KR100742739B1 - Thread-type flexible battery - Google Patents
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Abstract
본 발명은 실 형태의 집전체 하나에 한 개의 전극이 코팅되어 있는 실 형태의 전극, 실 하나가 하나의 전극을 나타내는 실 형태의 양극 실과 음극 실을 직조함으로서 구성되는 실 형태의 가변형 전지 및 상기 양극 및 음극 실을 직조함으로서 실(혹은 줄)이나 옷감같이 필요에 따라 형상변형이 가능한 전지에 관한 것으로, 본 발명 따른 직조가 쉬운 실 형태의 가변형 전지를 제조하기 위한 전극은 전기전도체로 형성된 실 형태의 집전체(b) 및 (e)와, 상기 실 형태의 집전체(b) 및 (e)의 외주면에 양전극 또는 음전극물질에서 선택된 하나의 물질을 코팅하여 형성된 전극 (c) 및 (f)과, 상기 전극 (c) 및 (f)의 외주면에 코팅된 이온의 통로가 되는 전해질(d)로 구성됨을 특징으로 한다. 상기와 같이 구성되는 본 발명의 실 형태의 전지는 목걸이형 PDA, 휴대폰 등의 목걸이줄 형태의 전지로 이용될 수 있는 전지를 제공하여 사용자가 별도의 전지를 장비에 넣지 않고 목걸이 줄 자체로 전원을 공급하여 사용할 수 있는 효과가 있으며, 또한 본 발명의 실 형태의 전지를 방사형 또는 비틀기형으로 직조하면 옷감형태 등 가변형 전지로 제작이 가능하므로 각종 산업에 유용하게 적용할 수 있는 매우 유용한 발명이다. The present invention relates to a thread-shaped electrode configured by weaving a thread-shaped electrode in which a single electrode is coated on a thread-shaped current collector, a thread-shaped positive electrode thread and a negative electrode thread in which one thread represents one electrode, and the positive electrode. And it relates to a battery that can be deformed as necessary, such as thread (or string) or cloth by weaving the negative electrode, the electrode for producing a variable battery of the easy-weaving form of the yarn according to the present invention is formed of an electrical conductor Current collectors (b) and (e), and electrodes (c) and (f) formed by coating one material selected from a positive electrode or a negative electrode material on the outer circumferential surfaces of the yarn-shaped current collectors (b) and (e); And an electrolyte (d) serving as a passage for the ions coated on the outer circumferential surfaces of the electrodes (c) and (f). The thread type battery of the present invention configured as described above provides a battery that can be used as a necklace type battery such as a necklace type PDA, a mobile phone, so that the user can supply power to the necklace string itself without putting a separate battery into the equipment. There is an effect that can be supplied and used, it is also a very useful invention that can be usefully applied to various industries because the fabric of the present invention in the form of a radial or twisted weaving can be produced as a variable battery such as cloth.
실 전지, 가변형 전지, 실, 직조, 양극실, 음극실, 전극, 집전체, 전해질. Real battery, variable battery, thread, weaving, anode chamber, cathode chamber, electrode, current collector, electrolyte.
Description
도 1은 본 발명에 따른 실 형태의 집전체 위에 양극이나 음극 중 하나의 전극을 코팅한 후, 전해질로 코팅한 실 형태의 전극의 단면도이고,1 is a cross-sectional view of a thread-shaped electrode coated with an electrolyte after coating one electrode of a positive electrode or a negative electrode on a thread-shaped current collector according to the present invention,
도 2는 도 1의 실 형태의 양전극과 음전극을 엇감기 등으로 직조하는 공정을 개략적으로 나타낸 도이고,FIG. 2 is a diagram schematically illustrating a process of weaving the positive electrode and the negative electrode of the yarn form of FIG.
도 3은 도 2의 엇감기 등으로 직조된 실 전극 위에 보호막을 코팅하여 완성된 줄형태의 여러 가변형 전지를 나타낸 도이고,Figure 3 is a view showing a variety of variable battery of the form of a string completed by coating a protective film on the thread electrode woven by the stapling of Figure 2,
도 4는 도 2의 방법에 의한 두 전극을 직조하여 얻은 옷감형태의 가변형 전지를 나타내는 도이고,4 is a view showing a variable battery of a cloth form obtained by weaving two electrodes by the method of FIG.
도 5는 본 발명에 따른 실 전지의 제조 공정도로, 도 5a는 본 발명의 바람직한 일 실시형태에 따른 모든 전극과 전해질을 코팅에 의해서 제조된 실 전지의 공정도이고, 도 5b는 본 발명의 다른 바람직한 실시형태에 따른 전극은 코팅에 의해 제조하고 내부가 비어있는 고분자통에 넣고 전해질을 채워 제조되는 실전지 공정도이고,Figure 5 is a manufacturing process of the seal battery according to the present invention, Figure 5a is a flow chart of the seal battery manufactured by coating all the electrodes and electrolyte according to a preferred embodiment of the present invention, Figure 5b is another preferred embodiment of the present invention Electrode according to the embodiment is a real-cell process diagram prepared by coating and placed in an empty polymer container filled with an electrolyte,
도 6은 상기 도 5a와 5b에 의해 제조된 실 전지의 각 단면도이고, FIG. 6 is a cross-sectional view of the actual battery manufactured by FIGS. 5A and 5B.
도 7은 직육면체의 TiNi 집전체 위에 코팅된 NiS 전극와 직육면체 TiNi 집전체 위에 코팅된 리튬 전극을 이용한 전지의 방전 곡선이다. 7 is a discharge curve of a battery using a NiS electrode coated on a rectangular TiNi current collector and a lithium electrode coated on a rectangular TiNi current collector.
* 도면의 주요 부분에 대한 설명 *Description of the main parts of the drawing
a : 보호코팅부 b 또는 e : 전극의 집전체a: protective coating b or e: current collector of the electrode
c 또는 f : 전극 d : 전해질c or f: electrode d: electrolyte
100 : 전해질이 코팅된 전극100: electrode coated with electrolyte
200, 300, 400 : 제조된 실 전지200, 300, 400: manufactured real battery
본 발명은 직조가 쉬운 실 형태의 가변형 전지에 관한 것으로, 보다 자세하게는 실 형태의 집전체 하나에 한 개의 전극이 코팅되어 있는 실 형태의 전극, 실하나가 하나의 전극을 나타내는 실 형태의 양극 실과 음극 실을 직조함으로서 구성되는 실 형태의 가변형 전지 및 상기 양극 및 음극 실을 직조함으로서 실(혹은 줄)이나 옷감같이 필요에 따라 형상변형이 가능한 전지에 관한 것이다.The present invention relates to a variable battery of a thread form that is easy to weave, and more particularly, a thread-shaped electrode in which one electrode is coated on a thread-shaped current collector, and a thread-shaped positive electrode thread in which one thread represents one electrode; The present invention relates to a variable battery in the form of a thread formed by weaving a negative electrode thread, and a battery capable of shape deformation as needed, such as a thread (or string) or a cloth, by weaving the positive and negative electrode threads.
종래의 원통형 전지는 AA, AAA 크기 등으로 직경과 길이가 정해져 있고 직육면체의 각형 전지와 동전형태의 코인 셀(coin cell) 등 몇 가지 형태로 이루어져 있으며 전지가 제품으로 출시한 후에는 형상의 변화가 거의 없이, 제조하였을 때와 같은 형태로 사용되고 또한, 전지를 이용하는 기기들은 전지를 넣을 수 있는 공간 을 미리 확보하여, 기기 내에 전지를 집어넣어 사용하고 있었다. 예를 들어, 시계 내의 전지, 휴대폰의 전지, 캠코더 내의 전지 등의 경우에는 형상이 정해져 있다. 상기와 같은 종래의 원통형 전지, 동전형 전지, 각형 전지는 특정한 형태를 가지고 있으므로 변형이 자유롭지 못하고 사용에 있어 제한적인 문제점이 있었고, 전지의 사용처에 맞게 임의로 비틀거나 구부리는 등의 변형이 자유롭지 못한 문제점이 있었다. Conventional cylindrical batteries have a diameter and length of AA, AAA, etc., and are composed of several types, such as a rectangular parallelepiped cell and a coin-shaped coin cell. Almost no, they were used in the same form as they were manufactured, and the devices using the batteries had a space in which the batteries could be placed in advance, and the batteries were put in the equipment. For example, in the case of the battery in a watch, the battery of a mobile phone, the battery in a camcorder, etc., the shape is determined. Since the conventional cylindrical battery, coin cell, and square battery as described above have a particular shape, deformation is not free and there is a limited problem in use, and deformation such as arbitrarily twisting or bending according to the use of the battery is not free. There was this.
이에 상기한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명자 등은 실 형태의 전지를 제안하여 특허출원한 바 있다. 상기 특허출원된 발명의 실 전지는 내부의 집전체, 그 외주면에 전극물질을 코팅하여 내부전극을 형성하고 상기 내부전극 외주면에 전해질을 코팅하고 상기 전해질 외주면에 또 다른 전극물질을 코팅하여 외부전극을 형성하고 상기 외부전극 외주면에 외부 집전체 및 수분 및 공기로부터 전지를 보호하는 보호코팅부를 증착하여 제조되어 진다. 즉 하나의 실위에 양극과 음극이 공존하는 시스템이다. 그런데 상기 특허출원된 발명의 실 전지는 가변형의 실형태 전지를 제조할 수 있는 장점이 가지고 있지만, 집전체, 전극, 전해질, 전극, 집전체 보호 코팅 층 순서로 연속하여 제조해야 하므로 공정이 복잡할 뿐만 아니라, 한 가닥의 실에 양극과 음극이 동시에 존재하므로, 실의 내부와 외부에서 각각 입출력 단자를 설치해야 하는 어려운 점이 있다. 또한 실 하나에 양극 집전체, 음극 집전체 그리고 보호피막이 필요하므로, 전지에 실제로 활용되는 전극활물질에 비하여, 사용되지 않는 부문이 많아져서 에너지 밀도가 낮아지는 단점이 있다. In order to solve the above problems, the present inventors have proposed a patent in the form of a real battery. The patent application of the actual battery of the present invention to form an internal electrode by coating the electrode material on the inner current collector, the outer peripheral surface thereof, to coat the electrolyte on the outer peripheral surface of the inner electrode and to coat another electrode material on the outer peripheral surface of the outer electrode Formed and manufactured by depositing a protective coating to protect the battery from the external current collector and moisture and air on the outer peripheral surface of the external electrode. In other words, the anode and cathode coexist in one room. By the way, the patented invention of the actual battery has the advantage of manufacturing a variable type of battery, but the current collector, the electrode, the electrolyte, the electrode, the current collector protective coating layer in order to manufacture a continuous coating process is complicated In addition, since the positive and negative electrodes exist simultaneously in a single thread, there is a difficulty in that the input and output terminals must be installed inside and outside the yarn, respectively. In addition, since a single positive electrode current collector, a negative electrode current collector, and a protective film are required in one seal, there are disadvantages in that energy density decreases due to more unused sections compared to an electrode active material actually used in a battery.
이에 본 발명자 등은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위해 예의 연구한 결과 한 가닥 실 형태의 집전체 위에 양극이나 음극 중 하나의 전극, 그리고 전해질로 구성함에 의해 상기 종래의 문제점을 해결할 수 있음을 알아내어 본 발명을 완성하게 되었다.Accordingly, the present inventors have studied diligently to solve the above-mentioned conventional problems. As a result, the present inventors have found that the conventional problems can be solved by constructing one electrode of an anode or a cathode and an electrolyte on a current collector in the form of a single stranded yarn. The present invention has been completed.
따라서, 본 발명의 목적은 종래의 실 전지에 있어서 문제점인 전지 제조공정의 복잡성 및 외부전원과의 연결단자의 어려움을 해결한 새로운 구조의 직조가 용이한 실 형태의 가변형 전지를 제공하기 위한 것이다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a variable battery of a thread type that is easy to be woven in a new structure that solves the complexity of the battery manufacturing process, which is a problem in the conventional seal battery, and the difficulty of connecting terminals with an external power source.
상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 직조가 쉬운 실 형태의 가변형 전지를 제조하기 위한 전극은;
전기전도체로 형성된 실 형태의 집전체(b) 및 (e)와,
상기 실 형태의 집전체(b) 및 (e)의 외주면에 양극전극물질 또는 음극전극물질을 코팅하여 형성된 내부전극 (c) 및 (f)과,Electrode for manufacturing a variable battery of the form of a thread easy to weave for achieving the above object of the present invention;
Current collectors (b) and (e) in the form of yarns formed of an electrical conductor,
Internal electrodes (c) and (f) formed by coating a positive electrode material or a negative electrode material on the outer circumferential surfaces of the yarn-shaped current collectors (b) and (e);
상기 내부전극 (c) 및 (f)의 외주면에 코팅되어 이온의 통로가 되는 전해질(d)로 구성됨을 특징으로 한다.It is characterized by consisting of an electrolyte (d) is coated on the outer peripheral surface of the internal electrodes (c) and (f) to be a passage of ions.
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상기 본 발명의 실 형태의 가변형 전지를 제조하기 위한 전극은 실 형태의 집전체 위에 전극물질을 코팅한 후에, 전해질을 코팅함으로서 실 형태의 전극을 제 조할 수 있다. The electrode for manufacturing the variable battery of the yarn form of the present invention can be prepared by coating the electrode material on the current collector of the yarn form, then coating the electrolyte to produce a yarn electrode.
또한 본 발명은 상기와 같이 제조된 실 형태의 전극인, 양전극 실과 음전극 실을 직조하는 공정을 거침으로서 1차원의 실이나 줄 형태, 또는 2차원의 옷감형태의 가변형 전지를 용이하게 제조할 수 있다. 이때, 제조된 전지 위에 수분 및 공기를 보호하는 보호코팅부를 코팅함으로써 공기 중에서 사용할 수 있는 전지를 제조할 수 있다.In addition, the present invention can easily manufacture a variable battery in the form of a one-dimensional thread, a string, or a two-dimensional cloth by going through a process of weaving the positive electrode thread and the negative electrode thread, which are the thread-shaped electrodes manufactured as described above. . At this time, by coating a protective coating to protect the moisture and air on the prepared battery can be produced a battery that can be used in the air.
보다 자세하게로는, 본 발명에 따른 실 전지는 종래의 실 전지에서처럼, 집전체실 하나에 양극과 음극이 있으면서 외부에 다른 집전체로 감싸서 한 개의 실이 하나의 전지로 구성되는 것이 아니고, 양극과 음극이 분리된 실 형태를 가지면서 두 개의 실을 결합시켜 실 형태의 전지를 구성하는 것이다. 즉, 본 발명에서는 참고로 도 1에 도시된 바와 같이 한 가닥 실에 집전체, 양극이나 음극 중 하나의 전극, 그리고 전해질로 구성하는 것이다. 그리고, 양극으로 된 실(이하, “양극실”로 표시함)과 음극으로 된 실(이하, “음극실”로 표시함)을 도 2에 도시된 비와 같이 엇감거나, 평행하게 맞닿게 하는 등의 직조공정을 이용하여 두 전극 실 사이에 전해질이 닿게 되면, 전지의 역할을 할 수 있고 여기에 보호피막 코팅을 하여 도 3에 도시된 완전한 실 형태의 전지를 구성할 수 있다. 상기 보호피막 코팅을 위한 재료로는 통상의 고분자 수지를 사용할 수 있는데, PVC, HDPE 또는 에폭시 수지가 바람직하나, 이에 제한되는 것은 아니다. 이 때, 양극 실이나 음극 실을 1개씩 하여 구성할 수도 있고, 2개에서 수백 개를 동시에 할 수도 있다. 이같은 실 전지를 직조하는 등 기존의 옷 제조 공정을 이용하여 옷 형태로 전지를 제조할 수 있다. 또한 도 4에 도시된 바와 같이 양극 실과 음극 실을 날줄과 씨줄로 하여 뜨개질하거나 직조하는 등의 기존의 옷 제조공정을 이용함으로서 2차원 형상의 옷감이나 1차원 형상의 실이나 줄 또는 이를 이용한 3차원 형상의 옷, 신발, 텐트, 모자 등 다양한 형상의 전지를 구성할 수 있다. In more detail, the seal battery according to the present invention has a positive electrode and a negative electrode in one current collector chamber and is wrapped in another current collector on the outside as in a conventional seal battery, and one seal is not composed of one battery. The negative electrode has a separate thread shape and combines two threads to form a thread-shaped battery. That is, in the present invention, as shown in FIG. 1, the current collector, one electrode of a positive electrode or a negative electrode, and an electrolyte are formed in a single strand. Then, the yarn of the anode (hereinafter referred to as "anode chamber") and the cathode of the cathode (hereinafter referred to as "cathode chamber") are staggered or parallel to each other as shown in FIG. When the electrolyte is contacted between the two electrode chambers using a weaving process, such as, it can act as a battery and a protective film coating on it can form a cell of the complete seal type shown in FIG. As a material for coating the protective film, a conventional polymer resin may be used, but PVC, HDPE, or epoxy resin is preferable, but is not limited thereto. At this time, one cathode chamber and one cathode chamber may be configured, or two to hundreds may be simultaneously formed. It is possible to manufacture the battery in the form of clothes using the existing clothes manufacturing process, such as weaving such a real battery. In addition, as shown in Figure 4 by using a conventional clothes manufacturing process, such as knitting or weaving the anode and cathode yarns in the form of a string and a seed line, two-dimensional cloth or one-dimensional thread or string or three-dimensional using the same Various shapes of batteries, such as shaped clothes, shoes, tents, and hats, can be configured.
이하, 본 발명의 구성을 바람직한 실시형태를 들어 첨부된 도면을 참고로 상세히 설명한다.Hereinafter, the configuration of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings for a preferred embodiment.
본 발명에 있어서, 실 형태라 함은 원통형, 직육면체 등 다양한 형태를 가지나 단면적에 비하여 길이가 매우 길고(High aspect ratio), 구부리거나 휠 수 있어서 직조가 가능한 형태를 가리키며, 본 발명 실 형태의 전극은 실(Thread)과 같은 형상을 가지면서 전극(battery)의 기능을 가진 것이다. 상기 실 형태의 전극인, 양극 실과 음극 실을 직조하는 공정을 거침으로서 1차원의 실이나 줄 형태, 2차원의 옷감형태의 가변형 전지를 제조하며, 이때, 제조된 전지 위에 수분 및 공기를 보호하는 보호코팅부를 코팅하여 공기 중에서 사용할 수 있도록 하였다.
상기 보호피막 코팅을 위한 재료로는 통상의 고분자 수지를 사용할 수 있는데, PVC, HDPE 또는 에폭시 수지가 바람직하나, 이에 제한되는 것은 아니다.In the present invention, the yarn form may have various forms such as a cylindrical shape and a rectangular parallelepiped, but may have a very long length (High aspect ratio) and bendable or bendable in comparison with the cross-sectional area. It has the shape of a thread and has the function of an electrode. Through the process of weaving the positive electrode and the negative electrode, which is the electrode in the form of thread, to manufacture a variable battery in the form of a one-dimensional thread, a string, or a two-dimensional cloth, and at this time, to protect moisture and air on the manufactured battery The protective coating was coated to use in the air.
As a material for coating the protective film, a conventional polymer resin may be used, but PVC, HDPE, or epoxy resin is preferable, but is not limited thereto.
즉, 본 발명에 따른 양극 실과 음극 실을 도 2와 같은 방법을 통하여 엇감거나, 평행하게 맞닿게 하여 두 전극 실 사이에 전해질이 닿게 되면 도 3처럼 전지로 구성되는 것이다. 또한 도 4와 같이 전극 실(양극 실과 음극 실)을 뜨개질하거나 직조(200)하는 등의 기존의 옷 제조공정을 이용함으로서 2차원 형상의 옷감이나 1차원 형상의 줄 또는 이를 이용한 3차원 형상의 옷, 신발, 텐트, 모자등 다양한 형상의 전지를 구성할 수 있다.That is, when the positive electrode seal and the negative electrode seal according to the present invention are staggered or contacted in parallel through the same method as in FIG. 2, and the electrolyte contacts between the two electrode chambers, the battery is configured as shown in FIG. 3. In addition, by using a conventional clothes manufacturing process, such as knitting or weaving (200) the electrode thread (anode thread and cathode thread), as shown in Figure 4 two-dimensional fabric or one-dimensional string or three-dimensional clothing using the same Various shapes of batteries such as shoes, tents and hats can be constructed.
또한, 본 발명에 따른 상기 양극 또는 음극의 실 전극(100)은 직경은 바람직하기로는 0.1 내지 3㎜이고 직경에 비하여 길이가 5배 이상이다. 상기 직경이 0.1mm 이하이거나 3mm 이상이면, 직조에 바람직하지 않다. 또한 길이가 직경에 비해 5배 이하로 너무 짧으면 실용성이 없어 바람직하지 않으며, 그 상한은 특별히 제한되지 않음은 이 분야의 통상인에게 명백한 것으로 그 길이는 사용용도에 따라 용이하게 정할 수 있을 것이다.In addition, the positive electrode or the negative electrode of the
도 5a는 본 발명에 따른 실 전지의 바람직한 제조공정의 일 실시예로서, 하기와 같은 단계로 이루어진다.Figure 5a is an embodiment of a preferred manufacturing process of a real battery according to the present invention, consisting of the following steps.
집전체 외주면에 전극물질을 코팅하여 내부전극을 형성하는 단계(S1)와;Forming an internal electrode by coating an electrode material on an outer circumferential surface of the current collector;
상기 내부전극 외주면에 전해질을 코팅하는 단계(S2)로 구성되어 있다. It consists of the step of coating the electrolyte on the outer peripheral surface of the inner electrode (S2).
상기 각 단계(S1) 및 (S2)에 의하여, 도 5a에서와 같이, 구부리거나 휠 수 있는 형태를 가진 각각의 집전체 (b) 및 (e)의 외주면에 전극물질을 코팅시켜 내부전극 (c) 및 (f)을 형성하고, 상기 내부전극 (c) 및 (f) 외주면에 전해질(d)을 코팅하는 기술을 이용하여 양극 또는 음극으로 사용할 수 있는 실전극(100)를 제조할 수 있으며, 상기 실 전극(100)는 단면의 직경(epuibalant diameter)이 1㎝ 이하이고 직경에 비하여 길이가 5배 이상인 구조로 형성하는 것이 바람직하다.By the steps (S1) and (S2), as shown in Figure 5a, by coating the electrode material on the outer peripheral surface of each of the current collector (b) and (e) having a bendable or bendable shape of the internal electrode (c ) And (f), and using the technique of coating the electrolyte (d) on the outer surface of the inner electrodes (c) and (f) it can be produced a
상기 두 실 전극을 붙인 후, 보호 코팅으로 코팅하는 단계(S3)로 실 전지(300)가 형성할 수 있다.After attaching the two seal electrodes, the
상기 각 단계 (S1) 및 (S2)에 있어서, 실 전극을 제조하기 위한 전극물질 및 전해질의 코팅방법으로는, 용사 및 용융도금, 진공증착법, 스퍼터링, 이온 플레이팅, 분자선 에피텍시, 열, 광 및 플라즈마를 이용한 화학적 기상증착법, 클래드 등과 같은 건식법과 전기화학반응 등을 이용한 습식법, 그리고, 직접 도포하는 페이스팅법이 적용될 수 있다.In each of the above steps (S1) and (S2), as the coating method of the electrode material and the electrolyte for producing the real electrode, thermal spraying and hot dip plating, vacuum deposition, sputtering, ion plating, molecular beam epitaxy, heat, Chemical vapor deposition using light and plasma, a dry method such as clad and the like, a wet method using an electrochemical reaction, and a direct coating method may be applied.
상기 집전체 (b) 및 (e)의 재료로는 탄성 특성이 좋은 TiNi계 등 합금류, 구리, 알루미늄 등 순금속류, 탄소가 코팅된 순금속, 탄소, 탄소섬유 등의 도전성 물질, 폴리피롤 등 전도성고분자등 통상의 집전체에 사용되는 재료가 적합하고, 그 형상은 실 형상 및 원통형이 적합하다.As the materials of the current collectors (b) and (e), alloys such as TiNi-based alloys having good elastic properties, pure metals such as copper and aluminum, pure metals coated with carbon, conductive materials such as carbon and carbon fibers, and conductive polymers such as polypyrrole The material used for a normal electrical power collector etc. is suitable, and the shape is suitable for a thread shape and a cylindrical shape.
상기 내부전극 (c) 및 (f)를 사용함에 있어서, 한쪽 전극이 음전극으로 사용되면 다른 전극은 양전극으로 사용되며 그 반대의 경우도 될 수 있고, 상기 음전극물질은 전극물질로 리튬, 나트륨, 아연, 마그네슘, 카드늄, 수소저장합금, 납 등의 금속류와 탄소 등의 비금속류 그리고 유기황(organo sulfur) 등 고분자 전극 물질 등 통상의 음전극 물질로 사용되는 것들이 바람직하다. 상기 양전극물질은 황 및 금속황화물, LiCoO2 등 리튬천이금속산화물, SOCl2, MnO2, Ag2O, Cl2, NiCl2, NiOOH, 고분자 전극 등의 통상의 양전극 물질로 사용되는 것들이 바람직하고 상기 음전극물질과, 양전극물질은 분말, 분말을 이용한 슬러리, 용액 등을 이용하여 제조하거나, 코팅을 이용하여 박막형태로 제조할 수도 있다.In using the internal electrodes (c) and (f), when one electrode is used as a negative electrode, the other electrode is used as a positive electrode and vice versa, and the negative electrode material is lithium, sodium, zinc as an electrode material. , Metals such as magnesium, cadmium, hydrogen storage alloy, lead, nonmetals such as carbon, and polymer negative electrode materials such as organo sulfur are preferable. The positive electrode material is preferably used as a conventional positive electrode material such as sulfur transition metal oxides such as sulfur, metal sulfide, LiCoO 2 , SOCl 2 , MnO 2 , Ag 2 O, Cl 2 , NiCl 2 , NiOOH, polymer electrode The negative electrode material and the positive electrode material may be prepared using a powder, a slurry using a powder, a solution, or the like, or may be manufactured in a thin film form using a coating.
상기 전해질(d)은 내부전극 (c) 및 (f) 사이에 전지의 이온이 상호 교환될 수 있도록 하는 역할을 하고, 또한, 상기 전해질(d)은 PEO, PVdF, PMMA, PAN, PVAC 등을 사용한 겔형, 고상형과 다공성형 고분자전해질, 황화물계, LiPON, 산화물계의 고체전해질 등의 통상의 전해질을 사용하는 것이 바람직하다.The electrolyte (d) serves to exchange ions of the battery between the internal electrodes (c) and (f), and the electrolyte (d) is a PEO, PVdF, PMMA, PAN, PVAC, etc. It is preferable to use ordinary electrolytes such as used gel, solid and porous polymer electrolytes, sulfide-based, LiPON, and oxide-based solid electrolytes.
도 5b는 본 발명 실 전지의 제조공정을 보인 바람직한 다른 실시예로서, 도 5a와 같은 방법으로 제조된 두 전극을 고분자 재질로 코팅된 원통형 용기에 넣고 전해질을 두 전극 사이에 채움에 의해서 제조되는 것을 특징으로 하고 하기와 같은 단계로 이루어진다.Figure 5b is another preferred embodiment showing the manufacturing process of the actual battery of the present invention, the two electrodes prepared by the method as shown in Figure 5a to be prepared by filling the electrolyte between the two electrodes in a cylindrical container coated with a polymer material It is characterized by the following steps.
두 집전체 외주면에 전극물질을 코팅하여 내부전극을 형성하는 단계(S11)와;Forming an internal electrode by coating an electrode material on two outer circumferential surfaces of the current collector;
상기 내부전극을 고분자 재질로 코팅된 원통형 용기에 삽입하는 단계(S12)와;Inserting the inner electrode into a cylindrical container coated with a polymer material (S12);
상기 내부전극 사이에 전해질을 채워 넣는 단계(S13)로 실 전지(400)의 내부구조가 형성된 것이다.The internal structure of the
상기 단계(S11)에 있어서 전극의 코팅 방법으로 도 5a에서 설명한 방법을 사용한다. In the step (S11), the method described in Figure 5a is used as the coating method of the electrode.
상기 설명한 도 5b의 집전체 (b) 및 (f), 내부전극(c) 및 (e), 보호코팅부 (a)는 상기 도 5a에서 설명한 각각의 물질과 동일한 물질을 사용할 수 있다.The current collectors (b) and (f), the internal electrodes (c) and (e), and the protective coating part (a) of FIG. 5B described above may use the same materials as those described with reference to FIG. 5A.
상기 전해질(d)은 내부전극 (c) 및 (e) 사이에 전지의 이온이 상호 교환하도록 제조하고 또한, 상기 전해질(d)는 액체 전해질인 EC, PC, TG 등 유기용매, 또는 전극물질에 맞는 KOH, NaOH 등의 수용성 전해질 및 PEO, PVdF, PMMA, PAN, PVAC 등을 사용한 겔형, 고상형과 다공성형 고분자전해질, 황화물계, LiPON, 산화물계의 고체전해질 등의 통상의 전해질을 사용하는 것이 바람직하다.The electrolyte (d) is prepared to exchange ions of the battery between the internal electrodes (c) and (e), and the electrolyte (d) is formed of an organic solvent such as EC, PC, TG, or an electrode material, which is a liquid electrolyte. It is preferable to use conventional electrolytes such as a water-soluble electrolyte such as KOH and NaOH, and gel, solid and porous polymer electrolytes, sulfide-based, LiPON, and oxide-based solid electrolytes using PEO, PVdF, PMMA, PAN, and PVAC. desirable.
도 6은 도 5a 및 5b에서 도시한 제조공정에 따라 제조된 실 전지의 단면도를 나타낸 것이다.6 illustrates a cross-sectional view of a real battery manufactured according to the manufacturing process illustrated in FIGS. 5A and 5B.
또한 본 발명에 따른 전지는 도 6에 보이는 단면인 원통, 반원통형 이외에 사각형, 톱니형, 삼각형 등 다양한 단면을 가지는 실 형태의 전지로의 제조도 가능하고 또한 여러 개의 전극을 사용하여 각각의 전극을 겹쳐 제조하는 실 전지의 형 태도 가능함은 물론이다.In addition, the battery according to the present invention can be manufactured into a thread-shaped battery having various cross sections such as square, sawtooth, triangle, etc. in addition to the cylindrical and semi-cylindrical cross sections shown in FIG. It goes without saying that the mold attitude of the actual battery manufactured by overlapping is possible.
이하, 본 발명을 실시예로 보다 자세하게 설명하지만 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, although an Example demonstrates this invention in detail, this invention is not limited to this.
<실시예><Example>
전극 물질인 NiS2을 구부리거나 휠 수 있는 형태를 가진 집전체 TiNi의 표면에 증착을 시킨 후, 다른 전극 물질인 Li을 구부리거나 휠 수 있는 형태를 가진 집전체 TiNi의 표면에 증착을 시켰다. 상기 두 전극에 전해질로 PVdF을 사용하여 코팅하였다. 상기 전해질이 코팅된 두 전극을 겹쳐서 수분 및 공기로부터 전지를 보호하는 보호코팅을 형성하여 전극을 제조하였다.The electrode material NiS 2 was deposited on the surface of the current collector TiNi having a bendable or bent shape, and then the other electrode material Li was deposited on the surface of the current collector TiNi having a bendable or bent shape. The two electrodes were coated using PVdF as an electrolyte. The electrode was manufactured by overlapping the two electrodes coated with the electrolyte to form a protective coating protecting the battery from moisture and air.
<실험예>Experimental Example
상기 실시예에 따라 제조된 전극을 사용하여 방전 실험을 하여 그 결과를 도 7에 나타냈다. 도 7에 도시된 바와 같이 본 발명에 따라 제조된 실 형태의 전극은 양호한 방전 특성을 나타냄을 알 수 있다.Discharge experiments were conducted using the electrodes prepared according to the above examples, and the results are shown in FIG. 7. As shown in FIG. 7, it can be seen that the yarn-shaped electrode manufactured according to the present invention exhibits good discharge characteristics.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 실 형태의 전지는 종래의 제조방법보다 간단한 방법으로 목걸이형 PDA, 휴대폰 등의 목걸이줄 형태의 전지로 이용될 수 있는 전지를 제공하여 사용자가 별도의 전지를 장비에 넣지 않고 목걸이 줄 자체로 전원 을 공급하여 사용할 수 있는 효과가 있으며, 또한 본 발명의 실 형태의 전지를 방사형 또는 비틀기형으로 직조하면 옷감형태 등 가변형 전지로 제작이 가능하므로, 보다 얇고 다양한 형태로의 변형이 가능한 신규한 다양한 형상의 전지를 제조할 수 있으므로 각종 산업에 유용하게 적용할 수 있는 매우 유용한 발명이다. The thread-shaped battery of the present invention configured as described above provides a battery which can be used as a necklace-type battery such as a necklace-type PDA, a mobile phone, etc. in a simpler manner than a conventional manufacturing method, so that a user can use a separate battery in the equipment. There is an effect that can be used by supplying power to the necklace string itself without inserting, and also can be produced as a variable battery, such as cloth form when weaving the battery of the thread form of the present invention in a radial or twisted form, so that the thinner and more various forms It is a very useful invention that can be usefully applied to various industries because it is possible to manufacture a new battery of various shapes that can be modified.
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