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WO2017126921A1 - 박막형 전지 - Google Patents

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WO2017126921A1
WO2017126921A1 PCT/KR2017/000691 KR2017000691W WO2017126921A1 WO 2017126921 A1 WO2017126921 A1 WO 2017126921A1 KR 2017000691 W KR2017000691 W KR 2017000691W WO 2017126921 A1 WO2017126921 A1 WO 2017126921A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
negative electrode
positive electrode
electrode plate
insulating film
separator
Prior art date
Application number
PCT/KR2017/000691
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
홍지준
김인중
정영호
진영훈
정택주
Original Assignee
주식회사 루트제이드
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Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 루트제이드 filed Critical 주식회사 루트제이드
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Priority to EP17741687.2A priority patent/EP3407417A4/en
Priority to JP2018538217A priority patent/JP6769625B2/ja
Priority to US16/071,382 priority patent/US10879554B2/en
Publication of WO2017126921A1 publication Critical patent/WO2017126921A1/ko

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    • H01M10/04—Construction or manufacture in general
    • H01M10/0436—Small-sized flat cells or batteries for portable equipment
    • H—ELECTRICITY
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    • H01M10/052—Li-accumulators
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    • 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 a thin film battery, and more particularly, to a thin film battery configured to fix a positive electrode plate and a negative electrode plate without using a tape or a binder for fixing the positive electrode plate and the negative electrode plate to each other.
  • a thin film type battery means a thin film type battery formed by stacking one or two sheets of a very thin positive electrode plate and a negative electrode plate, and the battery itself has a thickness of about 0.4 to 0.5 mm.
  • liquid crystal displays electronic calculators, IC cards, temperature sensors, pressure sensing buzzers or ion photoresist devices for drug delivery, smart credit cards and the like.
  • Such a thin-film battery has an advantage that can be applied to a variety of ultra-thin electronic devices such as smart credit cards.
  • a thin film type battery has a low battery capacity as a thin film type positive electrode plate and a negative electrode plate are used, and furthermore, due to the pressure caused by internal gas generation, gaps are generated between the electrode plates, thereby degrading battery performance even within a low battery capacity. have.
  • the positive electrode plate and the negative electrode plate should be bundled with a tape or fixed, or a binder may be applied to a separator positioned between the positive electrode plate and the negative electrode plate to fix the positive electrode plate and the negative plate.
  • the positive electrode plate and the negative electrode plate are prevented from being separated from each other by a tape method of wrapping the positive electrode plate and the negative electrode plate with a tape or by applying an adhesive, such as a binder, to a part of an area of the separator interposed between the positive electrode plate and the negative electrode plate.
  • an adhesive such as a binder
  • the present invention is to solve the above problems, it is possible to provide a thin film battery that can be fixed or bonded to each other or a thin film type positive electrode plate and negative electrode plate without using a separate binder, adhesive.
  • the present invention can provide a thin film battery that can minimize the deterioration of battery performance even when the positive electrode plate and the negative electrode plate are bonded or fixed to each other.
  • the positive electrode And a negative electrode body stacked on at least one of upper and lower portions of the positive electrode body, wherein the positive electrode body includes: a positive electrode plate to which a positive electrode active material is coated; A pair of separators covering upper and lower surfaces of the positive electrode plate; And a polymer insulating film part interposed between the pair of separators, wherein a portion of the polymer insulating film part protruding outward from an edge of the separator may be bonded to the negative electrode plate of the negative electrode body.
  • the positive electrode body includes a positive electrode tab to which the positive electrode active material is not coated, and the separator covers both surfaces of the positive electrode plate so that the positive electrode tab is exposed to the outside of the separator, and is bonded to the negative electrode plate of the negative electrode body.
  • the polymer insulating film part may be formed along the entire length direction or the entire width direction of the positive electrode plate or may be formed on a part of the longitudinal direction or a part of the width direction of the positive electrode plate.
  • the sum of the longitudinal length of the separator and the longitudinal length of the polymer insulating film portion exposed outward in the longitudinal direction of the separator may be the same as the longitudinal length of the negative electrode plate.
  • the sum of the widthwise length of the separator and the widthwise length of the polymer insulating film portion exposed outward in the widthwise direction of the separator may be equal to the widthwise length of the negative electrode plate.
  • the polymer insulating film part may include a part exposed by the separator without being coated with a part covered by the separator, and an edge of a part of the polymer insulating film part exposed by the separator coincides with an edge of the negative electrode body.
  • the positive electrode and the negative electrode may be stacked to be stacked.
  • edge of the negative electrode body and the edge of the polymer insulating film portion may be formed so that the edges facing each other coincide with each other.
  • a portion of the polymer insulating film portion protruding outward from the edge of the separator may be bonded to the negative electrode tab protruding from the negative electrode plate.
  • the width of the portion of the polymer insulating film portion protruding outward from the edge of the separator may be formed smaller than the width of the negative electrode tab.
  • the polymer insulating film may include an upper layer, an intermediate layer, and a lower layer, wherein the upper layer and the lower layer are formed of ethylene vinyl acetate, and the intermediate layer is formed of polyethylene terephtalate, and the upper layer is formed of polyethylene terephtalate.
  • the lower layer may be heated and melted to be bonded to the negative electrode plate of the negative electrode body.
  • anode body may be formed of a pocketing anode body.
  • the positive electrode and the negative electrode may be fixed or combined with each other while the contact active surfaces of the positive electrode and the negative electrode are kept intact, and thus the battery capacity is maintained as it is. The performance degradation can be prevented.
  • the positive electrode and the negative electrode may be fixed or combined with each other without using an adhesive coating agent such as a tape or a binder, it is possible to prevent an increase in material cost or production cost of the battery. .
  • the thin film battery according to an embodiment of the present invention does not need to perform a separate operation process of fixing or bonding the positive electrode and the negative electrode to each other, thereby simplifying the production process of the battery and increasing productivity.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view of a thin film battery according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the thin film battery shown in FIG. 1 as viewed from the A-A 'direction.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the thin film battery shown in FIG. 1 as viewed from the A-A 'direction.
  • Figure 3 is a plan view from above of the positive electrode plate and the separator and the polymer insulating film portion according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a view as viewed from above a state in which the positive electrode plate and the separator and the polymer insulating film portion shown in FIG.
  • FIG 5 is a plan view of a positive electrode and a negative electrode according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a plan view of a positive electrode and a negative electrode according to another embodiment of the present invention.
  • FIGS. 1 to 5 a thin film battery according to an exemplary embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 5.
  • specific descriptions of related well-known functions or configurations are omitted in order not to obscure the subject matter of the present invention.
  • the thin film battery 100 may include a cathode body 200 and a cathode body 300 stacked on the anode body 200.
  • the thin film type battery 100 according to the exemplary embodiment of the present invention may be formed by stacking one positive electrode 200 and one or two negative electrode bodies 300.
  • FIG. 1 exemplarily illustrates a thin film battery 100 formed by stacking one positive electrode 200 and two negative electrode bodies 300.
  • the positive electrode 200 and the negative electrode 300 may be formed into a thin film having an active material deposited by a known deposition method such as sputtering and having a thickness of 1 mm or less, preferably 0.4 to 0.5 mm. .
  • the positive electrode 200 and the negative electrode 300 may be formed in various shapes such as an asymmetric shape as well as a constant shape such as a square, a polygon, a circle, and a coin shape. Accordingly, the thin film battery 100 according to an embodiment of the present invention may be implemented as a thin film battery using various exterior materials such as a square pouch type battery and a coin type battery.
  • the positive electrode 200 and the negative electrode 300 of the thin film battery 100 will be described as having a rectangular shape.
  • the positive electrode 200 includes a positive electrode plate 210 coated with a coating layer of a lithium or lithium metal composite oxide, which is a positive electrode active material, and a positive electrode formed to protrude from one end of the positive electrode plate 210.
  • the pair of separators 230 are coated on both surfaces of the positive electrode plate 210 while exposing only the tab 211, and the pair of separators 230 are disposed at or around the entire surface of the positive electrode plate 210. It may include a polymer insulating film portion 250 which is disposed between and bonded to the pair of separator 230.
  • the positive electrode plate 210 may be formed smaller than the size or area of the negative electrode body 300, and both surfaces of the positive electrode plate 210 may be coated with the positive electrode active material or the metal composite oxide.
  • the cathode active material is coated on both surfaces of the cathode plate 210 in order to prevent the drawings from being complicated.
  • the pair of separators 230 may be larger than the size or area of the positive electrode plate 210, and may cover the remaining portions of the positive electrode plate 210 except for the positive electrode tab 211.
  • a punching space S in which the positive electrode plate 210 may be accommodated may be formed in the polymer insulating film part 250.
  • the shape of the punching space S may be variously selected corresponding to the shape of the positive electrode plate 210.
  • the punching space S may have a rectangular shape. S) is also shown on the figure as having a rectangular shape.
  • the punching space S may have a size or area larger than the size or area of the positive electrode plate 210 so that the positive electrode plate 210 may be accommodated in a spaced state. That is, a gap or a gap may be formed between the edge of the positive electrode plate 210 and the polymer insulating film part 250 in a state where the positive electrode plate 210 is accommodated in the punching space S.
  • the polymer insulating film part 250 is formed in a rectangular frame shape as a whole to form and describe a punching space S having a rectangular shape, but is not limited thereto. That is, the polymer insulating film part 250 may be formed to surround at least two sides of the positive electrode plate 210. In other words, the polymer insulating film part 250 may be disposed at both sides of the longitudinal side of the positive electrode plate 210 to form a punching space S in which the positive electrode plate 210 may be accommodated. It is disposed on both sides of the width direction side of the positive electrode plate 210 may form a punching space (S) that can accommodate the positive electrode plate 210.
  • S punching space
  • the polymer insulating film part 250 may be formed of at least three layers.
  • the polymer insulating film part 250 may include an upper layer, an intermediate layer, and a lower layer, and the upper layer and the lower layer may be formed of ethylene vinyl acetate (Ethylene-Vinyl Acetate).
  • the upper layer and the lower layer are preferably melted by heat and have an adhesive component, so that other materials may be used as well as ethylene vinyl acetate (Ethylene-Vinyl Acetate).
  • an adhesive component is applied to the upper and lower layers of the polymer insulating film part 250, and the adhesive component is ethylene vinyl acetate, ethylene ethyl acetate, ethylene acrylic acid compound, ionomer compound, polyethylene, polyvinyl beauty It is preferably any one selected from the group of hot melt adhesive materials consisting of Rahl.
  • the intermediate layer of the polymer insulating film part 250 may be formed of polyethylene terephtalate.
  • the intermediate layer of the polymer insulating film part 250 is a polyolefin resin film, a polyester resin film, a polyester resin film, a polyimide film, a polyamide film, a fluorocarbon resin film, an ABS film, a polyacrylic series It is preferably formed of any one selected from the group consisting of a film, an acetal film, and a polycarbonate film.
  • the positive electrode body 200 is integrally formed with the positive electrode plate 210, the separator 230, and the polymer insulating film part 250.
  • the positive electrode plate 210 is accommodated in the space formed by the separator 230 and the polymer insulating film part 250.
  • This type of anode 200 is referred to as the "pocketing anode" for convenience as a unique technology owned by the applicant.
  • the pocketing anode body 200 shown in FIG. 2 is the existing pocketing anode of the applicant in that the polymer insulating film part 250 between the upper and lower separators 230 protrudes outward to the end of the separator 230. It is different from the sieve.
  • a portion of the polymer insulating film part 250 protruding to the outside of the separator 230 may be used to bond or fix the at least one cathode body 300 stacked above or below the anode body 200.
  • the positive electrode 200 and the negative electrode 300 are bonded or fixed to each other using a portion of the polymer insulating film part 250 protruding to the outside of the separator 230. If not, the anode 200 and the cathode 300 of the thin film may be bonded or fixed to each other.
  • the portion of the polymer insulating film part 250 to be bonded to the negative electrode body 300 is exposed to the outside of the pair of separators 230 to be bonded to the negative electrode body 300.
  • the polymer insulating film part 250 is not only bonded to the pair of separators 230 to form the pocketing anode body 200, but also the cathode body 300 stacked on or below the pair. By bonding, the anode body 200 and the cathode body 300 may be maintained in a stacked state.
  • the thin film battery 100 according to the exemplary embodiment of the present invention may be fixed by bonding the thin cathode body 300 and the cathode body 200 without using a tape or a binder.
  • the polymer insulating film part 250 to be bonded to the negative electrode body 300 is exposed to the outside of the pair of separators 230 to be disposed at both ends in the longitudinal direction or both ends in the width direction of the positive electrode plate 210.
  • Can be. 1 to 5 illustrate portions of the polymer insulating film part 250 that are bonded to the negative electrode body 300 are disposed at both ends of the positive electrode plate 210 in the longitudinal direction, respectively, and
  • FIG. 6 illustrates the negative electrode body. Portions of the polymer insulating film portion 250 to be bonded to 300 are shown to be disposed at both ends of the positive electrode plate 210 in the width direction.
  • the polymer insulating film part 250 exposed to the outside of the pair of separators 230 and disposed on both ends of the positive electrode plate 210 in the longitudinal direction may be formed along the entire length of both ends of the positive electrode plate 210, or It may be formed in a portion of the longitudinal direction of the positive electrode plate 210.
  • the polymer insulating film part 250 is disposed along the entire width direction of the positive electrode plate 210. It may be formed or may be formed in a portion of the width direction of the positive electrode plate (210).
  • a portion of the polymer insulating film part 250 exposed to the outside of the pair of separators 230 and bonded to the negative electrode body 300 is approximately 0.5 mm from an end of the pair of separators 230. It is preferable to be exposed to protrude, and, in addition, may protrude from the ends of the pair of separators 230 while having a variety of shapes and may be bonded to the negative electrode body 300.
  • An end (edge) of the polymer insulating film part 250 protruding outside from the pair of separators 230 may be formed to coincide with an end (edge) of the negative electrode body 300.
  • the positive electrode plate 210 should be smaller than the negative electrode plate 310, and the whole of the positive electrode plate 210 may be located inside the edge of the negative electrode plate 310. . Therefore, it is important to stack the anode body 200 and the cathode body 300 so that the edge of the cathode plate 210 does not leave the edge of the anode plate 310. In particular, in the case of mass production of the thin film type battery 100, it becomes even more important. If the edge of the positive electrode plate 210 is out of the edge of the negative electrode plate 310 to join the positive electrode 200 and the negative electrode 300 This is because defective products may result in poor performance.
  • an end (edge) of the polymer insulating film part 250 protruding from the outside of the pair of separators 230 and an end (edge) of the negative electrode body 300 protruding from the outside of the pair of separators 230 and an end (edge) of the negative electrode body 300.
  • the positive electrode body 200 and the negative electrode body 300 may be bonded to each other without the edge of the positive electrode plate 210 leaving the edge of the negative electrode plate 310.
  • the positive electrode body 200 and the negative electrode body in the state where the end (edge) of the polymer insulating film portion 250 protruding to the outside of the separator 230 and the end (edge) of the negative electrode body 300 are matched.
  • the edges of the positive electrode plate 210 may be stacked without departing from the edges of the negative electrode plate 310.
  • the positive electrode tab 211 of the positive electrode plate 210 is preferably formed to be exposed to the outside of the separator 230 without being covered by the separator 230.
  • the negative electrode body 300 may include a negative electrode plate 310 provided with a carbonaceous negative electrode active material and a negative electrode tab 311 capable of occluding and releasing lithium.
  • the negative electrode plate 310 may be formed larger than the size or area of the positive electrode plate 210, and both surfaces of the negative electrode plate 310 may be coated to form a coating layer.
  • the negative electrode active material is coated on both surfaces of the negative electrode plate 310 in order to prevent the drawings from being complicated.
  • a portion of the negative electrode tab 311 of the negative electrode plate 310 may be formed of the polymer insulating film part 250 when the polymer insulating film part 250 is disposed at both ends in the longitudinal direction of the positive electrode plate 210. Can be bonded.
  • the negative electrode tab 311 is in contact with the polymer insulating film part 250 protruding to the outside of the separator 230 from both sides 200 in the positive electrode 200 and the negative electrode body 300. ) May be stacked.
  • the polymer insulating film part 250 of the positive electrode 200 and the negative electrode tab 311 may be bonded to each other to fix the negative electrode 300 and the positive electrode 200 to each other.
  • the width of the negative electrode tab 311 may be greater than the width of the polymer insulating film part 250 corresponding to the negative electrode tab 311.
  • the negative electrode tabs 311 of the upper and lower negative electrode bodies 300 should be electrically connected to each other.
  • the width of the corresponding polymer insulating film portion 250 is smaller than that of the negative electrode tab 311, the negative electrode tab 311 is not covered by the polymer insulating film portion 250. Therefore, in order to connect the negative electrode tabs 311 to each other, it is preferable that the width of the negative electrode tab 311 is larger than that of the corresponding polymer insulating film part 250.
  • the remaining part of the negative electrode tab 311 that is not bonded to the polymer insulating film part 250 may be connected to the negative electrode tab 311 of the negative electrode body 300 facing each other and connected to an external connection terminal (not shown).
  • the positive electrode tab 211 and the negative electrode tab 311 are provided on the same side but are not overlapped with each other, but are not necessarily limited thereto.
  • the positive electrode tab 211 and the negative electrode tab 311 may not be provided at the same side but may be provided at opposite sides. As such, the position, size, shape, and the like of the positive electrode tab 211 and the negative electrode tab 311 may be freely selected.
  • the sum D1 of the longitudinal lengths is preferably the same as the longitudinal length D2 of the negative electrode plate 310.
  • the sum of the widthwise length of the separator 230 and the widthwise length D3 of the polymer insulating film part 250 exposed outward in the widthwise direction of the separator is the negative electrode plate ( The same thing as the width direction length D4 of 310 is preferable.
  • the cathode body 300 and the anode body 200 are stacked, the anode surface 300 and the anode body 200 are prevented from inconsistency between the edges (edges or ends) of the cathode body 200. This is to facilitate the work and to prevent the electrode active surfaces of the positive electrode plate 210 and the negative electrode plate 310 from being inconsistent with each other.
  • the negative electrode plate 310 having a length and width greater than the length and width of the positive electrode plate 210 is laminated on the positive electrode plate 210, an inconsistency in the edge naturally occurs, and thus, the edge of the positive electrode plate 210 is formed. Since the portion and the edge portion of the negative electrode plate 310 are inconsistent with each other, lamination may not be easy and performance of the battery may be degraded.
  • the pair of separators 230 and the polymer insulating film part 250 are disposed on the circumferential side of the cathode plate 210. Since it is disposed, the edge portion of the positive electrode body 200 and the edge portion of the negative electrode body 300 are coincident with each other to provide convenience of lamination and to prevent battery performance deterioration.
  • a negative electrode active material may be selectively applied to a portion of the negative electrode plate 310 of the negative electrode body 300 bonded to the polymer insulating film part 250, but preferably, the material is not wasted because the negative electrode active material is not coated. It is good to reduce.
  • the cathode body 300 may be stacked on the upper and lower portions of the anode body 200, or may be stacked on any one of the upper and lower portions of the anode body 200.
  • a negative electrode active material may be selectively coated on a surface of the negative electrode plate 310 that does not face 200.
  • the negative electrode active material is disposed on one surface of the negative electrode plate 310 of each negative electrode 300. It is preferred that this coating be applied. That is, the negative electrode active material is sufficient only on the surface facing the positive electrode body 200.
  • the positive electrode 200 and the negative electrode 300 having the above configuration may be bonded or pressed by a known device or technology such as using a heating block and a press in a stacked state.
  • the polymer insulating film part 250 and the negative electrode 300 which are disposed at both ends in the longitudinal direction or both ends in the width direction of the positive electrode 200 are bonded to each other, thereby reducing battery performance without using a tape or a binder. Without fixing the anode body 200 and the cathode body 300 of the thin film can be mutually and further increase the bonding force between each other.
  • Thin film type battery 100 having the configuration as described above, the positive electrode 200 and the positive electrode 200 in a state in which the active contact surface of the negative electrode 300 is maintained intact Since the negative electrode bodies 300 can be bonded to each other, the battery capacity can be maintained as it is to prevent battery performance deterioration.
  • the positive electrode 200 and the negative electrode 300 may be combined without using an adhesive coating agent such as a tape or a binder, the material cost of the battery is reduced. It has the advantage of being.
  • the thin film type battery 100 does not need to separately perform an operation process for coupling the anode body 200 and the cathode body 300 to each other, thereby simplifying the production process of the battery. The cost is reduced.
  • the present invention relates to a thin film battery that can be used as a micro power source, and can be widely used as a power source for portable electronic devices and information and communication devices, which are being miniaturized, and in particular, due to the thin thickness of the thin film battery itself, It can be used more suitably in microelectronic devices.

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  • Sealing Battery Cases Or Jackets (AREA)

Abstract

본 발명은 박막형 전지에 관한 것으로서, 양극체; 및 상기 양극체의 상부 또는 하부 중 적어도 한 곳에 적층되는 음극체;를 포함하고, 상기 양극체는, 양극 활물질이 도포된 양극판; 상기 양극판의 상면 및 하면을 덮는 한 쌍의 분리막; 및 상기 한 쌍의 분리막 사이에 개재되는 고분자 절연 필름부;를 포함하며, 상기 고분자 절연 필름부 중 상기 분리막의 가장자리 보다 외측으로 돌출된 부위가 상기 음극체의 음극판과 접합될 수 있다.

Description

박막형 전지
본 발명은 박막형 전지에 관한 것으로서, 구체적으로는, 양극판과 음극판을 서로 고정하기 위한 테이프 또는 바인더 등을 이용하지 않고도 양극판과 음극판을 서로 고정할 수 있도록 구성한 박막형 전지에 관한 것이다.
최근에 휴대용 전자기기 및 정보 통신 기기가 소형화됨에 따라 이들을 구동하기 위한 초소형 전원으로 박막형 전지가 개발되고 있다.
박막형 전지는, 두께가 매우 얇은 양극판과 음극판을 1장 또는 2장 적층하여 형성되는 박막 형태의 얇은 전지를 의미하며, 전지 자체의 두께가 대략 0.4~0.5mm 정도인 전지이다.
특히, 액정 디스플레이, 전자계산기, IC 카드, 온도센서, 압력감지부저 또는 약물 전달을 위한 이온포토레시스 장치, 스마트 신용카드 등에 사용될 수 있다.
이와 같은 박막형 전지는 스마트 신용카드 등 형태가 얇은 다양한 초소형 전자기기에 적용될 수 있는 장점이 있다.
하지만, 박막형 전지는 박막 형태의 양극판 및 음극판이 사용됨에 따라서 낮은 전지 용량을 가지고 있으며, 더욱이, 내부 가스 발생에 의한 압력으로 극판 간에 벌어짐이 발생하여 기본적으로 낮은 전지 용량 내에서도 전지 성능이 저하되는 단점이 있다.
또한, 전지의 전체 두께가 얇기 때문에 외력에 의해서 양극판과 음극판의 적층 상태가 어긋하면 전지의 성능에 나쁜 영향을 줄 수 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해서는 양극판과 음극판을 테이프로 묶어서 고정하거나, 양극판과 음극판 사이에 위치하는 분리막(separator)에 바인더(binder)를 도포해서 양극판과 음극판을 서로 고정해야 한다.
이와 같이, 종래에는 양극판과 음극판을 테이프로 감싸는 테이핑 방식이나, 또는 양극판과 음극판의 사이에 개재되는 분리막의 면적 일부에 바인더와 같은 접착제를 도포하는 방식으로 양극판과 음극판이 서로 벌어지는 것을 방지하였다. 이러한 방식 중, 테이프로 감싸는 경우에는 테이프의 두께로 인해 전지의 두께가 상승된다.
따라서, 본 출원인은, 위와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명을 제안하게 되었으며, 이와 관련된 선행기술문헌으로는, 대한민국 공개특허공보 공개번호 10-2006-0124978호의 '박막 전지 및 그 제조 방법'이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 테이프 또는 별도의 바인더, 접착제를 사용하지 않고도 박막 형태의 양극판과 음극판을 서로 고정하거나 접합할 수 있는 박막형 전지를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 양극판과 음극판을 서로 접합하거나 고정하는 경우에도 전지 성능의 저하를 최소화할 수 있는 박막형 전지를 제공할 수 있다.
본 발명은, 양극체; 및 상기 양극체의 상부 또는 하부 중 적어도 한 곳에 적층되는 음극체;를 포함하고, 상기 양극체는, 양극 활물질이 도포된 양극판; 상기 양극판의 상면 및 하면을 덮는 한 쌍의 분리막; 및 상기 한 쌍의 분리막 사이에 개재되는 고분자 절연 필름부;를 포함하며, 상기 고분자 절연 필름부 중 상기 분리막의 가장자리 보다 외측으로 돌출된 부위가 상기 음극체의 음극판과 접합될 수 있다.
또한, 상기 양극체는 상기 양극 활물질이 도포되지 않은 양극탭을 포함하고, 상기 분리막은 상기 양극탭이 상기 분리막의 외측으로 노출되도록 상기 양극판의 양면을 피복하며, 상기 음극체의 음극판과 접합되는 상기 고분자 절연 필름부는 상기 양극판의 길이방향 전체 또는 폭방향의 전체를 따라 형성되거나 상기 양극판의 길이방향 일부 또는 폭방향의 일부에 형성될 수 있다.
또한, 상기 분리막의 길이방향 길이와 상기 분리막의 길이방향 외측으로 노출된 상기 고분자 절연 필름부의 길이방향 길이의 합은, 상기 음극판의 길이방향 길이와 동일할 수 있다.
또한, 상기 분리막의 폭방향 길이와 상기 분리막의 폭방향 외측으로 노출된 상기 고분자 절연 필름부의 폭방향 길이의 합은, 상기 음극판의 폭방향 길이와 동일할 수 있다.
또한, 상기 고분자 절연 필름부는 상기 분리막에 의해서 피복되는 부위와 피복되지 않고 상기 분리막에서 노출되는 부위를 포함하며, 상기 고분자 절연 필름부 중 상기 분리막에서 노출되는 부위의 가장자리가 상기 음극체의 가장자리와 일치되도록 상기 양극체 및 상기 음극체가 적층될 수 있다.
또한, 상기 음극체의 가장자리와 상기 고분자 절연 필름부의 가장자리는 각각 서로 마주 보는 가장자리끼리 서로 일치되도록 형성될 수 있다.
또한, 상기 고분자 절연 필름부 중 상기 분리막의 가장자리 보다 외측으로 돌출된 부위는 상기 음극판에서 돌출 형성된 음극탭과 접합될 수 있다.
또한, 상기 고분자 절연 필름부 중 상기 분리막의 가장자리 보다 외측으로 돌출된 부위의 폭은 상기 음극탭의 폭 보다 작게 형성될 수 있다.
또한, 상기 고분자 절연 필름은 상층, 중간층 및 하층을 포함하며, 상기 상층 및 상기 하층은 에틸렌비닐아세테이트(Ethylene-Vinyl Acetate)로 형성되고 상기 중간층은 폴리에틸렌테테프탈레이트(Polyethylene terephtalate)로 형성되어, 상기 상층 또는 상기 하층이 가열 용융되어 상기 음극체의 음극판과 접합될 수 있다.
또한, 상기 양극체는 포켓팅 양극체로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 박막형 전지는, 양극체와 음극체의 접촉 활성면을 온전하게 유지시킨 상태에서 상기 양극체와 음극체를 서로 고정하거나 결합시킬 수 있으므로, 전지 용량을 그대로 유지하여 전지 성능 저하를 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 박막형 전지는, 테이프나 바인더와 같은 접착 도포제를 사용하지 않고도 양극체와 음극체가 서로 고정되거나 결합될 수 있으므로, 전지의 재료비 또는 생산비의 상승을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 박막형 전지는, 양극체와 음극체를 서로 고정하거나 결합시키는 작업 공정을 별도로 수행할 필요가 없으므로, 전지의 생산 공정이 간소화되고 생산성을 높일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 박막형 전지의 분리 사시도.
도 2는 도 1에 도시된 박막형 전지를 A-A' 방향에서 바라본 단면도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 양극판과 분리막 및 고분자 절연 필름부를 위에서 바라본 평면도.
도 4는 도 3에 도시된 양극판과 분리막 및 고분자 절연 필름부과 결합되어 양극체를 형성한 상태를 위에서 바라본 도면.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 양극체와 음극체의 평면도.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 양극체와 음극체의 평면도.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.
그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
이하, 도 1 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 박막형 전지가 상세하게 설명된다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 박막형 전지(100)는, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 양극체(200)와, 상기 양극체(200)에 적층되는 음극체(300)를 포함할 수 있다. 여기서, 본 발명의 일 실시예에 따른 박막형 전지(100)는 1장의 양극체(200)와 1장 또는 2장의 음극체(300)가 적층되어 형성될 수 있다. 도 1에는 1장의 양극체(200)와 2장의 음극체(300)를 적층하여 형성된 박막형 전지(100)가 예시적으로 도시되어 있다.
상기 양극체(200)와 음극체(300)는 스퍼터링(Sputtering)과 같은 공지의 증착 방식에 의해 활물질이 증착되며 1mm 이하, 바람직하게는 0.4 ~ 0.5mm의 두께를 가지는 박막 형태로 형성될 수 있다.
또한, 상기 양극체(200)와 음극체(300)는, 사각형, 다각형, 원형, 코인형 등 일정한 형상 뿐만 아니라 비대칭 형상 등 다양한 형상으로 형성될 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 박막형 전지(100)는, 각형의 파우치 타입형 전지, 코인 타입형 전지 등 다양한 외장재를 사용하여 박막형 전지로 구현될 수 있다.
이하에서는 이해의 편의를 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 박막형 전지(100)의 상기 양극체(200)와 음극체(300)가 각형의 형상을 가지는 것으로 설명한다.
상기 양극체(200)는, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 양극 활물질인 리튬 또는 리튬 금속 복합 산화물의 코팅층이 도포된 양극판(210)과, 상기 양극판(210)의 일단에서 돌출 형성된 양극탭(211)만을 노출시키면서 상기 양극판(210)의 양면에 피복되는 한 쌍의 분리막(230) 및 상기 양극판(210)의 전제 둘레 또는 둘레의 일부에 배치된 상태에서 상기 한 쌍의 분리막(230) 사이에 위치하여 상기 한 쌍의 분리막(230)과 접착되는 고분자 절연 필름부(250)를 포함할 수 있다.
상기 양극판(210)은, 상기 음극체(300)의 크기 또는 면적보다는 작게 형성되며, 그 양면에는 전술한 양극 활물질 또는 금속 복합 산화물이 각각 코팅되어 코팅층을 형성할 수 있다. 참고로, 본 발명의 일 실시예에서는 도면이 복잡하게 도시되는 것을 방지하기 위하여 상기 양극판(210)의 양면에 양극 활물질이 코팅되어 코팅층이 형성된 모습을 도시하지 않았다.
상기 한 쌍의 분리막(230)은, 상기 양극판(210)의 크기 또는 면적보다는 크게 형성되며, 전술한 바와 같이, 상기 양극판(210)의 양극탭(211)을 제외한 나머지 부위를 피복할 수 있다.
상기 고분자 절연 필름부(250)에는, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 양극판(210)이 수용될 수 있는 타발공간(S)이 형성될 수 있다.
상기 타발공간(S)의 형상은 상기 양극판(210)의 형상에 대응되어 다양하게 선택될 수 있으며, 본 발명의 일 실시예에서는 상기 양극판(210)이 사각형의 형상을 가짐에 따라 상기 타발공간(S) 또한 사각형의 형상을 가지는 것으로 도면상에 도시되어 있다.
또한, 상기 타발공간(S)은 상기 양극판(210)이 간격을 가진 상태로 수용될 수 있도록 상기 양극판(210)의 크기 또는 면적보다 큰 크기 또는 면적을 가질 수 있다. 즉, 타발공간(S)에 양극판(210)이 수용된 상태에서 양극판(210)의 가장자리와 고분자 절연 필름부(250) 사이에 간격 내지 틈새가 형성될 수 있다.
참고로, 본 발명의 일 실시예에서는 상기 고분자 절연 필름부(250)가 전체적으로 사각틀 형상으로 형성되어 사각형 형상의 타발공간(S)을 형성하는 것으로 설명 및 도시되었으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 상기 고분자 절연 필름부(250)는 상기 양극판(210)의 적어도 2변 이상을 둘러싸도록 형성될 수 있다. 다시 말해, 상기 고분자 절연 필름부(250)는 상기 양극판(210)의 길이방향 측 양변에 각각 배치되어 상기 양극판(210)이 수용될 수 있는 타발공간(S)을 형성할 수도 있고, 또는, 상기 양극판(210)의 폭방향 측 양변에 각각 배치되어 상기 양극판(210)이 수용될 수 있는 타발공간(S)을 형성할 수 있다.
상기 고분자 절연 필름부(250)는 적어도 3개의 층으로 형성될 수 있다. 예를 들면, 고분자 절연 필름부(250)는 상층, 중간층 및 하층을 포함할 수 있으며, 상층과 하층은 에틸렌비닐아세테이트(Ethylene-Vinyl Acetate)로 형성될 수 있다. 여기서, 상층 및 하층은 열에 의해서 용융되며 접착성분을 가지는 것이 바람직하여, 이러한 성질을 가지는 것이라면 에틸렌비닐아세테이트(Ethylene-Vinyl Acetate) 뿐만 아니라 다른 것도 이용될 수 있다. 즉, 상기 고분자 절연 필름부(250)의 상층 및 하층에는 접착성분이 도포되며, 상기 접착성분은 에틸렌비닐아세테이트, 에틸렌 에틸 아세테이트, 에틸렌 아크릴릭 애시드 계 화합물, 아이오노머계 화합물, 폴리 에틸렌, 폴리 비닐 뷰티랄로 구성된 고온 용융형 접착물질군으로부터 선택된 어느 하나인 것이 바람직하다.
한편, 상기 고분자 절연 필름부(250)의 중간층은 폴리에틸렌테테프탈레이트(Polyethylene terephtalate)로 형성될 수 있다. 또한, 상기 고분자 절연 필름부(250)이 중간층은 폴리 올레핀 수지 필름, 폴리 에스테르 수지 필름, 폴리 스테린 수지 필름, 폴리 이미드 필름, 폴리 아마이드 필름, 플로로 카본 수지 필름, 에비에스 필름, 폴리 아크릴계 필름, 아세탈 계 필름, 폴리 카보네이트 필름으로 구성된 군으로부터 선택된 어느 하나로 형성되는 것이 바람직하다.
도 2에 도시된 바와 같이, 양극체(200)는 양극판(210), 분리막(230) 및 고분자 절연 필름부(250)가 일체로 형성되어 있다. 보다 자세히 말하면, 분리막(230)과 고분자 절연 필름부(250)에 의해 형성되는 공간 내에 양극판(210)이 수용되어 있다. 이러한 형태의 양극체(200)는 출원인만이 가지고 있는 고유한 기술로서 편의상 "포켓팅(pocketing) 양극체"라고 한다.
도 2에 도시된 포켓팅 양극체(200)는 상하 분리막(230)의 사이에 있는 고분자 절연 필름부(250)가 분리막(230)의 끝단에 보다 외측으로 돌출된 점에서 출원인의 기존 포켓팅 양극체와는 차이가 있다. 여기서, 고분자 절연 필름부(250) 중에서 분리막(230)의 외측으로 돌출된 부분이 양극체(200)의 상측 또는 하측에 적층되는 적어도 하나의 음극체(300)와 접합하거나 고정하는데 사용될 수 있다.
이와 같이, 고분자 절연 필름부(250) 중에서 분리막(230)의 외측으로 돌출된 부분을 이용하여 양극체(200)와 음극체(300)를 서로 접합하거나 고정함으로써, 별도의 테이프 또는 바인더를 이용하지 않더라도 박막의 양극체(200)와 음극체(300)를 서로 접합하거나 고정할 수 있다.
상기 고분자 절연 필름부(250) 중 상기 한 쌍의 분리막(230) 사이에 개재된 부분 즉, 상하 한 쌍의 분리막(230)에 의해서 덮이는 부분은 상기 한 쌍의 분리막(230)과 접착되고, 한 쌍의 분리막(230)의 외측으로 돌출된 부분 즉, 한 쌍의 분리막(230)에 의해서 덮이지 않는 부분은 그 상부 또는 하부에 적층되는 음극체(300)와 접착될 수 있다. 이와 같이, 상기 음극체(300)와 접합되는 고분자 절연 필름부(250)의 부위는 상기 한 쌍의 분리막(230)의 외측으로 노출되어 상기 음극체(300)와 접합된다.
다시 말해, 상기 고분자 절연 필름부(250)는, 상기 한 쌍의 분리막(230)과 접합되어 포켓팅 양극체(200)를 형성할 뿐만 아니라, 그 상부 또는 하부에 적층되는 음극체(300)와 접합되어 양극체(200)와 음극체(300)가 적층된 상태를 유지하게 만들 수 있다. 이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 박막형 전지(100)는 테이프 또는 바인더를 사용하지 않고서도 얇은 음극체(300)와 양극체(200)를 접합시켜서 서로 고정할 수 있다.
여기서, 상기 음극체(300)와 접합되는 상기 고분자 절연 필름부(250)는, 상기 한 쌍의 분리막(230)의 외측으로 노출되어 상기 양극판(210)의 길이방향 양단 또는 폭방향 양단에 배치될 수 있다. 도 1 내지 도 5에는 상기 음극체(300)와 접합되는 상기 고분자 절연 필름부(250)의 부위가 상기 양극판(210)의 길이방향 양단에 각각 배치되는 것으로 도시되어 있고, 도 6에는 상기 음극체(300)와 접합되는 상기 고분자 절연 필름부(250)의 부위가 상기 양극판(210)의 폭방향 양단에 각각 배치되는 것으로 도시되어 있다.
한 쌍의 분리막(230)의 외측으로 노출되어 상기 양극판(210)의 길이방향 양단에 각각 배치되는 상기 고분자 절연 필름부(250)는 상기 양극판(210)의 길이방향 양단 전체를 따라 형성되거나 또는 상기 양극판(210)의 길이방향 일부에 형성될 수 있다. 아울러, 상기 고분자 절연 필름부(250)가 한 쌍의 분리막(230)의 외측으로 노출되어 상기 양극판(210)의 폭방향 양단에 각각 배치될 시에는, 상기 양극판(210)의 폭방향 전체를 따라 형성되거나 또는 상기 양극판(210)의 폭방향 일부에 형성될 수도 있다.
참고로, 상기 한 쌍의 분리막(230)의 외측으로 노출되어 상기 음극체(300)와 접합되는 상기 고분자 절연 필름부(250)의 부위는 상기 한 쌍의 분리막(230)의 끝단에서부터 대략 0.5mm로 돌출되어 노출되는 것이 바람직하며, 또한, 다양한 형상을 가진 채로 상기 한 쌍의 분리막(230)의 끝단에서 돌출되어 상기 음극체(300)와 접합될 수 있다.
상기 한 쌍의 분리막(230)에서부터 외측을 돌출된 고분자 절연 필름부(250)의 끝단(가장자리)은 음극체(300)의 끝단(가장자리)과 일치하도록 형성될 수 있다. 상기에서 언급한 바와 같이, 박막형 전지(100)가 성능을 발휘하기 위해서는 음극판(310) 보다 양극판(210)이 작아야 하며 음극판(310)의 가장자리 안쪽에 양극판(210)의 전체가 위치하는 것이 바람직하다. 따라서, 양극판(210)의 가장자리가 음극판(310)의 가장자리를 벗어나지 않도록 양극체(200)와 음극체(300)를 적층하는 것이 중요하다. 특히나, 박막형 전지(100)를 대량 생산하는 경우에는 더욱더 중요하게 되는데, 만약 양극판(210)의 가장자리가 음극판(310)의 가장자리를 벗어난 상태로 양극체(200)와 음극체(300)를 접합하게 되면 성능이 좋지 않는 불량품이 발생하기 때문이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 박막형 전지(100)는 상기 한 쌍의 분리막(230)에서부터 외측을 돌출된 고분자 절연 필름부(250)의 끝단(가장자리)과 음극체(300)의 끝단(가장자리)을 일치시킴으로써, 양극판(210)의 가장자리가 음극판(310)의 가장자리를 벗어나지 않은 상태로 양극체(200)와 음극체(300)를 접합할 수 있다. 이와 같이 형성함으로써, 분리막(230)의 외측으로 돌출된 고분자 절연 필름부(250)의 끝단(가장자리)과 음극체(300)의 끝단(가장자리)를 일치시킨 상태에서 양극체(200)와 음극체(300)를 접합시키기만 하면 양극판(210)의 가장자리가 음극판(310)의 가장자리를 벗어나지 않고 양자가 적층될 수 있다. 여기서, 음극체(300)의 모든 가장자리와 고분자 절연 필름부(250)의 가장자리를 일치시킬 필요는 없으며, 도 3의 경우와 같이 사각형의 4변 중에서 마주 보는 어느 2변 부분만 서로 일치시켜도 충분하다.
한편, 도 1에 도시된 바와 같이, 양극판(210)의 양극탭(211)은 분리막(230)에 의해서 덮이지 않고 분리막(230)의 바깥으로 노출되도록 형성되는 것이 바람직하다.
상기 음극체(300)는, 리튬을 흡장, 방출할 수 있는 탄소질 음극 활물질 및 음극탭(311)이 마련된 음극판(310)을 포함할 수 있다.
상기 음극판(310)은 상기 양극판(210)의 크기 또는 면적보다는 크게 형성되며, 그 양면에는 전술한 음극 활물질이 코팅되어 코팅층을 형성할 수 있다. 참고로, 본 발명의 일 실시예에서는 도면이 복잡하게 도시되는 것을 방지하기 위하여 상기 음극판(310)의 양면에 음극 활물질이 코팅되어 코팅층이 형성된 모습을 도시하지 않았다.
또한, 상기 음극판(310)의 음극탭(311)의 일부 부위는, 상기 고분자 절연 필름부(250)가 상기 양극판(210)의 길이방향 양단에 배치되었을 때, 상기 고분자 절연 필름부(250)와 접합될 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 음극탭(311)은 양측체(200) 중에서 분리막(230)의 외측으로 돌출된 고분자 절연 필름부(250)와 접하는 상태로 양극체(200)와 음극체(300)가 적층될 수 있다. 이 상태에서 양극체(200)의 고분자 절연 필름부(250)와 음극탭(311)의 접합하여 음극체(300)와 양극체(200)를 서로 접합 고정시킬 수 있다. 이 때, 음극탭(311)의 폭은 음극탭(311)에 대응하는 고분자 절연 필름부(250)의 폭 보다 크게 형성되는 것이 바람직하다. 양극체(200)의 상하측에 2장의 음극체(300)가 적층되는 경우에는 상하의 음극체(300)의 음극탭(311)이 서로 전기적으로 연결되어야 하는데 만약, 음극탭(311)의 폭이 대응하는 고분자 절연 필름부(250) 폭 보다 작으면 음극탭(311)이 고분자 절연 필름부(250)에 의해서 가려지기 때문에 음극탭(311)을 서로 연결할 수 없다. 따라서, 음극탭(311)끼리 서로 연결하기 위해서 대응하는 고분자 절연 필름부(250)의 폭 보다 음극탭(311)의 폭이 크게 형성되는 것이 바람직하다.
상기 고분자 절연 필름부(250)와 접합되지 않은 상기 음극탭(311)의 나머지 일부 부위는 마주 보는 음극체(300)의 음극탭(311)과 연결되어 도시되지 않은 외부 접속단자와 연결될 수 있다.
한편, 도 1 내지 도 6을 참조하면, 양극탭(211)과 음극탭(311)이 동일한 일측에 마련되되 서로 겹치지 않도록 형성되어 있지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 양극탭(211)과 음극탭(311)이 동일한 일측에 마련되지 않고 서로 반대쪽에 마련될 수도 있다. 이처럼, 양극탭(211)과 음극탭(311)의 위치, 크기, 모양 등은 자유롭게 선택될 수 있다.
상기에서 언급한 바와 같이, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 양극체(200)의 분리막(230)의 길이와 상기 분리막(230)의 길이방향 외측으로 노출된 상기 고분자 절연 필름부(250)의 길이방향 길이의 합(D1)은 상기 음극판(310)의 길이방향 길이(D2)와 동일한 것이 바람직하다.
또한, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 분리막(230)의 폭방향 길이와 상기 분리막의 폭방향 외측으로 노출된 상기 고분자 절연 필름부(250)의 폭방향 길이(D3)의 합은 상기 음극판(310)의 폭방향 길이(D4)와 동일한 것이 바람직하다.
왜냐하면, 상기 음극체(300)와 상기 양극체(200)가 적층될 시에, 상기 음극체(300)와 상기 양극체(200)의 테두리면(가장자리 또는 끝단)이 서로 불일치되는 것을 방지하여 적층작업을 수월하게 하고, 또한, 상기 양극판(210)과 상기 음극판(310)의 전극 활성면이 서로 불일치되는 것을 방지하기 위함이다.
즉, 상기 양극판(210)의 길이 및 폭보다 큰 길이 및 폭을 갖는 음극판(310)을 상기 양극판(210)에 적층시키면 자연적으로 가장자리의 불일치가 발생되며, 이에 따라, 상기 양극판(210)의 가장자리 부위와 상기 음극판(310)의 가장자리 부위가 서로 불일치되어 적층작업이 수월치 못하고 전지의 성능이 저하될 수 있다.
하지만, 본 발명의 일 실시예에 따른 박막형 전지(100)의 양극체(200)는, 상기 한 쌍의 분리막(230)과 상기 고분자 절연 필름부(250)가 상기 양극판(210)의 둘레 측에 배치되기 때문에, 상기 양극체(200)의 가장자리 부위와 상기 음극체(300)의 가장자리 부위가 서로 일치되어 적층 작업의 편의성을 제공하고 아울러, 전지 성능 저하를 방지할 수 있다.
그리고, 상기 고분자 절연 필름부(250)와 접합되는 상기 음극체(300)의 음극판(310) 부위에는 음극 활물질이 선택적으로 도포될 수 있으나, 바람직하게는, 상기 음극 활물질을 도포하지 않아 재료의 낭비를 줄이는 것이 좋다.
또한, 상기 음극체(300)는, 상기 양극체(200)의 상부와 하부에 각각 적층되거나, 상기 양극체(200)의 상부 또는 하부 중 어느 하나에 적층될 수 있는바, 이때, 상기 양극체(200)와 마주하지 않는 상기 음극판(310)의 면에는 음극 활물질이 선택적으로 코팅될 수 있다. 예를 들면, 도 1과 같이, 양극체(200)의 상하에 각각 1장씩의 음극체(300)가 적층되는 경우에, 각각의 음극체(300)의 음극판(310)에는 한 면에 음극 활물질이 코팅 내지 도포되는 것이 바람직하다. 즉, 양극체(200)와 마주 보는 면에만 음극 활물질이 있으면 충분하다.
상기와 같은 구성을 가지는 양극체(200) 및 음극체(300)는 서로 적층된 상태에서 히팅 블록(heating block) 및 프레스(press)를 이용하는 등 공지의 장치 또는 기술에 의해 접합 또는 가압될 수 있다. 이때, 상기 양극체(200)의 길이방향 양단 또는 폭방향 양단 측에 배치된 고분자 절연 필름부(250)와 상기 음극체(300)가 서로 접합됨으로써, 테이프 또는 바인더를 사용하지 않고 전지 성능의 저하 없이 박막의 상기 양극체(200)와 음극체(300)를 서로 고정하고 상호 간의 결합력을 더욱 증대시킬 수 있다.
상기와 같은 구성을 가지는 본 발명의 일 실시예에 따른 박막형 전지(100)는, 양극체(200)와 음극체(300)의 접촉 활성면을 온전하게 유지시킨 상태에서 상기 양극체(200)와 음극체(300)를 서로 결합시킬 수 있으므로, 전지 용량을 그대로 유지되어 전지 성능 저하를 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 박막형 전지(100)는, 테이프나 바인더와 같은 접착 도포제를 사용하지 않고도 양극체(200)와 음극체(300)가 결합될 수 있으므로, 전지의 재료비가 절감되는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 박막형 전지(100)는, 양극체(200)와 음극체(300)를 서로 결합시키는 작업 공정을 별도로 수행할 필요가 없으므로, 전지의 생산 공정이 간소화되어 제조단가가 절감되는 장점이 있다.
지금까지 본 발명에 따른 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다.
그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 특허 청구의 범위뿐 아니라 이 특허 청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
본 발명은 초소형 전원으로 활용 가능한 박막형 전지에 관한 것으로서, 소형화 추세에 있는 휴대용 전자기기 및 정보 통신 기기의 전원으로 널리 사용할 수 있으며, 특히 박막형 전지 자체의 얇은 두께로 인하여 스마트 신용카드 등과 같은 얇은 두께의 초소형 전자기기에 더욱 적합하게 활용할 수 있다.

Claims (10)

  1. 양극체; 및
    상기 양극체의 상부 또는 하부 중 적어도 한 곳에 적층되는 음극체;를 포함하고,
    상기 양극체는,
    양극 활물질이 도포된 양극판;
    상기 양극판의 상면 및 하면을 덮는 한 쌍의 분리막; 및
    상기 한 쌍의 분리막 사이에 개재되는 고분자 절연 필름부;를 포함하며,
    상기 고분자 절연 필름부 중 상기 분리막의 가장자리 보다 외측으로 돌출된 부위가 상기 음극체의 음극판과 접합되는 것을 특징으로 하는 박막형 전지.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 양극체는 상기 양극 활물질이 도포되지 않은 양극탭을 포함하고,
    상기 분리막은 상기 양극탭이 상기 분리막의 외측으로 노출되도록 상기 양극판의 양면을 피복하며,
    상기 음극체의 음극판과 접합되는 상기 고분자 절연 필름부는 상기 양극판의 길이방향 전체 또는 폭방향의 전체를 따라 형성되거나 상기 양극판의 길이방향 일부 또는 폭방향의 일부에 형성되는 것을 특징으로 하는 박막형 전지.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 분리막의 길이방향 길이와 상기 분리막의 길이방향 외측으로 노출된 상기 고분자 절연 필름부의 길이방향 길이의 합은,
    상기 음극판의 길이방향 길이와 동일한 것을 특징으로 하는 박막형 전지.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 분리막의 폭방향 길이와 상기 분리막의 폭방향 외측으로 노출된 상기 고분자 절연 필름부의 폭방향 길이의 합은,
    상기 음극판의 폭방향 길이와 동일한 것을 특징으로 하는 박막형 전지.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 고분자 절연 필름부는 상기 분리막에 의해서 피복되는 부위와 피복되지 않고 상기 분리막에서 노출되는 부위를 포함하며,
    상기 고분자 절연 필름부 중 상기 분리막에서 노출되는 부위의 가장자리가 상기 음극체의 가장자리와 일치되도록 상기 양극체 및 상기 음극체가 적층되는 것을 특징으로 하는 박막형 전지.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 음극체의 가장자리와 상기 고분자 절연 필름부의 가장자리는 각각 서로 마주 보는 가장자리끼리 서로 일치되도록 형성된 것을 특징으로 하는 박막형 전지.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 고분자 절연 필름부 중 상기 분리막의 가장자리 보다 외측으로 돌출된 부위는 상기 음극판에서 돌출 형성된 음극탭과 접합되는 것을 특징으로 하는 박막형 전지.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 고분자 절연 필름부 중 상기 분리막의 가장자리 보다 외측으로 돌출된 부위의 폭은 상기 음극탭의 폭 보다 작게 형성된 것을 특징으로 하는 박막형 전지.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 고분자 절연 필름은 상층, 중간층 및 하층을 포함하며,
    상기 상층 및 상기 하층은 에틸렌비닐아세테이트(Ethylene-Vinyl Acetate)로 형성되고 상기 중간층은 폴리에틸렌테테프탈레이트(Polyethylene terephtalate)로 형성되어,
    상기 상층 또는 상기 하층이 가열 용융되어 상기 음극체의 음극판과 접합되는 것을 특징으로 하는 박막형 전지.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 양극체는 포켓팅 양극체로 형성된 것을 특징으로 하는 박막형 전지.
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