KR20230084671A - 전고체 전지 및 전고체 전지의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 개시에 따른 전고체 전지는, 집전체와, 상기 집전체의 적어도 일면에 도포된 활물질층을 포함하는 전극층, 상기 전극층에 적층 방향으로 인접하여 배치된 고체 전해질층, 및 상기 활물질층의 가장자리에 측방으로 인접하여 배치된 마진 절연층을 포함하고, 상기 집전체는 상기 활물질층이 도포된 본체부와, 상기 본체부의 폭보다 더 작은 폭을 가지며 상기 본체부의 가장자리로부터 돌출되도록 측방으로 연장된 탭부를 포함하며, 상기 마진 절연층은 상기 본체부와 측방으로 인접하여 배치되고 상기 탭부를 둘러싸도록 구성될 수 있다.

Description

전고체 전지 및 전고체 전지의 제조방법{ALL SOLID STATE BATERRY AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 개시는 전고체 전지와 전고체 전지를 제조하는 방법에 관한 것이다.
최근, 휴대 전자기기의 소형화 및 장시간 사용이 요구되면서 전지의 고용량화가 요구되고 있으며, 웨어러블 전자기기의 보급화로 전지의 안전성 확보가 요구된다. 따라서, 액체 전해질 대신 고체 전해질을 사용하는 전고체 전지의 개발이 활발히 진행되고 있다.
전고체 전지는 가연성의 유기용매를 사용하지 않아, 안전을 위한 추가 회로를 간략화 할 수 있다. 따라서 단위 부피당 고용량의 안전한 전지를 제조할 수 있는 기술로 기대되고 있다.
실시예의 일 측면은 투습과 리튬이온(Li+) 누설 등의 외부 영향을 최소화할 수 있는 평면 및 적층 구조를 갖는 전고체 전지를 제공하고자 한다.
그러나, 실시예들이 해결하고자 하는 과제는 상술한 과제에 한정되지 않고 실시예들에 포함된 기술적 사상의 범위에서 다양하게 확장될 수 있다.
한 실시예에 따른 전고체 전지는, 집전체와, 상기 집전체의 적어도 일면에 도포된 활물질층을 포함하는 전극층, 상기 전극층에 적층 방향으로 인접하여 배치된 고체 전해질층, 및 상기 활물질층의 가장자리에 측방으로 인접하여 배치된 마진 절연층을 포함하고, 상기 집전체는 상기 활물질층이 도포된 본체부와, 상기 본체부의 폭보다 더 작은 폭을 가지며 상기 본체부의 가장자리로부터 돌출되도록 측방으로 연장된 탭부를 포함하며, 상기 마진 절연층은 상기 본체부와 측방으로 인접하여 배치되고 상기 탭부를 둘러싸도록 구성될 수 있다.
상기 집전체의 탭부는 상기 본체부의 폭방향 중앙으로부터 연장될 수 있다.
상기 마진 절연층은 상기 탭부의 양쪽으로 분할되어 배치될 수 있다.
상기 마진 절연층은 상기 활물질층의 가장자리를 따라 둘러싸도록 형성될 수 있다.
상기 마진 절연층은 상기 고체 전해질층 상에 적층될 수 있다.
상기 마진 절연층은 1.0x10-10S/cm 이하의 이온 전도도를 가질 수 있다.
상기 마진 절연층은 전해질 재료 또는 절연 재료를 포함할 수 있다.
상기 전극층은, 양극 집전체의 적어도 일면에 양극 활물질층이 도포된 양극층과, 음극 집전체의 적어도 일면에 음극 활물질층이 도포된 음극층을 포함하고, 상기 고체 전해질층은 상기 양극층과 음극층의 사이에 개재될 수 있다.
상기 마진 절연층은 상기 양극 활물질층 및 음극 활물질층의 가장자리에 측방으로 인접하여 배치될 수 있다.
상기 양극 집전체와 음극 집전체 각각은, 상기 양극 활물질층 또는 음극 활물질층이 도포된 본체부와, 상기 본체부의 폭보다 더 작은 폭을 가지며 상기 본체부의 가장자리로부터 돌출되도록 측방으로 연장된 탭부를 포함할 수 있다.
상기 마진 절연층은 상기 양극 집전체 및 음극 집전체의 본체부와 측방으로 인접하여 배치되고 상기 양극 집전체 및 음극 집전체의 탭부를 둘러싸도록 구성될 수 있다.
상기 양극 집전체의 탭부와 상기 음극 집전체의 탭부는 서로 반대 방향을 향하도록 연장될 수 있다.
상기 마진 절연층은 상기 양극 활물질층 또는 음극 활물질층의 가장자리를 따라 둘러싸도록 형성될 수 있다.
상기 마진 절연층은 상기 고체 전해질층과 동일한 물질을 포함할 수 있다.
다른 실시예에 따른 전고체 전지 제조방법은, 고체 전해질층 위에 하부 활물질층을 인쇄하는 단계, 상기 고체 전해질층 위에서 상기 하부 활물질층의 가장자리 측방으로 인접하도록 마진 절연층을 인쇄하는 단계, 상기 하부 활물질층 위에 본체부가 배치되고 상기 마진 절연층 위에 상기 본체부로부터 더 좁은 폭으로 측방으로 연장된 탭부가 배치되도록 집전체를 인쇄하는 단계, 및 상기 집전체와 동일한 층에서 상기 탭부와 상기 본체부의 가장자리에 접하는 영역에 마진 절연층을 인쇄하는 단계를 포함할 수 있다.
또 다른 실시예에 따른 전고체 전지 제조방법은, 상기 집전체 위에 상부 활물질층을 인쇄하는 단계, 및 상기 상부 활물질층의 가장자리 측방으로 인접하도록 마진 절연층을 인쇄하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또 다른 실시예에 따른 전고체 전지 제조방법은, 상기 하부 활물질층, 집전체, 및 상부 활물질층에서 상기 탭부가 형성되지 않은 나머지 세 가장자리를 따라 마진 절연층을 인쇄하는 단계를 더 포함할 수 있다.
실시예에 따른 전고체 전지에 의하면, 투습과 리튬이온(Li+) 누설 등의 외부 영향을 최소화할 수 있는 효과가 있다.
활물질층을 마진 절연층으로 둘러싸 외부 전극 접속 시에도 외부로 활물질층이 외부로 노출되지 않을 수 있다. 따라서 활물질층이 수분이나 Li+ 이온 누설 등의 외부 영향으로부터 보호될 수 있는 효과가 있다.
이러한 효과를 통해 전고체 전지는 더욱 가혹한 환경에서 구동이 가능하며, 반응 차단의 효과로 수명을 오래 유지할 수 있다.
도 1은 한 실시예에 따른 전고체 전지를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시한 실시예에 따른 전고체 전지의 단위 셀 적층 구조를 개략적으로 도시한 분해 사시도이다.
도 3은 도 1에 도시한 실시예에 따른 전고체 전지의 셀 적층 구조를 개략적으로 도시한 분해 사시도이다.
도 4는 도 1에 도시한 실시예에 따른 전고체 전지의 셀 적층체 일측면을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 5는 도 1에 도시한 실시예에 따른 전고체 전지의 제조방법에서 셀 적층 공정을 순서대로 도시한 공정도이다.
도 6은 다른 실시예에 따른 전고체 전지를 개략적으로 도시한 단면도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 아울러 첨부 도면에서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었으며, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.
명세서 전체에서, 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.
명세서 전체에서, '적층 방향'이라고 하면 구성요소들이 순차적으로 적층되는 방향이고, 시트상의 구성요소들의 넓은 면(주면)에 수직한 '두께 방향'이 될 수도 있으며, 도면에서는 T축 방향에 해당된다. 그리고 '측방'이라고 하면 시트상 구성요소의 가장자리로부터 넓은 면(주면)에 나란하게 연장되는 방향으로, '평면 방향'이 될 수 있으며, 도면에서는 L축 방향에 해당된다.
이하에서는 도면을 참조하여 다양한 실시예와 변형예들을 상세하게 설명한다.
도 1은 한 실시예에 따른 전고체 전지를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 전고체 전지(100)는 전극층(120, 140)과 이 전극층(120, 140)에 적층 방향으로 인접하여 배치된 고체 전해질층(130)을 포함한다. 전극층(120, 140)은 양극층(120)과 음극층(140)을 포함하고, 기본적으로 집전체(123, 143)와 이 집전체(123, 143)의 적어도 일면에 도포된 활물질층(121, 122, 141, 142)을 포함할 수 있다.
양극층(120)은 양극 집전체(123)의 적어도 일면에 양극 활물질층(121, 122)이 도포되어 이루어지고, 음극층(140)은 음극 집전체(143)의 적어도 일면에 음극 활물질층(141, 142)이 도포되어 이루어질 수 있다. 예를 들어, 적층 방향을 기준으로 최상단에 위치한 전극층은 양극 집전체(123)의 일면에 양극 활물질층(122)이 도포되어 형성되고, 최하단에 위치한 전극층은 음극 집전체(143)의 일면에 음극 활물질층(141)이 도포되어 형성될 수 있다. 그리고 최상단과 최하단 사이에 위치한 전극층들은 양극 집전체(123)의 양면에 양극 활물질층(121, 122)이 도포되어 형성되거나, 음극 집전체(143)의 양면에 음극 활물질층(141, 142)이 도포되어 형성될 수 있다.
고체 전해질층(130)은 양극층(120)과 음극층(140)의 사이에 개재되어 적층될 수 있다. 따라서 고체 전해질층(130)은 양극층(120)의 양극 활물질층(121, 122)과 음극층(140)의 음극 활물질층(141, 142) 사이에 적층 방향으로 인접하여 배치될 수 있다. 따라서 전고체 전지(100) 내에서 복수의 양극층(120)과 음극층(140)이 교번하여 배치되고, 그 사이 사이에 복수의 고체 전해질층(130)이 개재되어 적층될 수 있다. 일례로, 고체 전해질층(130)은 LATP 전해질(Li1+xAlxTi2-x(PO4)3(0≤x≤0.6))이 사용될 수 있다. 다른 예로, 나시콘계 (Li1+xAlxM2-x(PO4)3)전해질 또는 비정질계(Glass) 전해질이 고체 전해질층(130)으로 사용될 수도 있다.
양극층(120)과 음극층(140)의 가장자리를 따라서는 마진 절연층(150)이 배치될 수 있다. 마진 절연층(150)은 고체 전해질층(130) 상에 위치하며, 양극 활물질층(121, 122) 또는 음극 활물질층(141, 142)의 가장자리에 측방으로 인접하여 형성될 수 있다. 따라서 마진 절연층(150)은 양극층(120)과 음극층(140)에서 각각 동일한 층에 위치할 수 있다.
양극층(120), 고체 전해질층(130), 음극층(140), 및 마진 절연층(150)이 상기한 바와 같이 적층되어 전고체 전지(100)의 셀 적층체를 구성할 수 있다. 전고체 전지(100)의 셀 적층체의 상단과 하단에는 절연물질로 보호층이 형성될 수 있다. 또한 전고체 전지(100)의 셀 적층체의 양 측면으로는 양극 집전체(123)의 단자와 음극 집전체(143)의 단자가 노출되며, 이렇게 노출된 단자들에 외부 전극(112, 114)이 접속되어 결합될 수 있다. 즉, 외부 전극(112, 114)은 양극 집전체(123)의 단자에 접속되어 양극을 띠고, 음극 집전체(143)의 단자에 접속되어 음극을 띠도록 구성될 수 있다. 양극 집전체(123)의 단자와 음극 집전체(143)의 단자가 서로 반대 방향을 향하도록 구성되면 외부 전극(112, 114)도 양 쪽에 각각 위치할 수 있다.
도 2는 도 1에 도시한 실시예에 따른 전고체 전지의 단위 셀 적층 구조를 개략적으로 도시한 분해 사시도이다.
도 2를 참조하면, 전극층의 집전체(123)는 활물질층(121, 122)이 도포된 본체부(123b)와 이 본체부(123b)의 일측 가장자리로부터 돌출되도록 연장된 탭부(123a)를 포함한다. 탭부(123a)는 본체부(123b)의 폭보다 더 작은 폭을 가지며 측방으로 연장될 수 있다. 이 때 마진 절연층(150)은 본체부(123b)의 측방으로 인접하여 배치되고 탭부(123a)를 둘러싸도록 구성될 수 있다.
집전체(123)의 탭부(123a)는 본체부(123b)의 폭방향(W축 방향) 중앙으로부터 연장될 수 있다. 마진 절연층(150)은 탭부(123a)를 둘러싸도록 구성되므로 집전체(123)와 동일한 층에서는 탭부(123a)의 양쪽으로 분할되어 배치될 수 있다. 또한 마진 절연층(150)은 탭부(123a)의 연장 길이만큼의 길이를 갖도록 형성되어 탭부(123a)가 마진 절연층(150) 외측으로 돌출되지 않도록 할 수 있다.
마진 절연층(150)은 본체부(123b)의 가장자리를 따라 둘러싸도록 형성될 수 있다. 즉, 마진 절연층(150)은 탭부(123a)가 위치한 가장자리 이외의 가장자리에 측방으로 인접하여 배치될 수 있다. 또한 마진 절연층(150)은 활물질층(121, 122)이 형성된 층에서도 활물질층(121, 122)의 가장자리를 따라 측방으로 인접하여 배치될 수 있다. 따라서 활물질층(121, 122)에 인접한 마진 절연층(150)과 집전체(123)에 인접한 마진 절연층(150)은 적층 방향으로 서로 합쳐져 일체로 될 수 있다.
마진 절연층(150)은 수분에 강하고 Li+ 이온 전도도가 낮은 재료를 사용하여 형성될 수 있으며, 따라서 구조적으로 투습이나 Li+ 이온 누설 등으로부터 활물질층(121, 122)을 보호하는 효과를 얻을 수 있다. 예를 들어, 마진 절연층(150)에 절연 재료 또는 전해질 재료를 적용할 수 있으며, Li+ 이온의 손실을 막고 자가 방전과 성능 유지를 위해 이온전도도가 1.0x10-10 S/cm 이하인 재료를 사용할 수 있다.
이상 도 2를 참조하여 양극층(120)을 구성하는 구성요소와 마진 절연층(150)에 대하여 설명하였으나, 음극층(140)의 구성요소와 마진 절연층(150)의 결합관계도 동일하게 구성될 수 있다. 다만 양극층(120)과 음극층(140)이 서로 다른 방향으로 단자 인출이 되는 구조에서는 탭부(123a, 143a)의 형성 위치가 서로 반대 방향이 될 수 있다.
도 3은 도 1에 도시한 실시예에 따른 전고체 전지의 셀 적층 구조를 개략적으로 도시한 분해 사시도이고, 도 4는 도 1에 도시한 실시예에 따른 전고체 전지의 셀 적층체 일측면을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 3을 참조하면, 본 실시예에서 고체 전해질층(130) 위에 적층된 양극층(120)과 마진 절연층(150)이 하나의 양극 단위체(102)가 되고, 다른 고체 전해질층(130) 위에 적층된 음극층(140)과 마진 절연층(150)이 하나의 음극 단위체(104)가 될 수 있다. 복수의 양극 단위체(102)와 음극 단위체(104)가 교번하여 적층되어 결합되면 본 실시예에 따른 전고체 전지(100)의 셀 적층체를 구성할 수 있다.
구체적으로, 양극 단위체(102)는, 고체 전해질층(130) 위에 양극 활물질층(122), 양극 집전체(123) 및 양극 활물질층(121)이 순차로 적층되고 양극 활물질층(121, 122) 및 양극 집전체(123)와 동일한 층에서 이들의 가장자리를 둘러싸도록 마진 절연층(150)이 형성됨으로써 구성될 수 있다. 그리고 양극 집전체(123)에서 탭부(123a)의 한 쪽 측면은 마진 절연층(150)으로 덮이지 않고 노출될 수 있다.
또한, 음극 단위체(104)는, 고체 전해질층(130) 위에 음극 활물질층(142), 음극 집전체(143) 및 음극 활물질층(141)이 순차로 적층되고 음극 활물질층(141, 142) 및 음극 집전체(143)와 동일한 층에서 이들의 가장자리를 둘러싸도록 마진 절연층(150)이 형성됨으로써 구성될 수 있다. 그리고 음극 집전체(143)에서 탭부(143a)의 한 쪽 측면은 마진 절연층(150)으로 덮이지 않고 노출될 수 있다.
상기한 바와 같이 양극 단위체(102)와 음극 단위체(104)를 적층하여 셀 적층체(106)를 구성하고 난 다음 탭부(123a, 143a)가 노출되는 일측면(WT면)을 보면, 도 4에 도시된 바와 같이, 셀 적층체(106)의 전체 폭 대비 더 좁은 폭만큼의 탭부(123a, 143a)의 가장자리만 노출될 수 있다. 이 때 양극 집전체(123) 및 음극 집전체(143) 각각의 본체부(123b, 143b)는 적층 방향으로는 양극 활물질층(121, 122) 또는 음극 활물질층(141, 142)에 의해 덮이고, 평면 방향으로는 마진 절연층(150)에 의해 덮이게 된다.
즉, 마진 절연층(150)에 의해 양극 활물질층(121, 122) 또는 음극 활물질층(141, 142)이 외부로 노출되지 않고 탭부(123a, 143a)만 노출되는 구조이므로, 활물질층이 투습 또는 Li+ 이온 누설 등의 외부 영향으로부터 보호될 수 있다.
도 5는 도 1에 도시한 실시예에 따른 전고체 전지의 제조방법에서 셀 적층 공정을 순서대로 도시한 공정도이다.
도 5를 참조하면, 고체 전해질층(130) 위에 양극층(120)과 마진 절연층(150)이 적층되어 구성된 양극 단위체는 페이스트를 이용한 인쇄 공정을 통해 제조될 수 있다. 양극층(120)은 양극 집전체(123) 위아래로 양극 활물질층(121, 122)이 도포되고, 양극 집전체(123)는 좁은 폭을 가지며 돌출되는 탭부(123a)를 포함할 수 있다. 그리고 마진 절연층(150)은 양극층(120)과 동일한 층에서 양극층(120)의 가장자리를 따라 둘러싸도록 인접하여 배치될 수 있다.
먼저, 고체 전해질층(130) 위에 양극 활물질층(122)을 패터닝하여 인쇄한다(1도 인쇄). 이 때 양극 활물질층(122)의 면적은 고체 전해질층(130)의 면적보다 더 작다.
다음으로, 고체 전해질층(130) 위에서 양극 활물질층(122)의 한 쪽 가장자리에 측방으로 인접하도록 마진 절연층(150)을 형성한다(2도 인쇄). 이 때 마진 절연층(150)은 양극 활물질층(122)의 한 쪽 가장자리의 길이만큼 길게 연장된 폭으로 형성되며 양극 활물질층(122)의 가장자리로부터 측방으로는 탭부(123a)의 돌출 길이만큼 연장될 수 있다.
다음으로, 양극 활물질층(122) 위에 양극 집전체(123)를 패터닝하여 인쇄한다(3도 인쇄). 양극 집전체(123)는 양극 활물질층(122)과 같은 면적의 본체부(123b)와 이로부터 측방으로 돌출된 탭부(123a)를 포함한다.
다음으로, 양극 집전체(123)와 동일한 층에 탭부(123a)와 본체부(123b)의 가장자리에 접하는 영역에 마진 절연층(150)을 인쇄한다(4도 인쇄). 본 실시예에서는 양극 집전체(123)와 동일한 층에 탭부(123a)의 양측으로 마진 절연층(150)을 인쇄할 수 있다. 마진 절연층(150)은 탭부(123a)가 위치하지 않는 본체부(123b)의 나머지 가장자리 길이만큼 연장된 폭을 갖도록 형성되고, 탭부(123a)의 돌출 길이만큼 측방으로 연장될 수 있다.
이상의 1 내지 4도 인쇄 공정을 통해 양극 집전체(123)의 일면에 양극 활물질층(122)가 형성된 양극층을 인쇄할 수 있으며, 이러한 양극층은 셀 적층체의 최외곽 전극층으로 활용될 수 있다.
다음으로, 양극 집전체(123) 위에 양극 활물질층(121)을 패터닝하여 인쇄한다(5도 인쇄). 양극 활물질층(121)은 양극 집전체(123)의 본체부(123b)의 면적과 같은 면적을 갖도록 형성될 수 있다.
다음으로, 양극 활물질층(121)의 한 쪽 가장자리에 측방으로 인접하도록 마진 절연층(150)을 형성한다(6도 인쇄). 이 때 마진 절연층(150)은 양극 활물질층(121)의 한 쪽 가장자리의 길이만큼 길게 연장된 폭으로 형성되며 양극 활물질층(121)의 가장자리로부터 측방으로는 탭부(123a)의 돌출 길이만큼 연장될 수 있다.
마지막으로, 양극층(120)에서 탭부(123a)가 형성되지 않은 나머지 세 가장자리를 따라 마진 절연층(150)이 패터닝되어 인쇄된다(7도 인쇄). 마진 절연층(150)은 고체 전해질층(130) 위에 인쇄될 수 있으며, 양극층(120)의 적층 방향 두께와 동일한 두께를 갖도록 형성될 수 있다.
이상 양극층(120)을 포함하는 양극 단위체를 제조하는 방법을 설명하였으나, 음극층(140)을 포함하는 음극 단위체를 제조하는 방법도 상기 설명한 방법에 따라 적용될 수 있다.
도 6은 다른 실시예에 따른 전고체 전지를 개략적으로 도시한 단면도이다.
상기 도 1 내지 도 5를 참조하여 설명한 실시예의 전고체 전지(100)에서 마진 절연층(150)은 고체 전해질층(130)과 동일한 물질을 사용하여 구성될 수 있으며, 이를 도 6에 도시하였다. 따라서 도 6에 도시된 전고체 전지(200)에서 마진 절연층과 고체 전해질층은 경계가 구분되지 않으며 일체로 형성된 고체 전해질층(230)으로 구성될 수 있다.
도 6을 참조하면, 양극층(120)과 음극층(140)의 가장자리를 따라서는 고체 전해질층(230)이 배치될 수 있다. 즉, 고체 전해질층(230)은 양극 활물질층(121, 122) 또는 음극 활물질층(141, 142)의 가장자리에 측방으로 인접하여 형성될 수 있으며, 양극층(120)과 음극층(140)에서 각각 동일한 층에 위치할 수 있다.
양극층(120), 고체 전해질층(230), 및 음극층(140)은 적층되어 전고체 전지(200)의 셀 적층체를 구성할 수 있다. 전고체 전지(200)의 셀 적층체의 상단과 하단에는 절연물질로 보호층이 형성될 수 있으며, 이 절연물질도 고체 전해질층(230)과 동일한 물질로 이루어질 수 있다. 또한 전고체 전지(200)의 셀 적층체의 양 측면으로는 양극 집전체(123)의 단자와 음극 집전체(143)의 단자가 노출되며, 이렇게 노출된 단자들에 외부 전극(112, 114)이 접속되어 결합될 수 있다. 즉, 외부 전극(112, 114)은 양극 집전체(123)의 단자에 접속되어 양극을 띠고, 음극 집전체(143)의 단자에 접속되어 음극을 띠도록 구성될 수 있다. 양극 집전체(123)의 단자와 음극 집전체(143)의 단자가 서로 반대 방향을 향하도록 구성되면 외부 전극(112, 114)도 양 쪽에 각각 위치할 수 있다.
한편, 상기 도 1 내지 도 5를 참조하여 설명한 구성과 동일하게, 양극 집전체(123)는 양극 활물질층(121, 122)이 도포된 본체부(123b)와 이 본체부(123b)의 일측 가장자리로부터 돌출되도록 연장된 탭부(123a)를 포함한다. 탭부(123a)는 본체부(123b)의 폭보다 더 작은 폭을 가지며 측방으로 연장될 수 있다. 이 때 고체 전해질층(230)은 본체부(123b)의 측방으로 인접하여 배치되고 탭부(123a)를 둘러싸도록 구성될 수 있다.
또한, 음극 집전체(143)는 음극 활물질층(141, 142)이 도포된 본체부(143b)와 이 본체부(143b)의 일측 가장자리로부터 돌출되도록 연장된 탭부(143a)를 포함한다. 탭부(143a)는 본체부(143b)의 폭보다 더 작은 폭을 가지며 측방으로 연장될 수 있다. 이 때 고체 전해질층(230)은 본체부(143b)의 측방으로 인접하여 배치되고 탭부(143a)를 둘러싸도록 구성될 수 있다.
그 외 다른 구성들은 상기 도 1 내지 도 5를 참조하여 설명한 구성과 동일하게 구성될 수 있다.
이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
100: 전고체 전지
112, 114: 외부 전극
120: 양극층
121, 122: 양극 활물질층
123: 양극 집전체
123a: (양극) 탭부
123b: (양극) 본체부
130: 고체 전해질층
140: 음극층
141, 142: 음극 활물질층
143: 음극 집전체
143a: (음극) 탭부
143b: (음극) 본체부
150: 마진 절연층

Claims (17)

  1. 집전체와, 상기 집전체의 적어도 일면에 도포된 활물질층을 포함하는 전극층;
    상기 전극층에 적층 방향으로 인접하여 배치된 고체 전해질층; 및
    상기 활물질층의 가장자리에 측방으로 인접하여 배치된 마진 절연층
    을 포함하고,
    상기 집전체는 상기 활물질층이 도포된 본체부와, 상기 본체부의 폭보다 더 작은 폭을 가지며 상기 본체부의 가장자리로부터 돌출되도록 측방으로 연장된 탭부를 포함하며,
    상기 마진 절연층은 상기 본체부와 측방으로 인접하여 배치되고 상기 탭부를 둘러싸도록 구성된, 전고체 전지.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 집전체의 탭부는 상기 본체부의 폭방향 중앙으로부터 연장되는, 전고체 전지.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 마진 절연층은 상기 탭부의 양쪽으로 분할되어 배치된, 전고체 전지.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 마진 절연층은 상기 활물질층의 가장자리를 따라 둘러싸도록 형성된, 전고체 전지.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 마진 절연층은 상기 고체 전해질층 상에 적층된, 전고체 전지.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 마진 절연층은 1.0x10-10S/cm 이하의 이온 전도도를 갖는, 전고체 전지.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 마진 절연층은 전해질 재료 또는 절연 재료를 포함하는, 전고체 전지.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 전극층은, 양극 집전체의 적어도 일면에 양극 활물질층이 도포된 양극층과, 음극 집전체의 적어도 일면에 음극 활물질층이 도포된 음극층을 포함하고,
    상기 고체 전해질층은 상기 양극층과 음극층의 사이에 개재되는, 전고체 전지.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 마진 절연층은 상기 양극 활물질층 및 음극 활물질층의 가장자리에 측방으로 인접하여 배치된, 전고체 전지.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 양극 집전체와 음극 집전체 각각은, 상기 양극 활물질층 또는 음극 활물질층이 도포된 본체부와, 상기 본체부의 폭보다 더 작은 폭을 가지며 상기 본체부의 가장자리로부터 돌출되도록 측방으로 연장된 탭부를 포함하는, 전고체 전지.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 마진 절연층은 상기 양극 집전체 및 음극 집전체의 본체부와 측방으로 인접하여 배치되고 상기 양극 집전체 및 음극 집전체의 탭부를 둘러싸도록 구성된, 전고체 전지.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 양극 집전체의 탭부와 상기 음극 집전체의 탭부는 서로 반대 방향을 향하도록 연장된, 전고체 전지.
  13. 제 8 항에 있어서,
    상기 마진 절연층은 상기 양극 활물질층 또는 음극 활물질층의 가장자리를 따라 둘러싸도록 형성된, 전고체 전지.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 마진 절연층은 상기 고체 전해질층과 동일한 물질을 포함하는, 전고체 전지.
  15. 고체 전해질층 위에 하부 활물질층을 인쇄하는 단계;
    상기 고체 전해질층 위에서 상기 하부 활물질층의 가장자리 측방으로 인접하도록 마진 절연층을 인쇄하는 단계;
    상기 하부 활물질층 위에 본체부가 배치되고 상기 마진 절연층 위에 상기 본체부로부터 더 좁은 폭으로 측방으로 연장된 탭부가 배치되도록 집전체를 인쇄하는 단계; 및
    상기 집전체와 동일한 층에서 상기 탭부와 상기 본체부의 가장자리에 접하는 영역에 마진 절연층을 인쇄하는 단계
    를 포함하는 전고체 전지 제조방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 집전체 위에 상부 활물질층을 인쇄하는 단계; 및
    상기 상부 활물질층의 가장자리 측방으로 인접하도록 마진 절연층을 인쇄하는 단계
    를 더 포함하는 전고체 전지 제조방법.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 하부 활물질층, 집전체, 및 상부 활물질층에서 상기 탭부가 형성되지 않은 나머지 세 가장자리를 따라 마진 절연층을 인쇄하는 단계를 더 포함하는 전고체 전지 제조방법.
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