KR20170078461A - Fiber-type secondary battery and manufacturing method thereof - Google Patents

Fiber-type secondary battery and manufacturing method thereof Download PDF

Info

Publication number
KR20170078461A
KR20170078461A KR1020150189000A KR20150189000A KR20170078461A KR 20170078461 A KR20170078461 A KR 20170078461A KR 1020150189000 A KR1020150189000 A KR 1020150189000A KR 20150189000 A KR20150189000 A KR 20150189000A KR 20170078461 A KR20170078461 A KR 20170078461A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
electrode
active material
fiber
secondary battery
present
Prior art date
Application number
KR1020150189000A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
정영진
송현준
Original Assignee
숭실대학교산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 숭실대학교산학협력단 filed Critical 숭실대학교산학협력단
Priority to KR1020150189000A priority Critical patent/KR20170078461A/en
Publication of KR20170078461A publication Critical patent/KR20170078461A/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/058Construction or manufacture
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/38Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of elements or alloys
    • H01M4/386Silicon or alloys based on silicon
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/48Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
    • H01M4/485Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of mixed oxides or hydroxides for inserting or intercalating light metals, e.g. LiTi2O4 or LiTi2OxFy
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/58Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy; of polyanionic structures, e.g. phosphates, silicates or borates
    • H01M4/583Carbonaceous material, e.g. graphite-intercalation compounds or CFx
    • H01M4/587Carbonaceous material, e.g. graphite-intercalation compounds or CFx for inserting or intercalating light metals
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/64Carriers or collectors
    • H01M4/70Carriers or collectors characterised by shape or form
    • H01M4/72Grids
    • H01M4/74Meshes or woven material; Expanded metal
    • H01M4/747Woven material
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries
    • Y02E60/12
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

본 발명은 섬유형 이차 전지 및 제조 방법에 관한 것으로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 섬유형 이차 전지는 코어 섬유, 코어 섬유를 에워 싸도록 형성된 제 1 전극, 제 1 전극을 에워 싸도록 형성된 분리막 및 분리막을 에워 싸도록 형성된 제 2 전극을 포함하되, 코어 섬유는 면, 양모 섬유, 실크, 및 마중 어느 하나 이상을 이용하여 형성된다.The present invention relates to a fiber type secondary battery and a manufacturing method thereof, wherein a fiber type secondary battery according to an embodiment of the present invention includes a core fiber, a first electrode formed to surround the core fiber, And a second electrode formed to surround the separator, wherein the core fiber is formed using at least one of cotton, wool fiber, silk, and cotton.

Description

섬유형 이차 전지 및 제조 방법{FIBER-TYPE SECONDARY BATTERY AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}FIELD OF THE INVENTION [0001] The present invention relates to a secondary battery,

본 발명은 섬유형 이차 전지 및 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a fiber type secondary battery and a manufacturing method thereof.

소형 전자 기기의 의류 일체화, 신체 부착화 생체 이식화 등으로 소자의 유연성이 요구되며, 이를 위해서는 유연한 배터리가 필수적으로 요구된다. Flexibility of the device is required due to the integration of clothes in small electronic devices, body attachment bio-implantation, etc., and a flexible battery is indispensably required for this.

종래의 기술에서, 높은 전기전도도와 큰 용량, 저밀도의 특성을 가지는 탄소나노튜브를 이용하여, 웨어러블 디바이스에 적용할 수 있는 섬유 형태의 배터리 제조를 위한 연구들이 진행되어 왔으나, 재료 및 구조 등의 제약으로 인하여, 섬유형 배터리를 제조하는데 한계가 있었다. In the prior art, studies have been made to fabricate a fiber-type battery applicable to a wearable device using carbon nanotubes having high electrical conductivity, large capacity, and low density characteristics. However, , There was a limit in manufacturing a fibrous battery.

따라서, 유연하면서도 고용량 및 경량화가 가능한 섬유형 배터리 및 제조 방법에 대한 새로운 기술이 요구된다. Therefore, there is a need for a new technology for fabricated batteries and fabrication methods that are flexible and capable of high capacity and light weight.

이와 관련하여, 대한민국 공개 특허 제 10-2013-0045218호(발명의 명칭: 케이블형 이차 전지)는 내부집전체와 내부집전체의 외면을 둘러싸며 형성된 내부전극 활물질층을 구비하는 내부전극; 내부전극의 외면을 둘러싸며 형성된, 전극의 단락을 방지하는 분리층; 및 분리층의 외면을 둘러싸며 형성되고, 외부전극 활물질층과, 전도성 페이스트 및 탄소섬유 중 1종 이상을 포함하는 외부집전체를 구비하는 외부전극을 포함하는 케이블형 이차전지를 개시하고 있다. In this connection, Korean Patent Laid-Open No. 10-2013-0045218 (entitled Cable Type Rechargeable Battery) discloses an internal electrode having an internal current collector and an internal electrode active material layer formed around the external surface of the internal current collector; A separation layer formed surrounding the outer surface of the inner electrode to prevent shorting of the electrode; And an outer electrode formed around the outer surface of the separation layer and including an outer electrode active material layer and an outer current collector including at least one of conductive paste and carbon fiber.

본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 그 목적은 집전체를 필요로 하지 않는, 각종 전자 기기에서 사용 가능한 섬유형 이차 전지 및 제조 방법을 제공하고자 한다. SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a fiber type secondary battery which can be used in various electronic devices and a manufacturing method which do not require a current collector.

다만, 본 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들이 존재할 수 있다. It is to be understood, however, that the technical scope of the present invention is not limited to the above-described technical problems, and other technical problems may exist.

상술한 같은 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명의 일 측면에 따른 섬유형 이차 전지는, 코어 섬유, 코어 섬유를 에워 싸도록 형성된 제 1 전극, 제 1 전극을 에워 싸도록 형성된 분리막 및 분리막을 에워 싸도록 형성된 제 2 전극을 포함하되, 코어 섬유는 면, 양모 섬유, 실크, 및 마중 어느 하나 이상을 이용하여 형성된다.According to one aspect of the present invention, there is provided a fiber secondary cell comprising a core fiber, a first electrode formed to surround the core fiber, a separator formed to surround the first electrode, And a second electrode formed to surround the separator, wherein the core fiber is formed using at least one of cotton, wool fiber, silk, and brim.

본 발명의 다른 측면에 따른 섬유형 이차 전지의 제조 방법은, 제 1 전극 및 제 2 전극을 형성하는 단계; 코어 섬유에 전해질을 담지시키는 단계; 코어 섬유에, 제 1 전극, 분리막, 제 2 전극을 순차적으로 형성하여 섬유형 이차 전지를 제조하는 단계를 포함하되, 코어 섬유는 면, 양모 섬유, 실크, 및 마와 같은 직물로 형성된 것이다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of fabricating a fibrous secondary cell, including: forming a first electrode and a second electrode; Supporting the electrolyte on the core fiber; A method of manufacturing a secondary battery comprising the steps of forming a first electrode, a separator, and a second electrode on a core fiber sequentially to produce a fibrous secondary battery, wherein the core fiber is formed of a fabric such as cotton, wool fiber, silk and hemp.

전술한 본 발명의 과제 해결 수단 중 어느 하나에 의하면, 섬유형 이차 전지를 제조함에 있어서, 금속 집전체와 섬유형 이차 전지의 고용량 및 전자 기기의 경량화가 가능하다.According to any one of the above-mentioned objects of the present invention, it is possible to reduce the amount of the metal current collector and the fibrous secondary battery and the weight of the electronic device in manufacturing the fibrous secondary battery.

또한 본 발명의 과제 해결 수단 중 어느 하나에 의하면, 섬유형 이차전지를 제조함에 있어서, 면 섬유를 코어 섬유로 사용함으로써 전해질의 누출로 인한 위험성을 감소시킬 수 있다. Further, according to any one of the means for solving the problems of the present invention, the risk of leakage of the electrolyte can be reduced by using the cotton fiber as the core fiber in the production of the fibrous secondary battery.

이외에 본 발명의 과제 해결 수단 중 어느 하나에 의하면, 코어 섬유의 직경방향으로 팽윤으로 인해 전극간의 접촉을 향상시킴으로써, 섬유형 이차 전지의 성능을 향상시킬 수 있다. In addition, according to any one of the means for solving the problems of the present invention, the performance of the fibrous secondary battery can be improved by improving the contact between the electrodes due to swelling in the radial direction of the core fibers.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 섬유형 이차 전지의 구조를 도시하고 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 섬유형 이차 전지의 제조 방법을 상세히 설명하기 위한 순서도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소나노튜브 필름의 전자 현미경 사진이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라, 폴리프로필렌 섬유를 코어 섬유로 사용하여 제조한 섬유형 이차 전지의 충방전 특성을 나타내는 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 폴리프로필렌 섬유를 코어 섬유로 사용하여 제조한 섬유형 이차 전지의 임피던스 특성을 나타내는 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 면 섬유를 코어 섬유로 사용하여 제조한 섬유형 이차 전지의 충방전 특성을 나타내는 그래프이다.
도 7은 면 섬유를 코어 섬유로 사용하여 제조한 섬유형 이차 전지의 방전 용량 및 쿨롱 효율을 나타낸 그래프이다.
도 8은 본 발며의 일 실시예에 따라 면 섬유를 코어 섬유로 사용하여 제조한 섬유형 이차 전지의 임피던스 특성을 나타내는 그래프이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 섬유형 이차 전지의 제조 방법에서, 코어 섬유로 고려되는 면섬유의 전해질 흡수 전 후의 상태를 나타내는 사진이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따라 면 섬유를 코어 섬유로 사용하여 제조한 섬유형 이차 전지의 유연성을 도시하고 있다.
1 illustrates a structure of a fibrous secondary battery according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a fibrous secondary battery according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG.
3 is an electron micrograph of a carbon nanotube film according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a graph showing charge-discharge characteristics of a fibrous secondary battery produced by using polypropylene fibers as core fibers according to an embodiment of the present invention.
5 is a graph showing impedance characteristics of a fibrous secondary battery produced by using polypropylene fibers as core fibers according to an embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a graph showing charge-discharge characteristics of a fiber-type secondary battery manufactured by using cotton fibers as core fibers according to an embodiment of the present invention.
7 is a graph showing the discharge capacity and coulon efficiency of a fibrous secondary battery produced by using cotton fibers as core fibers.
FIG. 8 is a graph showing impedance characteristics of a fiber-type secondary battery manufactured by using cotton fibers as core fibers according to an embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a photograph showing a state before and after electrolyte absorption of a cotton fiber considered as core fibers in a method of manufacturing a fiber-type secondary battery according to an embodiment of the present invention.
FIG. 10 illustrates the flexibility of a fibrous secondary cell fabricated using cotton fibers as core fibers according to an embodiment of the present invention.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, which will be readily apparent to those skilled in the art. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and similar parts are denoted by like reference characters throughout the specification.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. Throughout the specification, when a part is referred to as being "connected" to another part, it includes not only "directly connected" but also "electrically connected" with another part in between . Also, when an element is referred to as "comprising ", it means that it can include other elements as well, without departing from the other elements unless specifically stated otherwise.

이하 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 섬유형 이차 전지 및 제조 방법에 대해서 상세히 설명하도록 한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A fiber secondary cell and a manufacturing method thereof according to an embodiment of the present invention will now be described in detail with reference to the drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 섬유형 이차 전지의 구조를 도시하고 있다. 1 illustrates a structure of a fibrous secondary battery according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 섬유형 이차 전지는 코어 섬유(100), 제 1 전극(200), 분리막(300) 및 제 2 전극(400)을 포함한다. Referring to FIG. 1, a fiber type secondary battery according to an embodiment of the present invention includes a core fiber 100, a first electrode 200, a separation membrane 300, and a second electrode 400.

코어 섬유(100)는 섬유 형태의 재질로서, 유연하고, 전해질 흡수성 및 전기화학적 안정성이 뛰어난 물질로 형성될 수 있다. 특히, 본 발명의 일 실시예에서, 코어 섬유(100)는 면 섬유일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 코어 섬유는 양모 섬유, 실크, 및 마 등을 사용하여 형성될 수도 있다.The core fiber 100 may be formed of a material in the form of a fiber, which is flexible and excellent in electrolyte absorption and electrochemical stability. In particular, in one embodiment of the present invention, the core fibers 100 may be cotton fibers, but are not limited thereto. For example, the core fibers may be formed using wool fibers, silks, hemp, and the like.

코어 섬유는 그대로 사용할 수 있으나, 팽윤을 극대화하기 위하여 폴리아크릴산(Polyacrylic acid)과 같은 초고흡수성 고분자를 코팅하여 사용할 수도 있다.The core fiber may be used as it is, but it may be coated with a super absorbent polymer such as polyacrylic acid in order to maximize the swelling.

제 1 전극(200)은 코어 섬유(100)를 에워싸도록 형성된다. 제 1 전극(200)은 탄소나노튜브 필름에 양극활물질 또는 음극활물질이 포함된 복합구조를 가지는 필름형태로써, 고분자 접착제와 집전체를 필요로 하지 않는다.The first electrode 200 is formed to surround the core fiber 100. The first electrode 200 is a film having a composite structure in which a carbon nanotube film includes a cathode active material or an anode active material, and does not require a polymer adhesive and a current collector.

이때, 양극활물질은 일례로, 리튬망간옥사이드(LiMnO2) 또는 리튬코발트옥사이드(LiCoO2), 인산철 등을 포함하는 것 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The cathode active material may be, for example, lithium manganese oxide (LiMnO 2 ), lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ), iron phosphate, or the like, but is not limited thereto.

또한, 음극활물질은 일례로, 흑연, 그래핀, 실리콘, 산화실리콘, 산화금속 등을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. The negative electrode active material may be, for example, graphite, graphene, silicon, silicon oxide, metal oxide, or the like, but is not limited thereto.

제 1 전극(200)을 형성하는 탄소나노튜브 필름에 양극활물질이 포함될 경우, 제 1 전극(200)은 양극으로 작용되며, 제 1 전극(200)을 형성하는 탄소나노튜브 필름에 음극활물질이 포함되는 경우, 제 1 전극(200)은 음극으로서 작용된다. When the carbon nanotube film forming the first electrode 200 includes the cathode active material, the first electrode 200 acts as an anode and the anode active material is included in the carbon nanotube film forming the first electrode 200 The first electrode 200 acts as a cathode.

분리막(300)은 제 1 전극(200)을 에워싸도록 형성되며, 플리비닐리딘 플로라이드(polyvinylidene fluoride, PVDF)로 형성된 나노웹이 사용될 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니며, 나노웹은 폴리에스터, 나일론 등과 같은 다른 고분자로 만들어진 것도 사용 가능하다.The separator 300 is formed to surround the first electrode 200, and a nanoweb formed of polyvinylidene fluoride (PVDF) may be used. However, the present invention is not limited thereto, and the nano web may be made of other polymers such as polyester, nylon and the like.

분리막(300)은 제 1 전극(200) 및 제 2 전극(400)의 사이에 형성되어, 제 1 전극(200) 및 제 2 전극(400)을 물리적 및 화학적으로 분리시킨다. The separator 300 is formed between the first electrode 200 and the second electrode 400 to physically and chemically separate the first electrode 200 and the second electrode 400.

제 2 전극(400)은 코어 섬유(100), 제 1 전극(200) 및 분리막(300)을 에워싸도록 형성된다. 제 2 전극(400)은 제 1 전극(200)과 마찬가지로, 탄소나노튜브 필름에 양극 활물질 또는 음극 활물질이 포함될 수 있다. 이때, 제 1 전극(200)이 양극활물질을 포함하는 경우, 제 2 전극(400)은 음극활물질을 포함하며, 제 1 전극(200)이 음극활물질을 포함하는 경우, 제 2 전극(400)은 양극활물질을 포함할 수 있다. The second electrode 400 is formed to surround the core fiber 100, the first electrode 200, and the separator 300. Like the first electrode 200, the second electrode 400 may include a cathode active material or an anode active material in a carbon nanotube film. When the first electrode 200 includes the cathode active material, the second electrode 400 includes the anode active material. When the first electrode 200 includes the anode active material, And may include a cathode active material.

다시 말해, 제 1 전극(200)이 양극활물질을 포함하는 양극인 경우, 제 2 전극(400)은 음극활물질을 포함하는 음극이 되며, 제 1 전극(200)이 음극활물질을 포함하는 음극인 경우, 제 2 전극(400)은 양극활물질을 포함하는 양극이 될 수 있다.In other words, when the first electrode 200 is the anode including the cathode active material, the second electrode 400 is the cathode including the anode active material, and when the first electrode 200 is the cathode including the anode active material And the second electrode 400 may be an anode including a cathode active material.

또한, 도시되지는 않았으나, 본 발명의 일 실시예에 따른 섬유형 이차 전지는 제 1 전극(200) 및 제 2 전극(400)의 양 끝단에 도선이 연결되어, 제 1 전극(200) 및 제 2 전극(400)을 외부 전자 기기와 전기적으로 연결시켜 줄 수 있다.In addition, although not shown, a fiber type secondary battery according to an embodiment of the present invention includes a first electrode 200 and a second electrode 400 connected to conductors at both ends of the first electrode 200 and the second electrode 400, The second electrode 400 can be electrically connected to an external electronic device.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 섬유형 이차 전지는 코어 섬유(100), 제 1 전극(200), 분리막(300), 및 제 2 전극(400)을 에워싸도록 형성된 보호막을 더 포함할 수 있다. 이때, 보호막은 절연 물질로 형성될 수 있다. 또한, 보호막은 공기 중의 수분 및 외부충격에 대하여 섬유형 이차 전지를 보호할 수 있다. 따라서, 보호막으로는 통상의 고분자 수지를 사용할 수 있으며, 일례로 폴리염화비닐(polyvinyl chloride, PVC), 고밀도폴리에틸렌(high density polyethylene, HDPE) 또는 에폭시 수지가 사용 가능하다.The fiber type secondary battery according to an embodiment of the present invention may further include a protection layer formed to surround the core fiber 100, the first electrode 200, the separation layer 300, and the second electrode 400 . At this time, the protective film may be formed of an insulating material. In addition, the protective film can protect the fibrous secondary battery against moisture in the air and external impact. Therefore, a conventional polymer resin can be used as the protective film. For example, polyvinyl chloride (PVC), high density polyethylene (HDPE) or epoxy resin can be used.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 섬유형 이차 전지의 제조 방법을 상세히 설명하기 위한 순서도이다. FIG. 2 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a fibrous secondary battery according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG.

본 발명의 일 실시예에 따른 섬유형 이차 전지의 제조 방법은, 제 1 전극 및 제 2 전극을 형성하는 단계(S100); 코어 섬유에 전해질을 흡수시키는 단계(S200); 코어 섬유에, 제 1 전극, 분리막, 제 2 전극을 순차적으로 감아서 섬유형 이차전지를 형성하는 단계(S300)를 포함한다. A method of fabricating a fibrous secondary cell according to an embodiment of the present invention includes forming a first electrode and a second electrode (S100); Absorbing the electrolyte into the core fibers (S200); Forming a fiber-type secondary battery by sequentially winding a first electrode, a separator, and a second electrode on the core fiber (S300).

먼저, 제 1 전극 및 제 2 전극을 형성하는 단계(S100)에서, 탄소나노튜브 필름에 양극 활물질 또는 음극활물질을 도포하여 복합 구조를 가지는 필름 형태의 제 1 전극(200) 또는 제 2 전극(400)을 형성한다. 이때, 양극활물질 및 음극활물질은 슬러리(slurry) 형태로 제조되어 탄소나노튜브 필름에 코팅될 수 있다. 예를 들어, 양극활물질 또는 음극활물질을 분말형 탄소나노튜브 및 PVCF와 함께 N-Methylpyrrolidone(NMP) 용매에 분산시켜 양극 슬러리 또는 음극 슬러리를 제조하고, 제조한 슬러리를 탄소나노튜브 필름에 코팅한 후, 진공 건조하여 제 1 전극(200) 또는 제 2 전극(400)을 제조할 수 있다. 이때, 양극 활물질(또는 음극활물질)과 분말형 탄소나노튜브 및 PVDF는 약 88:2:10의 중량 비율로 혼합될 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. First, in step S100 of forming the first electrode and the second electrode, a first electrode 200 or a second electrode 400 having a composite structure having a composite structure by applying a cathode active material or a negative electrode active material to a carbon nanotube film ). At this time, the cathode active material and the anode active material are prepared in the form of a slurry and coated on the carbon nanotube film. For example, a positive electrode slurry or a negative electrode slurry is prepared by dispersing a cathode active material or an anode active material in a solvent of N-methylpyrrolidone (NMP) together with powdered carbon nanotubes and PVCF, coating the slurry on the carbon nanotube film , And the first electrode 200 or the second electrode 400 can be manufactured by vacuum drying. At this time, the cathode active material (or the anode active material), the powdered carbon nanotube, and the PVDF may be mixed in a weight ratio of about 88: 2: 10, but are not limited thereto.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소나노튜브 필름은, 수직 방향으로 놓여 있는 석영 튜브를 가열시킨 후, 석영 튜브 안으로 고순도 수소 가스를 흘려보내고, 탄소나노튜브 합성 용액 소량을 수직의 합성로 내로 공급하여 제조된 것일 수 있다. 이때, 탄소나노튜브 합성 용액은 탄소 공급원으로 사용하는 아세톤(Acetone), 촉매 전구체인 페로센(Ferrocene). 활성제인 싸이오펜(Thiophene), 촉매 응집 방지를 위한 폴리소르베이트(Polysorbate_20)가 혼합된 것이다. Meanwhile, in the carbon nanotube film according to an embodiment of the present invention, a quartz tube placed in a vertical direction is heated, high purity hydrogen gas is flowed into the quartz tube, and a small amount of the carbon nanotube synthesis solution is introduced into a vertical synthesis furnace And the like. At this time, the carbon nanotube synthesis solution contains acetone (Acetone), which is used as a carbon source, and ferrocene, which is a catalyst precursor. Thiophene, which is an activator, and Polysorbate-20, which is used to prevent catalyst aggregation.

합성 용액이 합성로에 공급되면, 열 에너지에 의해 촉매전구체인 페로센에서 철이 분리되어 나오고, 활성제인 싸이오펜에서 황이 분리되어 나오며, 이들은 액상의 황화철(Iron-sulfide)을 형성한다. 이후, 아세톤의 분해로, 공급된 탄소들이 황화철로 확산되어 포화가 되면서 탄소나노튜브가 성장하기 시작한다. 이때, 용액이 지속적으로 주입되면, 탄소나노튜브가 집합체를 이루는데, 이 집합체를 롤러에 감아 탄소나노튜브 필름을 제조할 수 있다.When the synthesis solution is fed to the synthesis furnace, the thermal energy separates the iron from the catalyst precursor, ferrocene, and separates the sulfur from the active thiophene, which forms a liquid iron-sulfide. Thereafter, decomposition of acetone causes the supplied carbon to diffuse into the iron sulfide and saturate, so that the carbon nanotubes start to grow. At this time, when the solution is continuously injected, the carbon nanotubes are formed into an aggregate, which can be wound on a roller to produce a carbon nanotube film.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소나노튜브 필름의 제조 방법은 본 특허 출원의 발명자에 의하여 발명된 국내 특허(10-2013-0044173)와 PCT(PCT/KR2013/ 010289)에 더욱 상세히 설명되어 있으므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.Meanwhile, a method of manufacturing a carbon nanotube film according to an embodiment of the present invention is described in detail in Korean Patent (10-2013-0044173) and PCT (PCT / KR2013 / 010289) invented by the inventors of the present patent application A detailed description thereof will be omitted.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소나노튜브 필름의 전자 현미경 사진이다.3 is an electron micrograph of a carbon nanotube film according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상술한 방법에 의해, 도 3에 도시된 바와 같이 길이가 긴 탄소나노튜브 다발이 네트워크 구조를 이루고 있는 탄소나노튜브 필름을 제조할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소나노튜브 필름은 구부림 또는 접힘이 가능할 만큼 유연하며, 영하196도의 액체질소 안에서도 유연성을 유지할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, a carbon nanotube film having a network structure of a long carbon nanotube bundle as shown in FIG. 3 can be manufactured by the above-described method. In addition, the carbon nanotube film according to an embodiment of the present invention is flexible enough to bend or fold, and can maintain flexibility even in a liquid nitrogen of -196 ° C.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 탄소나노튜브 필름은 탄소나노튜브의 집합체를 롤러에 감을 때, 음극활물질 또는 양극활물질을 직접 방사법으로 도포하여, 제 1 전극(200) 또는 제 2 전극(400)을 형성할 수 있다. Meanwhile, the carbon nanotube film manufactured according to an embodiment of the present invention may be formed by directly spinning the negative electrode active material or the positive electrode active material when the aggregate of carbon nanotubes is wound on the roller, and the first electrode 200 or the second electrode (400) can be formed.

이때, 앞서 설명한 바와 같이, 양극 활물질을 포함하도록 제 1 전극(200)을 형성하였다면, 제 2 전극(400)은 음극활물질을 포함하도록 형성할 수 있다. 또는, 이와 반대로, 제 1 전극(200)이 음극활물질을 포함하도록 형성하는 경우, 제 2 전극(400)은 양극활물질을 포함하도록 형성할 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따르면 제 1 전극(200) 또는 제 2 전극(400)은 섬유형 이차 전지에서 양극 또는 음극으로 작용할 수 있다. At this time, if the first electrode 200 is formed to include the cathode active material, the second electrode 400 may be formed to include the anode active material. Alternatively, when the first electrode 200 is formed to include a negative electrode active material, the second electrode 400 may be formed to include a positive electrode active material. Therefore, according to an embodiment of the present invention, the first electrode 200 or the second electrode 400 may act as an anode or a cathode in a fibrous secondary battery.

다시 도 2를 참조하면, 코어 섬유(100)에 전해질을 흡수시킬 수 있다. 이때, 전해질은 EC(Ethyl carbonate)와 DEC(Diethyl carbonate)를 1:1로 혼합하여 제조된 용매에 1mol의 LiPF6을 혼합시켜 제조한 것일 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 코어 섬유(100)는 면 섬유일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다(S200).Referring again to FIG. 2, the core fibers 100 can absorb the electrolyte. At this time, the electrolyte may be prepared by mixing 1 mol of LiPF6 in a solvent prepared by mixing EC (Ethyl carbonate) and DEC (Diethyl carbonate) at a ratio of 1: 1. In one embodiment of the present invention, the core fibers 100 may be cotton fibers, but are not limited thereto (S200).

이때, 상술한 도2의 단계(S100) 및 단계(S200)는 그 순서에 제한되지 않으며, 단계(S100) 및 단계(S200)는 병렬로 이루어질 수 있다. At this time, steps S100 and S200 of FIG. 2 are not limited to the order, and steps S100 and S200 may be performed in parallel.

마지막으로, 코어 섬유(100)에, 제 1 전극(200), 분리막(300), 제 2 전극(400)을 순차적으로 감아서 섬유형 이차 전지를 형성할 수 있다. 구체적으로, 전해질을 흡수한 코어 섬유(100)를 에워싸도록 제 1 전극(200)을 형성하고, 코어 섬유(100) 및 제 1 전극(200)을 에워싸도록 분리막(300)을 형성하며, 코어 섬유(100), 제 1 전극(200) 및 분리막(300)을 에워싸도록 제 2 전극(400)을 형성할 수 있다(S300). Finally, the fibrous secondary battery can be formed by sequentially winding the first electrode 200, the separation membrane 300, and the second electrode 400 on the core fiber 100. Specifically, the first electrode 200 is formed to surround the core fiber 100 absorbing the electrolyte, the separation membrane 300 is formed to surround the core fiber 100 and the first electrode 200, The second electrode 400 may be formed to surround the core fiber 100, the first electrode 200, and the separator 300 (S300).

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 섬유형 이차 전지의 제조 방법은, 상술한 단계(S300) 이후에, 제 1 전극(200) 및 제 2 전극(400)의 끝단에 도선을 연결하는 단계 및 연결된 섬유형 이차 전지를 보호막으로 감싸는 단계를 더 포함할 수 있다. 이때, 도선은 금, 은, 알류미늄, 니켈과 같은 전도성을 지니는 금속이 와이어 형태로 제조된 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. Meanwhile, a method of fabricating a fiber-type secondary battery according to an embodiment of the present invention includes connecting wires to the ends of the first electrode 200 and the second electrode 400 after the step S300, And then wrapping the connected fiber type secondary battery with a protective film. In this case, the conductive wire may be formed of a conductive metal such as gold, silver, aluminum, nickel, or the like, but is not limited thereto.

또한, 연결된 섬유형 이차 전지를 보호막으로 감싸는 단계에서, 도선이 연결된 섬유형 이차 전지를 튜브 모양의 보호막에 끼워 넣고, 보호막을 가열하여 수축 시킨 후, 보호막 내에 전해질을 채워 넣고 양끝을 밀봉할 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 섬유형 이차 전지를, 공기 중의 수분 및 외부 충격으로부터 보호할 수 있다. In addition, in the step of wrapping the connected fibrous secondary cell with the protective film, the fibrous secondary cell to which the lead is connected is sandwiched between the tube-shaped protective film and the protective film is heated and shrunk, and then the electrolyte is filled in the protective film, . Therefore, the fibrous secondary battery fabricated according to one embodiment of the present invention can be protected from moisture and external impacts in the air.

이때, 보호막은 고분자 수지로 형성될 수 있으며, 고분자 수지 일례로, 이차 전지일 수 있다. At this time, the protective film may be formed of a polymer resin, and may be a secondary battery, for example, a polymer resin.

[실시예][Example]

NMP용매에 양극활물질(LCO), 200um의 분말형 다중벽 탄소나노튜브(Multi walled CNT), 및 PVDF를 각각 88:2:10의 중량 비율로 분산시켜 슬러리 형태로 제작한 후, 탄소나노튜브 필름에 코팅하여 제 1 전극을 형성하였다. The slurry was prepared by dispersing a cathode active material (LCO), a 200-um powdered multi-walled CNT, and PVDF in a weight ratio of 88: 2: 10 to NMP solvent, To form a first electrode.

마찬가지로, NMP용매에 음극활물질(graphite), 200um의 분말형 다중벽 탄소나노튜브(Multi walled CNT), 및 PVDF를 각각 88:2:10의 중량 비율로 분산시켜 슬러리 형태로 제작한 후, 탄소나노튜브 필름에 코팅하여 제 2 전극을 형성하였다.Similarly, an anode active material (graphite), 200 μm of powdered multi-walled CNT, and PVDF were dispersed in NMP solvent in a weight ratio of 88: 2: 10, respectively, And coated on a tube film to form a second electrode.

분리막으로서는 PVDF 나노웹을 사용하였으며, 전해질로는 EC(ethyl carbonate) 및 DEC(diethyl carbonate)를 1:1로 혼합하여 제조된 용매에 1mol의 LiPF6를 첨가하여 사용하였다. PVDF nanoweb was used as the separation membrane and 1 mol of LiPF6 was added to the electrolyte prepared by mixing 1: 1 of ethyl carbonate (EC) and diethyl carbonate (DEC).

이후, 면 섬유 및 폴리프로필렌 섬유를 준비하고, 면 섬유 및 폴리프로필렌 섬유를 코어 섬유로 포함하는 섬유형 이차 전지를 각각 제조하였다. Thereafter, cotton fibers and polypropylene fibers were prepared, and fiber type secondary batteries including cotton fibers and polypropylene fibers as core fibers were respectively prepared.

이하, 도 4 내지 도 8을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 섬유형 이차 전지의 특성을 상세히 살펴보도록 한다. Hereinafter, characteristics of the fabricated secondary battery manufactured according to one embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 4 to 8. FIG.

본 발명의 일 실시예에 따른 섬유형 이차 전지는 면 섬유를 코어 섬유로 포함할 수 있으며, 이에 따라 이차 전지의 전체적인 성능을 향상 시킬 수 있다. The fiber type secondary battery according to an embodiment of the present invention may include cotton fibers as core fibers, thereby improving the overall performance of the secondary battery.

따라서, 본 발명의 일 실시예에서, 코어 섬유의 종류에 따라 변화하는 섬유형 이차 전지의 성능을 확인하기 위하여, 폴리프로필렌 섬유와 면 섬유를 이용하여 섬유형 이차 전지를 제조 하였다. Therefore, in one embodiment of the present invention, in order to confirm the performance of the fiber-type secondary battery that varies depending on the type of core fiber, a fibrous secondary battery was fabricated using polypropylene fibers and cotton fibers.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라, 폴리프로필렌 섬유를 코어 섬유로 사용하여 제조한 섬유형 이차 전지의 충방전 특성을 나타내는 그래프이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 폴리프로필렌 섬유를 코어 섬유로 사용하여 제조한 섬유형 이차 전지의 임피던스 특성을 나타내는 그래프이다.FIG. 4 is a graph showing the charging and discharging characteristics of a fibrous secondary battery produced by using polypropylene fibers as core fibers according to an embodiment of the present invention. FIG. 5 is a graph showing the charging / Is a graph showing the impedance characteristics of a fiber-type secondary battery manufactured using core fibers.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 면 섬유를 코어 섬유로 사용하여 제조한 섬유형 이차 전지의 충방전 특성을 나타내는 그래프이고, 도 7은 면 섬유를 코어 섬유로 사용하여 제조한 섬유형 이차 전지의 방전 용량 및 쿨롱 효율을 나타낸 그래프이다. FIG. 6 is a graph showing the charging and discharging characteristics of a fiber type secondary battery produced by using cotton fibers as core fibers according to an embodiment of the present invention. FIG. 7 is a graph showing the charging / A discharge capacity and a coulomb efficiency of the battery.

도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따라 면 섬유를 코어 섬유로 사용하여 제조한 섬유형 이차 전지의 임피던스 특성을 나타내는 그래프이다.8 is a graph showing impedance characteristics of a fiber-type secondary battery fabricated using cotton fibers as core fibers according to an embodiment of the present invention.

폴리프로필렌 섬유는 섬유 구조를 형성하고 있으나, 전해질 흡수 능력이 거의 없기 때문에 이차 전지로서의 성능을 제대로 발휘하지 못한다. Although the polypropylene fibers form a fibrous structure, they fail to exhibit their performance as secondary batteries because they have little ability to absorb electrolytes.

도 4를 참조하면, 폴리프로필렌 섬유를 코어 섬유로 사용하여 제작한 섬유형 이차 전지의 경우, 첫 방전 용량이 약 10mAh/g이 나타났으며, 사이클이 진행되는 동안 지속적인 용량 감소가 일어나는 것을 확인할 수 있다. 또한, 세 번째 사이클 이후, 충방전이 이루어지지 않은 것을 확인할 수 있다. 이는 폴리프로필렌 섬유의 경우, 전해질을 담지 할 수 있는 능력이 없어, 배터리로서의 성능을 제대로 발휘할 수 없기 때문에 나타나는 결과로 보여진다. Referring to FIG. 4, in the case of a fibrous secondary battery produced by using polypropylene fiber as the core fiber, the first discharging capacity was about 10 mAh / g, and it was confirmed that the capacity was continuously decreased during the cycle have. In addition, it can be confirmed that charge and discharge are not performed after the third cycle. This is because, in the case of polypropylene fiber, it is not possible to carry the electrolyte, and the performance as a battery can not be exhibited properly.

상술한 결과는 도 5의 임피던스 측정 결과로부터 유추할 수 있다. 도 5를 참조하면, 폴리프로필렌 섬유를 사용한 섬유형 배터리의 계면 저항은 966Ω으로서 일반적으로 보고된 케이블형 배터리의 계면저항보다 현저하게 높은 것을 확인할 수 있다. 이러한 높은 계면 저항은 전해질의 절대적인 양의 부족 및 전해질과 전극과의 접촉 저하로 인하여 야기된다. 때문에, 이를 해결하기 위해서는 섬유형 이차 전지의 내부에 많은 양의 전해질을 주입해야 하나, 이는 전해질이 밖으로 누출될 위험성이 있으므로 바람직하지 않다. The above results can be deduced from the impedance measurement results of FIG. Referring to FIG. 5, the interfacial resistance of a fibrous battery using polypropylene fibers is 966 OMEGA, which is significantly higher than the interfacial resistance of a cable type battery as reported generally. This high interfacial resistance is caused by a shortage of the absolute amount of the electrolyte and a reduction in contact between the electrolyte and the electrode. Therefore, in order to solve this problem, a large amount of electrolyte should be injected into the fiber-type secondary battery, which is undesirable because the electrolyte may leak out.

반면, 면 섬유의 경우, 전기화학적으로 안정된 셀룰로오스로 구성되어 있다. 따라서, 섬유형 이차 전지의 구조 형성에 매우 우수하며, 면 섬유는 자신의 질량의 10배 정도의 전해질을 흡수하여 담지 할 수 있다. On the other hand, in the case of cotton fibers, it is composed of electrochemically stable cellulose. Therefore, it is excellent in the structure formation of a fibrous secondary cell, and the cotton fiber can absorb and carry about 10 times as much electrolyte as its own mass.

도 6 및 도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따라, 면 섬유를 코어 섬유로 사용하여 제작한 섬유형 이차 전지는 40회 충방전 동안에 약 96mAh/g의 안정적인 방전 용량을 나타내며, 95% 이상의 높은 쿨롱 효율을 나타내는 것을 확인할 수 있다. Referring to FIGS. 6 and 7, according to an embodiment of the present invention, a fibrous secondary battery produced by using cotton fibers as core fibers exhibits a stable discharge capacity of about 96 mAh / g during 40 cycles of charging / discharging, 95 % ≪ / RTI >

이어서, 도 8의 면 섬유를 코어 섬유로 사용하여 제작한 섬유형 이차 전지의 임피던스 측정 결과를 살펴보면, 폴리프로필렌 섬유를 코어 섬유로 사용하여 제조한 섬유형 이차 전지의 계면 저항보다 약 20 배 감소한 것을 확인할 수 있다. 또한, 도 8에 도시된, 낮은 임피던스의 결과는 면 섬유의 팽윤으로 인하여 전극 간의 접촉이 향상된 것도 큰 이유이다.The impedance measurement result of the fiber type secondary battery fabricated by using the cotton fiber of FIG. 8 as the core fiber was about 20 times lower than the interface resistance of the fiber type secondary battery produced by using the polypropylene fiber as the core fiber Can be confirmed. Also, the result of the low impedance shown in Fig. 8 is that the contact between the electrodes is improved due to the swelling of the cotton fibers.

도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 섬유형 이차 전지의 제조 방법에서, 코어 섬유로 고려되는 면섬유의 전해질 흡수 전 후의 상태를 나타내는 사진이다.FIG. 9 is a photograph showing a state before and after electrolyte absorption of a cotton fiber considered as core fibers in a method of manufacturing a fiber-type secondary battery according to an embodiment of the present invention.

도 9를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 섬유형 이차 전지의 제조 방법에서, 코어 섬유로 고려되는 면 섬유는 전해질 흡수에 의하여, 지름방향으로 약 14% 팽윤되는 것을 확인할 수 있다. Referring to FIG. 9, it can be seen that, in the method of manufacturing a fibrous secondary cell according to an embodiment of the present invention, the cotton fibers considered as core fibers are swollen by about 14% in the radial direction due to the absorption of the electrolyte.

도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따라 면 섬유를 코어 섬유로 사용하여 제조한 섬유형 이차 전지의 유연성을 도시하고 있다. FIG. 10 illustrates the flexibility of a fibrous secondary cell fabricated using cotton fibers as core fibers according to an embodiment of the present invention.

도 10을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 섬유를 코어 섬유로 사용하는 섬유형 이차 전지는 반복적인 굽힘과 매듭에도 안정이다. 따라서, 매듭을 진 상태에서도 청색 LED 램프를 정상적으로 작동시킬 수 있다. Referring to FIG. 10, a fiber type secondary battery using fibers as core fibers according to an embodiment of the present invention is stable to repetitive bending and knotting. Therefore, the blue LED lamp can be normally operated even when the knot is turned on.

상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 섬유를 코어 섬유로 사용하는 섬유형 이차 전지의 경우, 배터리로서의 성능을 향상시키며, 전해질의 누출로 인한 위험성을 감소시킬 수 있다.As described above, in the case of a fibrous secondary battery using fibers as core fibers according to an embodiment of the present invention, the performance as a battery can be improved and the risk of electrolyte leakage can be reduced.

이외에 본 발명의 과제 해결 수단 중 어느 하나에 의하면, 코어 섬유의 직경방향으로 팽윤으로 인해 전극 간의 접촉을 향상시킴으로써, 섬유형 이차 전지의 성능을 향상시킬 수 있다.In addition, according to any one of the means for solving the problems of the present invention, the performance of the fibrous secondary battery can be improved by improving the contact between the electrodes due to swelling in the radial direction of the core fibers.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다. It will be understood by those skilled in the art that the foregoing description of the present invention is for illustrative purposes only and that those of ordinary skill in the art can readily understand that various changes and modifications may be made without departing from the spirit or essential characteristics of the present invention. will be. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive. For example, each component described as a single entity may be distributed and implemented, and components described as being distributed may also be implemented in a combined form.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다. The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than the detailed description and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents are to be construed as being included within the scope of the present invention do.

100: 코어 섬유
200: 제 1 전극
300: 분리막
400: 제 2 전극
100: core fiber
200: first electrode
300: membrane
400: second electrode

Claims (11)

섬유형 이차 전지에 있어서,
코어 섬유,
상기 코어 섬유를 에워싸도록 형성된 제 1 전극, 상기 제 1 전극을 에워싸도록 형성된 분리막 및
상기 분리막을 에워싸도록 형성된 제 2 전극을 포함하되,
상기 코어 섬유는 면, 양모 섬유, 실크 및 마 중 어느 하나 이상을 이용하여 형성된, 섬유형 이차 전지.
In the fibrous secondary battery,
Core fibers,
A first electrode formed to surround the core fiber, a separator formed to surround the first electrode,
And a second electrode formed to surround the separator,
Wherein the core fiber is formed using at least one of cotton, wool fiber, silk, and hemp.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 전극 및 제 2 전극은 양극활물질 또는 음극활물질을 포함하는 탄소나노튜브 필름으로 형성되고,
상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극은 서로 반대 극성의 활물질을 포함하는, 섬유형 이차 전지.
The method according to claim 1,
Wherein the first electrode and the second electrode are formed of a carbon nanotube film including a cathode active material or an anode active material,
Wherein the first electrode and the second electrode comprise an active material having an opposite polarity to each other.
제 2 항에 있어서,
상기 양극활물질은, 리튬망간옥사이드(LiMnO2), 리튬코발트옥사이드(LiCoO2) 및 인산철 중 어느 하나를 포함하고,
상기 음극활물질은, 흑연, 그래핀, 실리콘, 산화실리콘 및 산화금 중 어느 하나를 포함하는, 섬유형 이차 전지.
3. The method of claim 2,
Wherein the positive electrode active material includes any one of lithium manganese oxide (LiMnO 2 ), lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ), and iron phosphate,
Wherein the negative electrode active material comprises any one of graphite, graphene, silicon, silicon oxide and gold oxide.
제 1 항에 있어서,
상기 코어 섬유는 전해질에 담지된, 섬유형 이차 전지.
The method according to claim 1,
Wherein the core fiber is supported on an electrolyte.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 전극의 단부에 결합된 제 1 도선 및 상기 제 2 전극의 단부에 결합된 제 2 도선을 더 포함하는, 섬유형 이차 전지.
The method according to claim 1,
Further comprising a first conductor coupled to an end of the first electrode and a second conductor coupled to an end of the second electrode.
제 1 항에 있어서,
상기 코어 섬유, 상기 제 1 전극, 상기 분리막 및 상기 제 2 전극을 에워싸는 보호막을 더 포함하는 섬유형 이차 전지.
The method according to claim 1,
And a protection film surrounding the core fiber, the first electrode, the separation membrane, and the second electrode.
섬유형 이차 전지의 제조 방법에 있어서,
제 1 전극 및 제 2 전극을 형성하는 단계;
코어 섬유에 전해질을 담지시키는 단계;
상기 코어 섬유에, 상기 제 1 전극, 분리막, 상기 제 2 전극을 순차적으로 형성하여 섬유형 이차 전지를 제조하는 단계를 포함하되,
상기 코어 섬유는 면, 양모 섬유, 실크 및 마 중 하나 이상의 직물을 사용하여 형성된 것인, 섬유형 이차 전지의 제조 방법.
In the method of manufacturing a fibrous secondary battery,
Forming a first electrode and a second electrode;
Supporting the electrolyte on the core fiber;
And forming the first electrode, the separator, and the second electrode sequentially on the core fiber to produce a fibrous secondary battery,
Wherein the core fibers are formed using at least one fabric selected from the group consisting of cotton, wool fibers, silk, and hemp.
제 7 항에 있어서,
상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극은 각각 탄소나노튜브 필름으로 형성되며,
상기 제 1 전극 및 제 2 전극을 형성하는 단계는
탄소나노튜브 필름에 양극활물질 또는 음극활물질을 코팅하되,
상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극이 서로 반대 극성을 가지는 활물질을 포함하도록 형성하는 것인, 섬유형 이차 전지의 제조 방법.
8. The method of claim 7,
Wherein the first electrode and the second electrode are each formed of a carbon nanotube film,
Wherein forming the first electrode and the second electrode comprises:
A carbon nanotube film is coated with a cathode active material or an anode active material,
Wherein the first electrode and the second electrode are formed to include an active material having an opposite polarity to each other.
제 8 항에 있어서,
상기 양극활물질은, 리튬망간옥사이드(LiMnO2), 리튬코발트옥사이드(LiCoO2), 및 인산철 중 어느 하나를 포함하고,
상기 음극 활물질은, 흑연, 그래핀, 실리콘, 산화실리콘 및 산화금 중 어느 하나를 포함하는 것인, 섬유형 이차 전지의 제조 방법.
9. The method of claim 8,
Wherein the cathode active material comprises any one of lithium manganese oxide (LiMnO 2 ), lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ), and iron phosphate,
Wherein the negative electrode active material comprises any one of graphite, graphene, silicon, silicon oxide, and gold oxide.
제 7 항에 있어서,
상기 제 1 전극의 단부에 결합된 제 1 도선 및 상기 제 2 전극의 단부에 결합된 제 2 도선을 형성하는 단계를 더 포함하는, 섬유형 이차 전지의 제조 방법.
8. The method of claim 7,
Forming a first conductor coupled to an end of the first electrode and a second conductor coupled to an end of the second electrode.
제 7 항에 있어서,
상기 코어 섬유, 상기 제 1 전극, 상기 분리막 및 상기 제 2 전극을 에워싸는 보호막을 형성하는 단계를 더 포함하는, 섬유형 이차 전지의 제조 방법.
8. The method of claim 7,
And forming a protective film surrounding the core fiber, the first electrode, the separation membrane, and the second electrode.
KR1020150189000A 2015-12-29 2015-12-29 Fiber-type secondary battery and manufacturing method thereof KR20170078461A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150189000A KR20170078461A (en) 2015-12-29 2015-12-29 Fiber-type secondary battery and manufacturing method thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150189000A KR20170078461A (en) 2015-12-29 2015-12-29 Fiber-type secondary battery and manufacturing method thereof

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20170078461A true KR20170078461A (en) 2017-07-07

Family

ID=59353628

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020150189000A KR20170078461A (en) 2015-12-29 2015-12-29 Fiber-type secondary battery and manufacturing method thereof

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20170078461A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2558369A (en) * 2016-11-01 2018-07-11 Boeing Co Solid state fibre-based battery system and method of forming same
KR20220073087A (en) * 2020-11-26 2022-06-03 한국생산기술연구원 Flexible fibrous battery and method of preparing same

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2558369A (en) * 2016-11-01 2018-07-11 Boeing Co Solid state fibre-based battery system and method of forming same
GB2558369B (en) * 2016-11-01 2019-12-18 Boeing Co Solid state fiber-based battery system and method of forming same
US10522874B2 (en) 2016-11-01 2019-12-31 The Boeing Company Solid state fiber-based battery system and method of forming same
KR20220073087A (en) * 2020-11-26 2022-06-03 한국생산기술연구원 Flexible fibrous battery and method of preparing same

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105393399B (en) Stack folding-typed electrode assembly
CN108713267A (en) Including the cathode of multiple protective layer and the lithium secondary battery including the cathode
JP5885984B2 (en) Electrode forming material and electrode manufacturing method using the electrode forming material
Song et al. Fabrication of a coaxial high performance fiber lithium-ion battery supported by a cotton yarn electrolyte reservoir
Lu et al. The advance of fiber-shaped lithium ion batteries
CN105765756B (en) Battery and assembled battery
CN104617336A (en) Linear flexible lithium ion battery and preparation method thereof
TW200913348A (en) Lithium secondary battery
US20150332861A1 (en) Hybrid energy storage device
JP7156528B2 (en) Negative electrode active material, negative electrode and secondary battery
US20160111763A1 (en) Rechargeable battery
Li et al. Fibrous gel polymer electrolyte for an ultrastable and highly safe flexible lithium‐ion battery in a wide temperature range
JP6533306B2 (en) Cable type rechargeable battery
CN103959075A (en) Core/shell structured electrodes for energy storage devices
CN101817517B (en) Method for forming nano carbon fibers
US20220123289A1 (en) Anode for Secondary Battery, Secondary Battery Including the Same
CN103904366A (en) Flexible linear lithium ion battery and preparation method thereof
CN105340119A (en) Cable-type secondary battery
JP2008252013A (en) Lithium-ion capacitor
CN110416492A (en) Negative pole piece and electrochemical battery
JP7127209B2 (en) Flexible electrode, secondary battery containing same, and flexible secondary battery
KR20170078461A (en) Fiber-type secondary battery and manufacturing method thereof
CN105047999A (en) Fibrous hybridization energy storage device with high-energy density and high power density, and preparation method thereof
JP4345920B2 (en) Electrode for electrochemical device, method for producing the same, and electrochemical device using the electrode
JP2019087392A (en) Method for manufacturing lithium ion secondary battery

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal