KR101530678B1 - Cable Type Secondary Battery Having Metal Coated Polymer Collector - Google Patents

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Abstract

본 발명은 소정 형상의 수평 단면을 가지는 집전체 및 상기 집전체의 표면에 형성된 활물질층을 포함하고, 길이 방향으로 연장되며 평행하게 배치되는 전극을 구비하는 케이블형 이차전지에 있어서, 상기 집전체는 고분자 코어부 및 상기 고분자 코어부 표면에 형성된 금속 코팅층을 포함하는 것을 특징으로 하는 케이블형 이차전지에 대한 것이다.
이러한 케이블형 이차전지는 높은 가요성 및 전도성을 동시에 갖는 금속 코팅된 고분자 집전체를 사용하여, 전지성능을 유지하면서 우수한 가요성을 갖는다. 또한 경량화가 가능하다.The present invention provides a cable-type secondary battery including a current collector having a horizontal cross-section of a predetermined shape and an active material layer formed on a surface of the current collector, the electrode extending parallel to the longitudinal direction of the current collector, A polymer core portion, and a metal coating layer formed on the surface of the polymer core portion.
Such a cable-type secondary battery uses a metal-coated polymer current collector having both high flexibility and conductivity, and has excellent flexibility while maintaining battery performance. It can also be lightweight.

Description

금속 코팅된 고분자 집전체를 갖는 케이블형 이차전지{Cable Type Secondary Battery Having Metal Coated Polymer Collector}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a cable type secondary battery having a metal-coated polymer current collector,

본 발명은 금속 코팅된 고분자 집전체를 갖는 케이블형 이차전지에 관한 것이다.The present invention relates to a cable-type secondary battery having a metal-coated polymer current collector.

이차 전지(secondary cell)는 외부의 전기 에너지를 화학 에너지의 형태로 바꾸어 저장해 두었다가 필요할 때에 전기를 만들어 내는 장치를 말한다. 여러 번 충전할 수 있다는 뜻으로 "충전식 전지"(rechargeable battery)라는 명칭도 쓰인다. 흔히 쓰이는 이차전지로는 납 축전지, 니켈 카드뮴 전지(NiCd), 니켈 수소 축전지(NiMH), 리튬 이온 전지(Li-ion), 리튬 이온 폴리머 전지(Li-ion polymer)가 있다. 이차 전지는 한 번 쓰고 버리는 일차 전지에 비해 경제적인 이점과 환경적인 이점을 모두 제공한다.A secondary cell is a device that converts external electrical energy into a form of chemical energy, stores it, and produces electricity when needed. The term "rechargeable battery" also means that the battery can be recharged several times. Common secondary batteries include lead acid batteries, NiCd batteries, NiMH batteries, Li-ion batteries, and Li-ion polymer batteries. Secondary batteries provide both economic and environmental advantages over single-use primary batteries.

이차 전지는 현재 낮은 전력을 사용하는 곳에 쓰인다. 이를테면 자동차의 시동을 돕는 기기, 휴대용 장치, 도구, 무정전 전원 장치를 들 수 있다. 최근 무선통신 기술의 발전은 휴대용 장치의 대중화를 주도하고 있으며, 종래의 많은 종류의 장치들을 무선화하는 경향도 있어, 이차전지에 대한 수요가 폭발하고 있다. 또한, 환경오염 등의 방지 측면에서 하이브리드 자동차, 전기 자동차가 실용화되고 있는데, 이들 차세대 자동차들은 이차전지를 사용하여 값과 무게를 줄이고 수명을 늘리는 기술을 채용하고 있다.Secondary cells are currently used for low power applications. Such as a device that assists the starting of a vehicle, a portable device, a tool, and an uninterruptible power supply. Background Art [0002] Recent developments in wireless communication technology have led to the popularization of portable devices and the tendency to wirelessize many types of conventional devices, and demand for secondary batteries is exploding. In addition, hybrid vehicles and electric vehicles are being put to practical use in terms of prevention of environmental pollution, and these next generation vehicles employ secondary battery technology to reduce the value and weight and increase the life span.

일반적으로 이차전지는 원통형, 각형 또는 파우치형의 전지가 대부분이다. 이는 이차전지는 음극, 양극 및 분리막으로 구성된 전극조립체를 원통형 또는 각형의 금속캔이나 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 케이스 내부에 장착하고, 상기 전극 조립체에 전해질을 주입시켜 제조하기 때문이다. 따라서, 이차전지 장착을 위한 일정한 공간이 필수적으로 요구되므로, 이러한 이차전지의 원통형, 각형 또는 파우치형의 형태는 다양한 형태의 휴대용 장치의 개발에 대한 제약으로 작용하게 되는 문제점이 있다. 이에, 형태의 변형이 용이한 신규한 이차전지가 요구되고 있다.Generally, a secondary battery is a cylindrical, square, or pouch type battery. This is because the secondary battery is manufactured by inserting an electrode assembly composed of a cathode, an anode, and a separator into a pouch-shaped case of a cylindrical or rectangular metal can or an aluminum laminate sheet, and injecting an electrolyte into the electrode assembly. Therefore, since a certain space for mounting the secondary battery is indispensably required, there is a problem that the cylindrical shape, the square shape, or the pouch shape of the secondary battery acts as a constraint on the development of various types of portable devices. Therefore, there is a demand for a novel secondary battery which can be easily deformed in shape.

이러한 요구에 대하여, 단면적 직경에 대하여 길이의 비가 매우 큰 전지인 선형전지가 제안되었는데, 대한민국 등록특허 제742739호는 직조가 쉬운 실 형태의 가변형의 선형 전지가 개시되어 있고, 집전체로 금속 또는 전도성고분자를 사용하고 있다. 그러나, 금속으로 이루어진 집전체는 가요성이 좋지 않고 경량화가 어려우며, 전도성고분자로 이루어진 집전체는 금속에 비하여 전도성이 우수하지 못하다는 문제점이 있다.With respect to this demand, a linear battery which is a battery having a very large ratio of length to cross-sectional diameter has been proposed. Korean Patent No. 742739 discloses a linear type variable-type linear battery which is easy to weave, Polymers are used. However, current collectors made of metal have poor flexibility and are difficult to be lightweight, and current collectors made of conductive polymers are not excellent in conductivity compared to metals.

따라서 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 변형이 용이하며 이차전지의 안정성과 우수한 성능을 유지할 수 있는, 케이블형 이차전지에 적합한 집전체를 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to provide a current collector suitable for a cable-type secondary battery which is easy to deform and which can maintain the stability and excellent performance of the secondary battery.

본 발명의 케이블형 이차전지는 소정 형상의 수평 단면을 가지는 집전체 및 상기 집전체의 표면에 형성된 활물질층을 포함하고, 길이 방향으로 연장되며 평행하게 배치되는 전극을 구비하는 케이블형 이차전지에 있어서, 상기 집전체는 고분자 코어부 및 상기 고분자 코어부 표면에 형성된 금속 코팅층을 구비한다.The cable-type secondary battery of the present invention is a cable-type secondary battery including a current collector having a horizontal cross section of a predetermined shape and an active material layer formed on a surface of the current collector, The current collector has a polymer core portion and a metal coating layer formed on the surface of the polymer core portion.

이러한 고분자 코어부로는 성형한 경우에 구부림이 용이한 것이라면 모두 이용할 수 있는 데, 예를 들면 폴리아세틸렌 (polyacetylene), 폴리아닐린 (polyaniline), 폴리피롤 (polypyrrole), 폴리티오펜 (polythiophene), 폴리설퍼니트리드(poly sulfur nitride), 폴리에틸렌(polyetylene, PE), 폴리프로필렌(polypropylene, PP), 폴리염화비닐(polyvinyl chloride, PVC), 폴리비닐알코올(polyvinyl alcoho, PVA), 아크릴계 고분자(polyacrylate), 및 폴리테트라플루오로에틸렌(polytetrafluoroethylene, PTFE) 등으로 이루어진 것을 사용할 수 있다.Such a polymer core portion can be used as long as it is easy to bend when it is molded, and examples thereof include polyacetylene, polyaniline, polypyrrole, polythiophene, poly sulfide, poly sulfur nitride, polyetylene (PE), polypropylene (PP), polyvinyl chloride (PVC), polyvinyl alcohol (PVA), polyacrylate, Polytetrafluoroethylene (PTFE), or the like may be used.

또한, 금속 코팅층은 은, 팔라듐, 니켈 및 구리 등으로 이루어진 것을 사용할 수 있다.Further, the metal coating layer may be formed of silver, palladium, nickel, and copper And the like can be used.

본 발명에 사용되는 활물질로는 천연흑연, 인조흑연, 탄소질 재료, LTO, 실리콘(Si) 및 주석(Sn)으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나의 활물질 입자 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물인 음극 활물질 및 LiCoO2, LiNiO2, LiMn2O4, LiCoPO4, LiFePO4, LiNiMnCoO2 및 LiNi1-x-y-zCoxM1yM2zO2(M1 및 M2는 서로 독립적으로 Al, Ni, Co, Fe, Mn, V, Cr, Ti, W, Ta, Mg 및 Mo로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나이고, x, y 및 z는 서로 독립적으로 산화물 조성 원소들의 원자 분율로서 0 ≤ x < 0.5, 0 ≤ y < 0.5, 0 ≤ z < 0.5, x+y+z ≤ 1임)로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나의 활물질 입자 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물인 양극 활물질이 사용가능하다.The active material used in the present invention may be any one of natural graphite, artificial graphite, carbonaceous material, LTO, silicon (Si) and tin (Sn), or a mixture of two or more thereof, LiCoO 2, LiNiO 2, LiMn 2 O 4, LiCoPO 4, LiFePO 4, LiNiMnCoO 2 , and LiNi 1-xyz Co x M1 y M2 z O 2 (M1 and M2 are independently selected from Al, Ni, Co, Fe, Mn each other, X, y and z are independently selected from the group consisting of V, Cr, Ti, W, Ta, Mg and Mo, and 0 < 0 < z < 0.5, and x + y + z &lt; = 1), or a mixture of two or more of these active materials.

본 발명의 케이블형 이차전지는 높은 가요성 및 전도성을 동시에 갖는 금속 코팅된 고분자 집전체를 구비함으로서, 전지성능을 유지하면서 우수한 가요성을 갖는다. 또한 경량화가 가능하다.The cable-type secondary battery of the present invention is provided with a metal-coated polymer current collector having high flexibility and conductivity at the same time, and has excellent flexibility while maintaining battery performance. It can also be lightweight.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 전술한 발명의 내용과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 일 실시예에 따른 고분자 코어 및 고분자 코어의 표면에 형성된 금속코팅층을 구비하는 집전체의 단면도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 내부전극과 외부전극 간에 전해질층이 충진된 케이블형 이차전지의 단면도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 내부전극과 외부전극 간에 전해질층이 충진된 케이블형 이차전지의 단면도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 내부전극을 활물질층이 둘러싸며 충진된 케이블형 이차전지의 단면도이다.
도 5는 일 실시예에 따른 제1 전해질층 및 제2 전해질층을 구비한 케이블형 이차전지의 단면도이다.
도 6은 일 실시예에 따른 일 실시예에 따른 고분자 코어 및 고분자 코어의 표면에 형성된 금속코팅층을 구비하는 집전체의 SEM 사진이다.
도 7은 일 실시예에 따른 구부림성(bending ability) 측정방법을 나타낸 것이다.
도 8은 구부림성(bending ability) 측정에 따른 고분자 코어 및 고분자 코어의 표면에 형성된 금속코팅층을 구비하는 집전체 표면에 대한 SEM 사진이다.
도 9는 일 실시예에 따른 전지의 충방전 그래프이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The accompanying drawings, which are incorporated in and constitute a part of the specification, illustrate exemplary embodiments of the invention and, together with the description of the invention, It should not be construed as limited.
1 is a cross-sectional view of a current collector having a polymer core according to an embodiment and a metal coating layer formed on the surface of the polymer core.
2 is a cross-sectional view of a cable-type secondary battery packed with an electrolyte layer between an inner electrode and an outer electrode according to an embodiment.
3 is a cross-sectional view of a cable-type secondary battery packed with an electrolyte layer between an inner electrode and an outer electrode according to an embodiment.
4 is a cross-sectional view of a cable-type secondary battery packed with an active material layer surrounded by an internal electrode according to an embodiment.
5 is a cross-sectional view of a cable-type secondary battery having a first electrolyte layer and a second electrolyte layer according to an embodiment.
6 is a SEM photograph of a collector including a polymer core according to an embodiment and a metal coating layer formed on a surface of the polymer core.
FIG. 7 illustrates a method of measuring a bending ability according to an embodiment.
8 is a SEM photograph of a surface of a collector including a polymer core formed by bending ability measurement and a metal coating layer formed on the surface of the polymer core.
FIG. 9 is a graph of charge / discharge of a battery according to an embodiment.

이하, 본 발명을 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 본 명세서에 기재된 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description of the present invention are exemplary and explanatory and are intended to provide further explanation of the invention as claimed. And the like.

도 1을 참조하면, 본 발명의 케이블형 이차전지는, 소정 형상의 수평 단면을 가지는 집전체 및 상기 집전체의 표면에 형성된 활물질층을 포함하고, 길이 방향으로 연장되며 평행하게 배치되는 전극을 구비하는 케이블형 이차전지에 있어서, 상기 집전체(5)는 고분자 코어부(1) 및 상기 고분자 코어부 표면에 형성된 금속 코팅층(2)을 구비한다. 여기서 소정의 형상이라 함은 특별히 형상을 제한하지 않는다는 것으로, 본 발명의 본질을 훼손하지 않는 어떠한 형상도 가능하다는 의미이다. 이러한 집전체(5)의 수평단면은 원형 또는 다각형일 수 있는데, 원형 구조는 기하학적으로 완전한 대칭형의 원형과 비대칭형의 타원형 구조이다. 다각형 구조는 특별히 제한되는 것은 아니고, 이러한 다각형 구조의 비제한적인 예로는 삼각형, 사각형, 오각형 또는 육각형일 수 있다. 다만, 제조과정에서 시트형의 집전체를 변형 또는 가공하여 원형 또는 다각형의 형상을 가지는 파이프형의 집전체를 사용할 수도 있다.Referring to FIG. 1, the cable-type secondary battery of the present invention includes a current collector having a horizontal cross section of a predetermined shape and an active material layer formed on a surface of the current collector, The current collector 5 has a polymer core portion 1 and a metal coating layer 2 formed on the surface of the polymer core portion. Here, the predetermined shape means that the shape is not particularly limited, and any shape that does not impair the essence of the present invention is possible. The horizontal cross section of the current collector 5 may be circular or polygonal, wherein the circular structure is a geometrically complete symmetrical circular and asymmetric elliptical structure. The polygonal structure is not particularly limited, and non-limiting examples of such a polygonal structure may be triangular, square, pentagonal, or hexagonal. However, it is also possible to use a pipe-shaped current collector having a circular or polygonal shape by deforming or processing the sheet-like current collector during the manufacturing process.

본 발명의 케이블형 이차전지는 소정 형상의 수평 단면을 가지며, 수평 단면에 대한 길이방향으로 길게 늘어진 선형구조를 갖는 이차전지인 경우로, 변형이 자유로운 특성을 달성하기 위해서 가요성을 확보하는 것이 중요하다. 특히 본 발명의 케이블형 이차전지는 다수 개의 전극을 구비할 수 있어 다수 개의 집전체가 사용되므로 각 집전체의 가요성의 미세한 차이도 이차전지 전체의 가요성 성능에 큰 영향을 미치게 된다.The cable type secondary battery of the present invention is a secondary battery having a horizontal cross section of a predetermined shape and having a linear structure elongated in the longitudinal direction with respect to a horizontal cross section and it is important to secure flexibility in order to achieve a characteristic of being free from deformation Do. In particular, since the cable type secondary battery of the present invention can include a plurality of electrodes and a plurality of current collectors are used, a minute difference in flexibility of the current collectors greatly affects the flexibility performance of the entire secondary battery.

이를 위해 본 발명은 고분자 코어부(1) 및 상기 고분자 코어부 표면에 형성된 금속 코팅층(2)을 구비한 집전체(5)를 제공한다. 집전체는 활물질의 전기화학 반응에 의해 생성된 전자를 모으거나 전기화학 반응에 필요한 전자를 공급하는 역할을 하는 것으로, 일반적으로 구리나 알루미늄 등의 금속을 사용한다. 그러나, 금속 집전체의 경우에는 가요성이 우수하지 못하고, 전지의 경량성의 달성이 어렵다. 이에, 최근에는 폴리피롤과 같은 전도성 고분자를 집전체로 사용하는 경우가 있으나, 이들 전도성 고분자는 금속에 비하여 전도성이 열악하므로 전지성능의 저하를 가져온다. 반면에 본 발명의 집전체는 고분자 코어부(1)로 인하여 가요성과 전지의 경량성을 확보하면서, 고분자 코어부(1) 표면에 형성된 금속 코팅층(2)을 통하여 금속과 동일한 전도성을 부여하여 전지성능의 저하를 방지한다.To this end, the present invention provides a current collector (5) having a polymer core part (1) and a metal coating layer (2) formed on the surface of the polymer core part. The collector collects electrons generated by the electrochemical reaction of the active material or supplies electrons necessary for the electrochemical reaction, and generally uses a metal such as copper or aluminum. However, in the case of the metal current collector, flexibility is not excellent and it is difficult to achieve light weight of the battery. In recent years, a conductive polymer such as polypyrrole is sometimes used as a current collector. However, the conductivity of the conductive polymer is poorer than that of a metal, resulting in deterioration of battery performance. On the other hand, the current collector of the present invention is provided with the same conductivity as the metal through the metal coating layer 2 formed on the surface of the polymer core portion 1 while securing the flexibility and the light weight of the battery owing to the polymer core portion 1, Thereby preventing deterioration of performance.

고분자 코어부(1)는 소정의 형상을 가지는 단면에 대하여 길이방향으로 길게 늘어진 형상을 가지고 있고, 고분자 코어부의 표면에 전도성이 우수한 금속 코팅층(2)이 형성되어 있다.The polymer core portion 1 has a shape elongated in the longitudinal direction with respect to a cross section having a predetermined shape, and a metal coating layer 2 having excellent conductivity is formed on the surface of the polymer core portion.

이러한 고분자 코어부(1)를 형성하는 고분자로는 특별히 한정하지는 않으며, 폴리에틸렌(polyetylene, PE), 폴리프로필렌(polypropylene, PP), 폴리염화비닐(polyvinyl chloride, PVC), 폴리비닐알코올(polyvinyl alcoho, PVA) 및 아크릴계 고분자(polyacrylate), 및 폴리테트라플루오로에틸렌(polytetrafluoroethylene, PTFE) 등의 비전도성 고분자 뿐만 아니라, 폴리아세틸렌 (polyacetylene), 폴리아닐린 (polyaniline), 폴리피롤 (polypyrrole), 폴리티오펜 (polythiophene) 및 폴리설퍼니트리드(poly sulfur nitride) 등의 전도성 고분자를 사용할 수도 있다.The polymer forming the polymer core portion 1 is not particularly limited and may be selected from the group consisting of polyethylene (PE), polypropylene (PP), polyvinyl chloride (PVC), polyvinyl alcohol (polyvinyl alcohol) Polyacetylene, polyaniline, polypyrrole, and polythiophene as well as nonconductive polymers such as polyvinylidene fluoride (PVA), acrylic polymer, and polytetrafluoroethylene (PTFE) And a conductive polymer such as poly sulfur nitride may be used.

또한, 이러한 금속코팅층(2)을 형성하는 금속으로는 특별히 한정하지는 않지만, 은, 팔라듐, 니켈 및 구리 등을 사용하는 것이 바람직하다.The metal forming the metal coating layer 2 is not particularly limited, but silver, palladium, nickel and copper Or the like is preferably used.

이러한 음극 또는 양극인 전극은 평행하게 배치되는데, 복수의 전극이 직선으로 나란하게 배치된 경우뿐만 아니라, 복수의 전극이 서로 꼬여서 있는 경우도 포함한다. 또한 상기 활물질층은 집전체를 통해서 이온을 이동시키는 작용을 하며, 이들 이온의 이동은 전해질층으로부터의 이온의 흡장 및 전해질층으로의 이온의 방출을 통한 상호작용에 의한다.The negative electrode or the positive electrode is disposed in parallel, but includes not only a case where a plurality of electrodes are arranged in a straight line, but also a case where a plurality of electrodes are twisted with each other. In addition, the active material layer acts to transfer ions through the current collector, and the movement of these ions is caused by interaction between ions occluding from the electrolyte layer and releasing ions into the electrolyte layer.

일반적으로 양극활물질에 비하여 음극활물질을 더 많이 포함하는 경우에 전지 용량 밸런스가 유지되는데, 본 발명에서는, 내부전극의 개수가 조절 가능하므로 내부전극과 외부전극과의 용량 밸런스의 조절이 용이하다.In general, the battery capacity balance is maintained when the negative electrode active material contains more negative active material than the positive active material. In the present invention, since the number of internal electrodes is adjustable, the balance of the capacity between the internal electrode and the external electrode is easily controlled.

음극 활물질층의 비제한적인 예로는, 상기 활물질은 탄소질 재료; LTO; Si, Sn, Li, Zn, Mg, Cd, Ce, Ni, Fe 및 이들의 산화물로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나의 활물질 입자 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물 등으로 이루어진 것이 사용 가능하다. 탄소질 재료는 특별히 한정하는 것은 아니지만, 천연흑연, 인조흑연이 사용가능하며, 이러한 탄소질 재료와 금속의 복합체도 사용할 수 있다. 양극 활물질층의 비제한적인 예로는, LiCoO2, LiNiO2, LiMn2O4, LiCoPO4, LiFePO4, LiNiMnCoO2 및 LiNi 1-x-y-zCoxM1yM2zO2(M1 및 M2는 서로 독립적으로 Al, Ni, Co, Fe, Mn, V, Cr, Ti, W, Ta, Mg 및 Mo로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나이고, x, y 및 z는 서로 독립적으로 산화물 조성 원소들의 원자 분율로서 0 ≤ x < 0.5, 0 ≤ y < 0.5, 0 ≤ z < 0.5, x+y+z ≤ 1임) 등으로 이루어진 것이 사용 가능하다.Non-limiting examples of the anode active material layer include a carbonaceous material; LTO; Any one selected from the group consisting of Si, Sn, Li, Zn, Mg, Cd, Ce, Ni, Fe and oxides thereof, or a mixture of two or more thereof may be used. The carbonaceous material is not particularly limited, but natural graphite and artificial graphite can be used, and a composite of the carbonaceous material and the metal can also be used. Non-limiting examples of the positive electrode active material layer include LiCoO 2 , LiNiO 2 , LiMn 2 O 4 , LiCoPO 4 , LiFePO 4 , LiNiMnCoO 2, and LiNi 1 -xyz Co x M y M2 z O 2 X, y and z are independently selected from the group consisting of Al, Ni, Co, Fe, Mn, V, Cr, Ti, W, Ta, Mg and Mo; x <0.5, 0? y <0.5, 0? z <0.5, and x + y + z? 1).

이하에서는 본 발명의 케이블형 이차전지의 집전체를 구비하는 이차전지의 구체적인 구조를 도 2를 참조하여 간략하게 살펴본다. 각 도면 중에서 동일 부호는 동일 또는 동등한 구성요소를 나타내고 있다.Hereinafter, a specific structure of a secondary battery including a collector of a cable-type secondary battery of the present invention will be briefly described with reference to FIG. In the drawings, the same reference numerals denote the same or equivalent components.

도 2를 참조하면, 일 실시예에 따른 케이블형 이차전지는 소정 형상의 수평 단면을 가지며, 길이 방향으로 연장된 고분자 코어부 및 상기 고분자 코어부 표면에 형성된 금속 코팅층을 구비하는 집전체(10)에 음극활물질(11)이 도포된 음극(10, 11)이 평행하게 배치된 내부전극; 상기 내부전극을 둘러싸며 충진된, 이온의 통로가 되는 전해질층(30); 상기 전해질층의 외면을 둘러싸는, 소정 형상의 수평 단면을 갖는 파이프형의 집전체(20)에 양극활물질(21)이 도포된 양극(20, 21)인 외부전극; 및 상기 외부전극의 둘레에 배치되는 보호피복(40)을 포함한다. 복수개의 내부전극 및 파이프형의 외부전극을 구비하여 접촉면적이 증가하므로 높은 전지 레이트를 갖으며, 내부전극의 개수를 조절하여 내부전극과 외부전극과의 용량 밸런스의 조절이 용이하다. 이러한 케이블형 이차전지의 음극(10, 11) 또는 양극(20, 21)은 고분자 코어부 및 상기 고분자 코어부 표면에 형성된 금속 코팅층을 구비하는 집전체(10, 20)에 활물질(11, 21)이 도포되어 있는 데, 활물질을 포함하는 전극슬러리를 압출기를 통하여 집전체에 압출코팅하는 방법을 사용하여 제조하는 것이 바람직하다. 제조된 음극(10, 11)을 내부전극으로 하여 내부전극의 외부를 전해질층(30)으로 코팅하거나 전해질층(30)에 내부전극을 삽입하는 공정을 통하여 제조할 수 있다. 이와 같이 내부전극과 전해질층(30)을 형성하고 그 외면에 외부전극(20, 21) 및 보호피복(40)을 형성하는 방법으로 제조할 수 있다. 또한, 전해질층(30)을 포함하는 외부전극(20, 21) 및 보호피복(40)을 형성한 후에 전해질층(30)에 내부전극을 삽입하여 제조하거나, 외부전극(20, 21) 및 보호피복(40)을 형성한 후에 내부전극을 삽입하고 전해질층(30)을 채워 넣어 제조하는 방법도 가능하다.2, the cable-type secondary battery according to an embodiment includes a current collector 10 having a horizontal cross-section of a predetermined shape, a polymer core portion extending in a longitudinal direction, and a metal coating layer formed on a surface of the polymer core portion, An inner electrode having cathodes (10, 11) coated with a negative electrode active material (11) arranged in parallel; An electrolyte layer 30 surrounding the internal electrodes and filled with ions, the electrolyte layer 30 being a passage for ions; An external electrode (20, 21) coated with a cathode active material (21) on a pipe-shaped current collector (20) having a horizontal cross section of a predetermined shape surrounding an outer surface of the electrolyte layer; And a protective sheath (40) disposed around the outer electrode. A plurality of internal electrodes and a pipe-type external electrode are provided to increase the contact area, so that it has a high battery rate and it is easy to control the capacity balance between the internal electrode and the external electrode by adjusting the number of internal electrodes. The negative electrodes 10 and 11 or the positive electrodes 20 and 21 of the cable type secondary battery are formed by stacking active materials 11 and 21 on current collectors 10 and 20 having a polymer core portion and a metal coating layer formed on the surface of the polymer core portion, The electrode slurry containing the active material is preferably extrusion-coated on the current collector through an extruder. The prepared cathode can be manufactured by coating the outer surface of the inner electrode with the electrolyte layer 30 or inserting the inner electrode into the electrolyte layer 30 using the prepared cathode 10 and 11 as internal electrodes. The inner electrode and the electrolyte layer 30 may be formed as described above, and the outer electrodes 20 and 21 and the protective sheath 40 may be formed on the outer surface of the inner electrode and the electrolyte layer 30. The outer electrodes 20 and 21 and the protective coating 40 may be formed by inserting an inner electrode into the electrolyte layer 30 after the outer electrodes 20 and 21 including the electrolyte layer 30 are formed, It is also possible to manufacture by inserting the inner electrode and filling the electrolyte layer 30 after forming the coating 40.

이러한 이온의 통로가 되는 전해질층은 PEO, PVdF, PMMA, PAN 또는 PVAC를 사용한 겔형 고분자 전해질; 또는 PEO, PPO(polypropylene oxide), PEI(polyethylene imine), PES(polyethyle sulphide) 또는 PVAc(polyvinyl acetate)를 사용한 고체 전해질; 등을 사용한다. 고체 전해질의 매트릭스(matrix)는 고분자 또는 세라믹 글라스를 기본골격으로 하는 것이 바람직하다. 일반적인 고분자 전해질의 경우에는 이온전도도가 충족되더라도 반응속도적 측면에서 이온이 매우 느리게 이동할 수 있으므로, 고체인 경우보다 이온의 이동이 용이한 겔형 고분자의 전해질을 사용하는 것이 바람직하다. 겔형 고분자 전해질은 기계적 특성이 우수하지 않으므로 이를 보완하기 위해서 기공구조 지지체 또는 가교 고분자를 포함할 수 있다. 본 발명의 전해질층은 분리막의 역할이 가능하므로 별도의 분리막을 사용하지 않을 수 있다.The electrolyte layer serving as the passage of such ions may be a gel type polymer electrolyte using PEO, PVdF, PMMA, PAN or PVAC; Or solid electrolytes using PEO, polypropylene oxide (PPO), polyethylene imine (PEI), polyethyle sulphide (PES) or polyvinyl acetate (PVAc); . The matrix of the solid electrolyte is preferably made of a polymer or a ceramic glass as a basic skeleton. In the case of a general polymer electrolyte, it is preferable to use an electrolyte of a gel type polymer in which ions can move more easily than in a solid state because ions can move very slowly in terms of reaction rate even if ion conductivity is satisfied. Since the gel type polymer electrolyte is not excellent in mechanical properties, it may include a pore structure support or a crosslinked polymer in order to compensate for the mechanical property. Since the electrolyte layer of the present invention can serve as a separation membrane, a separate separation membrane may not be used.

또한 본 발명의 전해질층은, 리튬염을 더 포함할 수 있다. 리튬염은 이온 전도도 및 반응속도를 향상시킬 수 있는데, 이들의 비제한적인 예로는, LiCl, LiBr, LiI, LiClO4, LiBF4, LiB10Cl10, LiPF6, LiCF3SO3, LiCF3CO2, LiAsF6, LiSbF6, LiAlCl4, CH3SO3Li, CF3SO3Li, (CF3SO2)2NLi, 클로로보란리튬, 저급지방족카르본산리튬 및 4페닐붕산리튬을 사용할 수 있다.The electrolyte layer of the present invention may further comprise a lithium salt. The lithium salt can improve the ionic conductivity and the reaction rate. Examples of the lithium salt include LiCl, LiBr, LiI, LiClO 4 , LiBF 4 , LiB 10 Cl 10 , LiPF 6 , LiCF 3 SO 3 , LiCF 3 CO 2, LiAsF 6, LiSbF 6, LiAlCl 4, CH 3 SO 3 Li, CF 3 SO 3 Li, (CF 3 SO 2) 2 NLi, chloro may borane lithium, lower aliphatic carboxylic acid lithium, and lithium tetraphenyl borate available .

본 발명의 보호피복은 절연체로서 공기 중의 수분 및 외부충격에 대하여 전극을 보호하기 위해 전지의 외면에 형성한다. 보호피복으로는 통상의 고분자 수지를 사용할 수 있으며, 일례로 PVC, HDPE 또는 에폭시 수지가 사용 가능하다.The protective coating of the present invention is formed as an insulator on the outer surface of the battery to protect the electrode against moisture in the air and external impact. As the protective coating, a conventional polymer resin can be used. For example, PVC, HDPE or epoxy resin can be used.

또한, 도 2의 케이블형 이차전지와 같이 도 3, 도 4 및 도 5의 변형된 케이블형 이차전지도 가능하다.Also, as in the cable-type secondary battery of FIG. 2, the modified cable-type secondary battery of FIGS. 3, 4, and 5 is also possible.

도 3을 참조하면, 일 실시예에 따른 케이블형 이차전지는 소정 형상의 수평 단면을 가지며, 길이 방향으로 연장된 2 이상의 고분자 코어부 및 상기 고분자 코어부 표면에 형성된 금속 코팅층을 구비하는 집전체(10)에 음극활물질(11)이 도포된 음극(10, 11)이 평행하게 배치된 내부전극; 상기 내부전극을 둘러싸며 충진된, 이온의 통로가 되는 전해질층(30); 상기 전해질층의 외면을 둘러싸는, 소정 형상의 수평 단면을 갖는 파이프형의 고분자 집전체(20)에 양극활물질(21)이 도포된 양극(20, 21)인 외부전극; 및 상기 외부전극의 둘레에 배치되는 보호피복(40)을 포함한다. 복수개의 내부전극 및 파이프형의 외부전극을 구비하여 접촉면적이 증가하므로 높은 전지 레이트를 갖으며, 내부전극의 개수를 조절하여 내부전극과 외부전극과의 용량 밸런스의 조절이 용이하다. 이러한 케이블형 이차전지의 음극(10, 11) 또는 양극(20, 21)은 고분자 코어부 및 상기 고분자 코어부 표면에 형성된 금속 코팅층을 구비하는 집전체(10, 20)에 활물질(11, 21)이 도포되어 있는 데, 이러한 도포방법으로는 일반적인 코팅방법이 적용될 수 있으며, 구체적으로는 전기도금(electroplating) 또는 양극산화처리(anodic oxidation process) 방법이 사용가능하고, 활물질을 포함하는 전극슬러리를 압출기를 통하여 압출코팅하는 방법을 사용하여 제조하는 것이 바람직하다. 제조된 음극(10, 11)을 내부전극으로 하여 내부전극의 외부를 전해질층(30)으로 코팅하거나 전해질층(30)에 내부전극을 삽입하는 공정을 통하여 제조할 수 있다. 이와 같이 내부전극과 전해질층(30)을 형성하고 그 외면에 외부전극(20, 21) 및 보호피복(40)을 형성하는 방법으로 제조할 수 있다. 또한, 전해질층(30)을 포함하는 외부전극(20, 21) 및 보호피복(40)을 형성한 후에 전해질층(30)에 내부전극을 삽입하여 제조하거나, 외부전극(20, 21) 및 보호피복(40)을 형성한 후에 내부전극을 삽입하고 전해질층(30)을 채워 넣어 제조하는 방법도 가능하다.Referring to FIG. 3, the cable-type secondary battery according to an embodiment of the present invention includes a collector (not shown) having a horizontal cross-section of a predetermined shape and having two or more polymer core portions extending in the longitudinal direction, and a metal coating layer formed on a surface of the polymer core portion (10, 11) to which an anode active material (11) is applied in parallel; An electrolyte layer 30 surrounding the internal electrodes and filled with ions, the electrolyte layer 30 being a passage for ions; An external electrode (20, 21) coated with a cathode active material (21) on a pipe-shaped polymer current collector (20) having a horizontal cross section of a predetermined shape surrounding an outer surface of the electrolyte layer; And a protective sheath (40) disposed around the outer electrode. A plurality of internal electrodes and a pipe-type external electrode are provided to increase the contact area, so that it has a high battery rate and it is easy to control the capacity balance between the internal electrode and the external electrode by adjusting the number of internal electrodes. The negative electrodes 10 and 11 or the positive electrodes 20 and 21 of the cable type secondary battery are formed by stacking active materials 11 and 21 on current collectors 10 and 20 having a polymer core portion and a metal coating layer formed on the surface of the polymer core portion, A general coating method can be applied. Specifically, electroplating or anodic oxidation process can be used, and an electrode slurry containing an active material can be applied to an extruder And then extrusion coating is carried out through the extrusion coating method. The prepared cathode can be manufactured by coating the outer surface of the inner electrode with the electrolyte layer 30 or inserting the inner electrode into the electrolyte layer 30 using the prepared cathode 10 and 11 as internal electrodes. The inner electrode and the electrolyte layer 30 may be formed as described above, and the outer electrodes 20 and 21 and the protective sheath 40 may be formed on the outer surface of the inner electrode and the electrolyte layer 30. The outer electrodes 20 and 21 and the protective coating 40 may be formed by inserting an inner electrode into the electrolyte layer 30 after the outer electrodes 20 and 21 including the electrolyte layer 30 are formed, It is also possible to manufacture by inserting the inner electrode and filling the electrolyte layer 30 after forming the coating 40.

도 4를 참조하면, 일 실시예에 따른 케이블형 이차전지는 소정 형상의 수평 단면을 가지며, 길이 방향으로 연장되고 이온의 통로가 되는 전해질층(30)이 외면에 형성된 고분자 코어부 및 상기 고분자 코어부 표면에 형성된 금속 코팅층을 구비하는 집전체(10)에 음극활물질(11)이 도포된 2 이상의 음극(10, 11)이 평행하게 배치된 내부전극; 상기 내부전극을 둘러싸며 충진된 양극 활물질층(21) 및 고분자 코어부 및 상기 고분자 코어부 표면에 형성된 금속 코팅층을 구비하는 집전체(20)를 포함하는 양극(20, 21)인 외부전극; 및 상기 외부전극의 둘레에 배치되는 보호피복(40)을 포함한다. 파이프형의 외부전극 내부에 복수개의 내부전극을 구비하여 접촉면적이 증가하므로 높은 전지 레이트를 갖는다. 또한, 내부전극의 개수를 조절하여 내부전극과 외부전극과의 용량 밸런스의 조절이 용이하고, 내부전극에 전해질층이 형성되어 있어 단락(short)을 방지할 수 있다. 이러한 케이블형 이차전지는, 제조된 음극(10, 11) 또는 양극(10, 11)을 내부전극으로 하고 내부전극의 외면을 전해질층(30)으로 코팅한다. 전해질층이 코팅된 내부전극의 외부를 활물질(21)로 코팅하거나 활물질층(21)에 내부전극을 삽입하는 공정을 통하여 제조할 수 있다. 이와 같이 내부전극과 활물질을 형성하고 그 외면에 외부전극의 집전체(20) 및 보호피복(40)을 형성하는 방법으로 제조할 수 있다. 또한, 내면에 활물질을 채운 외부전극(20, 21) 및 보호피복(40)을 형성한 후에 외부전극의 활물질에 내부전극을 삽입하여 제조하거나, 외부전극의 집전체(21) 및 보호피복(40)을 형성한 후에 내부전극을 삽입하고 활물질을 채워 넣어 제조하는 방법도 가능하다.Referring to FIG. 4, the cable-type secondary battery according to an embodiment includes a polymer core portion having a horizontal cross-section of a predetermined shape and extending in the longitudinal direction and having an electrolyte layer 30 formed on an outer surface thereof, An internal electrode in which two or more cathodes (10, 11) coated with a negative electrode active material (11) are arranged in parallel in a current collector (10) having a metal coating layer formed on a minor surface; An external electrode (20, 21) including a positive electrode active material layer (21) filled with the internal electrode, a current collector (20) having a polymer core portion and a metal coating layer formed on the surface of the polymer core portion; And a protective sheath (40) disposed around the outer electrode. A plurality of internal electrodes are provided inside the external electrode of the pipe type to increase the contact area and thus have a high battery rate. In addition, the capacity balance between the internal electrode and the external electrode can be easily adjusted by adjusting the number of the internal electrodes, and the electrolyte layer is formed on the internal electrode, thereby preventing a short circuit. The cable-type secondary battery has the cathode (10, 11) or the anode (10, 11) as the internal electrode, and the outer surface of the internal electrode is coated with the electrolyte layer (30). Coating the outer surface of the inner electrode coated with the electrolyte layer with the active material 21 or inserting the inner electrode into the active material layer 21. The inner electrode and the active material are formed as described above, and the current collector 20 and the protective sheath 40 of the external electrode are formed on the outer surface. It is also possible to form the outer electrode 20 and 21 and the protective cover 40 filled with the active material on the inner surface and then insert the inner electrode into the active material of the outer electrode, ), And then inserting the internal electrode and filling the active material.

도 5를 참조하면, 일 실시예에 따른 케이블형 이차전지는 소정 형상의 수평 단면을 가지며, 길이 방향으로 연장되고 이온의 통로가 되는 제1 전해질층(31)이 외면에 형성된 고분자 코어부 및 상기 고분자 코어부 표면에 형성된 금속 코팅층을 구비하는 집전체에 음극 활물질이 도포된 1 이상의 음극(10, 11); 소정 형상의 수평 단면을 가지며, 길이 방향으로 연장되는 고분자 코어부 및 상기 고분자 코어부 표면에 형성된 금속 코팅층을 구비하는 집전체(20)에 양극 활물질(21)이 도포된 1 이상의 양극(20, 21); 이들 음극 및 양극 모두를 평행하게 배치하고 공통으로 둘러싸며 충진된 이온의 통로가 되는 제2 전해질층(32); 및 상기 제2 전해질층(32)의 둘레에 배치되는 보호피복(40)을 포함하며, 추가로 양극(20, 21)에 전해질층이 형성될 수도 있다. 전극에 추가적인 전해질층을 도입하여 단락(short)의 방지가 가능하다. 복수개의 양극과 음극을 구비하여 접촉면적이 증가하므로 높은 전지 레이트를 갖는다. 또한, 음극과 양극의 수를 조절하여 전극의 용량 밸런스의 조정이 용이하다. 이러한 케이블형 이차전지는, 제조된 음극 또는 양극에 제1 전해질층(31)을 코팅한 후에 음극 및 양극 전극 모두를 둘러싸도록 제2 전해질층(32)으로 코팅하거나 제2 전해질층(32)에 삽입하는 공정을 통하여 제조할 수 있으며, 그 후에 제2 전해질층(32)의 외면에 보호피복(40)을 형성하는 방법으로 제조할 수 있다. 또한, 제2 전해질층(32) 및 보호피복(40)을 형성한 후에 제2 전해질층(32)에 음극 및 양극을 삽입하여 제조하는 방법도 가능하다.
5, a cable-type secondary battery according to an embodiment of the present invention includes a polymer core portion having a horizontal cross-section of a predetermined shape and having a first electrolyte layer 31 extending in the longitudinal direction and serving as a passage for ions, At least one cathode (10, 11) coated with a negative electrode active material on a current collector having a metal coating layer formed on the surface of the polymer core; (20, 21) having a cathode active material (21) coated with a current collector (20) having a horizontal cross section of a predetermined shape and extending in the longitudinal direction and a metal coating layer formed on the surface of the polymer core ); A second electrolyte layer (32) in which both the cathode and the anode are arranged in parallel, and which is commonly surrounded and becomes a passage for charged ions; And a protective coating 40 disposed around the second electrolyte layer 32. In addition, an electrolyte layer may be formed on the anodes 20 and 21. An additional electrolyte layer may be introduced into the electrode to prevent short-circuiting. A plurality of positive electrodes and negative electrodes are provided to increase the contact area and thus have a high battery rate. It is also easy to adjust the capacity balance of the electrode by adjusting the number of the cathode and the anode. The cable type secondary battery may be formed by coating a cathode or anode with a first electrolyte layer 31 and then coating the cathode or anode with the second electrolyte layer 32 so as to surround both the cathode and the anode electrode, And then the protective coating 40 is formed on the outer surface of the second electrolyte layer 32. In this case, It is also possible to form the second electrolyte layer 32 and the protective coating 40 by inserting the negative electrode and the positive electrode into the second electrolyte layer 32.

이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 발명의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것이다.
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples. However, the embodiments according to the present invention can be modified into various other forms, and the scope of the present invention should not be construed as being limited to the embodiments described below. The embodiments of the present invention are provided to enable those skilled in the art to more fully understand the present invention.

실시예Example

제조예 1. 금속코팅된 고분자의 집전체Production Example 1. The collector of a metal-coated polymer

테프론을 압출하여 와이어 형태의 고분자 코어를 제조하고, 그 고분자 코어의 표면에 구리를 무전해 도금으로 코팅하여 집전체를 제조하였다. 다시 와이어 형태의 상기 집전체에 주석(Sn)을 전기도금하여 음극활물질층을 생성하여 음극을 제조하였다.Teflon was extruded to prepare a wire-shaped polymer core, and copper was coated on the surface of the polymer core by electroless plating to prepare a current collector. Tin (Sn) was electroplated on the current collector in the form of a wire to produce a negative electrode active material layer, thereby preparing a negative electrode.

실시예 1. 금속코팅된 고분자의 집전체를 사용한 케이블형 이차전지Example 1. A cable-type secondary battery using a collector of a metal-coated polymer

리튬 호일(Lithium foil)을 상대/기준 전극(counter/reference electrode)으로 하고, 상기 제조예 1에서 제조된 음극을 작동 전극(working electrode)으로 하여, 3극 전기화학 셀 형태의 비이커 셀을 제조하였다. 이때 사용된 전해액은 EC/DEC = 50/50(v/v)의 1M LiPF6를 사용하였다.
A beaker cell in the form of a three-electrode electrochemical cell was prepared using Lithium foil as a counter / reference electrode and the cathode prepared in Preparation Example 1 as a working electrode . The electrolyte solution used was 1M LiPF 6 of EC / DEC = 50/50 (v / v).

시험예 1. 집전체의 전도도 측정Test Example 1. Measurement of Conductivity of Current Collector

제조예 1의 테프론 표면에 구리 코팅된 집전체, 구리 집전체 및 전도성 고분자 폴리피롤 집전체를 준비하여 전기 전도도를 측정하여 하기 표 1에 나타내었다.A copper-coated current collector, a copper current collector, and a conductive polymer polypyrrole current collector were prepared on the Teflon surface of Production Example 1, and the electrical conductivity was measured and shown in Table 1 below.

집전체Whole house 전도도(S/cm)Conductivity (S / cm) 구리 코팅된 고분자 집전체Copper-coated polymer aggregate 3.7 ×105 3.7 × 10 5 구리 집전체Copper house whole 3.9 ×105 3.9 × 10 5 전도성 고분자(폴리피롤)Conductive polymer (polypyrrole) 102 10 2

고분자 코어부에 구리를 코팅시킨 집전체와 구리 집전체의 전기전도도는 유사한 수준이며, 다만 전도성 고분자 폴리피롤의 경우에는 상대적으로 전도도가 많이 떨어짐을 알 수 있었다.
The electrical conductivity of copper core - coated current collector and copper current collector was similar, but the conductivity of polypyrrole was relatively low.

시험예Test Example 2.  2. 가요성의Flexible 측정 Measure

제조예 1의 금속 코팅된 고분자 집전체의 가요성(flexibility)을 확인하기 위해 곡률의 변화에 따른 구부림성(bending ability)을 측정하였다. 이러한 방법을 통하여 금속 코팅된 고분자 집전체의 금속 코팅부가 외부 힘에 의한 변형 정도와 가요성 정도를 알 수 있다.In order to confirm the flexibility of the metal coated polymer current collector of Production Example 1, the bending ability according to the change of the curvature was measured. Through this method, the degree of deformation and flexibility of the metal coated part of the metal-coated polymer current collector can be known by the external force.

도 7에서 나타낸 바와 같이 원형의 판에 와이어 형태의 집전체를 감아서 그 금속 코팅부의 표면을 SEM을 통해 관측하여 도 8에 나타내었다. 곡률 반경 R(곡률 1/R)은 1.5mm, 2.5mm, 3.25mm, 3.5mm, 5mm, 15mm로 변화를 주면서 실험하였다.As shown in Fig. 7, a wire-shaped current collector is wound around a circular plate, and the surface of the metal coating portion is observed through an SEM, and is shown in Fig. The curvature radius R (curvature 1 / R) was experimented with varying values of 1.5 mm, 2.5 mm, 3.25 mm, 3.5 mm, 5 mm and 15 mm.

도 8에 따르면 곡률 반경이 3.5mm 이하의 경우에는 금속 코팅부 표면에 크랙이 발생하였으나, 곡률 반경이 5mm 및 15mm의 경우에는 크랙이 발생하지 않고 표면상태가 양호함을 알 수 있었다.
According to FIG. 8, when the radius of curvature is 3.5 mm or less, cracks are generated on the surface of the metal coating portion, but when the radius of curvature is 5 mm and 15 mm, cracks do not occur and the surface condition is good.

시험예 3. 전지성능 측정Test Example 3. Measurement of Battery Performance

실시예 1의 제조된 전지를 이용하여, 충전시 0.5C의 전류밀도로 5mV까지 정전류 충전 후에 정전압으로 5mV로 일정하게 유지시켜 전류밀도가 0.005C가 되면 충전을 종료하였다. 방전시 0.5C의 전류밀도로 2V까지 CC모드로 방전을 완료하였다. 동일한 조건으로 충방전을 20회 반복하였으며, 충방전 실험결과를 도 9에 나타내었다.Using the prepared battery of Example 1, the battery was charged at a current density of 0.5 C at a current density of 5 mV, constantly maintained at a constant voltage of 5 mV after the battery was charged at a constant current density of 0.005 C, and the charging was terminated. The discharge was completed in the CC mode up to 2V at a current density of 0.5 C during discharge. Charging and discharging were repeated 20 times under the same conditions, and the results of charging and discharging tests are shown in FIG.

1 : 고분자 코어 2 : 금속코팅층
5 : 금속 코팅층을 구비하는 고분자 집전체
10 : 내부전극의 집전체 11 : 내부전극의 활물질
20 : 외부전극의 집전체 21 : 외부전극의 활물질
30 : 전해질층 31 : 제1 전해질층
32 : 제2 전해질층 40 : 보호피복
50 : 금속 코팅층을 구비하는 고분자 집전체1: polymer core 2: metal coating layer
5: Polymer current collector having a metal coating layer
10: Current collector of internal electrode 11: Active material of internal electrode
20: collector of external electrode 21: active material of external electrode
30: electrolyte layer 31: first electrolyte layer
32: second electrolyte layer 40: protective coating
50: Polymer current collector having a metal coating layer

Claims (14)

소정 형상의 수평 단면을 가지며 길이 방향으로 연장된, 고분자 코어부 및 상기 고분자 코어부 표면에 형성된 금속 코팅층을 구비하는 집전체에 음극활물질층이 형성된 2 이상의 음극이 평행하게 배치된 내부전극;
상기 내부전극을 둘러싸며 충진된, 이온의 통로가 되는 전해질층;
상기 전해질층의 외면을 둘러싸는, 양극활물질층이 형성된 파이프형의 집전체인 양극으로 이루어진 외부전극; 및
상기 외부전극의 둘레에 배치되는 보호피복을 포함하는 케이블형 이차전지.An inner electrode having a horizontal cross section of a predetermined shape and extending in the longitudinal direction and having two or more negative electrodes arranged in parallel to each other, the negative electrode active material layer being formed on the current collector having the polymer core portion and the metal coating layer formed on the surface of the polymer core portion;
An electrolyte layer which surrounds the internal electrodes and is filled with ions and serves as a passage for ions;
An outer electrode surrounding the outer surface of the electrolyte layer, the outer electrode being a pipe-shaped current collector having a cathode active material layer formed thereon; And
And a protective coating disposed around the outer electrode. 제 1항에 있어서,
상기 고분자 코어부는 폴리아세틸렌 (polyacetylene), 폴리아닐린 (polyaniline), 폴리피롤 (polypyrrole), 폴리티오펜 (polythiophene), 폴리설퍼니트리드(poly sulfur nitride), 폴리에틸렌(polyetylene, PE), 폴리프로필렌(polypropylene, PP), 폴리염화비닐(polyvinyl chloride, PVC), 폴리비닐알코올(polyvinyl alcoho, PVA), 아크릴계 고분자(polyacrylate), 및 폴리테트라플루오로에틸렌(polytetrafluoroethylene, PTFE) 중에서 선택된 1종 화합물 또는 2종 이상의 혼합물인 고분자로 이루어진 것을 특징으로 하는 케이블형 이차전지.The method according to claim 1,
The polymer core portion may include at least one of polyacetylene, polyaniline, polypyrrole, polythiophene, poly sulfur nitride, polyethylene (PE), polypropylene (PP) ), Polyvinyl chloride (PVC), polyvinyl alcohol (PVA), acrylic polymer, and polytetrafluoroethylene (PTFE), or a mixture of two or more thereof Wherein the battery is made of a polymer. 제 1항에 있어서,
상기 금속 코팅층은 은, 팔라듐, 니켈 및 구리 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합물인 금속으로 이루어진 것을 특징으로 하는 케이블형 이차전지.The method according to claim 1,
The metal coating layer may be formed of silver, palladium, nickel, and copper And a metal which is a mixture of two or more selected from the group consisting of a metal and a metal. 제 1항에 있어서,
상기 활물질층은 탄소질 재료; LTO; Si; Sn; Li; Zn; Mg; Cd; Ce; Ni; Fe; 및 Si, Sn, Li, Zn, Mg, Cd, Ce, Ni, 및 Fe 중 하나의 산화물;로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나의 활물질 입자 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물인 음극 활물질으로 이루어진 것을 특징으로 하는 케이블형 이차전지.The method according to claim 1,
Wherein the active material layer comprises a carbonaceous material; LTO; Si; Sn; Li; Zn; Mg; CD; Ce; Ni; Fe; And an oxide of one of Si, Sn, Li, Zn, Mg, Cd, Ce, Ni, and Fe, or a mixture of two or more of these active materials. Cable type secondary battery. 제 1항에 있어서,
상기 활물질층은 LiCoO2, LiNiO2, LiMn2O4, LiCoPO4, LiFePO4, LiNiMnCoO2 및 LiNi1-x-y-zCoxM1yM2zO2(M1 및 M2는 서로 독립적으로 Al, Ni, Co, Fe, Mn, V, Cr, Ti, W, Ta, Mg 및 Mo로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나이고, x, y 및 z는 서로 독립적으로 산화물 조성 원소들의 원자 분율로서 0 ≤ x < 0.5, 0 ≤ y < 0.5, 0 ≤ z < 0.5, 0 < x+y+z ≤ 1임)로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나의 활물질 입자 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물인 양극 활물질으로 이루어진 것을 특징으로 하는 케이블형 이차전지.The method according to claim 1,
Wherein the active material layer is made of a material selected from the group consisting of LiCoO 2 , LiNiO 2 , LiMn 2 O 4 , LiCoPO 4 , LiFePO 4 , LiNiMnCoO 2 and LiNi 1-xyz Co x M y y M2 z O 2 X, y and z are independently selected from the group consisting of Fe, Mn, V, Cr, Ti, W, Ta, Mg and Mo, y <0.5, 0? z <0.5 and 0 <x + y + z? 1), or a mixture of two or more of the foregoing active materials. battery. 삭제delete 삭제delete 소정 형상의 수평 단면을 가지며 길이 방향으로 연장된, 고분자 코어부 및 상기 고분자 코어부 표면에 형성된 금속 코팅층을 구비하는 집전체에 음극활물질층이 형성되고, 상기 음극 활물질층의 외면에 이온의 통로가 되는 전해질층이 형성된 2 이상의 음극이 평행하게 배치된 내부전극;
상기 내부전극을 둘러싸며 충진된 양극활물질층을 포함하는 파이프형의 집전체인 양극으로 이루어진 외부전극; 및
상기 외부전극의 둘레에 배치되는 보호피복을 포함하는 케이블형 이차전지.A negative electrode active material layer is formed on a current collector having a polymer core portion and a metal coating layer formed on the surface of the polymer core portion and having a horizontal cross section of a predetermined shape and extending in the longitudinal direction, An internal electrode in which two or more cathodes having an electrolyte layer formed thereon are arranged in parallel;
An outer electrode comprising a positive electrode which is a pipe-shaped current collector including the filled positive electrode active material layer surrounding the internal electrode; And
And a protective coating disposed around the outer electrode. 소정 형상의 수평 단면을 가지며 길이 방향으로 연장된, 고분자 코어부 및 상기 고분자 코어부 표면에 형성된 금속 코팅층을 구비하는 집전체에 양극 활물질층이 형성되고, 상기 양극 활물질층의 외면에 이온의 통로가 되는 전해질층이 형성된 2 이상의 양극이 평행하게 배치된 내부전극;
상기 내부전극을 둘러싸며 충진된 음극 활물질층을 포함하는 파이프형의 집전체인 음극으로 이루어진 외부전극; 및
상기 외부전극의 둘레에 배치되는 보호피복을 포함하는 케이블형 이차전지.A cathode active material layer is formed on a current collector having a polymer core portion and a metal coating layer formed on the surface of the polymer core portion and having a horizontal cross section of a predetermined shape and extended in the longitudinal direction, An internal electrode in which two or more anodes on which an electrolyte layer is formed are arranged in parallel;
An outer electrode comprising a negative electrode which is a pipe-shaped current collector including the filled negative active material layer surrounding the inner electrode; And
And a protective coating disposed around the outer electrode. 소정 형상의 수평 단면을 가지며 길이 방향으로 연장되고, 고분자 코어부 및 상기 고분자 코어부 표면에 형성된 금속 코팅층을 구비하는 집전체에 음극 활물질층이 형성되고, 상기 음극 활물질층의 외면에 이온의 통로가 되는 제1 전해질층이 형성된 1 이상의 음극;
소정 형상의 수평 단면을 가지며 길이 방향으로 연장되는, 고분자 코어부 및 상기 고분자 코어부 표면에 형성된 금속 코팅층을 구비하는 집전체에 양극활물질층이 형성된 1 이상의 양극;
이들 음극 및 양극 모두를 평행하게 배치하고 공통으로 둘러싸며 충진된 이온의 통로가 되는 제2 전해질층; 및
상기 제2 전해질층의 둘레에 배치되는 보호피복을 포함하는 케이블형 이차전지.A negative electrode active material layer having a horizontal cross section of a predetermined shape and extending in the longitudinal direction and having a polymer core portion and a metal coating layer formed on the surface of the polymer core portion, wherein an anode passage is formed on the outer surface of the anode active material layer At least one negative electrode having a first electrolyte layer formed thereon;
At least one positive electrode having a positive electrode active material layer formed on a current collector having a polymer core portion and a metal coating layer formed on a surface of the polymer core portion, the positive electrode active material layer having a horizontal cross section of a predetermined shape and extending in the longitudinal direction;
A second electrolyte layer in which both of the cathodes and the anodes are arranged in parallel, and which is commonly surrounded and serves as a passage for charged ions; And
And a protective coating disposed around the second electrolyte layer. 소정 형상의 수평 단면을 가지며 길이 방향으로 연장되고, 고분자 코어부 및 상기 고분자 코어부 표면에 형성된 금속 코팅층을 구비하는 집전체에 양극 활물질층이 형성되고, 상기 양극 활물질층의 외면에 이온의 통로가 되는 제1 전해질층이 형성된 1 이상의 양극;
소정 형상의 수평 단면을 가지며 길이 방향으로 연장되는, 고분자 코어부 및 상기 고분자 코어부 표면에 형성된 금속 코팅층을 구비하는 집전체에 음극활물질층이 형성된 1 이상의 음극;
이들 음극 및 양극 모두를 평행하게 배치하고 공통으로 둘러싸며 충진된 이온의 통로가 되는 제2 전해질층; 및
상기 제2 전해질층의 둘레에 배치되는 보호피복을 포함하는 케이블형 이차전지.A cathode active material layer having a horizontal cross section of a predetermined shape and extending in the longitudinal direction and having a polymer core portion and a metal coating layer formed on the surface of the polymer core portion, a cathode active material layer is formed on the outer surface of the cathode active material layer, At least one positive electrode on which a first electrolyte layer is formed;
At least one negative electrode having a negative electrode active material layer on a current collector having a polymer core portion and a metal coating layer formed on a surface of the polymer core portion, the negative electrode having a horizontal cross section of a predetermined shape and extending in a longitudinal direction;
A second electrolyte layer in which both of the cathodes and the anodes are arranged in parallel, and which is commonly surrounded and serves as a passage for charged ions; And
And a protective coating disposed around the second electrolyte layer. 제 1항, 및 제 8항 내지 제 11항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전해질층, 제1 전해질층 또는 제2 전해질층은 서로 독립적으로 PEO, PVdF, PMMA, PAN 또는 PVAC를 사용한 겔형 고분자 전해질; 또는 PEO, PPO(polypropylene oxide), PEI(polyethylene imine), PES(polyethyle sulphide) 또는 PVAc(polyvinyl acetate)를 사용한 고체 전해질; 중에서 선택된 전해질로 이루어진 것을 특징으로 하는 케이블형 이차전지.The method according to any one of claims 1 to 11,
The electrolyte layer, the first electrolyte layer, or the second electrolyte layer may be formed of a gel-type polymer electrolyte using PEO, PVdF, PMMA, PAN, or PVAC; Or solid electrolytes using PEO, polypropylene oxide (PPO), polyethylene imine (PEI), polyethyle sulphide (PES) or polyvinyl acetate (PVAc); Wherein the electrolyte is selected from the group consisting of a lithium salt and a lithium salt. 제 1항, 및 제 8항 내지 제 11항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전해질층은 리튬염을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 케이블형 이차전지.The method according to any one of claims 1 to 11,
Wherein the electrolyte layer further comprises a lithium salt. 제 13항에 있어서,
상기 리튬염은 LiCl, LiBr, LiI, LiClO4, LiBF4, LiB10Cl10, LiPF6, LiCF3SO3, LiCF3CO2, LiAsF6, LiSbF6, LiAlCl4, CH3SO3Li, CF3SO3Li, (CF3SO2)2NLi, 클로로보란리튬 및 4페닐붕산리튬 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상인 것을 특징으로 하는 케이블형 이차전지.14. The method of claim 13,
The lithium salt is LiCl, LiBr, LiI, LiClO 4 , LiBF 4, LiB 10 Cl 10, LiPF 6, LiCF 3 SO 3, LiCF 3 CO 2, LiAsF 6, LiSbF 6, LiAlCl 4, CH 3 SO 3 Li, CF 3 SO 3 Li, (CF 3 SO 2 ) 2 NLi, chloroborane lithium, and lithium tetraphenylborate.
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