WO2018004229A1 - 높은 에너지 밀도를 가진 전기화학 에너지 소자 및 그 제조 방법 - Google Patents

높은 에너지 밀도를 가진 전기화학 에너지 소자 및 그 제조 방법 Download PDF

Info

Publication number
WO2018004229A1
WO2018004229A1 PCT/KR2017/006753 KR2017006753W WO2018004229A1 WO 2018004229 A1 WO2018004229 A1 WO 2018004229A1 KR 2017006753 W KR2017006753 W KR 2017006753W WO 2018004229 A1 WO2018004229 A1 WO 2018004229A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
conductor
active material
positive electrode
negative electrode
cathode
Prior art date
Application number
PCT/KR2017/006753
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
이창규
Original Assignee
이창규
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 이창규 filed Critical 이창규
Publication of WO2018004229A1 publication Critical patent/WO2018004229A1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/64—Carriers or collectors
    • H01M4/66—Selection of materials
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/056—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/058—Construction or manufacture
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/64—Carriers or collectors
    • H01M4/66—Selection of materials
    • H01M4/661—Metal or alloys, e.g. alloy coatings
    • H01M4/662—Alloys
    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Definitions

  • the present invention relates to an electrochemical energy device capable of charging and discharging electrical energy by an electrochemical reaction and a method of manufacturing the same.
  • lithium primary batteries have a high voltage and high energy density as compared to conventional aqueous batteries, and are widely applied in terms of size and weight.
  • Such lithium primary batteries are mainly used for the main power supply and backup power supply of portable electronic devices.
  • Another battery, a lithium secondary battery is an energy storage device capable of charging and discharging using an electrode material having excellent reversibility.
  • Lithium secondary batteries are manufactured in various shapes according to their applications. For example, lithium secondary batteries are packaged and manufactured into cylindrical, square, and pouch types. Since the pouch type secondary battery can be reduced in weight, related technologies are being steadily developed.
  • a pouch-type lithium secondary battery accommodates an electrode assembly in a pouch packaging material having a space for accommodating an electrode assembly, and then seals the pouch packaging material to form a pouch bare cell, and to the pouch bare cell. It can be manufactured by attaching an accessory such as a protective circuit module to form a pouch core pack.
  • a pouch type lithium secondary battery not only restricts the shape and size of the lithium secondary battery in terms of packaging, but also restricts the energy density of the secondary battery itself and forms a thin thickness for application to various electronic products. There is a limit to this.
  • the present invention has been made to solve the problems described above, the object of the present invention is relatively high energy density, a thin thickness can be formed for a predetermined volume, it is possible to compact configuration, simplifying the packaging process It is possible to provide an electrochemical energy device having a high energy density that can be easily manufactured, and a method of manufacturing the same.
  • Electrochemical energy device having a high energy density of the present invention for achieving the object as described above, the anode conductor; A cathode active material laminated on the cathode conductor; A cathode conductor disposed to be spaced apart from the conductor for the cathode and disposed to face the cathode active material; An electrolyte interposed between the positive electrode active material and the negative electrode conductor; And a sealing part formed to surround the circumference of the cathode active material and the electrolyte. It is made to include, characterized in that it does not contain a negative electrode active material.
  • the cathode conductor is characterized in that formed of any one material of Cu, Ni, stainless steel (STS) and alloys thereof.
  • the cathode conductor is characterized in that formed of any one of Al, Sn, Ag, Au, Mg, Zn, alloys thereof and SnO x (0 ⁇ x ⁇ 2).
  • an alloy layer is formed on an upper surface of the cathode conductor.
  • the alloy layer is characterized in that the lithium alloy.
  • the upper surface of the negative electrode conductor is characterized in that the surface irregularities formed.
  • the upper surface of the conductor for the cathode is characterized in that the ion conductive coating layer is formed.
  • the ion conductive coating layer Nafion (ion), ionomer (single ion conductor), single ion conductor (single ion conductor), ion conductive polymer, ion conductive hydrophilic polymer, a polymer containing a liquid electrolyte or crosslinked thereof It features.
  • the sealing unit may include: a partition wall formed to surround a circumference of the cathode active material and the electrolyte; And junctions formed between the barrier rib and the anode conductor and between the barrier rib and the cathode conductor, respectively. Characterized in that comprises a.
  • the sealing part is characterized in that it comprises a junction formed by bonding the laminate film layer formed on the lower surface of the peripheral portion of the positive electrode conductor and the laminate film layer formed on the upper surface of the peripheral portion of the negative electrode conductor.
  • the electrolyte is characterized in that the solid electrolyte.
  • the electrolyte is characterized in that the electrolyte solution.
  • the negative electrode conductor is formed with an electrolyte injection hole penetrating the upper and lower surfaces, the electrolyte injection hole is characterized in that the sealing sealing member is coupled.
  • step SA10 the positive electrode active material is coated or coated on the lower surface of the positive electrode conductor, the solid electrolyte is characterized in that the coating or coating on the lower surface of the positive electrode active material or the upper surface of the negative electrode conductor.
  • the sealing part may be formed by thermally fusion between the laminate film layer formed on the lower surface of the anode conductor and the laminate film layer formed on the upper surface of the anode conductor.
  • the method of manufacturing an electrochemical energy device having a high energy density of the present invention is disposed spaced apart to face the lower side of the positive electrode conductor having a positive electrode active material formed on the lower surface, the conductor for the negative electrode so as to face the positive electrode active material And disposing a partition wall between the periphery of the anode conductor and the periphery of the cathode conductor;
  • SB30 step of filling an electrolyte in the space between the positive electrode active material and the negative electrode conductor Characterized in that comprises a.
  • the partition wall is bonded to the anode conductor and the cathode conductor by thermal fusion.
  • the electrolyte injection hole is sealed by a sealing member.
  • the electrochemical energy device having a high energy density of the present invention and a method of manufacturing the same have a relatively high energy density with respect to a predetermined volume, and have a thin thickness to form a compact configuration.
  • 1 to 6 are cross-sectional schematic diagrams illustrating embodiments of the high energy density electrochemical energy device of the present invention.
  • FIG. 7 and 8 are cross-sectional schematic diagrams illustrating first embodiments of a method of manufacturing an electrochemical energy device having a high energy density of the present invention.
  • FIG. 9 is a schematic cross-sectional view of a second embodiment of a method of manufacturing an electrochemical energy device having a high energy density of the present invention.
  • Figure 10 is a schematic cross-sectional view showing another embodiment of a method of manufacturing an electrochemical energy device having a high energy density of the present invention.
  • Example 11 is a graph showing the discharge capacity retention rate characteristics according to the discharge rate of the electrochemical energy storage device according to Example 1 of the present invention.
  • Example 12 is a graph showing the charge and discharge cycle life characteristics of the electrochemical energy device manufactured according to Example 1 of the present invention.
  • 1 to 6 are cross-sectional schematic diagrams illustrating embodiments of the high energy density electrochemical energy device of the present invention.
  • the electrochemical energy device having the high energy density of the present invention includes a conductor for anode 100; A cathode active material 200 formed on the cathode conductor 100; A cathode conductor 400 disposed spaced apart from the cathode conductor 100 so as to face the cathode active material 200; An electrolyte 300 interposed between the positive electrode active material 200 and the negative electrode conductor 400; And a contact surface of the cathode active material 200 and the electrolyte 300, the upper surface of which is in contact with the cathode conductor 100, and the lower surface of the cathode active material 200 that is in contact with the cathode conductor 400.
  • the sealing part 500 It is made to include, and may not include the negative electrode active material.
  • the positive electrode conductor 100 is one of the elements constituting the external shape of the electrochemical energy device, and may be formed of a material having excellent electrical conductivity to be a positive electrode current collector.
  • the anode conductor 100 may be formed of, for example, a metal plate such as stainless steel (STS), aluminum, or silver, or an alloy thereof.
  • the positive electrode active material 200 may be formed to be stacked on the lower surface of the positive electrode conductor 100 as shown, and may be integrally formed with the positive electrode active material 200 attached to the positive electrode conductor 100. have.
  • the cathode active material 200 includes at least two-component oxides and phosphates including at least one of lithium, nickel, cobalt, chromium, magnesium, strontium, vanadium, lanthanum, cerium, iron, cadmium, lead, and manganese. ), Sulfide, fluoride or a combination thereof.
  • this is merely illustrative and the present invention is not limited thereto.
  • the positive electrode active material includes at least two or more of cobalt, copper, nickel, and manganese suitable for a lithium secondary battery capable of reversible occlusion and release of lithium, and includes O, F, S, P, and combinations thereof. It may be a three-component or more lithium compound containing at least one nonmetallic element selected from the group consisting of.
  • the positive electrode active material 200 may be formed by being bonded to the composite having a porous structure, and the composite having the porous structure may be impregnated with a liquid electrolyte so that an electrolyte may exist in the pores of the composite.
  • the cathode active material 200 may include a conductive material
  • the conductive material may include carbon black, ultrafine graphite particles, fine carbon such as acetylene black, nano metal particle paste, and indium tin oxide (ITO) paste. This can be
  • the negative electrode conductor 400 is one of the elements constituting the external shape of the electrochemical energy device together with the positive electrode conductor 100, and may be formed of a material having excellent electrical conductivity to become a negative electrode current collector.
  • the cathode conductor 100 may be formed of, for example, a plate made of a metal material or an alloy thereof.
  • the negative electrode conductor 400 may be disposed to face the positive electrode conductor 100, and spaced apart from the lower side of the positive electrode conductor 100 and the positive electrode active material 200, and the negative electrode conductor 400. Can be arranged.
  • the electrolyte 300 is interposed between the positive electrode active material 200 and the negative electrode conductor 400, and the electrolyte 300 is filled between the positive electrode active material 200 and the negative electrode conductor 400 which are spaced apart from each other. 300 may be formed to contact the positive electrode active material 200 and the negative electrode conductor 400. In addition, the electrolyte 300 may be formed in various ways, and movement of ions between the positive electrode active material 200 and the negative electrode conductor 400 may be performed without directly contacting the positive electrode active material 200 and the negative electrode conductor 400. It can play a role in making it possible.
  • the encapsulation part 500 is formed to be in contact with the positive electrode conductor 100 and the negative electrode conductor 400 so as to seal the contact surface, and is formed to surround the circumference of the positive electrode active material 200 and the electrolyte 300. It may serve to seal the moisture, air, foreign matters, and the like into the positive electrode active material 200 and the electrolyte 300.
  • the sealing part 500 may have an upper surface in contact with a lower surface of the circumferential portion 110 of the anode conductor 100, and the contact surface may be sealed. In contact with the contact surface can be sealed.
  • the inner side surface of the sealing part 500 may be formed to contact the positive electrode active material 200 and the electrolyte 300.
  • the sealing part 500 may be variously formed to seal between the circumferential part 110 of the anode conductor 100 and the negative circumference part 410.
  • the sealing part 500 may serve to separate the cathode 100 and the cathode conductor 400 from being in direct contact with each other, and the outer side surface of the sealing part 500 may be exposed to the outside. have.
  • the positive electrode conductor 100, the negative electrode conductor 400, and the sealing part 500 may form the overall appearance of the electrochemical energy device of the present invention. That is, the positive electrode conductor 100 and the negative electrode conductor 400 are packages that constitute an external appearance of the electrochemical energy element, and are external to the positive electrode conductor 100 and the negative electrode conductor 400.
  • the exposed surface can be a terminal for electrical connection with an electrical circuit or other electrochemical energy device.
  • the electrochemical energy device of the present invention is characterized in that it does not include a negative electrode active material that forms a separate layer structure on the negative electrode conductor 400. That is, the negative electrode active material layer is not formed on the upper surface of the negative electrode conductor 400, and thus, the negative electrode conductor 400 itself may serve as a negative electrode current collector and at the same time serve as a negative electrode active material.
  • the negative electrode active material is a key component that generates electricity by flowing a current through an external circuit while reversibly occluding and releasing lithium ions from the positive electrode, and in particular, an electrochemical energy device that is a secondary battery. Is essential for the storage and release of lithium ions.
  • the negative electrode active material may include carbon-based materials such as low crystalline carbon or high crystalline carbon, and the carbon-based materials have a layered structure capable of reversibly absorbing lithium ions, so that the negative electrode active material is low in volume change and excellent in reversibility. It is possible to effectively implement the occlusion and release of lithium ions, which should be intrinsically essential.
  • the negative electrode active material is essentially included in the electrochemical energy device, even if the improved negative electrode active material is included, the negative electrode is essentially caused by the limited reversibility of the negative electrode active material and the stress and volume change accumulated in the negative electrode active material due to repeated charging and discharging.
  • the weak mechanical durability of the active material has a problem that can limit the life of the electrochemical energy device and can no longer improve the energy density.
  • the present invention has the advantage that the negative electrode is formed of only the conductor for the negative electrode by removing the negative electrode active material, the structural rigidity is improved, the durability is improved and the crack does not occur to increase the service life.
  • the electrochemical energy device of the present invention since the negative electrode is composed of only the conductor for the negative electrode without the negative electrode active material, the thickness of the negative electrode can be formed thin, so the overall thickness can be formed in a very thin, compact configuration is possible. Manufacturing can be easy. And it can be formed with a relatively high energy density (large capacity) for a given volume. In addition, there is no pouch, can, and cover that surrounds the outside of the anode and cathode conductors, and thus, a simple structure and a very slim electrochemical energy device may be formed.
  • LiCoO 2 as a positive electrode active material, polyvinylidene fluoride (PVdF) as a binder and carbon as a conductive material were mixed in a weight ratio of 96: 2: 2, and then dispersed in N-methyl-2-pyrrolidone to prepare a positive electrode slurry. It was. The slurry was coated on an aluminum foil having a thickness of 15 ⁇ m, dried, and rolled to prepare a positive electrode. At this time, the weight of the anode coated on aluminum foil was adjusted to 20mg / cm2.
  • Artificial graphite as a negative electrode active material polyvinylidene fluoride (PVdF) as a binder and carbon as a conductive material were mixed in a weight ratio of 90: 6: 4, and then dispersed in N-methyl-2-pyrrolidone to prepare a negative electrode slurry.
  • the slurry was coated on a copper foil having a thickness of 10 ⁇ m, dried, and rolled to prepare a negative electrode. At this time, the weight of the negative electrode coated on the copper foil was adjusted to 11mg / cm2.
  • a separator made of polyethylene (PE) was inserted between the prepared electrodes and inserted into an aluminum pouch.
  • the pouch-type lithium secondary battery was manufactured by inject
  • the same positive electrode as in Comparative Example 1 was used, and an aluminum foil having a thickness of 20 ⁇ m was used as a conductor for the negative electrode.
  • a battery assembly was manufactured by inserting a separator made of polyethylene (PE) between the positive electrode and the negative electrode conductor and compressing the same. The battery assembly was inserted into an aluminum pouch to inject the same electrolyte as Comparative Example 1, and then sealed to prepare a lithium secondary battery.
  • PE polyethylene
  • the discharge rate characteristics of the lithium secondary batteries prepared in Comparative Example 1 and Example 1 were compared.
  • the charging condition of each battery was charged at a rate of 1 C-rate under CC (constant current) / CV (constant voltage) conditions up to 4.2V and the end current condition was 0.2C.
  • C-rate is the discharge rate, it can be expressed as the discharge capacity per unit time.
  • the discharge rate was measured by changing the capacity retention rate according to the C-rate change by setting the discharge capacity at 0.1 C-rate as 100%.
  • Example 1 of the present invention since the negative electrode active material and the binder material are not used, there is no contact resistance in the negative electrode and rapid electron movement occurs during charging and discharging. Therefore, the discharge rate of the battery is greatly improved.
  • the electrochemical energy device without the negative electrode active material of the present invention has an advantage in high rate discharge as compared to the electrochemical energy device using the conventional negative electrode active material as shown in FIG. 11.
  • the heat generation of the battery is reduced, thereby improving energy efficiency, preventing deterioration of components constituting the battery, and increasing its lifespan.
  • the charge and discharge cycle life characteristics of the electrochemical energy device manufactured in Example 1 are shown in FIG. 12. As shown in FIG. 12, even if the number of charge / discharge cycles exceeds 100, the battery has stable life characteristics with little capacity drop. Since the electrochemical device of the present invention does not have a negative electrode active material layer formed separately, there is no problem of desorption of the negative electrode active material layer from the current collector. It can be seen that.
  • the cathode conductor 400 may be formed of any one material of Al, Sn, Ag, Au, Mg, Zn, an alloy thereof, and SnO x (0 ⁇ x ⁇ 2).
  • it may be Al, Zn, Sn, SnO x .
  • the cathode conductor 400 is a conductor that can conduct electricity well, and is made of any one of Al, Sn, Ag, Au, Mg, Zn, an alloy thereof, and SnO x (0 ⁇ x ⁇ 2). Can be formed.
  • the SnO x may be a stoichiometric or non-stoichiometric tin oxide, where 0 ⁇ X ⁇ 2.
  • the electrochemical energy device of the present invention can be a secondary battery having high energy density and durability.
  • the capacity per unit volume and the capacity per unit weight may be larger than those of a battery using a conventional negative electrode active material.
  • an alloy layer 451 is formed on the upper surface of the negative electrode conductor 400, and an alloy layer 451 is disposed between the negative electrode conductor 400 and the electrolyte 300, and the alloy layer 451. ) May be in contact with the electrolyte 300.
  • the alloy layer may be a lithium alloy, an alloy layer in the form of a film, and may be in the form of particles and foam.
  • the alloy layer 451 is formed such that the alloy layer 451 is coupled to the cathode conductor 400 by mechanically compressing or welding a lithium deposition, electroplating, or lithium alloy thin film onto the anode conductor. can do.
  • the alloy layer 451 formed on the upper surface of the negative electrode conductor 400 is a negative electrode conductor 400 in which a lithium alloy layer is formed on the surface by dipping the negative electrode conductor 400 in a lithium plating solution. Can be prepared. Further, by rolling a lithium alloy or an aluminum alloy on the surface of the negative electrode conductor 400, the negative electrode conductor 400 in which the alloy layer 451 is formed can be manufactured.
  • the upper surface of the cathode conductor 400 may preferably form a lithium metal and a thin film alloy layer, and the thickness of the thin film alloy layer 451 may be 1 nm to 10 ⁇ m.
  • the alloy layer may perform the same function as the negative electrode active material.
  • the capacity is small while the thin film alloy
  • the layer may have the advantage of having a higher capacity than the carbon material.
  • the metal-based negative electrode active material has a problem in that stress accumulation and cracking occur due to volume change during charge and discharge
  • the alloy layer 451 has a negative electrode conductor on the upper surface of the negative electrode conductor 400.
  • surface irregularities 452 may be formed on an upper surface of the cathode conductor 400.
  • the surface irregularities may be formed by immersing the conductor for the negative electrode in a chemical solvent to induce surface corrosion.
  • the surface irregularities may be formed by etching the surface by applying an energy such as an electron beam, sputtering, etc. to the surface of the cathode conductor.
  • the surface irregularities may be manufactured by processing in a regular pattern form using a lathe machining technique.
  • the surface unevenness 452 is formed on the upper surface of the negative electrode conductor 400, thereby increasing the surface area of the upper surface of the negative electrode conductor 400.
  • the concave valley portion of the surface irregularities 452 may be filled with an electrolyte solution for the movement of ions.
  • the surface irregularities 452 may enable more efficient charging and discharging.
  • the unevenness may be 0.1 ⁇ m to 20 ⁇ m, and preferably 1 ⁇ m to 10 ⁇ m.
  • an ion conductive coating layer 453 is formed on the upper surface of the negative electrode conductor 400 in a state of being in close contact or adhesion, and thus an ion conductive coating layer 453 is disposed between the negative electrode conductor 400 and the electrolyte 300. Is disposed, and the ion conductive coating layer 453 may be in contact with the electrolyte 300.
  • an ion conductive coating layer 453 may be formed on the upper surface of the cathode conductor 400 at a thickness of about 1 nm to 5 ⁇ m, and in this case, a plurality of pores may be formed in the ion conductive coating layer 453.
  • the pores may be filled with an electrolyte solution for movement of ions, and may be a coating layer of a material capable of conducting ions from the electrolyte 300 to the anode conductor 400 without the pores.
  • the ion conductive coating layer 453 can prevent cracking of the conductor 400 for the negative electrode, and reduce the capacity drop by catching particles that can be dropped from the conductor 400 for the negative electrode according to repeated charge and discharge.
  • the negative electrode conductor 400 may not be in direct contact with the electrolyte 300, thereby preventing a reaction that may occur between the negative electrode conductor 400 and the electrolyte 300.
  • a porous film layer may be further included on the upper surface of the negative electrode conductor.
  • the porous film layer serves as a separator that separates the conductor for the anode and the cathode, and the inside of the pore may be filled with an electrolyte to become a passage for transferring ions.
  • the porous film may be a porous film made of polyethylene, polypropylene, polyethylene terephthalate or a combination thereof or a film of nonwoven structure.
  • the encapsulation part 500 may include: a partition wall 510 formed around the cathode active material 200 and the electrolyte 300; And a junction part 520 formed between the partition wall 510 and the anode conductor 100 and between the partition wall 510 and the cathode conductor 400, respectively. It may be made, including.
  • the sealing part 500 may include, for example, a partition wall 510 and a junction part 520.
  • the partition wall 510 may be formed in a ring shape, and the partition wall 510 is interposed between the circumference portion 110 of the anode conductor 100 and the circumference portion 410 of the cathode conductor 400. It may be formed in an intimate form, and the cathode active material 200 and the electrolyte 300 may be enclosed and blocked by the partition 510.
  • the partition wall 510 may be sealed by the upper surface of the partition wall 510 bonded to the lower surface of the peripheral portion 110 of the cathode conductor 100 by the junction part 520, and the lower surface of the partition wall 510 may be the cathode conductor 400. It may be sealed by the junction 520 on the upper surface of the circumference 410 of the).
  • the junction part 520 may be formed in various ways such as an adhesive, and the partition wall 510 is formed of a thermoplastic resin, and the upper and lower surfaces of the partition wall 510 are melted through heat fusion to form a positive electrode conductor 100 and a negative electrode. It may be formed of a junction portion 520 that is attached to and bonded to the conductor 400.
  • the sealing part 500 is a laminate film formed on the laminate film layer 120 formed on the lower surface of the peripheral portion 110 of the positive electrode conductor 100 and the upper surface of the peripheral portion 410 of the negative electrode conductor 400.
  • the junctions 121 and 421 formed by bonding the layer 420 may be formed.
  • the laminate film layer 120 is formed on the lower surface of the circumferential portion 110 of the positive electrode conductor 100, and the laminate is laminated on the upper surface of the circumferential portion 410 of the negative electrode conductor 400 in advance.
  • the laminated film layers 120 and 420 may be melted and bonded through heat fusion to form the bonding parts 121 and 421.
  • the laminate film layers 120 and 420 are partially melted and solidified, so that the bonding parts 121 and 421 are integrally formed. By being formed, it may be formed as an integral sealing part 500.
  • the material of the laminate film layer may be composed of polyethylene, polypropylene, thermoplastic polyolefin, ethylene vinyl copolymer, ethylene vinyl acetate copolymer, polyolefin grafted with maleic anhydride, ethylene acrylate copolymer, and combinations thereof.
  • the electrolyte 300 may be a solid electrolyte 310.
  • the electrolyte 300 may be formed of a solid electrolyte 310 in a solid state and may be easily manufactured. Even if the electrochemical energy device of the present invention is bent, the positive electrode active material 200 and the negative electrode may be formed by the solid electrolyte 310. Direct contact of the dragon conductor 400 may be prevented at the source.
  • the solid electrolyte 310 may be, for example, a polymer electrolyte, and may be formed in a form in which an electrolyte solution is impregnated into the polymer matrix having a porous structure. It may also be a gel polymer electrolyte prepared through thermal crosslinking and UV crosslinking.
  • the polymer electrolyte may further include ceramic particles such as alumina, magnesium oxide, titanium oxide, and silica. The ceramic particles may be 50 ⁇ m in size at 10 nm.
  • the electrolyte 300 may be an electrolyte solution 320.
  • the electrolyte 300 is formed of an electrolyte solution 320 in a liquid state, and the electrolyte solution 320 may be completely in contact with the cathode active material 200 and the anode conductor 400. Movement of ions between the sides may be easy.
  • an electrolyte injection hole 430 penetrating the upper and lower surfaces is formed in the cathode conductor 400, and a sealing sealing member 440 may be coupled to the electrolyte injection hole 430.
  • the electrolyte 300 when the electrolyte 300 is formed of the electrolyte solution 320 in a liquid state, the positive electrode conductor 100 and the negative electrode conductor 400 having the positive electrode active material 200 formed on one surface thereof are provided. ) To seal the sealed part 500 so that an empty space is formed between the positive electrode active material 200 and the negative electrode conductor 400, and then to inject the electrolyte 300 into the empty space to be filled.
  • An electrolyte injection hole 430 is formed in the cathode conductor 400, and after filling the electrolyte 320, the electrolyte injection hole 430 may be sealed by the sealing member 440.
  • the sealing member 440 may be coupled to the electrolyte injection hole 430 to seal the electrolyte injection hole 430.
  • the electrolyte injection hole 430 may be sealed in various forms, and the sealing member 440 may also be various. Can be formed.
  • the cathode active material 200 may be primary particles or secondary particles in which the primary particles are aggregated or sintered.
  • the cathode active material 200 may further include a shell layer coated on the surface of the primary particles or the secondary particles.
  • the shell layer may comprise a metal, an oxide of the metal, a hydroxide, a hydride, a hydrocarbonate or a mixture thereof.
  • the shell layer may have an amorphous, polycrystalline or mixed phase thereof, but the present invention is not limited thereto.
  • the metal of the shell layer may be Mg, Al, Co, K, Na, Ca, Si, Ti, V, Sn, Ge, Ga, B, As, Zr or mixtures thereof.
  • the shell layer may be formed by dipping and stirring the constituent particles of the shell layer in a dispersion solvent in which the active material for positive electrode is dispersed, or spray depositing the dispersion solvent. If necessary, a process such as calcination or heat treatment may be further performed.
  • the cathode conductor 400 may be formed of any one material of Cu, Ni, stainless steel (STS), or an alloy thereof.
  • the negative electrode active material does not include a negative electrode active material, it is possible to greatly increase energy density compared to an electrochemical energy device including a negative electrode active material.
  • the preferred conductor for the negative electrode may be Cu.
  • a conventional cathode, Cu, Ni, stainless steel (STS) or alloys thereof is prepared by applying a negative electrode active material using a current collector for a negative electrode.
  • a current collector for a negative electrode Compared with the conventional electrochemical energy device using the cathode can exhibit a more improved charging capacity and energy density, and the overall thickness can be formed in a very thin thin form allows a compact configuration. Due to the above advantageous effects, in electrochemical energy devices in which Cu, Ni, stainless steel (STS) or alloys thereof are used, a feature including a positive electrode active material but no negative electrode active material is characterized by a higher charge capacity and a greater number of available materials. It has a very important meaning in the field of electrochemical energy devices requiring charge / discharge number and thinner thickness.
  • FIG. 7 and 8 are cross-sectional schematic diagrams illustrating first embodiments of a method of manufacturing an electrochemical energy device having a high energy density of the present invention.
  • the method of manufacturing an electrochemical energy device having a high energy density includes a conductor for anode 100, a cathode active material 200, a solid electrolyte 310 and a cathode conductor from the upper side to the lower side.
  • SA10 step of arranging 400 to be arranged in order An SA20 step of forming a laminate by pressing the positive conductor 100, the positive electrode active material 200, the solid electrolyte 310, and the negative electrode conductor 400 in a direction in which the contact surfaces are in close contact with each other; And a sealing part 500 for sealing a circumference of the laminate, wherein the sealing part 500 forms a circumference portion 110 of the positive electrode conductor 100 and a circumference portion of the negative electrode conductor 400.
  • step SA10 the cathode conductor 100, the cathode active material 200, the solid electrolyte 310, and the anode conductor 400 may be arranged in order.
  • step SA20 the positive electrode conductor 100, the positive electrode active material 200, the solid electrolyte 310, and the negative electrode conductor 400 are pressed in an up and down direction in which the contact surfaces are brought into close contact with each other to form a laminate. Can be.
  • the sealing part 500 may be formed to seal the circumference of the laminate.
  • the sealing unit 500 is formed to seal between the circumferential portion 110 of the positive electrode conductor 100 and the circumferential portion 110 of the negative electrode conductor 400, and the positive electrode active material 200 and
  • the circumference of the solid electrolyte 310 may be formed to be sealed in a form in which the sealing part 500 is surrounded.
  • the positive electrode active material 200 and the solid electrolyte 310 may be completely sealed by the positive electrode conductor 100, the negative electrode conductor 400, and the sealing part 500.
  • the sealing part 500 may be formed by various methods.
  • the sealing part 500 may be formed by applying an adhesive or a sealing material such as a gel or a paste and curing the same.
  • the positive electrode conductor 100 and the negative electrode conductor 400 are fixed by the sealing part 500 to be kept in a state in which the laminate is in close contact without opening in the vertical direction. have.
  • the configuration can be simplified to simplify the packaging process can be easy to manufacture the electrochemical energy device.
  • step SA10 the positive electrode active material 200 is coated or coated on the lower surface of the positive electrode conductor 100, and the solid electrolyte 310 is the lower surface of the positive electrode active material 200 or the negative electrode conductor 400. It may be applied or coated on the upper surface of the.
  • the positive electrode active material 200 may be coated or coated on the lower surface of the positive electrode conductor 100 so that the positive electrode active material 200 may be integrally formed on the lower surface of the positive electrode conductor 100.
  • the solid electrolyte 310 is coated or coated on the lower surface of the positive electrode active material 200 to form the positive electrode active material 200 on the lower surface of the positive electrode conductor 100 and the solid electrolyte 310 on the lower surface of the positive electrode active material 200.
  • the cathode active material 200 may be coated or coated on the lower surface of the cathode conductor 100 to be integrally formed, and the solid electrolyte 310 may be integrally formed on the upper surface of the anode conductor 400. It may be.
  • the sealing part 500 may be formed by thermally fusion 420.
  • the laminated film layers 120 and 420 may be formed in advance on the lower surface of the circumference 110 of the positive electrode conductor 100 and the upper surface of the circumference 410 of the negative electrode conductor 400 before the SA10 step.
  • the sealing part 500 may be formed by thermally fusion using the laminate film layers 120 and 420.
  • the laminate film is pressed and heat-sealed by using a heating tool on the upper portion of the circumferential portion 110 of the positive electrode conductor 100 and the lower portion of the circumferential portion 410 of the negative electrode conductor 400.
  • the junction parts 121 and 421 formed by melting and solidifying the layers 120 and 420 may be formed as the sealing part 500.
  • the electrochemical device manufactured as described above may be used as a device by which packaging is completed by itself, and additionally connecting a connection terminal to the positive and negative electrode conductors of the electrochemical device to seal in a pouch of various materials. Packaging processes can be used.
  • FIG. 9 is a schematic cross-sectional view of a second embodiment of a method of manufacturing an electrochemical energy device having a high energy density of the present invention.
  • the method of manufacturing an electrochemical energy device having a high energy density of the present invention is disposed spaced apart from each other so as to face a lower side of the cathode conductor 100 having a cathode active material 200 formed on a lower surface thereof.
  • the cathode conductor 400 is disposed to face 200, and the partition 510 is disposed between the circumferential portion 110 of the anode conductor 100 and the circumferential portion 410 of the cathode conductor 400.
  • the positive electrode active material 200 and the negative electrode conductor 400 are separated from each other, such that the positive electrode conductor 100, the partition wall 510, and the negative electrode conductor 400 and the partition wall 510 are bonded to each other.
  • a cathode conductor 100 having a cathode active material 200 formed on a lower surface thereof is disposed on an upper side thereof, and a cathode conductor 400 is disposed to be spaced apart from a lower side thereof.
  • the partition wall 510 may be interposed between the 110 and the circumferential portion 410 of the cathode conductor 400.
  • the cathode conductor 100 and the partition wall 510 are bonded to each other to seal the contact surface, and the cathode conductor 400 and the partition wall 510 may be bonded to seal the contact surface.
  • the thickness height of the partition wall 510 is formed thicker than the thickness of the positive electrode active material 200 in the vertical direction, the positive electrode active material 200 and the negative electrode conductor 400 may be spaced apart.
  • the anode conductor 100, the partition wall 510, and the cathode conductor 400 and the partition wall 510 may be sealed by forming a junction 520 by bonding the contact surface in various ways.
  • the enclosure 500 may include a partition 510 and a junction 520.
  • the electrolyte 320 is filled in an empty space between the cathode active material 200 and the anode conductor 400 and surrounded by the partition wall 510.
  • the electrolyte 320 may be filled in various ways.
  • the electrolyte may be filled by using an injection device such as a syringe through the partition 510. You may.
  • the electrolyte may be filled in the empty space by forming a hole in the partition 510 or the cathode conductor 400 to inject the electrolyte, and then closing the hole to seal the hole.
  • the configuration can be simplified to simplify the packaging process, and thus the manufacturing of the electrochemical energy device can be facilitated.
  • the partition wall 510 may be bonded to the anode conductor 100 and the cathode conductor 400 by thermal fusion.
  • the joint 520 in which the partition wall 510 is formed of a thermoplastic resin, and the upper surface of the partition wall 510 is melted and solidified on the lower surface of the peripheral portion 110 of the anode conductor 100 by thermal fusion is solidified and fused.
  • the lower surface of the partition wall 510 is melted and solidified on the lower surface of the peripheral portion 410 of the negative electrode conductor 400 by thermal fusion.
  • the partition wall 510 may be heat-sealed with the anode conductor 100 and the cathode conductor 400 at one time, or one of the anode conductor 100 and the cathode conductor 400 first.
  • the partition wall 510 may be fused and then fused with the other one.
  • the electrolyte injection hole 430 may be sealed by the sealing member 440 after filling the electrolyte solution 320 through the electrolyte injection hole 430 formed in the cathode conductor 400.
  • the cathode conductor 400 may have an electrolyte injection hole 430 formed in advance before the SB10 step, and the electrolyte member 320 may be injected into the empty space through the electrolyte injection hole 430 to be filled with a sealing member ( The electrolyte injection hole 430 may be blocked by the 440 to be sealed.
  • the periphery portion 110 of the positive electrode conductor 100 and the negative electrode conductor After the ring-shaped partition wall 510 is disposed between the circumferences 410 of the 400, the cathode active material 200 and the solid electrolyte 310 are closely provided inside the partition wall 510, and then the partition wall 510 is disposed.
  • the junction part 520 may be formed to bond to the anode conductor 100 and the cathode conductor 400 by the heat fusion, and the partition wall 510 and the junction part 520 may be formed as the sealing part 500. have.
  • the electrochemical device manufactured as described above may be used as a device by which packaging is completed by itself, and additionally connecting a connection terminal to the positive and negative electrode conductors of the electrochemical device to seal in a pouch of various materials. Packaging processes can be used.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

본 발명은 양극용 도전체; 상기 양극용 도전체에 적층 형성된 양극 활물질; 상기 양극용 도전체에 대향되도록 이격되어 배치되되 상기 양극 활물질과 마주보도록 배치된 음극용 도전체; 상기 양극 활물질과 음극용 도전체 사이에 개재된 전해질; 및 상기 양극 활물질 및 전해질의 둘레를 둘러싸도록 형성되며, 상측이 양극용 도전체에 접하여 접촉면이 밀폐되고 하측이 음극용 도전체에 접하여 접촉면이 밀폐된 밀폐부; 를 포함하여 이루어지며, 음극 활물질을 포함하지 않도록 형성됨으로써, 정해진 체적에 대하여 상대적으로 에너지 밀도가 높고, 두께를 얇게 형성할 수 있어 컴팩트한 구성이 가능하며, 패키징 공정을 단순화 할 수 있어 제조가 용이한 높은 에너지 밀도를 가진 전기화학 에너지 소자 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

Description

높은 에너지 밀도를 가진 전기화학 에너지 소자 및 그 제조 방법
본 발명은 전기화학 반응에 의해 전기 에너지의 충전 및 방전이 가능한 전기화학 에너지 소자 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
에너지 관련 기술은 최근 통신 기술 및 반도체 제조 기술의 발달에 따른 휴대용 전자 장치에 관한 산업이 팽창하고, 화석 연료의 고갈을 대비하고 환경 보존을 위하여 대체 에너지의 개발 요구가 급격히 증대됨에 따라 활발히 연구되고 있다. 이러한 에너지 관련 기술 중 대표적인 에너지 저장 소자인 전지는 그 중심에 있다.
전지 중 리튬 일차 전지는, 종래의 수용액계 전지에 비해서 고전압이고 에너지 밀도가 높기 때문에 소형화 및 경량화 측면에서 용이하여 광범위하게 적용되고 있다. 이러한 리튬 일차 전지는 휴대용 전자 장치의 주전원이나 백업용 전원에 주로 사용되고 있다. 또 다른 전지인 리튬 이차 전지는 가역성이 우수한 전극 재료를 이용하여 충전 및 방전이 가능한 에너지 저장 소자이다.
리튬 이차 전지는 그 응용에 따라 여러 가지 형상으로 제조되고 있다. 예를 들면 리튬 이차 전지는 원통형, 각형 및 파우치형 등으로 패키징되어 제조된다. 여기에서 파우치형 이차 전지는 경량화가 가능하기 때문에 관련 기술이 꾸준히 발전되고 있다. 통상적으로 파우치형 리튬 이차 전지는 전극 조립체를 수용하는 공간을 구비하는 파우치 외장재의 내부에 전극 조립체를 수용한 후, 파우치 외장재를 밀봉하여 파우치 베어 셀(bare cell)을 형성하고, 상기 파우치 베어 셀에 보호 회로 모듈과 같은 부속품을 부착하여 파우치 코어 팩(core pack)을 형성하여 제조될 수 있다. 그러나 이러한 파우치형 리튬 이차 전지도 패키징 측면에서 리튬 이차 전지의 형상과 크기를 제약하는 요인이 될 뿐만 아니라, 이차 전지 자체의 에너지밀도를 제약하고, 다양한 전자 제품에 응용을 위한 그 두께를 얇게 형성하는 데에 한계가 있다.
[선행기술문헌][특허문헌] KR 10-2016-0001909 (2016.01.07.)
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 정해진 체적에 대하여 상대적으로 에너지 밀도가 높고, 두께를 얇게 형성할 수 있어 컴팩트한 구성이 가능하며, 패키징 공정을 단순화 할 수 있어 제조가 용이한 높은 에너지 밀도를 가진 전기화학 에너지 소자 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 높은 에너지 밀도를 가진 전기화학 에너지 소자는, 양극용 도전체; 상기 양극용 도전체에 적층 형성된 양극 활물질; 상기 양극용 도전체에 대향되도록 이격되어 배치되되 상기 양극 활물질과 마주보도록 배치된 음극용 도전체; 상기 양극 활물질과 음극용 도전체 사이에 개재된 전해질; 및 상기 양극 활물질 및 전해질의 둘레를 둘러싸도록 형성된 밀폐부; 를 포함하여 이루어지며, 음극 활물질을 포함하지 않는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 음극용 도전체는 Cu, Ni, 스테인리스 스틸(STS) 및 이의 합금 중 어느 하나의 재질로 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 음극용 도전체는 Al, Sn, Ag, Au, Mg, Zn, 이의 합금 및 SnOx (0 < x ≤ 2) 중 어느 하나의 재질로 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 음극용 도전체의 상면에는 합금층이 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 합금층은 리튬합금인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 음극용 도전체의 상면에는 표면 요철 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 음극용 도전체의 상면에는 이온 전도성 코팅층이 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 이온 전도성 코팅층은, 나피온(Nafion), 이오노머(ionomer), 단일 이온 전도체(single ion conductor), 이온 전도성 고분자, 이온 전도성 친수성 고분자, 액체 전해질이 함유된 고분자 또는 이들의 가교 결합체인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 밀폐부는, 상기 양극 활물질 및 전해질의 둘레를 둘러싸도록 형성되는 격벽; 및 상기 격벽과 양극용 도전체 사이 및 상기 격벽과 음극용 도전체 사이에 각각 형성된 접합부; 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 밀폐부는 양극용 도전체의 둘레부 하면에 형성된 라미네이트 필름층과 음극용 도전체의 둘레부 상면에 형성된 라미네이트 필름층이 접합되어 형성된 접합부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 전해질은 고체전해질인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 전해질은 전해액인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 음극용 도전체에는 상하면을 관통하는 전해액 주입구가 형성되며, 상기 전해액 주입구에는 밀폐용 실링부재가 결합된 것을 특징으로 한다.
그리고 본 발명의 높은 에너지 밀도를 가진 전기화학 에너지 소자의 제조 방법은, 상측에서 하측 방향으로 양극용 도전체, 양극 활물질, 고체전해질 및 음극용 도전체가 순서대로 배열되도록 배치하는 SA10 단계; 상기 양극용 도전체, 양극 활물질, 고체전해질 및 음극용 도전체가 배열된 방향으로 가압하여 접촉면들이 서로 밀착되도록 하여 적층체를 형성하는 SA20 단계; 및 상기 적층체의 둘레를 밀폐하는 밀폐부를 형성하되, 상기 밀폐부에 의해 양극용 도전체의 둘레부와 음극용 도전체의 둘레부 사이가 밀폐되도록 하는 SA30 단계; 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, SA10 단계에서, 상기 양극 활물질은 양극용 도전체의 하면에 도포 또는 코팅되며, 상기 고체전해질은 양극 활물질의 하면 또는 음극용 도전체의 상면에 도포 또는 코팅되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 SA 30단계에서, 상기 양극용 도전체의 둘레부 하면에 형성된 라미네이트 필름층과 음극용 도전체의 둘레부 상면에 형성된 라미네이트 필름층을 열융착하여 상기 밀폐부가 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 높은 에너지 밀도를 가진 전기화학 에너지 소자의 제조 방법은, 하면에 양극 활물질이 형성된 양극용 도전체의 하측에 대향되도록 이격되어 배치되되 상기 양극 활물질과 마주보도록 음극용 도전체를 배치하고, 상기 양극용 도전체의 둘레부와 음극용 도전체의 둘레부 사이에 격벽이 개재되도록 배치하는 SB10 단계; 상기 양극 활물질과 음극용 도전체가 이격되도록 하여, 상기 양극용 도전체와 격벽 및 상기 음극용 도전체와 격벽이 접합되어 접촉면이 밀폐되도록 하는 SB20 단계; 및 상기 양극 활물질과 음극용 도전체 사이의 공간에 전해액을 충진하는 SB30 단계; 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 SB20 단계에서, 열융착에 의해 격벽이 양극용 도전체 및 음극용 도전체에 접합되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 SB30 단계에서, 상기 음극용 도전체에 형성된 전해액 주입구를 통해 전해액을 충진한 후 실링부재에 의해 상기 전해액 주입구가 밀폐되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 높은 에너지 밀도를 가진 전기화학 에너지 소자 및 그 제조 방법은, 정해진 체적에 대하여 상대적으로 에너지 밀도가 높으며, 두께를 얇게 형성할 수 있어 컴팩트한 구성이 가능한 장점이 있다.
또한, 구성이 간단하여 패키징 공정을 단순화 할 수 있어 제조가 용이한 장점이 있다.
도 1 내지 도 6은 본 발명의 높은 에너지 밀도를 가진 전기화학 에너지 소자의 실시예들을 나타낸 단면 개략도.
도 7 및 도 8은 본 발명의 높은 에너지 밀도를 가진 전기화학 에너지 소자의 제조 방법의 제1실시예들을 나타낸 단면 개략도.
도 9는 본 발명의 높은 에너지 밀도를 가진 전기화학 에너지 소자의 제조 방법의 제2실시예를 나타낸 단면 개략도.
도 10은 본 발명의 높은 에너지 밀도를 가진 전기화학 에너지 소자의 제조 방법의 다른 실시예를 나타낸 단면 개략도.
도 11은 본 발명의 실시예 1에 따른 전기화학 에너지 저장 소자의 방전률에 따른 방전 용량 보유율 특성을 나타낸 그래프.
도 12는 본 발명의 실시예 1에 따라 제조한 전기화학 에너지 소자의 충방전 싸이클 수명 특성을 나타낸 그래프.
이하, 상기한 바와 같은 본 발명의 높은 에너지 밀도를 가진 전기화학 에너지 소자 및 그 제조 방법을 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.
[전기화학 에너지 소자의 실시예]
도 1 내지 도 6은 본 발명의 높은 에너지 밀도를 가진 전기화학 에너지 소자의 실시예들을 나타낸 단면 개략도이다.
도시된 바와 같이 본 발명의 높은 에너지 밀도를 가진 전기화학 에너지 소자는, 양극용 도전체(100); 상기 양극용 도전체(100)에 적층 형성된 양극 활물질(200); 상기 양극용 도전체(100)에 대향되도록 이격되어 배치되되 상기 양극 활물질(200)과 마주보도록 배치된 음극용 도전체(400); 상기 양극 활물질(200)과 음극용 도전체(400) 사이에 개재된 전해질(300); 및 상기 양극 활물질(200) 및 전해질(300)의 둘레를 둘러싸도록 형성되며, 상측이 양극용 도전체(100)에 접하여 접촉면이 밀폐되고 하측이 음극용 도전체(400)에 접하여 접촉면이 밀폐된 밀폐부(500); 를 포함하여 이루어지며, 음극 활물질을 포함하지 않을 수 있다.
양극용 도전체(100)는 전기화학 에너지 소자의 외형을 구성하는 요소 중 하나로, 전기적인 전도성이 우수한 재질로 형성되어 양극 집전체가 될 수 있다. 그리고 양극용 도전체(100)는 일례로 스테인리스 스틸(STS), 알루미늄 및 은 등의 금속판으로 형성될 수 있으며, 이의 합금으로 형성될 수도 있다.
양극 활물질(200)은 도시된 바와 같이 양극용 도전체(100)의 하면에 적층된 형태로 형성되어, 양극용 도전체(100)에 양극 활물질(200)이 달라붙은 상태로 일체로 형성될 수 있다. 그리고 양극 활물질(200)은 리튬, 니켈, 코발트, 크롬, 마그네슘, 스트론튬, 바나듐, 란탄, 세륨, 철, 카드뮴, 납 및 망간 중 어느 하나 이상을 포함하는 2 성분계 이상의 산화물(oxide), 인산염(phosphate), 황화물(sulfide), 불화물(fluoride) 또는 이들의 조합으로부터 선택될 수 있다. 그러나, 이는 예시적일 뿐 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들면, 상기 양극 활물질은 리튬의 가역적인 흡장 및 방출이 가능한 리튬 2차전지용으로 적합한 코발트, 구리, 니켈, 망간 중 적어도 둘 이상을 포함하고, O, F, S, P 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나 이상의 비금속 원소를 포함하는 3 성분계 이상의 리튬 화합물일 수 있다. 또한, 양극 활물질(200)은 다공성 구조의 복합체에 결합되어 형성될 수 있으며, 다공성 구조의 복합체는 액체 상태의 전해액이 함침되어 복합체의 공극에 전해액이 존재할 수 있다. 또한, 양극 활물질(200)에는 도전재가 포함될 수 있으며, 도전재로는 카본 블랙, 초미세 그라파이트 입자, 아세틸렌 블랙과 같은 파인 카본(fine carbon), 나노 금속 입자 페이스트 및 ITO(indium tin oxide) 페이스트 등이 될 수 있다.
음극용 도전체(400)는 양극용 도전체(100)와 함께 전기화학 에너지 소자의 외형을 구성하는 요소 중 하나로, 전기 전도성이 우수한 재질로 형성되어 음극 집전체가 될 수 있다. 그리고 음극용 도전체(100)는 일례로 금속 재질이나 이의 합금 재질의 판으로 형성될 수 있다. 또한, 음극용 도전체(400)는 양극용 도전체(100)에 대향되도록 배치될 수 있으며, 양극용 도전체(100) 및 양극 활물질(200)의 하측에 이격되어 음극용 도전체(400)가 배치될 수 있다.
전해질(300)은 양극 활물질(200)과 음극용 도전체(400) 사이에 개재되어, 이격되어 배치된 양극 활물질(200)과 음극용 도전체(400)의 사이에 전해질(300)이 채워져 전해질(300)이 양극 활물질(200) 및 음극용 도전체(400)에 접촉되도록 형성될 수 있다. 그리고 전해질(300)은 다양하게 형성될 수 있으며, 양극 활물질(200)과 음극용 도전체(400)가 직접 접촉되지 않으면서 양극 활물질(200)과 음극용 도전체(400)간에 이온의 이동이 가능하도록 하는 역할을 할 수 있다.
밀폐부(500)는 양극용 도전체(100) 및 음극용 도전체(400)에 접하여 접촉면이 밀폐되도록 형성되며, 양극 활물질(200) 및 전해질(300)의 둘레를 둘러싸도록 형성되어, 외부에서 양극 활물질(200) 및 전해질(300)쪽으로 수분, 공기 및 이물질 등이 침투되지 않도록 밀폐하는 역할을 할 수 있다. 그리고 밀폐부(500)는 일례로 상면이 양극용 도전체(100)의 둘레부(110) 하면에 접하여 접촉면이 밀폐될 수 있으며, 하면이 음극용 도전체(400)의 둘레부(410) 상면에 접하여 접촉면이 밀폐될 수 있다. 또한, 밀폐부(500)의 내측 측면이 양극 활물질(200) 및 전해질(300)과 접하도록 형성될 수 있다. 이때, 밀폐부(500)는 양극용 도전체(100)의 둘레부(110)와 음극용 둘레부(410)의 사이를 밀폐할 수 있도록 다양하게 형성될 수 있다. 이때, 밀폐부(500)는 양극용 도전체(100)와 음극용 도전체(400)가 직접 접촉되지 않도록 이격시키는 역할을 할 수 있으며, 밀폐부(500)의 외측 측면이 외부로 노출될 수 있다. 그리하여 양극용 도전체(100), 음극용 도전체(400) 및 밀폐부(500)가 본 발명의 전기화학 에너지 소자의 전체적인 외형을 형성할 수 있다. 즉, 양극용 도전체(100) 및 음극용 도전체(400)는 그 자체가 전기화학 에너지 소자의 외형을 구성하는 패키지이며, 양극용 도전체(100) 및 음극용 도전체(400)의 외부로 노출된 표면이 전기 회로 또는 다른 전기화학 에너지 소자와의 전기적 연결을 위한 단자가 될 수 있다.
여기에서 본 발명의 전기화학 에너지 소자는 음극용 도전체(400) 상에 별도의 층 구조를 형성하는 음극 활물질을 포함하지 않는 것을 특징으로 한다. 즉, 음극용 도전체(400)의 상면에 음극 활물질층이 형성되어 있지 않으며, 이에 따라 음극용 도전체(400) 자체가 음극 집전체의 역할을 하면서 동시에 음극 활물질의 역할을 할 수 있다.
종래의 전기화학 에너지 소자에서 음극 활물질은 양극으로부터 나오는 리튬 이온을 가역적으로 흡장 및 방출하면서 외부회로를 통해 전류를 흐르게 하여 전기를 발생시키는 역할을 하는 핵심적 구성요소이며, 특히 2차전지인 전기화학 에너지 소자에서는 리튬이온의 흡장 및 방출을 위해 필수적으로 포함되고 있다. 음극 활물질로는 저결정 탄소 또는 고결정 탄소와 같은 탄소계 재료들을 포함할 수 있고, 탄소계 재료들은 리튬 이온을 가역적으로 흡수할 수 있는 층상 구조를 가짐으로써 부피 변화가 적고 가역성이 뛰어나 음극 활물질이 본질적으로 가져야 하는 리튬이온의 흡장 및 방출을 효과적으로 구현할 수 있다.
그러나 음극 활물질이 전기화학 에너지 소자에 필수적으로 포함됨에 따라 비록 개선된 음극 활물질이 포함된다 하더라도 음극 활물질이 가진 제한된 가역성 및 반복된 충방전에 따라 음극 활물질에 축적되는 응력, 체적 변화에 의해 본질적으로 음극 활물질의 취약한 기계적 내구성을 가중시켜 전기화학 에너지 소자의 수명을 제한하고 에너지 밀도를 더 이상 향상시킬 수 없는 문제가 있었다.
반면 본 발명은 음극 활물질을 제거함으로써 음극이 음극용 도전체만으로 형성되므로, 구조적인 강성이 향상되고 내구성이 향상되며 균열이 발생되지 않아 수명을 증가시킬 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 전기화학 에너지 소자는 음극이 음극 활물질이 없이 음극용 도전체만으로 구성되므로, 음극의 두께를 얇게 형성할 수 있으므로 전체적인 두께가 매우 얇은 박형으로 형성될 수 있어 컴팩트한 구성이 가능하며 제조가 용이할 수 있다. 그리고 정해진 체적에 대하여 상대적으로 에너지 밀도가 높게(용량이 크게) 형성될 수 있다. 또한, 양극용 도전체와 음극용 도전체의 외부를 감싸는 파우치, 캔 및 커버 등이 없어 구성이 간단하고 매우 슬림한 전기화학 에너지 소자로 형성될 수 있다.
그리고 종래의 음극 활물질을 사용하는 전기화학 에너지 소자를 [비교예 1]로하고 본 발명의 전기화학 에너지 소자를 [실시예 1]로 하여 비교하여 설명하였다.
[비교예 1]
양극 활물질로서 LiCoO2, 바인더로서 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVdF) 및 도전재로서 카본을 96:2:2의 중량비로 혼합한 다음, N-메틸-2-피롤리돈에 분산시켜 양극 슬러리를 제조하였다. 이 슬러리를 두께 15㎛의 알루미늄 호일에 코팅한 후 건조, 압연하여 양극을 제조하였다. 이때 알루미늄호일에 코팅된 양극의 무게는 20㎎/㎠로 조절하였다. 그리고 음극 활물질로서 인조흑연, 바인더로서 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVdF) 및 도전재로서 카본을 90:6:4의 중량비로 혼합한 다음, N-메틸-2-피롤리돈에 분산시켜 음극 슬러리를 제조하였다. 이 슬러리를 두께 10㎛의 구리 호일에 코팅한 후 건조, 압연하여 음극을 제조하였다. 이때 구리 호일에 코팅된 음극의 무게는 11㎎/㎠로 조절하였다. 또한, 상기 제조된 전극들 사이에 폴리에틸렌(PE)으로 제조된 분리막을 넣어 알루미늄 파우치에 삽입하였다. 여기에 전해액을 주액한 후 파우치를 밀봉하여 파우치형 리튬2차전지를 제조하였다. 상기 전해액은 EC(에틸렌카보네이트)/DMC(디메틸카보네이트)=1/1(무게비)에 LiPF6 1M 농도인 것을 사용하였다.
[실시예 1]
상기 비교예 1과 동일한 양극을 사용하고, 음극용 도전체로 두께 20㎛인 알루미늄 호일을 사용하였다. 양극과 음극도전체 사이에 폴리에틸렌(PE)으로 제조된 분리막을 넣고 압착하여 전지 조립체를 제조하였다. 이 전지 조립체를 알루미늄 파우치에 삽입하여 상기 비교예1과 동일한 전해액을 주액한 후 밀봉하여 리튬 2차전지를 제조하였다.
그리하여 상기 비교예1과 실시예1에서 제조한 리튬 2차전지의 방전률 특성을 비교하였다. 이때 각 전지의 충전조건은 4.2V까지 CC(constant current)/CV(constant voltage)조건으로 1C-rate 속도로 충전하였고 end current조건은 0.2C로 하였다. 여기에서 C-rate는 방전률이며, 단위 시간당 방전용량으로 나타낼 수 있다. 그리고 방전률은 0.1C-rate에서의 방전용량을 100%로 하여 C-rate변화에 따른 용량 보유율 변화를 측정하였다.
[표 1] 방전률에 따른 특성 비교
Figure PCTKR2017006753-appb-I000001
상기 표 1에서와 같이, 비교예 1의 경우와 같이 기존의 음극 활물질을 사용하는 리튬2차전지의 경우에는 음극 활물질과 음극 집전체 사이에 바인더 물질을 매개로하여 접촉되어 있는 상태이기 때문에, 음극 내에서 접촉저항이 매우 크게 존재하게 된다. 이 접촉저항은 전자의 이동속도를 느리게 하여 전지의 방전속도를 떨어뜨리게 된다.
반면, 본 발명의 실시예 1의 경우에는 음극 활물질 및 바인더 물질을 사용하지 않기 때문에 음극 내에서 접촉저항이 전혀 존재하지 않으며 충전 및 방전 시 빠른 전자의 이동이 발생하게 된다. 따라서 전지의 방전속도가 크게 향상되는 특성을 나타내게 된다. 이러한 결과를 통해 본 발명의 전지구조가 전지의 충방전 속도를 크게 향상시키는 효과가 있음을 알 수 있다.
그리하여 도 11과 같이 종래의 음극 활물질을 사용하는 전기화학 에너지 소자 대비 본 발명의 음극 활물질이 없는 전기화학 에너지 소자가 고율 방전에 이점이 있음을 알 수 있다. 또한, 이에 따라 전지의 발열이 줄어들어 에너지 효율이 향상되며 전지를 구성하는 구성요소들의 열화가 방지되어 수명이 증가하며, 적용되는 전자제품들의 방열 및 수명에도 유리한 장점이 있다. 실시예 1에서 제조한 전기화학 에너지 소자의 충방전 싸이클 수명 특성을 도 12에 나타내었다. 도 12에서 나타난바와 같이 충방전 싸이클 횟수가 100회가 넘어도 용량 저하가 거의 없는 안정적인 수명특성을 나타내고 있다. 본 발명의 전기화학 소자는 별도로 형성된 음극 활물질층이 없기 때문에, 집전체로부터 음극 활물질층의 탈리 문제도 없기 때문에, 그 구조적인 특징으로 인하여 100회 이상의 반복적인 충방전을 진행함에도 매우 안정적인 수명 특성을 나타냄을 알 수 있다.
또한, 상기 음극용 도전체(400)는 Al, Sn, Ag, Au, Mg, Zn, 이의 합금 및 SnOx (0 < x ≤ 2) 중 어느 하나의 재질로 형성될 수 있다. 바람직하게는, Al, Zn, Sn, SnOx 일 수 있다.
즉, 음극용 도전체(400)는 전기가 잘 통할 수 있는 도전체이면서, Al, Sn, Ag, Au, Mg, Zn, 이의 합금 및 SnOx (0 < x ≤ 2) 중 어느 하나의 재질로 형성될 수 있다. 상기 SnOx는 0 < X ≤ 2인 화학양론적이거나 비화학양론적인 주석 산화물일 수 있다. 그리하여 본 발명의 전기화학 에너지 소자는 높은 에너지 밀도 및 내구성을 가진 2차전지가 될 수 있다. 또한, 음극용 도전체가 Al 재질로 형성되는 경우 종래의 음극 활물질을 사용하는 전지에 비해 단위체적 당 용량 및 단위무게 당 용량이 커질 수 있다.
또한, 상기 음극용 도전체(400)의 상면에는 합금층(451)이 형성되어, 상기 음극용 도전체(400)와 전해질(300) 사이에 합금층(451)이 배치되며, 합금층(451)이 전해질(300)과 접촉될 수 있다. 상기 합금층은 리튬합금일 수 있으며, 필름형태의 합금층 및 입자형태, 폼(foam)형태일 수 있다. 여기에서 합금층(451)은 리튬증착, 전해도금, 리튬합금박막을 음극용 도전체에 기계적으로 압착, 용접 등의 방법으로 합금층(451)이 음극용 도전체(400)에 결합되어 있도록 형성할 수 있다. 일례로 음극용 도전체(400)의 상면에 형성된 합금층(451)은 음극용 도전체(400)를 리튬 도금액에 담궈 전기도금 방법을 이용해 리튬 합금층이 표면에 형성된 음극용 도전체(400)를 제조할 수 있다. 또한, 리튬합금 또는 알루미늄합금 등을 음극용 도전체(400) 표면에 압연함으로써 합금층(451)이 형성된 음극용 도전체(400)를 제조할 수 있다.
즉, 도 2와 같이 상기 음극용 도전체(400)의 상면은 리튬 금속과 박막 합금층을 바람직하게 형성할 수 있으며, 박막 합금층(451)의 두께는 1㎚ 내지 10㎛ 일 수 있다. 상기 음극용 도전체(400)의 상면이 리튬 금속과 합금층을 형성함으로써 상기 합금층이 음극 활물질의 기능을 동일하게 수행할 수 있으며, 기존의 탄소 소재 음극 활물질의 경우 용량이 작은 반면 상기 박막 합금층은 탄소 소재 대비 높은 용량을 가지게 되는 장점이 있을 수 있다. 또한 기존의 금속계 음극 활물질이 충방전 시 체적 변화에 따라 응력의 축적 및 이에 따른 균열이 발생하는 문제가 있는 반면, 상기 합금층(451)은 음극용 도전체(400)의 상면에 음극용 도전체의 금속과 일체화됨으로써 본질적으로 균열의 발생을 억제하여 높은 내구성을 가지게 되는 장점이 있을 수 있다.
또한, 상기 음극용 도전체(400)의 상면에는 표면 요철(452) 형성될 수 있다. 상기 표면 요철은 음극용 도전체를 화학용제에 담가 표면 부식이 발생하도록 유도하여 형성할 수 있다. 또한 상기 표면 요철은 음극용 도전체 표면에 전자빔, 스퍼터링 등 에너지를 가하여 표면을 식각하여 형성할 수 있다. 또한 상기 표면 요철은 선반 가공 기법을 이용하여 규칙적인 패턴 형태로 가공하여 제조할 수 있다.
즉, 도 3과 같이 음극용 도전체(400)의 상면에 표면 요철(452)이 형성되어, 음극용 도전체(400) 상면의 표면적을 넓게 할 수 있다. 이때, 도시되지는 않았으나 표면 요철(452)의 오목한 골 부분에는 이온의 이동을 위한 전해액이 채워져 있을 수 있다. 그리하여 표면 요철(452)로 인해 보다 효율적인 충방전이 가능할 수 있다.
상기 요철은 0.1㎛ 내지 20㎛ 일 수 있으며, 바람직하게는 1㎛ 내지 10㎛일 수 있다.
또한, 상기 음극용 도전체(400)의 상면에는 이온 전도성 코팅층(453)이 밀착되거나 접착된 상태로 형성되어, 상기 음극용 도전체(400)와 전해질(300) 사이에 이온 전도성 코팅층(453)이 배치되며, 이온 전도성 코팅층(453)이 전해질(300)과 접촉될 수 있다.
즉, 도 4와 같이 음극용 도전체(400)의 상면에 이온 전도성 코팅층(453)이 약 1㎚ 내지 5㎛ 두께로 형성될 수 있으며, 이때 이온 전도성 코팅층(453)은 다수의 공극이 형성되어 공극에 이온의 이동을 위한 전해액이 채워져 있을 수도 있으며, 공극이 없이 전해질(300)에서 음극용 도전체(400)로 이온을 전도시킬 수 있는 재질의 코팅층이 될 수 있다.
그리하여 이온 전도성 코팅층(453)에 의해 음극용 도전체(400)의 균열이 방지될 수 있고, 충방전의 반복에 따라 음극용 도전체(400)에서 탈락될 수 있는 입자들을 잡아주어 용량 저하를 줄일 수 있으며, 음극용 도전체(400)가 전해질(300)과 직접적으로 접촉되지 않으므로 음극용 도전체(400)와 전해질(300)간에 발생할 수 있는 반응을 방지할 수 있다.
이때, 상기 이온 전도성 코팅층(453)은, 나피온(Nafion), 이오노머(ionomer), 단일 이온 전도체(single ion conductor), 이온 전도성 고분자, 이온 전도성 친수성 고분자, 액체 전해질이 함유된 고분자 또는 이들의 가교 결합체일 수 있다.
또한 음극용 도전체 상면에 다공성 필름층이 더 포함될 수 있다. 다공성 필름층은 양극과 음극용 도전체를 분리하는 분리막으로서의 역할을 하며, pore 내부는 전해질로 충진되어 이온의 전달통로가 될 수 있다. 다공성 필름은 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌테레프탈레이트 또는 이들의 조합으로 제조된 다공성 필름 또는 부직포 구조의 필름일 수 있다.
또한, 상기 밀폐부(500)는, 상기 양극 활물질(200) 및 전해질(300)의 둘레를 둘러싸도록 형성되는 격벽(510); 및 상기 격벽(510)과 양극용 도전체(100) 사이 및 상기 격벽(510)과 음극용 도전체(400) 사이에 각각 형성된 접합부(520); 를 포함하여 이루어질 수 있다.
즉, 도 5와 같이 밀폐부(500)는 일례로 격벽(510) 및 접합부(520)로 구성될 수 있다. 이때, 격벽(510)은 링 형태로 형성될 수 있고 격벽(510)은 양극용 도전체(100)의 둘레부(110)와 음극용 도전체(400)의 둘레부(410) 사이에 개재되어 밀착된 형태로 형성되어, 격벽(510)에 의해 양극 활물질(200) 및 전해질(300)이 둘러싸여 막혀있는 형태가 될 수 있다. 여기에서 격벽(510)은 상면이 양극용 도전체(100)의 둘레부(110) 하면에 접합부(520)에 의해 접합되어 밀폐될 수 있고, 격벽(510)의 하면이 음극용 도전체(400)의 둘레부(410) 상면에 접합부(520)에 의해 밀폐될 수 있다. 이때, 접합부(520)는 접착제 등 다양하게 형성될 수 있으며, 격벽(510)이 열가소성 수지로 형성되어 열융착을 통해 격벽(510)의 상면과 하면이 녹아서 양극용 도전체(100) 및 음극용 도전체(400)에 달라붙어 접합된 접합부(520)로 형성될 수도 있다.
또한, 상기 밀폐부(500)는 양극용 도전체(100)의 둘레부(110) 하면에 형성된 라미네이트 필름층(120)과 음극용 도전체(400)의 둘레부(410) 상면에 형성된 라미네이트 필름층(420)이 접합되어 형성된 접합부(121,421)일 수 있다.
즉, 도 8과 같이 양극용 도전체(100)의 둘레부(110) 하면에 미리 라미네이트 필름층(120)을 형성하고, 마찬가지로 음극용 도전체(400)의 둘레부(410) 상면에 미리 라미네이트 필름층(420)을 형성하여, 일례로 열융착을 통해 라미네이트 필름층들(120,420)이 녹아서 접합되어 접합부(121,421)로 형성될 수 있다. 이때, 도면에서는 라미네이트 필름층들(120,420)이 일부만 녹아서 응고됨으로써 접합부들(121,421)이 일체로 형성된 것을 나타내었으나, 열융착 시 라미네이트 필름층들(120,420)이 모두 녹아서 응고되어 접합부들(121,421)이 형성됨으로써 일체의 밀폐부(500)로 형성될 수 있다. 이때 라미네이트 필름층의 재질은 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 열가소성폴리올레핀, 에틸렌비닐공중합체, 에틸렌비닐아세테이트공중합체, 무수말레인산이 그라프트된 폴리올레핀, 에틸렌아크릴레이트공중합체 및 이들의 조합으로 구성된 것일 수 있다.
또한, 상기 전해질(300)은 고체전해질(310)일 수 있다.
즉, 전해질(300)은 고체 상태인 고체전해질(310)로 형성되어 제조가 용이할 수 있으며, 본 발명의 전기화학 에너지 소자가 휘어지더라도 고체전해질(310)에 의해 양극 활물질(200)과 음극용 도전체(400)가 직접 접촉되는 것이 원천적으로 방지될 수 있다. 이때, 고체전해질(310)은 일례로 고분자 전해질이 될 수 있으며, 다공성 구조의 고분자 매트릭스에 전해액이 함침되어 있는 형태로 형성될 수 있다. 또한 열가교 및 UV가교 반응을 통해 제조된 겔 고분자 전해질일 수 있다. 또한 상기 고분자 전해질에 알루미나, 산화마그네슘, 산화티타늄, 실리카 등 세라믹 입자가 더 포함된 것일 수 있다. 세라믹 입자는 그 크기가 10㎚에서 50㎛ 일 수 있다.
또한, 상기 전해질(300)은 전해액(320) 일 수 있다.
즉, 도 6과 같이 전해질(300)은 액체 상태인 전해액(320)으로 형성되어, 전해액(320)이 양극 활물질(200)과 음극용 도전체(400)에 완전히 접촉될 수 있어 양극측과 음극측간의 이온의 이동이 용이할 수 있다.
또한, 상기 음극용 도전체(400)에는 상하면을 관통하는 전해액 주입구(430)가 형성되며, 상기 전해액 주입구(430)에는 밀폐용 실링부재(440)가 결합될 수 있다.
즉, 본 발명의 전기화학 에너지 소자는 전해질(300)이 액체 상태인 전해액(320)으로 형성되는 경우, 양극 활물질(200)이 일면에 형성된 양극용 도전체(100)와 음극용 도전체(400)를 밀폐부(500)로 밀폐하여 양극 활물질(200)과 음극용 도전체(400) 사이에 비어있는 공간이 형성되도록 한 후, 전해액(300)을 상기 비어있는 공간에 주입하여 충진되도록 하기 위해 음극용 도전체(400)에 전해액 주입구(430)가 형성되고, 전해액(320)을 충진한 후 실링부재(440)로 전해액 주입구(430)를 밀폐할 수 있다. 이때, 전해액 주입구(430)에 실링부재(440)가 결합되어 전해액 주입구(430)가 밀폐될 수 있으며, 이외에도 다양한 형태로 전해액 주입구(430)가 밀폐되도록 할 수 있으며, 실링부재(440)도 다양하게 형성될 수 있다.
그리고 양극 활물질(200)은 일차 입자 또는 상기 일차 입자들이 응집되거나 소결된 이차 입자일 수 있다. 또한, 양극 활물질(200)은 상기 일차 입자 또는 이차 입자 표면 상에 코팅된 쉘 층을 더 포함할 수 있다. 상기 쉘 층은, 금속, 상기 금속의 산화물, 수산화물, 수소화물, 탄화수소화물 또는 이의 혼합물을 포함할 수 있다. 상기 쉘 층은, 비정질, 다결정질 또는 이의 혼합상을 가질 수 있으며, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 쉘 층의 상기 금속은, Mg, Al, Co, K, Na, Ca, Si, Ti, V, Sn, Ge, Ga, B, As, Zr 또는 이의 혼합물일 수 있다. 상기 쉘 층의 형성은 상기 양극용 활물질이 분산된 분산 용매에 쉘 층의 구성 입자를 침지시키고 교반하여 코팅하거나, 상기 분산 용매를 스프레이 퇴적시켜 수행될 수 있다. 필요에 따라, 하소 또는 열처리와 같은 공정이 더 수행될 수 있다.
또한, 상기 음극용 도전체(400)는 Cu, Ni, 스테인리스 스틸(STS) 또는 이의 합금 중 어느 하나의 재질로 형성될 수 있다.
상기 음극용 도전체로서 Cu, Ni 및 스테인리스 스틸(STS) 또는 이의 합금이 사용되고 동시에 음극 활물질을 포함하지 않을 경우 기존의 음극 활물질을 포함하는 전기화학 에너지 소자 대비 에너지 밀도를 크게 증가시킬 수 있는 장점이 있으며, 바람직한 음극용 도전체로는 Cu일 수 있다.
음극용 도전체로서 상기 Cu, Ni, 스테인리스 스틸(STS) 또는 이의 합금을 사용할 경우 기존의 Cu, Ni, 스테인리스 스틸(STS) 또는 이의 합금을 음극용 집전체로 사용하여 음극활물질을 도포하여 제조한 음극을 사용하는 통상의 전기화학 에너지 소자 대비 더욱 향상된 충전용량 및 에너지밀도를 나타낼 수 있으며, 전체적인 두께가 매우 얇은 박형으로 형성될 수 있어 컴팩트한 구성이 가능하다. 상기의 유리한 효과에 의해, Cu, Ni, 스테인리스 스틸(STS) 또는 이의 합금이 사용되는 전기화학 에너지 소자에서 양극 활물질은 포함하지만 음극 활물질은 포함하지 않는 특징은 더 높은 충전용량, 더 많은 수의 가용 충방전 수 및 더 얇은 박형을 요구하는 전기화학 에너지 소자 분야에서 매우 중요한 의미를 가지게 된다.
[전기화학 에너지 소자의 제조 방법 실시예 1]
도 7 및 도 8은 본 발명의 높은 에너지 밀도를 가진 전기화학 에너지 소자의 제조 방법의 제1실시예들을 나타낸 단면 개략도이다.
도시된 바와 같이 본 발명의 높은 에너지 밀도를 가진 전기화학 에너지 소자의 제조 방법은, 상측에서 하측 방향으로 양극용 도전체(100), 양극 활물질(200), 고체전해질(310) 및 음극용 도전체(400)가 순서대로 배열되도록 배치하는 SA10 단계; 상기 양극용 도전체(100), 양극 활물질(200), 고체전해질(310) 및 음극용 도전체(400)가 배열된 방향으로 가압하여 접촉면들이 서로 밀착되도록 하여 적층체를 형성하는 SA20 단계; 및 상기 적층체의 둘레를 밀폐하는 밀폐부(500)를 형성하되, 상기 밀폐부(500)에 의해 양극용 도전체(100)의 둘레부(110)와 음극용 도전체(400)의 둘레부(110) 사이가 밀폐되도록 하는 SA30 단계; 를 포함하여 이루어질 수 있다.
우선, SA10 단계에서는 양극용 도전체(100), 양극 활물질(200), 고체전해질(310) 및 음극용 도전체(400)가 순서대로 배열되도록 배치할 수 있다.
SA20 단계에서는 상기 양극용 도전체(100), 양극 활물질(200), 고체전해질(310) 및 음극용 도전체(400)가 배열된 상하방향으로 가압하여 접촉면들이 서로 밀착되도록 하여 적층체를 형성할 수 있다.
SA30 단계에서는 상기 적층체의 둘레를 밀폐하도록 밀폐부(500)를 형성할 수 있다. 이때, 밀폐부(500)는 양극용 도전체(100)의 둘레부(110)와 음극용 도전체(400)의 둘레부(110) 사이를 밀폐할 수 있도록 형성되어, 양극 활물질(200)과 고체전해질(310)의 둘레를 밀폐부(500)가 둘러싸는 형태로 밀폐되도록 형성할 수 있다. 그리하여 양극용 도전체(100), 음극용 도전체(400) 및 밀폐부(500)에 의해 양극 활물질(200)과 고체전해질(310)이 완전히 밀폐될 수 있다. 여기에서 밀폐부(500)는 다양한 방법으로 형성될 수 있으며, 일례로 젤이나 페이스트 상태 등의 접착제나 밀폐재 등을 도포한 후 경화시켜 밀폐부(500)를 형성할 수 있다. 그리하여 밀폐부(500)가 형성된 이후에는 밀폐부(500)에 의해 양극용 도전체(100)와 음극용 도전체(400)가 고정되어 상하방향으로 벌어지지 않고 적층체가 밀착된 상태로 유지될 수 있다.
그리하여 구성이 간단하여 패키징 공정을 단순화 할 수 있어 전기화학 에너지 소자의 제조가 용이할 수 있다.
또한, SA10 단계에서, 상기 양극 활물질(200)은 양극용 도전체(100)의 하면에 도포 또는 코팅되며, 상기 고체전해질(310)은 양극 활물질(200)의 하면 또는 음극용 도전체(400)의 상면에 도포 또는 코팅될 수 있다.
즉, 양극 활물질(200)은 양극용 도전체(100)의 하면에 도포 또는 코팅되어 양극용 도전체(100)의 하면에 양극 활물질(200)이 일체로 형성될 수 있다. 이때, 양극 활물질(200)의 하면에 고체전해질(310)이 도포 또는 코팅되어 양극용 도전체(100)의 하면에 양극 활물질(200)이 형성되고 양극 활물질(200)의 하면에 고체전해질(310)이 형성되어 3개의 구성요소가 일체로 형성된 형태로 형성될 수 있다. 또는 양극용 도전체(100)의 하면에 양극 활물질(200)이 도포 또는 코팅되어 일체로 형성되고, 음극용 도전체(400)의 상면에 고체전해질(310)이 도포 또는 코팅되어 일체로 형성될 수도 있다.
또한, 상기 SA30 단계에서, 상기 양극용 도전체(100)의 둘레부(110) 하면에 형성된 라미네이트 필름층(120)과 음극용 도전체(400)의 둘레부(410) 상면에 형성된 라미네이트 필름층(420)을 열융착하여 상기 밀폐부(500)가 형성될 수 있다.
즉, 양극용 도전체(100)의 둘레부(110) 하면 및 음극용 도전체(400)의 둘레부(410) 상면에는 SA10 단계 이전에 미리 라미네이트 필름층(120, 420)이 형성되어 있을 수 있고, 라미네이트 필름층(120, 420)을 이용해 열융착하여 밀폐부(500)가 형성될 수 있다. 이때, 적층체를 가압한 상태에서 양극용 도전체(100)의 둘레부(110) 상측 및 음극용 도전체(400)의 둘레부(410) 하측에서 히팅 툴을 이용해 가압 및 열융착하여 라미네이트 필름층(120, 420)들이 녹은 후 응고되어 형성된 접합부(121,421)가 밀폐부(500)로 형성될 수 있다.
상기와 같이 제조된 전기화학 소자는 그 자체로 패키징이 완성되어 소자로 사용될 수 있고, 상기 전기화학 소자의 양극도전체 및 음극도전체에 연결단자를 추가로 연결하여 다양한 재질의 파우치에 넣어 밀봉하는 패키징 공정을 사용할 수 있다.
[전기화학 에너지 소자의 제조 방법 실시예 2]
도 9는 본 발명의 높은 에너지 밀도를 가진 전기화학 에너지 소자의 제조 방법의 제2실시예를 나타낸 단면 개략도이다.
도시된 바와 같이 본 발명의 높은 에너지 밀도를 가진 전기화학 에너지 소자의 제조 방법은, 하면에 양극 활물질(200)이 형성된 양극용 도전체(100)의 하측에 대향되도록 이격되어 배치되되 상기 양극 활물질(200)과 마주보도록 음극용 도전체(400)를 배치하고, 상기 양극용 도전체(100)의 둘레부(110)와 음극용 도전체(400)의 둘레부(410) 사이에 격벽(510)이 개재되도록 배치하는 SB10 단계; 상기 양극 활물질(200)과 음극용 도전체(400)가 이격되도록 하여, 상기 양극용 도전체(100)와 격벽(510) 및 상기 음극용 도전체(400)와 격벽(510)이 접합되어 접촉면이 밀폐되도록 하는 SB20 단계; 및 상기 양극 활물질(200)과 음극용 도전체(400) 사이의 공간에 전해액(320)을 충진하는 SB30 단계; 를 포함하여 이루어질 수 있다.
SB10 단계는 하면에 양극 활물질(200)이 형성된 양극용 도전체(100)를 상측에 배치하고 음극용 도전체(400)를 그 하측에 이격되도록 배치하며, 양극용 도전체(100)의 둘레부(110)와 음극용 도전체(400)의 둘레부(410) 사이에 격벽(510)이 개재되도록 배치할 수 있다.
SB20 단계에서는 양극 활물질(200)과 음극용 도전체(400)가 이격된 상태에서, 양극용 도전체(100)와 격벽(510)이 접합되어 접촉면이 밀폐되고 음극용 도전체(400)와 격벽(510)이 접합되어 접촉면이 밀폐될 수 있다. 이때, 상하방향으로 격벽(510)의 두께 높이가 양극 활물질(200)의 두께보다 두껍게 형성되어, 양극 활물질(200)과 음극용 도전체(400)가 이격될 수 있다. 그리고 양극용 도전체(100)와 격벽(510) 및 음극용 도전체(400)와 격벽(510)은 접촉되는 면이 다양한 방법으로 접합되어 접합부(520)가 형성됨으로써 밀폐될 수 있다. 여기에서 격벽(510) 및 접합부(520)를 포함한 것이 밀폐부(500)가 될 수 있다.
SB30 단계에서는 양극 활물질(200)과 음극용 도전체(400)의 사이 및 격벽(510)으로 둘러싸인 내부의 비어있는 공간에 전해액(320)을 충진하는 단계이다. 이때, 전해액(320)은 다양한 방법으로 충진할 수 있으며, 일례로 격벽(510)이 탄성 재질의 고무 등으로 형성되는 경우에는 격벽(510)을 통해 주사기와 같은 주입장치를 이용해 전해액을 주입하여 충진할 수도 있다. 또는, 격벽(510)이나 음극용 도전체(400)에 구멍을 형성하여 전해액을 주입한 후 구멍을 막아 밀폐함으로써 빈 공간에 전해액이 충진될 수도 있다.
그리하여 구성이 간단하여 패키징 공정을 단순화 할 수 있어 전기화학 에너지 소자의 제조가 용이할 수 있다.
또한, 상기 SB20 단계에서, 열융착에 의해 격벽(510)이 양극용 도전체(100) 및 음극용 도전체(400)에 접합될 수 있다.
즉, 격벽(510)이 열가소성 수지 등으로 형성되어, 열융착에 의해 양극용 도전체(100)의 둘레부(110) 하면에 격벽(510)의 상면이 용융되었다가 응고되어 융착된 접합부(520)가 형성되고 마찬가지로 열융착에 의해 음극용 도전체(400)의 둘레부(410) 하면에 격벽(510)의 하면이 용융되었다가 응고되어 융착된 접합부(520)가 형성될 수 있다. 이때, 격벽(510)은 양극용 도전체(100) 및 음극용 도전체(400)와 한번에 열융착될 수도 있고, 또는 양극용 도전체(100)와 음극용 도전체(400) 중 하나와 먼저 격벽(510)이 융착된 후 나머지 하나와 융착될 수도 있다.
또한, 상기 SB30 단계에서, 상기 음극용 도전체(400)에 형성된 전해액 주입구(430)를 통해 전해액(320)을 충진한 후 실링부재(440)에 의해 상기 전해액 주입구(430)가 밀폐될 수 있다.
즉, 음극용 도전체(400)는 SB10 단계 전에 미리 전해액 주입구(430)가 형성되어 있을 수 있으며, 전해액 주입구(430)를 통해 빈 공간으로 전해액(320)을 주입하여 충진되도록 한 후 실링부재(440)로 전해액 주입구(430)를 막아 밀폐되도록 할 수 있다.
또한, 상기한 제조 방법의 실시예 2에서 전해액을 사용하지 않고 고체전해질(310)을 사용하는 경우에는, 도 10과 같이 양극용 도전체(100)의 둘레부(110)와 음극용 도전체(400)의 둘레부(410) 사이에 링 형태의 격벽(510)이 배치되도록 한 후 격벽(510)의 내측에 양극 활물질(200)과 고체전해질(310)이 구비되도록 밀착한 다음 격벽(510)이 열융착 등에 의해 양극용 도전체(100) 및 음극용 도전체(400)에 접착되도록 접합부(520)를 형성하여, 격벽(510) 및 접합부(520)가 밀폐부(500)로 형성될 수도 있다. 그리하면 밀폐부(500) 형성 후 별도의 전해액을 충진하지 않을 수 있다. 상기와 같이 제조된 전기화학 소자는 그 자체로 패키징이 완성되어 소자로 사용될 수 있고, 상기 전기화학 소자의 양극도전체 및 음극도전체에 연결단자를 추가로 연결하여 다양한 재질의 파우치에 넣어 밀봉하는 패키징 공정을 사용할 수 있다.
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.
[부호의 설명]
1000 : 전기화학 에너지 소자
100 : 양극용 도전체
110 : 둘레부
120 : 라미네이트 필름층
121 : 접합부
200 : 양극 활물질
300 : 전해질
310 : 고체전해질
320 : 전해액
400 : 음극용 도전체
410 : 둘레부
420 : 라미네이트 필름층
421 : 접합부
430 : 전해액 주입구
440 : 실링부재
451 : 합금층
452 : 표면 요철
453 : 이온 전도성 코팅층
500 : 밀폐부
510 : 격벽
520 : 접합부

Claims (19)

  1. 양극용 도전체;
    상기 양극용 도전체에 적층 형성된 양극 활물질;
    상기 양극용 도전체에 대향되도록 이격되어 배치되되 상기 양극 활물질과 마주보도록 배치된 음극용 도전체;
    상기 양극 활물질과 음극용 도전체 사이에 개재된 전해질; 및
    상기 양극 활물질 및 전해질의 둘레를 둘러싸도록 형성된 밀폐부;
    를 포함하여 이루어지며,
    음극 활물질을 포함하지 않는 것을 특징으로 하는 높은 에너지 밀도를 가진 전기화학 에너지 소자.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 음극용 도전체는 Cu, Ni, 스테인리스 스틸(STS) 또는 이의 합금 중 어느 하나의 재질로 형성된 것을 특징으로 하는 높은 에너지 밀도를 가진 전기화학 에너지 소자.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 음극용 도전체는 Al, Sn, Ag, Au, Mg, Zn, 이의 합금 및 SnOx (0 < x ≤ 2) 중 어느 하나의 재질로 형성된 것을 특징으로 하는 높은 에너지 밀도를 가진 전기화학 에너지 소자.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 음극용 도전체의 상면에는 합금층이 형성된 것을 특징으로 하는 높은 에너지 밀도를 가진 전기화학 에너지 소자.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 합금층은 리튬합금인 것을 특징으로 하는 높은 에너지 밀도를 가진 전기화학 에너지 소자.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 음극용 도전체의 상면에는 표면 요철 형성된 것을 특징으로 하는 높은 에너지 밀도를 가진 전기화학 에너지 소자.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 음극용 도전체의 상면에는 이온 전도성 코팅층이 형성된 것을 특징으로 하는 높은 에너지 밀도를 가진 전기화학 에너지 소자.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 이온 전도성 코팅층은,
    나피온(Nafion), 이오노머(ionomer), 단일 이온 전도체(single ion conductor), 이온 전도성 고분자, 이온 전도성 친수성 고분자, 액체 전해질이 함유된 고분자 또는 이들의 가교 결합체인 것을 특징으로 하는 높은 에너지 밀도를 가진 전기화학 에너지 소자.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 밀폐부는,
    상기 양극 활물질 및 전해질의 둘레를 둘러싸도록 형성되는 격벽; 및
    상기 격벽과 양극용 도전체 사이 및 상기 격벽과 음극용 도전체 사이에 각각 형성된 접합부;
    를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 높은 에너지 밀도를 가진 전기화학 에너지 소자.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 밀폐부는 양극용 도전체의 둘레부 하면에 형성된 라미네이트 필름층과 음극용 도전체의 둘레부 상면에 형성된 라미네이트 필름층이 접합되어 형성된 접합부를 포함하는 것을 특징으로 하는 높은 에너지 밀도를 가진 전기화학 에너지 소자.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 전해질은 고체전해질인 것을 특징으로 하는 높은 에너지 밀도를 가진 전기화학 에너지 소자.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 전해질은 전해액인 것을 특징으로 하는 높은 에너지 밀도를 가진 전기화학 에너지 소자.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 음극용 도전체에는 상하면을 관통하는 전해액 주입구가 형성되며,
    상기 전해액 주입구에는 밀폐용 실링부재가 결합된 것을 특징으로 하는 높은 에너지 밀도를 가진 전기화학 에너지 소자.
  14. 상측에서 하측 방향으로 양극용 도전체, 양극 활물질, 고체전해질 및 음극용 도전체가 순서대로 배열되도록 배치하는 SA10 단계;
    상기 양극용 도전체, 양극 활물질, 고체전해질 및 음극용 도전체가 배열된 방향으로 가압하여 접촉면들이 서로 밀착되도록 하여 적층체를 형성하는 SA20 단계; 및
    상기 적층체의 둘레를 밀폐하는 밀폐부를 형성하되, 상기 밀폐부에 의해 양극용 도전체의 둘레부와 음극용 도전체의 둘레부 사이가 밀폐되도록 하는 SA30 단계;
    를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 높은 에너지 밀도를 가진 전기화학 에너지 소자의 제조방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 SA10 단계에서,
    상기 양극 활물질은 양극용 도전체의 하면에 도포 또는 코팅되며, 상기 고체전해질은 양극 활물질의 하면 또는 음극용 도전체의 상면에 도포 또는 코팅되는 것을 특징으로 하는 높은 에너지 밀도를 가진 전기화학 에너지 소자의 제조방법.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 SA30 단계에서,
    상기 양극용 도전체의 둘레부 하면에 형성된 라미네이트 필름층과 음극용 도전체의 둘레부 상면에 형성된 라미네이트 필름층을 열융착하여 상기 밀폐부가 형성되는 것을 특징으로 하는 높은 에너지 밀도를 가진 전기화학 에너지 소자의 제조방법.
  17. 하면에 양극 활물질이 형성된 양극용 도전체의 하측에 대향되도록 이격되어 배치되되 상기 양극 활물질과 마주보도록 음극용 도전체를 배치하고, 상기 양극용 도전체의 둘레부와 음극용 도전체의 둘레부 사이에 격벽이 개재되도록 배치하는 SB10 단계;
    상기 양극 활물질과 음극용 도전체가 이격되도록 하여, 상기 양극용 도전체와 격벽 및 상기 음극용 도전체와 격벽이 접합되어 접촉면이 밀폐되도록 하는 SB20 단계; 및
    상기 양극 활물질과 음극용 도전체 사이의 공간에 전해액을 충진하는 SB30 단계;
    를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 높은 에너지 밀도를 가진 전기화학 에너지 소자의 제조방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 SB20 단계에서,
    열융착에 의해 격벽이 양극용 도전체 및 음극용 도전체에 접합되는 것을 특징으로 하는 높은 에너지 밀도를 가진 전기화학 에너지 소자의 제조방법.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 SB30 단계에서,
    상기 음극용 도전체에 형성된 전해액 주입구를 통해 전해액을 충진한 후 실링부재에 의해 상기 전해액 주입구가 밀폐되는 것을 특징으로 하는 높은 에너지 밀도를 가진 전기화학 에너지 소자의 제조방법.
PCT/KR2017/006753 2016-07-01 2017-06-27 높은 에너지 밀도를 가진 전기화학 에너지 소자 및 그 제조 방법 WO2018004229A1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2016-0083472 2016-07-01
KR1020160083472A KR101934544B1 (ko) 2016-07-01 2016-07-01 높은 에너지 밀도를 가진 전기화학 에너지 소자 및 그 제조 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2018004229A1 true WO2018004229A1 (ko) 2018-01-04

Family

ID=60786149

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2017/006753 WO2018004229A1 (ko) 2016-07-01 2017-06-27 높은 에너지 밀도를 가진 전기화학 에너지 소자 및 그 제조 방법

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR101934544B1 (ko)
WO (1) WO2018004229A1 (ko)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20220216523A1 (en) * 2020-02-05 2022-07-07 Ubatt Inc. Thin lithium battery and method for manufacturing same
CN115552687A (zh) * 2021-04-09 2022-12-30 株式会社Lg新能源 制备全固态电池的方法和由此制备的全固态电池

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10294098A (ja) * 1997-04-17 1998-11-04 Yuasa Corp リチウム電池
JPH1160870A (ja) * 1997-08-25 1999-03-05 Nec Corp イオン伝導性高分子電解質、その製造方法及びポリマー電池
KR100462781B1 (ko) * 2002-06-12 2004-12-20 삼성에스디아이 주식회사 음극 활물질이 없는 리튬 전지 및 그의 제조 방법
JP2005158397A (ja) * 2003-11-25 2005-06-16 Ngk Spark Plug Co Ltd リチウム電池およびその製造方法
JP2006318662A (ja) * 2005-05-10 2006-11-24 Ngk Spark Plug Co Ltd 薄型電池およびその製造方法
JP4086444B2 (ja) * 2000-03-08 2008-05-14 三洋電機株式会社 リチウム二次電池

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000228185A (ja) * 1999-02-08 2000-08-15 Toyota Motor Corp リチウムイオン２次電池
JP6694246B2 (ja) * 2014-08-18 2020-05-13 昭和電工パッケージング株式会社 薄型蓄電デバイス及びその製造方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10294098A (ja) * 1997-04-17 1998-11-04 Yuasa Corp リチウム電池
JPH1160870A (ja) * 1997-08-25 1999-03-05 Nec Corp イオン伝導性高分子電解質、その製造方法及びポリマー電池
JP4086444B2 (ja) * 2000-03-08 2008-05-14 三洋電機株式会社 リチウム二次電池
KR100462781B1 (ko) * 2002-06-12 2004-12-20 삼성에스디아이 주식회사 음극 활물질이 없는 리튬 전지 및 그의 제조 방법
JP2005158397A (ja) * 2003-11-25 2005-06-16 Ngk Spark Plug Co Ltd リチウム電池およびその製造方法
JP2006318662A (ja) * 2005-05-10 2006-11-24 Ngk Spark Plug Co Ltd 薄型電池およびその製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR20180003830A (ko) 2018-01-10
KR101934544B1 (ko) 2019-01-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2013176500A1 (ko) 전극조립체 및 이를 포함하는 전기화학소자
WO2013176498A1 (ko) 전극조립체의 제조방법 및 이에 제조되는 전극조립체를 포함하는 전기화학소자
KR100971345B1 (ko) 전극 조립체 및 이를 포함하는 이차 전지
EP1998401A2 (en) Electrode assembley and secondary battery using the same
WO2014017864A1 (ko) 이차전지
KR101351700B1 (ko) 전극 조립체 및 이를 구비하는 이차 전지
JP2009266589A (ja) 固体リチウム二次電池およびその製造方法
KR100824851B1 (ko) 전극 조립체 및 이를 구비하는 이차 전지
WO2019103357A1 (ko) 파우치 형 이차 전지
WO2020022699A1 (ko) 전극용 집전체
WO2017099333A1 (ko) 가스 흡착제가 포함되어 있는 전극 리드를 구비한 전지셀
WO2018004227A1 (ko) 복수의 셀 영역들이 구비된 전기화학 에너지 소자 및 그 제조 방법
WO2016018129A1 (ko) 절연 특성이 강화된 이차전지용 파우치 및 그의 제조방법
WO2018004229A1 (ko) 높은 에너지 밀도를 가진 전기화학 에너지 소자 및 그 제조 방법
TWI398030B (zh) 鋰離子儲能電池
WO2021187726A1 (ko) 전극 조립체 및 그의 제조 방법
WO2017135790A1 (ko) 케이블형 이차전지
WO2020153604A1 (ko) 전극 및 전극 조립체
WO2021162346A1 (ko) 전극 및 전극 조립체
WO2018199511A1 (ko) 전도성 폴리머를 이용한 전극리드를 포함하는 파우치형 이차전지
WO2021085977A1 (ko) 전극 리드 제조 방법 및 가압기
KR101450337B1 (ko) 젤리롤형 전극 조립체 및 이를 구비한 이차 전지
KR101949931B1 (ko) 복수의 셀 영역들이 구비된 전기화학 에너지 소자 및 그 제조 방법
KR101446677B1 (ko) 전 고체 리튬 이차 전지 및 이의 제조 방법
KR20200090497A (ko) 전극 및 전극 조립체

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 17820505

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

32PN Ep: public notification in the ep bulletin as address of the adressee cannot be established

Free format text: NOTING OF LOSS OF RIGHTS PURSUANT TO RULE 112(1) EPC

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 17820505

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1