KR101374783B1 - Electrode structure comprising the electrode materialand secondary battery comprising the electrodestructure - Google Patents
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Abstract
본 발명은이온분리막을 사이에 둔 음극과 양극의 접촉면적을 구조적으로 넓히어 충전량과 충전효율을 증대하고 구조가 간단하여 소형화에 적합함과 아울러 생산성을 증대시켜 경제적으로 제공할 수 있도록 절연체로 이루어지며 단일 체가 지그재그 방식으로 배열되게 형성된 분리막(1)과; 상기 분리막(1)의 지그재그 배열된 면과 면의 사이 공간에 구비되며, 중앙에 구비된 심재(C)와 상기 심재(C)의 외측면에 결합된 전극물질(3)로 이루어진 전극소자(2)를 포함하여 이루어진 2차전지용 전극구조체 및 상기 전극구조체를 포함하는 2차전지에 관한 것이다.The present invention is made of an insulator to structurally widen the contact area between the negative electrode and the positive electrode interposed between the ion separation membrane to increase the amount of filling and charging efficiency and to simplify the structure and to increase productivity and economically provide productivity. Separation membrane 1 is formed so that the unitary body is arranged in a zigzag manner; The electrode device 2 is provided in the space between the zigzag-arranged surface and the surface of the separator 1, the core material (C) provided in the center and the electrode material (3) coupled to the outer surface of the core material (C) (2) It relates to a secondary battery electrode structure comprising a) and a secondary battery comprising the electrode structure.
Description
본 발명은, 음극 및 양극을 구성하는 리튬 2차전지용 전극구조체 및 상기 전극구조체를 포함하는 2차전지에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 이온분리막을 사이에 둔 음극과 양극의 접촉면적을 구조적으로 넓히어 충전량과 충전효율을 증대하고 구조가 간단하여 소형화에 적합함과 아울러 생산성을 증대시켜 경제적으로 제공할 수 있도록 된 2차전지용 전극구조체, 및 상기 전극구조체를 포함하는 2차전지에 관한 것이다.
The present invention relates to an electrode structure for a lithium secondary battery constituting a negative electrode and a positive electrode, and a secondary battery including the electrode structure. More specifically, the contact area between the negative electrode and the positive electrode having an ion separation membrane therebetween is structurally wide. The present invention relates to a secondary battery electrode structure, and a secondary battery including the electrode structure, which is capable of economically providing increased charging capacity and charging efficiency and having a simple structure, which is suitable for miniaturization and increases productivity.
최근에, 대기중에 함유된 CO2가스량이 증가하고 있기 때문에 온실효과에 의한 지구온난화가 발생할 수 있는 가능성이 알려지고 있다.Recently, it is known that global warming due to the greenhouse effect may occur because the amount of CO 2 gas contained in the atmosphere is increasing.
즉, 화력 발전소는 화석연료를 사용하여 화력을 전기에너지로 변환하지만, 다량의 CO2가스를 배출하므로 화력발전소를 신설하는 것이 곤란하게 된다.That is, a thermal power plant uses fossil fuels to convert thermal power into electrical energy, but since it emits a large amount of CO2 gas, it is difficult to establish a thermal power plant.
따라서, 화력 발전소에서 발생한 전력을 효과적으로 이용하기 위해서, 잉여전력인 야간에 발생한 전력을 가정용 2차전지에 축전시킬 수 있고, 그에 의해 전력소비가 증가할 때 축적된 전력을 낮 동안 이용할 수 있는 소위 부하평준화 접근법이 제안되고 있다.Therefore, in order to effectively utilize the power generated from the thermal power plant, it is possible to charge the power generated in the nighttime, which is surplus power, in the secondary battery for home use, so that the accumulated power when the power consumption is increased can be used during the day, A leveling approach is proposed.
그리고, COx, NOx, 탄화수소 등의 대기오염원을 배출하지 않는 전동차에 대해 고에너지밀도 2차전지의 개발이 요구되고 있다.In addition, development of a high energy density secondary battery is required for a train which does not discharge air pollution sources such as COx, NOx, and hydrocarbons.
또한, 노트북 개인용 컴퓨터, 비디오 카메라, 디지털 카메라, 휴대전화, PDA(Personal Digital Assistant) 등의 휴대용전기기기의 용도에서 소형, 경량, 고성능의 2차전지의 개발이 긴급하게 요구된다.
Further, development of a small-sized, light-weight, high-performance secondary battery is urgently required for use in portable electronic devices such as notebook personal computers, video cameras, digital cameras, cellular phones, and PDAs (Personal Digital Assistants).
상기에서, 경량, 소형의 2차전지로써는, 충전반응시, 리튬이온을 그 층간으로부터 사이에 삽입하지 않기 위해 리튬 삽입 화합물을 양극물질로서 이용하고 또한 탄소로 형성된 6원(員) 망 구조의 평면의 층간에 리튬이온을 삽입하기 위해 흑연으로 대표되는 탄소함유재료를 음극물질로서 이용하는 "리튬이온전지"로서 칭하는 흔들의자형 전지가 개발되어 부분적으로 실용화되고 있다.
As a lightweight and compact secondary battery, it is necessary to use a lithium intercalation compound as a cathode material in order to prevent lithium ions from interposing between lithium ions during the charging reaction and to use a flat plane of a six- Called "lithium ion battery" in which a carbon-containing material represented by graphite is used as a negative electrode material for inserting lithium ions into the interlayer between layers, has been developed and partially put into practical use.
이와 같은 리튬이온전지로 종래에, 미국 특허 제 6,051,340호 공보와, 동 제 5,795,679호 공보와, 동 제6,432,585호 공보와, 일본국 특개평 11-283627호 공보와, 일본국 특허 제 2000-311681호 공보, 및 국제 공개 WO 00/17949호 공보에서, 실리콘이나 주석원소를 포함하는 리튬 2차전지용 음극을 이용한 2차전지가 제안되어 있다.Such a lithium ion battery has been conventionally known in the art as disclosed in U.S. Patent Nos. 6,051,340, 5,795,679, 6,432,585, 11-283627, 2000-311681 And International Publication No.
상기에서 미국 특허 제 6,051,340호 공보는, 리튬과 합금화하지 않는 금속재료의 집전장치에 실리콘이나 주석 등의 리튬과 합금화하는 금속과 리튬과 합금화하지 않는 금속으로부터 형성된 전극층을 포함하는 음극을 이용한 리튬 2차전지를 제안하고 있다.U.S. Patent No. 6,051,340 discloses a lithium secondary battery using a negative electrode comprising an electrode layer formed from a metal that is alloyed with lithium such as silicon or tin and a metal that is not alloyed with lithium in a current collector of a metal material that is not alloyed with lithium, .
그리고, 싱기 미국 특허 제 5,795,679호 공보는, 니켈이나 구리 등의 원소와 주석 등의 원소와의 합금의 분말로부터 형성된 음극을 이용한 리튬 2차전지를 제안하고 있다. 미국 특허 제 6,432,585호 공보는, 평균 입경이 0.5㎛ 내지 60㎛인 실리콘이나 주석을 함유하는 입자의 35중량% 이상을 함유하고 공극률이 0.10 내지 0.86이고 밀도가 1.00 내지 6.56g/cm3인 전극재료층을 가지는 음극을 이용하는 리튬 2차전지를 제안하고 있다.In addition, Japanese Unexamined Patent Publication No. 5,795,679 proposes a lithium secondary battery using a negative electrode formed from a powder of an alloy of an element such as nickel or copper and an element such as tin. U.S. Patent No. 6,432,585 discloses an electrode material layer containing 35 wt% or more of silicon or tin-containing particles having an average particle diameter of 0.5 to 60 탆 and having a porosity of 0.10 to 0.86 and a density of 1.00 to 6.56 g / A lithium secondary battery using a negative electrode having a negative electrode.
또한, 일본국 특개평 11-283627호 공보는, 비정질상을 가지는 실리콘이나 주석을 포함하는 음극을 이용한 리튬 2차전지를 제안하고, 일본국 특허 제 2000-311681호 공보는, 비화학량론 조성의 비정질 주석-천이 금속합금입자를 포함하는 음극을 이용한 리튬 2차전지를 제안하고 있고, 국제 공개 WO 00/17949호 공보는, 비화학량론 조성의 실리콘-천이 금속합금입자를 포함하는 음극을 이용한 리튬 2차전지를 제안하고 있다.Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-283627 proposes a lithium secondary battery using a negative electrode containing silicon or tin having an amorphous phase, and Japanese Patent Publication No. 2000-311681 discloses a non-stoichiometric amorphous tin -Transition Metal Alloy Particles and
그리고, 일본국 특허 제 2000-215887호 공보는, 벤젠 등의 열분해를 이용한 화학증착에 의해, 리튬과 합금화하는 금속 또는 반금속의 입자의 표면, 특히 실리콘 입자의 표면 위에 탄소층을 형성하여 도전성을 향상시키고, 그에 의해 리튬과 합금화할 때 체적팽창을 억제하여 전극의 파괴를 방지하는 고용량이고 충방전효율이 높은 리튬 2차전지를 제안하고 있다.
Japanese Patent Publication No. 2000-215887 discloses a method of forming a carbon layer on the surface of metal or semi-metal particles, particularly silicon particles, which is alloyed with lithium by chemical vapor deposition using pyrolysis of benzene or the like, A lithium secondary battery having a high capacity and a high charging / discharging efficiency which prevents the electrode from being broken by suppressing the volume expansion when alloyed with lithium.
도 1은 본 일반적인 2차전지의 구조를 간략하게 보인 예시도로써, 통상의 2차전지(10)는 이온전도막(20)을 전극구조체로 이루어진 음극(30)과 양극(40)의 사이에 끼워 전극군을 형성한 후 이슬점이 충분히 제어된 건조 공기 또는 건조 불활성 가스 분위기에서 상기 전극군을 전지케이스(50)에 삽입한 후, 음극(30)과 양극(40)이 전극단자(60)에 각각 접속되게 하여 전지케이스(50)를 밀봉하여 이루어진다.1 is a schematic view showing a structure of a general secondary battery according to the present invention. In the conventional
즉, 리튬이온이 수용된 전지케이스(50)의 내부공간을 이온전도막(20)를 기준으로 분할한 후, 일 측 공간에는 음극 전극구조체를 구비하고 타 측 공간에는 양극 전극구조체을 구비하며, 리튬이온이 이온전도막(20)를 통해 음극(30) 및 양극(40)과 결합하여 산화/환원반응이 발생하는 것을 이용하여 충전하거나 방전하게 된다.That is, after dividing the inner space of the
상기에서 음극(30) 및 양극(40)은 전극을 이루는 전극물질과 상기 전극물질과 전기적으로 연결된 전극판(70)의 결합으로 이루어진다.
The
따라서, 상기 전극단자(60)는 상기 전극판(70)과 전기적인 연결을 가지면서 구비된다.Thus, the
이와 같은 이온전도막(20)은 미소공성의 플라스틱 필름에 유지되는 전해질을 가지는 부재로 이루어지는 것이 바람직하다.
Such an ion
그러나, 상기 종래의 리튬2차전지들은 계산된 이론적 충전용량이 4200mAh/g이지만, 1000mAh/g를 초과하는 전기량의 리튬 삽입/이탈을 가능하게 하는 전극성능이 달성되지 않는 문제점들이 있었다.However, although the conventional lithium secondary batteries have a calculated theoretical charge capacity of 4200 mAh / g, there are problems in that electrode performance for enabling lithium insertion / extraction of an amount exceeding 1000 mAh / g is not achieved.
또한, 음극 및 양극을 구성하는 전극구조체의 구조가 간단하지 않아 소형화에 부적합하고, 생산성이 떨어져 비경제적인 문제점이 있었다.
In addition, since the structure of the electrode structure constituting the cathode and the anode is not simple, it is unsuitable for miniaturization, and there is a problem in that it is uneconomically poor in productivity.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점들을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 이온분리막을 사이에 둔 음극과 양극의 접촉면적을 구조적으로 넓히어 충전량과 충전효율을 증대하고 구조가 간단하여 소형화에 적합함과 아울러 생산성을 증대시켜 경제적으로 제공할 수 있도록 된 2차전지용 전극구조체, 및 상기 전극구조체를 포함하는 2차전지를 제공하는 것에 있다.
The present invention has been proposed to solve the conventional problems as described above, and an object of the present invention is to structurally widen the contact area of the anode and the anode between the ion separation membrane to increase the filling amount and charging efficiency and to simplify the structure. The present invention provides an electrode structure for a secondary battery that is suitable for miniaturization and increases productivity in an economical manner, and a secondary battery including the electrode structure.
상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 2차전지용 전극구조체는, 절연체로 이루어지며 단일 체가 지그재그 방식으로 배열되게 형성된 분리막과; 상기 분리막의 지그재그 배열된 면과 면의 사이 공간에 구비되며, 중앙에 구비된 심재와 상기 심재의 외측면에 결합된 전극물질로 이루어진 전극소자로 이루어진 것을 특징으로 한다.The secondary battery electrode structure of the present invention for achieving the object of the present invention comprises a separator formed of an insulator and a single body arranged in a zigzag manner; The separator is provided in the space between the zigzag-arranged surface and the surface, characterized in that consisting of an electrode element made of a core material provided in the center and the electrode material coupled to the outer surface of the core material.
상기한 분리막은 Al2O2(산화 알루미늄) 재질로 이루어진 것을 특징으로 한다.The separator is characterized in that made of Al 2 O 2 (aluminum oxide) material.
상기한 전극물질은 양극을 구성하는 양극물질로 이루어진 것을 특징으로 하며, 상기 양극물질은 LiCo(리튬코발트) 재질로 이루어진 것을 특징으로 한다.The electrode material is characterized by consisting of a positive electrode material constituting the positive electrode, the positive electrode material is characterized in that made of LiCo (lithium cobalt) material.
상기한 전극물질은 음극을 구성하는 음극물질로 이루어진 것을 특징으로 하며, 상기 음극물질은 실리콘재질 또는 산화실리콘 재질로 이루어진 것을 특징으로 한다.The electrode material is characterized by consisting of a negative electrode material constituting the negative electrode, the negative electrode material is characterized in that made of silicon or silicon oxide material.
상기에서 전극소자는 그 극을 달리하면서 상기 분리막의 사이 공간에 교대로 적층 배열되어 이 종의 극이 상하에 각각 위치되는 것을 특징으로 한다.In the above, the electrode elements are alternately arranged in the space between the separation membrane while changing the poles, characterized in that the poles of this kind are positioned up and down respectively.
상기한 심재는 전도성 물질로 이루어진 것을 특징으로 한다.The core material is characterized in that made of a conductive material.
상기한 전도성 물질은 탄소섬유로 이루어진 것을 특징으로 한다.The conductive material is characterized in that the carbon fiber.
상기한 전도성 물질은 금속섬유로 이루어진 것을 특징으로 한다.The conductive material is characterized by consisting of metal fibers.
상기한 전도성 물질은 그라파이트(Graphite)로 이루어진 것을 특징으로 한다.The conductive material is characterized by consisting of graphite (Graphite).
상기한 전극소자는 중앙에 전도성 심재가 구비되며 상기 전도성 심재의 외주면에 전극물질이 적층되며 라인형상으로 이루어진 전극체들의 결합으로 이루어진 것을 특징으로 한다.
The electrode device is characterized in that the conductive core material is provided in the center and the electrode material is laminated on the outer peripheral surface of the conductive core material and made of a combination of electrode bodies formed in a line shape.
상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 2차전지는, 상기에서 기재한 어느 하나의 전극구조체와, 리튬이온을 포함하는 전해질과, 상기 전극구조체와 다른 극성을 가지는 전극구조체를 포함하며, 리튬의 산화반응과 리튬이온의 환원반응을 이용하는 것을 특징으로 한다.
The secondary battery of the present invention for achieving the object of the present invention as described above, comprises any one of the electrode structure described above, an electrolyte containing lithium ions, and an electrode structure having a different polarity than the electrode structure It is characterized by using an oxidation reaction of lithium and a reduction reaction of lithium ions.
본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 2차전지용 전극구조체는, 중앙에 구비된 심재와, 상기 심재의 외주면에 결합된 전극물질과 상기 전극물질의 외주면에 결합된 절연체로 이루어진 분리막을 포함하는 제1전극소자와, 상기 제1전극소자와 이종의 전극물질을 포함하는 제2전극소자가, 각각의 면과 면이 교차되어 접하면서 지그재그 방식으로 다수의 층을 이루며 배열된 것으로 이루어진 것을 특징으로 한다.
In order to achieve the object of the present invention, an electrode structure for a secondary battery of the present invention includes a core material provided at the center, an electrode material coupled to an outer circumferential surface of the core material, and a separator formed of an insulator coupled to an outer circumferential surface of the electrode material. And a first electrode element and a second electrode element including the first electrode element and a heterogeneous electrode material, each of which is arranged in a zigzag manner in a zigzag manner while the surfaces intersect each other. do.
상기와 같이 이루어진 본 발명에 의한 2차전지용 전극구조체 및 상기 전극구조체를 포함하는 2차전지는 음극, 양극. 이온분리막을 단일체로 구성할 수 있어, 고밀도 및 음극과 양극의 접촉면적의 조절이 가능함에 따라 최적의 조건을 구현할 수 있어, 충전량 및 효율을 극대화할 수 있으며, 이온분리막을 사이에 둔 음극과 양극의 접촉면적을 구조적으로 넓히어 충전량과 충전효율을 증대하고 구조가 간단하여 소형화에 적합함과 아울러 생산성을 증대시켜 경제적인 효과를 가진다.
Secondary battery electrode structure and a secondary battery comprising the electrode structure according to the present invention made as described above is a negative electrode, a positive electrode. Since the ion separation membrane can be composed as a single body, the optimum conditions can be realized by adjusting the density and contact area of the cathode and the anode, maximizing the amount of charge and efficiency, and the anode and the anode between the ion separation membrane Structurally widen the contact area of the to increase the amount of filling and charging efficiency, and the structure is simple, suitable for miniaturization and increase the productivity and has an economic effect.
도 1은 종래의 리튬 2차전지의 구조를 보인 개략 단면 예시도.
도 2 내지 도 6은 본 발명에 따른 일 실시예에 의한 2차전지용 전극구조체를 보인 개략 사시 예시도.
도 7 내지 도 11은 본 실시예의 2차전지용 전극구조체를 구성하는 전극소자의 예시들을 보인 개략 예시도.
도 12는 본 발명에 따른 일 실시예에 의한 2차전지를 보인 개략 예시도.
도 13은 본 발명에 따른 다른 실시예에 의한 2차전지를 보인 개략 예시도.
도 14는 본 실시예에 의한 2차전지용 전극구조체를 구성하는 전극소자의 다른 예를 보인 개략 사시 예시도.
도 15 및 도 16은 본 발명에 따른 또 다른 실시예에 의한 2차전지용 전극구조체를 보인 개략 사시 예시도.
도 17은 본 실시예에 의한 2차전지용 전극구조체를 구성하는 전극소자의 다른 예를 보이 개략 사시 예시도.
도 18은 본 발명에 따른 다른 실시예에 의한 2차전지용 전극구조체를 보인 개략 사시 예시도.
도 19는 본 발명에 따른 또 다른 실시예에 의한 2차전지를 보인 개략 예시도.1 is a schematic cross-sectional view showing the structure of a conventional lithium secondary battery.
2 to 6 is a schematic perspective view showing an electrode structure for a secondary battery according to an embodiment according to the present invention.
7 to 11 are schematic illustration showing examples of the electrode element constituting the electrode structure for a secondary battery of the present embodiment.
12 is a schematic illustration showing a secondary battery according to an embodiment according to the present invention.
Figure 13 is a schematic illustration showing a secondary battery according to another embodiment according to the present invention.
14 is a schematic perspective view showing another example of the electrode element constituting the electrode structure for a secondary battery according to the present embodiment.
15 and 16 is a schematic perspective view showing an electrode structure for a secondary battery according to another embodiment according to the present invention.
17 is a schematic perspective view showing another example of an electrode element constituting an electrode structure for a secondary battery according to the present embodiment.
18 is a schematic perspective view showing an electrode structure for a secondary battery according to another embodiment according to the present invention;
19 is a schematic illustration showing a secondary battery according to another embodiment according to the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예에 의한 2차전지용 전극구조체 및 상기 전극구조체를 포함하는 2차전지를 상세히 설명하면 다음과 같다.
Hereinafter, a secondary battery electrode structure and a secondary battery including the electrode structure according to a preferred embodiment of the present invention with reference to the accompanying drawings in detail as follows.
아울러, 본 발명에서 사용되는 용어는 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며 이 경우는 해당되는 발명의 설명부분에서 상세히 그 의미를 기재하였으므로, 단순한 용어의 명칭이 아닌 용어가 가지는 의미로서 본 발명을 파악하여야 함을 밝혀두고자 한다. 또한 실시예를 설명함에 있어서 본 발명이 속하는 기술 분야에 익히 알려져 있고, 본 발명과 직접적으로 관련이 없는 기술 내용에 대해서는 설명을 생략한다. 이는 불필요한 설명을 생략함으로써 본 발명의 요지를 흐리지 않고 더욱 명확히 전달하기 위함이다.
In addition, although the terms used in the present invention have been selected as general terms that are widely used at present, there are some terms selected arbitrarily by the applicant in a specific case. In this case, since the meanings are described in detail in the description of the relevant invention, It is to be understood that the present invention should be grasped as a meaning of a term other than a name. Further, in describing the embodiments, descriptions of technical contents which are well known in the technical field to which the present invention belongs and which are not directly related to the present invention will be omitted. This is for the sake of clarity of the present invention without omitting the unnecessary explanation.
도 2 내지 도 6은 본 발명에 따른 일 실시예에 의한 2차전지용 전극구조체를 보인 도면으로서, 본 실시예에 의한 2차전지용 전극구조체는, 절연체로 이루어지며 단일 체가 지그재그 방식으로 배열되게 형성된 분리막(1)과, 상기 분리막(1)의 지그재그 배열된 면과 면의 사이 공간에 구비되는 전극소자(2)를 포함하여 이루어진다.2 to 6 is a view showing an electrode structure for a secondary battery according to an embodiment according to the present invention, the electrode structure for a secondary battery according to the present embodiment, the separator is formed of an insulator and a single body arranged in a zigzag manner (1) and the
이에 따라, 음극(2a) 및 양극(2b)을 구성하는 전극소자(2)들이 좁은 공간에 치밀하게 구비되어 있어, 점유면적에 대하여 충전량 과 충전효율을 극대화할 수 있다.Accordingly, the
즉, 음극(2a), 양극(2b), 분리막(1)을 단일 체로 구성할 수 있어, 고밀도 및 음극(2a)과 양극(2b)의 접촉면적의 조절이 가능함에 따라 최적의 조건을 구현할 수 있어, 충전량 및 효율을 극대화할 수 있다.
That is, since the
상기에서 분리막(1)은 Al2O2(산화 알루미늄) 재질로 이루어지며 미소공 성의 성질을 가지는 것이 바람직하다.
The
상기와 같은 본 실시예에 의한 2차전지용 전극구조체에서 상기한 전극소자(2)는 중앙에 구비된 심재(C)와 상기 심재(C)의 외측면에 결합된 전극물질(3)로 이루어진다.In the electrode structure for secondary batteries according to the present embodiment as described above, the
즉, 상기한 전극물질(3)이 양극을 구성하는 양극물질(3b)로 이루어진 경우, 양극(2b)을 구성하는 전극구조체를 구성하며, 상기한 전극물질(3)이 음극(2a)을 구성하는 음극물질(3a)로 이루어진 경우에는 음극(2a)을 구성하는 전극구조체를 구성하게 된다.
That is, when the
상기에서 양극물질(3b)은 LiCo(리튬코발트) 재질로 이루어지는 것이 바람직하며, 상기 음극물질(3a)은 실리콘재질 또는 산화실리콘 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.
In the above, the
그리고, 상기한 심재(c)는 전도성 물질로 이루어져 전기적인 접속자의 기능을 수행하도록 하는 것이 바람직하며, 상기 전도성 물질은 탄소섬유, 금속섬유 또는 그라파이트(Graphite)로 이루어지는 것이 가장 바람직하다.
In addition, the core material (c) is preferably made of a conductive material to perform the function of the electrical connector, the conductive material is most preferably made of carbon fibers, metal fibers or graphite (Graphite).
이에 따라, 상기한 심재(C)를 통해 음극물질(3a) 또는 양극물질(3b)을 전기적으로 연결하여 충/방전하게 된다.
Accordingly, the
상기와 같은 본 실시예에 의한 전극구조체는 도 4 및 도 5에서 도시된 바와 같이 양극 전극구조체 및 음극 전극구조체를 각각 구성할 수 있으며, 바람직하게는 도 6에서 도시된 바와 같이 상기 전극소자(2)들이 그 극을 달리하면서 상기 분리막(1)의 사이 공간에 교대로 적층 배열되어 서로 다른 극성 가지는 전극구조체가 상하에 각각 위치되게 구성하는 것이 가장 바람직하다.
As described above, the electrode structure according to the present exemplary embodiment may configure the anode electrode structure and the cathode electrode structure, respectively, as shown in FIGS. 4 and 5. Preferably, the
상기에서 본 실시예에 의한 전극구조체를 구성하는 전극소자(2)는 도 7에서 도시된 바와 같이 상기 심재(C)가 판상으로 이루어질 수 있으며, 바람직하게는 도 8에서 도시된 바와 같이 탄소섬유 또는 금속섬유들이 배열된 것으로 이루어지는 것이 바람직하다.As shown in FIG. 7, the
이때, 상기 탄소섬유 또는 금속섬유들은 도 9에서 도시된 바와 같이 상하 2층 또는 복수 개의 층으로 적층되어 심재(C)를 구성하는 것이 바람직하다.
At this time, the carbon fibers or metal fibers are preferably stacked in two layers or a plurality of layers as shown in Figure 9 to form a core (C).
또한, 본 실시예의 전극구조체에 적용되는 전극소자(2)는 도 10 및 도 11에서 도시된 바와 같이 중앙에 전도성 심재(C)가 구비되며 상기 전도성 심재(C)의 외주면에 전극물질(3)이 적층되며 라인(line; 선)형상으로 이루어진 전극체(4)들이 배열결합하여 구성된 것으로 이루어질 수 있다.In addition, as shown in FIGS. 10 and 11, the
즉, 다수의 전극체(4)들이 분리막(1)의 사이 공간에 적층배열되어 전극구조체를 구성하도록 된 것으로, 이 경우 상기 전극체(4)들이 복수 개의 층으로 적층된 상태로 분리막(1)의 사이 공간에 위치되는 것이 바람직하다.That is, the plurality of
이때, 상기 전극체(4)들은 면과 면이 서로 연결된 상태를 유지하여 전기적으로 연결된다.
At this time, the
도 14 및 도 17은 본 발명에 따른 다른 실시예에 의한 2차전지용 전극구조체를 보인 도면으로, 본 실시예에 의한 전극구조체는 도 17에서 도시된 바와 같이 중앙에 구비된 심재(C)와 상기 심재(C)의 외주면에 결합된 전극물질(3)과 상기 전극물질(3)의 외주면에 결합된 절연체로 이루어진 분리막(1)을 포함하는 제1전극소자(5)와, 중앙에 구비된 심재(C)와 상기 심재(C)의 외주면에 결합되며 상기 제1전극소자(5)에 대하여 다른 극성을 가지는 전극물질(3)을 포함하는 제2전극소자(6)가, 도 15 및 도 16과 도 18에서 도시된 바와 같이 각각의 면과 면이 교차되어 접하면서 지그재그 방식으로 다수의 층을 이루며 배열된 것으로 이루어진다.14 and 17 is a view showing an electrode structure for a secondary battery according to another embodiment according to the present invention, the electrode structure according to the present embodiment is the core material (C) provided in the center as shown in Figure 17 and the A
이때 상기 절연체는 상술한 분리막(1)의 기능을 수행하여 이종의 전극물질(3)이 서로 접촉하지 않도록 되어 있다. In this case, the insulator is configured to perform the function of the
이 경우, 도 19에서 도시된 바와 같이, 서로 다른 극성을 가지는 전극소자(2)들이 지그재그 방식으로 다수의 층을 이루며 배열된 것으로 이루어져 전극구조체 자체가 2차전지를 구성하게 된다. 도 18 및 도 19에서 전극구조체를 이루는 제1전극소자(5) 및 제2전극소자(6)의 외면에는 모두 분리막이 형성되어 있다.In this case, as shown in FIG. 19, the
따라서, 소형의 2차전지를 구현하게 되어, 다양한 용도로 사용을 할 수 있어, 사용상의 효용성을 증대한다.Therefore, it is possible to implement a small secondary battery, it can be used for a variety of applications, increasing the usability in use.
상기와 같은 서로 다른 극성을 가지는 전극구조체들이 도 12 및 도 13에서 도시된 바와 같이 리튬이온을 포함하는 전해질(7)의 충전된 하우징(8)에 구비되어 리튬의 산화반응과 리튬이온의 환원반응을 이용하는 2차전지를 구성하게 된다.As shown in FIGS. 12 and 13, electrode structures having different polarities are provided in the filled
따라서, 고밀도 및 음극(2a)과 양극(2b)의 접촉면적의 조절이 가능함에 따라 2차전지의 성능에 대한 최적의 조건을 구현할 수 있어, 충전량 및 효율을 극대화할 수 있으며, 이온분리막을 사이에 둔 음극(2a)과 양극(2b)의 접촉면적을 구조적으로 넓히어 충전량과 충전효율을 증대하고 구조가 간단하여 소형화에 적합함과 아울러 생산성이 증대되어 경제적이다.
Therefore, the high density and the contact area of the
이상과 같은 예로 본 발명을 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 예들에 국한되는 것이 아니고, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형 실시될 수 있다. 따라서 본 발명에 개시된 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 예들에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
While the present invention has been described with reference to the exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. Therefore, the examples disclosed in the present invention are not intended to limit the scope of the present invention and are not intended to limit the scope of the present invention. The scope of protection of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas within the scope of equivalents should be construed as falling within the scope of the present invention.
1 : 분리막 2 : 전극소자
2a ; 음극 2b : 양극
3 : 전극물질 3a : 음극물질
3b : 양극물질 4 : 전극체
5 : 제1전극소자 6 : 제2전극소자
7 : 전해질 8 : 하우징
C : 심재1
2a;
3:
3b: positive electrode material 4: electrode body
5: first electrode element 6: second electrode element
7: electrolyte 8: housing
C: Heartwood
Claims (22)
상기 분리막의 지그재그 배열된 면과 면의 사이 공간에 구비되며, 중앙에 구비된 심재와 상기 심재의 외측면에 결합된 전극물질로 이루어진 전극소자를 포함하고,
상기한 분리막은 Al2O2(산화 알루미늄) 재질로 이루어지며,
상기한 심재는 전도성 물질로 이루어지고,
상기한 전극소자는 중앙에 전도성 심재가 구비되며 상기 전도성 심재의 외주면에 전극물질이 적층되며 라인형상으로 이루어진 전극체들의 결합으로 이루어진 것을 특징으로 하는 2차전지용 전극구조체
A separator formed of an insulator and formed such that a single body is arranged in a zigzag manner;
It is provided in the space between the zigzag-arranged surface and the surface of the separator, and comprises an electrode element made of a core material provided in the center and the electrode material coupled to the outer surface of the core material,
The separator is made of Al 2 O 2 (aluminum oxide) material,
The core material is made of a conductive material,
The electrode device has a conductive core material in the center, the electrode material is laminated on the outer peripheral surface of the conductive core material, the electrode structure for a secondary battery, characterized in that made of a combination of the electrode body made of a line shape
상기한 전극물질은 양극을 구성하는 양극물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 2차전지용 전극구조체
The method of claim 1, further comprising:
The electrode material is a secondary battery electrode structure, characterized in that made of a positive electrode material constituting the positive electrode
상기한 양극물질은 LiCo(리튬코발트) 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 2차전지용 전극구조체
4. The method of claim 3, further comprising:
The cathode material is a secondary battery electrode structure, characterized in that made of LiCo (lithium cobalt) material
상기한 전극물질은 음극을 구성하는 음극물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 2차전지용 전극구조체
The method of claim 1, further comprising:
The electrode material is a secondary battery electrode structure, characterized in that made of a negative electrode material constituting the negative electrode
상기한 음극물질은 실리콘재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 2차전지용 전극구조체
The method of claim 5, further comprising:
The anode material is a secondary battery electrode structure, characterized in that made of a silicon material
상기한 음극물질은 산화실리콘 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 2차전지용 전극구조체
The method of claim 5, further comprising:
The anode material is a secondary battery electrode structure, characterized in that made of silicon oxide material
상기한 전도성 물질은 탄소섬유로 이루어진 것을 특징으로 하는 2차전지용 전극구조체
The method of claim 1, further comprising:
The conductive material is a secondary battery electrode structure, characterized in that made of carbon fiber
상기한 전도성 물질은 금속섬유로 이루어진 것을 특징으로 하는 2차전지용 전극구조체
The method of claim 1, further comprising:
The conductive material is a secondary battery electrode structure, characterized in that made of metal fibers
상기한 전도성 물질은 그라파이트(Graphite)로 이루어진 것을 특징으로 하는 2차전지용 전극구조체
The method of claim 1, further comprising:
The conductive material is a secondary battery electrode structure, characterized in that consisting of graphite (Graphite)
리튬이온을 포함하는 전해질과,
상기 제1전극구조체에 대하여 다른 극성을 가지는 제2전극구조체를 포함하며,
리튬의 산화반응과 리튬이온의 환원반응을 이용하는 것을 특징으로 하는 2차전지.
A first electrode structure comprising the electrode structure according to any one of claims 1, 3 to 7, or 9 to 11,
An electrolyte containing lithium ions,
A second electrode structure having a different polarity with respect to the first electrode structure,
A secondary battery characterized by using an oxidation reaction of lithium and a reduction reaction of lithium ions.
리튬이온을 포함하는 전해질과,
상기 제1전극구조체에 대하여 다른 극성을 가지는 제2전극구조체를 포함하며,
리튬의 산화반응과 리튬이온의 환원반응을 이용하고,
상기한 제2전극구조체는 제1항, 제3항 내지 제7항 또는 제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 기재된 전극구조체로 이루어진 것을 특징으로 하는 2차전지.
A first electrode structure comprising the electrode structure according to any one of claims 1, 3 to 7, or 9 to 11,
An electrolyte containing lithium ions,
A second electrode structure having a different polarity with respect to the first electrode structure,
By using the oxidation reaction of lithium and the reduction reaction of lithium ions,
The second electrode structure is a secondary battery comprising the electrode structure according to any one of claims 1, 3 to 7 or 9 to 11.
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