크층에 결합하였다. 리튬 소스로서 순수 리튬 분말이 사용하여, 상기 도전성 네트워크층의 내부에 상기 리튬 분말을 충전하고, 상기 도전성 네트워크층 상에 전해질층과 양극을 차례로 적층하여 셀을 구성하고, 그 전기적 특성이 평가되었다. 도 4c는 상기 셀에 대하여 100회 이상의 충방전을 수행한 이후에, 최종적으로 상기 셀을 충전한 후 절단하여 얻어진 사진 이미지이다. 스테인레스 와이어들의 표면 상에 리튬이 고르게 전착되어, 도 4b에서의 리튬 피막층(CL)을 형성한 것을 알 수 있다. 섬유 직경은 약 12 내지 14 ㎛ 정도로 굵어졌으며, 리튬 피막층(CL)은 약 2 ㎛ 내지 3 ㎛의 두께를 갖는다. As an example, using a stainless wire of about 8 μm in diameter (see the scale in FIG. 5B), a conductive network layer having a nonwoven structure is fabricated using a fiber process such as entanglement, and the current collector tab is subjected to a conventional soldering process. Was bonded to the conductive network layer. Pure lithium powder was used as a lithium source, the lithium powder was filled in the conductive network layer, and an electrolyte layer and an anode were sequentially stacked on the conductive network layer to form a cell, and the electrical characteristics thereof were evaluated. 4C is a photographic image obtained by cutting and then finally charging the cell after 100 times of charging and discharging of the cell. It can be seen that lithium was evenly deposited on the surfaces of the stainless wires to form the lithium film layer CL in FIG. 4B. The fiber diameter was thickened to about 12 to 14 μm, and the lithium film layer CL has a thickness of about 2 μm to 3 μm.

본 발명의 일부 실시예에서는, 충전시 형성된 리튬 피막층의 부피가 내부의 도전성 와이어의 부피보다 더 클 수 있다. 일반적으로, 얼로잉 및 디얼로잉 기구 또는 인터컬레이션 및 디인터컬레이션 기구에 따라 리튬과 가역 반응을 하는 활물질은 리튬보다 부피가 크다. 그에 따라, 일반적으로 전극 내에서 상기 활물질이 차지하는 부피는 전지 반응에 참여하는 리튬의 점유 부피보다 크다. 그러나, 본 발명의 일부 실시예에서는, 음극 조립체 내에서 점유하는 도전성 와이어들의 부피가 반응에 참여하는 리튬의 점유 부피가 보다 작을 수 있어, 동일한 리튬 부피를 기준으로, 종래의 활물질을 사용하는 경우에 비해 음극 조립체의 크기를 감소시킬 수 있는 이점이 있다.In some embodiments of the present invention, the volume of the lithium coating layer formed during charging may be larger than the volume of the conductive wire therein. In general, an active material that reversibly reacts with lithium according to the alloying and dealloing mechanism or the intercalation and deintercalation mechanism is bulkier than lithium. Accordingly, the volume occupied by the active material in the electrode is generally larger than the occupied volume of lithium participating in the battery reaction. However, in some embodiments of the present invention, the volume of conductive wires occupying in the negative electrode assembly may be smaller than that of lithium participating in the reaction, so that when using conventional active materials based on the same lithium volume, There is an advantage that can reduce the size of the negative electrode assembly.

충전 동안 리튬 화합물과 같은 음극 활물질에서 일어나는 인터컬레이션이나 얼로잉과 같은 리튬화(lithiation) 반응에 비해 도전성 와이어에 전착되는 것이 열역학적으로 더 안정한 에너지 상태를 가지므로, 전극 조립체 내에서 일어나는 리튬의 환원 반응은 도전성 와이어 상에서 지배적으로 일어난다. 도 4c는 이러한 사실을 뒷받침하는 것으로서, 리튬 함유 합금이 리튬 소스로서 사용된 경우에, 리튬의 환원 반응은 도전성 와이어 상에서 선택적으로 또는 지배적으로 일어나고, 리튬 함유 합금 분말은 점차 소멸될 수 있다. Reduction of lithium in the electrode assembly, since electrodeposition to conductive wires has a thermodynamically stable energy state compared to lithiation reactions such as alloying or intercalation that occurs in negative active materials such as lithium compounds during charging. The reaction predominantly occurs on the conductive wires. 4C supports this fact, in the case where a lithium containing alloy is used as the lithium source, the reduction reaction of lithium occurs selectively or dominantly on the conductive wire, and the lithium containing alloy powder may gradually disappear.

전술한 실시예는, 리튬 소스로서 리튬 분말을 사용한 경우이지만, 리튬 소스로서 리튬 함유 포일 또는 리튬 화합물 함유 도전성 와이어를 사용한 경우도 동일하다. 예를 들면, 리튬 소스로서 리튬 화합물로 도전성 와이어들을 형성한 경우에, 방전시 디얼로잉에 의해 외부로 제공된 리튬은 충전 시 도전성 와이어에 의해 리튬의 환원이 이루어질 수 있으며, 이러한 리튬의 환원은 도전성 와이어들의 표면 상에서 얼로잉과 같은 리튬화 반응을 통해 먼저 수행될 수는 있지만, 미소한 얼로잉 층이 형성되면 이후 리튬이 도전성 와이어 상에 전착되는 지속적인 과정을 통하여 상기 리튬의 환원은 완성된다. Although the Example mentioned above is a case where lithium powder is used as a lithium source, it is the same also when the lithium containing foil or the lithium compound containing conductive wire is used as a lithium source. For example, in the case where conductive wires are formed of a lithium compound as a lithium source, lithium provided to the outside by de-alloing during discharge may be reduced by lithium by conductive wire when charging, and the reduction of lithium is conductive Although it may be performed first through a lithiation reaction such as alloying on the surface of the wires, the reduction of the lithium is completed through a continuous process in which lithium is electrodeposited on the conductive wire once a microalloy layer is formed.

이와 같이, 본 발명의 실시예에 따르면, 전지의 충전, 즉 리튬의 환원 반응이 도전성 네트워크층 내에서, 층상 구조 내의 리튬 확산을 수반하는 리튬 삽입 및 리튬 합금화 반응에 의해서가 아니라, 리튬의 이동도가 큰 전해질 내에서의 전착 과정에 의해 지배적으로 또는 선택적으로 이루어질 수 있으므로, 충전 속도가 증가하고, 충전 효율이 향상될 수 있다.Thus, according to an embodiment of the present invention, the mobility of lithium is not caused by charging of the battery, i.e., by the lithium insertion and lithium alloying reaction involving lithium diffusion in the layered structure, in the conductive network layer. Can be predominantly or selectively made by an electrodeposition process in a large electrolyte, so that the charging speed can be increased and the charging efficiency can be improved.

다시, 도 4c를 참조하면, 도전성 네트워크층 내부에서 리튬의 환원에 따른 수지상 성장은 나타나지 않는다. 이는 도전성 네트워크층 내에서 3차원적으로 배열되는 도전성 와이어들은, 도전성 네트워크층의 내부로 침투한 리튬 이온의 입장에서 볼 때, 3차원 공간 내에서 선형인 반응 자리를 랜덤하게 제공하는 것이어서, 도전성 와이어들의 표면에 전착되는 리튬은 도전성 네트워크층의 내부 공간 내에서 어느 특정 방향으로 질서 있게 성장할 수 없다. 그 결과, 본 발명의 실시예에 따르면, 도전성 네트워크층의 내부에서 수지상 성장과 같은 리튬의 질서 있는 성장이 억제될 수 있다. 만약 도전성 네트워크층 내에서 리튬의 수지상 성장이 발생하더라도, 리튬 수지체가 부착된 도전성 와이어에 인접하는 다른 도전성 와이어에 상기 리튬 수지체가 성장하여 도달하면, 상기 리튬 수지체의 성장은 종료될 수 있어, 도전성 네트워크층 외부, 예를 들면, 분리막을 넘어 리튬의 수지상 성장이 지속화되지 않을 수 있다.
Referring again to FIG. 4C, dendritic growth due to reduction of lithium does not appear in the conductive network layer. This means that the conductive wires arranged three-dimensionally in the conductive network layer randomly provide linear reaction sites in the three-dimensional space from the standpoint of lithium ions penetrating into the conductive network layer. Lithium electrodeposited on the surface of the field cannot grow in any particular direction in the inner space of the conductive network layer. As a result, according to the embodiment of the present invention, orderly growth of lithium such as dendritic growth in the conductive network layer can be suppressed. If dendritic growth of lithium occurs in the conductive network layer, the growth of the lithium resin body may be terminated when the lithium resin body grows and reaches another conductive wire adjacent to the conductive wire with the lithium resin body attached thereto. The dendritic growth of lithium may not be sustained outside the conductive network layer, for example, beyond the separator.

도 5a는 본 발명의 실시예에 따른 음극 조립체의 리튬 산화 반응을 설명하기 위한 도전성 네트워크층 내부의 도전성 와이어들의 확대도이며, 5b는 100회의 충방전 이후 방전이 완료된 이후에 분석된 도전성 와이어들의 주사전자현미경 사진 이미지이다.5A is an enlarged view of conductive wires inside a conductive network layer for explaining a lithium oxidation reaction of a negative electrode assembly according to an embodiment of the present invention, and 5B is a scan of conductive wires analyzed after discharge is completed after 100 charge / discharge cycles. An electron micrograph image.

도 4a 내지 도 4c를 참조하여 전술한 바와 같이 전지의 충전 동안 도전성 네트워크층 상에 전착된 리튬 피막층(CL)은, 전지의 방전시 이온화되어 도전성 와이어들의 표면으로부터 탈리(벗겨짐)될 수 있다. 도 5a를 참조하면, 전지의 방전시 리튬 피막층(CL)은 탈리되어 도전성 와이어들(10W)의 표면이 다시 노출될 것이다.As described above with reference to FIGS. 4A to 4C, the lithium film layer CL electrodeposited on the conductive network layer during charging of the battery may be ionized during discharge of the battery and detached from the surface of the conductive wires. Referring to FIG. 5A, when the battery is discharged, the lithium film layer CL may be detached to expose the surfaces of the conductive wires 10W again.

도 5b를 참조하면, 100회 이상 충방전이 수행되고, 전지에 외부 부하를 연결하여 전지가 완전히 방전이 되면, 리튬 피막층(CL)은 사라지고 도전성 네트워크층의 스테인레스 와이어들의 표면이 노출될 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 도전성 네트워크층의 기공에 의해 전해질이 도전성 네트워크층의 내부로 고르게 함침될 수 있으며, 이로써 도전성 와이어들에 전착된 리튬은 도전성 네트워크층 전 부피에 걸쳐 균일하게 리튬 산화 과정을 겪을 수 있으며, 리튬 이온의 과잉 소모는 나타나지 않음을 알 수 있다. 이와 같이, 리튬의 산화 과정이 완료되면, 도전성 와이어들의 두께는 감소된다.Referring to FIG. 5B, when charging and discharging is performed 100 times or more, and the battery is completely discharged by connecting an external load to the battery, the lithium film layer CL may disappear and the surfaces of the stainless wires of the conductive network layer may be exposed. According to an embodiment of the present invention, the electrolyte may be evenly impregnated into the conductive network layer by the pores of the conductive network layer, whereby lithium electrodeposited on the conductive wires is uniformly oxidized over the entire volume of the conductive network layer. It can be seen that the excessive consumption of lithium ions does not appear. As such, upon completion of the oxidation process of lithium, the thickness of the conductive wires is reduced.

본 발명의 실시예에 따르면, 음극 조립체 내에서, 리튬의 수지상 성장에 따른 전지의 내부 단락의 문제가 없이 리튬 금속의 표준 전극 전위(0.0 V)를 그대로 기전력으로 이용할 수 있으므로, 전지의 용량을 이론 용량에 근접시킬 수 있어, 에너지 밀도의 최대화가 가능하다. 또한, 리튬의 환원시 리튬의 과잉 소모와 같은 음극의 비가역성이 나타나지 않으므로, 결과적으로 양극의 가역 용량을 증가시켜 전지의 용량을 향상시키는데 기여할 수도 있다.According to the embodiment of the present invention, since the standard electrode potential (0.0 V) of lithium metal can be used as electromotive force without the problem of internal short circuit of the battery due to dendritic growth of lithium, the capacity of the battery Close to the capacity, it is possible to maximize the energy density. In addition, since irreversibility of the negative electrode, such as excessive consumption of lithium, does not appear upon reduction of lithium, it may also contribute to improving the capacity of the battery by increasing the reversible capacity of the positive electrode.

또한, 음극 집전층 상에 음극 활물질을 슬러리 코팅하여 형성하는 종래의 음극 조립체와 비교시, 본 발명의 실시예에 따르면, 도전성 네트워크층 내의 기공이 리튬 이온을 위한 통로를 제공하기 때문에 리튬 이온의 이동도가 도전성 네트워크층에 의해 제약되지 않고, 실질적으로 분리막 또는 전해질막에 의해 결정되므로, 리튬 이온의 이동도가 종래의 음극 조립체에 비하여 획기적으로 향상될 수 있다. 그에 따라, 본 발명의 실시예에 따르면, 이차 전지의 충전 및 방전의 효율이 향상될 수 있다. In addition, compared with the conventional negative electrode assembly formed by slurry coating a negative electrode active material on the negative electrode current collector layer, according to an embodiment of the present invention, the movement of lithium ions because the pores in the conductive network layer provides a passage for lithium ions Since the figure is not limited by the conductive network layer and is substantially determined by the separator or the electrolyte membrane, the mobility of lithium ions can be significantly improved as compared with the conventional negative electrode assembly. Accordingly, according to the embodiment of the present invention, the efficiency of charging and discharging the secondary battery can be improved.

또한, 도전성 네트워크층은 전지의 충방전에 따라 도전성 와이어들 상에 리튬이 전착 및 탈리되면서 도전성 와이어들의 부피 변화를 겪을 수 있다. 그러나, 이러한 도전성 와이어들의 부피 변화에도 불구하고, 도전성 네트워크층 내의 기공에 의해 도전성 네트워크층 전체의 부피 변화는 완화될 수 있다. 그 결과, 본 발명의 실시예에 따르면, 전지 패키지의 내의 기계적 안정성이 확보될 수 있다. 전술한 실시예에 관한 특징 및 이점들은 스테인레스 와이어에 대하여 설명하고 있지만, 리튬의 전착과 탈리에 의해 전지 반응이 일어날 수 있다라면, 다른 재료의 도전성 와이어들도 적용될 수 있을 것이다.
In addition, the conductive network layer may undergo a volume change of the conductive wires as lithium is electrodeposited and detached on the conductive wires as the battery is charged and discharged. However, despite the volume change of the conductive wires, the volume change of the entire conductive network layer can be mitigated by the pores in the conductive network layer. As a result, according to the embodiment of the present invention, the mechanical stability of the battery package can be secured. Although the features and advantages of the above embodiments are described for stainless wires, conductive wires of other materials could also be applied, as long as the cell reaction could occur by lithium electrodeposition and desorption.

도 6a 및 도 6b는 각각 본 발명의 또 다른 실시예들에 따른 음극 조립체들(100D, 100E)을 도시하는 사시도이다. 도시된 구성 요소들 중 이전의 도면들의 구성 요소와 동일한 참조 번호를 갖는 구성 요소들에 대하여는 모순되지 않는 한, 전술한 개시 사항을 참조할 수 있다. 6A and 6B are perspective views illustrating cathode assemblies 100D and 100E, respectively, in accordance with yet other embodiments of the present invention. Reference may be made to the above-described disclosure as long as there is no contradiction with respect to components shown with the same reference numerals as those of the previous figures.

도 6a를 참조하면, 음극 조립체(100D)의 도전성 네트워크층(10)은 내부에 기공(10P)을 가지면서 3차원 입체를 형성하는 도전성 네트워층(10)을 포함할 수 있다. 도전성 네트워크층(10)은 평행하게 연장되어 서로 교차하는 도전성 와이어들(10W_1, 10W_2)에 의해 형성된 격자 구조를 가질 수 있다. 상기 격자 구조는 3차원 입체를 형성하도록 도전성 와이어들(10w)로 이루어진 2 이상의, 예를 들면, 제 1 및 제 2 서브 네트워크층(10_1, 10_2)이 적층되어 제공되며, 이러한 서브 네트워크층(10_1, 10_2)의 적층에 의해 내부에 기공(10P)이 제공될 수 있다.Referring to FIG. 6A, the conductive network layer 10 of the negative electrode assembly 100D may include a conductive network layer 10 having a pore 10P therein and forming a three-dimensional shape. The conductive network layer 10 may have a lattice structure formed by conductive wires 10W_1 and 10W_2 that extend in parallel and cross each other. The lattice structure is provided by stacking two or more, for example, first and second sub network layers 10_1 and 10_2 made of conductive wires 10w to form a three-dimensional solid, and such a sub network layer 10_1. , The pores 10P may be provided therein by lamination of 10_2.

전술한 바와 같이, 음극 조립체(100D)는 리튬 소스를 더 포함할 수 있다. 도 6a에 도시된 바와 같이, 상기 리튬 소스는 리튬 함유 금속 포일(20L)일 수 있다. 일부 실시예에서, 도전성 네트워크층(10)은 리튬 함유 금속 포일(20L)의 접촉 표면에서 이면으로 연장되어 리튬 함유 금속 포일(20l)을 감쌀 수도 있다. 도전성 와이어들(10W_1, 10W_2)은 적어도 일부가 일체로 연장된 하나의 섬유체로서 리튬 함유 금속 포일(20L)을 감쌀 수 있다. 일부 실시예에서는, 도 6a에 도시된 바와 같이, 도전성 네트워크층(10)의 일부, 제 1 서브 네트워크층(10_1)만이 리튬 함유 금속 포일(20l)을 감싸고, 제 2 서브 네트워크층(10_2)은 제 1 서브 네트워크층(10_1)에 적층될 수 있다.As described above, the negative electrode assembly 100D may further include a lithium source. As shown in FIG. 6A, the lithium source may be a lithium-containing metal foil 20L. In some embodiments, the conductive network layer 10 may extend from the contact surface of the lithium containing metal foil 20L to the backside to surround the lithium containing metal foil 20l. The conductive wires 10W_1 and 10W_2 may surround the lithium-containing metal foil 20L as one fiber body at least partially extending integrally. In some embodiments, as shown in FIG. 6A, only a portion of the conductive network layer 10, only the first sub network layer 10_1, surrounds the lithium containing metal foil 20l, and the second sub network layer 10_2 is It may be stacked on the first sub network layer 10_1.

다른 실시예에서, 상기 리튬 소스는, 상기 리튬 함유 금속 포일(20L)과 함께 또는 이들 대체하여, 리튬의 탈합금화(dealloying)가 가능한 금속, 준금속, 비금속 원소를 포함하는 리튬의 화합물을 포함하는 분말 형태로 또는 순수한 리튬 분말로서 도전성 네트워크층(10)의 기공 내에 제공되거나, 이들 리튬 화합물로 도전성 와이어들(10)을 형성함으로써 제공될 수 있다. In another embodiment, the lithium source comprises a compound of lithium including metals, metalloids, and nonmetallic elements capable of dealloying lithium, together with or in place of the lithium-containing metal foil 20L. It may be provided in the form of powder or as pure lithium powder in the pores of the conductive network layer 10 or by forming the conductive wires 10 with these lithium compounds.

이와 같이 제공된 상기 리튬 소스는 전지의 충전 및 방전에 따른 리튬의 산화 및 환원 반응이 도전성 와이어들의 전착과 탈리에 의해 지배적으로 일어나면서, 전지의 사용에 따라 그 양이 일부 또는 전부 소멸될 수 있다. 이 경우, 리튬 소스를 구성하는 리튬 화합물의 다른 금속 원소들은 도전성 네트워크층(10) 내에서 도전재로서 역할할 수 있다. The lithium source provided as described above may be partially or totally dissipated according to the use of the battery, while the oxidation and reduction reaction of lithium according to the charging and discharging of the battery occurs predominantly by electrodeposition and detachment of the conductive wires. In this case, other metal elements of the lithium compound constituting the lithium source may serve as the conductive material in the conductive network layer 10.

또 다른 실시예에서, 도 6b를 참조하면, 음극 조립체(100E)는 또 다른 구조의 3차원 입체를 형성하는 도전성 네트워크층(10)을 포함할 수 있다. 도전성 네트워크층(10)은 직조된 도전성 와이어들(10W_1, 10W_2)에 의해 형성된 격자 구조를 가질 수 있다. 상기 직조 구조는 3차원 입체를 형성하도록 도전성 와이어들(10W)로 이루어진 2 이상의, 예를 들면, 제 1 및 제 2 서브 네트워크층(10_1, 10_2)이 적층되어 제공되거나, 연속적인 하나의 도전성 네트워크층을 겹치도록 권취하여 제공될 수도 있으며, 이에 의해 내부에 기공을 가질 수 있다.In another embodiment, referring to FIG. 6B, the cathode assembly 100E may include a conductive network layer 10 that forms a three-dimensional conformation of another structure. The conductive network layer 10 may have a lattice structure formed by woven conductive wires 10W_1 and 10W_2. The woven structure is provided by stacking two or more, for example, first and second sub-network layers 10_1 and 10_2 made of conductive wires 10W to form a three-dimensional solid, or one continuous conductive network. It may be provided by winding up layers so as to have pores therein.

전술한 바와 같이, 음극 조립체(100E)는 리튬 소스를 더 포함할 수 있으며, 도 6b에 도시된 리튬 소스는 리튬 함유 금속 포일(20l)이다. 그러나, 이는 예시적이며, 상기 리튬 소스는, 상기 리튬 함유 금속 포일(20l)과 함께 또는 이들 대체하여, 분말 형태로 도전성 네트워크층(10)의 기공 내에 제공될 수 있으며, 상기 분말 형태의 소스는 순수한 리튬 분말 또는 리튬의 디얼로잉이 가능한 리튬과 리튬 이외의 다른 금속, 준금속, 비금속 원소를 포함하는 리튬 화합물을 포함하는 리튬 화합물 분말일 수 있다. 또한, 전술한 리튬 화합물로 도전성 와이어들(10)을 형성함으로써 상기 리튬 소스가 제공될 수 있다. As described above, the negative electrode assembly 100E may further include a lithium source, and the lithium source shown in FIG. 6B is a lithium containing metal foil 20l. However, this is exemplary, and the lithium source may be provided in the pores of the conductive network layer 10 in powder form, together with or in place of the lithium containing metal foil 20l, the source in powder form It may be a pure lithium powder or a lithium compound powder including a lithium compound including lithium and other metals, metalloids, and nonmetallic elements other than lithium and lithium capable of de-alloying lithium. In addition, the lithium source may be provided by forming the conductive wires 10 with the above-described lithium compound.

음극 조립체(100D, 100E)의 도전성 와이어들(10W)은 섬유적 특성으로 인하여 도 6a 및 도 6b에 도시된 격자 구성을 갖도록 제조될 수 있다. 이러한 구성은 도 1a 내지 도 5b의 부직포 구조를 갖는 도전성 와이어들(10W)에 비교시, 도전성 와이어들이 비교적 규칙적인 배열을 갖지만, 전지의 충전시 도전성 네트워크층(10)의 기공을 통하여 3차원 입체 내부로 이동하는 리튬 이온의 입장에서는, 3차원적인 선형 환원 자리는 랜덤할 수 있어, 리튬의 수지상 성장이 억제될 수 있다. 도전성 네트워크의 또 다른 예로서, 일반적인 섬유 공정을 통해 얻어질 수 있는 편물 구조, 다층포 구조를 가질 수 있다.
The conductive wires 10W of the cathode assemblies 100D, 100E can be manufactured to have the lattice configuration shown in FIGS. 6A and 6B due to the fibrous properties. This configuration has a relatively regular arrangement as compared to the conductive wires 10W having the nonwoven structure of FIGS. 1A to 5B, but the three-dimensional three-dimensional structure is made through the pores of the conductive network layer 10 during charging of the battery. From the standpoint of lithium ions moving inside, the three-dimensional linear reduction sites can be random, so that dendritic growth of lithium can be suppressed. As another example of the conductive network, it may have a knitted structure, a multilayer fabric structure that can be obtained through a general fiber process.

도 7a 및 도 7b는 각각 본 발명의 또 다른 실시예들에 따른 음극 조립체들(100F, 100G)을 도시하는 사시도이다. 도시된 구성 요소들 중 이전의 도면들의 구성 요소와 동일한 참조 번호를 갖는 구성 요소들에 대하여는 모순되지 않는 한, 전술한 개시 사항을 참조할 수 있다.7A and 7B are perspective views illustrating cathode assemblies 100F and 100G, respectively, according to still other embodiments of the present invention. Reference may be made to the above-described disclosure as long as there is no contradiction with respect to components shown with the same reference numerals as those of the previous figures.

도 7a 및 도 7b를 참조하면, 음극 조립체(100F, 100G)의 도전성 네트워크층(10)은 공극률이 양극 방향으로 증가되는 3차원 입체를 형성한다. 일부 실시예에서는, 공극률이 서로 다른 서브 도전성 네트워크층들을 적층하여 변화하는 공극률을 제공할 수도 있다. 예를 들면, 도 7a에 도시된 바와 같이, 제 1 공극률을 갖는 부직포 구조의 제 1 서브 도전성 네트워크층(10_1) 상에 양극 방향으로 상기 제 1 공극률보다 더 큰 제 2 공극률을 갖는 부직포 구조의 제 2 서브 도전성 네트워크층(10_2)을 적층함으로써 제공될 수 있다. 이와 유사하게, 도 7b에 도시된 바와 같이, 제 1 공극률을 갖는 격자 구조의 제 1 서브 도전성 네트워크층(10_1) 상에 양극 방향으로 상기 제 1 공극률보다 더 큰 제 2 공극률을 갖는 격자 구조의 제 2 서브 도전성 네트워크층(10_2)을 적층함으로써 제공될 수 있다.7A and 7B, the conductive network layers 10 of the cathode assemblies 100F and 100G form a three-dimensional solid state in which the porosity is increased in the anode direction. In some embodiments, subconductive network layers having different porosities may be stacked to provide varying porosities. For example, as illustrated in FIG. 7A, a nonwoven fabric having a second porosity greater than the first porosity in the anode direction is formed on the first sub conductive network layer 10_1 of the nonwoven fabric having the first porosity. It may be provided by stacking two sub conductive network layers 10_2. Similarly, as shown in FIG. 7B, the lattice structure having the second porosity greater than the first porosity in the anode direction on the first sub-conductive network layer 10_1 having the first porosity is formed. It may be provided by stacking two sub conductive network layers 10_2.

서브 도전성 네트워크층들(10_2)의 공극률은 도전성 와이어들의 밀도를 조절함으로써 제어될 수 있다. 예를 들면, 제 1 서브 도전성 네트워크층(10_1) 과 제 2 서브 도전성 네트워크층(10_2)이 서로 동일한 부피를 갖는 경우에, 제 2 서브 도전성 네트워크층(10_2)의 도전성 와이어들의 밀도는 제 1 서브 도전성 네트워크층(10_1)의 도전성 와이어들의 밀도보다 작을 수 있다. 그에 따라, 도전성 네트워크층(10)은 양극 방향으로 갈수록 기공(10P_1, 10P_2)의 크기가 증가하게 된다.The porosity of the sub conductive network layers 10_2 can be controlled by adjusting the density of the conductive wires. For example, when the first sub conductive network layer 10_1 and the second sub conductive network layer 10_2 have the same volume, the density of the conductive wires of the second sub conductive network layer 10_2 is equal to the first sub conductive network layer 10_1. It may be less than the density of the conductive wires of the conductive network layer 10_1. Accordingly, the size of the pores 10P_1 and 10P_2 increases in the conductive network layer 10 toward the anode direction.

전술한 실시예에서는, 부직포 구조 및 격자 구조를 각각 개시하고 있지만, 이는 예시적이며, 도전성 네트워크층의 내부는 공극률이 작은 부직포 구조의 서브 도전성 네트워크층이고 표면은 공극률이 큰 격자 구조의 서브 도전성 네트워크층일 수도 있다. 또한, 본 발명의 실시예는, 이와 같이 공극률이 변하는 도전성 네트워크층을 형성하기 위하여 서로 다른 공극률을 갖는 서브 도전성 네트워크층들을 적층하는 것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 부직포 구조의 도전성 네트워크층에서, 고밀도로 도전성 와이어들을 랜덤하게 전개하고, 그 위에 저밀도로 도전성 와이어들을 랜덤하게 전개한 후, 교락과 같은 공정을 통하여 공극률이 변하는 일체화된 도전성 네트워크층을 형성하거나, 다른 방적 섬유 공정을 통해 도전성 네트워크층을 형성할 수도 있다.In the above-described embodiment, the nonwoven structure and the lattice structure are disclosed respectively, but this is exemplary, and the inside of the conductive network layer is a subconductive network layer of a nonwoven structure having a small porosity and the surface of the lattice subconductive network having a large porosity. It may be a layer. In addition, the embodiment of the present invention is not limited to stacking sub conductive network layers having different porosities so as to form a conductive network layer in which the porosity is thus changed. For example, in the conductive network layer of the nonwoven fabric structure, the conductive wire layers are randomly deployed at high density, the conductive wires are randomly deployed at low density thereon, and then an integrated conductive network layer having porosity is changed through a process such as entanglement. The conductive network layer may be formed through another spinning fiber process.

도시된 실시예들에서는, 도전성 네트워크층의 내부에서 양극 방향의 표면으로 공극률이 증가하는 것을 개시하고 있지만, 도전성 네트워크층(10)의 리튬 함유 금속 포일(20l)과 결합되는 부분과 양극 방향의 표면 부분은 비교적 큰 공극률을 갖고, 그 중간 부분은 작은 공극률을 갖는 것, 양극쪽으로 갈수록, 큰 공극률, 작은 공극률 및 큰 공극률을 갖는 구성도 가능하다.Although the illustrated embodiments disclose that the porosity increases from the inside of the conductive network layer to the surface of the anode direction, the portion of the conductive network layer 10 bonded to the lithium-containing metal foil 20l and the surface of the anode direction. The part has a relatively large porosity, the middle part has a small porosity, and toward the anode side, the structure which has a big porosity, a small porosity, and a big porosity is also possible.

이와 같이, 도전성 네트워크층(10)의 양극 측 표면 부분의 공극률을 내부에 비하여 증가시키면, 양극측에서 전해질을 통하여 음극 조립체로 전달되는 리튬 이온은 도전성 네트워크층(10)의 표면을 쉽게 통과하고, 리튬 이온의 전착과 탈리는 3차원 입체의 표면에서보다 작은 공극률을 갖는 내부에서 더 지배적으로 일어날 수 있다. 그에 따라, 도전성 네트워크층(10)의 전체 부피에 걸쳐 리튬 이온의 전착과 탈리의 균일성이 향상되거나, 도전성 네트워크층(10)의 내부에서만 국지적으로 리튬 이온의 전착과 탈리를 유도할 수도 있다.As such, when the porosity of the anode side surface portion of the conductive network layer 10 is increased compared to the inside, lithium ions transferred from the anode side to the cathode assembly through the electrolyte easily pass through the surface of the conductive network layer 10, Electrodeposition and desorption of lithium ions can occur more dominantly in interiors with smaller porosity than on three-dimensional surfaces. Accordingly, uniformity of electrodeposition and desorption of lithium ions over the entire volume of the conductive network layer 10 may be improved, or electrodeposition and desorption of lithium ions may be induced locally only in the conductive network layer 10.

도 8a 및 도 8b는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 음극 조립체(100H, 100I)의 제조 방법을 도시하는 사시도이다. 도시된 구성 요소들 중 이전의 도면들의 구성 요소와 동일한 참조 번호를 갖는 구성 요소들에 대하여는 모순되지 않는 한, 전술한 개시 사항을 참조할 수 있다.8A and 8B are perspective views illustrating a method of manufacturing the negative electrode assemblies 100H and 100I according to various embodiments of the present disclosure. Reference may be made to the above-described disclosure as long as there is no contradiction with respect to components shown with the same reference numerals as those of the previous figures.

도 8a 및 도 8b를 참조하면, 음극 조립체(100H, 100I)는 선형 바인더들(30W)을 포함할 수 있다. 선형 바인더들(30W)은, 용융 방사법 및/또는 열연신 공정과 같은 섬유화 공정에 의해 적합한 고분자 재료로부터 섬유화된 폴리머 섬유일 수 있다. 상기 폴리머 섬유는 롱 필라멘트, 쇼트 필라멘트, 스테플, 멀티 필라멘트, 모노필라멘트 또는 이들의 복합체일 수 있으며, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 고분자 재료는, 예를 들면, 폴리프로필렌테레프탈레이트(PPT), 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리아크릴계 수지일 수 있다. 다른 실시예에서, 상기고분자 재료는, 종래의 슬러리 형태로 응용되는 카르복시 메틸 셀룰로오스(CMC), 폴리부타디엔(polybutadiene), 폴리이소프렌(polyisoprene),폴리부틸 아크릴레이트(polybutyl acrylate), 폴리부틸 메타크릴레이트(polybutyl methacrylate), 폴리하드록시에틸 메타크릴레이트(polyhydroxyethyl methacrylate), 폴리아크릴아미드(polyacrylamide), 폴리이소부틸렌(polyisobutylene), 이소부틸렌-이소프렌 고무(isobutylene-isoprene rubber), 비닐리덴플루오라이드-헥사플루오로프로필렌 코폴리머(PVDF-co-HFP), 폴리비닐리덴플루오라이드(polyvinylidenefluoride: PVDF), 폴리아크릴로니트릴 (polyacrylonitrile), 폴리메틸메타크릴레이트 (polymethylmethacrylate), 폴리테트라불화에틸렌(polytetrafluoroethylene: PTFE), 스틸렌부타디엔 고무(styrenebutadiene rubber: SBR), 부틸 아크릴레이트-스틸렌 공중합체(butyl acrylate-styrene copolymer), 부틸 아크릴레이트-아크릴릭 니트릴 공중합체(butyl acrylate-acrylic nitrile copolymer), 부틸 아크릴레이트-아크릴릭 니트릴-글리시딜 메타클릴레이트 공중합체(butyl acrylate-acrylic nitrile-glycidyl methacrylate copolymer), 이소부틸렌-스티렌 공중합체(isobutylene-styrene copolymer), 에틸렌프로필렌디엔 공중합체(ethylene-propylene-diene copolymer: EPDM), 이들의 유도체 또는 이들의 조합과 같은 동질 중합체, 축합 중합체, 공중합체 및 블록 중합체와 같은 다양한 폴리머계 재료; 또는 다른 올레핀계 폴리머, 아크릴계 폴리머, 디엔계 폴리머, 실리콘 함유 폴리머, 비닐계 폴리머, 불소 함유 폴리머, 열경화성 엘라스토머, 천연 고무, 라텍스, 폴리펩티드, 프로테인, 또는 이들의 조합인 폴리머계 재료를 장섬유 또는 단섬유하여 제조된 것일 수 있다. 필요에 따라, 선형 바인더들(30W)은 전도성 폴리머계 재료, 석유 피치 또는 콜타르일 수도 있다. 8A and 8B, the negative electrode assemblies 100H and 100I may include linear binders 30W. The linear binders 30W may be polymer fibers fibrillated from a suitable polymer material by a fiberization process such as melt spinning and / or thermal stretching process. The polymer fibers may be long filaments, short filaments, staples, multifilaments, monofilaments or composites thereof, but the present invention is not limited thereto. The polymer material may be, for example, polypropylene terephthalate (PPT), polyethylene (PE), polypropylene (PP), polyethylene terephthalate (PET), or polyacrylic resin. In another embodiment, the polymer material is carboxy methyl cellulose (CMC), polybutadiene, polyisoprene, polybutyl acrylate, polybutyl acrylate, polybutyl methacrylate, which are applied in the form of a conventional slurry. (polybutyl methacrylate), polyhydroxyethyl methacrylate, polyacrylamide, polyisobutylene, isobutylene-isoprene rubber, vinylidene fluoride- Hexafluoropropylene copolymer (PVDF-co-HFP), polyvinylidenefluoride (PVDF), polyacrylonitrile, polymethylmethacrylate, polytetrafluoroethylene (PTFE) ), Styrenebutadiene rubber (SBR), butyl acrylate-styrene copolymer (butyl acrylate-sty butyl copolymer, butyl acrylate-acrylic nitrile copolymer, butyl acrylate-acryllic nitrile-glycidyl methacrylate copolymer, isobutyl acrylate-acrylic nitrile copolymer Homogeneous polymers such as isobutylene-styrene copolymers, ethylene-propylene-diene copolymers (EPDM), derivatives thereof or combinations thereof, condensation polymers, copolymers and block polymers; Various polymer-based materials such as; Or polymer material which is another olefin polymer, acrylic polymer, diene polymer, silicone-containing polymer, vinyl polymer, fluorine-containing polymer, thermosetting elastomer, natural rubber, latex, polypeptide, protein, or a combination thereof. It may be prepared by fiber. If desired, the linear binders 30W may be a conductive polymeric material, petroleum pitch or coal tar.

선형 바인더들(30)은 도전성 네트워크층(10)을 리튬 함유 금속 포일, 집전층, 또 다른 도전성 네트워크층, 분리막 또는 고체 전해질막과 같은 인접층 상에 결합시키기 위해 사용될 수 있다. 도 8a 및 도 8b는 각각 리튬 함유 금속 포일(20l) 및 집전층(100L)을 예시한다. The linear binders 30 may be used to bond the conductive network layer 10 onto adjacent layers such as lithium-containing metal foils, current collector layers, another conductive network layer, separators or solid electrolyte membranes. 8A and 8B illustrate the lithium containing metal foil 20l and the current collector layer 100L, respectively.

선형 바인더들(30W)은, 건식 재료이므로, 인접하는 하지층 상에, 도 8a에 도시된 바와 같이 규칙적인 격자 패턴으로 전개되거나 도 8b에 도시된 바와 같이 랜덤하게 전개되어 바인더층(30A, 30B)을 형성할 수 있다. 이 경우, 선형 바인더들(30W)은 1층 또는 수 개층 정도로 전개될 수 있다. 이러한 선형 바인더들(30W)의 전개 방식은 예시적일 뿐, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들면, 선형 바인더들(30W)은 직조된 구조, 성긴 부직포 구조, 또는 선형 바인더들의 교차가 없는 라인 패턴, 다각형 패턴 또는 편물과 같은 다른 직물체 구조를 가질 수도 있다.Since the linear binders 30W are a dry material, they are formed in a regular lattice pattern as shown in FIG. 8A or randomly developed as shown in FIG. 8B, on the adjacent base layer, so that the binder layers 30A and 30B are formed. ) Can be formed. In this case, the linear binders 30W may be developed in one or several layers. The manner of deployment of such linear binders 30W is exemplary only, and the present invention is not limited thereto. For example, the linear binders 30W may have a woven structure, a coarse nonwoven structure, or other woven structure, such as a line pattern, polygonal pattern, or knit without the intersection of the linear binders.

이후, 선형 바인더들(30W)로 이루어진 바인더층(30A, 30B) 상에 도전성 네트워크층(10)을 제공하고, 인접층(20L, 100L)과 도전성 네트워크층(10)에 압력을 인가함으로써 인접층과 도전성 네트워크층(10) 사이에 결합이 얻어질 수 있다. 일부 실시예에서는, 상기 입력을 인가하는 것과 함께, 선형 바인더들(30W)에 열을 인가하여 선형 바인더(30)의 용융을 유도하여, 선형 바인더들(30W)을 열융착시킬 수도 있다. 선형 바인더들(30W)를 용융시키기 위한 열은 열풍, 주울 히팅, 또는 할로겐 램프 조사와 같은 방식으로 인가될 수 있다. 상기 가열은, 선형 바인더들(30W)이 용융될 수 있는, 비교적 저온에서, 예를 들면, 50℃ 내지 400℃, 바람직하게는, 150℃ 내지 300℃에서 수행되기 때문에, 경제적인 제조 공정이 가능하다.Thereafter, the conductive network layer 10 is provided on the binder layers 30A and 30B made of the linear binders 30W, and the adjacent layer is applied by applying pressure to the adjacent layers 20L and 100L and the conductive network layer 10. And a bond between the conductive network layer 10 can be obtained. In some embodiments, in addition to applying the input, heat may be applied to the linear binders 30W to induce melting of the linear binders 30, thereby thermally sealing the linear binders 30W. Heat for melting the linear binders 30W may be applied in a manner such as hot air, joule heating, or halogen lamp irradiation. The heating is carried out at a relatively low temperature, for example at 50 ° C. to 400 ° C., preferably at 150 ° C. to 300 ° C., in which the linear binders 30W can be melted, so that an economical manufacturing process is possible. Do.

상기 인접층 상에 도전성 네트워크층을 결합시키기 위해 이들 계면 사이에 전술한 바인더 재료를 스프레이 또는 스핀 코팅을 하는 경우에는, 상기 인접층과 도전성 네트워크층 사이에 바인더 재료에 의한 절연성 피막이 형성될 수 있다. 상기 절연성 피막은 음극 조립체 내에서 내부 저항을 증가시킬 뿐만 아니라, 리튬의 산화 및 환원 반응이 일어나는 도전성 와이어들의 반응 자리를 페시베이션할 수 있다. 그러나, 본 발명의 실시예에 따르면, 선형 바인더들(30)이 면접촉이 아닌 선접촉 또는 점접촉만으로 인접층과 도전성 네트워크층 사이의 결합을 달성할 수 있으므로, 음극의 내부 저항을 증가시키지 않으면서도 우수한 기계적 접착력을 제공할 수 있다.When spraying or spin coating the above-described binder material between these interfaces to bond the conductive network layer on the adjacent layer, an insulating coating by the binder material may be formed between the adjacent layer and the conductive network layer. The insulating coating not only increases the internal resistance in the negative electrode assembly, but also can passivate reaction sites of the conductive wires in which oxidation and reduction reactions of lithium occur. However, according to the embodiment of the present invention, since the linear binders 30 can achieve the coupling between the adjacent layer and the conductive network layer only by line contact or point contact and not by surface contact, without increasing the internal resistance of the cathode. It can also provide good mechanical adhesion.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 선형 바인더들(30W)은 카보네이트류, 에스테르류, 락톤류와 같은 유기 용매 없이 가압 및 가온에 의해 융착될 수 있으므로, 본 발명의 실시예에 따르면, 음극 구조체의 제조 공정이 건식 공정으로 수행될 수 있다. 그에 따라, 유기 용매로 인한 건조 공정과 불순물에 의한 성능 열화가 없을 뿐만 아니라, 환경 부하가 적은 친환경적인 제조 공정을 얻을 수 있다. In addition, according to an embodiment of the present invention, since the linear binders 30W may be fused by pressure and heating without an organic solvent such as carbonates, esters, and lactones, according to an embodiment of the present invention, the negative electrode structure May be carried out in a dry process. Accordingly, there is no drying process due to the organic solvent and performance deterioration due to impurities, and an environment-friendly manufacturing process with less environmental load can be obtained.

도 9a는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 음극 조립체(100J)의 제조 방법을 도시하는 사시도이며, 도 9b는 제조된 도전성 네트워크층(10)의 부분 확대도이다. 도시된 구성 요소들 중 이전의 도면들의 구성 요소와 동일한 참조 번호를 갖는 구성 요소들에 대하여는 모순되지 않는 한, 전술한 개시 사항을 참조할 수 있다.9A is a perspective view illustrating a method of manufacturing the negative electrode assembly 100J according to another embodiment of the present invention, and FIG. 9B is a partially enlarged view of the manufactured conductive network layer 10. Reference may be made to the above-described disclosure as long as there is no contradiction with respect to components shown with the same reference numerals as those of the previous figures.

도 9a 및 도 9b를 참조하면, 음극 조립체(100J)는 전술한 바와 같은 섬유화된 폴리머계 재료, 석유 피치 또는 콜타르를 포함하는 선형 바인더들(30W)을 포함할 수 있다 음극 조립체(100J)는 선형 바인더들(30W)이 도전성 네트워크층(10) 내에 도전성 와이어들(10W)과 함께 혼합되어 제공되는 점에서, 도 8a 및 도 8b의 음극 조립체(100J)와 구별된다. 혼합되는 선형 바인더들(30W)을 도전성 와이어들(10W)과 함께 랜덤하게 섞고 교락 등의 공정을 통해 부직포 구조를 얻거나, 섬유 혼방 공정을 통해 직조 구조와 같은 규칙적인 구조를 얻을 수 있다. 이러한 제조 방법은 예시적이며 본 발명이 이에 의해 제한되는 것은 아니다.9A and 9B, the negative electrode assembly 100J may include linear binders 30W comprising a fibrous polymeric material, petroleum pitch or coal tar as described above. The negative electrode assembly 100J may be linear. The binders 30W are distinguished from the negative electrode assembly 100J of FIGS. 8A and 8B in that they are provided mixed with the conductive wires 10W in the conductive network layer 10. The linear binders 30W to be mixed may be randomly mixed with the conductive wires 10W and a nonwoven structure may be obtained through a process such as entanglement, or a regular structure such as a woven structure may be obtained through a fiber blending process. Such a manufacturing method is exemplary and the present invention is not limited thereto.

선형 바인더들(30W)에 의해 인접층, 예를 들면, 리튬 함유 금속 포일(20L) 상에 도전성 네트워크층(10)이 접착될 수 있으며, 이를 위하여 압력 및/또는 열이 인가될 수 있다. 도 9a 및 도 9b에 도시된 실시예는, 인접층이 부가된 음극 조립체(100J)에 관하여 개시하고 있지만, 인접층이 없을 수도 있다. 예를 들면, 리튬 소스가 분말 형태로 도전성 네트워크층 내에 제공되거나, 선택적으로는, 상기 리튬 소스와 함께 도전재가 분말 형태로 도전성 네트워크층 내에 제공되는 경우, 도전성 네트워크층(10) 내의 선형 바인더들(30W)은 상기 리튬 소스와 도전재를 도전성 네트워크층 내부에 바인딩하는 역할을 할 수도 있다.  The conductive network layer 10 may be adhered to the adjacent layer, for example, the lithium-containing metal foil 20L by the linear binders 30W, for which pressure and / or heat may be applied. Although the embodiment shown in FIGS. 9A and 9B discloses a cathode assembly 100J with an adjacent layer added, there may be no adjacent layer. For example, when the lithium source is provided in the conductive network layer in powder form or, optionally, the conductive material is provided in the conductive network layer in powder form with the lithium source, the linear binders in the conductive network layer 10 ( 30W) may serve to bind the lithium source and the conductive material inside the conductive network layer.

제조 측면에서, 도전성 와이어들(10W)과 선형 바인더(30W)는 적합한 혼합비로 혼합되어, 부직포 구조의 도전성 네트워크층이 제조될 수 있다. 이후, 상기 도전성 네트워크층의 기공(10P) 내에 상기 리튬 소스 및/또는 도전재를 건조된 입자 형태로 침습시키고, 가열 및 압착함으로써 음극 조립체(100J)가 제조될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예에 따르면, 슬러리 제조를 위한 물 또는 유기 용매와 같은 용매가 사용되지 않기 때문에, 환경에 대한 부하가 작고, 도전성 네트워크층 내에 입자 조성물을 침습한 후 용매를 제거하기 위한 별도의 건조 공정이 필요하지 않은 점에서 공정의 간단화, 생산성의 향상과 설비의 단순화를 꾀할 수 있다. 또한, 상기 용매가 전기적 활물질에 잔류하는 경우, 전기적 활물질이 열화될 수 있기 때문에, 전술한 무용매 건식 분체를 이용한 혼합 공정은 수율을 개선할 수 있다.
In manufacturing terms, the conductive wires 10W and the linear binder 30W are mixed at a suitable mixing ratio, so that a conductive network layer of nonwoven structure can be produced. Thereafter, the negative electrode assembly 100J may be manufactured by invading the lithium source and / or the conductive material in the form of dried particles in the pores 10P of the conductive network layer, and heating and compressing the same. Thus, according to an embodiment of the present invention, since solvents such as water or organic solvents for slurry production are not used, the load on the environment is small and a separate process for removing the solvent after invading the particle composition in the conductive network layer is performed. Since the drying process is not necessary, the process can be simplified, productivity can be improved, and equipment can be simplified. In addition, when the solvent remains in the electrical active material, since the electrical active material may deteriorate, the mixing process using the solvent-free dry powder described above may improve the yield.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 음극 조립체를 갖는 리튬 이차 전지를 나타내는 도면이다. 도시된 구성 요소들 중 이전의 도면들의 구성 요소와 동일한 참조 번호를 갖는 구성 요소들에 대하여는 모순되지 않는 한, 전술한 개시 사항을 참조할 수 있다.10 is a view showing a lithium secondary battery having a negative electrode assembly according to an embodiment of the present invention. Reference may be made to the above-described disclosure as long as there is no contradiction with respect to components shown with the same reference numerals as those of the previous figures.

도 10을 참조하면, 리튬 이차 전지(1000)는 케이스(300), 음극 조립체(100), 분리막(500), 및 양극 조립체(200)를 포함한다. 케이스(300)는 음극 조립체(100), 양극 조립체(200), 및 분리막(500)을 그 내부에 수납하고, 케이스(300) 내부에는 분리막(500)을 사이에 두고 음극 조립체(100) 및 양극 조립체(200)가 권취될 수 있다. 또한, 케이스(300) 내부의 음극 조립체(100) 및 양극 조립체(200) 사이에는 활물질이 이온화되어 생성된 이온들이 이동하는 매개체가 되는 전해질이 제공될 수 있다. 음극 조립체(100)의 도전성 네트워크층(10)이 기공은 상기 전해질의 함침을 용이하게 할 수 있다.Referring to FIG. 10, the lithium secondary battery 1000 includes a case 300, a negative electrode assembly 100, a separator 500, and a positive electrode assembly 200. The case 300 accommodates the negative electrode assembly 100, the positive electrode assembly 200, and the separator 500 therein, and the negative electrode assembly 100 and the positive electrode are disposed inside the case 300 with the separator 500 interposed therebetween. Assembly 200 may be wound. In addition, an electrolyte may be provided between the negative electrode assembly 100 and the positive electrode assembly 200 inside the case 300 to serve as a medium through which the ions generated by ionization of the active material move. Pores in the conductive network layer 10 of the negative electrode assembly 100 may facilitate the impregnation of the electrolyte.

상기 전해질은 수산화칼륨(KOH), 브롬화칼륨(KBr), 염화칼륨(KCL), 염화아연(ZnCl2) 및 황산(H2SO4)과 같은 염을 포함하는 적합한 수계 전해액 또는 LiClO4, LiPF6 등의 리튬염을 포함하는 에틸렌카보네이트, 프로필렌카보네이트, 디메틸카보네이트, 디에틸카보네이트와 같은 비수계 전해액일 수 있으며, 전극(100, 200) 및/또는 분리막(500)에 흡습되어, 전지(1000)가 완성될 수 있다. 도시하지는 않았지만, 전지(1000) 사용 중의 안정성 및/또는 전력 공급 특성을 제어하기 위한 적합한 전지 운영 시스템(battery managing system)이 전지(1000)에 추가적으로 결합될 수 있다.The electrolyte is a suitable aqueous electrolyte solution containing salts such as potassium hydroxide (KOH), potassium bromide (KBr), potassium chloride (KCL), zinc chloride (ZnCl 2 ) and sulfuric acid (H 2 SO 4 ), or LiClO 4 , LiPF 6, or the like. It may be a non-aqueous electrolyte such as ethylene carbonate, propylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate containing a lithium salt of the, and the moisture is absorbed by the electrodes (100, 200) and / or separator 500, the battery 1000 is completed Can be. Although not shown, a suitable battery management system for controlling stability and / or power supply characteristics during use of the battery 1000 may be further coupled to the battery 1000.

전술한 실시예들을 참조하여 설명한 바와 같이, 음극 조립체에서 순수한 리튬 활물질을 사용함에도 불구하고, 리튬 이차 전지(1000)의 충전 및 방전 작용에 따라 음극 조립체(100)의 도전성 네트워크층(10) 내에서 리튬이 균일하게 전착 및 탈리되어 리튬의 수지상 성장이 억제될 수 있다. 그 결과, 전지 내부에서 리튬에 의해 음극 조립체(100) 및 양극 조립체(200)가 서로 단락되는 현상이 방지되어, 리튬 이차 전지(1000)의 안정성이 향상될 수 있다. As described with reference to the above embodiments, despite the use of the pure lithium active material in the negative electrode assembly, in the conductive network layer 10 of the negative electrode assembly 100 in accordance with the charge and discharge action of the lithium secondary battery 1000 Lithium is uniformly electrodeposited and desorbed so that dendritic growth of lithium can be suppressed. As a result, a phenomenon in which the negative electrode assembly 100 and the positive electrode assembly 200 are short-circuited with each other by lithium in the battery is prevented, so that the stability of the lithium secondary battery 1000 may be improved.

도시된 전지의 형태는 원통형을 개시하고 있지만 이는 예시적이며, 음극 조립체의 섬유적 특성으로 인한 우수한 가공성과 가요성 때문에, 권취 타입 이외에, 스택, 굽힘 및 감음과 같은 3차원 적으로 변형될 수 있으므로, 각형, 코인형 및 파우치형과 같은 공지의 구조 또는 직접 의복, 가방 및 플렉시블 디스플레이과 같은 표면에 부착될 수 있는 플렉시블 전지를 제공할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에 따른 음극 조립체는, 실질적으로 리튬의 환원전위에 의한 출력 전압을 얻을 수 있을 뿐만 아니라 충방전의 비가역성이 개선되어, 고출력, 고용량, 고효율의 전지를 얻을 수 있으므로, 자동차의 동력원 또는 전력 저장을 위한 중대형 전지로서 응용될 수 있다.
Although the illustrated cell form discloses a cylindrical shape, this is exemplary, and because of the excellent processability and flexibility due to the fibrous properties of the negative electrode assembly, in addition to the winding type, it can be modified in three dimensions such as stacking, bending and winding up. It is possible to provide a flexible battery which can be attached to a known structure such as square, coin type and pouch type or directly to surfaces such as garments, bags and flexible displays. In addition, since the negative electrode assembly according to the embodiment of the present invention can not only obtain an output voltage due to the reduction potential of lithium but also improve the irreversibility of charge and discharge, a battery of high output, high capacity, and high efficiency can be obtained. It can be applied as a power source or medium and large battery for power storage.

이상에서 설명한 본 발명이 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention as defined in the appended claims. It will be clear to those who have knowledge.

Claims (31)

적어도 서로 다른 두 방향들로 연장되어 상호 간에 접촉되고, 표면으로부터 내부로 형성된 기공을 가지면서 3차원 입체를 형성하는 도전성 와이어들을 포함하는 도전성 네트워크층을 포함하며,
상기 전지의 충전시 리튬이 상기 기공을 경과하여 상기 도전성 와이어들 상에 전착되고, 상기 전지의 방전시 상기 도전성 와이어들 상에 전착된 상기 리튬이 이온화되어 탈리되며, 상기 전지의 충전 및 방전에 따라 상기 리튬의 전착과 탈리가 반복되는 음극 조립체.
A conductive network layer comprising conductive wires extending in at least two different directions and contacting each other and having three-dimensional solids with pores formed therein from the surface,
When the battery is charged, lithium is electrodeposited on the conductive wires through the pores, and when the battery is discharged, the lithium is ionized and desorbed on the conductive wires, and the battery is charged and discharged. Anode assembly in which the electrodeposition and desorption of the lithium is repeated.
제 1 항에 있어서,
상기 도전성 네트워크층은 부직포 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 음극 조립체.
The method of claim 1,
And the conductive network layer has a nonwoven structure.
제 1 항에 있어서,
상기 도전성 네트워크층은 격자 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 음극 조립체.
The method of claim 1,
And the conductive network layer has a lattice structure.
제 1 항에 있어서,
상기 도전성 네트워크층의 적어도 일부는 상기 도전성 네트워크층의 내부에서 상기 음극 조립체와 대향하는 양극 방향으로 공극률이 증가되는 것을 특징으로 하는 음극 조립체.
The method of claim 1,
At least a portion of the conductive network layer has an increased porosity in the direction of the anode opposite the cathode assembly within the conductive network layer.
제 1 항에 있어서,
상기 도전성 와이어들은 금속 섬유들인 것을 특징으로 하는 음극 조립체.
The method of claim 1,
And the conductive wires are metal fibers.
제 5 항에 있어서,
상기 금속 섬유들은 스테인레스강, 니켈, 티타늄, 탄탈륨, 구리, 금, 백금, 루테늄, 은 또는 이들의 합금 중 어느 하나 또는 이들의 조합을 포함하는 것을 특징으로 하는 음극 조립체.
The method of claim 5, wherein
And the metal fibers comprise any one or combination of stainless steel, nickel, titanium, tantalum, copper, gold, platinum, ruthenium, silver or alloys thereof.
제 1 항에 있어서,
상기 도전성 와이어들은 리튬 소스로서 리튬의 디얼로잉이 가능한 리튬과 리튬 이외의 다른 금속, 준금속, 비금속 원소를 포함하는 리튬 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 음극 조립체.
The method of claim 1,
The conductive wires as a lithium source, the negative electrode assembly comprising a lithium compound containing a metal, metalloid, non-metallic element other than lithium and lithium capable of de-alloying lithium.
제 1 항에 있어서,
상기 도전성 와이어들은 폴리머 코어 와이어 또는 탄소 섬유에 금속층이 코팅되어 제공되는 도전성 표면을 갖는 복합 섬유체인 것을 특징으로 하는 음극 조립체.
The method of claim 1,
The conductive wires are negative electrode assembly, characterized in that the composite core body having a conductive surface provided with a metal layer coated on a polymer core wire or carbon fiber.
제 1 항에 있어서,
상기 도전성 네트워크층의 상기 기공 내에 제공되거나 상기 도전성 네트워크층의 표면 상에 결합되는 리튬 소스를 더 포함하며,
상기 리튬 소스는 리튬, 및 상기 리튬과 함께 상기 리튬 이외의 다른 금속, 준금속 및 비금속 중 적어도 어느 하나를 포함하는 리튬 화합물 중 어느 하나 또는 이들의 조합을 포함하는 것을 특징으로 하는 음극 조립체.
The method of claim 1,
Further comprising a lithium source provided in the pores of the conductive network layer or bonded onto a surface of the conductive network layer,
And the lithium source comprises any one or combination of lithium and a lithium compound comprising the lithium and at least one of metals, metalloids and base metals other than the lithium.
제 9 항에 있어서,
상기 도전성 네트워크층의 상기 기공 내에 제공되는 상기 리튬 소스는 분말 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 음극 조립체.
The method of claim 9,
And the lithium source provided in the pores of the conductive network layer has a powder form.
제 9 항에 있어서,
상기 도전성 네트워크층의 표면 상에 결합되는 상기 리튬 소스는 리튬 함유 금속 포일인 것을 특징으로 하는 음극 조립체.
The method of claim 9,
And the lithium source bonded onto the surface of the conductive network layer is a lithium containing metal foil.
제 1 항에 있어서,
상기 도전성 네트워크층에 집전용 탭 또는 리드 선이 결합되는 것을 특징으로 하는 음극 조립체.
The method of claim 1,
And a current collector tab or lead wire is coupled to the conductive network layer.
제 1 항에 있어서,
상기 도전성 네트워크층의 표면에 인접층과의 접착을 위한 바인더층을 더 포함하며,
상기 바인더층은 선형 바인더들을 포함하는 것을 특징으로 하는 음극 조립체.
The method of claim 1,
Further comprising a binder layer for adhesion to the adjacent layer on the surface of the conductive network layer,
And the binder layer comprises linear binders.
제 13 항에 있어서,
상기 선형 바인더들은 섬유화된 폴리머계 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 음극 조립체.
The method of claim 13,
And the linear binders comprise a fibrous polymeric material.
제 14 항에 있어서,
상기 폴리머계 재료는, 폴리프로필렌테레프탈레이트(PPT), 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리아크릴계 수지, 카르복시 메틸 셀룰로오스(CMC), 폴리부타디엔(polybutadiene), 폴리이소프렌(polyisoprene),폴리부틸 아크릴레이트(polybutyl acrylate), 폴리부틸 메타크릴레이트(polybutyl methacrylate), 폴리하드록시에틸 메타크릴레이트(polyhydroxyethyl methacrylate), 폴리아크릴아미드(polyacrylamide), 폴리이소부틸렌(polyisobutylene), 이소부틸렌-이소프렌 고무(isobutylene-isoprene rubber), 비닐리덴플루오라이드-헥사플루오로프로필렌 코폴리머(PVDF-co-HFP), 폴리비닐리덴플루오라이드(polyvinylidenefluoride: PVDF), 폴리아크릴로니트릴 (polyacrylonitrile), 폴리메틸메타크릴레이트 (polymethylmethacrylate), 폴리테트라불화에틸렌(polytetrafluoroethylene: PTFE), 스틸렌부타디엔 고무(styrenebutadiene rubber: SBR), 부틸 아크릴레이트-스틸렌 공중합체(butyl acrylate-styrene copolymer), 부틸 아크릴레이트-아크릴릭 니트릴 공중합체(butyl acrylate-acrylic nitrile copolymer), 부틸 아크릴레이트-아크릴릭 니트릴-글리시딜 메타클릴레이트 공중합체(butyl acrylate-acrylic nitrile-glycidyl methacrylate copolymer), 이소부틸렌-스티렌 공중합체(isobutylene-styrene copolymer), 에틸렌프로필렌디엔 공중합체(ethylene-propylene-diene copolymer: EPDM), 이들의 유도체 또는 이들의 조합을 포함하는 것을 특징으로 하는 음극 조립체.
15. The method of claim 14,
The polymer material is polypropylene terephthalate (PPT), polyethylene (PE), polypropylene (PP), polyethylene terephthalate (PET), polyacrylic resin, carboxymethyl cellulose (CMC), polybutadiene (polybutadiene), poly Isoprene, polybutyl acrylate, polybutyl methacrylate, polyhydroxyethyl methacrylate, polyacrylamide, polyisobutylene , Isobutylene-isoprene rubber, vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer (PVDF-co-HFP), polyvinylidenefluoride (PVDF), polyacrylonitrile ), Polymethylmethacrylate, polytetrafluoroethylene (PTFE), styrenebutadiene rubber ( styrenebutadiene rubber (SBR), butyl acrylate-styrene copolymer, butyl acrylate-acryllic nitrile copolymer, butyl acrylate-acrylonitrile-glycidyl methacrylate Butyl acrylate-acrylic nitrile-glycidyl methacrylate copolymer, isobutylene-styrene copolymer, ethylene-propylene-diene copolymer (EPDM), derivatives thereof, or A negative electrode assembly comprising a combination of these.
제 13 항에 있어서,
상기 인접층은 리튬 함유 금속 포일, 집전층, 도전성 네트워크층, 분리막 및 전해질막 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 음극 조립체.
The method of claim 13,
And the adjacent layer includes any one of a lithium-containing metal foil, a current collector layer, a conductive network layer, a separator, and an electrolyte membrane.
제 1 항에 있어서,
상기 도전성 네트워크층 내에 상기 도전성 와이어들과 함께 섞여 있는 선형 바인더들을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 음극 조립체.
The method of claim 1,
And linear binders mixed with the conductive wires in the conductive network layer.
제 17 항에 있어서,
상기 선형 바인더들은 섬유화된 폴리머계 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 음극 조립체.
The method of claim 17,
And the linear binders comprise a fibrous polymeric material.
제 18 항에 있어서,
상기 폴리머계 재료는, 폴리프로필렌테레프탈레이트(PPT), 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리프로필렌테레프탈레이트(PPT), 폴리아크릴계 수지, 카르복시 메틸 셀룰로오스(CMC), 폴리부타디엔(polybutadiene), 폴리이소프렌(polyisoprene),폴리부틸 아크릴레이트(polybutyl acrylate), 폴리부틸 메타크릴레이트(polybutyl methacrylate), 폴리하드록시에틸 메타크릴레이트(polyhydroxyethyl methacrylate), 폴리아크릴아미드(polyacrylamide), 폴리이소부틸렌(polyisobutylene), 이소부틸렌-이소프렌 고무(isobutylene-isoprene rubber), 비닐리덴플루오라이드-헥사플루오로프로필렌 코폴리머(PVDF-co-HFP), 폴리비닐리덴플루오라이드(polyvinylidenefluoride: PVDF), 폴리아크릴로니트릴 (polyacrylonitrile), 폴리메틸메타크릴레이트 (polymethylmethacrylate), 폴리테트라불화에틸렌(polytetrafluoroethylene: PTFE), 스틸렌부타디엔 고무(styrenebutadiene rubber: SBR), 부틸 아크릴레이트-스틸렌 공중합체(butyl acrylate-styrene copolymer), 부틸 아크릴레이트-아크릴릭 니트릴 공중합체(butyl acrylate-acrylic nitrile copolymer), 부틸 아크릴레이트-아크릴릭 니트릴-글리시딜 메타클릴레이트 공중합체(butyl acrylate-acrylic nitrile-glycidyl methacrylate copolymer), 이소부틸렌-스티렌 공중합체(isobutylene-styrene copolymer), 에틸렌프로필렌디엔 공중합체(ethylene-propylene-diene copolymer: EPDM), 이들의 유도체 또는 이들의 조합을 포함하는 것을 특징으로 하는 음극 조립체.
The method of claim 18,
The polymer material is polypropylene terephthalate (PPT), polyethylene (PE), polypropylene (PP), polyethylene terephthalate (PET), polypropylene terephthalate (PPT), polyacrylic resin, carboxymethyl cellulose (CMC) , Polybutadiene, polyisoprene, polybutyl acrylate, polybutyl methacrylate, polybutyl methacrylate, polyhydroxyethyl methacrylate, polyacrylamide , Polyisobutylene, isobutylene-isoprene rubber, vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer (PVDF-co-HFP), polyvinylidene fluoride (polyvinylidene fluoride) ), Polyacrylonitrile, polymethylmethacrylate, polytetrafluoroethylene ethylene: PTFE), styrenebutadiene rubber (SBR), butyl acrylate-styrene copolymer, butyl acrylate-acryllic nitrile copolymer, butyl acrylate Butyl acrylate-acrylic nitrile-glycidyl methacrylate copolymer, isobutylene-styrene copolymer, ethylene-propylene-diene copolymer copolymer: EPDM), a derivative thereof or a combination thereof.
제 17 항에 있어서,
상기 도전성 네트워크층에 접착되는 인접층을 더 포함하며,
상기 인접층은 리튬 함유 금속 포일, 집전층, 도전성 네트워크층, 분리막 또는 전해질막 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 음극 조립체.
The method of claim 17,
Further comprising an adjacent layer adhered to the conductive network layer,
And the adjacent layer comprises any one of a lithium-containing metal foil, a current collector layer, a conductive network layer, a separator, or an electrolyte membrane.
적어도 서로 다른 두 방향들로 연장되어 상호 간에 접촉되고, 표면으로부터 내부로 형성된 기공을 가지면서 3차원 입체를 형성하는 도전성 와이어들을 포함하는 도전성 네트워크층을 제공하는 단계;
상기 도전성 네트워층에 접착되는 인접층을 제공하는 단계;
상기 인접층과 상기 도전성 네트워크층 사이에 선형 바인더들을 포함하는 바인더층을 제공하는 단계; 및
상기 도전성 네트워크층과 상기 인접층을 압착하는 단계를 포함하는 음극 조립체의 제조 방법.
Providing a conductive network layer comprising conductive wires extending in at least two different directions to be in contact with each other and having three-dimensional solids with pores formed therein from the surface;
Providing an adjacent layer adhered to the conductive network layer;
Providing a binder layer comprising linear binders between the adjacent layer and the conductive network layer; And
Compressing the conductive network layer and the adjacent layer.
제 21 항에 있어서,
상기 인접층은, 리튬 함유 금속 포일, 집전층, 도전성 네트워크층, 분리막 및 전해질막 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 음극 조립체의 제조 방법.
22. The method of claim 21,
And the adjacent layer comprises any one of a lithium-containing metal foil, a current collector layer, a conductive network layer, a separator, and an electrolyte membrane.
제 21 항에 있어서,
상기 선형 바인더들은 랜덤하게 전개되거나 편물 또는 직물 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 음극 조립체의 제조 방법.
22. The method of claim 21,
And the linear binders are randomly developed or have a knit or woven structure.
제 21 항에 있어서,
상기 선형 바인더들은 섬유화된 폴리머계 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 음극 조립체.
22. The method of claim 21,
And the linear binders comprise a fibrous polymeric material.
제 24 항에 있어서,
상기 폴리머계 재료는, 폴리프로필렌테레프탈레이트(PPT), 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리아크릴계 수지, 카르복시 메틸 셀룰로오스(CMC), 폴리부타디엔(polybutadiene), 폴리이소프렌(polyisoprene),폴리부틸 아크릴레이트(polybutyl acrylate), 폴리부틸 메타크릴레이트(polybutyl methacrylate), 폴리하드록시에틸 메타크릴레이트(polyhydroxyethyl methacrylate), 폴리아크릴아미드(polyacrylamide), 폴리이소부틸렌(polyisobutylene), 이소부틸렌-이소프렌 고무(isobutylene-isoprene rubber), 비닐리덴플루오라이드-헥사플루오로프로필렌 코폴리머(PVDF-co-HFP), 폴리비닐리덴플루오라이드(polyvinylidenefluoride: PVDF), 폴리아크릴로니트릴 (polyacrylonitrile), 폴리메틸메타크릴레이트 (polymethylmethacrylate), 폴리테트라불화에틸렌(polytetrafluoroethylene: PTFE), 스틸렌부타디엔 고무(styrenebutadiene rubber: SBR), 부틸 아크릴레이트-스틸렌 공중합체(butyl acrylate-styrene copolymer), 부틸 아크릴레이트-아크릴릭 니트릴 공중합체(butyl acrylate-acrylic nitrile copolymer), 부틸 아크릴레이트-아크릴릭 니트릴-글리시딜 메타클릴레이트 공중합체(butyl acrylate-acrylic nitrile-glycidyl methacrylate copolymer), 이소부틸렌-스티렌 공중합체(isobutylene-styrene copolymer), 에틸렌프로필렌디엔 공중합체(ethylene-propylene-diene copolymer: EPDM), 이들의 유도체 또는 이들의 조합을 포함하는 것을 특징으로 하는 음극 조립체.
25. The method of claim 24,
The polymer material is polypropylene terephthalate (PPT), polyethylene (PE), polypropylene (PP), polyethylene terephthalate (PET), polyacrylic resin, carboxymethyl cellulose (CMC), polybutadiene (polybutadiene), poly Isoprene, polybutyl acrylate, polybutyl methacrylate, polyhydroxyethyl methacrylate, polyacrylamide, polyisobutylene , Isobutylene-isoprene rubber, vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer (PVDF-co-HFP), polyvinylidenefluoride (PVDF), polyacrylonitrile ), Polymethylmethacrylate, polytetrafluoroethylene (PTFE), styrenebutadiene rubber ( styrenebutadiene rubber (SBR), butyl acrylate-styrene copolymer, butyl acrylate-acryllic nitrile copolymer, butyl acrylate-acrylonitrile-glycidyl methacrylate Butyl acrylate-acrylic nitrile-glycidyl methacrylate copolymer, isobutylene-styrene copolymer, ethylene-propylene-diene copolymer (EPDM), derivatives thereof, or A negative electrode assembly comprising a combination of these.
제 21 항에 있어서,
상기 압착하는 단계에서, 상기 바인더층을 가열하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 음극 조립체의 제조 방법.
22. The method of claim 21,
In the pressing step, the manufacturing method of the negative electrode assembly, further comprising the step of heating the binder layer.
적어도 서로 다른 두 방향들로 연장되어 상호 간에 접촉되고, 표면으로부터 내부로 형성된 기공을 가지면서 3차원 입체를 형성하는 도전성 와이어들 및 상기 도전성 와이어들과 함께 혼합된 선형 바인더들을 포함하는 도전성 네트워크층을 제공하는 단계;
상기 도전성 네트워층에 접착되는 인접층을 제공하는 단계; 및
상기 도전성 네트워크층과 상기 인접층을 압착하는 단계를 포함하는 음극 조립체의 제조 방법.
A conductive network layer comprising conductive wires extending in at least two different directions and contacting each other and having pores formed from the surface to form a three-dimensional shape, and linear binders mixed with the conductive wires; Providing;
Providing an adjacent layer adhered to the conductive network layer; And
Compressing the conductive network layer and the adjacent layer.
제 27 항에 있어서,
상기 선형 바인더들은 섬유화된 폴리머계 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 음극 조립체.
The method of claim 27,
And the linear binders comprise a fibrous polymeric material.
제 28 항에 있어서,
상기 폴리머계 재료는, 폴리프로필렌테레프탈레이트(PPT), 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리아크릴계 수지, 카르복시 메틸 셀룰로오스(CMC), 폴리부타디엔(polybutadiene), 폴리이소프렌(polyisoprene),폴리부틸 아크릴레이트(polybutyl acrylate), 폴리부틸 메타크릴레이트(polybutyl methacrylate), 폴리하드록시에틸 메타크릴레이트(polyhydroxyethyl methacrylate), 폴리아크릴아미드(polyacrylamide), 폴리이소부틸렌(polyisobutylene), 이소부틸렌-이소프렌 고무(isobutylene-isoprene rubber), 비닐리덴플루오라이드-헥사플루오로프로필렌 코폴리머(PVDF-co-HFP), 폴리비닐리덴플루오라이드(polyvinylidenefluoride: PVDF), 폴리아크릴로니트릴 (polyacrylonitrile), 폴리메틸메타크릴레이트 (polymethylmethacrylate), 폴리테트라불화에틸렌(polytetrafluoroethylene: PTFE), 스틸렌부타디엔 고무(styrenebutadiene rubber: SBR), 부틸 아크릴레이트-스틸렌 공중합체(butyl acrylate-styrene copolymer), 부틸 아크릴레이트-아크릴릭 니트릴 공중합체(butyl acrylate-acrylic nitrile copolymer), 부틸 아크릴레이트-아크릴릭 니트릴-글리시딜 메타클릴레이트 공중합체(butyl acrylate-acrylic nitrile-glycidyl methacrylate copolymer), 이소부틸렌-스티렌 공중합체(isobutylene-styrene copolymer), 에틸렌프로필렌디엔 공중합체(ethylene-propylene-diene copolymer: EPDM), 이들의 유도체 또는 이들의 조합을 포함하는 것을 특징으로 하는 음극 조립체.
29. The method of claim 28,
The polymer material is polypropylene terephthalate (PPT), polyethylene (PE), polypropylene (PP), polyethylene terephthalate (PET), polyacrylic resin, carboxymethyl cellulose (CMC), polybutadiene (polybutadiene), poly Isoprene, polybutyl acrylate, polybutyl methacrylate, polyhydroxyethyl methacrylate, polyacrylamide, polyisobutylene , Isobutylene-isoprene rubber, vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer (PVDF-co-HFP), polyvinylidenefluoride (PVDF), polyacrylonitrile ), Polymethylmethacrylate, polytetrafluoroethylene (PTFE), styrenebutadiene rubber ( styrenebutadiene rubber (SBR), butyl acrylate-styrene copolymer, butyl acrylate-acryllic nitrile copolymer, butyl acrylate-acrylonitrile-glycidyl methacrylate Butyl acrylate-acrylic nitrile-glycidyl methacrylate copolymer, isobutylene-styrene copolymer, ethylene-propylene-diene copolymer (EPDM), derivatives thereof, or A negative electrode assembly comprising a combination of these.
제 27 항에 있어서,
상기 인접층은, 리튬 함유 금속 포일, 집전층, 도전성 네트워크층, 분리막 또는 전해질막 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 음극 조립체의 제조 방법.
The method of claim 27,
And the adjacent layer comprises any one of a lithium-containing metal foil, a current collector layer, a conductive network layer, a separator, and an electrolyte membrane.
제 27 항에 있어서,
상기 압착하는 단계에서, 상기 바인더층을 가열하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 음극 조립체의 제조 방법.
The method of claim 27,
In the pressing step, the manufacturing method of the negative electrode assembly, further comprising the step of heating the binder layer.
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