KR20200051276A - 전극 구조체 및 그 제조방법과, 전극 구조체를 포함하는 이차 전지 - Google Patents
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Abstract
전극 구조체 및 그 제조방법과, 전극 구조체를 포함하는 이차전지가 개시된다. 개시된 전극 구조체는 복수의 활물질 플레이트 사이에 마련된 채널이 인접한 상기 복수의 활물질 플레이트에 의해 정의된 제1 채널 영역과, 상기 제1 채널 영역에 연결되며 인접한 상기 복수의 활물질 플레이트와 상기 베이스층에 의해 정의되는 제2 채널 영역을 포함하며, 상기 제2 채널 영역의 폭은 상기 제1 채널 영역의 폭보다 크다.
Description
전극 구조체 및 그 제조방법과, 전극 구조체를 포함하는 이차 전지에 관한 것이다.
이차 전지(secondary battery)는 충전이 불가능한 일차 전지와는 달리 충전 및 방전이 가능한 전지를 말하는 것으로, 특히 리튬 이차 전지는 니켈-카드뮴 전지나, 니켈-수소 전지보다 전압이 높고, 단위 중량당 에너지 밀도도 높다는 장점이 있다. 최근에는 3차원 구조의 전극을 이용한 고용량의 이차 전지에 대한 연구도 진행되고 있다.
예시적인 실시예들은 전극 구조체 및 그 제조방법과, 전극 구조체를 포함하는 이차전지를 제공한다.
일 측면에 있어서,
제1 활물질을 포함하는 베이스층;
상기 베이스층의 일면에 서로 이격되게 마련되는 것으로, 제2 활물질을 포함하는 복수의 활물질 플레이트; 및
상기 복수의 활물질 플레이트 사이에 마련된 채널;을 포함하며,
상기 채널은,
인접한 상기 복수의 활물질 플레이트에 의해 정의된 제1 채널 영역과,
상기 제1 채널 영역에 연결되며, 인접한 상기 복수의 활물질 플레이트와 상기 베이스층에 의해 정의되는 제2 채널 영역을 포함하며,
상기 제2 채널 영역의 폭은 상기 제1 채널 영역의 폭보다 큰 전극 구조체가 제공된다.
상기 복수의 활물질 플레이트는 상기 베이스층 상에 비스듬히 배치될 수 있다.
상기 제1 채널 영역은 제1 방향에 따른 높이와, 상기 제1 방향과 수직인 제2 방향에 따른 폭과, 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향과 수직인 제3 방향으로 길이를 가지며, 상기 제1 채널 영역은 상기 제1 방향에 대해 소정의 기울기를 가질 수 있다.
상기 제1 채널 영역의 상기 제1 방향에 대한 경사 각도는 10도 이상 40도 이하일 수 있다.
상기 베이스층의 활물질 밀도는 상기 활물질 플레이트의 활물질 밀도와 동일하거나 클 수 있다.
상기 베이스층에 대한 상기 제1 활물질의 체적분율(volume fraction)은 65% 이상 100% 이하이며, 상기 활물질 플레이트에 대한 상기 제2 활물질의 체적분율은 65% 이상 100% 이하일 수 있다.
상기 제2 채널 영역의 폭은 상기 제1 채널 영역의 폭의 2배 이상 100 배 이하일 수 있다.
상기 활물질 플레이트의 상기 높이는 상기 활물질 플레이트의 상기 폭보다 크며, 상기 제1 채널 영역의 폭은 상기 활물질 플레이트의 폭보다 작을 수 있다.
상기 제1 및 제2 활물질은 양극 활물질을 포함할 수 있다.
다른 측면에 있어서,
캐리어 필름 상에 제1 활물질 필름을 배치하는 단계;
상기 제1 활물질 필름에 복수의 제1 채널 영역을 소정 깊이로 형성하는 단계;
상기 복수의 제1 채널 영역이 형성된 상기 제1 활물질 필름 상에 제2 활물질 필름을 배치하여, 제1 활물질 필름과 제2 활물질 필름 사이에 제2 채널 영역을 형성하는 단계;
상기 제2 활물질 필름 및 상기 복수의 채널이 형성된 제1 활물질 필름을 소결(sintering)하여, 베이스층과 상기 베이스층의 일면에 마련되는 복수의 활물질 플레이트와 상기 복수의 활물질 플레이트 사이에 마련된 채널을 형성하는 단계;를 포함하는 전극 구조체의 제조방법이 제공된다.
상기 복수의 제1 채널 영역은 블레이드 스탬핑 공정을 통해 형성되며, 상기 복수의 제1 채널 영역이 상기 블레이드 스탬핑 공정에 의해 형성되는 과정에서, 제1 채널 영역의 측부에 배치된 제1 활물질 필름의 부분이 눕혀질 수 있다.
눕혀진 상기 제1 활물질 필름의 부분은 높이 방향에 대해 소정의 기울기를 가질 수 있다.
상기 제2 채널 영역의 폭은 상기 제1 채널 영역의 폭보다 클 수 있다.
상기 제1 활물질 필름 및 상기 제2 활물질 필름은 바인더를 포함하고, 상기 제1 활물질 필름 및 상기 제2 활물질 필름의 소결에 의해 상기 바인더가 제거될 수 있다.
또 다른 측면에 있어서,
서로 이격되게 마련되는 제1 및 제2 전극 구조체;
상기 제1 및 제2 전극 구조체 사이에 마련되는 분리막;을 포함하고,
상기 제1 전극 구조체는,
제1 활물질을 포함하는 베이스층;
상기 베이스층의 일면에 서로 이격되게 마련되는 것으로, 제2 활물질을 포함하는 복수의 활물질 플레이트; 및
상기 복수의 활물질 플레이트 사이에 마련된 채널;을 포함하며,
상기 채널은,
인접한 상기 복수의 활물질 플레이트에 의해 정의된 제1 채널 영역과,
상기 제1 채널 영역에 연결되며, 인접한 상기 복수의 활물질 플레이트와 상기 베이스층에 의해 정의되는 제2 채널 영역을 포함하며,
상기 제2 채널 영역의 폭은 상기 제1 채널 영역의 폭보다 큰, 이차 전지가 제공된다.
상기 복수의 활물질 플레이트는 상기 베이스층 상에 비스듬히 배치될 수 있다.
상기 제1 채널 영역은 제1 방향에 따른 높이와, 상기 제1 방향과 수직인 제2 방향에 따른 폭과, 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향과 수직인 제3 방향으로 길이를 가지며, 상기 제1 채널 영역은 상기 제1 방향에 대해 소정의 기울기를 가질 수 있다.
상기 제1 채널 영역의 상기 제1 방향에 대한 경사 각도는 10도 이상 40도 이하일 수 있다.
상기 베이스층의 활물질 밀도는 상기 활물질 플레이트의 활물질 밀도와 동일하거나 클 수 있다.
상기 베이스층에 대한 상기 제1 활물질의 체적분율(volume fraction)은 65% 이상 100% 이하이며, 상기 활물질 플레이트에 대한 상기 제2 활물질의 체적분율은 65% 이상 100% 이하일 수 있다.
예시적인 실시예에 의하면, 전극 구조체, 그 제조방법 및 전극 구조체를 포함하는 이차전지는, 복수의 활물질 플레이트 사이에 배치된 채널에서 베이스층에 인접한 제2 채널 영역의 폭을 크게 함으로써, 베이스층 내부에서 전극 집전체층 쪽으로 리튬 이온의 이동을 효과적으로 유도함으로써, 이온 전도도를 향상시킬 수 있다.
도 1은 예시적인 실시예에 따른 전극 구조체를 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 전극 구조체의 단면을 도시한 것이다.
도 3은 도 2의 전극 구조체의 베이스층에서 리튬 이온의 이동을 개념적으로 설명하기 위한 도면이며,
도 4는 비교예에 따른 전극 구조체의 베이스층에서 리튬 이온의 이동을 개념적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 5a 내지 도 11은 예시적인 실시예에 따른 전극 구조체의 제조방법 및 그에 따른 전극 구조체를 설명하기 위한 도면들이다.
도 12 및 도 13은 활물질 플레이트의 밀도 및 베이스층의 밀도 그리고 채널의 형상에 따라, 단위 면적당 용량이 다르게 나타나는 점을 보여주는 그래프이다.
도 14는 전극 구조체의 채널 형상에 따라 이차 전지의 수명이 다르게 나타나는 점을 보여주는 그래프이다.
도 15는 또 다른 예시적인 실시예에 따른 전극 구조체를 도시한 사시도이다.
도 16은 예시적인 실시예에 따른 이차 전지의 단면을 도시한 것이다.
도 2는 도 1에 도시된 전극 구조체의 단면을 도시한 것이다.
도 3은 도 2의 전극 구조체의 베이스층에서 리튬 이온의 이동을 개념적으로 설명하기 위한 도면이며,
도 4는 비교예에 따른 전극 구조체의 베이스층에서 리튬 이온의 이동을 개념적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 5a 내지 도 11은 예시적인 실시예에 따른 전극 구조체의 제조방법 및 그에 따른 전극 구조체를 설명하기 위한 도면들이다.
도 12 및 도 13은 활물질 플레이트의 밀도 및 베이스층의 밀도 그리고 채널의 형상에 따라, 단위 면적당 용량이 다르게 나타나는 점을 보여주는 그래프이다.
도 14는 전극 구조체의 채널 형상에 따라 이차 전지의 수명이 다르게 나타나는 점을 보여주는 그래프이다.
도 15는 또 다른 예시적인 실시예에 따른 전극 구조체를 도시한 사시도이다.
도 16은 예시적인 실시예에 따른 이차 전지의 단면을 도시한 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 예시적인 실시예들에 대해 상세히 설명하기로 한다. 이하의 도면들에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 도면상에서 각 구성요소의 크기는 설명의 명료성과 편의상 과장되어 있을 수 있다. 한편, 이하에 설명되는 실시예는 단지 예시적인 것에 불과하며, 이러한 실시예들로부터 다양한 변형이 가능하다.
이하에서, "상부" 나 "상"이라고 기재된 것은 접촉하여 바로 위에 있는 것뿐만 아니라 비접촉으로 위에 있는 것도 포함할 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
“상기”의 용어 및 이와 유사한 지시 용어의 사용은 단수 및 복수 모두에 해당하는 것일 수 있다. 방법을 구성하는 단계들에 대하여 명백하게 순서를 기재하거나 반하는 기재가 없다면, 상기 단계들은 적당한 순서로 행해질 수 있다. 반드시 상기 단계들의 기재 순서에 한정되는 것은 아니다. 모든 예들 또는 예시적인 용어의 사용은 단순히 기술적 사상을 상세히 설명하기 위한 것으로서 청구범위에 의해 한정되지 않는 이상 상기 예들 또는 예시적인 용어로 인해 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 예시적인 실시예에 따른 전극 구조체(100)를 도시한 사시도이다. 그리고, 도 2는 도 1에 도시된 전극 구조체(100)의 단면을 도시한 것이다. 도 3은 도 2의 전극 구조체(100)의 베이스층(120)에서 리튬 이온의 이동을 개념적으로 설명하기 위한 도면이며, 도 4는 비교예에 따른 전극 구조체(100)의 베이스층(120)에서 리튬 이온의 이동을 개념적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 전극 구조체(100)는 전극 집전체층(110)과, 전극 집전체층(110)에 마련되는 베이스층(120)과, 베이스층(120)에 마련되는 복수의 활물질 플레이트(130)를 포함한다. 이 전극 구조체(100)는 예를 들면, 리튬 이차 전지의 양극 구조체(cathode structure)가 될 수 있다. 본 실시예에 따른 전극 구조체(100)는 3차원 구조를 가질 수 있다. 전극 구조체(100)(구체적으로, 베이스층(120)및 복수의 활물질 플레이트(130))는 폭 방향, 길이 방향 및 높이 방향을 정의할 수 있으며, 도 1에 폭 방향, 길이 방향 및 높이 방향이 각각 X축 방향, Y축 방향 및 Z축 방향으로 표시되어 있다.
전극 집전체층(110)은 예를 들면, 양극 집전체층이 될 수 있다. 이러한 전극 집전체층(110)은 도전성 금속을 포함할 수 있다. 예를 들면, 전극 집전체층(110)은 예를 들면, Cu, Au, Pt, Ag, Zn, Al, Mg, Ti, Fe, Co, Ni, Ge, In, Pd 등을 포함할 수 있지만 이에 한정되는 것은 아니다.
전극 집전체층(110)의 상면에는 베이스층(120)이 마련될 수 있다. 베이스층(120)은 제1 활물질을 포함할 수 있다.
베이스층(120)의 상면에는 복수의 활물질 플레이트(130)가 이격되게 마련될 수 있다. 활물질 플레이트(130)는 제2 활물질을 포함할 수 있다.
제1 및 제2 활물질은 예를 들면, 양극 활물질을 포함할 수 있다. 여기서, 제1 및 제2 활물질은 서로 동일한 물질이거나 또는 서로 다른 물질이 될 수 있다. 제1 및 제2 활물질은 예를 들면, LCO(LiCoO2), NCM(Li[Ni,Co,Mn]O2), NCA(Li [Ni,Co,Al]O2), LMO(LiMn2O4) 또는 LFP(LiFePO4) 등을 포함할 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
베이스층(120)은 예를 들면 대략 5㎛ 이상 200㎛ 이하의 높이를 가질 수 있다. 일 예로서, 베이스층(120)은 10 ㎛ 이상 50 ㎛ 이하의 높이를 가질 수 있다. 하지만 이에 한정되는 것은 아니다. 베이스층(120)의 높이는 활물질 플레이트(130)의 폭보다 작을 수 있다.
이러한 베이스층(120)은 후술하는 바와 같이 소결 공정을 통해 제작될 수 있으므로 바인더 및 도전재를 포함하지 않을 수 있다.
복수의 활물질 플레이트(130)는 베이스층(120)의 상면에 이격되게 마련됨으로써 전극 구조체(100)를 3차원 구조로 형성할 수 있다. 복수의 활물질 플레이트(130)는 베이스층(120)의 상면에 폭 방향을 따라 서로 소정 간격(P)으로 이격되게 마련될 수 있다. 예를 들면, 복수의 활물질 플레이트(130)(120)는 폭 방향으로 대략 0보다 크고 50㎛ 이하의 간격(P)으로 이격되게 마련될 수 있다. 하지만, 이는 단지 예시적인 것이다.
복수의 활물질 플레이트(130) 각각은 1보다 큰 종횡비(aspect ratio)를 가질 수 있다. 즉, 활물질 플레이트(130)는 폭(W)보다 큰 높이(H)를 가질 수 있다. 예를 들면, 활물질 플레이트(130)의 폭(W)은 대략 10㎛ 이상 200 ㎛ 이하가 될 수 있으며, 활물질 플레이트(130)의 높이(H)는 대략 20㎛ 이상 1000㎛ 이하가 될 수 있다. 예를 들어, 활물질 플레이트(130)의 높이(H)는 활물질 플레이트(130)의 폭(W)의 2배 이상 200배 이하일 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 활물질 플레이트(130)의 폭(W) 및 높이(H)는 다양하게 변형될 수 있다.
복수의 활물질 플레이트(130)는 동일한 길이를 가질 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 복수의 활물질 플레이트(130) 중 적어도 일부는 다른 길이를 가질 수도 있다.
전술한 바와 같이, 베이스층(120)의 상면에 복수의 활물질 플레이트(130)가 소정 간격(P)으로 이격되게 마련됨으로써 활물질 플레이트(130)들(130) 사이에는 채널(150)이 형성될 수 있다. 채널(150)에는 이차 전지의 전해액으로 채워질 수 있다.
활물질 플레이트(130)는 베이스층(120) 상에 비스듬히 배치될 수 있다. 활물질 플레이트(130)는 높이 방향에 대해 소정의 기울기를 가질 수 있다. 활물질 플레이트(130)의 높이 방향에 대한 경사 각도(Φ1)는 10도 이상 40도 이하일 수 있다.
비스듬히 배치된 활물질 플레이트(130)들 사이에 배치된 채널(150)은 제1 채널 영역(151)과 제2 채널 영역(152)을 포함한다. 채널(150)의 단면 형상은 'L'자 형상이거나 'T'자 형상이거나 'y'자 형상일 수 있다.
제1 채널 영역(151)은 인접한 활물질 플레이트(130)들에 의해 정의될 수 있다. 제1 채널 영역(151)의 폭(W1)은 0.5㎛ 이상 5㎛ 이하일 수 있다. 제1 채널 영역(151)의 폭(W1)은 활물질 플레이트(130)의 높이(H)의 1/500 이상 1/10 이하일 수 있다.
제1 채널 영역(151)의 폭(W1)은 높이 방향으로 위치가 달라지더라도 일정할 수 있다. 다만, 제1 채널 영역(151)의 폭(W1)은 반드시 이에 한정되지는 아니하며, 높이 방향으로 위치에 따라 달라질 수도 있다.
제1 채널 영역(151)은 높이 방향에 대해 소정의 기울기를 가질 수 있다. 제1 채널 영역(151)의 높이 방향에 대한 경사 각도(Φ2)는 10도 이상 40도 이하일 수 있다.
제2 채널 영역(152)은 제1 채널 영역(151)에 연결되며, 인접한 활물질 플레이트(130)들과 베이스층(120)에 의해 정의될 수 있다. 제2 채널 영역(152)의 일부는 활물질 플레이트(130)와 베이스층(120) 사이에 배치될 수 있다.
제2 채널 영역(152)의 단면 형상은 삼각형일 수 있다.
제2 채널 영역(152)의 폭(W2)은 제1 채널 영역(151)의 폭(W1)보다 클 수 있다. 제2 채널 영역(152)의 폭(W2)은 제1 채널 영역(151)의 폭(W1)의 2배 이상 100 배 이하일 수 있다. 제2 채널 영역(152)의 폭(W2)은 활물질 플레이트(130)의 폭(W)보다 작을 수 있다.
제2 채널 영역(152)의 폭(W2)은 5㎛ 이상 50 ㎛ 이하일 수 있다.
제2 채널 영역(152)의 폭(W2)을 제1 채널 영역(151)의 폭(W1)보다 크게 형성할 경우, 제2 채널 영역(152)에 접하는 베이스층(120)의 폭이 넓어진다. 이러한 베이스층(120)은, 제2 채널 영역(1521; 도 4 참조)의 폭(W21)이 제1 채널 영역(1511)의 폭(W1; 도 4 참조)과 동일한 구조의 베이스층(120)에 비해, 더 많은 전해액에 노출될 수 있다. 그에 따라, 이차 전지가 충전될 때, 베이스층(120)에 포함된 양이온, 예를 들어, 리튬 이온이 채널(150)을 따라 쉽게 이동하게 된다.
도 3을 참조하면, 실시예에 따른 전극 구조체(100)에서는 제2 채널 영역(152)의 폭(W2)이 제1 채널 영역(151)의 폭(W1)보다 크기 때문에, 이차 전지의 충전 과정에서 리튬 이온이 베이스층(120)으로부터 제2 채널 영역(152)을 향해 쉽게 이동할 수 있다. 이와 같이, 제2 채널 영역(152)을 통해 리튬 이온이 원활하게 확산함으로써, 전극 구조체(100)의 이온 전도도를 향상시킬 수 있다.
그에 반해, 도 4를 참조하면, 비교예에 따른 전극 구조체와 같이, 제2 채널 영역(1521)의 폭(W21)이 제1 채널 영역(1511)의 폭(W11)과 동일한 경우, 이차 전지의 충전 과정에서 리튬 이온이 베이스층(120)으로부터 제2 채널 영역(1521)을 향해 쉽게 이동하지 못하게 된다. 이와 같이, 베이스층(120)에서 리튬 이온의 이동 저항으로 인해, 베이스층(120)의 활물질 밀도를 증가시키더라도 단위 무게당 비용량은 오히려 줄어들게 된다.
리튬 이온이 베이스층(120)으로부터 제2 채널 영역(1521)을 향해 쉽게 이동하지 못할 경우, 활물질 플레이트(130)의 표면에서 리튬 이온의 유출이 과도하게 나타나게 되며, 이는 활물질 플레이트(130)의 표면을 열화시켜, 전극 구조체의 수명을 저하시킬 수 있다.
그러나, 실시예에 따른 전극 구조체(100)에서는 제2 채널 영역(152)을 통해 리튬 이온이 원활하게 확산 가능하기 때문에, 활물질 플레이트(130)의 표면이 열화되지 않으며, 그에 따라 전극 구조체(100)의 수명을 향상시킬 수 있다.
또한, 실시예에 따른 전극 구조체(100)에서는, 제2 채널 영역(152)의 폭(W2)이 제1 채널 영역(151)의 폭(W1)보다 크기 때문에, 베이스층(120)에서 리튬 이온의 이동 저항이 증가하는 것을 방지할 수 있으며, 그에 따라 베이스층(120)의 활물질 밀도를 증가시키면서도 단위 무게당 비용량을 증가시킬 수 있다.
베이스층(120)은 활물질 플레이트(130)과 동일하거나 높은 활물질 밀도를 가질 수 있다.
예를 들면, 베이스층(120)에서 제1 활물질이 차지하는 비율인 제1 활물질의 체적 분율(volume fraction)은 대략 65% 이상 100% 이하가 될 수 있다. 예를 들어, 베이스층(120)에서 제1 활물질이 차지하는 비율인 제1 활물질의 체적 분율(volume fraction)은 대략 80% 이상 100% 이하가 될 수 있다. 예를 들면, 활물질 플레이트(130)에서 제2 활물질이 차지하는 비율인 제2 활물질의 체적 분율(volume fraction)은 대략 65% 이상 100% 이하가 될 수 있다. 예를 들어, 활물질 플레이트(130)에서 제2 활물질이 차지하는 비율인 제2 활물질의 체적 분율(volume fraction)은 대략 80% 이상 100% 이하가 될 수 있다. 하지만, 베이스층(120) 및 활물질 플레이트(130)의 활물질 밀도는 이에 한정되는 것은 아니다.
도 5a 내지 도 11은 예시적인 실시예에 따른 전극 구조체(200)의 제조방법 및 그에 따른 전극 구조체(200)를 설명하기 위한 도면들이다.
도 5a를 참조하면, 캐리어 필름(260) 상에 제1 활물질 필름(220A)을 형성한다. 캐리어 필름(260)으로는 예를 들면, PET(Polyethylene Terephthalate) 필름 등과 같은 유연한(flexible) 필름이 사용될 수 있지만, 이에 한정되지는 않는다.
제1 활물질 필름(220A)은 테이프 캐스팅(tape casting) 방법에 의해 형성될 수 있다.
도 5b는 테이프 캐스팅 방법에 의해 제1 활물질 필름(220A)을 형성하는 방법을 예시적으로 도시한 것이다.
도 5b를 참조하면, 먼저 활물질 분말, 분산제(dispersing agent), 바인더(binder), 가소제(plasticizer), 용매 등을 혼합하여 활물질 슬러리(220AB)를 준비한다. 이어서, 이동하는 이송 벨트(50)에 활물질 슬러리(220AB)를 도포한다. 여기서, 예를 들면 닥터 블레이드(doctor blade) 등을 이용하여 활물질 슬러리(220AB)를 균일한 두께로 도포할 수 있다. 다음으로, 가열에 의해 활물질 슬러리(220AB)를 건조함으로써 제1 활물질 필름(220A)을 형성한다. 제1 활물질 필름(220A) 내에는 활물질 분말들이 바인더에 의해 결합되어 있다. 활물질 분말은 후술하는 활물질 플레이트(230)를 형성하기 위한 것으로, 양극 활물질인 제2 활물질을 포함할 수 있다.
제2 활물질은 예를 들면, LCO(LiCoO2), NCM(Li[Ni,Co,Mn]O2), NCA(Li [Ni,Co,Al]O2), LMO(LiMn2O4) 또는 LFP(LiFePO4) 등을 포함할 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
이어서, 도 6a 내지 도 6d를 참조하면, 블레이드 스탬핑(blade stamping) 공정을 통해 제1 활물질 필름(220A)에 복수의 제1 채널 영역(251)을 형성한다. 이를 구체적으로 설명하면, 도 6a에 도시된 바와 같이, 소정 폭(D1)을 가지는 블레이드(270)에 압력을 가하여 블레이드(270)를 제1 활물질 필름(220A)의 내부에 삽입한다. 블레이드(270)의 단부가 캐리어 필름(260)에 접촉할 때까지 제1 활물질 필름(220A)의 내부에 삽입할 수 있다.
이어서, 도 6b와 같이, 제1 활물질 필름(220A) 내에 삽입된 블레이드(270)를 뽑아내게 되면, 제1 활물질 필름(220A)에는 제1 채널 영역(251)이 형성될 수 있다.
도 6c 내지 도 6d에 도시된 바와 같이, 블레이드(270)가 제1 활물질 필름(220A)의 내부에 삽입하여 제1 채널 영역(251)이 형성되는 과정에서, 제1 채널 영역(251)의 측부에 위치된 제1 활물질 필름(220A)의 부분(221)이 눕혀질 수 있다. 제1 채널 영역(251)의 주변에 위치한 제1 활물질 필름(220A)의 부분(221)이 눕혀짐에 따라, 제1 채널 영역(251)은 블레이드(270)의 폭(D1)보다 작은 폭(D2)으로 형성될 수 있다.
블레이드(270)의 형태 및 두께를 적절히 선택함으로써, 블레이드(270)를 제거한 이후에, 제1 활물질 필름(220A)이 가지고 있는 탄성 복원력에도 불구하고, 제1 채널 영역(251)의 측부에 위치한 제1 활물질 필름(220A)의 부분들(221)이 눕혀진 상태가 유지될 수 있다. 제1 활물질 필름(220A)의 부분들(221)이 눕혀진 상태이기 때문에, 이들 사이에 배치된 제1 채널 영역(251) 역시 높이 방향과 소정의 기울기를 가질 수 있다. 예를 들어, 제1 채널 영역(251)의 높이 방향에 대한 경사 각도(Φ3)는 10도 이상 40도 이하일 수 있다.
예를 들어, 블레이드(270)는 소정의 두께를 가질 수 있다. 예를 들어, 블레이드(270)에서 제1 활물질 필름(220A)에 삽입되는 두께(D1)는 전극 구조체(200)의 제1 채널 영역(251)의 폭(W1)의 50배 ~ 200배일 수 있다. 일 예로서, 제1 채널 영역(251)의 폭(W1)이 1 um일 때, 블레이드(270)의 두께(D1)는 100 um일 수 있다.
블레이드(270)의 단부는 뾰족한 형태를 가질 수 있다. 블레이드(270)의 단부가 가지는 각도(θ)는 10도 ~ 30도 일 수 있다.
블레이드(270)의 두께(D1) 또는 단부의 각도(θ)에 따라, 제1 활물질 필름(220A)이 눕혀진 정도 및 제1 채널 영역(251)의 경사 각도가 달라질 수 있다. 예를 들어, 블레이드(270)의 두께(D1)가 상대적으로 작거나 단부의 각도(θ)가 작을 경우, 제1 활물질 필름(220A)에 형성된 제1 채널 영역(251)은 도 7과 같이 높이 방향에 대해 완만한 경사를 가지도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 블레이드(270)의 두께(D1)가 상대적으로 크거나 단부의 각도(θ)가 클 경우, 제1 활물질 필름(220A)에 형성된 제1 채널 영역(251)은 도 8과 같이 높이 방향에 대한 급한 경사를 가지도록 배치될 수 있다.
도 9a를 참조하면, 소정의 블레이드(270)를 이용한 블레이드 스탬핑 공정에 의해 복수의 제1 채널 영역(251)이 높이 방향에 대해 소정의 기울기를 가지게 된다. 이러한 복수의 제1 채널 영역(251)이 형성된 제1 활물질 필름(220A)의 상부는 평평한 형태가 아니며, 지그재그 형태를 가지게 된다.
도 9b를 참조하면, 복수의 제1 채널 영역(251)이 형성된 제1 활물질 필름(220A)의 상부에 제1 활물질을 포함하는 제2 활물질 필름(230A)을 배치한다.
제2 활물질 필름(230A)은 평평한 형태의 필름으로서, 제1 활물질 필름(220A)과 별도로 형성된다. 제2 활물질 필름(230A) 내에는 활물질 분말들이 바인더에 의해 결합되어 있다. 활물질 분말은 후술하는 베이스층(220)을 형성하기 위한 것으로, 양극 활물질인 제1 활물질을 포함할 수 있다.
제1 활물질 필름(220A)의 상부는 전체적으로 평평한 형태가 아니기 때문에, 제1 활물질 필름(220A)의 상부와 제2 활물질 필름(230A) 사이에 제2 채널 영역(252)이 형성된다.
제2 채널 영역(252)의 폭은 제1 채널 영역(251)의 폭보다 크다. 제2 채널 영역(252)의 폭은 제1 채널 영역(251)의 폭의 2배 이상 100 배 이하일 수 있다.
제1 활물질 필름(220A)의 상부에 제2 활물질 필름(230A)을 배치한 상태에서, 제2 활물질 필름(230A)을 제1 활물질 필름(220A)에 접합할 수 있다. 제1 채널 영역(251)이 형성된 제1 활물질 필름(220A)은 등수압 프레스(Warm Isostatic Press)에 의해 제2 활물질 필름(230A)에 접합될 수 있다.
제2 활물질 필름(230A)을 제1 활물질 필름(220A)에 접합시킨 후, 캐리어 필름(260)을 제거할 수 있다.
도 9c를 참조하면, 제2 활물질 필름(230A)이 제1 활물질 필름(220A)의 하부에 위치하도록 접합된 제1 활물질 필름(220A) 및 제2 활물질 필름(230A)의 자세를 변경한다.
제1 활물질 필름(220A) 및 제2 활물질 필름(230A)에 소결(sintering) 공정을 수행함으로써, 실시예에 따른 베이스층(220), 복수의 활물질 플레이트(230) 및 채널(250)을 포함하는 전극 구조체(200)가 제조될 수 있다.
소결 공정은 제1 활물질 필름(220A) 및 제2 활물질 필름(230A)을 소정 온도 및 시간에서 열처리함으로써 수행될 수 있다. 이러한 소결 공정을 통해, 제1 활물질 필름(220A) 및 제2 활물질 필름(230A)의 내부에 있던 바인더가 제거될 수 있다. 이에 따라, 제1 활물질 필름(220A)에서 내부에 있던 바인더가 제거됨으로써 제2 활물질을 포함하는 복수의 활물질 플레이트(230)가 형성될 수 있으며, 제2 활물질 필름(230A)에서 내부에 있던 바인더가 제거됨으로써 제1 활물질을 포함하는 베이스층(220)이 형성될 수 있다.
이상과 같은 소결 공정에 의해 제1 활물질 필름(220A) 및 제2 활물질 필름(230A)은 수축될 수 있으며, 이에 따라, 복수의 활물질 플레이트(230) 사이에 형성되는 제1 채널 영역(251)의 폭은 전술한 블레이드 스탬핑 공정을 통해 형성되는 제1 채널 영역(251)의 폭보다 작을 수 있다.
마지막으로 도 9d를 참조하면, 베이스층(220)의 하면에 전극 집전체층(210)을 형성한다. 베이스층(220)의 하면에 예를 들면 스퍼터링(sputtering) 등을 이용하여 Al, Ni 등과 같은 집전 물질을 증착함으로써 형성될 수 있다.
도 10 및 도 11은 도 9a 내지 9d에 도시된 제조 공정을 통해 형성된 베이스층(220) 및 복수의 활물질 플레이트(230)를 찍은 SEM(Scanning Electron Microscope) 사진이다. 도 10에서는 일 실시예에 따른 제2 채널 영역(252) 및 이에 인접한 부분을 확대 도시하였으며, 도 11에서는 다른 실시예에 따른 제2 채널 영역(252) 및 이에 인접한 부분을 확대 도시하였다. 여기서, 베이스층(220) 및 복수의 활물질 플레이트(230)는 모두 LCO를 활물질로 사용하였다.
도 10을 참조하면, 제1 채널 영역(251)의 폭은 약 1 ㎛이거나 이보다 작은 반면, 제2 채널 영역(252)의 폭은 10 ㎛ 이상으로 측정되었다. 또한, 활물질 플레이트(230)가 높이 방향에 대해 완만한 기울기를 가짐에 따라, 제1 채널 영역(251)이 높이 방향에 대해 완만한 기울기를 가지는 것을 알 수 있다. 그에 따라, 제1 채널 영역(251) 및 제2 채널 영역(252)을 포함하는 채널(250)은 'L자'형상을 가지는 것을 알 수 있다.
도 11을 참조하면, 활물질 플레이트(230)가 높이 방향에 대해 급격한 기울기를 가짐에 따라, 제1 채널 영역(251)이 높이 방향에 대해 급격한 기울기를 가지는 것을 알 수 있다. 그에 따라, 제1 채널 영역(251) 및 제2 채널 영역(252)을 포함하는 채널(250)은 'T자'형상 또는 'y자'형상을 가지는 것을 알 수 있다. 접합 또는 소결 공정을 거치는 동안, 베이스층(220) 및 활물질 플레이트(230)의 일부가 다소 뭉개지는 것을 알 수 있다.
도 12 및 도 13은 활물질 플레이트(230)의 밀도 및 베이스층(220)의 밀도 그리고 채널(250)의 형상에 따라, 단위 면적당 용량이 다르게 나타나는 점을 보여주는 그래프이다. 도 12에서 실선은 단위 면적당 용량을 나타내며, 점선은 밀도를 나타낸다.
도 12 및 도 13에서, a는 활물질 플레이트(230)의 활물질 밀도 및 베이스층(220)의 활물질 밀도 모두 80%이며, 제1 채널 영역(251)과 제2 채널 영역(252)의 폭이 동일한 채널(250)을 가지는 비교예 1에 따른 전극 구조체(200)를 이용한 측정 결과를 나타낸다. 비교예 1에 따른 전극 구조체(200)를 포함하는 이차 전지의 단위 면적당 용량이 6.2 mAh/cm2으로 측정되었다.
도 12 및 도 13에서, b는 활물질 플레이트(230)의 활물질 밀도 및 베이스층(220)의 활물질 밀도 모두 92%이며, 제1 채널 영역(251)과 제2 채널 영역(252)의 폭이 동일한 채널(250)을 가지는 비교예 2에 따른 전극 구조체(200)를 이용한 측정 결과를 나타낸다. 비교예 2에 따른 전극 구조체(200)를 포함하는 이차 전지의 단위 면적당 용량이 5.7 mAh/cm2으로 측정되었다. 비교예 2에 따른 단위 면적당 용량이, 활물질 플레이트(230)의 활물질 밀도 및 베이스층(220)의 활물질 밀도가 더 낮은 비교예 1의 단위 면적당 용량에 비해 더 작게 나타난 주요 이유는, 베이스층(220)의 밀도 증가에 따라 베이스층(220) 내 전해액의 함침이 어려워지며, 그에 따라 제2 채널 영역(252)에서 리튬 이온의 이동 저항이 증가한 것이 원인으로 추정된다.
도 12 및 도 13에서, c는 활물질 플레이트(230)의 활물질 밀도는 92%이며, 베이스층(220)의 활물질 밀도는 80%이며, 제1 채널 영역(251)과 제2 채널 영역(252)의 폭이 동일한 채널(250)을 가지는 비교예 3에 따른 전극 구조체(200)를 이용한 측정 결과를 나타낸다. 비교예 3에서 활물질 플레이트(230) 및 베이스층(220)의 평균 활물질 밀도는 86%이다. 비교예 2에 따른 전극 구조체(200)를 포함하는 이차 전지의 단위 면적당 용량이 6.7 mAh/cm2으로 측정되었다. 비교예 3에 따른 단위 면적당 용량이, 비교예 1 및 비교예 2에 따른 단위 면적당 용량에 비해 더 크게 나타난 이유는, 활물질 플레이트(230)의 활물질 밀도를 크게 하되, 리튬 이온의 이동 저항이 유발되는 베이스층(220)의 활물질 밀도를 작게 함으로써, 베이스층(220) 내 전해액의 함침을 가능하게 한 것이 원인으로 추정된다.
도 12 및 도 13에서, d는 활물질 플레이트(230)의 활물질 밀도 및 베이스층(220)의 활물질 밀도 모두 90%이고, 제2 채널 영역(252)의 폭이 제1 채널 영역(251)보다 큰 채널(250)을 가지는 실시예에 따른 전극 구조체(200)를 이용한 측정 결과를 나타낸다. 실시예에 따른 전극 구조체(200)를 포함하는 이차 전지의 단위 면적당 용량이 7 mAh/cm2 로 측정되었다. 실시예에 따른 단위 면적당 용량이, 비교예 3에 따른 단위 면적당 용량에 비해 크게 나타난 이유는, 베이스층(220)의 활물질 밀도를 증가시키면서도, 폭이 넓은 제2 채널 영역(252)에 의해 베이스층(220)의 리튬 이온의 이동 저항이 증가하는 것을 최소화하였기 때문인 것으로 추정된다.
도 14는 전극 구조체(200)의 채널(250) 형상에 따라 이차 전지의 수명이 다르게 나타나는 점을 보여주는 그래프이다. 도 14에서 b는 상기 비교예 2에 따른 전극 구조체(200)를 포함하는 이차전지의 수명을 나타내며, d는 상기 실시예에 따른 전극 구조체(200)를 포함하는 이차전지의 수명을 나타낸다. 비교예 2 및 실시예에 따른 이차전지에서는, 전극 구조체(200)의 채널(250) 형상을 제외한 나머지 구성은 동일하게 설정하였다.
비교예 2에 따른 전극 구조체(200)를 포함한 이차 전지와 실시예에 따른 전극 구조체(200)를 포함한 이차 전지의 수명을 살펴보면, 실시예에 따른 전극 구조체(200)가 비교예 2에 따른 전극 구조체(200)에 비해 그 수명이 길게 나타남을 알 수 있다.
도 15는 또 다른 예시적인 실시예에 따른 전극 구조체를 도시한 사시도이다. 도 15에 도시된 전극 구조체(300)는 복수의 활물질 플레이트(330)가 길이 방향(Y축 방향)으로도 이격되어 있다는 점을 제외하면 도 1에 도시된 전극 구조체(100)와 동일하다.
도 15를 참조하면, 전극 접전체층(110)의 상면에 베이스층(120)이 마련되어 있으며, 베이스층(120)의 상면에는 복수의 활물질 플레이트(130)가 이격되게 마련되어 있다. 여기서, 복수의 활물질 플레이트(130)는 폭 방향(X축 방향)으로 제1 간격(P1)으로 이격되게 마련되어 있으며, 길이 방향(Y축 방향)으로 제2 간격(P2)으로 이격되게 마련되어 있다.
폭 방향으로 이격된 활물질 플레이트들(130) 사이에는 제1 채널(150A)이 형성될 수 있으며, 길이 방향으로 이격된는 활물질 플레이트들(130) 사이에는 제2 채널(150B)이 형성될 수 있다. 제1 및 제2 채널(150A, 150B) 각각은, 제1 채널 영역(151)과 제1 채널 영역(151)의 폭(W1)보다 큰 폭(W2)를 가지는 제2 채널 영역(152)을 포함한다.
여기서, 제1 및 제2 채널(150A, 150B)의 폭은 0보다 크고 50㎛ 이하가 될 수 있지만, 이에 한정되지는 않는다. 또한, 제1 및 제2 채널(150A, 150B)의 형상은 다양하게 변형될 수 있다. 복수의 활물질 플레이트(130)는 동일한 길이를 가질 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 복수의 활물질 플레이트(130) 중 적어도 일부는 다른 길이를 가질 수도 있다.
도 16은 예시적인 실시예에 따른 이차 전지의 단면을 도시한 것이다.
도 16을 참조하면, 이차 전지(1000)는 복수의 단위 구조체(1510,1520)가 적층된 구조를 가질 수 있다. 도 16에는 이차 전지(1000)가 2개의 제1 및 제2 단위 구조체(1510,1520)가 적층된 구조를 포함하는 경우가 도시되어 있다.
제1 단위 구조체(1510)는 제1 전극 구조체(1110)와, 제1 전극 구조체(1110)의 상면에 마련되는 분리막(1210)과, 분리막(1210)의 상면에 마련되는 제2 전극 구조체(1310)를 포함한다. 여기서, 제1 및 제2 전극 구조체(1110,1310)는 각각 양극 구조체 및 음극 구조체가 될 수 있다.
양극 구조체인 제1 전극 구조체(1110)는 3차원 구조를 가지는 것으로 전술한 실시예들에 기재된 전극 구조체들(100,200,300) 중 어는 하나가 될 수 있다. 제1 전극 구조체(1110)에 대해서는 전술하였으므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
제1 전극 구조체(1110)의 상면에는 분리막(1310)이 마련되어 있으며, 분리막(1310)의 상면에는 제2 전극 구조체(1210)가 마련되어 있다. 음극 구조체인 제2 전극 구조체(1210)는 음극 집전체층(미도시) 및 음극 활물질층(미도시)을 포함할 수 있다.
음극 집전체층은 도전성 금속을 포함할 수 있다. 음극 활물질층은 음극 활물질 및 바인더를 포함할 수 있으며, 이 음극 활물질층 내부에 있는 기공들은 전해액으로 채워질 수 있다. 음극 활물질은 예를 들면, 리튬(Li) 금속과 같이 전기 전도도가 매우 우수한 음극 활물질을 포함허거나 또는 실리콘, 탄소 혹은 산화물 음극을 포함할 수 있다. 하지만 이에 한정되는 것은 아니다.
제1 단위 구조체(1510)의 상면에는 제2 단위 구조체(1520)가 적층되어 있다. 제2 단위 구조체(1520)는 제2 전극 구조체(1220)와, 제2 전극 구조체(1220)의 상면에 마련되는 분리막(1320)과, 분리막(1320)의 상면에 마련되는 제1 전극 구조체(1120)를 포함한다. 여기서, 제1 및 제2 전극 구조체(1120,1220)는 전술한 제1 단위 구조체(1510)의 제1 및 제2 전극 구조체(1110,1210)와 동일하다. 따라서, 제1 및 제2 전극 구조체(1120,1220)는 각각 양극 구조체 및 음극 구조체가 될 수 있다. 한편, 제1 단위 구조체(1510)의 음극 집전체층과 제2 단위 구조체(1520)의 음극 집전체층은 일체로 형성될 수 있다.
이상에서는 이차 전지(1000)가 2개의 단위 구조체(1510,1520)가 적층된 구조를 포함하는 경우가 예시적으로 설명되었다. 그러나, 이에 한정되지 않고 이차 전지는 3개 이상의 단위 구조체가 적층된 구조를 가질 수도 있다.
이상의 예시적인 실시예들에 의하면, 전극을 구성하는 베이스층과 활물질 플레이트들을 소결 공정을 통해 형성하므로, 베이스층 및 활물질 플레이트들은 활물질을 결합시키는 바인더 및 바인더로 인해 낮아지는 전기전도도의 향상을 위해 필요한 도전재를 포함할 필요가 없다. 또한, 베이스층 상에 활물질 플레이트들을 서로 이격되게 마련하여 3차원 구조를 형성함으로써, 높은 이온 전도도를 가지는 전해액을 통해 리튬 이온의 이동을 유도할 수 있으므로, 이온 전도도를 향상시킬 수 있다. 이온전도도가 향상되면 활물질 플레이트들의 높이를 증대시킬 수 있으므로 전류 밀도를 향상시킬 수 있다.
또한, 채널에서 베이스층에 인접한 제2 채널 영역의 폭이 제1 채널 영역의 폭보다 크게 함으로써, 베이스층 내부에서 전극 집전체층 쪽으로 리튬 이온의 이동을 효과적으로 유도함으로써, 이온 전도도를 향상시킬 수 있다. 이상과 같은 3차원 구조의 전극 구조체를 적용하면 높은 에너지 밀도를 가지는 이차 전지를 구현할 수 있다.
100, 200 : 전극 구조체
110, 210 : 전극 집전체층
120, 220 : 베이스층
130, 230 : 활물질 플레이트
150, 250 : 채널
151, 251 : 제1 채널 영역
152, 252 : 제2 채널 영역
220A :제1 활물질 필름
230A : 제2 활물질 필름
260 : 캐리어 필름
270 : 블레이드
1000 : 이차 전지
1100 : 제1 전극 구조체
1200 : 제2 전극 구조체
1300 : 분리막
110, 210 : 전극 집전체층
120, 220 : 베이스층
130, 230 : 활물질 플레이트
150, 250 : 채널
151, 251 : 제1 채널 영역
152, 252 : 제2 채널 영역
220A :제1 활물질 필름
230A : 제2 활물질 필름
260 : 캐리어 필름
270 : 블레이드
1000 : 이차 전지
1100 : 제1 전극 구조체
1200 : 제2 전극 구조체
1300 : 분리막
Claims (20)
- 제1 활물질을 포함하는 베이스층;
상기 베이스층의 일면에 서로 이격되게 마련되는 것으로, 제2 활물질을 포함하는 복수의 활물질 플레이트; 및
상기 복수의 활물질 플레이트 사이에 마련된 채널;을 포함하며,
상기 채널은,
인접한 상기 복수의 활물질 플레이트에 의해 정의된 제1 채널 영역과,
상기 제1 채널 영역에 연결되며, 인접한 상기 복수의 활물질 플레이트와 상기 베이스층에 의해 정의되는 제2 채널 영역을 포함하며,
상기 제2 채널 영역의 폭은 상기 제1 채널 영역의 폭보다 큰, 전극 구조체. - 제 1 항에 있어서,
상기 복수의 활물질 플레이트는 상기 베이스층 상에 비스듬히 배치된, 전극 구조체. - 제 1 항에 있어서,
상기 제1 채널 영역은 제1 방향에 따른 높이와, 상기 제1 방향과 수직인 제2 방향에 따른 폭과, 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향과 수직인 제3 방향으로 길이를 가지며,
상기 제1 채널 영역은 상기 제1 방향에 대해 소정의 기울기를 가지는, 전극 구조체. - 제 3 항에 있어서,
상기 제1 채널 영역의 상기 제1 방향에 대한 경사 각도는 10도 이상 40도 이하인, 전극 구조체. - 제 1 항에 있어서,
상기 베이스층의 활물질 밀도는 상기 활물질 플레이트의 활물질 밀도와 동일하거나 큰, 전극 구조체. - 제 1 항에 있어서,
상기 베이스층에 대한 상기 제1 활물질의 체적분율(volume fraction)은 65% 이상 100% 이하이며,
상기 활물질 플레이트에 대한 상기 제2 활물질의 체적분율은 65% 이상 100% 이하인 전극 구조체. - 제 1 항에 있어서,
상기 제2 채널 영역의 폭은 상기 제1 채널 영역의 폭의 2배 이상 100 배 이하인 전극 구조체. - 제 1 항에 있어서,
상기 활물질 플레이트의 높이는 상기 활물질 플레이트의 상기 폭보다 크며,
상기 제1 채널 영역의 폭은 상기 활물질 플레이트의 폭보다 작은, 전극 구조체. - 제 1 항에 있어서,
상기 제1 및 제2 활물질은 양극 활물질을 포함하는 전극 구조체. - 캐리어 필름 상에 제1 활물질 필름을 배치하는 단계;
상기 제1 활물질 필름에 복수의 제1 채널 영역을 소정 깊이로 형성하는 단계;
상기 복수의 제1 채널 영역이 형성된 상기 제1 활물질 필름 상에 제2 활물질 필름을 배치하여, 제1 활물질 필름과 제2 활물질 필름 사이에 제2 채널 영역을 형성하는 단계;
상기 제2 활물질 필름 및 상기 복수의 채널이 형성된 제1 활물질 필름을 소결(sintering)하여, 베이스층과 상기 베이스층의 일면에 마련되는 복수의 활물질 플레이트와 상기 복수의 활물질 플레이트 사이에 마련된 채널을 형성하는 단계;를 포함하는 전극 구조체의 제조방법. - 제10항에 있어서,
상기 복수의 제1 채널 영역은 블레이드 스탬핑 공정을 통해 형성되며,
상기 복수의 제1 채널 영역이 상기 블레이드 스탬핑 공정에 의해 형성되는 과정에서, 제1 채널 영역의 측부에 배치된 제1 활물질 필름의 부분이 눕혀지는, 전극 구조체의 제조방법. - 제 11 항에 있어서,
눕혀진 상기 제1 활물질 필름의 부분은 높이 방향에 대해 소정의 기울기를 가지는, 전극 구조체의 제조방법. - 제 12 항에 있어서,
상기 제2 채널 영역의 폭은 상기 제1 채널 영역의 폭보다 큰, 전극 구조체의 제조방법. - 제 10 항에 있어서,
상기 제1 활물질 필름 및 상기 제2 활물질 필름은 바인더를 포함하고, 상기 제1 활물질 필름 및 상기 제2 활물질 필름의 소결에 의해 상기 바인더가 제거되는 전극 구조체의 제조방법. - 서로 이격되게 마련되는 제1 및 제2 전극 구조체;
상기 제1 및 제2 전극 구조체 사이에 마련되는 분리막;을 포함하고,
상기 제1 전극 구조체는,
제1 활물질을 포함하는 베이스층;
상기 베이스층의 일면에 서로 이격되게 마련되는 것으로, 제2 활물질을 포함하는 복수의 활물질 플레이트; 및
상기 복수의 활물질 플레이트 사이에 마련된 채널;을 포함하며,
상기 채널은,
인접한 상기 복수의 활물질 플레이트에 의해 정의된 제1 채널 영역과,
상기 제1 채널 영역에 연결되며, 인접한 상기 복수의 활물질 플레이트와 상기 베이스층에 의해 정의되는 제2 채널 영역을 포함하며,
상기 제2 채널 영역의 폭은 상기 제1 채널 영역의 폭보다 큰, 이차 전지. - 제 15 항에 있어서,
상기 복수의 활물질 플레이트는 상기 베이스층 상에 비스듬히 배치된, 이차 전지. - 제 16 항에 있어서,
상기 제1 채널 영역은 제1 방향에 따른 높이와, 상기 제1 방향과 수직인 제2 방향에 따른 폭과, 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향과 수직인 제3 방향으로 길이를 가지며,
상기 제1 채널 영역은 상기 제1 방향에 대해 소정의 기울기를 가지는, 이차 전지. - 제 17 항에 있어서,
상기 제1 채널 영역의 상기 제1 방향에 대한 경사 각도는 10도 이상 40도 이하인, 이차 전지. - 제 15 항에 있어서,
상기 베이스층의 활물질 밀도는 상기 활물질 플레이트의 활물질 밀도와 동일하거나 큰, 이차 전지. - 제 15 항에 있어서,
상기 베이스층에 대한 상기 제1 활물질의 체적분율(volume fraction)은 65% 이상 100% 이하이며,
상기 활물질 플레이트에 대한 상기 제2 활물질의 체적분율은 65% 이상 100% 이하인 이차 전지.
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