KR20160112235A - Flexible Secondary Battery - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 플렉서블 이차전지에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 관절 형태의 구조를 가지고 적층하여 구비됨에 따라 전극 간의 접촉을 긴밀히 유지할 수 있고, 종래 대비 전해액의 주액이 용이하고 함침성이 우수하며, 높은 에너지 밀도를 구현할 수 있는 플렉서블 이차전지에 관한 것이다.The present invention relates to a flexible secondary battery, and more particularly, it relates to a flexible secondary battery which is capable of closely holding electrodes in contact with each other as a result of being stacked with a joint type structure, To a flexible secondary battery capable of realizing an energy density.
일반적으로, 이차전지는 재충전이 가능하고 소형 및 대용량화가 가능하다는 이점으로 인하여 최근 그 개발 및 사용이 증가하고 있다. 이차전지는 양극, 음극 및 분리막으로 이루어지는 전극 조립체와, 전극 조립체를 전해액과 함께 밀봉 수납하는 외장재를 구비한다. Generally, secondary batteries have been recently developed and used due to the fact that they can be recharged and can be made compact and large in capacity. The secondary battery includes an electrode assembly including an anode, a cathode, and a separator, and a casing for sealingly storing the electrode assembly together with the electrolyte solution.
도 1은 종래 플렉서블 이차전지(150)의 구조를 도시한 도면이고, 도 2는 종래 플렉서블 이차전지(150)를 도시한 도면이다. 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 종래 플렉서블 이차전지(150)는, 코일 형태로 권취되어 구비되는 음극(110)과, 원통형으로 구비되고 내측에 음극(110)이 마련되어 음극(110)의 외측면을 감싸는 분리막(120)과, 분리막(120)의 외측면에 코일 형태로 권취되어 마련되는 양극(130)과, 원통형으로 구비되고 내측에 양극(130)이 마련되는 외장재(140)를 포함한다. 즉, 코일 형상으로 구비되는 음극(110)을 중심으로 그 외측면에 분리막(120), 양극(130), 외장재(140)를 순차적으로 권취하여 플렉서블 이차전지(150)를 마련한다. 이와 같이, 종래의 플렉서블 이차전지(150)는 케이블 형상으로 구비되어 휘어질 수 있도록 마련된다.FIG. 1 is a view showing a structure of a conventional flexible
이러한 종래 플렉서블 이차전지(150)는 코일 형상의 음극(110)을 중심으로 하여 외주면에 분리막(120) 및 양극(130)을 순차적으로 권취하여야 하므로 그 제조 공정이 복잡하여 생산성이 떨어진다. 또한 에너지 밀도에 있어서도 한계가 있는 문제점이 있었다. Since the conventional flexible
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로 관절 형태의 구조를 가지며 적층되어 구비됨에 따라 전극 간의 접촉을 긴밀히 유지할 수 있고, 종래 대비 전해액의 주액이 용이하고 함침성이 우수하며, 높은 에너지 밀도를 구현할 수 있는 플렉서블 이차전지를 제공하는 것이다. Disclosure of Invention Technical Problem [8] Accordingly, the present invention has been made keeping in mind the above problems occurring in the prior art, and it is an object of the present invention to provide a lithium secondary battery which is excellent in impregnability, A flexible secondary battery that can be used as a battery.
본 발명에 따른 플렉서블 이차전지는, 양극과 음극 사이에 분리막이 개재된 상태로 적층되어 이루어지되, 유연성을 갖도록 상기 양극과 상기 분리막과 상기 음극에는 산과 골이 형성되는 전극 조립체와; 상기 전극 조립체를 내부에 수납하는 외장재를 포함하는 것을 특징으로 한다. The flexible secondary battery according to the present invention comprises an electrode assembly in which a separator is interposed between an anode and a cathode, and an acid and a bony are formed on the anode, the separator, and the cathode so as to have flexibility; And a casing for accommodating the electrode assembly therein.
본 발명에서, 상기 양극과 상기 분리막과 상기 음극에 형성되는 산과 골은 동일한 형상을 갖는 것이 바람직하다.In the present invention, it is preferable that the anode, the separator, and the acid and the valley formed on the cathode have the same shape.
본 발명에서, 상기 양극과 상기 분리막과 상기 음극에 형성되는 산과 골의 폭은 동일한 것이 바람직하다. In the present invention, it is preferable that the width of the acid and the valley formed on the anode, the separator, and the cathode is the same.
본 발명에서, 상기 양극은 전극 집전체에 양극 활물질이 도포되는 양극 활물질부와, 상기 양극 활물질이 도포되지 않은 양극 무지부가 교대로 배치되어 이루어지며, 상기 음극은 전극 집전체에 음극 활물질이 도포되는 음극 활물질부와, 상기 음극 활물질이 도포되지 않은 음극 무지부가 교대로 배치되어 이루어지는 것이 바람직하다.In the present invention, the positive electrode is formed by alternately arranging a positive electrode active material portion to which a positive electrode active material is applied on an electrode current collector and a positive electrode uncoated portion to which the positive electrode active material is not applied, and the negative electrode is coated with a negative electrode active material It is preferable that the negative electrode active material portion and the negative electrode non-coated portions to which the negative electrode active material is not applied are alternately arranged.
본 발명에서, 상기 산과 상기 골은 상기 음극 무지부 및 상기 양극 무지부 상에 형성되는 것이 바람직하다. In the present invention, it is preferable that the acid and the valley are formed on the cathode uncoated portion and the anode uncoated portion.
본 발명에서, 상기 음극 무지부와 상기 양극 무지부에 각각 부착되는 고분자 필름을 더 포함하는 것이 바람직하다. In the present invention, it is preferable to further include a polymer film adhered to the cathode uncoated portion and the anode uncoated portion, respectively.
본 발명에서, 상기 고분자 필름은 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET:Polyethyleneterephthalate) 재질인 것이 바람직하다.In the present invention, it is preferable that the polymer film is made of polyethylene terephthalate (PET).
본 발명에서, 상기 외장재는 유연성이 있는 재질로 마련되는 것이 바람직하다. In the present invention, it is preferable that the exterior material is made of a flexible material.
본 발명에서, 상기 외장재는 전기적으로 절연 특성을 갖는 소재의 튜브로 마련되는 것이 바람직하다. In the present invention, it is preferable that the exterior material is provided as a tube of material having an electrically insulating property.
본 발명에서, 상기 외장재는 사각 기둥 형상으로 마련되는 것이 바람직하다. In the present invention, it is preferable that the exterior material is provided in a square pillar shape.
본 발명에 따른 플렉서블 이차전지에 따르면, 관절 형태의 구조를 가지고 전극을 적층하여 마련함에 따라 전극 간의 접촉을 긴밀히 유지할 수 있고, 종래의 플렉서블 이차전지 대비 전해액의 주액이 용이하고 함침성이 우수하다. According to the flexible secondary battery of the present invention, since electrodes are stacked and provided with a joint type structure, the contact between the electrodes can be closely maintained and the electrolyte solution is easily injected and excellent in impregnability compared to the conventional flexible secondary battery.
또한, 전극이 접힌 구조로 구비됨에 따라 에너지 집적도를 극대화 할 수 있을 뿐만 아니라, 전극 조립체의 안전성을 높일 수 있으며, 제조 공정이 종래 대비 용이하여 양산성을 향상시킬 수 있다. In addition, since the electrodes are provided in a folded structure, not only the energy density can be maximized but also the safety of the electrode assembly can be enhanced, and the manufacturing process can be improved compared to the prior art, thereby improving the mass productivity.
또한, 유연성을 구현하기 위하여 접히는 전극의 영역에는 별도로 활물질을 도포하지 않음으로써, 전지의 수명이 줄어드는 것을 사전에 예방할 수 있다. In addition, in order to realize flexibility, since the active material is not separately applied to the area of the folded electrode, the life of the battery can be prevented in advance.
도 1은 종래 플렉서블 이차전지의 구조를 도시한 도면.
도 2는
종래 플렉서블 이차전지를 도시한 도면.
도 3은 본 발명에 따른 플렉서블 이차전지의 구조를 도시한 도면.
도 4는 본 발명에 따른 플렉서블 이차전지의 전극 조립체를 제조하기 위한 양극, 음극 및 분리막을 준비하는 모습을 도시한 도면.
도 5는 도 4의 양극, 분리막, 음극이 복수 개 적층된 모습을 도시한 도면.
도 6은 도 5의 적층된 전극에 산과 골을 형성하여 이루어지는 전극 조립체를 도시한 도면. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 is a view showing a structure of a conventional flexible secondary battery; Fig.
2 is a view showing a conventional flexible secondary battery;
3 is a view showing a structure of a flexible secondary battery according to the present invention.
4 is a view illustrating preparation of a positive electrode, a negative electrode, and a separation membrane for manufacturing an electrode assembly of a flexible secondary battery according to the present invention.
5 is a view showing a state in which a plurality of positive electrodes, separators, and cathodes of FIG. 4 are stacked.
6 is a view showing an electrode assembly formed by forming mountains and valleys on the stacked electrodes of FIG. 5;
이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명에 대하여 상세히 설명한다. 도 3 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 플렉서블 이차전지는, 양극(30)과 음극(10) 사이에 분리막(20)이 개재된 상태로 적층되어 이루어지되, 유연성을 갖도록 형성되는 전극 조립체와; 전극 조립체를 내부에 수납하는 외장재(40)를 포함한다. Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. 3 to 6, the flexible secondary battery according to the present invention is formed by stacking a
전극 조립체는 양극(30)과 분리막(20)과 음극(10)이 적층되어 이루어진다. 전극 조립체가 유연성을 갖기 위하여 양극(30)과 분리막(20)과 음극(10)에는 복수 개의 산(11,21,31)과 골(13,23,33)이 형성된다. 즉, 양극(30)과 분리막(20)과 음극(10)에는 각각 소정 높이로 돌출된 복수 개의 산(11,21,31)과, 복수 개의 산(11,21,31)이 마련됨에 따라 산(11,21,31)과 산(11,21,31) 사이의 골(13,23,33)이 복수 개 형성된다. 양극(30)과 분리막(20)과 음극(10)에 복수 개의 산(11,21,31)과 골(13,23,33)을 형성하기 위하여 양극(30)과 음극(10)과 분리막(20) 각각을 접어 형성한다. 이에, 복수 개의 산(11,21,31)과 골(13,23,33)이 교대로 마련되어, 산(11,21,31)과 골(13,23,33)이 형성된 방향을 기준으로 벤딩이 가능한 관절 형상으로 마련된다. The electrode assembly includes an
이와 같이 복수 개의 산(11,21,31)과 골(13,23,33)이 형성된 양극(30)과 분리막(20)과 음극(10)은 산(11,21,31)과 골(13,23,33)이 동일한 형상 및 동일한 폭으로 마련된다. 즉, 산(11,21,31)의 폭과 골(13,23,33)의 깊이가 일정하도록 복수 개의 산(11,21,31)이 동일한 높이로 돌출되고 돌출된 산(11,21,31)은 일정한 폭을 가지도록 형성된다. The
이러한 전극 조립체는 외장재(40) 내부에 수납한다. 외장재(40)는 유연성이 있어 연신되기 용이한 재질로 마련된다. 또한 외장재(40)는 전기적으로 절연 특성을 갖는 소재로 마련된다. 외장재(40)는 내측에 수납 공간이 형성된 사각 기둥 형상으로 마련된다. 이에, 내측의 수납 공간으로 산(11,21,31)과 골(13,23,33)이 형성된 전극 조립체가 수납되고 내부에 전해액을 주액함으로써 플렉서블한 이차전지(50)가 마련된다.
Such an electrode assembly is housed inside the
이하에서는, 상기와 같은 복수 개의 산(11,21,31)과 골(13,23,33)이 형성된 양극(30)과 분리막(20)과 음극(10)을 포함하는 전극 조립체의 형성을 도 4 내지 도 6을 참조하여 설명한다.Hereinafter, the formation of the electrode assembly including the
도 4는 산(11,21,31)과 골(13,23,33)이 형성된 양극(30)과 분리막(20)과 음극(10)을 형성하기 위한 전극을 준비하는 모습을 도시한 도면이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 전극 집전체(60) 상에는 양극 활물질 또는 음극 활물질이 도포되어 양극(30) 또는 음극(10)이 형성된다. 양극(30)은 전극 집전체(60) 상에 양극 활물질이 도포되는 양극 활물질부와, 양극 활물질이 도포되지 않은 양극 무지부가 교대로 배치되어 이루어지고, 음극(10)은 전극 집전체(60) 상에 음극 활물질이 도포되는 음극 활물질부와, 음극 활물질이 도포되지 않은 음극 무지부가 교대로 배치되어 이루어진다. 4 is a view showing a state in which an
도 5는 이와 같이 전극 집전체(60) 상에 전극 활물질부(61)와 전극 무지부(63)가 교대로 배치되도록 형성된 전극을 복수 개 적층한 모습을 도시한 도면이다. 즉, 양극 활물질부와 양극 무지부가 교대로 형성된 양극(30)과, 분리막과, 음극 활물질부와 음극 무지부가 교대로 형성된 음극(10)을 적층한다. 양극(30)과 음극(10) 사이에는 분리막(20)이 위치하며, 필요에 따라서는 최외곽에 분리막(20)을 추가로 더 적층시킬 수 있다. 5 is a view showing a state in which a plurality of electrodes formed so that the electrode
도 6은 이와 같이 적층된 양극(30)과 분리막(20)과 음극(10)을 성형하여 복수 개의 산(11,21,31)과 골(13,23,33)이 형성된 모습을 도시한 도면이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 양극(30)과 분리막(20)과 음극(10)이 적층된 구조체를 접어 산(11,21,31)과 골(13,23,33)을 형성한다. 이 때, 형성하고자 하는 형상으로 마련되는 별도의 관절체를 이용하여 양극(30)과 분리막(20)과 음극(10)이 적층된 구조체를 접는다. 이 때 양극(30)과 분리막(20)과 음극(10)이 돌출됨에 따라 복수 개의 산(11,21,31)이 형성되고, 그에 따라 골(13,23,33)이 형성된다. 산(11,21,31)과 골(13,23,33)은 전극 무지부(63) 상에 형성된다. 이에, 산(11,21,31)과 골(13,23,33)을 형성하기 위하여 접히는 부분에는 전극 활물질이 도포되지 않는다. 이는, 플렉서블 이차전지(50)의 사용에 따라 반복적으로 굽혔다 펴짐에 따라 산(11,21,31)과 골(13,23,33) 부분 역시 반복적으로 굽혔다 펴지고, 산(11,21,31)과 골(13,23,33) 부분에 전극 활물질이 도포될 경우 반복적으로 가해지는 힘에 의하여 전극 활물질이 전극 집전체(60)로부터 탈리될 수 있기 때문이다. 이는 플렉서블 이차전지(50)의 수명 단축 및 성능을 저하시킬 수 있다. 전극 무지부(63)에 산(11,21,31)과 골(13,23,33)을 형성하여 반복적인 굽힘과 펴짐에도 전지의 수명 및 성능 단축을 방지한다. 6 is a view showing a state in which a plurality of the
한편, 전극 무지부(63)에는 각각 별도로 고분자 필름(미도시)이 더 마련된다. 전극 무지부(63) 부분은 산(11,21,31)과 골(13,23,33)이 형성되기 위하여 접혀 관절을 형성하는 부분이다. 이에 전극 무지부(63) 부분에 고분자 필름(미도시)을 부착할 경우, 플렉서블 이차전지의 사용에 따라 반복적으로 굽혔다 펴짐에 따라 전극 집전체(60)의 강도가 약해져 끊어지거나 늘어나 이차전지(50)의 수명이 약화되는 것을 고분자 필름(미도시)가 보강할 수 있다. 플렉서블 이차전지의 수명을 보다 향상시킬 수 있다. 이와 같은 고분자 필름(미도시)은 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET:Polyethyleneterephthalate) 재질로 마련된다. 그러나, 반드시 고분자 필름(미도시)이 이와 같은 재질로 마련되는 것으로 한정하는 것은 아니며, 다른 재질로 마련하는 것도 가능함은 물론이다.
The electrode uncoated
전술된 실시 예는 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위는 전술된 상세한 설명보다는 후술될 특허청구범위에 의하여 나타내어질 것이다. 그리고 이 특허청구범위의 의미 및 범위는 물론, 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 및 변형 가능한 형태가 본 발명의 범주에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The foregoing embodiments are to be considered in all respects as illustrative and not restrictive, the scope of the invention being indicated by the appended claims rather than by the foregoing detailed description. It is intended that all changes and modifications that come within the meaning and range of equivalency of the claims, as well as all equivalents thereof, be within the scope of the present invention.
10: 음극
20: 분리막
30: 양극
11, 21, 31: 산
13, 23, 33: 골
40: 외장재10: cathode
20: Membrane
30: anode
11, 21, 31: Mountain
13, 23, 33: Goals
40: Outer material
Claims (10)
상기 전극 조립체를 내부에 수납하는 외장재를 포함하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 이차전지. An electrode assembly in which an anode and a cathode are laminated with a separator interposed therebetween, wherein an acid and a bone are formed on the anode, the separator, and the cathode to have flexibility;
Wherein the electrode assembly includes a casing for accommodating the electrode assembly therein.
상기 양극과 상기 분리막과 상기 음극에 형성되는 산과 골은 동일한 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 플렉서블 이차전지. The method according to claim 1,
Wherein the anode, the separator, and the acid and the valley formed on the cathode have the same shape.
상기 양극과 상기 분리막과 상기 음극에 형성되는 산과 골의 폭은 동일한 것을 특징으로 하는 플렉서블 이차전지. The method according to claim 1,
Wherein a width of an acid and a valley formed on the anode, the separator, and the cathode is the same.
상기 양극은 전극 집전체에 양극 활물질이 도포되는 양극 활물질부와, 상기 양극 활물질이 도포되지 않은 양극 무지부가 교대로 배치되어 이루어지며,
상기 음극은 전극 집전체에 음극 활물질이 도포되는 음극 활물질부와, 상기 음극 활물질이 도포되지 않은 음극 무지부가 교대로 배치되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 플렉서블 이차전지. The method according to claim 1,
The positive electrode includes a positive electrode active material portion to which a positive electrode active material is applied to an electrode current collector, and a positive electrode uncoated portion to which the positive electrode active material is not applied,
Wherein the negative electrode comprises a negative electrode active material portion to which a negative electrode active material is applied and a negative electrode uncoated portion to which the negative electrode active material is not applied.
상기 산과 상기 골은 상기 음극 무지부 및 상기 양극 무지부 상에 형성되는 것을 특징으로 하는 플렉서블 이차전지. The method of claim 4,
And the acid and the valley are formed on the cathode uncoated portion and the anode uncoated portion.
상기 음극 무지부와 상기 양극 무지부에 각각 부착되는 고분자 필름을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 이차전지. The method of claim 5,
And a polymer film adhered to the negative electrode uncoated portion and the positive electrode uncoated portion, respectively.
상기 고분자 필름은 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET:Polyethyleneterephthalate) 재질인 것을 특징으로 하는 플렉서블 이차전지. The method of claim 6,
Wherein the polymer film is made of polyethylene terephthalate (PET).
상기 외장재는 유연성이 있는 재질로 마련되는 것을 특징으로 하는 플렉서블 이차전지. The method according to claim 1,
Wherein the outer casing is made of a flexible material.
상기 외장재는 전기적으로 절연 특성을 갖는 소재의 튜브로 마련되는 것을 특징으로 하는 플렉서블 이차전지. The method of claim 8,
Wherein the exterior material is provided as a tube of material having an electrically insulating property.
상기 외장재는 사각 기둥 형상으로 마련되는 것을 특징으로 하는 플렉서블 이차전지.
The method of claim 9,
Wherein the outer casing is formed in a square pillar shape.
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KR1020150037526A KR101884050B1 (en) | 2015-03-18 | 2015-03-18 | Flexible Secondary Battery |
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Cited By (2)
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KR20190051855A (en) | 2017-11-06 | 2019-05-15 | 주식회사 엘지화학 | Cross-folded flexible lithium secondary battery |
CN112103548A (en) * | 2019-06-18 | 2020-12-18 | 北京小米移动软件有限公司 | Power supply module and electronic device |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20120022385A (en) * | 2010-09-02 | 2012-03-12 | 삼성에스디아이 주식회사 | Electrode assembly including bending portions and secondary battery having the same |
-
2015
- 2015-03-18 KR KR1020150037526A patent/KR101884050B1/en active IP Right Grant
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KR20190051855A (en) | 2017-11-06 | 2019-05-15 | 주식회사 엘지화학 | Cross-folded flexible lithium secondary battery |
CN112103548A (en) * | 2019-06-18 | 2020-12-18 | 北京小米移动软件有限公司 | Power supply module and electronic device |
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