Nothing Special   »   [go: up one dir, main page]

KR101410803B1 - A discontinuous electrode, battery using the same, a method for producing thereof - Google Patents

A discontinuous electrode, battery using the same, a method for producing thereof Download PDF

Info

Publication number
KR101410803B1
KR101410803B1 KR1020140027973A KR20140027973A KR101410803B1 KR 101410803 B1 KR101410803 B1 KR 101410803B1 KR 1020140027973 A KR1020140027973 A KR 1020140027973A KR 20140027973 A KR20140027973 A KR 20140027973A KR 101410803 B1 KR101410803 B1 KR 101410803B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
electrode
metal layer
active material
layer
region
Prior art date
Application number
KR1020140027973A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20140048910A (en
Inventor
조규봉
김기원
노정필
남태현
Original Assignee
경상대학교산학협력단
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 경상대학교산학협력단 filed Critical 경상대학교산학협력단
Priority to KR1020140027973A priority Critical patent/KR101410803B1/en
Publication of KR20140048910A publication Critical patent/KR20140048910A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101410803B1 publication Critical patent/KR101410803B1/en

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
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/134—Electrodes based on metals, Si or alloys
    • 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
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/04—Processes of manufacture in general
    • 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
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/139—Processes of manufacture
    • H01M4/1395—Processes of manufacture of electrodes based on metals, Si or alloys
    • 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
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/38—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of elements or alloys
    • H01M4/386—Silicon or alloys based on silicon
    • 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
    • H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
    • 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

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

본 발명은 2차 전지의 전극을 개시한다. 본 발명에 따른 전극은, 집전체, 집전체 상에 형성된 활물질층을 포함하며, 집전체 및 활물질층은 적어도 하나의 절단부를 포함하는 불연속 전극인 것을 특징으로 한다.The present invention discloses an electrode of a secondary battery. The electrode according to the present invention includes a current collector and an active material layer formed on the current collector, wherein the current collector and the active material layer are discontinuous electrodes including at least one cut portion.

Description

불연속 전극, 이를 이용한 전지 및 이를 제조하는 방법{A DISCONTINUOUS ELECTRODE, BATTERY USING THE SAME, A METHOD FOR PRODUCING THEREOF}DISCONTINUOUS ELECTRODE, BATTERY USING THE SAME, A METHOD FOR PRODUCING THEREOF,

본 발명은 2차 전지의 전극 및 전지 이를 제조하는 방법에 관한 것으로, 구체적으로, 계속적인 충방전으로 인하여 전극이 팽창 또는 수축을 반복함으로써 발생되는 크랙을 방지하는 구조를 갖는 전극 및 이를 적용한 전지와 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to an electrode of a secondary battery and a method of manufacturing the same, and more particularly, to an electrode having a structure for preventing cracks caused by repetitive expansion or contraction of an electrode due to continuous charge and discharge, And a manufacturing method thereof.

리튬 이차 전지는 가역적으로 리튬 이온의 삽입과 탈리가 가능한 물질을 양극 및 음극으로 사용하고, 양극과 음극 사이에 유기 전해액 또는 폴리머 전해질을 충전시켜 제조한다. 리튬 이온이 양극 및 음극에서 삽입 및 탈리될 때의 환원 및 산화 반응에 의하여 전기 에너지를 생성하게 된다. 리튬 이차 전지는 사용되는 전극 활물질의 재료에 따라 전지의 충방전 전압, 사이클 수명 특성 및 보존 특성 등이 크게 좌우되며, 이러한 전지의 특성을 향상시키기 위해 양쪽 전극의 활물질을 개선하고자 하는 노력이 꾸준히 진행되고 있다.The lithium secondary battery is manufactured by using a material capable of reversibly inserting and desorbing lithium ions as an anode and a cathode, and filling an organic electrolyte or a polymer electrolyte between the anode and the cathode. Electric energy is generated by the reduction and oxidation reaction when lithium ions are inserted and removed from the positive electrode and the negative electrode. The rechargeable lithium battery is largely dependent on the charge / discharge voltage, cycle life characteristics, and storage characteristics of the battery depending on the material of the electrode active material used. In order to improve the characteristics of the battery, .

현재 리튬 이차 전지의 음극 활물질로서 상용화되는 탄소계 활물질은 고체전해질 막(solid electrolyte interface)에 의한 안정성 및 초기 비가역 용량 감소를 통한 용량 증가를 이루기 위해 표면 개질 등에 대한 연구가 진행되고 있는 실정이다. 대부분의 전지 제조 회사에서 대표적으로 채용하고 있는 흑연과 흑연화도(graphitization)에 따라 흑연으로 변환 가능한 무정형 카본을 포함하는 소프트카본(soft carbon) 및 흑연으로 되지 않는 난흑연화성 탄소인 하드카본(hard carbon)으로 나뉠 수 있다. BACKGROUND ART [0002] Nowadays, a carbon-based active material that is commercialized as a negative electrode active material of a lithium secondary battery is undergoing a research on surface modification and the like in order to achieve stability by a solid electrolyte interface and capacity increase through reduction of initial irreversible capacity. Graphite which is typified by most battery manufacturers and soft carbon containing amorphous carbon which can be converted into graphite according to graphitization and hard carbon which is non-graphitizable carbon which is not made of graphite ).

흑연계 탄소의 우수한 사이클 특성에도 불구하고, 흑연은 금속 리튬 용량(3860 mAh/g)의 약 10%에 불과한 372 mAh/g(LiC6 조성)의 이론 용량을 가지며, 특히 탄소 원자 6개 당 리튬 1개를 삽입하므로 단위부피당 용량이 매우 작다는 단점이 있다.
Despite the excellent cycle characteristics of graphite carbon, graphite has a theoretical capacity of 372 mAh / g (LiC6 composition), which is only about 10% of the metal lithium capacity (3860 mAh / g) There is a drawback that the capacity per unit volume is very small.

*고용량 및 에너지 밀도가 향상된 리튬 이차 전지 개발을 위해서는 새로운 음극재료의 개발이 요구되며, 이를 위해 새롭게 부각되는 고용량의 음극 물질로는 비탄소재료인 실리콘이 탄소 재료를 대체할 수 있는 물질로 부각되고 있다. 실리콘(Si)은 4000mAh/g 이상의 매우 큰 이론 용량을 지니고 있으나, 낮은 전기 전도도 및 전지의 충방전시 발생하는 부피 변화 및 이로 인한 전극의 열화에 의해 장수명 사이클 특성이 저하된다는 문제점이 지적되고 있다.In order to develop a lithium secondary battery with a high capacity and an improved energy density, development of a new cathode material is required. As a new high-value cathode material, silicone, which is a non-carbon material, have. Silicon (Si) has a very large theoretical capacity of more than 4000 mAh / g, but it has been pointed out that low cycle life characteristics are deteriorated due to low electrical conductivity and volume change caused by charging and discharging of the battery and deterioration of the electrode.

도 1은 종래의 평탄한 구리 호일 상에 실리콘을 전극 물질로 사용한 전극에서 가로방향으로 크랙이 발생한 것을 설명하기 위한 도면이다. 도 1을 참고하면, 충방전을 반복하는 과정에서 반응 영역(활물질 영역)에서는 충방전으로 인한 부피 팽창이 발생하게 되고, 이는 전극의 균열을 가져온다. 특히, 가로 방향으로의 균열 영역(135)은 전기적으로 개방됨으로써 전극 표면적이 감소되고 전지의 장수명 싸이클 특성이 저하되는 문제점이 발생한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a view for explaining a crack generated in a lateral direction in an electrode using silicon as an electrode material on a conventional flat copper foil. FIG. Referring to FIG. 1, a volume expansion due to charge and discharge occurs in the reaction region (active material region) in the process of repeating charge and discharge, which causes cracking of the electrode. In particular, the crack region 135 in the transverse direction is electrically opened to reduce the surface area of the electrode and deteriorate the cycle life characteristics of the battery.

국내공개특허 제2010-0026259호Korean Patent Publication No. 2010-0026259 국내공개특허 제2006-0067459호Korean Patent Publication No. 2006-0067459

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 전극 물질이 충방전시 발생하는 부피 변화에 따른 크랙발생을 감소시킴으로써, 사이클 특성이 개선된 전극, 이를 이용한 전지 및 그 제조방법을 제공하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide an electrode improved in cycle characteristics by reducing the occurrence of cracks caused by a volume change occurring during charging / And a manufacturing method thereof.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 전극은, 집전체, 상기 집전체 상에 형성된 활물질층을 포함하며, 상기 집전체 및 상기 활물질층은 적어도 하나의 절단부를 포함하는 불연속 전극인 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided an electrode comprising a current collector and an active material layer formed on the current collector, wherein the current collector and the active material layer include at least one cut- .

이 경우의, 상기 활물질층은 실리콘으로 이루어지며, 상기 집전체는 구리로 이루어질 수 있다.In this case, the active material layer may be made of silicon, and the current collector may be made of copper.

한편, 상기 집전체 하부에 형성되는 적어도 하나의 연속막을 더 포함할 수 있다.Further, it may further include at least one continuous film formed under the current collector.

한편, 상기 절단부는, 상기 활물질층의 상부 표면에서부터 상기 집전체의 하부 표면까지를 라인 형태로 절단하여 형성될 수 있다.Meanwhile, the cut portion may be formed by cutting a line from the upper surface of the active material layer to the lower surface of the current collector.

한편, 상기 절단부는, 상기 활물질층의 상부 표면에서부터 상기 집전체의 하부 표면까지를 천공하여 형성될 수 있다.Meanwhile, the cut portion may be formed by piercing from the upper surface of the active material layer to the lower surface of the current collector.

본 발명의 다른 실시예에 따른 전지는, 양극 및 음극을 포함하고 상기 양극 및 음극 사이를 채우는 전해질을 포함하며, 상기 양극 및 음극 중 적어도 하나는 집전체, 상기 집전체 상에 형성된 활물질층을 포함하며, 상기 집전체 및 상기 활물질층은 적어도 하나의 절단부를 포함하는 불연속 전극인 것을 특징으로 한다.A battery according to another embodiment of the present invention includes an anode including a cathode and a cathode and an electrolyte filling between the anode and the cathode, wherein at least one of the anode and the cathode includes a current collector and an active material layer formed on the current collector And the current collector and the active material layer are discontinuous electrodes including at least one cut portion.

이 경우의, 상기 양극 및 음극 중 적어도 하나는 집전체 하부에 형성되는 적어도 하나의 연속막을 더 포함할 수 있다.In this case, at least one of the anode and the cathode may further include at least one continuous film formed under the current collector.

본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 제조 방법은, 집전체 및 활물질층을 순차적으로 적층하는 단계 및 상기 활물질층 및 상기 집전체의 일 영역에 대하여 절단 또는 천공을 수행하여, 상기 집전체 및 상기 활물질층을 불연속 전극 구조로 제작하는 단계를 포함할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, there is provided a method of manufacturing an electrode, comprising: sequentially laminating a current collector and an active material layer; and cutting or punching a region of the active material layer and the current collector, Layer to a discontinuous electrode structure.

본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 제조 방법은, 집전체의 일 영역에 대하여 절단 또는 천공을 수행하여 불연속 구조를 형성하는 단계 및 상기 집전체 상에 활물질층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.The electrode manufacturing method according to another embodiment of the present invention may include forming a discontinuous structure by cutting or perforating one region of the current collector and forming an active material layer on the current collector.

본 발명에 따르면, 본 발명에 따른 전지는 전극 물질이 충방전시 발생하는 응력을 분산시킴으로써, 전지의 장수명 사이클 특성이 개선되는 효과를 제공한다.According to the present invention, the battery according to the present invention provides an effect of improving the cycle life characteristics of the battery by dispersing the stress generated during charge and discharge of the electrode material.

도 1은 종래의 충반전으로 인하여 발생되는 크랙을 설명하기 위한 전극의 단면도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 불연속 전극을 설명하기 위한 도면,
도 3은 도 2의 A-A'에 따라 절단된 횡단면을 설명하기 위한 단면도,
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 적층된 불연속 전극을 설명하기 위한 도면,
도 5는 도 4의 A-A'에 따라 절단된 횡단면을 설명하기 위한 단면도,
도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 불연속 전극 제조 방법을 설명하기 위한 공정 개념도,
도 7a 내지 도 7c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 불연속 전극 제조 방법을 설명하기 위한 공정 개념도,
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 다수의 사각 구멍을 갖는 실리콘 전극을 설명하기 위한 도면,
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 다수의 원 구멍을 갖는 실리콘 전극을 설명하기 위한 도면,
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 3개의 라인 형태의 절단 영역을 갖는 실리콘 전극을 설명하기 위한 도면,
도 11은 도10의 라인 형태의 절단 영역을 형성하기 위해 금속층에 프린팅된 영역을 설명하기 위한 확대도,
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 7개의 라인 형태의 절단 영역을 갖는 실리콘 전극을 설명하기 위한 도면,
도 13은 도 12의 라인 형태의 절단 영역을 확대하여 설명하기 위한 확대도,
도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 복수의 라인 형태의 절단 영역을 갖는 실리콘 전극을 설명하기 위한 도면,
도 15는 종래의 연속 전극의 장수명 싸이클 특성을 설명하기 위한 도면,
도 16은 본 발명에 따른 불연속 전극의 장수명 싸이클 특성을 설명하기 위한 도면이다.FIG. 1 is a cross-sectional view of a conventional electrode for explaining a crack generated due to charge /
2 is a view for explaining a discontinuous electrode according to an embodiment of the present invention,
3 is a cross-sectional view for explaining a cross-section cut along the line A-A 'in Fig. 2,
4 is a view for explaining a stacked discontinuous electrode according to another embodiment of the present invention,
5 is a cross-sectional view for explaining a cross-section cut along the line A-A 'in FIG. 4,
6A to 6C are process conceptual diagrams illustrating a method of manufacturing a discontinuous electrode according to another embodiment of the present invention,
7A to 7C are process conceptual diagrams for explaining a method of manufacturing a discontinuous electrode according to another embodiment of the present invention,
8 is a view for explaining a silicon electrode having a plurality of rectangular holes according to another embodiment of the present invention,
9 is a view for explaining a silicon electrode having a plurality of circular holes according to another embodiment of the present invention,
10 is a view for explaining a silicon electrode having three line-shaped cut regions according to an embodiment of the present invention,
11 is an enlarged view for explaining a region printed on a metal layer to form a cut-out region in the form of a line in Fig. 10,
12 is a view for explaining a silicon electrode having 7 line-shaped cut regions according to another embodiment of the present invention,
FIG. 13 is an enlarged view for explaining a cut-off region in a line form of FIG. 12 in an enlarged manner,
14 is a view for explaining a silicon electrode having a plurality of line-shaped cut regions according to another embodiment of the present invention,
15 is a view for explaining the characteristics of the life cycle of the conventional continuous electrode,
16 is a view for explaining the characteristic of the life cycle of the discontinuous electrode according to the present invention.

본 발명의 일 실시예들이 상세하게 설명되고, 그것의 예시적인 것은 첨부된 도면과 함께 설명된다. 여기서 동일하거나 유사한 식별번호는 도면 전체에서 동일하거나 유사한 구성요소를 지시한다. 실시예들은 본 발명을 설명하기 위해서 도면과 함께 참고적으로 설명된다. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS One embodiment of the present invention will be described in detail and its exemplary embodiment is described in conjunction with the accompanying drawings. Wherein like or similar reference numerals designate the same or similar elements throughout the figures. The embodiments are described with reference to the drawings in order to explain the present invention.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 불연속 전극을 설명하는 개념도이다. 도 2를 참고하면, 불연속 전극은 금속층(210), 실리콘층(230) 및 절단 영역(250)을 포함한다.2 is a conceptual diagram illustrating a discontinuous electrode according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 2, the discontinuous electrode includes a metal layer 210, a silicon layer 230, and a cutout region 250.

금속층(210)은 리튬과 고용체(solid solution) 또는 금속 사이의 화합물을 형성하지 않는 금속으로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 구리(Cu)로 구성될 수 있다. 다른 실시예에서 구리 이외의 금, 은 등의 금속을 사용할 수 있다.The metal layer 210 may be made of a metal that does not form a compound between lithium and a solid solution or metal. For example, copper (Cu). In other embodiments, metals other than copper, such as gold and silver, may be used.

실리콘층(230)은 리튬을 흡장 및 방출함으로써 산화 또는 환원을 수행하는 활물질 층이다. 실리콘층(230)은 충전 또는 방전을 반복하면서 팽창 및 수축에 따른 응력이 축적될 수 있다. 실리콘층(230)은 절단 영역(250)을 포함한다.The silicon layer 230 is an active material layer that performs oxidation or reduction by occluding and releasing lithium. The silicon layer 230 may accumulate stresses due to expansion and contraction while repeatedly charging or discharging. The silicon layer 230 includes a cutout region 250.

절단 영역(250)은 기결정된 패턴으로 실리콘층(230) 및 금속층(210)이 제거된 영역이다. 절단 영역(250)에 의해서 실리콘층(230)은 복수의 영역으로 나눠질 수 있다. 절단 영역(250)에 의해서 실리콘층(230)은 불연속적인 전극 구조를 갖게된다. The cut region 250 is a region where the silicon layer 230 and the metal layer 210 are removed in a predetermined pattern. The cut-off region 250 allows the silicon layer 230 to be divided into a plurality of regions. The cut-off region 250 causes the silicon layer 230 to have a discontinuous electrode structure.

실리콘층(230)은 충전 또는 방전으로 인하여 팽창 또는 수축을 반복하게 되고, 이러한 팽창 또는 수축은 실리콘층(230)이 응력이 쌓이게 된다. 계속적으로 쌓이는 응력에 의해서 실리콘층(230)은 크랙이 발생할 수 있다. The silicon layer 230 is repeatedly expanded or contracted due to charging or discharging, and such expansion or contraction causes the silicon layer 230 to accumulate stress. Cracks may occur in the silicon layer 230 due to the stress accumulated continuously.

절단 영역(250)은 금속층을 에칭(etching)하고, 에칭된 금속층(210) 상에 실리콘을 박막으로 증착하더라도, 절단 영역(250)에는 실리콘층(230)이 증착되지 않으므로, 실리콘층(230)은 절단 영역(250)에서는 불연속적이다The cut region 250 does not deposit the silicon layer 230 in the cut region 250 even though the metal layer is etched and the silicon layer 230 is deposited on the etched metal layer 210. Therefore, Is discontinuous in the cut region 250

절단 영역(250)은 기결정된 패턴으로 형성할 수 있다. 예를 들어, 소정의 폭과 길이를 갖는 복수의 라인 형태로 구현될 수 있다. 이때 라인의 폭과 길이는 다양하게 설정할 수 있다. 복수의 라인의 개수도 1개 이상으로 구현할 수 있다. The cut region 250 can be formed in a predetermined pattern. For example, it may be implemented in a plurality of lines having a predetermined width and length. At this time, the width and length of the line can be set variously. The number of the plurality of lines may be one or more.

도 3은 도 2의 A-A'에 따라 절단된 횡단면을 설명하기 위한 단면도이다. 도 3을 참고하면, 불연속 전극(300)은 제1 금속층(310), 제1 실리콘층(330) 및 절단 영역(350)을 포함한다.3 is a cross-sectional view for explaining a cross-section cut along the line A-A 'in Fig. Referring to FIG. 3, the discontinuous electrode 300 includes a first metal layer 310, a first silicon layer 330, and a cut region 350.

금속층(310)은 박막의 금속층으로, 리튬과 고용체(solid solution) 또는 금속 사이의 화합물을 형성하지 않는 금속으로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 구리(Cu)로 구성될 수 있다.The metal layer 310 may be a metal layer of a thin film, and may be formed of a metal that does not form a compound between lithium and a solid solution or metal. For example, copper (Cu).

실리콘층(330)은 리튬을 흡장 및 방출함으로써 산화 또는 환원을 수행하는 활물질 층으로 기능한다. 실리콘층(330)은 불연속적인 면으로 구성될 수 있다. 실리콘층(330)은 절단 영역(350)에 의해서 불연속적인 면으로 나눠진다. The silicon layer 330 functions as an active material layer that performs oxidation or reduction by occluding and releasing lithium. The silicon layer 330 may be composed of discrete surfaces. The silicon layer 330 is divided into discrete surfaces by the cut regions 350.

즉, 실리콘층(330)은 불연속적인 면으로 구성되고, 실리콘층(330)이 리튬을 흡장 또는 방출함으로써 팽창 또는 수축함에 따라 실리콘층(330)에 축적되는 응력을 불연속적인 구조에 의해서 분산시키게 된다.That is, the silicon layer 330 is formed of a discontinuous surface, and the stress accumulated in the silicon layer 330 is dispersed by a discontinuous structure as the silicon layer 330 expands or contracts by occluding or releasing lithium .

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 적층된 불연속 전극을 설명하기 위한 도면이다.4 is a view for explaining a stacked discontinuous electrode according to another embodiment of the present invention.

도 4를 참고하면, 본 발명이 다른 실시예에 따른 적측형 불연속 전극은, 제1 금속층(410), 제1 실리콘층(430), 제2 금속층(450), 제 2 실리콘층(470) 및 절단 영역(490)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 4, the side-type discontinuous electrode according to another embodiment of the present invention includes a first metal layer 410, a first silicon layer 430, a second metal layer 450, a second silicon layer 470, And may include a cut region 490.

제1 금속층(410)은 박막의 금속층으로, 리튬과 고용체(solid solution) 또는 금속 사이의 화합물을 형성하지 않는 금속으로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 구리(Cu)로 구성될 수 있다.The first metal layer 410 may be a thin metal layer made of a metal that does not form a compound between lithium and a solid solution or metal. For example, copper (Cu).

제1 실리콘층(430)은 리튬을 흡장 및 방출함으로써 산화 또는 환원을 수행하는 활물질 층이다. 바람직하게는 제1 실리콘층(430)은 연속적인 면으로 구성될 수 있다. 제1 실리콘층(430)은 제1 금속층(410)의 상부에 구성된다. 제1 실리콘층(330)의 상부에는 제2 금속층(450)이 구성되고, 제2 금속층(450)의 상부면에는 제2 실리콘층(470)이 구성될 수 있다.The first silicon layer 430 is an active material layer that performs oxidation or reduction by occluding and releasing lithium. Preferably, the first silicon layer 430 may be comprised of a continuous surface. A first silicon layer 430 is formed on top of the first metal layer 410. A second metal layer 450 may be formed on the first silicon layer 330 and a second silicon layer 470 may be formed on the upper surface of the second metal layer 450.

제1 금속층(410)과 제1 실리콘층(430)은 제1 전극을 구성할 수 있다. 제1 전극은 연속적으로 구성될 수 있다. 또한, 제2 금속층(450)과 제2 실리콘층(470)은 제2 전극을 구성할 수 있다. 제2 전극은 불연속 전극으로 구성될 수 있다. The first metal layer 410 and the first silicon layer 430 may constitute a first electrode. The first electrode may be constructed continuously. In addition, the second metal layer 450 and the second silicon layer 470 may constitute a second electrode. The second electrode may be formed of a discontinuous electrode.

적층형 불연속 전극은, 제1 전극 상부에 제2 전극이 적층된 구조이다. 적층형 불연속 전극은 제1 전극 상부에서 제2 전극이 적층됨으로써, 제1 전극의 일부영역에서는 리튬의 흡장 및 방출이 일어나지 않게 된다. The stacked discontinuous electrode is a structure in which the second electrode is stacked on the first electrode. In the stacked discontinuous electrode, the second electrode is stacked on top of the first electrode, so that lithium occlusion and release do not occur in a partial region of the first electrode.

즉, 도 4에서 복수의 절단 영역(490)에서는 제1 전극이 외부로 노출될 수 있으므로, 해당 영역에서는 리튬의 흡장 및 방출이 일어날 수 있다. 반면에, 제2 전극이 적층된 영역에서 제1 전극은 리튬을 흡장 및 방출할 수 없게 된다.That is, in FIG. 4, the first electrode may be exposed to the outside in the plurality of cut regions 490, so that lithium occlusion and release may occur in the corresponding region. On the other hand, in the region where the second electrode is stacked, the first electrode can not store and discharge lithium.

제1 실리콘층(430)은 리튬과 접촉하지 못하는 영역(제2 금속층이 적층된 영역)에서는 리튬을 흡장 및 방출하지 못한다.The first silicon layer 430 can not store and emit lithium in a region that is not in contact with lithium (a region where the second metal layer is stacked).

제2 금속층(450)은 박막의 금속층으로, 리튬과 고용체(solid solution) 또는 금속 사이의 화합물을 형성하지 않는 금속으로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 구리(Cu)로 구성될 수 있다. 다만, 제1 금속층(410)과 달리 제2 금속층(450)은 불연속적으로 형성된다. 제2 금속층(450)이 불연속적으로 형성됨으로써, 불연속 영역(490)이 소정의 패턴으로 제1 실리콘층(430) 상에 형성될 수 있다.The second metal layer 450 may be a thin metal layer made of a metal that does not form a compound between lithium and a solid solution or metal. For example, copper (Cu). However, unlike the first metal layer 410, the second metal layer 450 is discontinuously formed. The second metal layer 450 is formed discontinuously so that the discontinuous region 490 can be formed on the first silicon layer 430 in a predetermined pattern.

제2 실리콘층(470)은 리튬을 흡장 및 방출함으로써 산화 또는 환원을 수행하는 활물질 층이다. 제2 실리콘층(470)은 제2 금속층(450) 상에 형성될 수 있다. 제2 실리콘층(470)은 불연속적으로 구성됨으로써 리튬을 흡장 및 방출하면서 팽창또는 수축으로 인한 응력을 분산한다. The second silicon layer 470 is an active material layer that performs oxidation or reduction by occluding and releasing lithium. A second silicon layer 470 may be formed on the second metal layer 450. The second silicon layer 470 is discontinuously constructed to dissipate stress due to expansion or contraction while occluding and releasing lithium.

도 5는 도 4의 A-A'에 따라 절단된 적층형 불연속 전극의 횡단면을 설명하기 위한 단면도이다.5 is a cross-sectional view for explaining a cross-sectional view of the layered discontinuous electrode cut along the line A-A 'in FIG.

도 5를 참고하면, 적층형 불연속 전극은 제1금속층(510), 제1실리콘층(530), 제2금속층(550), 제2실리콘층(570), 절단영역(590)을 포함한다.Referring to FIG. 5, the stacked discontinuous electrode includes a first metal layer 510, a first silicon layer 530, a second metal layer 550, a second silicon layer 570, and a cut region 590.

제1금속층(510)의 상부에는 연속적인 제1실리콘층(530)이 적층된다. 제1실리콘층(530)의 상부면에는 불연속적인 제2금속층(550)이 적층된다. 제2금속층(550)의 상부면에 제2실리콘층(570)이 적층된다.A continuous first silicon layer 530 is deposited on top of the first metal layer 510. A discontinuous second metal layer 550 is deposited on the top surface of the first silicon layer 530. A second silicon layer 570 is deposited on the top surface of the second metal layer 550.

도 5에 도시된 제1금속층(510)과 제1실리콘층(530)은 제1 전극을 구성하고, 제2금속층(550)과 제2실리콘층(570)은 제2 전극을 구성한다. 제1 전극은 연속적인 면으로 구성된 전극이고, 제2 전극은 불연속적인 면으로 구성된 전극이다.The first metal layer 510 and the first silicon layer 530 shown in FIG. 5 constitute a first electrode, and the second metal layer 550 and the second silicon layer 570 constitute a second electrode. The first electrode is an electrode composed of a continuous surface, and the second electrode is an electrode composed of a discontinuous surface.

제1 전극과 제2 전극은 가장자리가 서로 결합된 구조이다. 따라서, 가장 자리에서 제1 금속층과 제2 금속층이 서로 연결되는 구조를 갖을 수 있다.The first electrode and the second electrode have a structure in which edges are coupled to each other. Therefore, the first metal layer and the second metal layer may be connected to each other at the edges.

도 6a 내지 6c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 불연속 전극을 제조하는 방법을 설명하기 위한 공정 개념도이다. 6A to 6C are process conceptual diagrams illustrating a method of manufacturing a discontinuous electrode according to another embodiment of the present invention.

도 5a 내지 5c를 참고하면, 금속층(610)이 제공된다. 금속층(610)은 박막의 구리 호일일 수 있다. 금속층(610)은 전극의 집전체로 기능한다. 금속층(610)의 상부면에 실리콘층(630)이 증착된다. 금속층(610)의 상부면에 증착되는 실리콘층(630)의 두께는 기결정된 두께일 수 있다. 금속층(610)에 증착된 실리콘층(630)을 관통하도록 동시에 절단 영역(650)을 형성한다. 여기서 절단 영역(650)은 에칭에 의해서 금송층(610) 및 실리콘층(630)을 동시에 식각하여 형성할 수 있다. 에칭방식에 대해서 금속을 에칭할 수 있는 다양한 방식이 가능하다. 본원 발명에서 에칭법에 대해서 보다 상세하게 설명하지 않더라도 해당 기술 분야의 통상의 기술자가 본 발명을 실시할 수 있으므로 이를 생략한다.5A-5C, a metal layer 610 is provided. The metal layer 610 may be a thin copper foil. The metal layer 610 functions as a collector of the electrode. A silicon layer 630 is deposited on the top surface of the metal layer 610. The thickness of the silicon layer 630 deposited on the top surface of the metal layer 610 may be a predetermined thickness. A cut region 650 is formed to penetrate the silicon layer 630 deposited on the metal layer 610 at the same time. Here, the cut region 650 can be formed by simultaneously etching the gold layer 610 and the silicon layer 630 by etching. Various methods are available for etching the metal for the etching method. Although the etching method is not described in detail in the present invention, the present invention can be practiced by those skilled in the art.

이렇게 형성된 절단 영역(650)에는 실리콘층(630)이 제거됨으로써, 금속층(610) 및 실리콘 층(630)이 불연속적으로 구성된다. 금속층(610) 및 실리콘층(630)의 가장 자리는 서로 연결되도록 구성될 수 있다. 실리콘층(630)이 불연속적인 면으로 구성됨으로써 반복적인 충방전으로 인하여 축적되는 응력을 분산할 수 있는 구조를 갖게 된다. The metal layer 610 and the silicon layer 630 are discontinuously formed by removing the silicon layer 630 in the cut region 650 thus formed. The edges of the metal layer 610 and the silicon layer 630 may be configured to be connected to each other. Since the silicon layer 630 is composed of discontinuous surfaces, it has a structure capable of dispersing stress accumulated due to repetitive charging and discharging.

도 7a 내지 도 7c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 불연속 전극 제조 방법을 설명하기 위한 공정 개념도이다.7A to 7C are process conceptual diagrams illustrating a method of manufacturing a discontinuous electrode according to another embodiment of the present invention.

먼저, 금속기판(710)을 제공하는 단계를 수행한다. 여기서 금속기판(710)은 박막형태의 금속 호일일 수 있다. 바람직하게는 구리 호일을 사용할 수 있다. 금속기판(710)을 에칭법에 의해서 소정의 라인 형태의 절단 영역(730)을 형성한다. 금속기판(710)을 에칭하는 방법에 대해서는 상세한 설명을 생략한다.First, the step of providing the metal substrate 710 is performed. The metal substrate 710 may be a thin metal foil. Preferably, a copper foil can be used. A cut line 730 having a predetermined line shape is formed on the metal substrate 710 by an etching method. A detailed description of the method of etching the metal substrate 710 will be omitted.

에칭된 금속기판(710) 상부에 실리콘층(750)을 증착시키면, 절단영역(730)에는 실리콘층(750)이 증착되지 않고, 에칭되지 않은 금속기판(710) 상에만 실리콘층(750)이 증착된다.A silicon layer 750 is deposited on the etched metal substrate 710 so that no silicon layer 750 is deposited in the cut region 730 and only a silicon layer 750 is deposited on the unetched metal substrate 710 Lt; / RTI >

절단 영역(730)은 일정 간격의 라인 형태로 구성될 수 있다. 각각의 절단 영역(730)의 길이와 폭은 기결정된 크기로 구성될 수 있다. 절단 영역(730)의 폭은 다양한 크기로 구성될 수도 있고, 절단 영역(730)의 길이는 다양한 크기로 구성될 수 있다. 예를 들어, 절단 영역(730)의 폭은 50㎛ 내지 200㎛로 가공될 수 있고, 길이는 전극의 형태가 원형일 경우에는 지름의 크기(예, 수백 ㎛)보다 같거나 작게 가공될 수 있다.The cut regions 730 may be formed in line form at regular intervals. The length and width of each cut region 730 can be configured to a predetermined size. The width of the cut region 730 may be configured in various sizes, and the length of the cut region 730 may be configured in various sizes. For example, the width of the cut-off region 730 can be processed to 50 to 200 mu m, and the length can be made equal to or smaller than the size of the diameter (e.g., a few hundred mu m) when the shape of the electrode is circular .

도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 다수의 사각 구멍을 갖는 실리콘 전극을 설명하기 위한 도면이다.8 is a view for explaining a silicon electrode having a plurality of rectangular holes according to another embodiment of the present invention.

도 8을 참고하면, 금속기판(810)을 다수의 사각형의 구멍 형태로 천공하고, 천공된 금속기판(810) 상부면에 실리콘층(830)을 증착할 수 있다. 또는 금속기판(810) 및 실리콘층(830)을 증착하고, 스탬프를 이용하여 압착하여 사각형의 구멍을 천공할 수 있다. 사각형의 구멍 영역에는 실리콘층(830)이 제거됨으로써, 반복적인 충전 또는 방전으로 인하여 응력이 쌓이는 것을 분산시켜준다.8, the metal substrate 810 may be punched into a plurality of square holes and a silicon layer 830 may be deposited on the upper surface of the perforated metal substrate 810. Alternatively, the metal substrate 810 and the silicon layer 830 may be deposited and then compressed using a stamp to perforate a square hole. The silicon layer 830 is removed in the rectangular hole region, thereby dispersing stress buildup due to repetitive charging or discharging.

도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 다수의 원 구멍을 갖는 실리콘 전극을 설명하기 위한 도면이다. 9 is a view for explaining a silicon electrode having a plurality of circular holes according to another embodiment of the present invention.

도 9를 참고하면, 금속기판(910)을 다수의 원형의 구멍 형태로 천공하고, 천공된 금속기판(910) 상부면에 실리콘층(930)을 증착할 수 있다. 또는 금속기판(910) 및 실리콘층(930)을 증착하고, 원형 스탬프를 이용하여 압착하여 원형의 구멍을 천공할 수도 있다. 원형의 구멍 영역에는 실리콘층(930)이 제거됨으로써, 반복적인 충전 또는 방전으로 인하여 응력이 쌓이는 것을 분산시켜준다.9, a metal substrate 910 may be drilled into a plurality of circular holes and a silicon layer 930 may be deposited on the top surface of the perforated metal substrate 910. Alternatively, the metal substrate 910 and the silicon layer 930 may be deposited, and a circular hole may be drilled by pressing using a circular stamp. In the circular hole region, the silicon layer 930 is removed, thereby dispersing stress buildup due to repetitive charging or discharging.

본 발명에서의 불연속 전극은 박막형 전극의 경우를 예시적으로 도시하고 있으나, 실제 구현된 불연속 전극의 두께는 불연속 영역의 폭 및 길이 사이의 스케일과 일치하도록 도시된 것은 아닙니다. Although the discontinuous electrode in the present invention is exemplarily shown as a thin film electrode, the actual thickness of the discontinuous electrode is not necessarily the same as the scale between the width and the length of the discontinuous region.

본 발명에서 도시되는 불연속 전극은 설명의 편의를 위해서 도식적으로 도시된 것이므로, 실제 구현된 박막형 불연속 전극의 구성과 모양이 달라질 수 있으며, 통상의 기술자는 본 명세서에 첨부된 도면을 참고하더라도 본원 발명의 기술적 특징을 쉽고 명확하게 이해할 수 있으며, 실제 구현될 수 있는 다양한 형태의 불연속 전극을 용이하게 구현할 수 있으리라 사료됩니다.Since the discontinuous electrode shown in the present invention is schematically shown for the sake of convenience of description, the structure and shape of the thin film type discontinuous electrode actually implemented can be changed, and a typical artisan of the present invention, It is believed that the technical features can be understood easily and clearly, and various discrete electrodes that can be realized in practice can be easily implemented.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른, 3개 라인이 형성된 실리콘 전극을 설명하기 위한 평면도이다.10 is a plan view for explaining a silicon electrode having three lines formed according to an embodiment of the present invention.

도 10을 참고하면, 불연속 전극은 원형으로 구현되고, 전극으 불연속 영역으로 구획하는 제1 절단 영역, 제2 절단 영역 및 제3 절단 영역으로 구성된다. 제1 절단 영역은 제2 절단) 및 제3 절단 영역과 폭 또는 길이를 같게 형성할 수도 있고, 다르게 변형할 수도 있다. 도 10에서는 제2 절단 영역의 길이가 가장 길고, 제1 절단 영역), 제3 절단 영역 순서로 길이를 차별적으로 구성하고 있다. 다만, 이러한 차별적인 길이는 예시적인 것이며, 이에 한정되는 것은 아니다.Referring to FIG. 10, the discontinuous electrode is formed in a circular shape and comprises a first cut region, a second cut region, and a third cut region which are divided into discontinuous regions in the electrode. The first cut region may have a width or a length equal to the third cut region and may be modified to be different from the third cut region. 10, the length of the second cut region is the longest and the first cut region), and the length is differentiated in the order of the third cut region. However, such differentiated lengths are illustrative and not limiting.

도 11은 도10의 라인 형태의 절단 영역을 형성하기 위해 금속층에 프린팅된 영역을 설명하기 위한 확대도이다.11 is an enlarged view for explaining a region printed on the metal layer to form the cut-out region in the form of a line in Fig.

도 11을 참고하면, 불연속 전극에 절단 영역을 형성하기 위해서는 금속층에 프린팅을 실시하여 프린팅된 영역을 에칭함으로 절단 영역을 형성할 수 있다. 도 11은 프린팅된 영역을 확대하여 도시하고 있으며, 프린팅 영역은 이후에 에칭되어 제거되는 영역이다.Referring to FIG. 11, in order to form a cut region in a discontinuous electrode, a cut region may be formed by printing a metal layer to etch the printed region. 11 is an enlarged view of the printed area, and the printing area is an area to be etched and removed thereafter.

도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 7개의 라인 형태의 절단 영역을 갖는 실리콘 전극을 설명하기 위한 도면이다.12 is a view for explaining a silicon electrode having seven line-shaped cut regions according to another embodiment of the present invention.

도 12을 참고하면, 불연속 전극에 형성된 7개의 절단 영역은 폭이 일정하고 길이가 서로 상이하다는 것을 확인할 수 있다. 7개의 절단 영역은 폭의 크기가 108㎛이고, 길이는 800㎛에서부터 880㎛까지 다양한 크기로 구성될 수 있다.Referring to FIG. 12, it can be seen that the seven cut regions formed in the discontinuous electrode have constant widths and different lengths. The seven cut regions have a width of 108 mu m and a length of 800 mu m to 880 mu m in various sizes.

일반적인 에칭 방법에 의하면 일정한 폭을 갖는 라인 패턴을 형성할 수 있다. 본원 발명에 따르면, 금속층이 일정한 폭과 길이를 갖는 라인 패턴으로 에칭되고, 에칭된 금속층 상에 실리콘층이 증착되면, 다양한 폭을 갖는 나이프를 이용하여 라인 패턴에 증착된 실리콘을 절단할 수 있게 된다. 따라서, 다양한 길이 및 폭을 갖는 불연속 영역을 형성할 수 있다. According to a general etching method, a line pattern having a constant width can be formed. According to the present invention, when a metal layer is etched with a line pattern having a certain width and length, and a silicon layer is deposited on the etched metal layer, the silicon deposited on the line pattern can be cut using a knife having various widths . Thus, a discontinuous region having various lengths and widths can be formed.

도 13은 도 12의 라인 형태의 절단 영역을 확대하여 설명하기 위한 확대도이다.Fig. 13 is an enlarged view for explaining a cut-off region in a line form of Fig. 12 in an enlarged manner.

도 13을 참고하면, 금속층으로 구리 호일을 사용한 예를 도시하고 있다. 구리 호일이 일정한 라인 패턴으로 에칭되고, 에치된 구리 호일에서 프린팅이 제거되지 않는다. 라인 패턴의 폭은 수십 ㎛ 크기를 갖고 일정하게 에칭되었음을 확인할 수 있다.Referring to Fig. 13, there is shown an example in which a copper foil is used as a metal layer. The copper foil is etched with a constant line pattern, and the printing is not removed from the etched copper foil. It can be confirmed that the width of the line pattern has a size of several tens of micrometers and is uniformly etched.

도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 복수의 라인 형태의 절단 영역을 갖는 실리콘 전극을 설명하기 위한 도면이다.14 is a view for explaining a silicon electrode having a plurality of line-shaped cut regions according to another embodiment of the present invention.

도 14를 참고하면, 구리 호일이 라인 패턴으로 에칭된 후, 에칭된 구리 호일에 실리콘층이 증착된 것을 확인할 수 있다. 구리 호일에서 에칭된 영역 상에는 실리콘이 층이 증착되지 않으므로, 복수의 불연속 영역이 직접 형성되고 있음을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 14, after the copper foil is etched in a line pattern, it can be seen that a silicon layer is deposited on the etched copper foil. It can be confirmed that a plurality of discontinuous regions are directly formed since silicon is not deposited on the region etched in the copper foil.

도 15는 종래의 연속 전극의 장수명 싸이클 특성을 설명하기 위한 도면이다15 is a diagram for explaining the life cycle characteristic of a conventional continuous electrode

도 15를 참고하면, 충방전 사이클이 10회 미만인 경우에는 전지 용량이 200 (μAh/cm2 ) 미만의 용량을 유지하다가, 40회 충방전 사이클에 도달하게 되면, 150 (μAh/cm2 ) 미만의 용량을 유지함을 확인할 수 있다. 이는 반복적인 충방전으로 인하여, 전지의 충방전시 발생하는 부피 변화 및 이로 인한 전극의 열화에 의해 장수명 사이클 특성이 약 25% 정도 저하되었음을 확인할 수 있다.Referring to Figure 15, the charge and discharge cycle is less than 10 times, the cell capacity while maintaining the capacity of less than 200 (μAh / cm 2), when it reaches the 40th charge-discharge cycle, 150 (μAh / cm 2) less than Of the total capacity. It can be confirmed that the cycling characteristics of the long life cycle is degraded by about 25% due to the volume change caused by charging and discharging of the battery and deterioration of the electrode due to repetitive charging and discharging.

도 16은 본 발명에 따른 불연속 전극의 장수명 싸이클 특성을 설명하기 위한 도면이다.16 is a view for explaining the characteristic of the life cycle of the discontinuous electrode according to the present invention.

도 16을 참고하면, 충방전 사이클이 10회 미만인 경우에는 전지 용량이 200 (μAh/cm2 ) 미만의 용량을 유지하고, 40회 충방전 사이클에 도달하더라도, 초기 용량 200 (μAh/cm2 ) 미만의 용량 50 (μAh/cm2 )을 유지하고 있음을 확인할 수 있다. 이는 본 발명에 따른 전극은 반복적인 충방전으로 인한 부피 변화에 따라 가로 방향으로 균열이 발생하는 것을 상대적으로 방지함으로써 전극의 열화에 의해 장수명 사이클 특성이 저하되는 것을 방지하는 효과를 제공하고 있음을 확인할 수 있다.16, when the charge / discharge cycle is less than 10 times, the capacity of the battery is maintained at less than 200 (μAh / cm 2 ) and the initial capacity of 200 (μAh / cm 2 ) (ΜAh / cm 2 ) is maintained. It can be seen that the electrode according to the present invention relatively prevents the generation of cracks in the transverse direction due to the volume change due to repetitive charging and discharging, thereby preventing the deterioration of the cycle life characteristics due to deterioration of the electrode .

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특징의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형 실시 예들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 될 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is clearly understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be construed as limiting the scope of the invention as defined by the appended claims. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention.

210 : 금속층 230 : 실리콘층
250 : 절단영역 410 : 제1금속층
430 : 제2실리콘층 450 : 제2금속층
470 : 제2실리콘층 210: metal layer 230: silicon layer
250: cut region 410: first metal layer
430: second silicon layer 450: second metal layer
470: second silicon layer

Claims (9)

전극에 있어서,
제1 금속층;
상기 제1 금속층 상부에 형성된 제1 활물질층;
상기 제1 활물질층 상부에 형성된 제2 금속층; 및
상기 제2 금속층 상부에 형성된 제2 활물질층;을 포함하며,
상기 제2 금속층 및 상기 제2 활물질층은 적어도 하나의 공통된 절단영역을 포함하는 불연속 층인 것을 특징으로 하는 전극.In the electrode,
A first metal layer;
A first active material layer formed on the first metal layer;
A second metal layer formed on the first active material layer; And
And a second active material layer formed on the second metal layer,
Wherein the second metal layer and the second active material layer are discontinuous layers including at least one common cut region. 제1항에 있어서,
상기 제1 활물질층 또는 상기 제2 활물질층은 실리콘으로 이루어지며, 상기 제1 금속층 또는 상기 제2 금속층은 구리로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전극.The method according to claim 1,
Wherein the first active material layer or the second active material layer is made of silicon, and the first metal layer or the second metal layer is made of copper. 제1항에 있어서,
상기 절단영역은,
상기 제2 활물질층의 상부 표면에서부터 상기 제2 금속층의 하부 표면까지를 라인 형태로 절단한 영역인 것을 특징으로 하는 전극.The method according to claim 1,
The cut-
Wherein the second electrode is a region cut from the upper surface of the second active material layer to the lower surface of the second metal layer in a line shape. 제1항에 있어서,
상기 절단영역은
상기 제2 활물질층의 상부 표면에서부터 상기 제2 금속층의 하부 표면까지를 천공한 영역인 것을 특징으로 하는 전극.The method according to claim 1,
The cut-
Wherein the second active material layer is a region from the upper surface of the second active material layer to the lower surface of the second metal layer. 전지에 있어서,
양극 및 음극;
상기 양극 및 음극 사이를 채우는 전해질;을 포함하며,
상기 양극 및 음극 중 적어도 하나는
제1 금속층;
상기 제1 금속층 상부에 형성된 제1 활물질층;
상기 제1 활물질층 상부에 형성된 제2 금속층; 및
상기 제2 금속층 상부에 형성된 제2 활물질층;을 포함하며,
상기 제2 금속층 및 상기 제2 활물질층은 적어도 하나의 공통된 절단영역을 포함하는 불연속 층인 것을 특징으로 하는 전지.In the battery,
Anode and cathode;
And an electrolyte filling between the anode and the cathode,
At least one of the positive electrode and the negative electrode
A first metal layer;
A first active material layer formed on the first metal layer;
A second metal layer formed on the first active material layer; And
And a second active material layer formed on the second metal layer,
Wherein the second metal layer and the second active material layer are discontinuous layers including at least one common cut region. 전극 제조 방법에 있어서,
제1 금속층, 제1 활물질층, 제2 금속층 및 제2 활물질층을 순차적으로 적층하는 단계; 및
상기 제2 금속층 및 상기 제2 활물질층의 일 영역에 대하여 절단 또는 천공을 수행하여, 상기 제2 금속층 및 상기 제2 활물질층을 불연속 구조로 제작하는 단계;를 포함하는 전극 제조 방법.In the electrode manufacturing method,
Depositing a first metal layer, a first active material layer, a second metal layer, and a second active material layer sequentially; And
Forming a second metal layer and a second active material layer in a discontinuous structure by cutting or perforating one region of the second metal layer and the second active material layer. 제 6항에 있어서,
상기 제1 활물질층 또는 상기 제2 활물질층은 실리콘으로 이루어지며, 상기 제1 금속층 또는 상기 제2 금속층은 구리로 이루어진 것을 특징으로 하는 전극 제조 방법.The method according to claim 6,
Wherein the first active material layer or the second active material layer is made of silicon, and the first metal layer or the second metal layer is made of copper. 제 6항에 있어서,
상기 절단된 영역은 라인형태 또는 천공된 형태인 것을 특징으로 하는 전극 제조 방법.The method according to claim 6,
Wherein the cut region is in the form of a line or a perforated shape. 제 6항에 있어서,
상기 절단된 영역의 폭은 50㎛ 이상 200㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 전극 제조 방법.The method according to claim 6,
Wherein the width of the cut region is 50 占 퐉 or more and 200 占 퐉 or less.
KR1020140027973A 2014-03-10 2014-03-10 A discontinuous electrode, battery using the same, a method for producing thereof KR101410803B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140027973A KR101410803B1 (en) 2014-03-10 2014-03-10 A discontinuous electrode, battery using the same, a method for producing thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140027973A KR101410803B1 (en) 2014-03-10 2014-03-10 A discontinuous electrode, battery using the same, a method for producing thereof

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020120006402A Division KR20130085320A (en) 2012-01-19 2012-01-19 A discontinuous electrode, battery using the same, a method for producing thereof

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20140048910A KR20140048910A (en) 2014-04-24
KR101410803B1 true KR101410803B1 (en) 2014-06-24

Family

ID=50654758

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020140027973A KR101410803B1 (en) 2014-03-10 2014-03-10 A discontinuous electrode, battery using the same, a method for producing thereof

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101410803B1 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI528619B (en) 2014-07-16 2016-04-01 輝能科技股份有限公司 Lithium metal electrode

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR19990015401A (en) * 1997-08-06 1999-03-05 손욱 Manufacturing method of lithium polymer series battery
JP2003017040A (en) 2001-06-28 2003-01-17 Sanyo Electric Co Ltd Electrode for lithium secondary battery, and manufacturing method thereof
JP2006202658A (en) 2005-01-21 2006-08-03 Mitsui Mining & Smelting Co Ltd Manufacturing method of anode for nonaqueous electrolyte solution secondary battery

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR19990015401A (en) * 1997-08-06 1999-03-05 손욱 Manufacturing method of lithium polymer series battery
JP2003017040A (en) 2001-06-28 2003-01-17 Sanyo Electric Co Ltd Electrode for lithium secondary battery, and manufacturing method thereof
JP2006202658A (en) 2005-01-21 2006-08-03 Mitsui Mining & Smelting Co Ltd Manufacturing method of anode for nonaqueous electrolyte solution secondary battery

Also Published As

Publication number Publication date
KR20140048910A (en) 2014-04-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US12125965B2 (en) Secondary battery having high rate capability and high energy density and method of manufacturing the same
US10256500B2 (en) Three-dimensional batteries and methods of manufacturing the same
US9123954B2 (en) Three-dimensional microbattery having a porous silicon anode
US7427455B2 (en) Anode for lithium metal polymer secondary battery comprising surface patterned anodic current collector and method of preparing the same
US10014517B2 (en) Three dimensional batteries and methods of manufacturing the same
JP2008159589A (en) Lithium storage battery with current electrode collector assembly with expansion cavity and its manufacturing method
EP2398100A1 (en) Metal foil for secondary battery and secondary battery
CN108140844B (en) Graphene application in batteries
KR102168331B1 (en) An anode for lithium secondary battery with lithium metal layer having fine patterns and protective layer
KR101532136B1 (en) Anode, method of fabricating the same and rechargeable battery
WO2013082161A1 (en) Rechargeable lithium ion battery with silicon anode
US6371997B1 (en) Method for manufacturing lithium polymer secondary battery and lithium polymer secondary battery made by the method
JP2003317709A (en) Electrode cutting device and method for manufacturing sheet-like battery
KR101410803B1 (en) A discontinuous electrode, battery using the same, a method for producing thereof
US20110070490A1 (en) Carbon electrodes for electrochemical applications
KR20210067935A (en) Porous electrodes for energy storage device
US10243179B2 (en) Secondary battery and method of manufacturing the same
KR20130085320A (en) A discontinuous electrode, battery using the same, a method for producing thereof
JP6286861B2 (en) Electrode, electrode manufacturing method and battery
KR20180001891A (en) Cathode of lithium primary battery for enhancing ampere hour and manufacturing method therefor
KR20150133376A (en) Electrode for a lithium secondary battery, method of forming the same and lithium secondary battery
KR20140038939A (en) Structured arrester for battery cells
CN110620210B (en) Battery with a battery cell
KR102421476B1 (en) Electron collector
KR20210067936A (en) Current collector for electrode

Legal Events

Date Code Title Description
A107 Divisional application of patent
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180409

Year of fee payment: 5