KR100513637B1 - Process for preparing the lithium ion polymer battery - Google Patents
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Abstract
본 발명은 리튬이온 폴리머 전지의 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로 부피 및 중량 에너지 밀도가 높고 고율 특성 및 싸이클 특성이 우수한 리튬 전지의 제조방법을 제공한다. 본 발명의 리튬 이온 폴리머 전지는 양면에 고분자 전해질이 라미네이트된 캐소드의 한면에 애노드를 위크(weak) 라미네이션하여 얻어진 셀을 애노드 상에 반복하여 적층하고 고온/가압하여 얻어지는 리튬이온 폴리머 전지의 제조방법을 특징으로 한다. 상기 고분자 전해질은 매트릭스 형성용 고분자 수지, 무기충진제, 가소제 및 용매를 포함한다. 이와 같이 얻어진 리튬 전지는 셀의 적층 작업시 전해질의 점도로 인한 공정상의 어려움을 해소할 수 있어 불량률을 감소시키고 부피 및 중량 에너지 밀도가 높으며 고율 특성 및 싸이클 특성이 향상된다는 특징을 갖는다.The present invention relates to a method for manufacturing a lithium ion polymer battery, and more particularly, to a method for manufacturing a lithium battery having high volume and weight energy density, excellent high rate characteristics, and cycle characteristics. The lithium ion polymer battery of the present invention is a method for manufacturing a lithium ion polymer battery obtained by repeatedly laminating a cell obtained by weakly laminating an anode on one side of a cathode on which a polymer electrolyte is laminated on both surfaces on an anode, and then applying a high temperature / pressure. It features. The polymer electrolyte includes a polymer resin for forming a matrix, an inorganic filler, a plasticizer, and a solvent. The lithium battery thus obtained can eliminate process difficulties due to the viscosity of the electrolyte during lamination of cells, thereby reducing defect rates, increasing volume and weight energy densities, and improving high rate characteristics and cycle characteristics.
Description
본 발명은 리튬이온 폴리머전지의 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로 부피 및 중량 에너지 밀도가 높고 고율 특성 및 싸이클 특성이 우수한 리튬 전지 및 그의 제조방법을 제공한다.The present invention relates to a method for manufacturing a lithium ion polymer battery, and more particularly, to a lithium battery having a high volume and weight energy density, excellent in high rate characteristics and cycle characteristics, and a method of manufacturing the same.
최근 첨단 전자기기의 발달로 전자 장비가 소형화 및 경량화됨에 따라 휴대용 전자 기기의 사용이 점차 증대되고 있다. 따라서, 이러한 전자기기의 전원으로 사용되는 고에너지 밀도 특성을 갖는 전지의 필요성이 높아지게 되어 리튬 2차전지에 대한 연구가 매우 활발하게 이루어지고 있다.Recently, as the electronic equipment becomes smaller and lighter due to the development of advanced electronic devices, the use of portable electronic devices is gradually increasing. Therefore, the necessity of a battery having high energy density characteristics used as a power source of such an electronic device is increasing, and research on lithium secondary batteries is being actively conducted.
리튬 2차전지는 캐소드, 애노드 및 캐소드와 애노드 사이에 리튬 이온의 이동 경로를 제공하는 전해액과 세퍼레이타를 구성하여 제조한 전지로서, 리튬 이온이 상기 캐소드 및 애노드에서 삽입/탈삽입될 때의 산화, 환원 반응에 의해 전기에너지를 생성한다. 이와 같은 리튬 2차전지는 세퍼레이타의 종류에 따라서 액체 전해질을 사용하는 리튬 이온 전지와 고체형 전해질을 사용하는 리튬 이온 폴리머 전지로 나눌 수 있다. 리튬 이온 전지의 경우에는 세퍼레이타로서 전해액을 거의 흡수할 수 없는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 또는 이들의 라미네이티드 구조를 사용하는 반면, 리튬 이온 폴리머 전지는 세퍼레이타로서 전해액을 함습할 수 있는 폴리비닐리덴플루오라이드, 폴리아크릴로니트릴, 폴리아크릴레이트, 폴리에틸렌옥사이드 등과 같은 고분자로 이루어진 전해질을 사용한다.A lithium secondary battery is a battery manufactured by forming a separator, an electrolyte, and an electrolyte that provides a migration path of lithium ions between a cathode and an anode, and when the lithium ions are inserted / deinserted from the cathode and the anode. , Electrical energy is generated by the reduction reaction. Such lithium secondary batteries can be classified into lithium ion batteries using liquid electrolytes and lithium ion polymer batteries using solid electrolytes, depending on the type of separator. In the case of lithium ion batteries, polyethylene, polypropylene, or a laminated structure thereof, which can hardly absorb the electrolyte solution, is used as the separator, whereas the lithium ion polymer battery is polyvinyl which can impregnate the electrolyte solution as the separator. An electrolyte made of a polymer such as lidene fluoride, polyacrylonitrile, polyacrylate, polyethylene oxide, or the like is used.
이들 중에서도 리튬 이온 폴리머 전지는 고체형 전해질을 사용하므로 전해액이 누출될 염려가 적고, 가공성이 우수하여 배터리팩으로 만들 수 있다. 그리고 무게가 가볍고 부피가 적으며 자체 방전율도 아주 작다. 이와 같은 특성으로 말미암아, 리튬 이온 폴리머 전지는 리튬 이온 전지에 비하여 안전할 뿐만 아니라 각형 및 대형 전지로 제작하기가 용이하다.Among them, the lithium ion polymer battery uses a solid electrolyte, so there is little risk of leakage of the electrolyte, and excellent workability can be obtained as a battery pack. It is light in weight, low in volume, and has a very small self-discharge rate. Due to these characteristics, lithium ion polymer batteries are not only safer than lithium ion batteries, but also easy to manufacture into square and large cells.
이와 같은 리튬 이온 폴리머 전지의 예로서는, 일본 특허공개공보 제2000-138076호에는 캐소드와 애노드의 표면에 겔상 고분자 전해질을 도포하고 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 코어재를 이용하여 권취한 후 폴리머 전지를 제조하는 방법 및 장비가 개시되어 있다. 그러나 이와 같은 방법에 있어서는 고분자 전해질을 전극에 코팅하기 때문에 드라이 룸(무수 분위기)을 유지하므로 전지 제조공정상 고비용과 제조공정시 수분의 양에 따른 전지의 성능편차 등이 나타나므로 균일한 전지성능을 얻기 어렵다는 문제점이 있다.As an example of such a lithium ion polymer battery, Japanese Patent Laid-Open No. 2000-138076 applies a gel polymer electrolyte to the surface of a cathode and an anode and winds it up using a core material such as polyethylene or polypropylene to produce a polymer battery. Methods and equipment are disclosed. However, in this method, since the polymer electrolyte is coated on the electrode, a dry room (anhydrous atmosphere) is maintained, which leads to high cost in the battery manufacturing process and performance deviation of the battery depending on the amount of moisture in the manufacturing process, thereby obtaining uniform battery performance. There is a problem that is difficult.
또한 일본 특허공개공보 평11-283672호 및 평11-283673호에는 캐소드, 애노드 및 세파레이터를 권취하여 젤리롤을 만들고, 이를 포장한 상태에서 중합제와 전해액을 충진한 후 외장재를 가열, 중합경화하여 폴리머 전지를 제조하는 방법이 개시되어 있다. 그러나 이와 같은 방법으로 전지를 제조하는 경우 전지 크기가 증가하면 전해액의 함습이 불가능하므로 전지의 다양한 크기에 대한 대응성이 저하되고 별도의 세파레이터를 사용하므로 전지의 단가가 증가한다는 문제점이 있다.In addition, Japanese Patent Laid-Open Nos. 11-283672 and 11-283673 use a cathode, an anode, and a separator to wind up a jelly roll, and after packing the polymer and electrolyte in the packaged state, heating the exterior material and curing the polymer. A method for producing a polymer battery is disclosed. However, in the case of manufacturing a battery in this manner, when the battery size increases, it is impossible to hydrate the electrolyte, so that the correspondence for various sizes of the battery is lowered and there is a problem that the unit cost of the battery increases because a separate separator is used.
또한 미국특허 제5,456,000호, 제5,429,891호 및 제5,418,091호에는 애노드의 양면에 고분자 전해질을 라미네이션하고, 이어서 애노드의 양면에 캐소드를 라미네이션하여 바이셀을 만든 후, 상기 바이셀들을 적층하고 메탄올을 이용하여 가소제인 DBP를 추출, 건조시킨 다음 전지를 포장하고 전해액을 주입하여 폴리머 전지를 제조하는 방법이 개시되어 있다. 상기 방법에서는, 가소제의 추출공정에 의한 전지 제조비용 및 전지의 단가가 높으며, 바이셀당 집전체가 추가로 요구되므로 전지의 단가가 증가하고 부피 및 중량에너지 밀도가 저하된다는 문제점이 있다.In addition, US Pat. Nos. 5,456,000, 5,429,891 and 5,418,091 laminate polymer electrolytes on both sides of the anode, and then laminate the cathodes on both sides of the anode to make bicells, and then stack the bicells and use methanol. Disclosed is a method of manufacturing a polymer battery by extracting and drying the plasticizer DBP, then packaging the battery and injecting an electrolyte solution. In the above method, the battery manufacturing cost and the unit cost of the battery by the plasticizer extraction process are high, and since a current collector per bicell is required, there is a problem that the unit cost of the battery is increased and the volume and weight energy density are lowered.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상기 문제점을 해결하여 구조가 간단하고 두께가 얇아서 에너지 밀도 및 부피 밀도가 높고, 고분자 전해질과 전극간의 접착력이 우수하여 고율 특성 및 싸이클 특성이 개선된 리튬이온 폴리머 전지의 제조방법을 제공하는 것이다.The technical problem to be achieved by the present invention is to solve the above problems, the structure is simple, the thickness is thin, high energy density and bulk density, and excellent adhesion between the polymer electrolyte and the electrode to improve the high-rate characteristics and cycle characteristics of the lithium ion polymer battery It is to provide a manufacturing method.
본 발명의 리튬 이온 폴리머 전지의 제조방법은,The manufacturing method of the lithium ion polymer battery of this invention,
a) PET 필름 상에 고분자 전해질 형성용 조성물을 도포 및 건조하여 고분자 전해질을 형성하는 단계;a) applying a polymer electrolyte composition for forming on the PET film and drying to form a polymer electrolyte;
b) 캐소드와 애노드를 소정의 크기로 절단한 후, 상기 a) 단계에서 얻어진 고분자 전해질을 캐소드의 양면에 라미네이션한 후, 그 한 면에 애노드를 위크 라미네이션하여 단위셀을 형성하는 단계;b) after cutting the cathode and the anode to a predetermined size, laminating the polymer electrolyte obtained in the step a) on both sides of the cathode, and weakly laminating the anode on one side to form a unit cell;
c) 상기 b) 단계에서 얻어진 단위셀의 고분자 전해질이 노출되어 있는 일면을 별도의 애노드 상에 적층한 후, 상기 단위셀의 적층을 복수회 반복하는 단계;c) stacking one surface on which the polymer electrolyte of the unit cell obtained in step b) is exposed on a separate anode, and repeating stacking of the unit cells a plurality of times;
d) 적층된 전극 구조체를 태핑하는 단계;d) tapping the stacked electrode structures;
e) 상기 전극 구조체를 60 내지 120℃의 온도 범위 및 10 내지 10-3 torr의 진공하에 건조하는 단계;e) drying the electrode structure under a temperature range of 60 to 120 ° C. and a vacuum of 10 to 10 −3 torr;
f) 상기 전극 구조체 내의 탭을 접합시킨 후 전지 케이스 내에 수납하는 단계;f) bonding the tabs in the electrode structure and storing them in a battery case;
g) 상기 f) 단계에서 얻어진 결과물 내에 전해액을 주입하는 단계; 및g) injecting an electrolyte into the product obtained in step f); And
h) 포장된 전지를 25 내지 120℃의 온도범위 및 100 내지 700PSI의 압력조건하에 가압하는 단계를 포함한다.h) pressurizing the packaged cell under a temperature range of 25 to 120 ° C. and a pressure condition of 100 to 700 PSI.
상기 a) 단계의 고분자 전해질 형성용 조성물은 매트릭스 형성용 고분자 수지, 무기충진제, 가소제 및 용매를 포함하는 것을 특징으로 한다.The composition for forming a polymer electrolyte of step a) is characterized in that it comprises a polymer resin for forming a matrix, an inorganic filler, a plasticizer and a solvent.
상기 고분자 전해질을 형성하기 위하여 사용되는 매트릭스 형성용 고분자 수지는 비닐리덴플루오라이드/헥사플루오로프로필렌 코폴리머, 폴리비닐리덴플루오라이드, 폴리아크릴로니트릴, 폴리메틸메타크릴레이트 또는 그 혼합물인 것을 특징으로 한다.The polymer resin for forming a matrix used to form the polymer electrolyte is vinylidene fluoride / hexafluoropropylene copolymer, polyvinylidene fluoride, polyacrylonitrile, polymethyl methacrylate or a mixture thereof. do.
상기 고분자 전해질을 형성하기 위하여 사용되는 무기충진제는 실리카, 카올린 또는 알루미나인 것을 특징으로 한다.The inorganic filler used to form the polymer electrolyte is characterized in that the silica, kaolin or alumina.
상기 고분자 전해질을 형성하기 위하여 사용되는 가소제는 에틸렌 글리콜 유도체, 이들의 올리고머 또는 유기 카보네이트계 물질인 것을 특징으로 한다.The plasticizer used to form the polymer electrolyte is characterized in that the ethylene glycol derivatives, oligomers thereof or organic carbonate-based material.
상기 고분자 전해질을 형성하기 위하여 사용되는 용매는 아세톤, 디메틸포름아미드 또는 사이클로헥사논인 것을 특징으로 한다.The solvent used to form the polymer electrolyte is characterized in that acetone, dimethylformamide or cyclohexanone.
상기 제조방법 중 e)단계에서의 건조시간은 12 내지 72시간이 바람직하다.The drying time in step e) of the manufacturing method is preferably 12 to 72 hours.
상기 제조방법 중 h)단계에서의 가압시간은 5 내지 20초가 바람직하다.The pressurization time in step h) of the manufacturing method is preferably 5 to 20 seconds.
상기 제조방법 중 g)단계에서의 전해액은 유기 용매 및 리튬염을 포함한다.The electrolyte in step g) of the preparation method includes an organic solvent and a lithium salt.
상기 g)단계의 전해액에 사용되는 유기용매로서는 프로필렌 카보네이트, 에틸렌 카보네이트, 디에틸 카보네이트, 디메틸 카보네이트, 디프로필 카보네이트, 에틸메틸 카보네이트, 디메틸술폭사이드, 아세토니트릴, 디메톡시에탄, 테트라하이드로퓨란, N-메틸-2-피롤리돈중에서 선택된 적어도 1종의 용매를 사용하는 것이 바람직하다.The organic solvent used in the electrolyte of step g) is propylene carbonate, ethylene carbonate, diethyl carbonate, dimethyl carbonate, dipropyl carbonate, ethylmethyl carbonate, dimethyl sulfoxide, acetonitrile, dimethoxyethane, tetrahydrofuran, N- Preference is given to using at least one solvent selected from methyl-2-pyrrolidone.
상기 g)단계의 전해액에 사용되는 리튬염은 과염소산 리튬(LiClO4), 사불화붕산 리튬(LiBF4), 육불화인산 리튬(LiPF6), 삼불화메탄술폰산 리튬(LiCF3SO 3) 및 리튬 비스트리플루오로메탄술포닐아미드(LiN(CF3SO2)2)로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 이온성 리튬염인 것이 바람직하다.The lithium salt used in the electrolyte of step g) is lithium perchlorate (LiClO 4 ), lithium tetrafluoroborate (LiBF 4 ), lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ), lithium trifluoromethane sulfonate (LiCF 3 SO 3 ) and lithium It is preferred that it is at least one ionic lithium salt selected from the group consisting of bistrifluoromethanesulfonylamide (LiN (CF 3 SO 2 ) 2 ).
이하 본 발명을 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
상기 제조방법에 따라 얻어진 본 발명의 리튬 이온 폴리머 전지의 전극 구조체는 양면에 고분자 전해질이 라미네이트된 캐소드의 한 면에 애노드를 위크 라미네이션하여 얻어진 단위셀이 애노드 상에 반복하여 적층되고 고온/가압하여 전극과 고분자 전해질이 서로 부착된 구조를 갖는다. 즉 본 발명의 전극 구조체는 도 2에 기재한 바와 같이 애노드/단위셀/단위셀/ ....단위셀/단위셀과 같이 1매의 애노드 상에 단위셀의 일면(단위셀 중 애노드가 위크 라미네이션되어 있지 않은 다른 일면)을 접합시켜 적층하고 고온/가압하여 전극과 고분자 전해질이 서로 부착된 구조를 갖는다.In the electrode structure of the lithium ion polymer battery of the present invention obtained according to the above manufacturing method, the unit cell obtained by weakly laminating the anode on one side of the cathode on which the polymer electrolyte is laminated on both sides is repeatedly stacked on the anode and subjected to high temperature / pressure. And the polymer electrolyte are attached to each other. That is, in the electrode structure of the present invention, as shown in FIG. 2, one side of the unit cell (the anode of the unit cell is weak) is formed on the same sheet of anodes / unit cells / unit cells / .... Another non-laminated surface) is laminated by laminating and hot / pressurized so that the electrode and the polymer electrolyte are attached to each other.
이와 달리 종래 바이셀들을 적층하여 얻어지는 전극 구조체의 경우에는 바이셀 간에 동일한 종류의 전극판이 중복하여 적층되어 있는 구조를 갖게 되며, 즉 1매의 애노드 양면에 캐소드가 적층되어 있으므로, 이로 인해 바이셀당 애노드 집전체(또는 캐소드 집전체)가 추가로 필요하므로 비효율적이고 부피밀도 및 에너지 밀도가 낮아진다는 문제점을 갖게 된다.In contrast, the electrode structure obtained by stacking conventional bicells has a structure in which electrode plates of the same type are stacked and stacked between the bicells, that is, cathodes are stacked on both surfaces of one anode. Since an additional current collector (or cathode current collector) is required, there is a problem that it is inefficient and the bulk density and the energy density are low.
또한 도 1에 기재한 바와 같이 캐소드 또는 애노드의 양면이 모두 고분자 전해질 형성용 조성물로 코팅되어 있는 단위셀의 경우에는, 이와 같은 단위셀을 집어서 일정 위치에 놓을 때 양면에 코팅되어 있는 고분자 전해질의 점도로 인해 취급이 곤란해지므로 일정 위치에 신속, 정확하게 배치하는 것이 곤란해진다. 이로 인해 공정상의 어려움이 가중되는 것은 물론이고 생성물에 있어서의 불량률도 높아지게 된다.In addition, as shown in FIG. 1, in the case of unit cells in which both sides of the cathode or anode are coated with the composition for forming a polymer electrolyte, when the unit cells are picked up and placed at a predetermined position, the polymer electrolyte is coated on both sides. Due to the viscosity, the handling becomes difficult, so that it is difficult to arrange quickly and accurately at a predetermined position. This not only increases the difficulty of the process but also increases the defective rate in the product.
반면, 본 발명의 리튬이온 폴리머전지는 고분자 전해질이 양면에 라미네이션된 캐소드의 한면에 애노드를 위크 라미네이션시킨 단위셀을 별도의 애노드 상에 반복해서 적층하여 얻어지므로 단위셀 중 일면에 있는 애노드를 집어서 위치시키게 되므로 상기와 같이 고분자 전해질의 점도로 인한 문제점도 발생하지 않으며, 애노드 대 캐소드의 비율이 1:1이 되어 보다 효율적이고, 또한 이들의 접착력을 양호하게 유지하기 위하여 가압하에 각 전극판을 결합시키므로 접착력이 개선되어 전체적인 부피가 감소되므로 부피 밀도 및 에너지 밀도가 개선되는 효과를 가지게 되므로, 그 결과 고율 특성 및 싸이클 특성이 향상된다.On the other hand, the lithium ion polymer battery of the present invention is obtained by repeatedly stacking a unit cell having a weak lamination of the anode on one side of the cathode on which the polymer electrolyte is laminated on both sides, and picking up the anode on one side of the unit cell. As a result, there is no problem due to the viscosity of the polymer electrolyte as described above, and the ratio of the anode to the cathode is 1: 1, which is more efficient, and combines the electrode plates under pressure to maintain their adhesion well. Since the adhesive force is improved to reduce the overall volume, thereby improving the bulk density and the energy density. As a result, the high rate characteristic and the cycle characteristic are improved.
본 발명의 리튬이온 폴리머전지를 제조하기 위해서는 통상적인 방법을 통해 얻어진 캐소드의 양면에 미리 제조한 고분자 전해질을 라미네이션한 후 그 한 면에 애노드를 위크 라미네이션하고, 이를 별도의 애노드 상에 반복하여 적층함으로써 얻어진 전극 구조체를 가압하는 과정을 거치게 된다.In order to manufacture the lithium ion polymer battery of the present invention by laminating a pre-prepared polymer electrolyte on both sides of the cathode obtained through a conventional method, the anode is weakly laminated on one side, and repeatedly stacked on a separate anode The process of pressing the obtained electrode structure is performed.
구체적으로는, 상기 본 발명의 고분자 전해질 형성용 조성물은 매트릭스 형성용 고분자 수지, 무기충진제, 가소제 및 용매를 포함한다.Specifically, the composition for forming a polymer electrolyte of the present invention includes a polymer resin for forming a matrix, an inorganic filler, a plasticizer, and a solvent.
보다 구체적으로, 상기 고분자 전해질을 형성하기 위한 매트릭스 형성용 고분자 수지는 특별히 한정되지는 않으나, 전극판의 결합제에 사용되는 물질들이 모두 사용가능하다. 여기에는 비닐리덴플루오라이드/헥사플루오로프로필렌 코폴리머, 폴리비닐리덴플루오라이드, 폴리아크릴로니트릴, 폴리메틸메타크릴레이트 및 그 혼합물을 사용할 수 있다. 그 중에서도 특히 헥사플루오로프로필렌 함량이 2 내지 25중량%인 비닐리덴플루오라이드-헥사플루오로프로필렌 코폴리머를 사용하는 것이 바람직한데, 그 이유는 계면특성과 불량률(예를 들면 쇼트)에서 유리하기 때문이다.More specifically, the polymer resin for matrix formation for forming the polymer electrolyte is not particularly limited, but any materials used in the binder of the electrode plate may be used. Vinylidene fluoride / hexafluoropropylene copolymer, polyvinylidene fluoride, polyacrylonitrile, polymethyl methacrylate and mixtures thereof can be used here. Among them, vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer having a hexafluoropropylene content of 2 to 25% by weight is particularly preferable because it is advantageous in interfacial properties and defective rate (e.g., short). to be.
상기 고분자 전해질을 형성하기 위한 무기 충진제는 고분자 전해질의 기계적 강도를 향상시켜 주는 역할을 하는 물질로서, 실리카, 카올린, 알루미나 등이 사용되며, 그 함량은 고분자 수지 100 중량부를 기준으로 하여 10 내지 200중량부인 것이 바람직하다. 여기에서 고분자 수지에 대한 충진제의 함량이 상기 범위 미만인 경우에는 이온전도도와 기계적 물성이 좋지 않고, 충진제의 함량이 상기 범위를 초과하는 경우에는 필름 형성이 잘 안되어 바람직하지 못하다 The inorganic filler for forming the polymer electrolyte is a material that serves to improve the mechanical strength of the polymer electrolyte, silica, kaolin, alumina, etc. are used, the content is 10 to 200 weight based on 100 parts by weight of the polymer resin It is desirable to disclaim. Herein, when the content of the filler in the polymer resin is less than the above range, the ion conductivity and the mechanical properties are not good, and when the content of the filler exceeds the above range, the film is not formed well, which is not preferable.
상기 고분자 전해질을 형성하기 위한 가소제로서는, 비점이 250℃ 이하인 에틸렌 글리콜 유도체, 이들의 올리고머, 유기 카보네이트계 물질을 사용하며, 이러한 물질들은 120℃ 이내의 온도에서 완전 제거 가능한 물질이므로 별도의 제거과정이 불필요하다. 이러한 특성을 만족시키는 에틸렌 글리콜 유도체의 구체적인 예로는 에틸렌 글리콜 디아세테이트, 에틸렌 글리콜 디부틸에테르, 에틸렌글리콜 디부티레이트, 에틸렌글리콜 디프로피오네이트, 프로필렌글리콜 메틸에테르아세테이트 및 이들의 혼합물이 있고, 유기 카보네이트계 물질의 구체적인 예로는 에틸렌 카보네이트, 프로필렌 카보네이트, 부틸 카보네이트, 디에틸 카보네이트, 디메틸 카보네이트, 감마부티로락톤 및 이들의 혼합물이 있다. 이들 가소제의 함량은 고분자 수지 100 내지 400중량부가 바람직하며, 400 중량부를 초과하는 경우에는 폴리머 전해질 막을 형성하기가 어렵고 100 중량부 미만인 경우에는 기공 형성이 충분하지 못하여 전지 성능이 저하되므로 바람직하지 못하다 As the plasticizer for forming the polymer electrolyte, an ethylene glycol derivative having a boiling point of 250 ° C. or lower, oligomers thereof, or an organic carbonate-based material is used. Since these materials are completely removable at a temperature within 120 ° C., a separate removal process is performed. It is unnecessary. Specific examples of ethylene glycol derivatives satisfying these characteristics include ethylene glycol diacetate, ethylene glycol dibutyl ether, ethylene glycol dibutyrate, ethylene glycol dipropionate, propylene glycol methyl ether acetate, and mixtures thereof, and organic carbonate-based Specific examples of the material include ethylene carbonate, propylene carbonate, butyl carbonate, diethyl carbonate, dimethyl carbonate, gamma butyrolactone and mixtures thereof. The content of these plasticizers is preferably 100 to 400 parts by weight of the polymer resin, and when it is more than 400 parts by weight, it is difficult to form the polymer electrolyte membrane, and when it is less than 100 parts by weight, the pore formation is not sufficient and the battery performance is deteriorated.
상기 고분자 전해질을 형성하기 위한 용매로서는 아세톤, 디메틸포름아미드, 사이클로헥사논 등을 사용한다. 용매의 함량은 고분자 전해질 형성용 조성물의 총중량 100 중량부를 기준으로 하여 150 내지 500 중량부를 사용한다. 용매의 함량이 150 중량부 미만이면, 조성물의 점성이 너무 높고 500 중량부를 초과하면 조성물의 점성이 너무 낮아져 코팅성이 불량해지므로 바람직하지 못하다. Acetone, dimethylformamide, cyclohexanone, etc. are used as a solvent for forming the said polymer electrolyte. The solvent is used in an amount of 150 to 500 parts by weight based on 100 parts by weight of the total weight of the composition for forming a polymer electrolyte. If the content of the solvent is less than 150 parts by weight, the viscosity of the composition is too high, and if it exceeds 500 parts by weight, the viscosity of the composition is too low and the coating property is poor, which is not preferable.
이하 본 발명의 리튬이온 폴리머전지를 제조하기 위한 제조방법에 대하여 보다 구체적으로 설명한다.Hereinafter, a manufacturing method for manufacturing the lithium ion polymer battery of the present invention will be described in more detail.
먼저, 캐소드 활물질, 도전제, 결합제 및 용매를 혼합하여 캐소드 활물질 조성물을 준비한다. 이 캐소드 활물질 조성물을 알루미늄 집전체상에 직접 코팅 및 건조하여 캐소드 극판을 준비한다. 또는 상기 캐소드 활물질 조성물을 별도의 지지체상에 캐스팅한 다음, 이 지지체로부터 박리하여 얻은 필름을 알루미늄 집전체상에 라미네이션하여 캐소드 극판을 제조하는 것도 가능하다.First, a cathode active material composition is prepared by mixing a cathode active material, a conductive agent, a binder, and a solvent. The cathode active material composition is directly coated and dried on an aluminum current collector to prepare a cathode electrode plate. Alternatively, the cathode active material composition may be cast on a separate support, and then the film obtained by peeling from the support may be laminated on an aluminum current collector to manufacture a cathode electrode plate.
상기 캐소드 활물질로는 리튬 함유 금속 산화물로서, 특히 LiNi1-xCoxMyO2,(X=0~0.2, M=Mg, Ca, Sr, Ba, La, Y=0.001~0.02), LiCoO 2, LiMnxO2x, LiNi1-xMnxO2x(x=1, 2)등을 사용하는 것이 바람직하다. 그리고 도전제로는 카본 블랙을 사용하며, 결합제로는 비닐리덴플루오라이드/헥사플루오로프로필렌 코폴리머, 폴리비닐리덴플루오라이드, 폴리아크릴로니트릴, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리테트라플루오로에틸렌 및 그 혼합물을 사용하며, 용매로는 N-메틸피롤리돈, 아세톤 등을 사용한다. 이 때 캐소드 활물질, 도전제, 결합제 및 용매의 함량은 리튬이온 폴리머전지에서 통상적으로 사용하는 수준이다.The cathode active material is a lithium-containing metal oxide, in particular LiNi 1-x Co x M y O 2 , (X = 0 to 0.2, M = Mg, Ca, Sr, Ba, La, Y = 0.001 to 0.02), LiCoO It is preferable to use 2 , LiMn x O 2x , LiNi 1-x Mn x O 2x (x = 1, 2), and the like. Carbon black is used as the conductive agent, and vinylidene fluoride / hexafluoropropylene copolymer, polyvinylidene fluoride, polyacrylonitrile, polymethyl methacrylate, polytetrafluoroethylene, and mixtures thereof are used. N-methylpyrrolidone, acetone, and the like are used as the solvent. At this time, the content of the cathode active material, the conductive agent, the binder, and the solvent is at a level commonly used in lithium ion polymer batteries.
상술한 캐소드 극판 제조시와 마찬가지로, 애노드 활물질, 도전제, 결합제 및 용매를 혼합하여 애노드 활물질 조성물을 제조하며, 이를 구리 집전체에 직접 코팅하거나 별도의 지지체상에 캐스팅하고 이 지지체로부터 박리시킨 애노드 활물질 필름을 구리 집전체에 라미네이션하여 애노드 극판을 얻는다. 애노드 활물질로는 리튬 금속, 리튬 합금 또는 탄소재를 사용하는 것이 바람직한다. 그리고 애노드 활물질 조성물에서 도전제, 결합제 및 용매는 캐소드의 경우와 동일하게 사용된다. 그리고 경우에 따라서는 상기 캐소드 전극 활물질 조성물 및 애노드 전극 활물질 조성물에 가소제를 더 부가하여 전극판 내부에 기공을 형성하기도 한다.As in the case of manufacturing the cathode electrode plate described above, an anode active material composition is prepared by mixing an anode active material, a conductive agent, a binder, and a solvent, which is directly coated on a copper current collector or cast on a separate support and peeled from the support. The film is laminated on a copper current collector to obtain an anode plate. It is preferable to use a lithium metal, a lithium alloy or a carbon material as the anode active material. In the anode active material composition, the conductive agent, the binder, and the solvent are used in the same manner as in the case of the cathode. In some cases, a plasticizer is further added to the cathode electrode active material composition and the anode electrode active material composition to form pores inside the electrode plate.
다음으로는 매트릭스 형성용 고분자 수지, 무기충진제, 가소제 및 용매를 포함하는 고분자 전해질 형성용 조성물을 이용하여 PET 필름 상에 도포하고 더운 바람을 가하면서 건조시킨다. 보관을 위해서는 롤 상태로 권취하는 것도 가능하다.Next, using a composition for forming a polymer electrolyte comprising a polymer resin for forming a matrix, an inorganic filler, a plasticizer and a solvent, it is applied onto a PET film and dried while applying hot air. It is also possible to wind up in roll state for storage.
이어서 소정의 크기로 미리 절단한 캐소드의 양면에 상기 고분자 전해질을 라미네이션하고, 그 한 면에 애노드를 위크 라미네이션 하여 단위셀을 형성시킨 후, 별도의 애노드 1매 상에 상기 단위셀을 반복하여 적층함으로써 애노드/단위셀/단위셀/......./단위셀/단위셀의 전극 구조체를 만든다.Subsequently, the polymer electrolyte is laminated on both surfaces of the cathode previously cut to a predetermined size, the anode is weakly laminated on one side of the cathode to form a unit cell, and the unit cells are repeatedly stacked on a separate anode. Make an electrode structure of anode / unit cell / unit cell /......./ unit cell / unit cell.
상기 단위셀을 적층시에는 단위셀에서 고분자 전해질이 노출되어 있는 면이 다른 단위셀의 애노드 상에 접합되도록 적층하는 것이 바람직하다.When stacking the unit cells, it is preferable to stack the unit cells so that the surface where the polymer electrolyte is exposed is bonded on the anodes of the other unit cells.
얻어진 상기 전극 구조체를 테핑한 후, 60 내지 120℃의 온도범위, 100 내지 10-3torr의 진공하에 건조시킨다. 이와 같은 열풍 건조 시간은 12 내지 72시간이 바람직하며, 이 건조단계에서 가소제가 제거된다. 메탄올 등의 유기 용매를 사용하여 가소제를 추출하는 방법도 가능하나 상기와 같이 열풍건조 방식을 채택하는 경우 공정도 간단하며 별도의 유기용매도 필요치 않아 경제적으로 유리하다는 장점을 갖게 된다.After taping the obtained electrode structure, it is dried under vacuum at a temperature range of 60 to 120 ° C. and 10 0 to 10 −3 torr. Such hot air drying time is preferably 12 to 72 hours, and the plasticizer is removed in this drying step. A method of extracting a plasticizer using an organic solvent such as methanol is also possible, but when the hot air drying method is adopted as described above, the process is simple, and there is no need for a separate organic solvent.
상기와 같이 건조시킨 전극 구조체 내의 탭을 접합시킨 후 전지 케이스 내에 수납한 후, 얻어진 결과물 내에 전해액을 주입한다.After the tabs in the electrode structure dried as described above are bonded to each other and stored in the battery case, the electrolyte is injected into the resultant product.
상기 전지 케이스 내에 주입되는 전해액으로는 유기용매에 분산된 리튬염을 사용한다. 상기 유기용매로는 프로필렌 카보네이트, 에틸렌 카보네이트, 디에틸 카보네이트, 디메틸 카보네이트, 디프로필 카보네이트, 에틸메틸 카보네이트, 디메틸술폭사이드, 아세토니트릴, 디메톡시에탄, 테트라하이드로퓨란, N-메틸-2-피롤리돈중에서 선택된 적어도 1종의 용매를 사용한다. 그리고 용매의 함량은 리튬이온 폴리머전지에서 사용하는 통상적인 수준이다.Lithium salt dispersed in an organic solvent is used as the electrolyte solution injected into the battery case. The organic solvent is propylene carbonate, ethylene carbonate, diethyl carbonate, dimethyl carbonate, dipropyl carbonate, ethylmethyl carbonate, dimethyl sulfoxide, acetonitrile, dimethoxyethane, tetrahydrofuran, N-methyl-2-pyrrolidone At least one solvent selected from among them is used. And the content of the solvent is a typical level used in the lithium ion polymer battery.
리튬염으로는 유기용매중에서 해리되어 리튬 이온을 내는 리튬 화합물이라면 특별히 제한되지는 않으며, 그 구체적인 예로서 과염소산 리튬(LiClO4), 사불화붕산 리튬(LiBF4), 육불화인산 리튬(LiPF6), 삼불화메탄술폰산 리튬(LiCF3SO 3) 및 리튬 비스트리플루오로메탄술포닐아미드(LiN(CF3SO2)2)로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 이온성 리튬염을 사용하고 그 함량은 리튬이온 폴리머전지에서 사용하는 통상적인 수준이다. 이러한 무기염을 함유하는 유기전해액이 투입되면 전류의 방향에 따라 리튬 이온을 이동시키는 경로로서 작용하게 된다.The lithium salt is not particularly limited as long as it is a lithium compound that dissociates in an organic solvent to give lithium ions. Specific examples thereof include lithium perchlorate (LiClO 4 ), lithium tetrafluoroborate (LiBF 4 ), and lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ). At least one ionic lithium salt selected from the group consisting of lithium trifluoromethanesulfonate (LiCF 3 SO 3 ) and lithium bistrifluoromethanesulfonylamide (LiN (CF 3 SO 2 ) 2 ), the content of which is It is a typical level used in a lithium ion polymer battery. When the organic electrolyte solution containing such an inorganic salt is added, it acts as a path for moving lithium ions in the direction of the current.
다음으로, 포장된 전지를 25 내지 120℃의 온도범위 및 100 내지 700PSI의 압력조건하에 가압하여 목적하는 리튬 이온 폴리머 전지를 얻을 수 있다. 이와 같은 가압 공정에서 온도가 25℃ 미만인 경우에는 전극과 폴리머 전해질의 결합이 이루어 지지 않는 문제가 있으며, 120℃를 초과하면 불량전지의 발생 빈도가 높은 문제가 있다. 또한 압력 조건이 100PSI 미만이면 전극과 폴리머 전해질의 결합이 이루어 지지 않는 문제가 있으며, 700 PSI를 초과하면 불량전지의 발생 빈도가 높은 문제가 있다. 상기 가압시간은 5 내지 20초가 바람직하며 이 범위를 벗어나면 전극과 폴리머 전해질의 결합 불량 및 전지 불량과 같은 문제가 있다. 이와 같은 공정을 통해 제작된 전지는 두께도 얇아지게 되어 에너지 밀도 및 부피 밀도가 높아지므로 우수한 전지 특성을 나타내는 것이 가능해진다 Next, the packaged battery may be pressed under a temperature range of 25 to 120 ° C. and a pressure condition of 100 to 700 PSI to obtain a desired lithium ion polymer battery. When the temperature is less than 25 ℃ in such a pressurization process there is a problem that the electrode and the polymer electrolyte is not coupled, if the temperature exceeds 120 ℃ there is a problem that the frequency of the generation of a defective battery. In addition, when the pressure condition is less than 100PSI, there is a problem in that the electrode and the polymer electrolyte are not coupled, and if it exceeds 700PSI, there is a problem that a high frequency of defective cells is generated. The pressurization time is preferably 5 to 20 seconds, and beyond this range, there are problems such as poor coupling between the electrode and the polymer electrolyte and poor battery. The battery fabricated through such a process becomes thinner, and thus the energy density and the bulk density become high, thereby making it possible to exhibit excellent battery characteristics.
이하, 본 발명을 하기 실시예를 들어 상세히 설명하기로 하되, 본 발명이 하기 실시예로만 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the following examples, but the present invention is not limited to the following examples.
실시예 1Example 1
폴리비닐리덴플루오라이드(Solvay 1012) 6.24g을 NMP 37.5g에 용해한 다음, 여기에 애노드 활물질로서 MCMB 25-28(Osaka사) 93.76g을 부가하여 분산시켜 애노드 활물질 슬러리를 만들었다. 상기 애노드 활물질 슬러리를 구리 박막위에 양면 코팅한 뒤 건조하고 이를 압착하여 애노드를 만들었다.6.24 g of polyvinylidene fluoride (Solvay 1012) was dissolved in 37.5 g of NMP, and then 93.76 g of MCMB 25-28 (Osaka Co., Ltd.) was added and dispersed as an anode active material to prepare an anode active material slurry. The anode active material slurry was coated on both sides of a copper thin film, dried and pressed to form an anode.
이와 별도로, PVdF(Solvay 1012) 5.2g을 NMP 32.5g에 용해한 다음, 여기에 카본 블랙 6.8g과 LiCoO2 88g을 부가하여 분산시켜 캐소드 활물질 슬러리를 만들었다. 상기 캐소드 활물질 슬러리를 알루미늄 박막의 양 면에 코팅한 뒤 건조하고 이를 압착하여 캐소드를 만들었다.Separately, 5.2 g of PVdF (Solvay 1012) was dissolved in 32.5 g of NMP, and then 6.8 g of carbon black and 88 g of LiCoO 2 were added thereto to disperse to form a cathode active material slurry. The cathode active material slurry was coated on both sides of the aluminum thin film, dried and compressed to form a cathode.
94:6 VdF-HFP 코폴리머(Solvay 20615) 15g, 실리카(Aldrich) 10g, 프로필렌글리콜 메틸에테르아세테이트(Pacific Pac International, Inc, BP: 146.1℃, FP: 45.6℃) 25g, 디에틸카보네이트(Mitsubishi Chem. Co., BP: 127℃, FP: 31℃) 50g 을 아세톤(Aldrich) 69g에 용해하여 슬러리를 만들었다. 이 슬러리를 PET 필름 상에 50㎛ 두께로 도포하고, 50℃에서 열풍으로 약 1분간 건조한 후 롤 상태로 권취하였다.94: 6 VdF-HFP copolymer (Solvay 20615) 15g, silica (Aldrich) 10g, propylene glycol methyl ether acetate (Pacific Pac International, Inc, BP: 146.1 ° C, FP: 45.6 ° C) 25g, diethylcarbonate (Mitsubishi Chem 50 g of Co., BP: 127 ° C., FP: 31 ° C.) was dissolved in 69 g of acetone (Aldrich) to form a slurry. This slurry was apply | coated to PET film in thickness of 50 micrometers, and it dried in hot air at 50 degreeC for about 1 minute, and wound up in roll shape.
상기 고분자 전해질을 롤 상태에서 풀면서 캐소드의 양면에 라미네이션하였다. 라미네이션된 캐소드에 상기 애노드를 위크 라미네이션하여 단위셀을 형성하고, 도 2에 기재한 바와 같이 애노드/단위셀/단위셀/단위셀/단위셀/단위셀/단위셀/단위셀/단위셀 형태로 적층하였다(애노드 1장, 단위셀 8장).The polymer electrolyte was laminated on both sides of the cathode while being unrolled in a roll state. Weak lamination of the anode on the laminated cathode to form a unit cell, as shown in Figure 2 in the form of anode / unit cell / unit cell / unit cell / unit cell / unit cell / unit cell / unit cell / unit cell It was laminated (1 anode, 8 unit cells).
적층된 전극 구조체를 테핑한 후 100℃, 10-1torr의 진공에서 24시간 동안 건조하였다. 탭을 용접한 후 전지 케이스에 수납하고 전해액(Merck사제, 1M LiPF6 in EC:DMC:DEC=1:1:1)을 주입하고 2일 동안 활성화시켰다. 케이스에 수납된 전지를 100℃, 150PSI로 11초 동안 가압하여 목적하는 리튬이온 폴리머전지를 얻었다.The laminated electrode structures were taped and then dried for 24 hours at 100 ° C. in a vacuum of 10 −1 torr. After the tabs were welded, they were stored in a battery case, infused with an electrolyte solution (manufactured by Merck, 1M LiPF 6 in EC: DMC: DEC = 1: 1: 1), and activated for 2 days. The battery stored in the case was pressed at 100 ° C. and 150 PSI for 11 seconds to obtain a desired lithium ion polymer battery.
실시예 2Example 2
가압조건을 150PSI에서 300PSI로 변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 제조방법을 사용하여 목적하는 리튬이온 폴리머전지를 얻었다.Except for changing the pressurization condition from 150PSI to 300PSI, the target lithium ion polymer battery was obtained using the same manufacturing method as in Example 1.
비교예Comparative example
미국 특허 제5,456,000호, 미국 특허 제5,429,891호 및 미국특허 제5,418,091호에 따라 리튬 이온 폴리머 전지를 제작하였다.Lithium ion polymer batteries were fabricated according to US Pat. No. 5,456,000, US Pat. No. 5,429,891 and US Pat. No. 5,418,091.
구체적으로는, 88:22 VdF:HFP 코폴리머(Kynar 2801)(Elf-atochem사) 2.0g을 아세톤 12g과 디부틸프탈레이트 3.12g에 혼합하였다. 여기에 아세틸렌 블랙(Chevron사) 0.37g과 MCMB 25-28(Osaka사) 7.0g을 부가하고 나서 이를 충분히 혼합하여 애노드 활물질 슬러리를 제조하였다. 상기 애노드 활물질 슬러리를 다이 코터를 이용하여 구리 박막위에 양면 코팅하고 건조 한 다음, 압착하여 두께 190㎛의 애노드를 제조하였다.Specifically, 2.0 g of 88:22 VdF: HFP copolymer (Kynar 2801) (Elf-atochem) was mixed with 12 g of acetone and 3.12 g of dibutyl phthalate. 0.37 g of acetylene black (Chevron Co.) and 7.0 g of MCMB 25-28 (Osaka Co., Ltd.) were added thereto, followed by sufficient mixing to prepare an anode active material slurry. The anode active material slurry was coated on both sides of a copper thin film using a die coater, dried, and pressed to prepare an anode having a thickness of 190 μm.
88:22 VdF:HFP 코폴리머(Kynar 2801)(Elf-atochem사) 2.8g을 아세톤 20g과 디부틸 프탈레이트 43g에 혼합하였다. 여기에 아세틸렌 블랙(Chevron사) 1.125g과 LiCoO2(Seimi사) 10.5g를 부가하고 나서 이를 충분히 혼합하여 캐소드 활물질 슬러리를 제조하였다. 상기 캐소드 활물질 슬러리를 다이 코터를 이용하여 알루미늄 익스팬디드 메탈위에 양면 코팅하고 건조한 다음, 압착하여 두께 150㎛의 캐소드를 제조하였다. 88:12 VdF:HFP 코폴리머(Kynar 2801)(Elf-atochem사) 2.0g와 실리카(Aldrich사) 1.5g와 디부틸프탈레이트 2.0g와 아세톤 (Aldrich사) 10g을 혼합하여 폴리머 전해질 형성용 조성물을 준비하였다. 상기 폴리머 전해질 형성용 조성물을 PET 필름 상부에 코팅한 다음, 상온에서 약 40분간 방치하여 건조하여 폴리머 전해질 필름을 만들었다. 이어서, PET 필름으로부터 폴리머 전해질 필름을 떼어낸 다음, 이를 애노드의 양 면에 프리라미네이션을 실시하였다. 이어서, 폴리머 전해질이 프리라미네이션된 애노드의 양 면에 캐소드를 놓고 라미네이션을 실시하여 전지 구조체를 형성하였다. 상기 전지 구조체를 메탄올에 함침하여 디부틸프탈레이트를 추출, 제거하여 셀을 제조하였다. 그 후, 얻어진 셀을 열에 의하여 실링될 수 있는 플라스틱 백에 넣고 아르곤 가스 분위기하에서 상기 결과물에 전해액(Merck사, 1M LiPF6 in EC:DMC:DEC=1:1:1)을 주입한 후 실링함으로써 리튬 이온 폴리머 전지를 제조하였다.2.8 g of 88:22 VdF: HFP copolymer (Kynar 2801) (Elf-atochem) were mixed with 20 g of acetone and 43 g of dibutyl phthalate. 1.125 g of acetylene black (Chevron) and 10.5 g of LiCoO2 (Seimi) were added thereto, followed by sufficient mixing to prepare a cathode active material slurry. The cathode active material slurry was coated on both sides of an aluminum expanded metal using a die coater, dried, and pressed to prepare a cathode having a thickness of 150 μm. 88:12 VdF: HFP copolymer (Kynar 2801) (Elf-atochem Co., Ltd.) 2.0g, silica (Aldrich Co.) 1.5g, dibutyl phthalate 2.0g and acetone (Aldrich Co.) was mixed to form a composition for forming a polymer electrolyte Ready. The polymer electrolyte forming composition was coated on the PET film, and then left to stand at room temperature for about 40 minutes to form a polymer electrolyte film. Subsequently, the polymer electrolyte film was separated from the PET film, and then subjected to prelamination on both sides of the anode. Subsequently, cathodes were placed on both sides of the anode where the polymer electrolyte was prelaminated to form a battery structure by lamination. The cell structure was impregnated with methanol to extract and remove dibutyl phthalate to prepare a cell. Thereafter, the obtained cell was placed in a plastic bag that can be sealed by heat, and then injected into the resultant with an electrolyte solution (Merck, 1M LiPF 6 in EC: DMC: DEC = 1: 1: 1) under an argon gas atmosphere, followed by sealing. A lithium ion polymer battery was produced.
상기 실시예 1, 2 및 비교예에 따라 제조된 리튬이온 폴리머전지의 율별 방전용량 특성을 조사하였고 그 결과를 도 3에 나타내었다(충전조건 : 4.2V, 5mA, 1C, 방전조건 : 2.75V, C-rate). 도 3을 참조하면 실시예 1, 2의 리튬이온 폴리머전지가 비교예에 대하여 2C에서의 용량이 향상된 값을 보였으며, 이러한 경향에 비추어 볼 때 실시예 1 및 2의 리튬이온 폴리머전지가 비교예와 비교하여 고율 특성이 우수하다는 것을 알 수 있다.The discharge capacity characteristics of the lithium ion polymer batteries prepared according to Examples 1 and 2 and Comparative Examples were investigated and the results are shown in FIG. 3 (charge conditions: 4.2V, 5mA, 1C, discharge conditions: 2.75V, C-rate). Referring to FIG. 3, the lithium ion polymer batteries of Examples 1 and 2 showed improved values at 2C with respect to the comparative examples, and in view of this tendency, the lithium ion polymer batteries of Examples 1 and 2 were comparative examples. It can be seen that the high rate characteristics are excellent in comparison with.
한편 상기 실시예 1, 2 및 비교예에 따라 제조된 리튬이온 폴리머전지의 싸이클 특성을 평가하였고(충전조건 : 4.2V, 30mA, 1C, 방전조건 : 2.75V, 1C), 그 평가결과는 도 4에 나타낸 바와 같다. 도 4를 참조하면 실시예 1 내지 2의 리튬이온 폴리머전지가 충전 및 반복 싸이클이 반복되는 경우에 있어서의 수명특성이 비교예와 비교하여 더 우수하다는 것을 알 수 있다.Meanwhile, the cycle characteristics of the lithium ion polymer batteries prepared according to Examples 1 and 2 and Comparative Examples were evaluated (charge conditions: 4.2V, 30mA, 1C, discharge conditions: 2.75V, 1C), and the evaluation results are shown in FIG. 4. As shown in. Referring to FIG. 4, it can be seen that the life characteristics of the lithium ion polymer batteries of Examples 1 to 2 when the charging and repeating cycles are repeated are superior to those of the comparative example.
본 발명의 리튬이온 폴리머전지는 양면에 고분자 전해질이 도포된 캐소드의 한 면에 애노드를 위크 라미네이션하여 얻어진 단위셀을 별도의 애노드 상에 반복 적층하여 얻어진 전극 구조체를 가압하에 결합시켜 얻어지므로 종래 사용되어 온 리튬이온 폴리머전지와 비교하여 부피 밀도 및 에너지 밀도가 높아져 향상된 고율 특성 및 싸이클 특성을 갖게 되고, 취급이 용이하여 생산공정에서의 불량률을 개선시키는 특성을 갖는다.The lithium ion polymer battery of the present invention is conventionally used because it is obtained by bonding an electrode structure obtained by repeatedly laminating a unit cell obtained by weakly laminating an anode on one side of a cathode coated with a polymer electrolyte on both sides on a separate anode under pressure. Compared to the on-ion lithium ion polymer battery, the bulk density and the energy density are increased, thereby improving the high-rate characteristics and the cycle characteristics, and the handling is easy, thereby improving the defect rate in the production process.
도 1은 캐소드(또는 애노드)의 양면에 고분자 전해질이 코팅되어 있는 단위셀을 적층하여 얻어지는 전극구조체를 나타내는 개략도이고,1 is a schematic view showing an electrode structure obtained by stacking unit cells coated with a polymer electrolyte on both surfaces of a cathode (or anode),
도 2는 본 발명의 전극 구조체를 나타내는 개략도이며,2 is a schematic view showing an electrode structure of the present invention,
도 3은 본 발명의 실시예 및 비교예에 따라 제조된 폴리머 전지의 고율특성이고,3 is a high rate characteristic of the polymer battery prepared according to the Examples and Comparative Examples of the present invention,
도 4는 본 발명의 실시예 및 비교예에 따라 제조된 폴리머 전지의 사이클 수명이다.4 is a cycle life of the polymer battery prepared according to the Examples and Comparative Examples of the present invention.
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