KR20200141306A - Multilayer body for lithium air battery and pouch type lithium air battery using the same - Google Patents

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김원근
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Abstract

The present invention relates to a laminate for a lithium air battery and a pouch-type lithium air battery using the same and, more particularly, to a laminate for a lithium air battery and a pouch-type lithium air battery using the same, wherein the laminate for a lithium air battery uses a metal woven layer instead of a bipolar plate, but reduces the number of separators and positive electrode current collectors by stacking unit cells in a parallel manner to improve energy density per mass and energy density per volume. Moreover, electron conduction and air permeation to the side are possible to improve a capacity of the battery, and the life of the battery is improved by an application of an exterior material which selectively transmits only oxygen.

Description

리튬공기전지용 적층체 및 이를 이용한 파우치형 리튬공기전지{MULTILAYER BODY FOR LITHIUM AIR BATTERY AND POUCH TYPE LITHIUM AIR BATTERY USING THE SAME}Laminate for lithium air battery and pouch type lithium air battery using the same {MULTILAYER BODY FOR LITHIUM AIR BATTERY AND POUCH TYPE LITHIUM AIR BATTERY USING THE SAME}

본 발명은 질량당 에너지밀도 및 부피당 에너지밀도가 향상되어 전지의 용량 및 수명특성이 우수한 리튬공기전지용 적층체 및 이를 이용한 파우치형 리튬공기전지에 관한 것이다.The present invention relates to a stacked body for a lithium air battery having an improved energy density per mass and an energy density per volume and excellent in capacity and life characteristics of the battery, and a pouch-type lithium air battery using the same.

리튬공기전지는 리튬이온 이차전지의 양극 활물질을 공기로 대체한 전지로서, 에너지밀도가 기존의 양극 활물질을 사용한 리튬이온 이차전지보다 10배나 높고, 방전 중 환원반응 원료로써 공기 중에 포함된 산소를 이용하게 되어 양극 및 전체 전지의 무게를 현저히 줄일 수 있다는 장점이 있다.A lithium air battery is a battery that replaces the positive electrode active material of a lithium ion secondary battery with air. Its energy density is 10 times higher than that of a lithium ion secondary battery using the existing positive electrode active material, and uses oxygen contained in air as a raw material for reduction reaction during discharge. Thus, there is an advantage that the weight of the positive electrode and the entire battery can be significantly reduced.

이러한 리튬공기전지의 경우 파우치형, 원통형, 코인형 등으로 형성되며, 양극 부분에만 공기가 통할 수 있도록 구멍을 뚫어 놓은 형태를 벗어나지 못하고 있다. 이 중에서 파우치형 리튬공기전지는 다양한 형태로 제조가 가능하며, 높은 질량당 에너지 밀도를 구현할 수 있는 장점이 있다. In the case of such a lithium-air battery, it is formed in a pouch type, a cylinder type, a coin type, etc., and has not deviated from a shape in which a hole is made so that air can pass through only the positive electrode. Among them, the pouch type lithium air battery can be manufactured in various forms and has the advantage of realizing a high energy density per mass.

그러나 파우치형 리튬공기전지는 파우치에 양극에 산소유입 홀을 만들어 제작하는데, 상기 홀로부터 전해질이 누출 또는 휘발되는 문제가 있고, 상기 홀에 의해 압축 성형이 어려운 문제가 있다. 이로 인해 에너지밀도가 낮고 대면적화가 어려운 문제가 있다. 또한, 산소 유입 이외에도 대기 중의 수분과 이산화탄소, 질소 등의 가스가 유입되어 전지열화의 부반응을 일으키는 문제가 있다. 이에 따라 대기 중에서는 리튬공기전지의 구동이 어려워 제습 시스템 또는 순수 산소가스통이 구비되어야 하는 번거로움이 있다. However, the pouch type lithium air battery is manufactured by making an oxygen inflow hole in the positive electrode in the pouch, and there is a problem in that the electrolyte leaks or volatilizes from the hole, and compression molding is difficult due to the hole. Due to this, there is a problem in that the energy density is low and it is difficult to make a large area. In addition, in addition to the introduction of oxygen, there is a problem that moisture in the atmosphere and gases such as carbon dioxide and nitrogen are introduced to cause a side reaction of battery deterioration. Accordingly, it is difficult to drive the lithium air battery in the atmosphere, so that a dehumidification system or a pure oxygen gas cylinder must be provided.

한편, 전지를 적층하는 방식으로는 일반적으로 병렬 및 직렬방식이 있다. 병렬 방식은 집전체의 양면에 동일한 극의 전극합재가 위치하면서, 양극 및 음극이 적층되는 바이레이어(Bilayer) 전극이 적층된 구조이다. 또한, 직렬 방식은 집전체의 일면에 양극합재, 반대면에 음극합재가 형성되어 있는 바이폴라(Bipolar) 전극이 적층된 구조를 갖는다.Meanwhile, as a method of stacking batteries, there are generally parallel and serial methods. The parallel method is a structure in which an electrode mixture of the same pole is located on both sides of a current collector, and a bilayer electrode on which an anode and a cathode are stacked is stacked. In addition, the series method has a structure in which a positive electrode mixture is formed on one surface of a current collector and a bipolar electrode in which a negative electrode mixture is formed on the opposite surface is stacked.

여기서, 양극 합재란 적어도 양극 활물질을 포함하며 추가로 도전재, 바인더 및 전해질을 포함하는 층을 의미하고, 마찬가지로 음극합재란, 적어도 음극 활물질을 포함하며, 추가로 도전재, 바인더 및 전해질을 포함하는 층을 의미한다.Here, the positive electrode mixture refers to a layer including at least a positive electrode active material and additionally including a conductive material, a binder, and an electrolyte, and similarly, the negative electrode mixture includes at least a negative electrode active material, and additionally includes a conductive material, a binder, and an electrolyte. Means layer.

특히, 바이폴라 전극이 적층된 구조의 직렬 전지는 바이폴라 플레이트인 분리판을 통해 공기가 확산된다. 그러나 분리판은 금속 소재를 사용할 경우 질량당 에너지 밀도가 감소하는 문제가 있고, 탄소계 소재를 사용할 경우 공기의 측면투과나 금속 집전이 어려운 문제가 있다. 또한, 이러한 분리판은 부피 또한 크기 때문에 부피당 에너지밀도가 감소하는 문제가 있다.Particularly, in a series battery having a structure in which bipolar electrodes are stacked, air is diffused through a separator which is a bipolar plate. However, the separator has a problem that the energy density per mass decreases when a metallic material is used, and when a carbon-based material is used, there is a problem in that it is difficult to penetrate the side of air or collect metal. In addition, since such a separator has a large volume, there is a problem that the energy density per volume decreases.

한국공개특허 제2016-0071799호Korean Patent Publication No. 2016-0071799

상기와 같은 문제 해결을 위하여, 본 발명은 질량당 에너지밀도 및 부피당 에너지밀도가 향상된 파우치형 리튬공기전지를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.In order to solve the above problems, an object of the present invention is to provide a pouch-type lithium air battery with improved energy density per mass and energy density per volume.

또한, 본 발명은 전지의 용량 및 수명특성이 향상된 파우치형 리튬공기전지의 제조방법을 제공하는 것을 그 목적을 한다.In addition, an object of the present invention is to provide a method of manufacturing a pouch-type lithium air battery with improved capacity and life characteristics of the battery.

본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않는다. 본 발명의 목적은 이하의 설명으로 보다 분명해 질 것이며, 특허청구범위에 기재된 수단 및 그 조합으로 실현될 것이다.The object of the present invention is not limited to the object mentioned above. The object of the present invention will become more apparent from the following description, and will be realized by the means described in the claims and combinations thereof.

본 발명은 음극; 양극; 및 상기 음극과 양극 사이에 개재되는 분리막;이 구비된 단위셀을 포함하고, 상기 단위셀이 양극 집전체로서 금속직조층을 개재하여 적층된 것이며, 상기 금속직조층의 구조는 복수의 금속섬유인 종선 및 횡선이 상하 직각으로 교차된 평직; 복수의 금속섬유인 종선 및 횡선이 서로 2선 이상 상하 교차된 능직; 및 이들의 혼합;으로 이루어진 군에서 선택된 것인 리튬공기전지용 적층체를 제공한다.The present invention is a cathode; anode; And a unit cell provided with a separator interposed between the negative electrode and the positive electrode, wherein the unit cells are stacked through a metal woven layer as a positive electrode current collector, and the structure of the metal woven layer is a plurality of metal fibers. Plain weave with vertical and horizontal lines intersecting at right angles up and down; A twill weave in which a plurality of metal fibers, such as vertical and horizontal lines, cross each other up and down at least two lines; And a mixture thereof; it provides a laminate for a lithium air battery that is selected from the group consisting of.

상기 적층체는 상기 금속직조층의 양면에 양극이 위치하는 바이-레이어 구조를 포함하는 것일 수 있다.The laminate may include a bi-layer structure in which anodes are located on both surfaces of the metal woven layer.

상기 적층체는 두 개의 단위셀을 포함하고, 상기 단위셀은 양극이 상기 금속직조층에 맞닿는 상태로 적층된 것일 수 있다.The laminate may include two unit cells, and the unit cells may be stacked with an anode in contact with the metal woven layer.

상기 금속섬유는, 섬유직경이 0.025 ~ 0.05 mm인 것일 수 있다.The metal fiber may have a fiber diameter of 0.025 to 0.05 mm.

상기 금속섬유는 알루미늄, 니켈, 티타늄, 스테인레스 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 것일 수 있다.The metal fiber may be selected from the group consisting of aluminum, nickel, titanium, stainless steel, and combinations thereof.

상기 금속직조층은 두께가 10 ~ 100 ㎛이고, 기공크기가 25 ~ 80 ㎛인 것일 수 있다.The metal woven layer may have a thickness of 10 to 100 μm and a pore size of 25 to 80 μm.

상기 금속직조층은 기공률이 80 ~ 100 %이고, 면중량이 50 ~ 1000 g/m2인 것일 수 있다.The metal woven layer may have a porosity of 80 to 100% and a surface weight of 50 to 1000 g/m 2 .

한편, 본 발명은 상기 적층체를 1 이상 포함하는 것인 파우치형 리튬공기전지를 제공한다.On the other hand, the present invention provides a pouch-type lithium-air battery comprising one or more of the laminate.

상기 파우치형 리튬공기전지는 상기 적층체를 수용하여 실링하는 외장재;를 더 포함할 수 있다.The pouch type lithium air battery may further include an exterior material receiving and sealing the laminate.

상기 외장재는 제1 외장재로 이루어지거나 제1 외장재 및 제2 외장재로 이루어진 것일 수 있다.The exterior material may be formed of a first exterior material or may be formed of a first exterior material and a second exterior material.

상기 적층체의 전면이 제1 외장재로 실링된 구조이거나, 상기 적층체의 전면을 제1 외장재로 실링하되 상기 금속직조층의 기공이 노출되지 않은 측면은 제2 외장재로 실링되는 구조인 것일 수 있다.The entire surface of the laminate may be sealed with a first exterior material, or the entire surface of the laminate may be sealed with a first exterior material, but a side surface of the metal woven layer to which pores are not exposed may be sealed with a second exterior material. .

상기 제1 외장재는 산소투과막 및 상기 산소투과막의 일면에 형성되는 수지층을 포함하는 것일 수 있다.The first exterior material may include an oxygen permeable film and a resin layer formed on one surface of the oxygen permeable film.

상기 산소투과막은 폴리에틸렌테레프탈레이트(Polyethyleneterephthalate, PET), 고밀도 폴리에틸렌(High　Density　Polyethylene,　HDPE), 폴리테트라플루오로에틸렌(Polytetrafluoroethylene) 및 폴리메틸메타크릴레이트(Polymethylmethacrylate)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 재질로 이루어진 것일 수 있다.The oxygen permeable membrane is made of at least one material selected from the group consisting of polyethylene terephthalate (PET), high density polyethylene (High 　Density 　Polyethylene, 　HDPE), polytetrafluoroethylene, and polymethylmethacrylate. It may have been done.

상기 수지층은 변성 폴리프로필렌(Modified Polypropylene), 폴리프로필렌-부틸렌-에틸렌삼원공중합체(Polypropylene-Butylene-Ethylene Terpolymer) 또는 이들의 혼합물인 것일 수 있다.The resin layer may be a modified polypropylene, a polypropylene-butylene-ethylene terpolymer, or a mixture thereof.

상기 수지층은 상기 산소투과막의 일면의 전면부 또는 양 가장자리부에 형성되는 것일 수 있다.The resin layer may be formed on the front side or both edges of one surface of the oxygen permeable membrane.

상기 제2 외장재는 알루미늄 재질로 이루어진 것일 수 있다.The second exterior material may be made of an aluminum material.

상기 외장재는 기공크기가 8 ~ 28 ㎛인 복수개의 기공으로 이루어진 것일 수 있다.The exterior material may be made of a plurality of pores having a pore size of 8 to 28 μm.

상기 외장재는 산소투과율이 5,000 ~ 15,000 cc/day이고, 수분투과율이 1 g/m2d 이하인 것일 수 있다.The exterior material may have an oxygen permeability of 5,000 to 15,000 cc/day and a moisture permeability of 1 g/m 2 d or less.

본 발명에 따른 리튬공기전지용 적층체는 금속직조층을 바이폴라 플레이트 대신 사용하되 단위셀을 병렬 방식으로 적층함으로써 분리판 및 양극 집전체의 수를 감소시켜 질량당 에너지밀도 및 부피당 에너지밀도를 향상시키는 동시에 제조비용을 절감할 수 있다.The laminate for a lithium air battery according to the present invention uses a metal woven layer instead of a bipolar plate, but by stacking unit cells in a parallel manner, the number of separators and positive electrode current collectors is reduced, thereby improving the energy density per mass and energy density per volume. Manufacturing cost can be reduced.

또한, 본 발명에 따른 파우치형 리튬공기전지는 금속직조층을 사용함으로써 전자전도 및 측면으로의 공기 투과가 가능하여 전지의 용량을 향상시킬 수 있다.In addition, the pouch-type lithium-air battery according to the present invention can improve the capacity of the battery by using a metal woven layer to allow electron conduction and air permeation to the side.

또한, 본 발명에 따른 파우치형 리튬공기전지는 산소만을 선택적으로 투과시키는 복수개의 미세기공이 형성된 외장재를 사용하여 적층체를 밀봉함으로써 산소투과율은 크게 증대시켜 수명특성을 향상시킬 수 있다. In addition, the pouch-type lithium-air battery according to the present invention can improve life characteristics by significantly increasing the oxygen permeability by sealing the stacked body using an exterior material having a plurality of micropores that selectively transmits only oxygen.

본 발명의 효과는 이상에서 언급한 효과로 한정되지 않는다. 본 발명의 효과는 이하의 설명에서 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 할 것이다.The effects of the present invention are not limited to the effects mentioned above. It should be understood that the effects of the present invention include all effects that can be inferred from the following description.

도 1은 본 발명에 따른 금속직조층의 평직 구조를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 금속직조층의 능직 구조를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 금속직조층의 평첩직 구조를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 금속직조층의 능첩직 구조를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 금속직조층의 역평첩직 구조를 나타낸 도면이다.
도 6a는 본 발명에 따른 단위셀이 2개 적층된 파우치형 리튬공기전지의 일 예를 보여주는 단면도이다.
도 6b는 본 발명에 따른 단위셀이 10개 적층된 파우치형 리튬공기전지의 단면도이다.
도 7은 본 발명의 실시예 3에서 제조된 파우치형 리튬공기전지의 평면을 나타낸 사진이다.
도 8a는 본 발명의 실시예 3에서 제조된 파우치형 리튬공기전지의 측면을 나타낸 사진이다.
도 8b는 본 발명의 비교예 1에서 제조된 파우치형 리튬공기전지의 측면을 나타낸 사진이다.
도 9는 본 발명의 비교예 1에서 제조된 파우치형 리튬공기전지의 충방전 특성을 나타낸 그래프이다.
도 10은 본 발명의 비교예 2에서 제조된 파우치형 리튬공기전지의 충방전 특성을 나타낸 그래프이다.
도 11은 본 발명의 실시예 1에서 제조된 파우치형 리튬공기전지의 충방전 특성을 나타낸 그래프이다.
도 12는 본 발명의 실시예 2에서 제조된 파우치형 리튬공기전지의 충방전 특성을 나타낸 그래프이다.
도 13은 본 발명의 실시예 3에서 제조된 파우치형 리튬공기전지의 충방전 특성을 나타낸 그래프이다.1 is a view showing a plain weave structure of a metal woven layer according to the present invention.
2 is a view showing the twill weave structure of the metal woven layer according to the present invention.
Figure 3 is a view showing the structure of the metal weave layer according to the present invention.
4 is a view showing the structure of the twill weave of the metal woven layer according to the present invention.
5 is a view showing an anti-flat weave structure of the metal woven layer according to the present invention.
6A is a cross-sectional view showing an example of a pouch-type lithium air battery in which two unit cells are stacked according to the present invention.
6B is a cross-sectional view of a pouch-type lithium air battery in which 10 unit cells are stacked according to the present invention.
7 is a photograph showing a plan view of the pouch-type lithium air battery prepared in Example 3 of the present invention.
8A is a photograph showing the side of the pouch-type lithium air battery prepared in Example 3 of the present invention.
8B is a photograph showing a side view of a pouch-type lithium air battery prepared in Comparative Example 1 of the present invention.
9 is a graph showing charge and discharge characteristics of the pouch-type lithium air battery prepared in Comparative Example 1 of the present invention.
10 is a graph showing charge and discharge characteristics of the pouch-type lithium air battery prepared in Comparative Example 2 of the present invention.
11 is a graph showing charge and discharge characteristics of the pouch-type lithium air battery prepared in Example 1 of the present invention.
12 is a graph showing charge/discharge characteristics of the pouch-type lithium air battery prepared in Example 2 of the present invention.
13 is a graph showing charge and discharge characteristics of the pouch-type lithium air battery prepared in Example 3 of the present invention.

이상의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 통상의 기술자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.The above objects, other objects, features, and advantages of the present invention will be easily understood through the following preferred embodiments related to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein and may be embodied in other forms. Rather, the embodiments introduced herein are provided so that the disclosed contents may be thorough and complete, and the spirit of the present invention may be sufficiently conveyed to those skilled in the art.

각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.In describing each drawing, similar reference numerals have been used for similar elements. In the accompanying drawings, the dimensions of the structures are shown to be enlarged than actual for clarity of the present invention. Terms such as first and second may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. These terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another component. For example, without departing from the scope of the present invention, a first element may be referred to as a second element, and similarly, a second element may be referred to as a first element. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise.

본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "상에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "하부에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.In this specification, terms such as "comprise" or "have" are intended to designate the presence of features, numbers, steps, actions, components, parts, or a combination thereof described in the specification, but one or more other features. It is to be understood that the presence or addition of elements or numbers, steps, actions, components, parts, or combinations thereof, does not preclude in advance the possibility of being added. Further, when a part such as a layer, film, region, plate, etc. is said to be "on" another part, this includes not only the case where the other part is "directly above", but also the case where there is another part in the middle. Conversely, when a part such as a layer, a film, a region, or a plate is said to be "under" another part, this includes not only the case where the other part is "directly below", but also the case where there is another part in the middle.

달리 명시되지 않는 한, 본 명세서에서 사용된 성분, 반응 조건, 폴리머 조성물 및 배합물의 양을 표현하는 모든 숫자, 값 및/또는 표현은, 이러한 숫자들이 본질적으로 다른 것들 중에서 이러한 값을 얻는 데 발생하는 측정의 다양한 불확실성이 반영된 근사치들이므로, 모든 경우 "약"이라는 용어에 의해 수식되는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 기재에서 수치범위가 개시되는 경우, 이러한 범위는 연속적이며, 달리 지적되지 않는 한 이러한 범위의 최소값으로부터 최대값이 포함된 상기 최대값까지의 모든 값을 포함한다. 더 나아가, 이러한 범위가 정수를 지칭하는 경우, 달리 지적되지 않는 한 최소값으로부터 최대값이 포함된 상기 최대값까지를 포함하는 모든 정수가 포함된다.Unless otherwise specified, all numbers, values, and/or expressions expressing quantities of ingredients, reaction conditions, polymer compositions, and formulations used herein are those that occur in obtaining such values, among other things essentially. Since they are approximations that reflect the various uncertainties of the measurement, it should be understood as being modified in all cases by the term "about". In addition, when numerical ranges are disclosed herein, such ranges are continuous and, unless otherwise indicated, include all values from the minimum value of such range to the maximum value including the maximum value. Furthermore, when this range refers to an integer, all integers from the minimum value to the maximum value including the maximum value are included, unless otherwise indicated.

이하에서는 본 발명을 하나의 실시예로 더욱 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail in one embodiment.

기존의 바이폴라 리튬공기전지는 바이폴라 플레이트인 분리판을 사이에 두고 단위셀이 직렬 방식으로 적층된 구조로 이루어져 있다. 상기 분리판은 공기 확산과 집전을 위해서 적층된다. 또한, 가스확산층으로 탄소섬유층이 포함되며 직렬 연결로 인해 단위셀마다 집전체가 필수로 포함되는 구조로 이루어진다. 그러나 이러한 구조는 무게가 무겁고 부피가 큰 복수개의 분리판, 가스확산층 및 집전체를 포함하고 있어 질량당 에너지밀도 및 부피당 에너지밀도가 감소하는 문제가 있다.Existing bipolar lithium air batteries have a structure in which unit cells are stacked in a series manner with a bipolar plate, a separator, interposed therebetween. The separating plate is stacked for air diffusion and current collection. In addition, a carbon fiber layer is included as a gas diffusion layer, and a current collector is essentially included in each unit cell due to series connection. However, such a structure has a problem in that the energy density per mass and the energy density per volume are decreased because the weight is heavy and includes a plurality of bulky separators, gas diffusion layers, and a current collector.

본 발명에서는 이러한 문제를 개선하기 위해 집전 및 가스확산이 가능한 금속직조층(110)을 바이폴라 플레이트 대신 사용하되 단위셀을 병렬 방식으로 적층한 리튬공기전지용 적층체를 제조하였다. 이로써 본 발명의 리튬공기전지용 적층체의 금속직조층(110)은 분리판을 삭제하고 가스확산층 및 양극 집전체의 역할을 동시에 수행하여 이들의 수를 감소시켜 제조비용을 절감할 수 있고 얇고 가벼워 질량당 에너지밀도 및 부피당 에너지밀도를 향상시킬 수 있다.In the present invention, in order to improve this problem, a metal woven layer 110 capable of collecting and dispersing gas was used instead of a bipolar plate, but a laminate for a lithium air battery was prepared in which unit cells were stacked in a parallel manner. Thereby, the metal woven layer 110 of the laminate for a lithium-air battery of the present invention eliminates the separating plate and simultaneously plays the role of a gas diffusion layer and a positive electrode current collector, reducing the number of them, thereby reducing manufacturing cost, and is thin and light. The energy density per volume and the energy density per volume can be improved.

또한, 본 발명에 따른 파우치형 리튬공기전지(100)는 금속직조층(110)을 사용함으로써 전자전도 및 측면으로의 공기 투과가 가능하여 전지의 용량을 향상시킬 수 있다. 그뿐만 아니라 산소만을 선택적으로 투과시키는 복수 개의 미세기공이 형성된 외장재(160)를 사용하여 적층체를 밀봉함으로써 산소투과율은 크게 증대시켜 수명특성을 향상시킬 수 있다.In addition, the pouch-type lithium air battery 100 according to the present invention can improve the capacity of the battery by using the metal woven layer 110 to allow electron conduction and air permeation to the side. In addition, by sealing the laminate using the exterior material 160 having a plurality of micropores that selectively transmits only oxygen, oxygen permeability can be greatly increased, thereby improving lifespan characteristics.

본 발명은 리튬공기전지용 적층체 및 이를 이용한 파우치형 리튬공기전지(100)에 관한 것이다. 보다 상세하게는 본 발명의 리튬공기전지용 적층체는 음극(140); 양극(120); 및 상기 음극(140)과 양극(120) 사이에 개재되는 분리막(130);이 구비된 단위셀을 포함하고, 상기 단위셀이 금속직조층(110)을 개재하여 적층된 것이며, 상기 금속직조층(110)의 구조는 복수의 금속섬유인 종선 및 횡선이 상하 직각으로 교차된 평직; 또는 복수의 금속섬유인 종선 및 횡선이 서로 2선 이상 상하 교차된 능직;및 이들의 혼합;으로 이루어진 군에서 선택된것일 수 있다.The present invention relates to a laminate for a lithium air battery and a pouch-type lithium air battery 100 using the same. More specifically, the laminate for a lithium air battery of the present invention includes a negative electrode 140; Anode 120; And a unit cell provided with a separator 130 interposed between the cathode 140 and the anode 120, wherein the unit cells are stacked through a metal woven layer 110, and the metal woven layer The structure of (110) is a plain weave in which vertical and horizontal lines, which are a plurality of metal fibers, are crossed at right angles up and down; Alternatively, a plurality of metal fibers, such as a vertical line and a horizontal line, cross over two or more vertical lines with each other; and a mixture thereof; may be selected from the group consisting of.

상기 적층체는 두 개의 단위셀을 포함하고, 상기 단위셀은 양극(120)이 상기 금속직조층(110)에 맞닿는 상태로 적층된 것일 수 있다. 기존의 바이폴라 리튬공기전지는 단위셀이 바이폴라 플레이트를 사이에 두고 직렬 방식으로 적층한 구조였다. 그러나 본 발명의 리튬공기전지용 적층체는 금속직조층(110)을 사이에 두고 두 개의 단위셀이 같은 전극끼리 맞닿는 형태의 병렬 방식으로 적층한 구조이다. 이러한 구조의 리튬공기전지용 적층체는 기존 직렬 방식과 비교하여 부품수와 제조비용을 절감할 수 있고 가벼워 질량당 에너지밀도 및 부피당 에너지밀도를 향상시킬 수 있는 이점이 있다.The stacked body may include two unit cells, and the unit cells may be stacked with the anode 120 in contact with the metal woven layer 110. Conventional bipolar lithium air batteries have a structure in which unit cells are stacked in a series manner with a bipolar plate interposed therebetween. However, the laminate for a lithium-air battery of the present invention has a structure in which two unit cells are stacked in a parallel manner in which the same electrodes contact each other with a metal woven layer 110 therebetween. The stacked body for a lithium air battery having such a structure has the advantage of reducing the number of parts and manufacturing cost compared to the conventional series method, and improving the energy density per mass and energy density per volume because it is light.

상기 단위셀 사이에 개재된 금속직조층(110)은 그 구조가 복수의 금속섬유인 종선 및 횡선이 상하 직각으로 교차된 평직; 또는 복수의 금속섬유인 종선 및 횡선이 서로 2선 이상 상하 교차된 능직;인 것일 수 있다.The metal woven layer 110 interposed between the unit cells includes a plain weave in which vertical and horizontal lines of a plurality of metal fibers are crossed at right angles up and down; Alternatively, a plurality of metal fibers, such as a vertical line and a horizontal line, are twill weave in which at least two lines are crossed up and down.

도 1은 본 발명에 따른 금속직조층의 평직 구조를 나타낸 도면이다. 이를 참조하면, 평직 구조(10)는 복수의 금속섬유인 종선(11) 및 횡선(12)이 상하 직각으로 교차하여 직조된 구조를 보여준다. 상기 금속직조층의 평직 구조(10)는 측면에 복수개의 기공을 포함하고 있어 측면으로의 공기 확산을 확보할 수 있는 이점이 있다.1 is a view showing a plain weave structure of a metal woven layer according to the present invention. Referring to this, the plain weave structure 10 shows a structure in which a plurality of metal fibers, such as a vertical line 11 and a horizontal line 12, cross vertically and at right angles to be woven. The plain weave structure 10 of the metal woven layer includes a plurality of pores on the side surface, and thus there is an advantage of securing air diffusion to the side surface.

도 2는 본 발명에 따른 금속직조층의 능직 구조를 나타낸 도면이다. 이를 참조하면, 능직 구조(20)는 복수의 금속섬유인 종선(21) 및 횡선(22)이 서로 2선 이상 상하 교차하여 직조된 구조를 보여준다. 상기 금속직조층의 능직 구조(20)는 상기와 마찬가지로 측면에 복수개의 기공을 포함하고 있어 측면으로의 공기 확산을 가능케 할 수 있다.2 is a view showing the twill weave structure of the metal woven layer according to the present invention. Referring to this, the twill structure 20 shows a structure in which a plurality of metal fibers, such as a vertical line 21 and a horizontal line 22, are woven by crossing two or more lines up and down. Like the above, the twill structure 20 of the metal woven layer includes a plurality of pores on the side surface, so that air diffusion to the side surface may be possible.

도 3은 본 발명에 따른 금속직조층(110)의 평첩직 구조를 나타낸 도면이다. 이를 참조하면, 평첩직 구조(30)는 직조방식이 기본은 평직 형태이나 복수의 금속섬유인 종선(31)이 횡선(32)보다 두껍다. 이에 따라 종선(31)에 비해 많은 수의 횡선(32)을 서로 교차하는 구조로 이루어진다. 상기 금속직조층의 평첩직 구조(30)는 측면에 횡선(32)이 존재하여 공기투과가 어려운 문제가 있다. 3 is a view showing the structure of the weave metal layer 110 according to the present invention. Referring to this, the plain weave structure 30 is a plain weave type by default, but the vertical line 31 which is a plurality of metal fibers is thicker than the horizontal line 32. Accordingly, compared to the vertical line 31, a larger number of horizontal lines 32 cross each other. There is a problem in that air permeation is difficult because the horizontal line 32 is present on the side surface of the flat layered structure 30 of the metal woven layer.

도 4는 본 발명에 따른 금속직조층의 능첩직 구조를 나타낸 도면이다. 이를 참조하면 능첩직 구조(40)는 직조방식이 기본은 능직 형태이나 복수의 금속섬유인 횡선(42)을 겹쳐 직조하는 점 외에는 평첩직과 비슷하다. 상기 금속직조층의 능첩직 구조(40)는 측면에 횡선(42)이 존재하여 공기투과가 어려운 문제가 있다.4 is a view showing the structure of the twill weave of the metal woven layer according to the present invention. Referring to this, the twill weave structure 40 is similar to the plain weave except that the weaving method is basically a twill weave type, but a plurality of metal fibers, which are horizontal lines 42, are overlapped and weaved. The twill weave structure 40 of the metal weave layer has a problem that it is difficult to permeate air due to the presence of a horizontal line 42 on the side surface.

도 5는 본 발명에 따른 금속직조층의 역평첩직 구조를 나타낸 도면이다. 이를 참조하면, 역평첩직 구조(50)는 평첩직과는 반대로 상대적으로 많은 수의 종선(51)을 사용하여 장방향의 망목을 형성한다. 상기 금속직조층의 역평첩직 구조(50)는 상기와 마찬가지로 측면에 횡선(52)이 존재하여 공기투과가 어려운 문제가 있다.5 is a view showing an anti-flat weave structure of the metal woven layer according to the present invention. Referring to this, the anti-flat weave structure 50 uses a relatively large number of vertical lines 51 as opposed to the flat weave to form a network in the long direction. As in the case of the anti-flat weave structure 50 of the metal woven layer, there is a problem in that air permeation is difficult because a horizontal line 52 exists on the side surface.

상기 금속직조층(110)의 금속섬유는 섬유직경이 0.05 mm 초과이면 금속섬유의 두께가 너무 두꺼워 금속직조층의 두께를 증가시켜 전지 에너지밀도를 저하시키는 문제가 있다. 반대로 섬유 직경이 0.025 mm 미만이면 측면의 기공크기가 작아져 공기투과가 어려운 문제가 있다. 바람직하게는 상기 금속직조층(110)의 금속섬유는 섬유직경이 0.025 ~ 0.05 mm인 것일 수 있다.When the metal fiber of the metal woven layer 110 has a fiber diameter of more than 0.05 mm, the thickness of the metal fiber is too thick to increase the thickness of the metal woven layer, thereby lowering the battery energy density. Conversely, if the fiber diameter is less than 0.025 mm, the pore size on the side is small, which makes air permeation difficult. Preferably, the metal fibers of the metal woven layer 110 may have a fiber diameter of 0.025 to 0.05 mm.

상기 금속섬유는 집전리드 용접이 가능한 금속 소재인 것을 사용할 수 있다. 구체적으로 상기 금속섬유는 알루미늄, 니켈, 티타늄, 스테인레스 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 것일 수 있다. 상기 금속섬유는 평직 또는 능직의 편직구조로의 직조가 가능하며, 측면 공기투과가 가능한 이점이 있다.The metal fiber may be a metal material capable of welding current collector leads. Specifically, the metal fiber may be selected from the group consisting of aluminum, nickel, titanium, stainless steel, and combinations thereof. The metal fiber can be woven into a plain weave or twill weave structure, and has an advantage of allowing side air permeation.

기존의 탄소계열 소재는 탄소계열 소재끼리 및 접전리드 용접이 불가능하여 병렬 집전 및 연결이 불가능한 문제가 있었다. 또한, 무게가 가볍고 두께가 얇은 알루미늄 호일의 경우 에너지밀도는 높았으나 알루미늄 호일 자체는 기공을 포함하지 않아 공기확산이 불가능한 문제가 있다. 본 발명에서는 섬유 형태의 금속을 적용하기 때문에 공기 확산이 가능하고 집전체로의 역할을 수행할 수 있다. 이 밖에도 상기 금속섬유로 구리를 사용할 경우 구리는 전압이 높으면 분해되는 문제가 있다. Existing carbon-based materials have a problem in that parallel current collecting and connection is impossible because carbon-based materials cannot be welded to each other and contact lead welding. In addition, the light weight and thin aluminum foil has a high energy density, but the aluminum foil itself does not contain pores, so air diffusion is impossible. In the present invention, since the metal in the form of a fiber is applied, air diffusion is possible and it can serve as a current collector. In addition, when copper is used as the metal fiber, there is a problem that copper is decomposed when the voltage is high.

상기 금속직조층(110)은 두께가 50 ~ 100 ㎛이고, 기공크기가 25 ~ 80 ㎛인 것일 수 있다. 이때, 상기 금속직조층(110)의 두께가 50㎛ 미만이면 측면의 기공크기가 작아져 공기투과가 어려운 문제가 있다. 반대로 두께가 100 ㎛ 초과이면 금속직조층의 두께를 증가시켜 전지 에너지밀도를 저하시킬 수 있다. 또한 상기 기공크기가 25 ㎛ 미만이면 공기투과가 어려울 수 있다. 반대로 기공크기가 80 ㎛ 초과이면 금속직조층의 두께를 증가시킬 수 있다. 바람직하게는 상기 금속직조층(110)은 두께가 60 ~ 80 ㎛이고, 기공크기가 30 ~ 50 ㎛인 것일 수 있다.The metal woven layer 110 may have a thickness of 50 to 100 µm and a pore size of 25 to 80 µm. In this case, if the thickness of the metal woven layer 110 is less than 50 μm, the pore size on the side surface is reduced, and thus air permeation is difficult. Conversely, when the thickness is more than 100 μm, the energy density of the battery may be decreased by increasing the thickness of the metal woven layer. In addition, when the pore size is less than 25 μm, air permeation may be difficult. Conversely, if the pore size exceeds 80 μm, the thickness of the metal woven layer can be increased. Preferably, the metal woven layer 110 may have a thickness of 60 to 80 µm and a pore size of 30 to 50 µm.

상기 금속직조층(110)은 기공률이 80 ~ 100%이고, 면중량이 50 ~ 1000 g/m2인 것일 수 있다. 이때, 상기 금속직조층(110)의 기공률이 80 % 미만이면 공기투과가 어려울 수 있다. 또한 상기 면중량이 1000g/m2 초과이면 전지 에너지밀도를 저하시킬 수 있다.The metal woven layer 110 may have a porosity of 80 to 100% and a surface weight of 50 to 1000 g/m 2 . At this time, when the porosity of the metal woven layer 110 is less than 80%, air permeation may be difficult. In addition, if the surface weight is more than 1000g/m 2, the energy density of the battery may be reduced.

이처럼 상기 금속직조층(110)은 평직 또는 능직 구조로 이루어져 있어 상기 단위셀 사이에 금속직조층(110)이 개재되더라도 측면으로의 공기투과가 가능하여 상하 방향으로 공기를 확산시킬 수 있고, 3D구조의 폼 또는 메쉬 형태로 제조할 수 있다. 또한, 금속섬유를 사용함으로써 집전리드 용접이 가능하며 가볍고 두께가 얇아 에너지밀도를 향상시킬 수 있다. 아울러, 상기 금속직조층(110)은 리튬공기전지 내에서 분리판, 가스확산층 및 양극 집전체로의 역할을 모두 수행할 수 있어 전지의 무게 및 부피를 줄여 에너지밀도를 향상시킬 수 있다.As such, the metal woven layer 110 is made of a plain weave or twill weave structure, so even if the metal woven layer 110 is interposed between the unit cells, air permeation to the side is possible, so that air can be diffused in the vertical direction, and a 3D structure It can be manufactured in the form of foam or mesh. In addition, by using metal fibers, current collector lead welding is possible, and energy density can be improved because it is light and thin. In addition, since the metal woven layer 110 can serve as a separator, a gas diffusion layer, and a positive electrode current collector in a lithium-air battery, energy density can be improved by reducing the weight and volume of the battery.

기존의 바이폴라 플레이트로 주로 사용되는 니켈 폼의 경우 기공크기가 200 ~ 250 ㎛의 기공크기를 가지며 측면으로의 공기 확산이 가능한 구조로 이루어져 있다. 그러나 최소 200 ㎛ 이하의 두께로 제작하는 것이 어려워 두께가 두껍고 무거운 단점이 있다. 또한, 압연 시 기공도 감소로 측면으로의 공기확산 기능이 저하되어 산소환원반응이 제대로 이루어지지 않을 수 있다. 이 밖에도 상하 방향으로의 공기 확산은 가능하나 측면으로의 공기 유입이 어려운 문제가 있었다.Nickel foam, which is mainly used as a conventional bipolar plate, has a pore size of 200 to 250 µm and has a structure that allows air diffusion to the side. However, it is difficult to manufacture with a thickness of at least 200 µm or less, so the thickness is thick and heavy. In addition, due to a decrease in porosity during rolling, the air diffusion function to the side is deteriorated, so that the oxygen reduction reaction may not be performed properly. In addition, air diffusion in the vertical direction is possible, but there is a problem that air inflow to the side is difficult.

상기 단위셀은 음극(140); 양극(120); 및 상기 음극(140)과 양극(120) 사이에 개재되는 분리막(130);이 구비된 것일 수 있다. 상기 양극(120)은 탄소종이(Carbon paper), 다공성 탄소섬유, 다공성 금속폼 및 탄소 코팅된 다공성 금속폼으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것일 수 있다. 상기 양극(120)의 구체적인 재질로는 카본블랙(Carbon Black), 환원된 산화그래핀(Reduced Oxide Graphene), 탄소나노튜브(Carbon Nanotube), 아세틸렌블랙(Acetylene　Black), 니켈(Nickel), 금(Au) 및 은(Ag)으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The unit cell is a cathode 140; Anode 120; And a separator 130 interposed between the cathode 140 and the anode 120. The anode 120 may be at least one selected from the group consisting of carbon paper, porous carbon fiber, porous metal foam, and carbon coated porous metal foam. Specific materials of the anode 120 include carbon black, reduced oxide graphene, carbon nanotube, acetylene black, nickel, gold Au) and silver (Ag) may be one or more selected from the group consisting of, but is not limited thereto.

상기 분리막(130)은 폴리에틸렌(Polyethylene), 폴리프로필렌(Polypropylene) 및 유리섬유(Glass Fiber)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 고분자 필름인 것일 수 있다. 또한 상기 분리막(130)은 상기 고분자 필름에 리튬염; 및 유기용매;로 이루어진 전해질이 함침된 것일 수 있다. 상기 리튬염은 특별히 한정하지 않으나, 예를 들어, LiPF6, LiBF4, LiSbF6, LiAsF6, LiN(SO2C2F5)2, Li(CF3SO2)2N, LiC4F9SO3, LiClO4, LiAlO2, LiAlCl4, LiF, LiBr, LiCl, LiI, LiB(C2O4)2, LiCF3SO3, LiN(SO2CF3)2 , (LiTFSI), LiN(SO2C2F5)2 , LiC(SO2CF3)3 및 LiNO3로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 유기용매는 테트라에틸렌 글리콜(Tetraethylene Glycol), 디메틸에테르(Dimthyl Ether), 디메틸아세트아미드(Dimethylaceamide) 및 디메틸술폭시드(Dimethyl Sulfoxide)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 바람직하게는 상기 전해질로는 테트라에틸렌 글리콜(Tetraethylene Glycol), 디메틸에테르(Dimethylaceamide)에 1M의 LiTFSI이 혼합된 전해질이거나 디메틸아세트아미드(Dimethylaceamide)에 1M의 LiNO3이 혼합된 것을 사용할 수 있다.The separator 130 may be one or more polymer films selected from the group consisting of polyethylene, polypropylene, and glass fiber. In addition, the separator 130 may include a lithium salt in the polymer film; And an organic solvent; it may be impregnated with an electrolyte. The lithium salt is not particularly limited, for example, LiPF 6 , LiBF 4 , LiSbF 6 , LiAsF 6 , LiN(SO 2 C 2 F 5 ) 2 , Li(CF 3 SO 2 ) 2 N, LiC 4 F 9 SO 3 , LiClO 4 , LiAlO 2 , LiAlCl 4 , LiF, LiBr, LiCl, LiI, LiB(C 2 O 4 ) 2 , LiCF 3 SO 3 , LiN(SO 2 CF 3 ) 2 , (LiTFSI), LiN(SO 2 C 2 F 5 ) 2 , LiC (SO 2 CF 3 ) 3 And may be one or more selected from the group consisting of LiNO 3 , but is not limited thereto. The organic solvent may be one or more selected from the group consisting of tetraethylene glycol, dimethyl ether, dimethylaceamide, and dimethyl sulfoxide, but is not limited thereto. . Preferably, the electrolyte may be an electrolyte in which 1M LiTFSI is mixed with tetraethylene glycol and dimethylaceamide, or 1M LiNO 3 is mixed with dimethylaceamide.

상기 음극(140)은 리튬금속인 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 집전체는 구리호일(음극), 알루미늄(양극용) 및 니켈(양/음극용), 스테인레스(양/음극용)로 이루어진 군에서 선택된 1종의 전도성 금속을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The negative electrode 140 may be made of lithium metal, but is not limited thereto. The current collector may use one kind of conductive metal selected from the group consisting of copper foil (for negative electrode), aluminum (for positive electrode), nickel (for positive/negative electrode), and stainless (for positive/negative electrode), but is limited thereto. no.

한편, 본 발명은 상기 적층체를 1 이상 포함하는 것인 파우치형 리튬공기전지(100)를 제공한다. 상기 파우치형 리튬공기전지(100)는 상기 적층체를 수용하여 실링하는 외장재(150);를 더 포함할 수 있다. 여기서, "수용"이라 함은 상기 적층체 전체를 상기 외장재(150)로 모두 감싸는 것을 의미한다.On the other hand, the present invention provides a pouch-type lithium air battery 100 comprising at least one laminate. The pouch-type lithium air battery 100 may further include an exterior material 150 receiving and sealing the stacked body. Here, "accommodating" means that the entire laminate is covered with the exterior material 150.

도 6a은 본 발명에 따른 단위셀이 2개 적층된 파우치형 리튬공기전지의 일 예를 보여주는 단면도이다. 도 6b는 본 발명에 따른 단위셀이 10개 적층된 파우치형 리튬공기전지의 단면도이다. 이를 참조하면, 복수 개의 적층체가 병렬 구조로 적층되고, 상기 복수 개의 적층체를 수용하여 외장재(150)로 실링한 구조를 보여준다. 상기 도 6a 및 6b에서는 복수 개의 기공을 갖는 외장재(150)로 적층제가 실링되어 측면에서도 산소투과가 가능하며 상기 적층체의 금속구조층을 통해 측면으로의 산소 공급이 가능한 것을 보여준다.6A is a cross-sectional view showing an example of a pouch-type lithium air battery in which two unit cells are stacked according to the present invention. 6B is a cross-sectional view of a pouch-type lithium air battery in which 10 unit cells are stacked according to the present invention. Referring to this, a structure in which a plurality of laminates are stacked in a parallel structure, and the plurality of laminates are accommodated and sealed with an exterior material 150 is shown. 6A and 6B show that the laminating agent is sealed with the exterior material 150 having a plurality of pores so that oxygen can be transmitted from the side as well, and oxygen can be supplied to the side through the metal structure layer of the laminate.

상기 외장재(150)는 제1 외장재(151)로 이루어지거나 제1 외장재(151) 및 제2 외장재(152)로 이루어진 것일 수 있다. 구체적으로 상기 적층체의 전면이 제1 외장재(151)로 실링된 구조이거나, 상기 적층체의 전면을 제1 외장재(151)로 실링하되 상기 금속직조층(110)의 기공이 노출되지 않은 측면은 제2 외장재(152)로 실링되는 구조인 것일 수 있다. 다만 이때 상기 제2 외장재(152)는 상기 금속직조층(110)과 서로 맞닿지 않도록 구비될 수 있다.The exterior material 150 may be formed of a first exterior material 151 or may be formed of a first exterior material 151 and a second exterior material 152. Specifically, the front surface of the laminate is sealed with the first exterior material 151, or the front surface of the laminate is sealed with the first exterior material 151, but the side surfaces of the metal woven layer 110 are not exposed. It may have a structure sealed with the second exterior material 152. However, at this time, the second exterior material 152 may be provided so as not to contact each other with the metal woven layer 110.

상기 제1 외장재(151)는 대기 중의 수분 또는 이산화탄소와 같은 가스의 유입은 방지하고 산소만 선택적으로 투과할 수 있는 복수 개의 기공으로 이루어진 것일 수 있다. 이때, 복수 개의 기공은 8 ~ 28 ㎛로 초미세한 기공크기를 가질 수 있다. 상기 기공크기가 8 ㎛ 미만이면 산소가 충분히 투과되지 않을 수 있고, 28 ㎛ 초과이면 산소투과는 충분하나 전해질이 휘발 및 누출될 수 있다. 바람직하게는 9 ~ 23 ㎛인 것일 수 있고, 더욱 바람직하게는 10 ~ 20 ㎛인 것일 수 있다.The first exterior material 151 may be formed of a plurality of pores capable of selectively permeating only oxygen while preventing the inflow of moisture or a gas such as carbon dioxide in the atmosphere. In this case, the plurality of pores may have an ultra-fine pore size of 8 to 28 μm. If the pore size is less than 8 µm, oxygen may not sufficiently permeate, and if the pore size is more than 28 µm, oxygen permeation is sufficient, but the electrolyte may volatilize and leak. Preferably, it may be 9 to 23 µm, and more preferably 10 to 20 µm.

상기 제1 외장재(151)는 산소투과율이 5,000 ~ 15,000 cc/day이고, 수분투과율이 1 g/m2d 이하인 것일 수 있다. 이때, 상기 제1 외장재(151)의 산소투과율이 5,000 cc/day 미만이면 적은 산소투과로 공급량이 부족하여 산소환원반응(oxygen reduction reaction, ORR)이 적게 일어나 전지의 수명특성이 조기 열화될 수 있다. 반대로 15,000 cc/day 초과이면 산소투과율은 증가될 수 있으나 전해질의 휘발이 가속되어 전지의 수명특성이 현저하게 저하될 수 있다. 또한 상기 제1 외장재(151)는 수분투과율이 1 g/m2d 이하로 수분 침투로 인한 전지열화가 발생하지 않는 수준을 가질 수 있다. 이때, 상기 수분투과율이 1 g/m2d 초과이면 수분이 전지 내에 유입되어 전지열화가 발생할 수 있다. The first exterior material 151 may have an oxygen transmittance of 5,000 to 15,000 cc/day and a moisture transmittance of 1 g/m 2 d or less. At this time, if the oxygen permeability of the first exterior material 151 is less than 5,000 cc/day, the supply amount is insufficient due to a small oxygen permeation, so that oxygen reduction reaction (ORR) occurs less, so that the life characteristics of the battery may be deteriorated early. . Conversely, if it exceeds 15,000 cc/day, the oxygen permeability may be increased, but the volatilization of the electrolyte may be accelerated, and the life characteristics of the battery may be significantly deteriorated. In addition, the first exterior material 151 may have a moisture permeability of 1 g/m 2 d or less, so that battery deterioration due to moisture penetration does not occur. At this time, if the moisture permeability exceeds 1 g/m 2 d, moisture may flow into the battery, causing battery deterioration.

상기 제1 외장재(151)는 산소투과막 및 상기 산소투과막의 일면에 형성되는 수지층을 포함하는 것일 수 있다.The first exterior material 151 may include an oxygen-permeable film and a resin layer formed on one surface of the oxygen-permeable film.

상기 산소투과막은 상기 수지층의 열융착을 위한 녹는점보다 높은 녹는점을 가져야 하며, 100 ~ 200 ℃의 열융착 온도에도 변형되지 않으면서 산소만 선택적으로 투과시킬 수 있는 재질을 사용할 수 있다. 바람직하게는 상기 산소투과막은 폴리에틸렌테레프탈레이트(Polyethyleneterephthalate, PET), 고밀도 폴리에틸렌(High　Density　Polyethylene,　HDPE), 폴리테트라플루오로에틸렌(Polytetrafluoroethylene) 및 폴리메틸메타크릴레이트(Polymethylmethacrylate)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 재질로 이루어진 것일 수 있다.The oxygen-permeable membrane should have a melting point higher than the melting point for thermal fusion of the resin layer, and a material capable of selectively permeating only oxygen may be used without being deformed even at a thermal fusion temperature of 100 to 200°C. Preferably, the oxygen permeable membrane is one selected from the group consisting of polyethylene terephthalate (PET), high-density polyethylene (High 　 Density 　 Polyethylene, 　 HDPE), polytetrafluoroethylene, and polymethylmethacrylate. It may be made of the above materials.

상기 수지층은 상기 금속공기전지의 전극조립체를 실링할 때 산소투과막과 전극조립체와의 접착력을 부여하는 접착층으로의 역할을 할 수 있다. 상기 수지층은 상기 산소투과막 보다 녹는점이 낮아야 하며, 100 ~ 200 ℃ 온도의 녹는점을 가진 재질을 사용함으로써 상기 산소투과막의 열손상 없이 상기 전극조립체를 효율적으로 실링할 수 있다. 상기 수지층의 구체적인 예로는 변성 폴리프로필렌(Modified Polypropylene), 폴리프로필렌-부틸렌-에틸렌삼원공중합체(Polypropylene-Butylene-Ethylene Terpolymer) 또는 이들의 혼합물인 것일 수 있다.The resin layer may serve as an adhesive layer that imparts adhesion between the oxygen permeable membrane and the electrode assembly when sealing the electrode assembly of the metal-air battery. The resin layer must have a lower melting point than the oxygen permeable membrane, and by using a material having a melting point of 100 to 200° C., the electrode assembly can be efficiently sealed without thermal damage to the oxygen permeable membrane. A specific example of the resin layer may be modified polypropylene, polypropylene-butylene-ethylene terpolymer, or a mixture thereof.

상기 수지층은 상기 산소투과막의 일면의 전면부 또는 양 가장자리부에 형성되는 것일 수 있다. 상기 산소투과막의 일면의 전면부에 수지층을 형성하게 되면 산소투과막과 적층체의 접착력을 향상시킬 수 있으며 파우치 전지 밀봉에 따른 전해질 누출과 휘발을 막을 수 있는 이점이 있다. 또한 상기 산소투과막의 일면의 양 가장자리부에 수지층이 형성하게 되면 면적 감소에 따른 수지층의 코팅면적이 줄어들고, 내전해액, 내열성, 높은 접착력 및 절연성을 갖는 접착층 소재를 폭넓게 선택할 수 있다. 뿐만 아니라 산소투과막에 추가적인 층이 없어짐에 따라 산소투과율을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.The resin layer may be formed on the front side or both edges of one surface of the oxygen permeable membrane. When the resin layer is formed on the front surface of the oxygen-permeable membrane, the adhesion between the oxygen-permeable membrane and the laminate may be improved, and electrolyte leakage and volatilization due to sealing the pouch battery may be prevented. In addition, when a resin layer is formed on both edges of one side of the oxygen-permeable membrane, the coating area of the resin layer decreases according to the reduction in area, and an adhesive layer material having an electrolyte resistance, heat resistance, high adhesion, and insulation can be widely selected. In addition, there is an advantage in that the oxygen permeability can be improved as an additional layer is removed from the oxygen permeable membrane.

상기 제2 외장재(152)는 상기 제1 외장재(151)와 달리 복수개의 기공이 형성되지 않은 것일 수 있다. 상기 제2 외장재(152)는 상기 적층체 내 금속직조층(110)의 기공이 노출되지 않은 측면만을 실링하여 금속공기전지의 내구성을 강화시키고, 수분 또는 가스 등의 유입을 방지하기 위해 사용될 수 있다. 상기 제2 외장재(152)의 구체적인 예로는 알루미늄(Al)과 같은 금속재일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 제2 외장재(152)는 음극 집전체의 역할을 수행하는 것일 수 있다.Unlike the first exterior material 151, the second exterior material 152 may not have a plurality of pores. The second exterior material 152 may be used to enhance durability of the metal-air battery by sealing only the side surface of the metal woven layer 110 in the stacked body where pores are not exposed, and to prevent the inflow of moisture or gas. . A specific example of the second exterior material 152 may be a metal material such as aluminum (Al), but is not limited thereto. The second exterior material 152 may serve as an anode current collector.

상기 금속직조층(110)의 일 가장자리는 제1 외장재(151)의 외부로 돌출되는 것일 수 있다. 또는 상기 금속직조층(110)은 돌출되지 않고 상기 금속직조층(110)에 용접된 전극리드(170)가 제1 외장재(151)의 외부로 도출되는 것일 수 있다.One edge of the metal woven layer 110 may protrude to the outside of the first exterior material 151. Alternatively, the metal woven layer 110 may not protrude, and the electrode lead 170 welded to the metal woven layer 110 may be led to the outside of the first exterior material 151.

또한, 상기 제2 외장재(152)가 음극 집전체의 역할을 수행할 때, 상기 제2 외장재(152)에 용접된 전극리드(170)가 제1 외장재(151)의 외부로 도출될 수 있다.In addition, when the second exterior material 152 serves as a negative electrode current collector, the electrode lead 170 welded to the second exterior material 152 may be led out of the first exterior material 151.

이에 따라 상기 금속직조층(110)은 제1 외장재(151)의 외부로 전자를 전도시키는 역할을 할 수 있다.Accordingly, the metal woven layer 110 may serve to conduct electrons to the outside of the first exterior material 151.

이하 본 발명을 실시예에 의거하여 더욱 구체적으로 설명하겠는 바, 본 발명이 다음 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on examples, but the present invention is not limited by the following examples.

실시예 1Example 1

양극은 플랙시블한 CNT 종이(Flexible carbon nanotube paper)(28 x 58 mm2)를 사용하였다. 음극은 두께가 500 ㎛인 리튬금속(30 x 50 mm2)을 사용하고, 분리막은 디메틸아세트아미드에 1M의 LiNO3이 혼합된 전해질이 함침된 폴리에틸렌(32 x 52 mm2)및 유리섬유(Glassy fiber)를 사용하였다. As the anode, flexible carbon nanotube paper (28 x 58 mm 2 ) was used. The negative electrode uses lithium metal (30 x 50 mm 2 ) with a thickness of 500 µm, and the separator is polyethylene (32 x 52 mm 2 ) and glass fiber (Glassy) impregnated with an electrolyte in which 1M of LiNO 3 is mixed with dimethylacetamide. fiber) was used.

금속직조층은, 섬유직경이 0.03 mm인 스테인레스 금속섬유인 종선와 횡선이 서로 2선 이상 상하 교차하는 능직 구조로 직조하였다. 이때, 상기 금속직조층은 두께가 50 ㎛였고, 측면 기공은 26 ㎛였다. 또한 상기 금속직조층의 기공률은 82 % 였으며, 면중량은 151 g/m2이었다.The metal woven layer was woven in a twill structure in which vertical and horizontal lines, which are stainless metal fibers having a fiber diameter of 0.03 mm, cross at least two lines up and down with each other. At this time, the metal woven layer had a thickness of 50 µm and side pores of 26 µm. In addition, the porosity of the metal woven layer was 82%, and the surface weight was 151 g/m 2 .

통상의 방법으로 양극, 분리막 및 음극을 적층하여 2개의 단위셀을 제조하였다. 그 다음 상기 금속직조층의 양면에 상기 단위셀의 양극이 맞닿는 형태로 적층하고, 음극 집전체의 역할을 하는 제2 외장재로 실링한 후 통상의 방법으로 가압하여 리튬공기전지용 적층체를 제조하였다.Two unit cells were prepared by laminating an anode, a separator, and a cathode by a conventional method. Then, the metal woven layer was laminated on both sides in a manner in which the positive electrode of the unit cell is in contact with each other, sealed with a second exterior material serving as a negative electrode current collector, and then pressurized in a conventional manner to prepare a laminate for a lithium air battery.

그런 다음 상기 적층체의 전면을 수용하여 제1 외장재로 실링하여 리튬공기전지를 제조하였다. 이때, 상기 제1 외장재는 PET로 이루어진 산소투과막의 전면에 무연신 폴리프로필렌으로 이루어진 수지층이 형성된 것을 사용하였다. 상기 제1 외장재의 기공크기는 10 ㎛였고, 산소투과율은 15,000cc/day였으며, 수분투과율이 0.1 g/m2d였다.Then, a lithium-air battery was manufactured by receiving the front surface of the laminate and sealing it with a first exterior material. In this case, as the first exterior material, a resin layer made of non-stretched polypropylene was formed on the entire surface of the oxygen permeable membrane made of PET. The pore size of the first exterior material was 10 µm, the oxygen permeability was 15,000 cc/day, and the moisture permeability was 0.1 g/m 2 d.

실시예 2Example 2

두께가 60 ㎛이고, 측면 기공이 33 ㎛가 되도록 금속직조층을 제조한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 리튬공기전지를 제조하였다. 이때, 상기 금속직조층의 기공률은 85 % 였으며, 면중량은 163 g/m2이었다.A lithium-air battery was manufactured in the same manner as in Example 1, except that the metal woven layer was prepared so that the thickness was 60 μm and the side pores were 33 μm. At this time, the porosity of the metal woven layer was 85%, and the surface weight was 163 g/m 2 .

실시예 3Example 3

리튬공기전지용 적층체 5개(단위셀 10개)가 차례로 병렬 적층된 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 리튬공기전지를 제조하였다. 도 7은 상기 실시예 3에서 제조된 파우치형 리튬공기전지의 평면을 나타낸 사진이다. 도 8a는 상기 실시예 3에서 제조된 파우치형 리튬공기전지의 측면을 나타낸 사진이다.A lithium air battery was manufactured in the same manner as in Example 1, except that 5 stacks for lithium air batteries (10 unit cells) were sequentially stacked in parallel. 7 is a photograph showing a plan view of the pouch-type lithium air battery prepared in Example 3. 8A is a photograph showing the side of the pouch-type lithium air battery manufactured in Example 3. FIG.

상기 도 7 및 8a를 참조하면, 적층체 5개(단위셀 10개)가 병렬구조로 적층되고, 외장재의 방향에는 금속직조층과 연결된 집전리드가 외부로 돌출된 구조를 보여준다. 또한 상기 외장재의 다른 방향에는 상대극(음극)의 집전리드가 외부로 돌출된 구조를 보여준다. 7 and 8A, 5 stacks (10 unit cells) are stacked in a parallel structure, and a current collector lead connected to a metal woven layer protrudes to the outside in the direction of the exterior material. In addition, in the other direction of the exterior material, the current collector lead of the counter electrode (cathode) protrudes to the outside.

비교예 1Comparative Example 1

금속직조층 대신 두께가 500 ㎛이고, 기공크기가 230 ㎛인 니켈 폼을 사용한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 리튬공기전지를 제조하였다. 이때, 상기 니켈 폼의 기공률은 87.191 % 였으며, 면중량은 420 g/m2였다. 도 8b는 상기 비교예 1에서 제조된 파우치형 리튬공기전지의 측면을 나타낸 사진이다.A lithium air battery was manufactured in the same manner as in Example 1, except that a nickel foam having a thickness of 500 μm and a pore size of 230 μm was used instead of the metal woven layer. At this time, the porosity of the nickel foam was 87.191%, and the surface weight was 420 g/m 2 . 8B is a photograph showing the side of the pouch-type lithium air battery prepared in Comparative Example 1.

비교예 2Comparative Example 2

금속직조층 대신 상기 비교예 1의 니켈 폼을 2단 롤프레스에서 건식으로 1.0 m/s의 압연속도로 압연하여 두께가 200 ㎛이고, 기공크기가 20 ㎛인 압연된 니켈 폼을 사용한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 리튬공기전지를 제조하였다. 이때, 상기 니켈 폼의 기공률은 45.1% 였으며, 면중량은 420 g/m2였다.Except for using a rolled nickel foam having a thickness of 200 μm and a pore size of 20 μm by rolling the nickel foam of Comparative Example 1 dry at a rolling speed of 1.0 m/s in a two-stage roll press instead of the metal woven layer. , A lithium air battery was manufactured in the same manner as in Example 1. At this time, the porosity of the nickel foam was 45.1%, and the surface weight was 420 g/m 2 .

실험예Experimental example

상기 실시예 1, 2, 3 및 비교예 1, 2에서 제조된 리튬공기전지에 대해 충방전을 실시하여 전지의 풀방전 용량을 평가하였다. 상기 충방전 평가는 2.0 ~ 4.6 V의 전압범위, 0.5 mA/cm2의 전류밀도 조건에서 1회 싸이클 동안의 풀(full)방전용량을 확인하였다. 그 결과는 도 9 내지 13에 나타내었다.The lithium-air batteries prepared in Examples 1, 2 and 3 and Comparative Examples 1 and 2 were charged and discharged to evaluate the full discharge capacity of the battery. The charging/discharging evaluation confirmed the full discharge capacity for one cycle under the conditions of a voltage range of 2.0 to 4.6 V and a current density of 0.5 mA/cm 2 . The results are shown in FIGS. 9 to 13.

도 9는 상기 비교예 1에서 제조된 파우치형 리튬공기전지의 충방전 특성을 나타낸 그래프이다. 이를 참조하면, 상기 비교예 1의 경우 2개의 단위셀 사이에 기존 니켈 폼을 사용함으로 인해 큰 기공크기로 공기의 확산에 유리하여 풀 방전용량이 약 18 mAh/cm2로 우수한 것을 확인하였다. 그러나 두꺼운 두께(500 ㎛)로 인해 부피당 에너지밀도가 낮아 이를 개선하는데 한계가 있다.9 is a graph showing charge and discharge characteristics of the pouch-type lithium air battery prepared in Comparative Example 1. Referring to this, it was confirmed that in the case of Comparative Example 1, since the existing nickel foam was used between the two unit cells, it was advantageous for the diffusion of air with a large pore size, and the full discharge capacity was excellent at about 18 mAh/cm 2 . However, due to the thick thickness (500 μm), the energy density per volume is low, so there is a limit to improving this.

도 10은 상기 비교예 2에서 제조된 파우치형 리튬공기전지의 충방전 특성을 나타낸 그래프이다. 이를 참조하면, 상기 비교예 2의 경우 높은 압연률을 통해 두께가 상기 비교예 1에 비해 절반 이하(200㎛)로 크게 감소하였고, 이에 따라 내부 기공률 및 기공크기도 대폭 감소되었다. 이로 인해 상기 비교예 2의 경우 니켈 폼을 통한 공기 확산이 어려워 산소환원반응을 위한 풀방전 용량이 약 3 mAh/cm2으로 대폭 감소된 것을 확인하였다.10 is a graph showing charge/discharge characteristics of the pouch-type lithium air battery prepared in Comparative Example 2. Referring to this, in the case of Comparative Example 2, the thickness was significantly reduced to less than half (200 μm) than that of Comparative Example 1 through a high rolling rate, and accordingly, the internal porosity and pore size were also significantly reduced. For this reason, in the case of Comparative Example 2, it was confirmed that the full discharge capacity for the oxygen reduction reaction was significantly reduced to about 3 mAh/cm 2 because it was difficult to diffuse air through the nickel foam.

도 11은 상기 실시예 1에서 제조된 파우치형 리튬공기전지의 충방전 특성을 나타낸 그래프이다. 이를 참조하면, 상기 실시예 1의 경우 금속섬유의 직경이 얇은 금속섬유를 사용하여 능직 구조로 직조된 금속직조층을 적용함으로써 복수 개의 측면 기공이 형성되어 측면으로의 공기확산을 가능케 하여 풀방전 용량이 약 6 mAh/cm2을 가짐을 확인하였다. 이는 상기 비교예 2에 비해 상대적으로 매우 얇은 두께를 가졌으나 더 우수한 풀방전 용량을 나타냄을 알 수 있었다. 또한 상기 금속직조층의 두께가 가장 얇아 부피당 에너지밀도는 비교예 1보다 더 높은 것을 확인하였다.11 is a graph showing charge and discharge characteristics of the pouch-type lithium air battery prepared in Example 1. Referring to this, in the case of Example 1, a plurality of side pores are formed by applying a metal woven layer woven in a twill structure using a metal fiber having a thin metal fiber diameter, thereby allowing air diffusion to the side, and thus full discharge capacity. It was confirmed that it had about 6 mAh/cm 2 . It was found that this had a relatively very thin thickness compared to Comparative Example 2, but exhibited better full discharge capacity. In addition, it was confirmed that the energy density per volume was higher than that of Comparative Example 1 because the thickness of the metal woven layer was the thinnest.

도 12는 상기 실시예 2에서 제조된 파우치형 리튬공기전지의 충방전 특성을 나타낸 그래프이다. 이를 참조하면, 상기 실시예 2의 경우 측면 기공이 상기 실시예 1에 비해 상대적으로 커서 측면으로의 공기 확산량이 증가하여 풀방전 용량이 약 17 mAh/cm2로 대폭 향상된 것을 확인하였다. 또한 얇은 두께로 인해 부피당 에너지밀도에서도 가장 높은 것을 확인하였다. 이를 통해 두께는 100 ㎛ 이하로 얇으면서 기공크기가 30 이상일 때 풀방전 용량을 크게 향상시키는 동시에 얇은 두께로 인해 에너지밀도를 개선하는데 유리함을 알 수 있었다.12 is a graph showing charge/discharge characteristics of the pouch-type lithium-air battery prepared in Example 2. Referring to this, it was confirmed that in the case of Example 2, the side pores were relatively large compared to Example 1, and the amount of air diffusion to the side was increased, so that the full discharge capacity was significantly improved to about 17 mAh/cm 2 . It was also confirmed that the energy density per volume was the highest due to its thin thickness. Through this, it was found that when the thickness is less than 100 μm and the pore size is 30 or more, the full discharge capacity is greatly improved, and it is advantageous in improving the energy density due to the thin thickness.

도 13은 상기 실시예 3에서 제조된 파우치형 리튬공기전지의 충방전 특성을 나타낸 그래프이다. 이를 참조하면, 상기 실시예 3의 경우 적층체 10개가 병렬로 적층함으로 인해 방전용량이 약 26.5 mAh/cm2로 적층체 1개를 포함하는 상기 실시예 2에 비해 약 1.5 배 이상 향상된 것을 보여준다.13 is a graph showing charge/discharge characteristics of the pouch-type lithium air battery prepared in Example 3 above. Referring to this, in the case of Example 3, since 10 stacks were stacked in parallel, the discharge capacity was about 26.5 mAh/cm 2, which was improved by about 1.5 times or more compared to Example 2 including one stack.

10: 금속직조층의 평직 구조
20: 금속직조층의 능직 구조
30: 금속직조층의 평첩직 구조
40: 금속직조층의 능첩직 구조
50: 금속직조층의 역평첩직 구조
11, 21, 31, 41, 51: 종선
12, 22, 32, 42, 52: 횡선
100: 파우치형 리튬공기전지
110: 금속직조층
120: 양극
130: 분리막
140: 음극
150: 외장재
151: 제1 외장재
152: 제2 외장재10: Plain weave structure of metal woven layer
20: Twill structure of the metal woven layer
30: Plain weave structure of the metal woven layer
40: Twill weave structure of the metal woven layer
50: anti-flat weaving structure of the metal woven layer
11, 21, 31, 41, 51: vertical line
12, 22, 32, 42, 52: horizontal line
100: pouch type lithium air battery
110: metal woven layer
120: anode
130: separator
140: cathode
150: exterior material
151: first exterior material
152: second exterior material

Claims (18)

음극; 양극; 및 상기 음극과 양극 사이에 개재되는 분리막;이 구비된 단위셀을 포함하고,
상기 단위셀이 금속직조층을 개재하여 적층된 것이며,
상기 금속직조층의 구조는 복수의 금속섬유인 종선 및 횡선이 상하 직각으로 교차된 평직; 복수의 금속섬유인 종선 및 횡선이 서로 2선 이상 상하 교차된 능직; 및 이들의 혼합;으로 이루어진 군에서 선택된 것인 리튬공기전지용 적층체.cathode; anode; And a separator interposed between the cathode and the anode; includes a unit cell provided,
The unit cells are stacked through a metal woven layer,
The structure of the metal woven layer is a plain weave in which vertical and horizontal lines, which are a plurality of metal fibers, cross vertically and at right angles; A twill weave in which a plurality of metal fibers, such as vertical and horizontal lines, cross each other up and down at least two lines; And a mixture thereof; a laminate for a lithium air battery selected from the group consisting of. 제1항에 있어서,
상기 적층체는 상기 금속직조층의 양면에 양극이 위치하는 바이-레이어 구조를 포함하는 것인 리튬공기전지용 적층체. The method of claim 1,
The laminate is a laminate for a lithium air battery comprising a bi-layer structure in which positive electrodes are located on both sides of the metal weave layer. 제1항에 있어서,
상기 적층체는 두 개의 단위셀을 포함하고,
상기 단위셀은 양극이 상기 금속직조층에 맞닿는 상태로 적층된 것인 리튬공기전지용 적층체.The method of claim 1,
The laminate includes two unit cells,
The unit cell is a laminate for a lithium-air battery stacked in a state in which a positive electrode is in contact with the metal woven layer. 제1항에 있어서,
상기 금속섬유는, 섬유직경이 0.025 ~ 0.05 mm인 것인 리튬공기전지용 적층체.The method of claim 1,
The metal fiber is a laminate for a lithium air battery that has a fiber diameter of 0.025 to 0.05 mm. 제1항에 있어서,
상기 금속섬유는 알루미늄, 니켈, 티타늄, 스테인레스 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 것인 리튬공기전지용 적층체.The method of claim 1,
The metal fiber is a laminate for a lithium air battery selected from the group consisting of aluminum, nickel, titanium, stainless steel, and combinations thereof. 제1항에 있어서,
상기 금속직조층은 두께가 50 ~ 100 ㎛이고, 기공크기가 25~80㎛인 것인 리튬공기전지용 적층체.The method of claim 1,
The metal woven layer has a thickness of 50 to 100 µm and a pore size of 25 to 80 µm. 제1항에 있어서,
상기 금속직조층은 기공률이 80 ~ 100%이고, 면중량이 50 ~ 1000 g/m2인 것인 리튬공기전지용 적층체.The method of claim 1,
The metal woven layer has a porosity of 80 to 100%, and a surface weight of 50 to 1000 g/m 2 of a lithium air battery laminate. 제1항에 따른 적층체를 1 이상 포함하는 것인 파우치형 리튬공기전지.A pouch-type lithium-air battery comprising at least one laminate according to claim 1. 제8항에 있어서,
상기 파우치형 리튬공기전지는 상기 적층체를 수용하여 실링하는 외장재;를 더 포함하는 것인 파우치형 리튬공기전지.The method of claim 8,
The pouch-type lithium air battery further comprises an exterior material receiving and sealing the stacked body. 제9항에 있어서,
상기 외장재는 제1 외장재로 이루어지거나 제1 외장재 및 제2 외장재로 이루어진 것인 파우치형 리튬공기전지.The method of claim 9,
The exterior material is a pouch-type lithium air battery consisting of a first exterior material or a first exterior material and a second exterior material. 제10항에 있어서,
상기 적층체의 전면이 제1 외장재로 실링된 구조이거나, 상기 적층체의 전면을 제1 외장재로 실링하되 상기 금속직조층의 기공이 노출되지 않은 측면은 제2 외장재로 실링되는 구조인 것인 파우치형 금속공기전지.The method of claim 10,
A pouch having a structure in which the front surface of the stack is sealed with a first exterior material, or the front surface of the stack is sealed with a first exterior material, but the side surface of the metal woven layer is sealed with a second exterior material Type metal air battery. 제10항에 있어서,
상기 제1 외장재는 산소투과막 및 상기 산소투과막의 일면에 형성되는 수지층을 포함하는 것인 파우치형 리튬공기전지.The method of claim 10,
The first exterior material is a pouch-type lithium air battery comprising an oxygen permeable membrane and a resin layer formed on one surface of the oxygen permeable membrane. 제12항에 있어서,
상기 산소투과막은 폴리에틸렌테레프탈레이트(Polyethyleneterephthalate, PET), 고밀도 폴리에틸렌(High　Density　Polyethylene,　HDPE), 폴리테트라플루오로에틸렌(Polytetrafluoroethylene) 및 폴리메틸메타크릴레이트(Polymethylmethacrylate)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 재질로 이루어진 것인 파우치형 금속공기전지.The method of claim 12,
The oxygen permeable membrane is made of one or more materials selected from the group consisting of polyethylene terephthalate (PET), high density polyethylene (HDPE), polytetrafluoroethylene, and polymethylmethacrylate. A pouch-type metal air battery made of. 제12항에 있어서,
상기 수지층은 변성 폴리프로필렌(Modified Polypropylene), 폴리프로필렌-부틸렌-에틸렌삼원공중합체(Polypropylene-Butylene-Ethylene Terpolymer) 또는 이들의 혼합물인 것인 파우치형 리튬공기전지.The method of claim 12,
The resin layer is a pouch-type lithium air battery that is a modified polypropylene, polypropylene-butylene-ethylene terpolymer, or a mixture thereof. 제12항에 있어서,
상기 수지층은 상기 산소투과막의 일면의 전면부 또는 양 가장자리부에 형성되는 것인 파우치형 리튬공기전지.The method of claim 12,
The resin layer is a pouch-type lithium air battery formed on a front surface or both edges of one surface of the oxygen permeable membrane. 제10항에 있어서,
상기 제2 외장재는 알루미늄 재질로 이루어진 것인 파우치형 금속공기전지.The method of claim 10,
The second exterior material is a pouch-type metal air battery made of an aluminum material. 제9항에 있어서,
상기 외장재는 기공크기가 8~28 ㎛인 복수개의 기공으로 이루어진 것인 파우치형 리튬공기전지.The method of claim 9,
The exterior material is a pouch-type lithium air battery consisting of a plurality of pores having a pore size of 8 to 28 μm. 제9항에 있어서,
상기 외장재는 산소투과율이 5,000~15,000 cc/day이고, 수분투과율이 1 g/m2d 이하인 것인 파우치형 리튬공기전지.The method of claim 9,
The exterior material is a pouch-type lithium air battery having an oxygen permeability of 5,000 to 15,000 cc/day and a moisture permeability of 1 g/m 2 d or less.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160071799A (en) 2014-12-12 2016-06-22 현대자동차주식회사 A bipolar current collector for a lithium-air battery, a method for producing thereof, and the lithum-air battery comprising it

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