WO2017135790A1 - 케이블형 이차전지 - Google Patents

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WO2017135790A1
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sheet
cable
secondary battery
layer
type secondary
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엄인성
김제영
노석인
육영지
이동찬
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주식회사 엘지화학
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Definitions

  • the present invention relates to a cable type secondary battery free of deformation, and more particularly, to a cable type secondary battery having enhanced bending characteristics.
  • a secondary battery is a device that converts external electrical energy into chemical energy, stores it, and generates electricity when needed.
  • the term “rechargeable battery” is also used to mean that it can be charged multiple times.
  • Commonly used secondary batteries include lead storage batteries, nickel cadmium batteries (NiCd), nickel hydrogen storage batteries (NiMH), lithium ion batteries (Li-ion), and lithium ion polymer batteries (Li-ion polymer). Secondary batteries offer both economic and environmental advantages over primary batteries that are used once and discarded.
  • Secondary batteries are currently used where low power is used. Examples are devices, handhelds, tools, and uninterruptible power supplies that help start up the car. Recently, the development of wireless communication technology has led to the popularization of portable devices, and there is also a tendency to wirelessize many kinds of conventional devices, and the demand for secondary batteries is exploding. In addition, hybrid vehicles and electric vehicles have been put to practical use in terms of prevention of environmental pollution, and these next-generation vehicles employ technologies that use secondary batteries to reduce value, weight, and increase lifespan.
  • secondary batteries are cylindrical, rectangular or pouch type batteries. This is because the secondary battery is manufactured by mounting an electrode assembly composed of a negative electrode, a positive electrode, and a separator inside a pouch-shaped case of a cylindrical or rectangular metal can or an aluminum laminate sheet, and injecting an electrolyte into the electrode assembly. Therefore, since a certain space for mounting the secondary battery is essentially required, the cylindrical, square or pouch type of the secondary battery has a problem in that it acts as a limitation for the development of various types of portable devices. Accordingly, there is a need for a new type of secondary battery that is easily deformed.
  • a cable type secondary battery which is a battery having a very large ratio of length to cross sectional diameter.
  • Such cable type secondary batteries require a certain level of bending characteristics in order to achieve their purpose of use, and usually require 5R level of bending radius (bend radius).
  • an object of the present invention is to provide a cable-type secondary battery that has enhanced bending characteristics of a cable-type secondary battery by further including a taping layer for preventing the cable-type electrode assembly from lifting.
  • the inner electrode formed surrounding the outer surface of the inner electrode, and comprises a separation layer for preventing the short circuit of the electrode and an outer electrode formed surrounding the separation layer Cable type electrode assembly; A taping layer in which a sheet-shaped tape is spirally wound around the outer surface of the cable type electrode assembly; And it is provided with a cable-type secondary battery comprising a package formed surrounding the outer surface of the taping layer.
  • the sheet-shaped tape may be a strip structure extending in one direction.
  • the sheet-shaped tape may be formed spirally wound so as to overlap each other.
  • the sheet-shaped tape may be formed by spirally winding so that the width of the overlapping portion is within 0.5 times the width of the sheet-shaped tape.
  • the sheet-shaped tape may be made of one or a mixture of two or more selected from the group consisting of polyethylene terephthalate, polypropylene, thermoplastic polyurethane, and teflon.
  • the sheet-shaped tape may include a bonding layer capable of maintaining adhesive strength even after the electrolyte solution is impregnated.
  • the bonding layer, polyacrylate, polyimide, polyamide, polyacrylonitrile, cyano acrylate and epoxy may be made of any one or a mixture of two or more thereof selected from the group consisting of.
  • the external electrode may be a sheet-shaped external electrode formed by spirally wound around the outer surface of the separation layer.
  • the sheet-shaped external electrode may have a strip structure extending in one direction.
  • the sheet-shaped tape may be formed on the interface between the sheet-shaped external electrodes formed by winding the spiral.
  • the packaging may be a sheet-shaped packaging formed by spirally wound around the outer surface of the taping layer.
  • the sheet-shaped packaging may have a strip structure extending in one direction.
  • the sheet-shaped packaging may be formed spirally wound so as to overlap each other, wherein the sheet-shaped packaging is spirally wound so that the width of the overlapping portion is within 0.5 times the width of the sheet-shaped packaging. Can be formed.
  • the sheet-type packaging may include a moisture barrier film, a first sealant polymer layer formed on one surface of the moisture barrier film, and a second sealant polymer layer formed on the other surface of the moisture barrier film.
  • first sealant polymer layer and the second sealant polymer layer may be formed of the same material.
  • the water barrier film may be a metal sheet or a polymer sheet, and the metal sheet may include iron (Fe), carbon (C), chromium (Cr), manganese (Mn), nickel (Ni), and copper ( Cu) and aluminum (Al) may include any one or two or more alloys selected from the group consisting of.
  • the polymer sheet may include any one or a mixture of two or more selected from the group consisting of a polyethylene sheet, a polypropylene sheet, a polymer clay composite, and a liquid crystalline polymer sheet.
  • the first sealant polymer layer and the second sealant polymer layer are each independently a polypropylene-acrylic acid copolymer, a polyethylene-acrylic acid copolymer, a chlorinated polypropylene, a polypropylene-butylene-ethylene terpolymer, and a polypropylene.
  • Polyethylene and ethylene-propylene copolymers may include any one or a mixture of two or more selected from the group consisting of.
  • the sheet-type packaging may further include a mechanical support layer formed between the moisture barrier film and the first sealant polymer layer, or between the moisture barrier film and the second sealant polymer layer.
  • the mechanical support layer may be any one selected from the group consisting of polyester, polyamide, polyimide and polyolefin, or a mixture of two or more thereof.
  • the cable-type secondary battery may further include a heat shrink tube surrounding the entire outer surface of the sheet-shaped packaging formed by winding the spiral.
  • the heat-shrinkable tube may include any one selected from the group consisting of polyolefins, polyesters, fluoro resins, and polyvinyl chlorides, or a mixture of two or more thereof.
  • the adhesive layer may further include an adhesive layer between the sheet-shaped packaging outer surface and the heat shrink tube.
  • the internal electrode may include a lithium ion supply core part including an electrolyte, an internal current collector having an open structure formed surrounding an outer surface of the lithium ion supply core part, and an internal electrode active material layer formed on a surface of the internal current collector. It may be.
  • the internal current collector of the open structure may be a wound wire current collector, a wound sheet current collector, or a mesh current collector.
  • the inner electrode and the outer electrode may be a cathode and an anode, or an anode and a cathode, respectively.
  • a bending layer of the cable type secondary battery may be further strengthened by further including a taping layer on the outer surface of the cable type electrode assembly to prevent the separation layer or the external electrode from lifting.
  • FIG. 1 is a view schematically showing a sheet-shaped tape is wound in a spiral surrounding the outer surface of the cable-type electrode assembly according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a view schematically showing a sheet-shaped tape is wound in a spiral surrounding the outer surface of the cable-type electrode assembly according to another embodiment of the present invention.
  • FIG 3 is a view schematically showing a sheet-shaped packaging is spirally wound around the outer surface of the taping layer according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 4 is a schematic cross-sectional view of a sheet-shaped packaging according to an embodiment of the present invention.
  • 5 to 7 are schematic views showing cross-sections of the sheet-shaped packaging according to another embodiment of the present invention, respectively.
  • 1 and 2 are views schematically showing a sheet-shaped tape is spirally wound around the outer surface of the cable-type electrode assembly according to an embodiment of the present invention.
  • a cable type secondary battery 100 is formed around an inner electrode, an outer surface of the inner electrode, a separation layer preventing the short circuit of the electrode, and the separation.
  • a cable type electrode assembly 10 including an external electrode formed surrounding the layer;
  • a taping layer 20 having a sheet-shaped tape 21 wound around the outer surface of the cable type electrode assembly 10 in a spiral manner;
  • a packaging 30 formed surrounding the outer surface of the taping layer 20.
  • the taping layer 20 prevents the separation layer or the external electrode from being lifted in the cable type electrode assembly 10 and keeps the inner electrode / separation layer / external electrode to be in close contact with each other. As a result, an increase in contact resistance of the cable type secondary battery can be prevented, and physical degradation may be prevented even when the battery is bent.
  • the spiral is represented in English as a spiral or helix, and is a shape that is twisted in a predetermined range, and generally refers to a shape similar to that of a general spring.
  • the sheet-shaped tape 21 may have a strip structure extending in one direction.
  • Fig. 1 shows a state in which the sheet-shaped tapes 21 are spirally wound and formed so as to be in close contact with each other without overlapping
  • Fig. 2 shows a state in which the sheet-shaped tapes 21 are wound in a spiral form to overlap each other.
  • the sheet-shaped tape 21 is helical so that the width of the overlapping portion is within 0.5 times the width of the sheet-shaped tape 21 so that the thickness of the cable-type secondary battery 100 is not too thick. It may be wound and formed.
  • the sheet-like tape 21 is not limited as long as it is made of a material having an adhesive and a predetermined elastic force, specific examples thereof include polyethylene terephthalate, polypropylene, thermoplastic polyurethane, Teflon and the like.
  • the sheet-shaped tape 21 may further include a bonding layer capable of maintaining adhesive strength even after the electrolyte solution is impregnated, and the bonding layer may specifically include polyacrylate, polyimide, polyamide, and polyacryl. Rylonitrile, cyano acrylate, epoxy, and the like.
  • the external electrode according to the present invention may be a sheet-type external electrode formed by spirally wound around the outer surface of the separation layer. As a result, cracks can be prevented from occurring on the surface of the active material layer of the external electrode.
  • the sheet-shaped external electrode may have a strip structure extending in one direction.
  • the sheet-shaped tape may be formed on an interface between the sheet-shaped external electrodes formed by winding the spiral, thereby preventing the external electrodes from being lifted up from the electrode assembly more efficiently.
  • the packaging of the present invention may be a sheet-shaped packaging formed by spirally wound around the outer surface of the taping layer.
  • FIG. 3 is a view schematically illustrating a sheet-shaped packaging 40 spirally wound around the outer surface of the taping layer 20.
  • tubular pouch packaging made of metal foil can be used, even if the metal foil tubular pouch packaging is skin-tight formed on the cable type electrode assembly, the electrode assembly and the pouch packaging Since spaces exist between them and are not fixed to each other, when the battery is bent, wrinkles occur on the surface of the pouch packaging.
  • the pouch packaging is creased and stress is applied to the internal electrode assembly, and when such a stress is accumulated, a micro short-circuit is generated inside the cell, which leads to the flexibility of the battery.
  • the sheet-shaped packaging 40 is wound around the outer surface of the taping layer 20 and is formed spirally as described herein, even if the cable-type secondary battery 100 is bent, the resulting external force can be dispersed, thereby. It is possible to prevent the packaging surface from bending or wrinkles.
  • the sheet-shaped packaging 40 may have a strip structure extending in one direction.
  • the sheet-shaped packaging 40 may be formed to be spirally wound to be in close contact with each other without overlapping, or may be formed to be spirally wound to overlap each other. At this time, the sheet-shaped packaging 40 is wound in a spiral so that the width of the overlapping portion is less than 0.5 times the width of the packaging of the sheet in order to prevent the thickness of the cable-type secondary battery 100 from becoming too thick. Can be formed.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of a sheet-shaped packaging according to an embodiment of the present invention.
  • the sheet-shaped packaging 40 of the present invention includes a moisture barrier film 41, a first sealant polymer layer 43 formed on one surface of the moisture barrier film 41, and the moisture barrier.
  • the second sealant polymer layer 45 formed on the other surface of the film 41 may be provided.
  • the moisture barrier film 41 serves to prevent penetration of moisture from the outside into the inside, and may be selected from a metal sheet or a polymer sheet having moisture barrier properties.
  • the metal sheet having the moisture barrier property is composed of iron (Fe), carbon (C), chromium (Cr), manganese (Mn), nickel (Ni), copper (Cu), aluminum (Al), and equivalents thereof. It may include any one or two or more alloys selected from.
  • the metal sheet is not limited to the above exemplified type, and the metal sheet has high mechanical strength when applying a material containing iron, and flexibility when applying a material containing aluminum.
  • the polymer sheet having the moisture barrier property may include any one or a mixture of two or more selected from the group consisting of a polyethylene sheet, a polypropylene sheet, a polymer clay composite, and a liquid crystalline polymer sheet.
  • the polymer clay composite refers to a composite obtained by dispersing a plate-shaped clay in a polymer. Since the plate-shaped clay is arranged in the polymer, a pass way length through which gas or the like escapes is increased to suppress the passage of gas components, and the same principle can block water.
  • the liquid crystalline polymer sheet is a liquid crystal polymer whose base material is a liquid crystal polymer, which is characterized by a rigid segment composed of aromatic groups similar in behavior to liquid crystals. As the clay of the polymer clay, it is possible to block the penetration of moisture by increasing the migration path.
  • the first sealant polymer layer 43 and the second sealant polymer layer 45 has heat adhesiveness or heat sealability bonded by heat, and each independently polypropylene-acrylic acid It may include at least any one selected from the group consisting of a copolymer, polyethylene-acrylic acid copolymer, polypropylene chloride, polypropylene-butylene-ethylene terpolymer, polypropylene, polyethylene, and ethylene-propylene copolymer.
  • first sealant polymer layer 43 and the second sealant polymer layer 45 may be formed of the same material.
  • the first sealant polymer layer 43 and the second sealant polymer layer 45 face each other at the overlapping portion.
  • heat or pressure is applied thereto, since the first sealant polymer layer 43 and the second sealant polymer layer 45 are melted in the overlapped portion, complete sealing proceeds, and therefore, moisture may penetrate into the battery. This can be prevented as effectively as possible.
  • 5 to 7 are schematic views showing cross-sections of the sheet-shaped packaging according to another embodiment of the present invention, respectively.
  • the sheet-shaped packaging 40 of the present invention further includes a mechanical support layer 47 formed between the moisture barrier film 41 and the first sealant polymer layer 43.
  • the water barrier layer 41 may further include a mechanical support layer 47 formed between the moisture barrier film 41 and the second sealant polymer layer 45. It may further include a mechanical support layer 47 formed between both the sealant polymer layer 43 and between the moisture barrier film 41 and the second sealant polymer layer 45.
  • the mechanical support layer 47 serves to prevent the sheet-shaped packaging 40 from being torn or damaged against external stress or impact, and may be used without limitation as long as it has such a degree of mechanical properties.
  • such mechanical support layer 40 may comprise any one selected from the group consisting of polyesters, polyamides, polyimides and polyolefins, or mixtures of two or more thereof.
  • the moisture barrier film 41 and the first sealant polymer layer are considered in consideration of a combination of low adhesion between the moisture barrier film 41, the sealant polymer layers 43 and 47, and the mechanical support layer 47.
  • An adhesive layer may be further included between the layers 43, the mechanical support layer 47, and the second sealant polymer layer 45 facing each other. Through this, it is possible to further improve the adhesive properties and moisture barrier properties.
  • the material of the adhesive layer include, but are not limited to, a composition containing a urethane material, an acrylic material, and a thermoplastic elastomer.
  • the spirally wound sheet-shaped packaging may be used alone as a cable type secondary battery packaging, or may further include various kinds of polymers such as a polymer resin layer as an outer layer of the spirally wound sheet-shaped packaging.
  • the outer layer may include a heat shrink tube surrounding the entire outer surface of the sheet-shaped packaging formed by winding the spiral.
  • the heat-shrinkable tube is a tube that contracts when heated, and means a material that tightly wraps a terminal or a material having a different shape or size.
  • the present invention spirally wound the sheet-shaped packaging so as to surround the outer surface of the taping layer, and when the heat is applied after inserting it into the heat shrink tube, the heat shrink tube is shrunk by heating by the heat transmitted through the heat shrink tube, Tight packaging can be provided by tightly separating the sheet-shaped packaging surrounding the outer surface of the cable type electrode assembly and the taping layer and the heat shrink tube.
  • the tight tight packaging further improves the moisture blocking performance of the packaging, and the insulation effect can be achieved through the heat shrink tube.
  • the present invention includes both a sheet-type packaging and a heat shrink tube, and the battery together with the effect of blocking water. Enhances the flexibility and protects the battery sufficiently.
  • the heat shrink tube has a commercially available heat shrink tube having various materials and shapes, it can be easily obtained and used for the purpose of the present invention.
  • it is generally 70 to 200, preferably 70 to 150, more preferably 100 to 150, even more preferably 70 to Shrinkage is required to complete at a temperature of 120 degrees.
  • the heat shrink tube is any one selected from the group consisting of polyolefins such as polyethylene and polypropylene, polyesters such as polyethylene terephthalate, fluoro resins such as polyvinylidene fluoride and polytetrafluoroethylene, polyvinyl chloride and the like. Or mixtures of two or more thereof.
  • the adhesive layer in order to further improve the adhesive force between the outer surface of the sheet-shaped packaging and the heat shrink tube, it may further include an adhesive layer therebetween.
  • the material of the adhesive layer include, but are not limited to, a composition containing a urethane material, an acrylic material, and a thermoplastic elastomer.
  • the cable-type secondary battery according to the present invention may have a horizontal cross section of a predetermined shape and extend in the longitudinal direction, wherein the predetermined shape means that the shape is not particularly limited, thereby detracting from the essence of the present invention. Any shape that does not mean that it is possible.
  • the horizontal cross section of this predetermined shape may be circular or polygonal, wherein the circular structure is a geometrically perfect symmetrical circular and asymmetrical elliptical structure.
  • the polygonal structure is not particularly limited, and non-limiting examples of such polygonal structures may be triangles, squares, pentagons or hexagons.
  • the cable-type secondary battery of the present invention has a horizontal cross section of a predetermined shape, has a linear structure elongated in the longitudinal direction of the horizontal cross section, and has flexibility so that deformation is free.
  • the internal electrode a lithium ion supply core portion including an electrolyte, an internal current collector having an open structure formed surrounding the outer surface of the lithium ion supply core portion and an internal electrode active material layer formed on the surface of the internal current collector It may be provided.
  • the open structure refers to a structure in which the open structure is used as an interface and freely moves materials from inside to outside through the interface.
  • An internal electrode according to an embodiment of the present invention includes a lithium ion supply core portion including an electrolyte, and since the internal electrode of the present invention has an open structure, the electrolyte of the lithium ion supply core portion passes through an internal current collector having an open structure. Thus, the internal electrode active material layer and the external electrode active material layer can be reached. Therefore, it is not necessary to excessively increase the thickness of the electrolyte layer, and rather, only the separator may be selectively used since the electrolyte layer is not an essential component.
  • the cable-type secondary battery of the open structure is provided with a lithium ion supply core portion containing an electrolyte to facilitate penetration into the electrode active material, so that the supply of lithium ions from the electrode and the exchange of lithium ions can be facilitated. Its capacity characteristics and cycle characteristics are excellent.
  • the lithium ion supply core part includes an electrolyte, but the electrolyte is not particularly limited in its kind, but ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC), butylene carbonate (BC), vinylene carbonate (VC), and di Ethyl carbonate (DEC), dimethyl carbonate (DMC), ethyl methyl carbonate (EMC), methyl formate (MF), gamma-butyrolactone ( ⁇ -BL; butyrolactone), sulfolane, methyl acetate (MA) nonaqueous electrolyte using methylacetate) or methylpropionate (MP); Gel polymer electrolytes using PEO, PVdF, PMMA, PAN or PVAC; Or a solid electrolyte using PEO, polypropylene oxide (PPO), polyethylene imine (PEI), polyethyle sulphide (PES), or polyvinyl acetate (PVAc); Etc.
  • EC ethylene carbonate
  • PC propy
  • the electrolyte may further include a lithium salt, such lithium salt, LiCl, LiBr, LiI, LiClO 4 , LiBF 4 , LiB 10 Cl 10 , LiPF 6 , LiCF 3 SO 3 , LiCF 3 CO 2 , LiAsF 6, LiSbF 6, LiAlCl 4 , CH 3 SO 3 Li, CF 3 SO 3 Li, (CF 3 SO 2) 2 NLi, chloro is preferred to use a borane lithium, lower aliphatic carboxylic acid lithium, and tetraphenyl lithium borate, etc.
  • the lithium ion supply core part may be configured only with an electrolyte, and in the case of a liquid electrolyte solution, may be configured using a porous carrier.
  • the internal current collector of the present invention may have an open structure to facilitate the penetration of the electrolyte of the lithium ion supply core part, and any open structure may be adopted as the open structure.
  • a wound wire current collector, a wound sheet current collector, or a mesh current collector may be used.
  • the internal current collector is a surface treated with carbon, nickel, titanium, silver on the surface of stainless steel, aluminum, nickel, titanium, calcined carbon, copper or stainless steel, vision treated with aluminum-cadmium alloy, conductive material It is preferable to use a conductive polymer or a conductive polymer.
  • the current collector collects electrons generated by the electrochemical reaction of the active material or serves to supply electrons required for the electrochemical reaction.
  • a metal such as copper or aluminum is used.
  • it is relatively more flexible than using a metal such as copper or aluminum.
  • it is possible to achieve the light weight of the battery by using a polymer current collector in place of the metal current collector.
  • Such conductive materials may be polyacetylene, polyaniline, polypyrrole, polythiophene and polysulfuride, ITO (Indum Thin Oxide), silver, palladium and nickel, and the conductive polymer may be polyacetylene, polyaniline, polypyrrole, polythiol Offen, polysulfuritride and the like can be used.
  • the non-conductive polymer used for the current collector is not particularly limited in kind.
  • the internal electrode active material layer of the present invention may be formed on the surface of the internal current collector.
  • the inner electrode active material layer is formed on the surface of the open structure of the inner current collector, as well as the case where the open structure of the inner current collector is formed to surround the outer surface of the inner current collector and is not exposed to the outer surface of the inner electrode active material layer. And the open structure of the inner current collector is exposed to the outer surface of the inner electrode active material layer.
  • the case where an active material layer is formed on the surface of the wound wire type current collector, and the case where the wire type current collector in which the electrode active material layer was formed are used are wound.
  • the external current collector used for the external electrode of the present invention is not particularly limited in shape, but may be a pipe current collector, a wound wire current collector, a wound sheet current collector, or a mesh current collector.
  • the external current collector may be stainless steel, aluminum, nickel, titanium, calcined carbon, copper; Stainless steel surface-treated with carbon, nickel, titanium or silver; Aluminum-cadmium alloys; Non-conductive polymer surface-treated with a conductive material; Conductive polymers; A metal paste comprising a metal powder of Ni, Al, Au, Ag, Al, Pd / Ag, Cr, Ta, Cu, Ba, or ITO (indium tin oxide); Or a carbon paste containing carbon powder which is graphite, carbon black or carbon nanotubes.
  • the external electrode and the sheet-shaped packaging may be completely in contact with each other during the sealing process involving heat or pressure, and thus may be more advantageous in terms of flexibility of the battery.
  • the inner electrode may be a cathode or an anode
  • the outer electrode may be an anode or a cathode corresponding to the outer electrode
  • the electrode active material layer of the present invention functions to move ions through a current collector, and the movement of these ions is caused by interaction through occlusion of ions from the electrolyte layer and release of ions into the electrolyte layer.
  • Such an electrode active material layer is a negative electrode active material layer, natural graphite, artificial graphite, carbonaceous material; Metals (Me) that are lithium-containing titanium composite oxide (LTO), Si, Sn, Li, Zn, Mg, Cd, Ce, Ni, or Fe; Alloys composed of the metals (Me); Oxides of the metals (Me) (MeOx); And a complex of the metals (Me) and carbon, and include LiCoO 2 , LiNiO 2 , LiMn 2 O 4 , LiCoPO 4 , LiFePO 4 , LiNiMnCoO 2, and LiNi 1- xy- z Co x M1 as a cathode active material layer.
  • M1 and M2 are each independently selected from Al, Ni, Co, Fe, Mn, V, Cr, Ti, W, Ta, Mg and Mo, and x, y and z Are independently the atomic fractions of the oxide composition elements 0 ⁇ x ⁇ 0.5, 0 ⁇ y ⁇ 0.5, 0 ⁇ z ⁇ 0.5, and 0 ⁇ x + y + z ⁇ 1.
  • an electrolyte layer or a separator may be used as the separation layer of the present invention.
  • the electrolyte layer serving as a passage for these ions may be a gel polymer electrolyte using PEO, PVdF, PMMA, PAN or PVAc or PEO, polypropylene oxide (PPO), polyethylene imine (PEI), polyethyle sulphide (PES) or polyvinyl acetate (PVAc). Solid electrolyte using the same.
  • the matrix of the solid electrolyte is preferably made of polymer or ceramic glass as a basic skeleton.
  • ions may move very slowly in terms of reaction rate, and therefore, it is preferable to use an electrolyte of a gel polymer having easier movement of ions than a solid.
  • the gel polymer electrolyte is not excellent in mechanical properties, it may include a pore structure support or a crosslinked polymer to compensate for this. Since the electrolyte layer of the present invention may serve as a separator, a separate separator may not be used.
  • the electrolyte layer of the present invention may further include a lithium salt.
  • Lithium salts can improve ionic conductivity and reaction rate, non-limiting examples of which are LiCl, LiBr, LiI, LiClO 4 , LiBF 4 , LiB 10 Cl 10 , LiPF 6 , LiCF 3 SO 3 , LiCF 3 CO 2, LiAsF 6, LiSbF 6, LiAlCl 4, CH 3 SO 3 Li, CF 3 SO 3 Li, (CF 3 SO 2) 2 NLi, chloro may borane lithium, lower aliphatic carboxylic acid lithium, and tetraphenyl lithium borate available .
  • the separator is not limited to a kind thereof, but a porous material made of a polyolefin-based polymer selected from the group consisting of ethylene homopolymer, propylene homopolymer, ethylene-butene copolymer, ethylene-hexene copolymer and ethylene-methacrylate copolymer. materials;
  • a porous substrate made of a polymer selected from the group consisting of polyester, polyacetal, polyamide, polycarbonate, polyimide, polyether ether ketone, polyethersulfone, polyphenylene oxide, polyphenylene sulfide and polyethylene naphthalate;
  • a porous substrate formed of a mixture of inorganic particles and a binder polymer may be used.
  • the polyester, polyacetal, polyamide, polycarbonate, polyimide, polyether ether ketone, polyether sulfone, polyphenylene oxide, and polyphenylene It is preferable to use a separator of a nonwoven material corresponding to a porous substrate made of a polymer selected from the group consisting of sulfides and polyethylene naphthalates.
  • the negative electrode active material slurry was 250 ⁇ m in diameter of copper wire.
  • the outer surface of the current collector was coated to prepare a wire type internal electrode having a negative electrode active material layer.
  • the separator sheet was wound around the outer surface of the inner electrode to form a separation layer.
  • the cathode active material slurry was an aluminum foil. After coating and drying one surface of the sheet-shaped current collector, it was cut to have a width of 2 mm to prepare a sheet-shaped secondary battery positive electrode.
  • a cable type electrode assembly was manufactured by spirally winding the sheet type secondary battery positive electrode on the outer surface of the separation layer.
  • a tape layer was formed by spirally winding a sheet-shaped tape made of polyethylene terephthalate material and having a width of 2 mm to be formed on the interface between the spirally wound sheet-shaped secondary batteries.
  • the protective coating layer was formed by shrinking by applying heat.
  • a cable type secondary battery was manufactured in the same manner as in Example, except that a heat shrink tube having a moisture barrier layer was formed without forming a taping layer on the outer surface of the spirally wound sheet-shaped secondary battery positive electrode.
  • the resistance was not increased even though the repeated bending test was performed up to 3,000 counts in the case of the example, it can be seen that the resistance increased in about 2,300 counts in the comparative example. Due to the formation of the taping layer, it can be seen that the bending characteristics of the cable type secondary battery of the embodiment are further enhanced.

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Abstract

본 발명은 케이블형 이차전지에 관한 것으로, 내부전극, 상기 내부전극의 외면을 둘러싸며 형성되고, 전극의 단락을 방지하는 분리층 및 상기 분리층을 둘러싸며 형성된 외부전극을 포함하는 케이블형 전극 조립체; 시트형의 테이프가 상기 케이블형 전극 조립체의 외면을 둘러싸며 나선형으로 권취되어 형성된 테이핑층; 및 상기 테이핑층의 외면을 둘러싸며 형성된 패키징을 포함하는 케이블형 이차전지에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 분리층 또는 외부전극이 들뜨는 현상을 방지하여, 케이블형 이차전지의 굽힘 특성을 더욱 강화시킬 수 있다.

Description

케이블형 이차전지
본 발명은 변형이 자유로운 케이블형 이차전지에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 굽힘 특성이 강화된 케이블형 이차전지에 관한 것이다.
본 출원은 2016년 2월 5일에 출원된 한국특허출원 제10-2016-0015143호에 기초한 우선권을 주장하며, 해당 출원의 명세서 및 도면에 개시된 모든 내용은 본 출원에 원용된다.
이차 전지는 외부의 전기 에너지를 화학 에너지의 형태로 바꾸어 저장해 두었다가 필요할 때에 전기를 만들어 내는 장치를 말한다. 여러 번 충전할 수 있다는 뜻으로 "충전식 전지"(rechargeable battery)라는 명칭도 쓰인다. 흔히 쓰이는 이차전지로는 납 축전지, 니켈 카드뮴 전지(NiCd), 니켈 수소 축전지(NiMH), 리튬 이온 전지(Li-ion), 리튬 이온 폴리머 전지(Li-ion polymer)가 있다. 이차 전지는 한 번 쓰고 버리는 일차 전지에 비해 경제적인 이점과 환경적인 이점을 모두 제공한다.
이차 전지는 현재 낮은 전력을 사용하는 곳에 쓰인다. 이를테면 자동차의 시동을 돕는 기기, 휴대용 장치, 도구, 무정전 전원 장치를 들 수 있다. 최근 무선통신 기술의 발전은 휴대용 장치의 대중화를 주도하고 있으며, 종래의 많은 종류의 장치들을 무선화하는 경향도 있어, 이차전지에 대한 수요가 폭발하고 있다. 또한, 환경오염 등의 방지 측면에서 하이브리드 자동차, 전기 자동차가 실용화되고 있는데, 이들 차세대 자동차들은 이차전지를 사용하여 값과 무게를 줄이고 수명을 늘리는 기술을 채용하고 있다.
일반적으로 이차전지는 원통형, 각형 또는 파우치형의 전지가 대부분이다. 이는 이차전지는 음극, 양극 및 분리막으로 구성된 전극조립체를 원통형 또는 각형의 금속캔이나 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 케이스 내부에 장착하고, 상기 전극 조립체에 전해질을 주입시켜 제조하기 때문이다. 따라서, 이차전지 장착을 위한 일정한 공간이 필수적으로 요구되므로, 이러한 이차전지의 원통형, 각형 또는 파우치형의 형태는 다양한 형태의 휴대용 장치의 개발에 대한 제약으로 작용하게 되는 문제점이 있다. 이에, 형태의 변형이 용이한 신규한 형태의 이차전지가 요구되고 있다.
이러한 요구에 대하여, 단면적 직경에 대해 길이의 비가 매우 큰 전지인 케이블형 이차전지가 제안되었다. 이러한 케이블형 이차전지는 그 사용목적을 달성하기 위해 어느 정도 수준의 굽힘 특성이 요구되는데, 보통 굽힘 반지름(곡률반경, bend radius) 5R 수준을 요구한다.
특히, 높은 굽힘 특성을 요구하는 블루투스 이어폰 등의 전선에 케이블형 이차전지가 적용되는 경우, 케이블형 이차전지 내의 접촉 저항증가 방지를 위해, 내부전극/분리층/외부전극간의 일체화가 필요하다.
따라서 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 케이블형 전극 조립체가 들뜨는 현상을 방지하기 위한 테이핑층을 더 포함함으로써 케이블형 이차전지의 굽힘 특성을 강화시킨 케이블형 이차전지를 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따르면, 내부전극, 상기 내부전극의 외면을 둘러싸며 형성되고, 전극의 단락을 방지하는 분리층 및 상기 분리층을 둘러싸며 형성된 외부전극을 포함하는 케이블형 전극 조립체; 시트형의 테이프가 상기 케이블형 전극 조립체의 외면을 둘러싸며 나선형으로 권취되어 형성된 테이핑층; 및 상기 테이핑층의 외면을 둘러싸며 형성된 패키징을 포함하는 케이블형 이차전지가 제공된다.
여기서, 상기 시트형의 테이프는 일측 방향으로 연장된 스트립 구조인 것일 수 있다.
그리고, 상기 시트형의 테이프가 서로 겹치도록 나선형으로 권취되어 형성된 것일 수 있다.
이때, 상기 시트형의 테이프는, 상기 서로 겹치는 부분의 폭이 상기 시트형의 테이프 폭의 0.5 배 이내가 되도록 나선형으로 권취되어 형성된 것일 수 있다.
그리고, 상기 시트형의 테이프는 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리프로필렌, 열가소성 폴리우레탄 및 테프론으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물로 이루어진 것일 수 있다.
그리고, 상기 시트형의 테이프는 전해액 함침 후에도 접착력을 유지할 수 있는 본딩(bonding)층을 포함하는 것일 수 있다.
이때, 상기 본딩층은, 폴리아크릴레이트, 폴리이미드, 폴리아미드, 폴리아크릴로니트릴, 시아노 아크릴레이트 및 에폭시로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물로 이루어진 것일 수 있다.
한편, 상기 외부전극은, 상기 분리층의 외면을 둘러싸며 나선형으로 권취되어 형성된 시트형의 외부전극일 수 있다.
여기서, 상기 시트형의 외부전극은 일측 방향으로 연장된 스트립 구조인 것일 수 있다.
이때, 상기 시트형의 테이프는, 상기 나선형으로 권취되어 형성된 시트형의 외부전극간의 계면상에 형성된 것일 수 있다.
그리고, 상기 패키징은, 상기 테이핑층의 외면을 둘러싸며 나선형으로 권취되어 형성된 시트형의 패키징일 수 있다.
이때, 상기 시트형의 패키징은, 일측 방향으로 연장된 스트립 구조일 수 있다.
여기서, 상기 시트형의 패키징은, 서로 겹치도록 나선형으로 권취되어 형성될 수 있고, 이때, 상기 시트형의 패키징은, 상기 서로 겹치는 부분의 폭이 상기 시트형의 패키징 폭의 0.5 배 이내가 되도록 나선형으로 권취되어 형성될 수 있다.
한편, 상기 시트형의 패키징은, 수분 차단성 필름, 상기 수분 차단성 필름의 일면에 형성된 제1 실란트 폴리머층, 및 상기 수분 차단성 필름의 타면에 형성된 제2 실란트 폴리머층을 구비하는 것일 수 있다.
이때, 상기 제1 실란트 폴리머층과, 상기 제2 실란트 폴리머층이 서로 동일한 재질로 형성될 수 있다.
그리고, 상기 수분 차단성 필름은, 금속 시트 또는 폴리머 시트일 수 있고, 상기 금속 시트는, 철(Fe), 탄소(C), 크롬(Cr), 망간(Mn), 니켈(Ni), 구리(Cu) 및 알루미늄(Al)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 2종 이상의 합금을 포함할 수 있다.
그리고, 상기 폴리머 시트는, 폴리에틸렌계 시트, 폴리프로필렌계 시트, 폴리머 클레이 복합체 및 액정성 폴리머 시트로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 2종 이상의 혼합물을 포함할 수 있다.
그리고, 상기 제1 실란트 폴리머층 및 상기 제2 실란트 폴리머층은 각각 독립적으로, 폴리프로필렌-아크릴산 공중합체, 폴리에틸렌-아크릴산 공중합체, 염화폴리 프로필렌, 폴리프로필렌-부틸렌-에틸렌 삼원공중합체, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 및 에틸렌-프로필렌 공중합체로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 2종 이상의 혼합물을 포함하는 것일 수 있다.
한편, 상기 시트형의 패키징은, 상기 수분 차단성 필름과 상기 제1 실란트 폴리머층의 사이, 또는 상기 수분 차단성 필름과 상기 제2 실란트 폴리머층의 사이에 형성된 기계적 지지층을 더 포함하는 것일 수 있다.
여기서, 상기 기계적 지지층은, 폴리에스테르, 폴리아미드, 폴리이미드 및 폴리올레핀으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물을 포함하는 것일 수 있다.
한편, 상기 케이블형 이차전지는, 상기 나선형으로 권취되어 형성된 시트형의 패키징 외면 전체를 둘러싸는 열수축 튜브를 더 포함하는 것일 수 있다.
이때, 상기 열수축 튜브는, 폴리올레핀, 폴리에스테르, 플루오로 수지 및 폴리염화비닐로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물을 포함하는 것일 수 있다.
그리고, 상기 시트형의 패키징 외면과, 상기 열수축 튜브 사이에 접착층을 더 포함할 수 있다.
한편, 상기 내부전극은, 전해질을 포함하는 리튬이온 공급 코어부, 상기 리튬이온 공급 코어부의 외면을 둘러싸며 형성된 열린 구조의 내부집전체, 및 상기 내부집전체의 표면에 형성된 내부전극 활물질층을 구비하는 것일 수 있다.
이때, 상기 열린 구조의 내부집전체는, 권취된 와이어형 집전체, 권취된 시트형 집전체 또는 메쉬형 집전체일 수 있다.
그리고, 상기 내부전극 및 상기 외부전극은, 각각 음극 및 양극이거나 또는 양극 및 음극일 수 있다.
본 발명에 따르면, 케이블형 전극 조립체의 외면에, 분리층 또는 외부전극이 들뜨는 현상을 방지하는 위한 테이핑층을 더 포함함으로써 케이블형 이차전지의 굽힘 특성을 더욱 강화시킬 수 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 전술한 발명의 내용과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 시트형의 테이프가 케이블형 전극 조립체의 외면을 둘러싸며 나선형으로 권취되는 모습을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따라 시트형의 테이프가 케이블형 전극 조립체의 외면을 둘러싸며 나선형으로 권취되는 모습을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 시트형의 패키징이 테이핑층의 외면을 둘러싸며 나선형으로 권취되는 모습을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 시트형의 패키징의 단면을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 5 내지 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 시트형의 패키징의 단면을 각각 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예 및 비교예에 따라 제조된 케이블형 이차전지의 반복 굽힘 시험에 따른 저항 값을 나타낸 그래프이다.
[부호의 설명]
10: 케이블형 전극 조립체
20: 테이핑층
21: 시트형의 테이프
30: 패키징
40: 시트형의 패키징
41: 수분 차단성 필름
43: 제1 실란트 폴리머층
45: 제2 실란트 폴리머층
47: 기계적 지지층
100: 케이블형 이차전지
이하, 본 발명을 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 시트형의 테이프가 케이블형 전극 조립체의 외면을 둘러싸며 나선형으로 권취되는 모습을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 1 및 도 2를 참고하면, 본 발명의 일 측면에 따른 케이블형 이차전지(100)는, 내부전극, 상기 내부전극의 외면을 둘러싸며 형성되고, 전극의 단락을 방지하는 분리층 및 상기 분리층을 둘러싸며 형성된 외부전극을 포함하는 케이블형 전극 조립체(10); 시트형의 테이프(21)가 상기 케이블형 전극 조립체(10)의 외면을 둘러싸며 나선형으로 권취되어 형성된 테이핑층(20); 및 상기 테이핑층(20)의 외면을 둘러싸며 형성된 패키징(30)을 포함한다.
상기 테이핑층(20)은, 케이블형 전극 조립체(10)에서, 분리층 또는 외부전극이 들뜨는 현상을 방지해주고, 내부전극/분리층/외부전극이 물리적으로 더욱 밀착되도록 유지시켜 준다. 이로써 케이블형 이차전지의 접촉 저항증가를 방지하여, 전지의 굽힘 시에도 물리적 퇴화 현상을 방지할 수 있다.
여기서, 상기 나선형이란 영문상으로 스파이럴(spiral) 또는 헬릭스(helix)로 표현되며, 일정 범위를 비틀려 돌아간 모양으로, 일반적인 스프링의 형상과 유사한 형상을 통칭한다.
이때, 상기 시트형의 테이프(21)는, 일측 방향으로 연장된 스트립(strip, 띠) 구조일 수 있다.
도 1은, 시트형의 테이프(21)가 겹치지 않고, 서로 밀착되도록 나선형으로 권취되어 형성되는 모습을 나타내고, 도 2는, 시트형의 테이프(21)가 서로 겹치도록 나선형으로 권취되어 형성된 모습을 나타낸다. 이때, 상기 시트형의 테이프(21)는, 케이블형 이차전지(100)의 두께가 너무 두꺼워지지 않도록 하기 위해, 상기 서로 겹치는 부분의 폭이 상기 시트형의 테이프(21) 폭의 0.5 배 이내가 되도록 나선형으로 권취되어 형성될 수 있다.
한편, 상기 시트형의 테이프(21)는 접착성이 있고 소정의 탄성력을 지닌 소재로 이루어진 것이라면 제한되지는 않지만, 구체적인 실시예로는, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리프로필렌, 열가소성 폴리우레탄, 테프론 등이 있다.
그리고, 상기 시트형의 테이프(21)는 전해액 함침 후에도 접착력을 유지할 수 있는 본딩(bonding)층을 포함하는 것이 더욱 바람직하며, 상기 본딩층은, 구체적으로 폴리아크릴레이트, 폴리이미드, 폴리아미드, 폴리아크릴로니트릴, 시아노 아크릴레이트, 에폭시 등으로 이루어질 수 있다.
한편, 케이블형 이차전지의 유연성을 더욱 향상시키기 위해서, 본원발명에 따른 외부전극은, 상기 분리층의 외면을 둘러싸며 나선형으로 권취되어 형성된 시트형의 외부전극일 수 있다. 이로써, 외부전극의 활물질층 표면에서 크랙이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
여기서, 상기 시트형의 외부전극은, 일측 방향으로 연장된 스트립(strip, 띠) 구조일 수 있다.
그리고, 이때, 상기 시트형의 테이프는, 상기 나선형으로 권취되어 형성된 시트형의 외부전극간의 계면상에 형성될 수 있는데, 이로써 외부전극이 전극 조립체로부터 들뜨는 현상을 더 효율적으로 방지할 수 있게 된다.
한편, 본 발명의 패키징은, 상기 테이핑층의 외면을 둘러싸며 나선형으로 권취되어 형성된 시트형의 패키징일 수 있다.
도 3은 시트형의 패키징(40)이 테이핑층(20)의 외면을 둘러싸며 나선형으로 권취되는 모습을 개략적으로 나타낸 도면이다.
일반적인 고분자 재질의 튜브 패키징을 사용하게 되면, 고분자의 미세기공을 통해 수분의 침투가 가능하게 되어, 전지 내부에 있는 전해질을 오염시킴으로써, 전지 성능의 열화가 발생할 수 있다.
이러한 수분 침투의 문제점을 극복하기 위해, 금속박으로 이루어진 튜브형의 파우치 패키징을 사용할 수 있는데, 이러한 금속박의 튜브형 파우치 패키징을 케이블형 전극 조립체에 스킨 타이트(skin-tight)하게 형성시키더라도 전극 조립체와 파우치 패키징 사이에 공간이 존재하게 되고, 서로 고정되어 있지 않기 때문에, 전지를 구부리게 되면 파우치 패키징 표면에 주름이 발생하게 된다. 다시 말하면, 전지가 구부려질 때, 파우치 패키징이 구겨짐에 따라 내부의 전극 조립체에 스트레스가 가해지고, 이러한 스트레스가 쌓이게 되면 전지 내부에 마이크로 숏 서킷(micro short-circuit)이 발생하게 되어 전지의 유연성 측면에서 취약해진다. 나아가, 파우치 패키징의 표면에 발생한 주름 부분에서 반복된 구부림에 의해 피로가 쌓여 종국적으로 파우치 패키징이 찢어지는 경우가 발생할 수도 있게 된다.
그러나, 본원과 같이 시트형의 패키징(40)이 상기 테이핑층(20)의 외면을 둘러싸며 나선형으로 권취되어 형성되면, 케이블형 이차전지(100)를 구부리더라도 그로 인한 외력을 분산시킬 수 있고, 이로써 패키징의 표면이 꺾이거나 주름이 발생하는 현상을 방지할 수 있게 된다.
이때, 상기 시트형의 패키징(40)은, 일측 방향으로 연장된 스트립(strip, 띠) 구조일 수 있다.
그리고, 상기 시트형의 패키징(40)은 겹치지 않고, 서로 밀착되도록 나선형으로 권취되어 형성될 수 있고, 서로 겹치도록 나선형으로 권취되어 형성될 수도 있다. 이때, 상기 시트형의 패키징(40)은, 케이블형 이차전지(100)의 두께가 너무 두꺼워지지 않도록 하기 위해, 상기 서로 겹치는 부분의 폭이 상기 시트형의 패키징 폭의 0.5 배 이내가 되도록 나선형으로 권취되어 형성될 수 있다.
도 4는, 본 발명의 일 실시예에 따른 시트형의 패키징의 단면을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4를 참고하면, 본 발명의 시트형의 패키징(40)은, 수분 차단성 필름(41), 상기 수분 차단성 필름(41)의 일면에 형성된 제1 실란트 폴리머층(43), 및 상기 수분 차단성 필름(41)의 타면에 형성된 제2 실란트 폴리머층(45)을 구비하는 것일 수 있다.
여기서, 상기 수분 차단성 필름(41)은 외부로부터 내부로의 수분이 침투하는 것을 방지하는 역할을 하는 것으로서, 수분 차단 특성이 있는 금속 시트 또는 폴리머 시트 중에서 선택될 수 있다.
상기 수분 차단 특성이 있는 금속 시트는, 철(Fe), 탄소(C), 크롬(Cr), 망간(Mn), 니켈(Ni), 구리(Cu), 알루미늄(Al) 및 그 등가물로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 2종 이상의 합금을 포함할 수 있다. 상기 예시된 종류에 한정되는 것은 아니며, 상기 금속 시트는 철이 함유된 재질을 적용하는 경우에는 기계적 강도가 강해지고, 알루미늄이 함유된 재질을 적용하는 경우에는 유연성이 좋아지게 된다.
또한, 상기 수분 차단 특성이 있는 폴리머 시트는, 폴리에틸렌계 시트, 폴리프로필렌계 시트, 폴리머 클레이 복합체 및 액정성 폴리머 시트로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 2종 이상의 혼합물을 포함하는 것일 수 있다.
상기 폴리머 클레이 복합체란 폴리머 내에 판상형으로 생긴 클레이를 분산시킨 복합체를 의미한다. 판상형으로 생긴 클레이가 폴리머 내에 배열되어 있기 때문에 기체 등이 빠져나가는 이동 경로(pass way length)가 증가되어 기체 성분의 통과를 억제하여 주며, 동일한 원리로 수분을 차단할 수 있다. 또한, 상기 액정성 폴리머 시트는 그 기본 물질이 액정성 폴리머(liquid crystal polymer)로서, 이러한 액정성 폴리머는 그 특징상 방향족 그룹으로 이루어진 단단한 부분(rigid segment)이 액정과 유사한 거동을 하고 이러한 부분들이 상기 폴리머 클레이의 클레이와 같이 이동경로를 증가시켜 수분 침투를 차단할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 실란트 폴리머층(43) 및 상기 제2 실란트 폴리머층(45)은 열에 의하여 접착되는 열접착성 또는 열융착성을 가지며, 각각 독립적으로 폴리프로필렌-아크릴산 공중합체, 폴리에틸렌-아크릴산 공중합체, 염화폴리 프로필렌, 폴리프로필렌-부틸렌-에틸렌 삼원공중합체, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 및 에틸렌-프로필렌 공중합체로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 제1 실란트 폴리머층(43)과 상기 제2 실란트 폴리머층(45)은, 서로 동일한 재질로 형성될 수 있다.
이 경우, 본원의 시트형의 패키징(40)이 서로 겹치도록 나선형으로 권취되어 형성될 때, 상기 겹치는 부분에서 제1 실란트 폴리머층(43)과 제2 실란트 폴리머층(45)이 서로 대면하게 된다. 여기에 열 또는 압력을 가하게 되면, 상기 겹치는 부분에서 상기 제1 실란트 폴리머층(43)과 상기 제2 실란트 폴리머층(45)이 녹으면서 완전한 실링이 진행되기 때문에, 수분이 전지 내부에 침투하는 것을 최대한 효과적으로 방지할 수 있다.
도 5 내지 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 시트형의 패키징의 단면을 각각 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 5 내지 도 7을 참고하면, 본 발명의 시트형의 패키징(40)은, 상기 수분 차단성 필름(41)과 상기 제1 실란트 폴리머층(43)의 사이에 형성된 기계적 지지층(47)을 더 포함할 수도 있고, 상기 수분 차단성 필름(41)과 상기 제2 실란트 폴리머층(45)의 사이에 형성된 기계적 지지층(47)을 더 포함할 수도 있으며, 상기 수분 차단성 필름(41)과 상기 제1 실란트 폴리머층(43)의 사이와 상기 수분 차단성 필름(41)과 상기 제2 실란트 폴리머층(45)의 사이 모두에 형성된 기계적 지지층(47)을 더 포함할 수도 있다.
상기 기계적 지지층(47)은 외부 스트레스나 충격에 대하여 시트형의 패키징(40)이 찢어지거나 손상되는 것을 방지하는 역할을 하고, 이러한 정도의 기계적 특성을 구비한 것이라면 제한되지 않고 사용될 수 있다. 예를 들면, 이러한 기계적 지지층(40)은 폴리에스테르, 폴리아미드, 폴리이미드 및 폴리올레핀으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물을 포함할 수 있다.
또한, 상기 수분 차단성 필름(41), 상기 실란트 폴리머층(43, 47), 상기 기계적 지지층(47) 간의 접착력이 낮은 조합을 고려하여, 상기 수분 차단성 필름(41), 제1 실란트 폴리머층(43), 기계적 지지층(47), 및 제2 실란트 폴리머층(45) 중 서로 대면하는 층 사이에 접착층을 더 포함할 수 있다. 이를 통하여 접착특성 및 수분 차단 특성을 더욱 향상시킬 수 있다. 상기 접착층의 소재로는 예를 들어, 우레탄계 물질, 아크릴계 물질, 열가소성 엘라스토머를 함유하는 조성물이 있으며 이에 한정되지 아니한다.
상기 나선형으로 권취되어 형성된 시트형의 패키징은 케이블형 이차전지용 패키징 단독으로 사용될 수 있으며, 또는 고분자 수지층 등 다양한 종류의 고분자를 상기 나선형으로 권취되어 형성된 시트형의 패키징의 외곽층으로 더 구비할 수 있다.
바람직하게는 상기 외곽층으로, 상기 나선형으로 권취되어 형성된 시트형의 패키징 외면 전체를 둘러싸는 열수축 튜브를 포함할 수 있다. 상기 열수축 튜브는 가열하면 수축하는 튜브로서, 단자(端子) 또는 형태나 크기가 다른 물질을 빈틈없이 꽉 싸게 되는 물질을 의미한다. 본 발명은 테이핑층의 외면을 둘러싸도록 시트형의 패키징을 나선형으로 권취한 후, 이를 열수축 튜브에 삽입한 이후에 열을 가하게 되면, 상기 열수축 튜브를 통하여 전해지는 열에 의하여 열수축 튜브가 가열되면서 수축되어, 상기 케이블형 전극 조립체 및 테이핑층의 외면을 둘러싼 시트형의 패키징과 열수축 튜브 사이를 빈틈없이 하여, 타이트한 패키징을 제공할 수 있다. 빈틈없는 타이트한 패키징을 통하여 패키징의 수분 차단 성능을 보다 더 향상시키게 되며, 열수축 튜브를 통하여 절연의 효과도 동시에 얻을 수 있다. 또한, 열수축 튜브만 사용하게 되면 열수축 튜브의 그 구조상 기공이 존재하여 수분이 전지 내부로 유입되는 현상이 발생되기도 하지만, 본 발명은 시트형의 패키징 및 열수축 튜브를 모두 포함하여서 수분 차단의 효과와 함께 전지의 유연성 향상 및 전지의 보호 역할을 충분히 하도록 하였다.
상기 열수축 튜브는 다양한 재질 및 형태를 갖는 열수축 튜브가 상용화되어 있으므로, 본 발명의 목적에 적합한 것을 용이하게 입수하여 사용할 수 있다. 이차전지의 열적 손상을 주지 않도록, 수축 가공의 온도를 저온으로 하는 것이 필요하며, 일반적으로는 70 내지 200, 바람직하게는 70 내지 150, 더 바람직하게는 100 내지 150, 보다 더 바람직하게는 70 내지 120의 온도로 수축이 완료되는 것이 요구된다. 이러한 열수축 튜브는, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 폴리올레핀, 폴리에틸렌테레프탈레이트 등의 폴리에스테르, 폴리비닐리덴플루오라이드, 폴리테트라플루오로에틸렌 등의 플루오로 수지 및 폴리염화비닐 등으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물을 포함할 수 있다.
이때, 상기 시트형의 패키징의 외면과 상기 열수축 튜브간의 접착력을 더욱 향상시키기 위해, 그 사이에 접착층을 더 포함할 수 있다. 이를 통하여 접착특성 및 수분 차단 특성을 더욱 향상시킬 수 있다. 상기 접착층의 소재로는 예를 들어, 우레탄계 물질, 아크릴계 물질, 열가소성 엘라스토머를 함유하는 조성물이 있으며 이에 한정되지 아니한다.
한편, 본 발명에 따른 케이블형 이차전지는 소정 형상의 수평 단면을 가지고 길이 방향으로 연장된 형태일 수 있는데, 여기서 소정의 형상이라 함은 특별히 형상을 제한하지 않는다는 의미로서, 본 발명의 본질을 훼손하지 않는 어떠한 형상도 가능하다는 의미이다. 이러한 소정 형상의 수평단면은 원형 또는 다각형일 수 있는데, 원형 구조는 기하학적으로 완전한 대칭형의 원형과 비대칭형의 타원형 구조이다. 다각형 구조는 특별히 제한되는 것은 아니고, 이러한 다각형 구조의 비제한적인 예로는 삼각형, 사각형, 오각형 또는 육각형일 수 있다.
본 발명의 케이블형 이차전지는 소정 형상의 수평 단면을 가지며, 수평 단면의 길이방향으로 길게 늘어진 선형구조를 갖고, 가요성을 가지므로 변형이 자유롭다.
본 발명에 있어서, 상기 내부전극은, 전해질을 포함하는 리튬이온 공급 코어부, 상기 리튬이온 공급 코어부의 외면을 둘러싸며 형성된 열린 구조의 내부집전체 및 상기 내부집전체의 표면에 형성된 내부전극 활물질층을 구비할 수 있다.
상기 열린 구조라 함은 그 열린 구조를 경계면으로 하고, 이러한 경계면을 통하여 내부에서 외부로의 물질의 이동이 자유로운 형태의 구조를 말한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 내부전극은, 전해질을 포함하는 리튬이온 공급 코어부를 구비하며, 본 발명의 내부전극은 열린 구조를 가지므로 리튬이온 공급 코어부의 전해질은 열린 구조의 내부집전체를 통과하여 내부전극 활물질층 및 외부전극 활물질층에 도달할 수 있다. 따라서, 전해질층의 두께를 무리하게 증가시킬 필요가 없으며, 오히려 전해질층을 필수구성요소로 하지 않으므로 선택적으로 세퍼레이터만을 사용할 수도 있다. 즉, 열린 구조의 케이블형 이차전지는 전해질을 포함하는 리튬이온 공급 코어부를 구비하여 전극 활물질로의 침투가 용이하여, 전극에서의 리튬이온의 공급 및 리튬이온의 교환을 용이하게 할 수 있으므로, 전지의 용량 특성 및 사이클 특성이 우수하다.
상기 리튬이온 공급 코어부는 전해질을 포함하는데, 이러한 전해질로는 그 종류를 특별히 한정하는 것은 아니지만 에틸렌카보네이트(EC), 프로필렌카보네이트(PC), 부틸렌카보네이트(BC), 비닐렌카보네이트(VC), 디에틸카보네이트(DEC), 디메틸카보네이트(DMC), 에틸메틸카보네이트(EMC), 메틸포르메이트(MF), 감마-부티로락톤(γ-BL;butyrolactone), 설포레인(sulfolane), 메틸아세테이트(MA; methylacetate), 또는 메틸프로피오네이트(MP; methylpropionate)를 사용한 비수전해액; PEO, PVdF, PMMA, PAN 또는 PVAC를 사용한 겔형 고분자 전해질; 또는 PEO, PPO(polypropylene oxide), PEI(polyethylene imine), PES(polyethyle sulphide) 또는 PVAc(polyvinyl acetate)를 사용한 고체 전해질; 등을 사용할 수 있다. 그리고, 이러한 전해질은 리튬염을 더 포함할 수 있는데, 이러한 리튬염으로는, LiCl, LiBr, LiI, LiClO4, LiBF4, LiB10Cl10, LiPF6, LiCF3SO3, LiCF3CO2, LiAsF6, LiSbF6, LiAlCl4, CH3SO3Li, CF3SO3Li, (CF3SO2)2NLi, 클로로보란리튬, 저급 지방족 카르본산리튬 및 테트라페닐붕산리튬 등을 사용하는 것이 바람직하다. 그리고, 이러한 리튬이온 공급 코어부는 전해질로만 구성될 수 있으며, 액상의 전해액의 경우에는 다공질의 담체를 사용하여 구성될 수도 있다.
본 발명의 내부집전체는 리튬이온 공급 코어부의 전해질의 침투가 용이하도록 열린 구조를 가질 수 있는데, 이러한 열린 구조로는 전해질의 침투가 용이한 형태의 구조라면 모두 채택이 가능하다. 일 예로, 권취된 와이어형 집전체, 권취된 시트형 집전체 또는 메쉬형 집전체 등을 사용할 수 있다.
상기 내부집전체로는 스테인리스스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성탄소, 구리 또는 스테인리스스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은으로 표면처리한 것, 알루미늄-카드뮴합금, 도전재로 표면처리된 비전도성 고분자, 또는 전도성 고분자를 사용하여 제조된 것이 바람직하다.
집전체는 활물질의 전기화학 반응에 의해 생성된 전자를 모으거나 전기화학 반응에 필요한 전자를 공급하는 역할을 하는 것으로, 일반적으로 구리나 알루미늄 등의 금속을 사용한다. 특히, 도전재로 표면처리된 비전도성 고분자 또는 전도성 고분자로 이루어진 고분자 전도체를 사용하는 경우에는 구리나 알루미늄과 같은 금속을 사용한 경우보다 상대적으로 가요성이 우수하다. 또한, 금속 집전체를 대체하여 고분자 집전체를 사용하여 전지의 경량성을 달성할 수 있다.
이러한 도전재로는 폴리아세틸렌, 폴리아닐린, 폴리피롤, 폴리티오펜 및 폴리설퍼니트리드, ITO(Indum Thin Oxide), 은, 팔라듐 및 니켈 등이 가능하며, 전도성 고분자는 폴리아세틸렌, 폴리아닐린, 폴리피롤, 폴리티오펜 및 폴리설퍼니트리드 등이 사용 가능하다. 다만, 집전체에 사용되는 비전도성 고분자는 특별히 종류를 한정하지는 않는다.
본 발명의 내부전극 활물질층은 상기 내부집전체의 표면에 형성될 수 있다. 이때, 상기 내부집전체의 외면을 둘러싸며 형성되어 내부집전체의 열린 구조가 내부전극 활물질층의 외면으로 노출되지 않는 경우뿐만 아니라, 내부전극 활물질층이 상기 내부집전체의 열린 구조의 표면에 형성되어 상기 내부집전체의 열린 구조가 내부전극 활물질층의 외면으로 노출되는 경우도 포함한다. 예를 들면, 권취된 와이어형 집전체의 표면에 활물질층을 형성하는 경우와 전극 활물질층이 형성된 와이어형 집전체를 권선하여 사용하는 경우를 들 수 있다.
본 발명의 외부전극에 사용되는 외부집전체로는 특별히 그 형태를 제한하는 것은 아니지만, 파이프형 집전체, 권취된 와이어형 집전체, 권취된 시트형 집전체 또는 메쉬형 집전체인 것을 사용할 수 있다. 그리고, 이러한 외부집전체로는 스테인리스스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성탄소, 구리; 카본, 니켈, 티탄 또는 은으로 표면 처리된 스테인리스스틸; 알루미늄-카드뮴합금; 도전재로 표면 처리된 비전도성 고분자; 전도성 고분자; Ni, Al, Au, Ag, Al, Pd/Ag, Cr, Ta, Cu, Ba 또는 ITO(indium tin oxide)인 금속분말을 포함하는 금속 페이스트; 또는 흑연, 카본블랙 또는 탄소나노튜브인 탄소분말을 포함하는 탄소 페이스트;로 제조된 것을 사용할 수 있다.
한편, 외부전극의 유연성 향상 및 전극 활물질층의 탈리를 방지하기 위해 외부전극의 외면에는 고분자 지지층이 형성될 수 있는데, 이때 상기 고분자 지지층의 재질과, 본원의 시트형의 패키징에 형성된 실란트 폴리머층이 서로 동일한 재질로 구성하여, 열 또는 압력이 수반되는 실링과정 중에, 외부전극과 시트형의 패키징이 완전히 밀착되도록 하여, 전지의 유연성 측면에서 더욱 유리하게 구현할 수도 있다.
상기 내부전극은 음극 또는 양극일 수 있으며, 상기 외부전극은 상기 외부전극과 대응하는 양극 또는 음극일 수 있다.
본 발명의 전극 활물질층은 집전체를 통해서 이온을 이동시키는 작용을 하고, 이들 이온의 이동은 전해질층으로부터의 이온의 흡장 및 전해질층으로의 이온의 방출을 통한 상호작용에 의한다. 이러한 전극 활물질층은, 음극 활물질층으로 천연흑연, 인조흑연, 탄소질재료; 리튬 함유 티타늄 복합 산화물(LTO), Si, Sn, Li, Zn, Mg, Cd, Ce, Ni 또는 Fe인 금속류(Me); 상기 금속류(Me)로 구성된 합금류; 상기 금속류(Me)의 산화물(MeOx); 및 상기 금속류(Me)와 탄소와의 복합체를 포함할 수 있고, 양극 활물질층으로 LiCoO2, LiNiO2, LiMn2O4, LiCoPO4, LiFePO4, LiNiMnCoO2 및 LiNi1 -x-y- zCoxM1yM2zO2(M1 및 M2는 서로 독립적으로 Al, Ni, Co, Fe, Mn, V, Cr, Ti, W, Ta, Mg 및 Mo로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나이고, x, y 및 z는 서로 독립적으로 산화물 조성 원소들의 원자 분율로서 0 ≤ x < 0.5, 0 ≤ y < 0.5, 0 ≤ z < 0.5, 0 < x+y+z ≤ 1임)을 사용 가능하다.
본 발명의 분리층은 전해질층 또는 세퍼레이터를 사용할 수 있다.
이러한 이온의 통로가 되는 전해질층으로는 PEO, PVdF, PMMA, PAN 또는 PVAc를 사용한 겔형 고분자 전해질 또는 PEO, PPO(polypropylene oxide), PEI(polyethylene imine), PES(polyethyle sulphide) 또는 PVAc(polyvinyl acetate)를 사용한 고체 전해질 등을 사용한다. 고체 전해질의 매트릭스(matrix)는 고분자 또는 세라믹 글라스를 기본골격으로 하는 것이 바람직하다. 일반적인 고분자 전해질의 경우에는 이온전도도가 충족되더라도 반응속도적 측면에서 이온이 매우 느리게 이동할 수 있으므로, 고체인 경우보다 이온의 이동이 용이한 겔형 고분자의 전해질을 사용하는 것이 바람직하다. 겔형 고분자 전해질은 기계적 특성이 우수하지 않으므로 이를 보완하기 위해서 기공구조 지지체 또는 가교 고분자를 포함할 수 있다. 본 발명의 전해질층은 분리막의 역할이 가능하므로 별도의 분리막을 사용하지 않을 수 있다.
본 발명의 전해질층은, 리튬염을 더 포함할 수 있다. 리튬염은 이온 전도도 및 반응속도를 향상시킬 수 있는데, 이들의 비제한적인 예로는, LiCl, LiBr, LiI, LiClO4, LiBF4, LiB10Cl10, LiPF6, LiCF3SO3, LiCF3CO2, LiAsF6, LiSbF6, LiAlCl4, CH3SO3Li, CF3SO3Li, (CF3SO2)2NLi, 클로로보란리튬, 저급지방족카르본산리튬 및 테트라페닐붕산리튬을 사용할 수 있다.
상기 세퍼레이터로는 그 종류를 한정하는 것은 아니지만 에틸렌 단독중합체, 프로필렌 단독중합체, 에틸렌-부텐 공중합체, 에틸렌-헥센 공중합체 및 에틸렌-메타크릴레이트 공중합체로 이루어진 군에서 선택된 폴리올레핀계 고분자로 제조한 다공성 기재; 폴리에스테르, 폴리아세탈, 폴리아미드, 폴리카보네이트, 폴리이미드, 폴리에테르에테르케톤, 폴리에테르설폰, 폴리페닐렌옥사이드, 폴리페닐렌설파이드 및 폴리에틸렌나프탈레이트로 이루어진 군에서 선택된 고분자로 제조한 다공성 기재; 또는 무기물 입자 및 바인더 고분자의 혼합물로 형성된 다공성 기재 등을 사용할 수 있다. 특히, 리튬이온 공급 코어부의 리튬이온이 외부전극에도 쉽게 전달되기 위해서는 상기 폴리에스테르, 폴리아세탈, 폴리아미드, 폴리카보네이트, 폴리이미드, 폴리에테르에테르케톤, 폴리에테르설폰, 폴리페닐렌옥사이드, 폴리페닐렌설파이드 및 폴리에틸렌나프탈레이트로 이루어진 군에서 선택된 고분자로 제조한 다공성 기재에 해당하는 부직포 재질의 세퍼레이터를 사용하는 것이 바람직하다.
이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 본 발명의 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.
실시예
음극 활물질로서 흑연, 도전재로서 덴카블랙 및 바인더로서 PVdF가 각각 70 중량%, 5 중량% 및 25 중량%로 이루어진 음극 활물질 슬러리를 제조한 후, 상기 음극 활물질 슬러리를 지름이 250 ㎛인 구리의 와이어형 집전체의 외면에 코팅하여, 음극 활물질층이 형성된 와이어형 내부전극을 제조하였다.
상기 제조된 와이어형 내부전극 4개를 교차하도록 나선형으로 권취함으로써, 중심부가 비어있는 스프링 형태의 리튬이온 공급 코어부의 존재가 가능한 내부전극을 형성하였다.
그 후, 상기 내부전극의 외면을 둘러싸도록, 세퍼레이터 시트를 권취하여 분리층을 형성하였다.
양극 활물질로서 LiCoO2, 도전재로서 덴카블랙 및 바인더로서 PVdF가 각각 80 중량%, 5 중량% 및 15 중량%가 NMP용매에 분산된 양극 활물질 슬러리를 제조한 후, 상기 양극 활물질 슬러리를 알루미늄 포일인 시트형의 집전체의 일면에 코팅하여 건조시킨 후, 폭이 2 mm가 되도록 재단함으로써 시트형의 이차전지용 양극을 제조하였다.
그 후, 상기 분리층의 외면에 상기 시트형의 이차전지용 양극을 나선형으로 권취함으로써 케이블형 전극조립체를 제조하였다.
이어서, 폴리에틸렌테레프탈레이트 재질로 이루어지고, 폭이 2 mm인 시트형의 테이프를, 상기 나선형으로 권취된 시트형의 이차전지용 양극간의 계면상에 형성되도록 나선형으로 권취함으로써 테이핑층을 형성하였다.
이어서, 상기 테이핑층의 외면에, 수분 차단층이 형성된 열수축 튜브를 형성시킨 후, 열을 가하여 수축시킴으로써 보호피복층을 형성하였다.
그 후, 비수전해액(1M LiPF6, EC:PC:DEC=1:1:1(부피비))을, 주사기를 이용하여 내부전극의 중심부에 주입함으로써 리튬이온 공급 코어부를 형성하였으며, 이후 완전히 밀봉함으로써 케이블형 이차전지를 제조하였다.
비교예
나선형으로 권취된 시트형의 이차전지용 양극의 외부면에 테이핑층을 형성하지 않고, 바로 수분 차단층이 형성된 열수축 튜브를 형성시키는 것을 제외하고는 실시예와 동일한 방법으로 케이블형 이차전지를 제조하였다.
케이블형 이차전지의 반복 굽힘 시험
실시예 및 비교예에 따라 제조된 케이블형 이차전지의 반복 굽힘 시험을 진행하였다. 이때, 굽힘 곡률 반경 R값을 15 mm로 하여 테스트를 진행하였고, 그 결과를 도 8에 도시하였다.
도 8을 참고하면, 실시예의 경우 3,000 카운트까지 반복 굽힘 시험을 진행했음에도 저항 증가가 없었지만, 비교예의 경우 2,300 카운트 정도에서 저항 증가 현상이 나타났음을 알 수 있다. 테이핑층의 형성으로 인해, 실시예의 케이블형 이차전지의 굽힘 특성이 더욱 강화되었음을 알 수 있다.
한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.

Claims (18)

  1. 내부전극, 상기 내부전극의 외면을 둘러싸며 형성되고, 전극의 단락을 방지하는 분리층 및 상기 분리층을 둘러싸며 형성된 외부전극을 포함하는 케이블형 전극 조립체;
    시트형의 테이프가 상기 케이블형 전극 조립체의 외면을 둘러싸며 나선형으로 권취되어 형성된 테이핑층; 및
    상기 테이핑층의 외면을 둘러싸며 형성된 패키징을 포함하는 케이블형 이차전지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 시트형의 테이프는 일측 방향으로 연장된 스트립 구조인 것을 특징으로 하는 케이블형 이차전지.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 시트형의 테이프가 서로 겹치도록 나선형으로 권취되어 형성된 것을 특징으로 하는 케이블형 이차전지.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 시트형의 테이프는 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리프로필렌, 열가소성 폴리우레탄 및 테프론으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물로 이루어진 것을 특징으로 하는 케이블형 이차전지.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 시트형의 테이프는 전해액 함침 후에도 접착력을 유지할 수 있는 본딩(bonding)층을 포함하는 것을 특징으로 하는 케이블형 이차전지.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 본딩층은, 폴리아크릴레이트, 폴리이미드, 폴리아미드, 폴리아크릴로니트릴, 시아노 아크릴레이트 및 에폭시로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물로 이루어진 것을 특징으로 하는 케이블형 이차전지.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 외부전극은, 상기 분리층의 외면을 둘러싸며 나선형으로 권취되어 형성된 시트형의 외부전극인 것을 특징으로 하는 케이블형 이차전지.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 시트형의 외부전극은 일측 방향으로 연장된 스트립 구조인 것을 특징으로 하는 케이블형 이차전지.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 시트형의 테이프는, 상기 나선형으로 권취되어 형성된 시트형의 외부전극간의 계면상에 형성된 것을 특징으로 하는 케이블형 이차전지.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 패키징은, 상기 테이핑층의 외면을 둘러싸며 나선형으로 권취되어 형성된 시트형의 패키징인 것을 특징으로 하는 케이블형 이차전지.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 시트형의 패키징은, 일측 방향으로 연장된 스트립 구조인 것을 특징으로 하는 케이블형 이차전지.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 시트형의 패키징은, 서로 겹치도록 나선형으로 권취되어 형성된 것을 특징으로 하는 케이블형 이차전지.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 시트형의 패키징은, 수분 차단성 필름, 상기 수분 차단성 필름의 일면에 형성된 제1 실란트 폴리머층, 및 상기 수분 차단성 필름의 타면에 형성된 제2 실란트 폴리머층을 구비하는 것을 특징으로 하는 케이블형 이차전지.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제1 실란트 폴리머층과, 상기 제2 실란트 폴리머층이 서로 동일한 재질로 형성된 것을 특징으로 하는 케이블형 이차전지.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 시트형의 패키징은, 상기 수분 차단성 필름과 상기 제1 실란트 폴리머층의 사이, 또는 상기 수분 차단성 필름과 상기 제2 실란트 폴리머층의 사이에 형성된 기계적 지지층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 케이블형 이차전지.
  16. 제10항에 있어서,
    상기 나선형으로 권취되어 형성된 시트형의 패키징 외면 전체를 둘러싸는 열수축 튜브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 케이블형 이차전지.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 내부전극은, 전해질을 포함하는 리튬이온 공급 코어부, 상기 리튬이온 공급 코어부의 외면을 둘러싸며 형성된 열린 구조의 내부집전체, 및 상기 내부집전체의 표면에 형성된 내부전극 활물질층을 구비하는 것을 특징으로 하는 케이블형 이차전지.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 열린 구조의 내부집전체는, 권취된 와이어형 집전체, 권취된 시트형 집전체 또는 메쉬형 집전체인 것을 특징으로 하는 케이블형 이차전지.
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