KR20160020811A - Pouch, flexible battery using the same and manufacturing method thereof - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a pouch for a flexible battery, the flexible battery using the pouch, and a method for manufacturing the flexible battery, capable of improving efficiency in the prevention of vapor permeability by bonding a barrier film to the manufactured pouch, wherein a cover material of the pouch comprises: a laminate structure of a reinforcing film member and a thin film for adhering; and a barrier film bonded to the reinforcing film member of the laminate structure with an adhesive.

Description

플렉서블 배터리용 파우치, 이를 이용한 플렉서블 배터리 및 그의 제조 방법{Pouch, flexible battery using the same and manufacturing method thereof}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a pouch for a flexible battery, a flexible battery using the same,

본 발명은 플렉서블 배터리용 파우치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 제작된 파우치에 배리어 필름을 접착시켜 투습 방지 효율을 향상시킬 있는 플렉서블 배터리용 파우치, 이를 이용한 플렉서블 배터리 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a pouch for a flexible battery, and more particularly, to a pouch for a flexible battery which improves the moisture permeation prevention efficiency by bonding a barrier film to a manufactured pouch, a flexible battery using the same, and a method of manufacturing the same.

최근, 휴대용 전화기, 노트북, 디지털 카메라 등 모바일 전자기기의 수요가 지속적으로 증가하고 있어, 박형의 에너지 저장장치의 수요 또한 급격히 증가되고 있다. In recent years, demand for mobile electronic devices such as portable telephones, notebooks, and digital cameras is continuously increasing, and demand for thin-type energy storage devices is also rapidly increasing.

이와 같은 박형의 에너지 저장장치는 이차전지가 사용되고 있으며, 이차전지 중에서 고에너지밀도와 고출력 구동이 가능한 리튬이차전지의 사용이 증가되고 있다.In such a thin type energy storage device, a secondary battery is used and a lithium secondary battery capable of high energy density and high output driving is increasingly used.

이차전지는 니켈-카드뮴 전지, 니켈-메탈 하이드라이드 전지, 니켈-수소 전지, 리튬이차전지 등을 들 수 있다. 특히, 리튬 이차전지는 납 축전지와, 니켈-카드뮴 전지, 니켈-수소 전지, 니켈-아연전지 등 다른 이차전지와 비교하여 단위 중량 당 에너지 밀도가 높고 급속 충전이 가능하기 때문에 높은 활용도를 갖는다.The secondary battery includes a nickel-cadmium battery, a nickel-metal hydride battery, a nickel-hydrogen battery, and a lithium secondary battery. Particularly, the lithium secondary battery has a high utilization density because it has a high energy density per unit weight and can be rapidly charged as compared with lead secondary batteries and other secondary batteries such as nickel-cadmium batteries, nickel-hydrogen batteries and nickel-zinc batteries.

이런 이차전지 중, 액체 전해질을 사용하는 리튬 이온전지는 금속 캔을 용기로 하여 용접 실링시킨 형태로 사용되고, 금속캔을 용기로 사용하는 캔형 이차전지는 형태가 고정되므로 전기 제품의 디자인을 제한하는 단점이 있고 부피를 줄이는 데 어려움이 있다. Among such secondary batteries, a lithium ion battery using a liquid electrolyte is used in a form that is welded with a metal can as a container, and a can type secondary battery using a metal can as a container has a disadvantage of limiting the design of an electric product And there are difficulties in reducing volume.

최근, 두 전극과 세퍼레이터, 전해질을 파우치에 넣고 실링하여 사용하는 파우치형 이차전지가 개발되어 사용되고 있다.In recent years, a pouch-type secondary battery using two electrodes, a separator, and an electrolyte in a pouch and sealing them has been developed and used.

한편, 모바일 전자기기가 박막화되고 소형화됨에 따라 기존의 금속캔을 주로 사용한 원통형 전지나 각형 전지 구조의 이차전지는 모바일 전자기기에 적용되지 않고, 파우치를 외장재로 사용하는 이차전지가 사용되고 있다.On the other hand, as mobile electronic devices have become thinner and smaller, a cylindrical battery using a conventional metal can or a secondary battery using a square type battery is not applied to a mobile electronic device, and a secondary battery using a pouch as an exterior material is used.

파우치형 이차전지는 다양한 형태로 제조가 가능하며 높은 질량당 에너지밀도를 구현할 수 있다는 장점이 있다. 그러나 금속캔형과 달리 연질의 파우치를 외장재로 사용하므로 기계적인 강도가 약하고 알루미늄 박막과 고분자 수지층의 박리가 일어날 수 있어 밀봉의 신뢰성이 낮아질 수 있다.The pouch-type secondary battery can be manufactured in various forms and has an advantage that high energy density per mass can be realized. However, unlike the metal can type, since the soft pouch is used as the exterior material, the mechanical strength is weak and the peeling of the aluminum thin film and the polymer resin layer may occur, so that the reliability of the sealing can be lowered.

그리고, 대량생산 시 품질관리(QC)가 어렵고 고강도 파우치임에도 불구하고 기계적 충격에는 다소 불리할 수 있다. In addition, quality control (QC) in mass production is difficult, and although it is a high-strength pouch, it may be somewhat disadvantageous to mechanical impact.

한국 공개특허공보 제10-2013-0063709호에는 내부수지층, 금속박층, 외부수지층으로 이루어지고, 내부수지층과 금속박층이 맞닿는 면에 금속박층 보다 반응성이 작은 버퍼층이 형성되어 있는 전지의 파우치 외장재가 개시되어 있어, 금속박층 보다 반응성이 작은 버퍼층을 추가로 형성함으로써, 내부수지층에 마이크로 크랙(micro crack)이 발생하는 등 손상되는 경우에도 금속박층의 산화 반응을 막음으로써, 전지의 파우치 외장재의 부식을 방지할 수 있는 장점이 있으나, 이 선행문헌의 파우치 외장재는 내부수지층, 버퍼층, 금속박층, 외부수지층으로 이루어지고, 버퍼층은 구리, 은, 백금 및 금 중에서 선택된 1종 이상의 금속이므로, 결과적으로 파우치 외장재는 수지층과 금속층으로 이루어져 고신뢰성을 만족시키는 투습율을 얻지 못하는 문제점이 있다.Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2013-0063709 discloses a pouch having a buffer layer formed of an inner resin layer, a metal foil layer and an outer resin layer and having a reactivity lower than that of the metal foil layer on the surface where the inner resin layer and the metal foil layer are in contact with each other. A buffer layer having a smaller reactivity than the metal foil layer is additionally formed so as to prevent the oxidation reaction of the metal foil layer even when a micro crack is generated in the internal resin layer, The buffer layer is made of at least one metal selected from among copper, silver, platinum and gold. In this case, the buffer layer is formed of an inner resin layer, a buffer layer, a metal foil layer and an outer resin layer. As a result, the pouch exterior member is composed of a resin layer and a metal layer, and thus has a problem of failing to obtain a moisture permeability satisfying high reliability.

또한, 한국 공개특허공보 제10-2013-0081445호에는 알루미늄층; 상기 알루미늄층의 제1 표면에 형성되는 외층; 상기 알루미늄층과 상기 외층을 접착시키는 제1 접착층; 상기 알루미늄층의 제2 표면에 형성되는, 가교화된 고분자층을 포함하는 내층; 및 상기 알루미늄층과 상기 내층을 접착시키는 제2 접착층을 포함하는 이차전지용 알루미늄 파우치 필름이 개시되어 있으나, 파우치의 외부에 알루미늄층이 노출되어 물리적인 접촉에 의해 스크래치가 쉽게 발생되고, 알루미늄층이 구부러지는 단점이 있다.Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2013-0081445 discloses an aluminum layer; An outer layer formed on the first surface of the aluminum layer; A first adhesive layer for bonding the aluminum layer and the outer layer; An inner layer formed on the second surface of the aluminum layer, the inner layer comprising a crosslinked polymer layer; And a second adhesive layer for bonding the aluminum layer and the inner layer. However, since the aluminum layer is exposed to the outside of the pouch, scratches are easily caused by physical contact, and the aluminum layer is bent .

아울러, 한국 공개특허공보 제10-2013-0014252호에는 외장재 내부에 전극조립체가 수납되어 있는 파우치형 이차전지가 개시되어 있는바, 이 이차전지는 파우치가 구부러질때, 외장재와 전극조립체가 일체화되어 있지 않아 다수 휘어질때 구부러지는 정도 및 위치등이 상이하여 크랙 등과 같은 손상이 발생될 수 있다.In addition, Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2013-0014252 discloses a pouch-type secondary battery in which an electrode assembly is housed inside a casing. In this secondary battery, when the pouch is bent, the casing and the electrode assembly are integrated The degree of bending and the position of the bending portion may be different, and thus, damage such as cracks may occur.

이와 같은 선행기술은 최근의 고성능화된 모바일 전자기기에 적용될 수 있는 고품질의 플렉서블 이차 전지의 특성을 충족하기 어렵다.It is difficult to satisfy the characteristics of a high-quality flexible secondary battery that can be applied to recent high-performance mobile electronic devices.

한국 공개특허공보 제10-2013-0063709호Korean Patent Publication No. 10-2013-0063709 한국 공개특허공보 제10-2013-0081445호Korean Patent Publication No. 10-2013-0081445 한국 공개특허공보 제10-2013-0014252호Korean Patent Publication No. 10-2013-0014252

본 발명의 목적은 제작된 파우치에 배리어 필름을 접착시켜 투습 방지 효율을 우수하게 할 수 있는 플렉서블 배터리용 파우치, 이를 이용한 플렉서블 배터리 및 그의 제조 방법을 제공하는 데 있다.An object of the present invention is to provide a pouch for a flexible battery which can improve the moisture permeation prevention efficiency by bonding a barrier film to a manufactured pouch, a flexible battery using the same, and a method of manufacturing the same.

본 발명의 다른 목적은 습기 침투 방지 기능을 수행할 수 있는 무기재 접착제로 배리어 필름을 파우치에 접착시킴으로써, 파우치의 투습 방지 기능을 더욱 증대시킬 수 있는 플렉서블 배터리용 파우치, 이를 이용한 플렉서블 배터리 및 그의 제조 방법을 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide a flexible battery pouch capable of further increasing the moisture permeation preventing function of the pouch by adhering the barrier film to the pouch with an inorganic material adhesive capable of performing a moisture impermeable function, a flexible battery using the same, Method.

상술된 목적을 달성하기 위한, 본 발명의 일 실시예에 의한 플렉서블 배터리용 파우치는, 전극 조립체, 분리막 및 전해액을 수용하여 실링하는 외장재를 포함하는 플렉서블 배터리용 파우치로서, 상기 외장재는, 보강 필름 부재와 접합용 박막의 적층구조; 및 상기 적층구조의 보강 필름 부재에 접착제로 접착된 배리어 필름;을 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, a pouch for a flexible battery according to an embodiment of the present invention is a pouch for a flexible battery including an electrode assembly, a separator, and a casing for receiving and sealing the electrolyte, And a lamination structure of a thin film for bonding; And a barrier film adhered to the reinforcing film member of the laminated structure with an adhesive.

더불어, 본 발명의 다른 목적을 달성하기 위한 플렉서블 배터리는, 서로 대향 배치된 양극 조립체 및 음극 조립체; 상기 양극 조립체와 음극 조립체 사이에 배치된 분리막; 상기 양극 조립체, 음극 조립체 및 분리막을 수용하여 실링하는 파우치; 및 상기 파우치 내부에 주입되어 있는 전해액;을 포함하는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a flexible battery comprising: a positive electrode assembly and a negative electrode assembly disposed opposite to each other; A separator disposed between the cathode assembly and the cathode assembly; A pouch for receiving and sealing the cathode assembly, the cathode assembly, and the separation membrane; And an electrolyte injected into the pouch.

아울러, 본 발명의 또 다른 목적을 달성하기 위한 플렉서블 배터리의 제조 방법은 보강 필름 부재 및 접합용 박막이 구비된 한 쌍의 적층 구조가 접합되어 형성된 파우치에 전극 조립체, 분리막 및 전해액이 내장되어 있는 배터리 본체를 제조하는 단계; 및 상기 배터리 본체의 보강 필름 부재에 배리어 필름을 접착하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a flexible battery including a pouch formed by bonding a pair of lamination structures having a reinforcing film member and a thin film for bonding, and an electrode assembly, a separator, Manufacturing a body; And bonding the barrier film to the reinforcing film member of the battery body.

본 발명에서는 파우치를 제작한 후, 배리어 필름을 파우치에 접착시킴으로써 배리어 필름의 세라믹 코팅층에 크랙 발생을 방지하여 투습 방지 효율을 우수하게 할 수 있다.In the present invention, cracks are prevented from occurring in the ceramic coating layer of the barrier film by bonding the barrier film to the pouch after fabricating the pouch, thereby improving the moisture permeation prevention efficiency.

본 발명에서는 보강 필름 부재 및 접합용 박막이 적층된 간단한 구조에 의해 제작된 파우치에 기능 필름을 적층 구조에 접착시킴으로써 배터리의 특성을 다양하게 향상시킬 수 있다.In the present invention, the characteristics of the battery can be variously improved by bonding the functional film to the laminated structure in the pouch fabricated by the simple structure in which the reinforcing film member and the bonding thin film are laminated.

본 발명에서는 습기 침투 방지 기능을 수행할 수 있는 무기재 접착제로 배리어 필름을 파우치에 접착시킴으로써, 파우치의 투습 방지 기능을 더욱 강화시킬 수 있다.In the present invention, by adhering the barrier film to the pouch with the inorganic material adhesive capable of performing the moisture permeation prevention function, the moisture permeation prevention function of the pouch can be further strengthened.

도 1은 본 발명에 따른 플렉서블 배터리의 파우치의 외장재의 단면도,
도 2는 본 발명에 따른 플렉서블 배터리의 파우치를 모식적으로 도시한 사시도,
도 3은 본 발명에 따른 플렉서블 배터리의 파우치를 모식적으로 도시한 상면도,
도 4는 본 발명에 따른 플렉서블 배터리의 제조방법의 흐름도,
도 5는 본 발명에 따라 플렉서블 배터리 본체를 제조하는 일례의 방법의 흐름도,
도 6은 본 발명에 따른 플렉서블 배터리의 모식적인 단면도,
도 7은 본 발명에 따른 플렉서블 배터리의 풀셀 구조의 모식적인 단면도,
도 8은 본 발명에 따른 플렉서블 배터리의 바이셀 구조의 모식적인 단면도이다.1 is a sectional view of a casing of a pouch of a flexible battery according to the present invention,
2 is a perspective view schematically showing a pouch of a flexible battery according to the present invention,
3 is a top view schematically showing a pouch of a flexible battery according to the present invention,
4 is a flowchart of a method of manufacturing a flexible battery according to the present invention,
Figure 5 is a flow diagram of an exemplary method of manufacturing a flexible battery body in accordance with the present invention;
6 is a schematic cross-sectional view of a flexible battery according to the present invention,
7 is a schematic cross-sectional view of a pull cell structure of a flexible battery according to the present invention,
8 is a schematic cross-sectional view of a bi-cell structure of a flexible battery according to the present invention.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 설명하도록 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1을 참고하면, 본 발명에 따른 플렉서블 배터리의 파우치의 외장재는 보강 필름 부재(10)와 접합용 박막(20)의 적층구조(30); 및 상기 적층구조(30)의 보강 필름 부재(10)에 접착제(50)로 접착된 배리어 필름(80)을 포함하여 구성한다.Referring to FIG. 1, the casing of a pouch of a flexible battery according to the present invention includes a laminated structure 30 of a reinforcing film member 10 and a thin film 20 for bonding; And a barrier film (80) adhered to the reinforcing film member (10) of the laminate structure (30) with an adhesive (50).

즉, 본 발명의 파우치의 외장재는 접합용 박막(20), 보강 필름 부재(10), 및 배리어 필름(80)이 순차적으로 적층된 구조를 갖는다.That is, the casing of the pouch of the present invention has a structure in which the thin film for bonding 20, the reinforcing film member 10, and the barrier film 80 are sequentially laminated.

보강 필름 부재(10)는 가요성이 있는 기재이며, 파우치의 강도를 보강하기 위한 것이다. 이 보강 필름 부재(10)는 PET(Polyethylene terephthalate) 필름, COP(Cyclo olefin polymer) 필름 및 PI(Polyimide) 필름 중 하나를 사용할 수 있다.The reinforcing film member 10 is a flexible base material and is intended to reinforce the strength of the pouch. The reinforcing film member 10 may be one of a PET (polyethylene terephthalate) film, a COP (Cyclo olefin polymer) film and a PI (polyimide) film.

접합용 박막(20)은 2개의 적층구조(30)를 접합시켜 봉지 형태의 파우치를 제조하기 위한 것으로, CPP(casting polypropylene) 필름을 사용할 수 있다.The bonding thin film 20 is for producing a pouch-shaped pouch by bonding the two laminated structures 30, and a CPP (casting polypropylene) film can be used.

배리어 필름(80)을 적층구조(30)의 보강 필름 부재(10)에 접착시키는 접착제(50)로는 무기재 접착제를 사용하는 것이 바람직하고, 이 무기재 접착제의 두께는 10㎛ 이상으로 설정하는 것이 바람직하다. 즉, 무기재 접착제의 두께는 10㎛ 이상인 경우, 무기재 접착제가 습기 침투 방지 기능을 수행할 수 있어 파우치의 투습 방지 효율을 향상시킬 수 있다.It is preferable to use an inorganic adhesive agent as the adhesive agent 50 for bonding the barrier film 80 to the reinforcing film member 10 of the laminate structure 30 and to set the thickness of the inorganic material adhesive agent to 10 m or more desirable. That is, when the inorganic adhesive agent has a thickness of 10 mu m or more, the inorganic adhesive agent can perform the moisture permeation prevention function, thereby improving the moisture permeation prevention efficiency of the pouch.

배리어 필름(80)은 적층구조(30)의 보강 필름 부재(10)과 별도로 제작된 보강 필름 부재(70)에 세라믹 코팅층(60)이 코팅되어 있는 구조로 이루어진다.The barrier film 80 has a structure in which the ceramic coating layer 60 is coated on the reinforcing film member 70 separately made from the reinforcing film member 10 of the laminated structure 30. [

배리어 필름(80)은 파우치 외부로부터 침투되는 습기를 차단하여 파우치의 투습율을 저감시키는 기능을 수행하며, 배리어 필름(80)은 보강 필름 부재(70)에 코팅된 세라믹 코팅층(60)으로 구성할 수 있다.The barrier film 80 functions to cut moisture permeation from the outside of the pouch to reduce the moisture permeability of the pouch. The barrier film 80 is composed of the ceramic coating layer 60 coated on the reinforcing film member 70 .

세라믹 코팅층(60)은 SiO2, MgO, Y2O3, BaTiO3, ZrSiO2, Al2O3, SiON, Si3N4, ZrO2, HfO2, Ta2O5, TiO2 중 하나로 이루어진 것이 바람직하다.Ceramic coating layer 60 is made of one of SiO 2, MgO, Y 2 O 3, BaTiO 3, ZrSiO 2, Al 2 O 3, SiON, Si 3 N 4, ZrO 2, HfO 2, Ta 2 O 5, TiO 2 .

이와 같은 세라믹 코팅층(60)은 스퍼터링, 화학 기상 증착, 스핀 코팅, 스프레이 코팅, 베이킹(spin coating and baking), 펄스 레이저 증착(pulsed laser deposition), 음극 아크 증착(cathodic arc deposition), 플라즈마 강화 화학 기상 증착(plasma enhanced chemical deposition), 분자선 에피택시(molecular beam epitaxy), 졸-겔 프로세스(sol-gel process), 액상 에피택시(liquid phase epitaxy), 및 그들의 조합으로 구성된 그룹으로부터 선택된 공정으로 형성될 수 있다.Such a ceramic coating layer 60 may be formed by any suitable method such as sputtering, chemical vapor deposition, spin coating, spray coating, spin coating and baking, pulsed laser deposition, cathodic arc deposition, A process selected from the group consisting of plasma enhanced chemical deposition, molecular beam epitaxy, sol-gel process, liquid phase epitaxy, and combinations thereof. have.

또한, 세라믹 코팅층(60)은 세라믹 원료분말과 유기 바인더, 용매를 혼합하여 슬러리를 만들고, 세라믹 슬러리를 보강 필름 부재(70)에 코팅한 후, 코팅된 세라믹 슬러리에서 탈바인더하고 유기성분을 제거한 후, 소성하여 구현할 수 있다. The ceramic coating layer 60 is formed by mixing a ceramic raw material powder, an organic binder and a solvent to form a slurry, coating the ceramic slurry on the reinforcing film member 70, removing binder from the coated ceramic slurry, removing organic components , And firing.

그리고, 배리어 필름(80)은 이중 배리어 구조로 구현할 수 있다. 즉, 금속층 또는 세라믹층으로 이루어진 제1배리어층, 및 제1배리어층에 적층되며 금속층 또는 세라믹층으로 이루어진 제2배리어층으로 구성할 수 있다.And, the barrier film 80 can be realized with a double barrier structure. A first barrier layer made of a metal layer or a ceramic layer, and a second barrier layer formed of a metal layer or a ceramic layer laminated on the first barrier layer.

여기서, 제2배리어층은 제1배리어층의 기능을 더 보강하여 습기 차단 기능 또는 휘어짐 기능을 더 부여하기 위한 것이다.Here, the second barrier layer is intended to further reinforce the function of the first barrier layer to further provide a moisture barrier function or a warp function.

그리고, 금속층이 보강 필름 부재(70)에 적층되고, 금속층 상부에 세라믹층이 적층되어 있는 구조로 이중 배리어층을 구현한 경우, 세라믹층은 무기재 필러가 함유된 고강도 실리콘을 금속층에 코팅하여 형성함으로써, 발수성을 높여 투습율을 낮출 수 있다.When a metal layer is laminated on the reinforcing film member 70 and a ceramic layer is laminated on the metal layer, when a double barrier layer is realized, the ceramic layer is formed by coating a metal layer with high- Thereby improving the water repellency and reducing the moisture permeability.

이때, 무기재 필러(filler)로 사용할 수 있는 구체적인 종류는 특별히 제한되지 않으나, SiO2, MgO, Y2O3, BaTiO3, ZrSiO2, Al2O3, SiON, Si3N4, ZrO2, HfO2, Ta2O5, TiO2 중 하나로 이루어진 것이 바람직하다. 그리고, 무기재 필러 형태는 구형, 신장형, 막대형, 타원형 등 일 수 있다.Specific examples of the inorganic filler include SiO 2 , MgO, Y 2 O 3 , BaTiO 3 , ZrSiO 2 , Al 2 O 3 , SiON, Si 3 N 4 , ZrO 2 , HfO 2 , Ta 2 O 5 , and TiO 2 . The inorganic filler form may be spherical, elongated, rod-like, oval or the like.

또한, 나노 실리카(nano silica)를 금속층 상부 표면에 코팅하여 실리콘 코팅층(silicone coating layer)을 형성하여 세라믹층을 구현할 수 있다.In addition, a ceramic layer can be formed by forming a silicone coating layer by coating nano silica on the surface of the metal layer.

이와 같이 금속층 상부에 적층된 세라믹층은 물리적 화학적 내구성을 향상시켜주는 보호막의 기능을 수행하며, 더불어 플렉서블 배터리용 파우치의 강도를 보강하는 기능도 수행한다.The ceramic layer laminated on the metal layer functions as a protective film for improving the physical and chemical durability and also reinforces the strength of the pouch for a flexible battery.

그리고, 무기재 필러는 플렉서블 배터리용 파우치로 침투하는 수분 또는 습기의 이동 경로를 길게하여 그 침투를 억제하여 수분 및 습기에 대한 차단성을 극대화할 수 있다. The inorganic filler can increase the movement path of moisture or moisture penetrating into the pouch for a flexible battery, thereby suppressing penetration thereof, thereby maximizing the barrier against moisture and moisture.

무기재 접착제는 무기접착제로 지칭될 수 있으며, 규산소다, 칼슘실리케이트, 제올라이트, 점토, 석회 중에서 선택된 어느 하나일 수 있으며, 이에 한정하는 것은 아니다.The inorganic adhesive agent may be referred to as an inorganic adhesive agent, and may be any one selected from among sodium silicate, calcium silicate, zeolite, clay, and lime, but is not limited thereto.

도 2는 본 발명에 따른 플렉서블 배터리의 파우치를 모식적으로 도시한 사시도이고, 도 3은 본 발명에 따른 플렉서블 배터리의 파우치를 모식적으로 도시한 상면도이다.FIG. 2 is a perspective view schematically showing a pouch of a flexible battery according to the present invention, and FIG. 3 is a top view schematically showing a pouch of a flexible battery according to the present invention.

도 2를 참고하면, 본 발명에 따른 플렉서블 배터리의 파우치는 보강 필름 부재 및 접합용 박막을 포함하는 한 쌍의 적층 구조(31,32)의 접합용 박막을 대향시키고, 한 쌍의 적층 구조(31,32)의 4측면 중 3측면의 가장자리를 접합하여 봉지 형태로 제조된다. Referring to FIG. 2, the pouch of the flexible battery according to the present invention includes a pair of lamination structures 31 and 32 including a reinforcing film member and a bonding thin film facing each other and a pair of lamination structures 31 , 32) are bonded to each other to form an encapsulation.

이때, 접합되지 않은 1측면이 개방되어 있고, 한 쌍의 적층 구조(31,32)의 3면의 가장자리가 접합되어 한 쌍의 적층 구조(31,32)의 내부에는 공간(33)이 마련된다. At this time, one unfused side is opened, and the edges of the three sides of the pair of the lamination structures 31 and 32 are joined to form a space 33 inside the pair of the lamination structures 31 and 32 .

이런 파우치의 공간(33)에 전극 조립체, 분리막 및 전해액이 삽입된다. 그리고, 접합되지 않아 개방되어 있는 한 쌍의 적층 구조(31,32)의 1측면으로 전극 조립체의 양극단자와 음극단자가 노출되고, 양극단자와 음극단자는 파우치의 정면과 후면으로 각각 배치되어 노출된다.The electrode assembly, the separation membrane, and the electrolyte are inserted into the space 33 of the pouch. The positive electrode terminal and the negative electrode terminal of the electrode assembly are exposed to one side of the pair of laminated structures 31 and 32 which are not joined and are opened, and the positive electrode terminal and the negative electrode terminal are respectively disposed at the front and back sides of the pouch, do.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 플렉서블 배터리의 파우치는 한 쌍의 적층 구조(31,32)의 보강 필름 부재 각각에 무기재 접착제로 배리어 필름(81,82)을 접착하여 제조한다.As shown in FIG. 3, the pouch of the flexible battery according to the present invention is manufactured by bonding the barrier films 81 and 82 to the reinforcing film members of the pair of lamination structures 31 and 32 with an inorganic adhesive agent.

즉, 한 쌍의 적층 구조(31,32)를 실링하여 파우치를 제작한 후, 배리어 필름(81,82)을 한 쌍의 적층 구조(31,32) 각각에 접합하여 파우치를 구현하는 것이다.That is, after the pair of laminated structures 31 and 32 are sealed to fabricate the pouch, the barrier films 81 and 82 are bonded to the pair of laminated structures 31 and 32, respectively, to implement the pouch.

한편, 접합용 박막, 보강 필름 부재, 및 배리어 필름이 순차적으로 적층된 구조의 외장재로 실링하는 공정을 수행하게 되면, 배리어 필름의 세라믹 코팅층에 크랙 등이 발생되어 투습 방지 효율이 낮아지는 등 신뢰성이 저하된다.On the other hand, if a step of sealing with a casing having a structure in which a bonding thin film, a reinforcing film member, and a barrier film are sequentially laminated is performed, cracks or the like are generated in the ceramic coating layer of the barrier film, .

반면에, 본 발명에서는 파우치를 제작한 후, 배리어 필름을 적층 구조에 접착시킴으로써 배리어 필름의 세라믹 코팅층에 크랙 발생을 방지하여 투습 방지 효율을 우수하게 할 수 있다.On the other hand, in the present invention, cracks are prevented from occurring in the ceramic coating layer of the barrier film by bonding the barrier film to the laminate structure after manufacturing the pouch, thereby improving moisture permeation prevention efficiency.

또한, 본 발명에서는 보강 필름 부재 및 접합용 박막이 적층된 간단한 구조에 의해 제작된 파우치에 기능 필름을 적층 구조에 접착시킴으로써 배터리의 특성을 다양하게 향상시킬 수 있다.In addition, according to the present invention, by attaching a functional film to a laminated structure on a pouch fabricated by a simple structure in which a reinforcing film member and a thin film for bonding are laminated, battery characteristics can be improved variously.

도 4는 본 발명에 따른 플렉서블 배터리의 제조방법의 흐름도이고, 도 5는 본 발명에 따른 플렉서블 배터리 본체를 제조하는 일례의 방법의 흐름도이다.FIG. 4 is a flow chart of a method of manufacturing a flexible battery according to the present invention, and FIG. 5 is a flowchart of an exemplary method of manufacturing a flexible battery body according to the present invention.

도 4를 참고하면, 본 발명에 따른 플렉서블 배터리의 제조방법은 먼저, 보강 필름 부재 및 접합용 박막이 구비된 한 쌍의 적층 구조가 접합되어 형성된 파우치에 전극 조립체, 분리막 및 전해액이 내장되어 있는 배터리 본체를 제조한다(S100).Referring to FIG. 4, a method for manufacturing a flexible battery according to the present invention includes: preparing a battery having an electrode assembly, a separation membrane, and an electrolyte built in a pouch formed by joining a pair of lamination structures having a reinforcing film member and a thin film for bonding, The main body is manufactured (S100).

그 후, 배터리 본체의 보강 필름 부재에 배리어 필름을 접착한다(S110).Thereafter, the barrier film is attached to the reinforcing film member of the battery main body (S110).

그러므로, 접합용 박막, 보강 필름 부재 및 배리어 필름이 최종적인 파우치의 외장재 구조가 되는 것이다.Therefore, the bonding thin film, the reinforcing film member, and the barrier film become the exterior material structure of the final pouch.

따라서, 전술된 공정을 수행하여 제조된 본 발명에 따른 플렉서블 배터리는 서로 대향 배치된 양극 조립체 및 음극 조립체; 상기 양극 조립체와 음극 조립체 사이에 배치된 분리막; 상기 양극 조립체, 음극 조립체 및 분리막을 수용하여 실링하는 파우치; 및 상기 파우치 내부에 주입되어 있는 전해액;을 포함하여 구성한다.Accordingly, the flexible battery according to the present invention manufactured by performing the above-described process comprises a positive electrode assembly and a negative electrode assembly arranged opposite to each other; A separator disposed between the cathode assembly and the cathode assembly; A pouch for receiving and sealing the cathode assembly, the cathode assembly, and the separation membrane; And an electrolyte injected into the pouch.

이때, 플렉서블 배터리의 분리막은 미세 기공을 갖는 다공성 부직포; 및 상기 다공성 부직포의 일측면 또는 양측면에 박막으로 적층되며, 방사 가능한 고분자 물질로 형성된 나노 섬유 웹;을 포함하여 구성할 수 있다.At this time, the separation membrane of the flexible battery is a porous nonwoven fabric having fine pores; And a nanofiber web laminated with a thin film on one side or both sides of the porous nonwoven fabric and formed of a spinnable polymer material.

그리고, 플렉서블 배터리의 양극 조립체는 양극 집전체; 및 상기 양극 집전체에 양극 활물질을 간헐 코팅하여 형성된 전극;을 포함할 수 있고, 상기 음극 조립체는 음극 집전체; 및 상기 음극 집전체에 음극 활물질을 간헐 코팅하여 형성된 전극;을 포함할 수 있다.The positive electrode assembly of the flexible battery includes a positive electrode collector; And an electrode formed by intermittently coating a cathode active material on the cathode current collector, wherein the cathode assembly comprises: an anode current collector; And an electrode formed by intermittently coating the negative electrode current collector with the negative electrode active material.

상기 양극 집전체는 동박 또는 상기 접합용 박막에 증착된 Cu 증착막을 포함할 수 있고, 상기 음극 집전체는 Al박 또는 상기 접합용 박막에 증착된 Al 증착막을 포함할 수 있다.The cathode current collector may include a copper vapor deposition layer deposited on the copper foil or the bonding thin layer, and the anode current collector may include an Al foil or an Al vapor deposition layer deposited on the bonding thin layer.

도 5를 참고하면, 플렉서블 배터리 본체를 제조하는 일례의 방법은 보강 필름 부재 및 접합용 박막이 구비된 한 쌍의 적층 구조 사이에 전극 조립체를 개재하여 적층하는 공정(S101), 전극 조립체가 내장되고 일영역이 개방된 봉지 형태의 파우치 형상을 만들기 위하여 상기 한 쌍의 적층 구조를 1차 실링하는 공정 및 파우치에 전해액을 주입한 후 개방된 일영역을 2차 실링하는 공정(S102)을 포함할 수 있다.5, an exemplary method of manufacturing a flexible battery body includes a step (S101) of laminating an electrode assembly between a pair of laminated structures provided with a reinforcing film member and a thin film for bonding, and an electrode assembly A step of firstly sealing the pair of laminated structures to form a pouch-like pouch shape with one region opened, and a step (S102) of secondarily sealing one region opened after injecting an electrolyte into the pouch. have.

또한, 플렉서블 배터리 본체를 제조하는 다른 일례의 방법으로, 보강 필름 부재 및 접합용 박막이 적층된 한 쌍의 적층 구조를 준비하고, 한 쌍의 적층 구조의 접합용 박막을 표면 처리한다. In another example of manufacturing the flexible battery main body, a pair of laminated structures in which a reinforcing film member and a thin film for bonding are laminated are prepared, and a thin film for bonding of a pair of laminated structures is surface-treated.

여기서, 접합용 박막은 전술된 바와 같이 CPP층으로 적용할 수 있으며, 이 CPP층 표면에 플라즈마 처리 공정, 프라이머 처리 공정, 이온 빔 처리 공정 중 하나를 수행하여 후술된 공정에서 증착되는 구리 또는 알루미늄의 금속과 CPP층과의 접착력을 향상시키기 위하여 CPP층의 표면을 개질하는 것이다.Here, the bonding thin film can be applied as a CPP layer as described above, and one of the plasma treatment process, the primer treatment process, and the ion beam treatment process is performed on the surface of the CPP layer to remove the copper or aluminum The surface of the CPP layer is modified to improve the adhesion between the metal and the CPP layer.

그 다음, 한 쌍의 적층 구조의 가장자리 중 일영역을 제외하고 접합하는 제1실링하여 파우치를 형성한다.Then, the pouch is formed by first sealing, except for one region out of the edges of the pair of laminated structures.

이어서, 파우치의 일영역을 통하여 전극 조립체 및 전해액을 삽입시킨다. 분리막은 다수의 기공을 갖는 다공성 기재이고, 파우치에 삽입된 전해액은 분리막의 기공에 함습된다. Then, the electrode assembly and the electrolyte are inserted through one region of the pouch. The separator is a porous substrate having a plurality of pores, and the electrolyte solution inserted into the pouch is impregnated into the pores of the separator.

여기서, 전극 조립체는 양극, 음극, 및 상기 양극과 음극을 분리시키고 다수의 기공을 갖는 분리막을 포함하며, 양극에는 양극 활물질층이 형성되어 있고, 음극에는 음극 활물질층이 형성되어 있다. 그리고, 일영역은 미접합 영역이다.The electrode assembly includes a positive electrode, a negative electrode, and a separator having a plurality of pores separated from the positive electrode and the negative electrode, wherein a positive electrode active material layer is formed on the positive electrode, and a negative electrode active material layer is formed on the negative electrode. One region is an unconjugated region.

계속, 일영역에 대응하는 한 쌍의 적층 구조의 가장자리를 접합하는 제2실링을 수행한다.Subsequently, a second sealing is performed to join the edges of the pair of laminated structures corresponding to one region.

마지막으로, 파우치를 열처리하여 전해액을 겔화시킨다. 이 겔화공정으로 전해액은 겔 상태의 전해질이 된다.Finally, the pouch is heat treated to gel the electrolyte. In this gelling process, the electrolytic solution becomes a gelated electrolyte.

이와 같은 본 발명의 배터리 본체의 제조방법에서는 파우치를 열처리하여 전해액을 겔화시켜 분리막의 기공에 함습된 겔 상태를 만들어, 기존의 액체 전해액의 누액을 개선할 수 있고, 특히, 벤딩시에 가스나 누액이 발생되는 것을 방지할 수 있다. 이때, 전해액은 겔 폴리머 전해액이 바람직하다.According to the method of manufacturing a battery main body of the present invention as described above, the electrolyte is gelled by heat treatment of the pouch to thereby form a gel state in the pores of the separation membrane, thereby improving leakage of the existing liquid electrolyte. Particularly, Can be prevented from being generated. At this time, the electrolytic solution is preferably a gel polymer electrolytic solution.

도 6은 본 발명에 따른 플렉서블 배터리의 모식적인 단면도이다.6 is a schematic cross-sectional view of a flexible battery according to the present invention.

도 6을 참고하면, 본 발명에 따른 플렉서블 배터리는 양극 활물질(211)이 코팅되어 있는 양극용 집전체(210); 음극 활물질(221)이 코팅되어 있는 음극용 집전체(220); 양극용 집전체(210)와 음극용 집전체(220) 사이에 배치된 분리막(250); 및 보강 필름 부재 및 접합용 박막의 적층 구조로 이루어지고, 양극용 집전체(210), 음극용 집전체(220) 및 분리막(250)을 수용하여 실링된 제1 및 제외장재(101,102)로 이루어진 파우치;를 포함한다.Referring to FIG. 6, the flexible battery according to the present invention includes a positive electrode current collector 210 coated with a positive electrode active material 211; A negative electrode current collector 220 coated with the negative electrode active material 221; A separation membrane (250) disposed between the anode current collector (210) and the cathode current collector (220); And the first and the outer casings 101 and 102 which are formed by stacking the positive electrode current collector 210, the negative electrode current collector 220, and the separator 250 in a laminated structure of the reinforcing film member and the bonding thin film. And a pouch.

여기서, 제1 및 제외장재(101,102)는 접합용 박막 및 보강 필름 부재의 적층 구조에 배리어 필름이 접착된 구조이다.Here, the first and the outer casings 101 and 102 are structures in which a barrier film is adhered to the lamination structure of the thin film for joining and the reinforcing film member.

따라서, 본 발명에서는 간단한 적층 구조가 접합된 파우치에, 배리어 필름과 같은 기능성 필름을 접착시킴으로써, 플렉서블 배터리의 특성을 우수하게 할 수 있는 장점이 있다.Accordingly, the present invention has an advantage in that the performance of a flexible battery can be improved by bonding a functional film such as a barrier film to a pouch to which a simple laminated structure is bonded.

양극 활물질(211)은 리튬 이온을 가역적으로 인터칼레이션 및 디인터칼레이션할 수 있는 양극 활물질을 포함하며, 이러한 양극 활물질의 대표적인 예로는 LiCoO2, LiNiO2, LiNiCoO2, LiMnO2, LiMn2O4, V2O5, V6O13, LiNi1-x-yCoxMyO2(0 ≤ x ≤ 1, 0 ≤y ≤ 1, 0 ≤ x+y ≤ 1, M은 Al, Sr, Mg, La 등의 금속)와 같은 리튬-전이금속 산화물, NCM(Lithium Nickel Cobalt Manganese)계 활물질 중 하나를 사용할 수 있다. 그러나, 본 발명에서는 상기 양극 활물질 이외에도 다른 종류의 양극 활물질을 사용하는 것도 물론 가능하다. The positive electrode active material 211 and reversibly including a positive electrode active material capable of migration intercalation and de-intercalation of lithium ions, and a typical example of such a positive electrode active material is LiCoO 2, LiNiO 2, LiNiCoO 2 , LiMnO 2, LiMn 2 O 4, V 2 O 5, V 6 O 13, LiNi 1-xy Co x M y O 2 (0 ≤ x ≤ 1, 0 ≤y ≤ 1, 0 ≤ x + y ≤ 1, M is Al, Sr, Mg , A metal such as La), and a lithium-transition metal oxide (NCM) -based active material. However, in the present invention, it is of course possible to use other kinds of cathode active materials in addition to the cathode active material.

음극 활물질(221)은 리튬 이온을 인터칼레이션 및 디인터칼레이션할 수 있는 음극 활물질을 포함하며, 이러한 음극 활물질로는 결정질 또는 비정질의 탄소, 탄소 섬유, 또는 탄소 복합체의 탄소계 음극 활물질, 주석 산화물, 이들을 리튬화한 것, 리튬, 리튬합금 및 이들의 혼합물로 구성된 군에서 선택될 수 있다. 그러나, 본 발명은 상기 음극 활물질로 종류가 한정되는 것은 아니다. The negative electrode active material 221 includes a negative electrode active material capable of intercalating and deintercalating lithium ions. Examples of the negative electrode active material include a carbon-based negative electrode active material of a crystalline or amorphous carbon, carbon fiber, or carbon composite, Oxides, lithium compounds thereof, lithium, lithium alloys, and mixtures thereof. However, the present invention is not limited to the above-mentioned negative electrode active material.

여기서, 탄소는 탄소나노튜브, 탄소나노와이어, 탄소나노섬유, 흑연, 활성탄, 그래핀 및 그래파이트로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다.Here, the carbon may be at least one selected from the group consisting of carbon nanotubes, carbon nanowires, carbon nanofibers, graphite, activated carbon, graphene and graphite.

본 발명에서는 양극 활물질(211) 및 음극 활물질(221)에는 집전체로부터 박리를 방지하고, 양극 활물질(211) 및 음극 활물질(221)의 크랙을 방지하기 위하여 PTFE(Polytetrafluoroethylene) 성분을 함유할 수 있다. PTFE 성분은 양극 활물질(211) 및 음극 활물질(221) 각각의 총중량에서 0.5 ~ 20wt%를 함유할 수 있고, 바람직하게는 최대 5wt% 이하 함유하는 것이다. In the present invention, the positive electrode active material 211 and the negative electrode active material 221 may contain a PTFE (Polytetrafluoroethylene) component in order to prevent peeling from the current collector and to prevent cracking of the positive electrode active material 211 and the negative electrode active material 221 . The PTFE component may contain 0.5 to 20 wt%, and preferably 5 wt% or less, of the total weight of the cathode active material 211 and the anode active material 221, respectively.

그리고, 양극용 집전체(210) 및 음극용 집전체(220)는 0.5 ~ 2㎛ 두께로 형성하는 것이 바람직하다.The anode current collector 210 and the cathode current collector 220 are preferably formed to a thickness of 0.5 to 2 탆.

또한, 본 발명에서 분리막(250)은 겔 폴리머 전해액의 함침성을 최적화시킬 수 있는 복합 다공성 분리막을 적용할 수 있다.In addition, in the present invention, the separation membrane 250 may be a composite porous separation membrane capable of optimizing the impregnation property of the gel polymer electrolytic solution.

즉, 복합 다공성 분리막은 지지체(matrix)로서 사용되며 미세 기공을 갖는 다공성 부직포와 다공성 부직포의 일 측면에 박막으로 적층되며, 방사 가능한 고분자 물질로 형성되어 전해액을 함침하고 있는 다공성 나노섬유 웹을 구비하고 있다. That is, the composite porous separator includes a porous nonwoven fabric which is used as a matrix and has a porous nonwoven fabric layered on one side of a porous nonwoven fabric, a porous nanofibrous web formed of a spinnable polymer material and impregnated with an electrolytic solution have.

또한, 복합 다공성 분리막은 지지체(matrix)로서 사용되며 미세 기공을 갖는 다공성 부직포와, 다공성 부직포의 양 측면에 박막으로 적층되며, 방사 가능한 고분자 물질로 형성되어 전해액을 함침하고 있는 다공성 나노섬유 웹을 구비할 수 있다. In addition, the composite porous separator may be a porous nonwoven fabric which is used as a matrix and has micropores, a porous nanofiber web laminated with a thin film on both sides of the porous nonwoven fabric and formed of a spinnable polymer material and impregnated with an electrolytic solution can do.

상기 기재로 사용 가능한 다공성 부직포는 PP 부직포, PE 부직포, 코어로서 PP 섬유의 외주에 PE가 코팅된 이중 구조의 PP/PE 섬유로 이루어진 부직포, PP/PE/PP의 3층 구조로 이루어지며 상대적으로 융점이 낮은 PE에 의해 셧다운 기능을 갖는 부직포, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET: polyethyleneterephthalate) 섬유로 이루어진 PET 부직포, 또는 셀룰로즈 섬유로 이루어진 부직포 중 어느 하나를 사용할 수 있다.The porous nonwoven fabric which can be used as the base material is composed of a PP nonwoven fabric, a PE nonwoven fabric, a three-layer structure of PP / PE / PP having a dual structure of PP / PE fibers coated with PE on the outer periphery of PP fiber as a core, A nonwoven fabric having a shutdown function by a PE having a low melting point, a PET nonwoven fabric made of polyethylene terephthalate (PET) fibers, or a nonwoven fabric made of cellulose fibers can be used.

상기 PE 부직포는 융점이 110℃이고, PP 부직포는 융점이 130~150℃이고, PET 부직포는 융점이 230~250℃이다. The PE nonwoven fabric has a melting point of 110 ° C, the PP nonwoven fabric has a melting point of 130 to 150 ° C, and the PET nonwoven fabric has a melting point of 230 to 250 ° C.

상기 다공성 부직포는 두께가 10 내지 40㎛ 범위로 설정되고, 기공도가 5 내지 55%, 걸리값(Gurley value)은 1 내지 1000sec/100cc로 설정되는 것이 바람직하다.The porous nonwoven fabric preferably has a thickness in the range of 10 to 40 mu m, a porosity of 5 to 55% and a Gurley value of 1 to 1000 sec / 100 cc.

상기 다공성 나노섬유 웹은 각각 전해액에 팽윤이 이루어지는 팽윤성 고분자 단독 또는 팽윤성 고분자에 내열성을 강화할 수 있는 내열성 고분자가 혼합된 혼합 고분자를 사용할 수 있다.The porous nanofiber web may be composed of a swellable polymer which is swollen in an electrolytic solution or a mixed polymer in which a heat-resistant polymer capable of enhancing heat resistance is mixed with a swellable polymer.

상기 다공성 나노섬유 웹은 용매에 용해되어 방사용액을 형성한 후 전기방사 방법으로 방사되어 나노섬유를 형성할 수 있는 폴리머라면 어떤 것도 사용 가능하다. 이 경우, 단일 폴리머 또는 혼합 폴리머를 사용할 수 있다. 폴리머는 전해액에 팽윤이 이루어지는 팽윤성 폴리머, 비팽윤성 폴리머, 내열성 폴리머, 팽윤성 폴리머와 비팽윤성 폴리머가 혼합된 혼합 폴리머, 팽윤성 폴리머와 내열성 폴리머가 혼합된 혼합 폴리머를 사용할 수 있다.The porous nanofiber web may be any polymer that can dissolve in a solvent to form a spinning solution and then be spin-coated to form nanofibers. In this case, a single polymer or a mixed polymer can be used. The polymer may be a mixed polymer in which a swelling polymer in which an electrolyte solution swells, a non-swelling polymer, a heat resistant polymer, a mixed polymer in which a swelling polymer and a non-swelling polymer are mixed, or a mixed polymer in which a swelling polymer and a heat resistant polymer are mixed.

상기 다공성 나노섬유 웹은 단일 또는 혼합 폴리머를 용매에 용해시켜 방사용액을 형성한 후, 방사용액을 전기방사장치를 사용하여 방사하면 방사된 나노섬유가 콜렉터에 축적되어 3차원 기공 구조를 갖는 다공성 나노섬유 웹을 형성한다. The porous nanofiber web may be prepared by dissolving a single or mixed polymer in a solvent to form a spinning solution, spinning the spinning solution using an electrospinning device, and spinning nanofibers are accumulated in the collector to form a porous nano- To form a fibrous web.

또한, 팽윤성 폴리머와 비팽윤성 폴리머(또는 내열성 폴리머)의 혼합 폴리머를 사용하는 경우, 팽윤성 폴리머와 비팽윤성 폴리머는 9:1 내지 1:9 범위의 중량비, 바람직하게는 8:2 내지 5:5 범위의 중량로 혼합될 수 있다. When a mixed polymer of a swellable polymer and a non-swellable polymer (or a heat-resistant polymer) is used, the swellable polymer and the non-swellable polymer have a weight ratio in the range of 9: 1 to 1: 9, preferably in the range of 8: 2 to 5: By weight.

비팽윤성 폴리머는 일반적으로 내열성 폴리머인 것이 많으며 팽윤성 폴리머와 비교할 때 분자량이 크기 때문에 융점도 상대적으로 높다. 이 경우, 비팽윤성 폴리머는 융점이 180℃ 이상인 내열성 폴리머인 것이 바람직하고, 팽윤성 폴리머는 융점이 150℃이하, 바람직하게는 100~150℃ 범위 내의 융점을 가지는 수지인 것이 바람직하다.The non-swellable polymer is generally a heat-resistant polymer and has a relatively high melting point because of its high molecular weight as compared with the swellable polymer. In this case, the non-swelling polymer is preferably a heat-resistant polymer having a melting point of 180 ° C or higher, and the swelling polymer is preferably a resin having a melting point of 150 ° C or lower, preferably 100-150 ° C.

본 발명에 사용 가능한 팽윤성 폴리머는 전해액에 팽윤이 일어나는 수지로서 전기 방사법에 의하여 초극세 나노섬유로 형성 가능한 것으로, 예를 들어, 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF), 폴리(비닐리덴플루오라이드-코-헥사플루오로프로필렌), 퍼풀루오로폴리머, 폴리비닐클로라이드 또는 폴리비닐리덴 클로라이드 및 이들의 공중합체 및 폴리에틸렌글리콜 디알킬에테르 및 폴리에틸렌글리콜 디알킬에스터를 포함하는 폴리에틸렌글리콜 유도체, 폴리(옥시메틸렌-올리 고-옥시에틸렌), 폴리에틸렌옥사이드 및 폴리프로필렌옥사이드를 포함하는 폴리옥사이드, 폴리비닐아세테이트, 폴리(비닐피롤리돈-비닐아세테이트), 폴리스티렌 및 폴리스티렌 아크릴로니트릴 공중합체, 폴리아크릴로니트릴 메틸메타크릴레이트 공중합체를 포함하는 폴리아크릴로니트릴 공중합체, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리메틸메타크릴레이트 공중합체 및 이들의 혼합물을 들 수 있다.The swellable polymer usable in the present invention is a resin which swells in an electrolytic solution and can be formed by ultrafine nanofiber by electrospinning. Examples of the swellable polymer include polyvinylidene fluoride (PVDF), poly (vinylidene fluoride-co- Polypropylene), perfluoropolymers, polyvinyl chloride or polyvinylidene chloride, and copolymers thereof, and polyethylene glycol derivatives including polyethylene glycol dialkyl ethers and polyethylene glycol dialkyl esters, poly (oxymethylene-oligo- Polyvinyl acetate, poly (vinylpyrrolidone-vinyl acetate), polystyrene and polystyrene acrylonitrile copolymers, polyacrylonitrile methyl methacrylate copolymers, polyacrylonitrile methyl methacrylate copolymers, Polyacrylonitrile < / RTI > Trityl copolymer, polymethyl methacrylate, polymethyl methacrylate copolymer, and mixtures thereof.

또한, 본 발명에서 사용 가능한 내열성 또는 비팽윤성 폴리머는 전기방사를 위해 유기용매에 용해될 수 있고 유기 전해액에 포함되는 유기 용매에 의해 팽윤성 폴리머보다 팽윤이 더디게 일어나거나 팽윤이 일어나지 않으며, 융점이 180℃ 이상인 수지로서, 예를 들어, 폴리아크릴로니트릴(PAN), 폴리아마이드, 폴리이미드, 폴리아마이드이미드, 폴리(메타-페닐렌 이소프탈아미이드), 폴리설폰, 폴리에테르케톤, 폴리에틸렌텔레프탈레이트, 폴리트리메틸렌텔레프탈레이트, 폴리에틸렌 나프탈레이트 등과 같은 방향족 폴리에스터, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리디페녹시포스파젠, 폴리{비스[2-(2-메톡시에톡시)포스파젠]} 같은 폴리포스파젠류, 폴리우레탄 및 폴리에테르우레탄을 포함하는 폴리우레탄공중합체, 셀룰로오스 아세테이트, 셀룰로오스 아세테이트 부틸레이트, 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트 등을 사용할 수 있다. The heat-resistant or non-swellable polymer usable in the present invention can be dissolved in an organic solvent for electrospinning and is swollen more slowly or swells than the swellable polymer due to the organic solvent contained in the organic electrolytic solution, (Poly) amide, polyamide, imide, poly (meta-phenylene isophthalamide), polysulfone, polyether ketone, polyethylene terephthalate, poly Aromatic polyesters such as trimethylene terephthalate and polyethylene naphthalate, polyphosphazenes such as polytetrafluoroethylene, polydiphenoxaphospazene and poly {bis [2- (2-methoxyethoxy) phosphazene] , Polyurethane copolymers including polyurethane and polyether urethane, cellulose acetate, cellulose acetic acid Sites butyrate, and the like can be used cellulose acetate propionate.

한편, 본 발명에서는 제1외장재(101) 및 제2외장재(102)를 포밍(forming)하여 홈을 형성한 다음, 그 홈에 양극 및 음극 활물질(211,221)이 각각 형성된 양극 및 음극용 집전체(210,220)를 수용시켜 플렉서블 배터리를 구현할 수 있다. In the present invention, the first casing member 101 and the second casing member 102 are formed to form a groove, and then the positive and negative electrode current collectors 211 and 221, 210, and 220 to accommodate flexible batteries.

즉, 파우치의 외장재에는 전극 조립체를 수용하기 위한 수용홈이 형성되어 있는 것이다. 이 수용홈에 외장재와 분리되어 있는 전극 조립체를 삽입시킬 수 있다.That is, the casing of the pouch is formed with a receiving groove for receiving the electrode assembly. And the electrode assembly separated from the case member can be inserted into the receiving groove.

그리고, 본 발명의 플렉서블 배터리는 도 7에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2외장재(101,102) 사이에 양극 활물질(211)이 형성된 양극용 집전체(210), 음극 활물질(221)이 형성된 음극용 집전체(220) 및 분리막(250)를 개재시켜, 양극 활물질(211)이 음극 활물질(221)과 대향하여 배치된 풀셀(full cell) 구조로 구현될 수 있다.7, the flexible battery of the present invention includes a positive electrode current collector 210 having a positive electrode active material 211 formed between first and second casing members 101 and 102, a negative electrode 210 having a negative electrode active material 221 formed thereon, A full cell structure in which the positive electrode active material 211 is arranged opposite to the negative electrode active material 221 can be realized through the current collector 220 and the separator 250. [

또한, 본 발명의 플렉서블 배터리는 바이셀(by-cell) 구조로 구현할 수 있다. 즉, 도 8에 도시된 바와 같이 한 쌍의 외장재(102a,102b)로부터 이격된 영역에 양극(105)을 배치하고, 하나의 외장재(102a)와 양극(105) 사이에 음극 활물질(221a)이 형성된 음극용 집전체(220a), 분리막(251) 및 양극 활물질(211a,211b)이 형성된 양극용 집전체(210a)를 배치하며, 다른 하나의 외장재(102b) 사이에 양극 활물질(211b)이 형성된 양극용 집전체(210b), 분리막(252) 및 음극 활물질(221b)이 형성된 음극용 집전체(220b)를 배치함으로써, 바이셀 구조를 구현할 수 있다.In addition, the flexible battery of the present invention can be implemented in a by-cell structure. 8, the anode 105 is disposed in a region spaced apart from the pair of outer sheaths 102a and 102b, and the anode active material 221a is formed between one outer sheath 102a and the anode 105 The cathode current collector 220a and the separator 251 and the cathode current collector 210a on which the cathode active materials 211a and 211b are formed and the cathode active material 211b are formed between the other casing materials 102b A bi-cellular structure can be realized by disposing the negative electrode current collector 220b having the positive electrode current collector 210b, the separator 252 and the negative electrode active material 221b.

여기서, 하나의 외장재(102a)와 양극(105) 사이에, 음극 활물질(221a)이 형성된 음극용 집전체(220a), 분리막(251) 및 양극 활물질(211a,211b)이 형성된 양극용 집전체(210a)를 배치하여 얻어진 제1셀구조; 및 다른 하나의 외장재(102b)와 양극(105) 사이에 양극 활물질(211b)이 형성된 양극용 집전체(210b), 분리막(252) 및 음극 활물질(221b)이 형성된 음극용 집전체(220b)를 배치하여 얻어진 제2셀구조;로 바이셀 구조를 구현하는 것이다.A positive electrode current collector 220a in which a negative electrode active material 221a is formed and a separator 251 and positive electrode active materials 211a and 211b are formed between one casing member 102a and the positive electrode 105 A first cell structure obtained by disposing a first cell structure 210a; And a negative electrode current collector 220b having a positive electrode current collector 210b, a separator 252 and a negative electrode active material 221b having a positive electrode active material 211b formed between the other outer material 102b and the positive electrode 105, And a second cell structure obtained by disposing the second cell structure.

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예를 예를 들어 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is clearly understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be construed as limited to the embodiments set forth herein. Various changes and modifications may be made by those skilled in the art.

10,70:보강 필름 부재 20:접합용 박막
30,31,32:적층 구조 33:공간
50:접착제 60:세라믹 코팅층
80,81,82:배리어 필름 101,102,102a,102b:외장재
105:양극 210,210a,210b:양극용 집전체
211,211a,211b:양극 활물질 220,220a,220b:음극용 집전체
221,221a,221b:음극 활물질 250,251,252:분리막 10, 70: reinforcing film member 20: thin film for bonding
30, 31, 32: laminated structure 33: space
50: Adhesive 60: Ceramic coating layer
80, 81, and 82: barrier films 101, 102, 102a, and 102b:
105: anode 210, 210a, 210b: collector for anode
211, 211a, 211b: cathode active material 220, 220a, 220b: cathode current collector
221, 221a, 221b: negative electrode active material 250, 251,

Claims (20)

전극 조립체, 분리막 및 전해액을 수용하여 실링하는 외장재를 포함하는 플렉서블 배터리용 파우치로서,
상기 외장재는, 제1보강 필름 부재와 접합용 박막의 적층구조; 및 상기 적층구조의 보강 필름 부재에 접착제로 접착된 배리어 필름;을 포함하는 플렉서블 배터리용 파우치.A pouch for a flexible battery including an electrode assembly, a separator, and a casing for receiving and sealing the electrolyte,
The exterior material comprises: a laminated structure of a first reinforcing film member and a bonding thin film; And a barrier film adhered to the reinforcing film member of the laminated structure with an adhesive. 제1항에 있어서,
상기 배리어 필름은 제2보강 필름 부재; 및 상기 제2보강 필름 부재에 코팅된 세라믹 코팅층;을 포함하는 플렉서블 배터리용 파우치.The method according to claim 1,
Wherein the barrier film comprises a second reinforcing film member; And a ceramic coating layer coated on the second reinforcing film member. 제2항에 있어서,
상기 세라믹 코팅층은 SiO2, MgO, Y2O3, BaTiO3, ZrSiO2, Al2O3, SiON, Si3N4, ZrO2, HfO2, Ta2O5, TiO2 중 하나인 플렉서블 배터리용 파우치.3. The method of claim 2,
Said ceramic coating layer is SiO 2, MgO, Y 2 O 3, BaTiO 3, ZrSiO 2, Al 2 O 3, SiON, Si 3 N 4, ZrO 2, HfO 2, the flexible battery one of Ta 2 O 5, TiO 2 Pouch for. 제1항에 있어서,
상기 접착제는 무기재 접착제인 플렉서블 배터리용 파우치.The method according to claim 1,
Wherein the adhesive is an inorganic adhesive. 제4항에 있어서,
상기 무기재 접착제의 두께는 10㎛ 이상인 플렉서블 배터리용 파우치.5. The method of claim 4,
Wherein the thickness of the inorganic material adhesive is 10 占 퐉 or more. 제1항에 있어서,
상기 제1보강 필름 부재는 PET(Polyethylene terephthalate) 필름, COP(Cyclo olefin polymer) 필름 및 PI 필름 중 하나인 플렉서블 배터리용 파우치.The method according to claim 1,
Wherein the first reinforcing film member is one of a PET (polyethylene terephthalate) film, a COP (Cyclo olefin polymer) film, and a PI film. 제1항에 있어서,
상기 접합용 박막은 CPP(casting polypropylene) 필름인 플렉서블 배터리용 파우치.The method according to claim 1,
Wherein the bonding thin film is a CPP (casting polypropylene) film. 서로 대향 배치된 양극 조립체 및 음극 조립체;
상기 양극 조립체와 음극 조립체 사이에 배치된 분리막;
상기 양극 조립체, 음극 조립체 및 분리막을 수용하여 실링하는 청구항 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 기재된 파우치; 및
상기 파우치 내부에 주입되어 있는 전해액;을 포함하는 플렉서블 배터리.A cathode assembly and a cathode assembly disposed opposite to each other;
A separator disposed between the cathode assembly and the cathode assembly;
The pouch according to any one of claims 1 to 7, which seals and receives the anode assembly, the cathode assembly and the separation membrane. And
And an electrolyte injected into the pouch. 제8항에 있어서, 상기 전해액은 겔 폴리머 전해액인 플렉서블 배터리.The flexible battery according to claim 8, wherein the electrolyte is a gel polymer electrolyte. 제8항에 있어서,
상기 분리막은,
미세 기공을 갖는 다공성 부직포; 및
상기 다공성 부직포의 일측면 또는 양측면에 박막으로 적층되며, 방사 가능한 고분자 물질로 형성된 나노 섬유 웹;을 포함하는 플렉서블 배터리.9. The method of claim 8,
The separation membrane includes:
A porous nonwoven fabric having micropores; And
And a nanofiber web laminated with a thin film on one side or both sides of the porous nonwoven fabric and formed of a spinnable polymer material. 제8항에 있어서, 상기 양극 조립체는,
양극 집전체; 및
상기 양극 집전체에 양극 활물질을 간헐 코팅하여 형성된 전극;을 포함하는 플렉서블 배터리.9. The battery module according to claim 8,
Anode collector; And
And an electrode formed by intermittently coating the positive electrode active material on the positive electrode current collector. 제11항에 있어서,
상기 양극 집전체는 동박 또는 상기 접합용 박막에 증착된 Cu 증착막을 포함하고,
상기 양극 활물질은 LiCoO2, LiNiO2, LiNiCoO2, LiMnO2, LiMn2O4, V2O5, V6O13, LiNi1-x-yCoxMyO2(0 ≤ x ≤ 1, 0 ≤y ≤ 1, 0 ≤ x+y ≤ 1, M은 Al, Sr, Mg, La의 금속)와 같은 리튬-전이금속 산화물, NCM(Lithium Nickel Cobalt Manganese)계 활물질 중 하나인 플렉서블 배터리.12. The method of claim 11,
Wherein the positive electrode current collector comprises a copper foil or a Cu vapor deposition film deposited on the bonding thin film,
Wherein the positive electrode active material is at least one selected from the group consisting of LiCoO 2 , LiNiO 2 , LiNiCoO 2 , LiMnO 2 , LiMn 2 O 4 , V 2 O 5 , V 6 O 13 , LiNi 1-xy Co x M y O 2 (0 ≤ x ≤ 1, transition metal oxide such as y? 1, 0? x + y? 1, and M is a metal of Al, Sr, Mg, or La) or an NCM (Lithium Nickel Cobalt Manganese) active material. 제11항에 있어서,
상기 양극 활물질에는 전극의 크랙을 방지하고 양극 집전체로부터 전극의 박리를 방지하기 위한 PTFE(Polytetrafluoroethylene)가 포함된 플렉서블 배터리.12. The method of claim 11,
Wherein the positive electrode active material includes PTFE (Polytetrafluoroethylene) for preventing electrode cracking and preventing peeling of the electrode from the positive electrode current collector. 제13항에 있어서,
상기 양극 집전체는 0.5 ~ 2㎛ 두께로 형성되며,
상기 PTFE는 0.5 ~ 20wt% 함유된 플렉서블 배터리.14. The method of claim 13,
The cathode current collector is formed to a thickness of 0.5 to 2 탆,
Wherein the PTFE is contained in an amount of 0.5 to 20 wt%. 제8항에 있어서, 상기 음극 조립체는,
음극 집전체; 및
상기 음극 집전체에 음극 활물질을 간헐 코팅하여 형성된 전극;을 포함하는 플렉서블 배터리.9. The battery pack as claimed in claim 8,
Cathode collector; And
And an electrode formed by intermittently coating the negative electrode active material on the negative electrode current collector. 제15항에 있어서,
상기 음극 집전체는 Al박 또는 상기 접합용 박막에 증착된 Al 증착막을 포함하고,
상기 음극 활물질은 결정질 또는 비정질의 탄소, 탄소 섬유 또는 탄소 복합체의 탄소계 음극 활물질, 주석 산화물, 이들을 리튬화한 것, 리튬, 리튬합금 및 이들의 혼합물로 구성된 군에서 선택된 1종인 플렉서블 배터리.16. The method of claim 15,
Wherein the anode current collector comprises an Al foil or an Al vapor deposition film deposited on the foil for bonding,
Wherein the negative electrode active material is one selected from the group consisting of a carbonaceous anode active material of a crystalline or amorphous carbon, a carbon fiber or a carbon composite, a tin oxide, a lithium oxide, lithium, a lithium alloy and a mixture thereof. 제16항에 있어서,
상기 탄소는 탄소나노튜브, 탄소나노와이어, 탄소나노섬유, 흑연, 활성탄, 그래핀 및 그래파이트로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 플렉서블 배터리.17. The method of claim 16,
Wherein the carbon is at least one selected from the group consisting of carbon nanotubes, carbon nanowires, carbon nanofibers, graphite, activated carbon, graphene and graphite. 제15항에 있어서,
상기 음극 활물질에는 전극의 크랙을 방지하고 음극 집전체로부터 전극의 박리를 방지하기 위한 PTFE(Polytetrafluoroethylene)가 포함된 플렉서블 배터리.16. The method of claim 15,
Wherein the negative electrode active material includes PTFE (Polytetrafluoroethylene) for preventing electrode cracking and preventing peeling of the electrode from the negative electrode current collector. 보강 필름 부재 및 접합용 박막이 구비된 한 쌍의 적층 구조가 접합되어 형성된 파우치에 전극 조립체, 분리막 및 전해액이 내장되어 있는 배터리 본체를 제조하는 단계; 및
상기 배터리 본체의 보강 필름 부재에 배리어 필름을 접착하는 단계;를 포함하는 플렉서블 배터리의 제조 방법.Preparing a battery main body in which an electrode assembly, a separator, and an electrolytic solution are embedded in a pouch formed by joining a pair of laminated structures provided with a reinforcing film member and a bonding thin film; And
And bonding the barrier film to the reinforcing film member of the battery body. 제19항에 있어서,
상기 배터리 본체를 제조하는 단계는,
상기 보강 필름 부재 및 상기 접합용 박막이 구비된 한 쌍의 적층 구조 사이에 전극 조립체를 개재하여 적층하는 단계;
상기 전극 조립체가 내장되고 일영역이 개방된 봉지 형태의 파우치 형상을 만들기 위하여 상기 한 쌍의 적층 구조를 1차 실링하는 단계;
상기 파우치에 전해액을 주입하는 단계; 및
상기 파우치의 개방된 일영역을 2차 실링하는 공정;를 포함하는 플렉서블 배터리의 제조 방법.

















20. The method of claim 19,
Wherein the step of fabricating the battery body comprises:
Stacking an electrode assembly between a pair of laminated structures provided with the reinforcing film member and the bonding thin film;
Sealing the pair of stacked structures in order to form a pouch-shaped pouch in which the electrode assembly is embedded and one region is opened;
Injecting an electrolyte into the pouch; And
And secondarily sealing one open area of the pouch.

















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