KR20230019630A - 3차원 구조의 집전체를 갖는 전극 및 이를 이용한 배터리 - Google Patents

3차원 구조의 집전체를 갖는 전극 및 이를 이용한 배터리 Download PDF

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백민석
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Abstract

본 발명은, 소정의 간격을 두고 평행하게 위치하는 한 쌍의 집전체;를 포함하되, 상기 한 쌍의 집전체는, 표면에 3차원의 첨예한 돌출 구조가 형성되어, 상기 3차원이 첨예한 돌출 구조에 전하분포를 집중시켜 배터리의 단위 면적당 충전 용량을 증가시키는 것을 일 특징으로 한다.

Description

3차원 구조의 집전체를 갖는 전극 및 이를 이용한 배터리{ELECTRODE HAVING A THREE-DIMENSIONAL CURRENT COLLECTOR AND A BATTERY USING THE SAME}
본 발명은 3차원 구조의 집전체를 갖는 전극 및 이를 이용한 배터리에 관한 것으로서, 특히 3차원의 첨예한 돌출 구조를 갖는 집전체를 통해 단위 면적 당 집전체에 축적되는 전하(또는 이온)량을 증가시켜 배터리 용량을 향상시킬 수 있는 전극 및 이를 이용한 배터리에 관한 것이다.
배터리는 리튬이온 배터리의 핵심 구성요소 가운데 하나인 전해질을 액체 또는 고체로 사용하고 있다. 리튬이온 배터리의 전해질을 고체화할 경우 안정성을 증대시킬 수 있다. 리튬이온 배터리의 경우 현 배터리 시장의 주류를 이루고 있으나, 해당 배터리에는 액체 전해질이 적용되다 보니 온도 변화로 인한 팽창이나 외부 충격에 의한 누액 등이 발생하면 폭발 및 화재로 이어지기도 한다. 반면 전해질이 고체인 전고체 배터리는 폭발 위험 때문에 음극재로 사용하지 못했던 리튬 금속을 음극재로 사용할 수 있게 되는데, 흑연을 사용하는 기존의 방식보다 에너지 밀도를 비약적으로 높일 수 있다. 또한, 구조적으로 단단해 안정적이며, 전해질이 손상되더라도 형태는 유지할 수 있으므로 안정성이 높은 장점이 있다. 따라서, 전고체 배터리는 전기차 주행 거리, 즉 전기차용 배터리의 에너지 밀도를 향상시키는데 용이하다.
이러한 액체 또는 고체 상태의 전해질은 평면 형태의 집전체와 접하게 되어있다. 평면 형태의 집전체 면적에 비례하여 배터리 용량이 결정된다. 따라서, 제한된 집전체의 단위 면적당 축적되는 전하(이온)의 양을 극대화하여 배터리 용량을 증대시키는 기술이 필요한 실정이다.
이와 관련, 한국등록특허 제10-2180259호는 용량 유지율 및 사이클 특성이 뛰어난 이차전지를 제작할 수 있는 집전체용 알루미늄 기재 및 그것을 사용한 집전체, 양극, 음극 및 이차전지를 개시하고 있다. 상기의 선행특허문헌은 조면화 되어있는 알루미늄 기재의 집전체를 이용하여 용량 유지율 및 사이클 특성을 향상시킬수 있다.
이와 관련된 다른 선행기술(서보현, 홍지훈, 우종명, "EMP방어용 모노폴 안테나", 2018 하계 전자파학회)로 도 1은 첨예한 돌출 구조를 갖는 모노폴 안테나를 나타낸다. 도 1을 참조하면, 모노폴 안테나에 외부 고출력을 인가하였을 경우, 모노폴 안테나는 접지면상에 급전 모노폴을 위치시키고 반경이 더 큰 원통을 씌운 다음 외부 고출력 전자파가 외부 원통 표면에 감응되어 내부 급전 모노폴과의 비접촉 결합으로 내부 수신기에 전달되는 구조이다. 이때 외부로부터의 고출력 전자파가 인가되면 내부수신호시스템이 파괴될 위험이 있다. 도 2는 모노폴 안테나가 갖는 첨예한 돌출 구조를 나타낸다. 도 2를 참조하면, 외부의 고출력 전자파로부터 내부수신호시스템 파괴를 방지하고자 외부도체 하단이 평탄한 구조와 첨예한 돌출부를 갖는 구조를 형성하였다. 도 3은 첨예한 돌출 구조를 모노폴 안테나에 연결하기 위한 고출력 발생 장치를 나타낸다. 도 3을 참조하면, 첨예한 돌출 구조는 고출력 발생 장치를 이용하여 안테나 외부 원통 도체와 접지면에 연결시킬 수 있다. 도 4는 모노폴 안테나에 가해진 입력 전압에 따른 출력 전압에 관한 그래프를 나타낸다. 도 4를 참조하면, 최고치 전압 10,000V를 가했을 시 하단 평탄 구조에서의 방전된 것이 첨예한 돌출부를 갖는 원통 구조에서는 최고전압이 5,000V에서 방전된다. 이것으로부터 원통 외부도체에 부가된 외부 고출력 전력이 첨단 돌출부에 전하가 집중되어 낮은 외부 전압에서 방전이 쉽게 일어나는 것을 알 수 있다. 따라서 전하 또는 이온은 첨예한 돌출부에 집중되는 것을 확인할 수 있다.
전술한 바와 같이, 집전체의 구조를 평면이 아닌 3차원 구조를 채택함으로써, 단위 면적을 넓혀 단위면적당 전하(이온)의 양을 늘리는 방식의 배터리 용량을 향상시키는 방법은 제시되고 있으나, 정전기적 특성을 증대시킬 수 있도록 3차원의 첨예한 돌출 구조를 이용하여 제한된 면적의 집전체에 축적되는 전하(이온)의 양을 극대화하기 위한 시도를 제시되지 않고 있다.
한국등록특허 제10-2180259호
본 발명은 3차원 구조의 집전체를 갖는 전극 및 이를 이용한 배터리에 있어서, 평면 형상을 하는 집전체의 표면에 첨예한 3차원 돌출 구조를 형성시켜 단위 면적당 전하(이온)의 전달을 극대화할 수 있는 전극 및 이를 이용한 배터리를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 소정의 간격을 두고 평행하게 위치하는 한 쌍의 집전체;를 포함하되, 상기 한 쌍의 집전체는, 표면에 3차원의 첨예한 돌출 구조가 형성되어, 상기 3차원이 첨예한 돌출 구조에 전하분포를 집중시켜 배터리의 단위 면적당 충전 용량을 증가시키는 것을 일 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 한 쌍의 집전체는, 표면에 3차원의 압정 형상의 첨예한 돌출 구조가 형성될 수 있다.
바람직하게, 상기 한 쌍의 집전체는, 표면에 3차원의 T자 형상의 첨예한 돌출 구조가 형성될 수 있다.
바람직하게, 상기 한 쌍의 집전체는, 표면에 3차원의 분산형 형상의 첨예한 돌출 구조가 형성될 수 있다.
또한 본 발명은, 소정의 간격을 두고 평행하게 위치하는 한 쌍의 집전체; 및 상기 한 쌍의 집전체 사이에 위치하고, 상기 한 쌍의 집전체와 접하는 전해질;을 포함하되, 상기 한 쌍의 집전체는, 표면에 3차원의 첨예한 첨예한 돌출 구조가 형성되어, 상기 3차원이 첨예한 돌출 구조에 전하분포를 집중시켜 단위 면적당 충전 용량이 증가하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 첨예한 구조에 전하(이온)가 밀집되는 특성을 이용하여 평면 형상을 하는 집전체의 표면을 3차원의 첨예한 구조가 형성되도록 변형시켜 단위 면적당 전하(이온)의 전달을 극대화할 수 있다는 이점이 있다.
또한 본 발명은 이를 이용하여 전기차 등에 적용될 배터리 성능을 향상 시킬 수 있는 기술로써 활용할 수 있다는 이점이 있다.
도 1는 첨예한 돌출 구조를 갖는 모노폴 안테나를 나타낸다.
도 2는 모노폴 안테나가 갖는 첨예한 돌출 구조를 나타낸다.
도 3는 첨예한 돌출 구조를 모노폴 안테나에 연결하기 위한 고출력 발생 장치를 나타낸다.
도 4는 모노폴 안테나에 가해진 입력 전압에 따른 출력 전압에 관한 그래프를 나타낸다.
도 5은 본 발명의 실시예에 따른 3차원 구조의 집전체를 갖는 전극의 구성도를 나타낸다.
도 6는 본 발명의 실시예에 따른 집전체의 표면에 3차원의 압정 형상의 첨예한 돌출 구조가 형성된 전극를 나타낸다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 집전체의 표면에 3차원의 T자 형상의 첨예한 돌출 구조가 형성된 전극를 나타낸다.
도 8는 본 발명의 실시예에 따른 집전체의 표면에 3차원의 분산형 형상의 첨예한 돌출 구조가 형성된 전극를 나타낸다.
도 9은 본 발명의 실시예에 따른 3차원 구조의 집전체를 갖는 전극을 이용한 배터리의 구성도를 나타낸다.
도 10는 본 발명의 실시예에 따른 집전체의 표면에 3차원의 압정 형상의 첨예한 돌출 구조가 형성된 전극을 이용한 배터리를 나타낸다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 집전체의 표면에 3차원의 T자 형상의 첨예한 돌출 구조가 형성된 전극을 이용한 배터리를 나타낸다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 집전체의 표면에 3차원의 분산형 형상의 첨예한 돌출 구조가 형성된 전극을 이용한 배터리를 나타낸다.
도 13는 본 발명의 실시예에 따른 집전체 구조를 3차원으로 나타낸 배터리의 구성도를 나타낸다.
도 14은 본 발명의 실시예에 따른 3차원 구조의 집전체를 갖는 리튬이온 배터리의 구성도를 나타낸다.
도 15은 본 발명의 실시예에 따른 3차원 구조의 집전체를 갖는 태양 전지의 구성도를 나타낸다.
이하, 첨부된 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다. 다만, 본 발명이 예시적 실시 예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일 참조부호는 실질적으로 동일한 기능을 수행하는 부재를 나타낸다.
본 발명의 목적 및 효과는 하기의 설명에 의해서 자연스럽게 이해되거나 보다 분명해질 수 있으며, 하기의 기재만으로 본 발명의 목적 및 효과가 제한되는 것은 아니다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.
도 5은 본 발명의 실시예에 따른 3차원 구조의 집전체를 갖는 전극(1)의 구성도를 나타낸다. 도 5을 참조하면, 3차원 구조의 집전체를 갖는 전극(1)은 한쌍의 집전체(100)와 전해질(300)을 포함할 수 있다.
[수학식 1]
Figure pat00001
Figure pat00002
: 유전체의 유전상수
Figure pat00003
: 자유공간 유전률
Figure pat00004
: 집전체의 면적
Figure pat00005
: 한 쌍의 집전체 사이의 간격
[수학식 1]을 참조하면, 유전체의 유전상수(
Figure pat00006
)와 자유공간 유전률(
Figure pat00007
)이 일정한 경우, 집전체의 면적(
Figure pat00008
)이 클수록 또는 한 쌍의 집전체 사이의 간격(
Figure pat00009
)이 좁을수록 전기용량(C)의 크기가 증가 될 수 있다. 집전체 사이의 간격(
Figure pat00010
)을 줄이거나 집전체의 면적(
Figure pat00011
)을 넓히는 것은 한정된 공간에서 한계가 존재할 수 있다. 3차원 구조의 집전체를 갖는 전극(1)은 전하(이온) 등이 뾰족한 부분에 밀집되는 특성을 이용하여 집전체의 면적(
Figure pat00012
)과 관계없이 단위 면적당 용량을 증가시킬 수 있다.
한 쌍의 집전체(100)는 소정의 간격을 두고 평행하게 위치할 수 있다. 한 쌍의 집전체(100)는 공급되는 전지에 의해 양극에 연결된 집전체에는 ‘+’ 전하가, 음극에 연결된 집전체에는 ‘-’ 전하가 집적될 수 있다.
한 쌍의 집전체(100)는 표면에 3차원의 첨예한 피뢰침 구조가 형성될 수 있다. 한 쌍의 집전체(100)는 도체 표면의 실제 전하분포는 뾰족한 모서리일수록 전하의 밀도가 높은 원리를 이용하여 표면에 3차원이 첨예한 돌출 구조를 형성하여 단위 면적당 축적되는 전하(이온)의 양을 극대화시킬 수 있다.
도체 표면의 특정 두 지점을 1, 2로 두고 전위를 살펴보면, 도체의 표면은 등전위면이므로
Figure pat00013
이고,
Figure pat00014
이므로
Figure pat00015
가 된다. 이를 비례식의 형태로 표현하면,
Figure pat00016
가 된다. 여기서, 전하(이온)의 밀도의 측면에서 살펴보기 위해 반지름이
Figure pat00017
인 도체구에서 밀도가
Figure pat00018
일 때,
Figure pat00019
임을 이용하여 위 비례식에 대입하면,
Figure pat00020
가 된다. 이를 비례식으로 정리하면
Figure pat00021
이므로 전하밀도는 곡률반지름이 작을수록 크다는 것을 알 수 있다. 따라서, 한 쌍의 집전체(100)는 표면에 3차원의 첨예한 돌출 구조에서 전하(이온)의 밀도를 높게 유지할 수 있다. 한 쌍의 집전체(100)에 형성되는 전하(이온)의 높은 밀도는 단위 면적당 축적되는 전하(이온)의 양의 증가를 의미하고, 이는 곧 배터리 용량의 향상을 의미한다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 집전체의 표면에 3차원의 압정 형상의 첨예한 돌출 구조가 형성된 전극(1)을 나타낸다. 도 6을 참조하면, 한 쌍의 집전체(100)는 표면에 3차원의 압정 형상의 첨예한 돌출 구조(110)가 형성되어 있을 수 있다.
3차원의 압정 형상의 첨예한 돌출 구조(110)는 ‘ㅗ’자 형상을 가질 수 있다. 3차원의 압정 형상의 첨예한 돌출 구조(110)는 한 쌍의 집전체(100)의 표면에 필요에 따라 개수나 간격을 조정하여 형성될 수 있다. 3차원의 압정 형상의 첨예한 돌출 구조(110)는 하나의 첨예부를 가질 수 있다. 3차원의 압정 형상의 첨예한 돌출 구조(110)는 양극의 집전체에 형성되는 경우 ‘+’ 전하(이온)(3)가 하나의 첨예부에 집속될 수 있다. 3차원의 압정 형상의 첨예한 돌출 구조(110)는 음극의 집전체에 형성되는 경우 ‘-’ 전하(이온)(5)가 하나의 첨예부에 집속될 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 집전체의 표면에 3차원의 T자 형상의 첨예한 구조가 형성된 전극(1)을 나타낸다. 도 7을 참조하면, 한 쌍의 집전체(100)는 표면에 3차원의 T자 형상의 첨예한 돌출 구조(130)가 형성되어 있을 수 있다.
3차원의 T자 형상의 첨예한 돌출 구조(130)는 한 쌍의 집전체(100)의 표면에 필요에 따라 개수나 간격을 조정하여 형성될 수 있다. 3차원의 T자 형상의 첨예한 돌출 구조(130)는 두 개의 첨예부를 가질 수 있다. 3차원의 T자 형상의 첨예한 돌출 구조(130)는 양극의 집전체에 형성되는 경우 ‘+’ 전하(이온)(3)가 두 개의 첨예부에 집속될 수 있다. 3차원의 T자 형상의 첨예한 돌출 구조(130)는 음극의 집전체에 형성되는 경우 ‘-’ 전하(이온)(5)가 두 개의 첨예부에 집속될 수 있다. 3차원의 T자 형상의 첨예한 돌출 구조(130)는 3차원의 압정 형상의 첨예한 돌출 구조(110)에 비해 첨예부가 많으므로 단위 면적당 전하(이온)의 밀도가 더 높을 수 있다.
도 8는 본 발명의 실시예에 따른 집전체의 표면에 3차원의 분산형 형상의 첨예한 돌출 구조가 형성된 전극(1)을 나타낸다. 도 8을 참조하면, 한 쌍의 집전체(100)는 표면에 3차원의 분산형 형상의 첨예한 돌출 구조(150)가 형성되어 있을 수 있다.
3차원의 분산형 형상의 첨예한 돌출 구조(150)는 ‘*’자 형상을 가질 수 있다. 3차원의 분산형 형상의 첨예한 돌출 구조(150)는 한 쌍의 집전체(100)의 표면에 필요에 따라 개수나 간격을 조정하여 형성될 수 있다. 3차원의 분산형 형상의 첨예한 돌출 구조(150)는 다수의 첨예부를 가질 수 있다. 3차원의 분산형 형상의 첨예한 돌출 구조(150)는 양극의 집전체에 형성되는 경우 ‘+’ 전하(이온)(3)가 복수의 첨예부에 집속될 수 있다. 3차원의 분산형 형상의 첨예한 돌출 구조(150)는 음극의 집전체에 형성되는 경우 ‘-’ 전하(이온)(5)가 다수의 첨예부에 집속될 수 있다. 3차원의 분산형 형상의 첨예한 돌출 구조(150)는 3차원의 압정 형상의 첨예한 돌출 구조(110)나 3차원의 T자 형상의 첨예한 돌출 구조(130)에 비해 첨예부가 많으므로 단위 면적당 전하(이온)의 밀도가 더 높을 수 있다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 3차원 구조의 집전체를 갖는 전극을 이용한 배터리(2)의 구성도를 나타낸다. 도 9를 참조하면, 3차원 구조의 집전체를 갖는 전극을 이용한 배터리(2)는 한쌍의 집전체(100)와 전해질(300)을 포함할 수 있다.
3차원 구조의 집전체를 갖는 전극을 이용한 배터리(2)는 3차원 구조의 집전체를 갖는 전극(1)을 이용하므로 한쌍의 집전체(100)는 3차원 구조의 집전체를 갖는 전극(1)의 것과 같다.
전해질(300)은 한 쌍의 집전체 사이에 위치하고, 한 쌍의 집전체와 접할 수 있다. 전해질(300)은 액체 전해질 또는 고체 전해질 일 수 있다.
도 10는 본 발명의 실시예에 따른 집전체의 표면에 3차원의 압정 형상의 첨예한 구조가 형성된 전극을 이용한 배터리(2)를 나타낸다. 도 10을 참조하면, 한 쌍의 집전체(100)는 표면에 3차원의 압정 형상의 첨예한 돌출 구조(110)가 형성되어 있을 수 있다. 3차원 구조의 집전체를 갖는 전극을 이용한 배터리(2)는 3차원 구조의 집전체를 갖는 전극(1)을 이용하므로 3차원의 압정 형상의 첨예한 돌출 구조(110)의 기능은 3차원 구조의 집전체를 갖는 전극(1)의 것과 같다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 집전체의 표면에 3차원의 T자 형상의 첨예한 돌출 구조가 형성된 전극을 이용한 배터리(2)를 나타낸다. 도 11을 참조하면, 한 쌍의 집전체(100)는 표면에 3차원의 ‘T’자 형상의 첨예한 돌출 구조(130)가 형성되어 있을 수 있다. 3차원 구조의 집전체를 갖는 전극을 이용한 배터리(2)는 3차원 구조의 집전체를 갖는 전극(1)을 이용하므로 3차원의 ‘T’자 형상의 첨예한 돌출 구조(130)의 기능은 3차원 구조의 집전체를 갖는 전극(1)의 것과 같다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 집전체의 표면에 3차원의 분산형 형상의 첨예한 돌출 구조가 형성된 전극을 이용한 배터리를 나타낸다. 도 12를 참조하면, 한 쌍의 집전체(100)는 표면에 3차원의 ‘*’자 형상의 첨예한 돌출 구조(150)가 형성되어 있을 수 있다. 3차원 구조의 집전체를 갖는 전극을 이용한 배터리(2)는 3차원 구조의 집전체를 갖는 전극(1)을 이용하므로 3차원의 ‘*’자 형상의 첨예한 돌출 구조(150)의 기능은 3차원 구조의 집전체를 갖는 전극(1)의 것과 같다.
도 13는 본 발명의 실시예에 따른 집전체 구조를 3차원으로 나타낸 배터리의 구성도를 나타낸다. 도 13을 참조하면, 한 쌍의 집전체(100)는 필요에 따라 개수나 간격을 조정하여 표면상에 3차원의 첨예한 첨예한 돌출 구조가 형성될 수 있다.
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 3차원 구조의 집전체를 갖는 리튬이온 배터리의 구성도를 나타낸다. 도 14를 참조하면, 리튬이온 배터리는 음극과 양극을 이어주게 되면, 리튬이온에서 분리된 전자가 양극에서 음극으로 이동하여 충전시킬 수 있다. 리튬이온 배터리의 양극과 음극의 표면에 3차원의 첨예한 첨예한 돌출 구조를 형성하여 단위 면적당 전하(이온)의 밀도를 높일 수 있다. 리튬이온 배터리는 이를 통해 배터리 용량을 향상될 수 있다.
도 15는 본 발명의 실시예에 따른 3차원 구조의 집전체를 갖는 태양 전지의 구성도를 나타낸다. 도 15를 참조하면, 태양전지의 양극과 음극의 표면에 3차원의 첨예한 첨예한 돌출 구조를 형성하여 단위 면적당 전하(이온)의 밀도를 높일 수 있다. 태양전지는 이를 통해 배터리 용량을 향상될 수 있다.
이상에서 대표적인 실시예를 통하여 본 발명을 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리 범위는 설명한 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 특허청구범위와 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태에 의하여 정해져야 한다.
1 : 3차원 구조의 집전체를 갖는 전극
2 : 3차원 구조의 집전체를 갖는 전극을 이용한 배터리
3 : ‘+’ 전하(이온)
5 : ‘-’ 전하(이온)
100 : 한 쌍의 집전체
110 : 3차원의 압정 형상의 첨예한 돌출 구조
130 : 3차원의 T자 형상의 첨예한 돌출 구조
150 : 3차원의 분산형 형상의 첨예한 돌출 구조
300 : 전해질

Claims (8)

  1. 소정의 간격을 두고 평행하게 위치하는 한 쌍의 집전체;를 포함하되,
    상기 한 쌍의 집전체는,
    표면에 3차원의 첨예한 돌출 구조가 형성되어,
    상기 3차원이 첨예한 돌출 구조에 전하분포를 집중시켜 배터리의 단위 면적당 충전 용량을 증가시키는 것을 특징으로 하는 3차원 구조의 집전체를 갖는 전극.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 한 쌍의 집전체는,
    표면에 3차원의 압정 형상의 첨예한 돌출 구조가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 3차원 구조의 집전체를 갖는 전극.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 한 쌍의 집전체는,
    표면에 3차원의 T자 형상의 첨예한 돌출 구조가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 3차원 구조의 집전체를 갖는 전극.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 한 쌍의 집전체는,
    표면에 3차원의 분산형 형상의 첨예한 돌출 구조가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 3차원 구조의 집전체를 갖는 전극.
  5. 소정의 간격을 두고 평행하게 위치하는 한 쌍의 집전체; 및
    상기 한 쌍의 집전체 사이에 위치하고, 상기 한 쌍의 집전체와 접하는 전해질;을 포함하되,
    상기 한 쌍의 집전체는,
    표면에 3차원의 첨예한 첨예한 돌출 구조가 형성되어,
    상기 3차원이 첨예한 돌출 구조에 전하분포를 집중시켜 단위 면적당 충전 용량이 증가하는 것을 특징으로 하는 3차원 구조의 집전체를 갖는 전극을 이용한 배터리.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 한 쌍의 집전체는,
    표면에 3차원의 압정 형상의 첨예한 돌출 구조가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 3차원 구조의 집전체를 갖는 전극을 이용한 배터리.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 한 쌍의 집전체는,
    표면에 3차원의 T자 형상의 첨예한 돌출 구조가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 3차원 구조의 집전체를 갖는 전극을 이용한 배터리.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 한 쌍의 집전체는,
    표면에 3차원의 분산형 형상의 첨예한 돌출 구조가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 3차원 구조의 집전체를 갖는 전극을 이용한 배터리.
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