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WO2026018963A1 - Method for manufacturing all-solid-state secondary battery - Google Patents

Method for manufacturing all-solid-state secondary battery

Info

Publication number
WO2026018963A1
WO2026018963A1 PCT/KR2024/013345 KR2024013345W WO2026018963A1 WO 2026018963 A1 WO2026018963 A1 WO 2026018963A1 KR 2024013345 W KR2024013345 W KR 2024013345W WO 2026018963 A1 WO2026018963 A1 WO 2026018963A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
coating
solid electrolyte
electrode
current collector
solution
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
PCT/KR2024/013345
Other languages
French (fr)
Korean (ko)
Inventor
허진우
김옥태
김기태
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kga Co Ltd
Original Assignee
Kga Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kga Co Ltd filed Critical Kga Co Ltd
Publication of WO2026018963A1 publication Critical patent/WO2026018963A1/en
Pending legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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Abstract

The present invention relates to a method for manufacturing an all-solid-state secondary battery. The present invention provides a method for manufacturing an all-solid-state secondary battery, the method comprising: a first step of preparing electrodes (1a) and (1b) that serve as a cathode (1a) and an anode (1b); a second step of forming solid electrolyte layers (2a) and (2b) on the surfaces of the cathode (1a) and the anode (1b); and a third step of obtaining a laminated device in which a separator (3) is disposed between the two electrodes (1a) and (1b) serving as the cathode (1a) and the anode (1b) on which the solid electrolyte layers (2a) and (2b) are formed, wherein the second step comprises the steps of: (1) obtaining a crosslink-polymerizable solid electrolyte solution containing an acrylic monomer, an ionic material, a crosslinking agent, a polymerization initiator, and a thickener; and (2) coating the surfaces of the cathode (1a) and the anode (1b) with the crosslink-polymerizable solid electrolyte solution, and then applying heat to perform crosslinking polymerization of the crosslinkable solid electrolyte solution to form solid electrolyte layers (2a) and (2b). According to the present invention, at least resistance characteristics can be improved.

Description

전고체 이차전지의 제조방법 Manufacturing method of all-solid-state secondary battery

본 발명은 전고체 이차전지의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고분자와 이온성 물질(전해질)을 기반으로 하는 고체 전해질층을 전극(양극 및 음극)에 형성함에 있어서, 특정 성분의 가교 중합성 고체 전해질 용액을 사용하되, 상기 가교 중합성 고체 전해질 용액을 가교 중합하기 전에 전극에 코팅하고, 코팅 이후에 가교 중합하여 고체 전해질층을 형성함으로써, 적어도 저항 특성이 개선될 수 있는 전고체 이차전지의 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method for manufacturing an all-solid-state secondary battery, and more particularly, to a method for manufacturing an all-solid-state secondary battery, wherein when forming a solid electrolyte layer based on a polymer and an ionic substance (electrolyte) on an electrode (anode and cathode), a crosslinking polymerizable solid electrolyte solution of a specific component is used, and the crosslinking polymerizable solid electrolyte solution is coated on the electrode before crosslinking polymerization, and a solid electrolyte layer is formed by crosslinking polymerization after the coating, thereby improving at least the resistance characteristics.

이차전지는 에너지 기술 분야에서 가장 주목받고 있는 분야이다. 이차전지는 휴대폰, 노트북 PC, 무인항공기(드론 등) 및 전기자동차 등의 에너지원으로 광범위하게 적용되고 있으며, 이에 대한 연구와 개발은 지속적으로 증가하고 있다. 이차전지로는 리튬이온 이차전지(Lithium ion secondary battery), 전기이중층 커패시터(EDLC ; Electric Double Layer Capacitor) 및 리튬이온 커패시터(LiC ; Lithium ion Capacitor) 등이 대표적이다. Secondary batteries are garnering significant attention in the energy technology field. They are widely used as an energy source in devices such as mobile phones, laptops, unmanned aerial vehicles (drones), and electric vehicles, and research and development in this area are continuously increasing. Representative secondary batteries include lithium-ion secondary batteries, electric double-layer capacitors (EDLCs), and lithium-ion capacitors (LiCs).

이차전지는 양극 및 음극의 두 전극과, 상기 두 전극의 사이에 형성(개재)되어 이온(ion)의 이동(전도)만 가능하게 하고 단락 방지(절연)를 위한 다공성의 세퍼레이터(separator)와, 이온의 생성 및 이동이 가능한 전해질을 포함한다. 전해질은 주로 액상의 액체 전해질을 사용하고 있다. A secondary battery comprises two electrodes, a positive electrode and a negative electrode, a porous separator formed (interposed) between the two electrodes to allow only the movement (conduction) of ions and prevent short circuits (insulation), and an electrolyte that allows the generation and movement of ions. The electrolyte is mainly a liquid electrolyte.

액체 전해질은 용매에 전해질을 용해(또는 해리)한 전해질 용액(통상, '전해액'이라고도 함)으로서, 이는 용액 내에서 이온이 자유롭게 이동할 수 있어 이온 이동성이 높은 장점이 있다. 그러나 액체 전해질(전해질 용액)은 이차전지 소자 내에서 액상으로 존재하여, 전해질의 누액이라는 고질적인 문제점이 있다. 전해질이 외부로 누액된 경우, 전기적 특성이 저하됨은 물론 오염 문제를 일으키고, 피부 손상을 발생시켜 인체와 접촉하는 웨어러블(wearable) 기기 등에는 제한적이다. 또한, 액체 전해질은 장기간 사용하거나 고온/고습의 사용 환경에 노출된 경우 가스를 발생시켜 이차전지의 내압을 상승시킬 수 있다. Liquid electrolytes are electrolyte solutions (commonly referred to as "electrolyte solutions") that dissolve (or dissociate) an electrolyte in a solvent. These have the advantage of high ion mobility, allowing ions to move freely within the solution. However, liquid electrolytes (electrolyte solutions) exist in a liquid state within secondary battery devices, and thus have a chronic problem of electrolyte leakage. If the electrolyte leaks externally, not only will the electrical properties deteriorate, but it can also cause contamination and skin damage, limiting their use in wearable devices that come into contact with the human body. Furthermore, liquid electrolytes can generate gases when used for long periods of time or exposed to high temperature/high humidity, which can increase the internal pressure of the secondary battery.

이를 개선하기 위해, 액체 전해질 대신에 고체 전해질을 적용한 전고체 이차전지(All-solid-state Battery)가 제안되었다. 예를 들어, 한국 공개특허 제10-2024-0046136호(2024.04.08.자 공개), 한국 등록특허 제10-2108136호(2020.04.29.자 등록), 한국 등록특허 제10-2678447호(2024.06.21.자 등록) 및 일본 공개특허 특개2000-138073호 등에는 고체 전해질을 적용한 이차전지가 제안되어 있다. 일반적으로, 고체 전해질은 입자상의 고분자 중합체와, 여기에 분산된 이온성 물질을 포함한다. To improve this, all-solid-state secondary batteries using solid electrolytes instead of liquid electrolytes have been proposed. For example, secondary batteries using solid electrolytes are proposed in Korean Patent Publication No. 10-2024-0046136 (published on April 8, 2024), Korean Patent Registration No. 10-2108136 (registered on April 29, 2020), Korean Patent Registration No. 10-2678447 (registered on June 21, 2024), and Japanese Patent Publication No. 2000-138073. Generally, solid electrolytes comprise particulate polymers and ionic substances dispersed therein.

그러나 고체 전해질은 고분자를 기반으로 하여 누액의 위험성은 없으나, 이는 이차전지의 두께를 증가시키고, 무엇보다 고분자의 결정성 및 복잡한 분자사슬 구조에 의해 이온의 이동에 제한이 있어 이온 이동성이 낮은 단점이 있다. 이에 따라 고체 전해질을 적용한 전고체 이차전지의 대부분은 내부 저항이 높아 고출력을 구현하기 어렵다. However, solid electrolytes, being polymer-based, do not pose a risk of leakage. However, they increase the thickness of the secondary battery. Furthermore, the polymer's crystallinity and complex molecular chain structure limit ion movement, resulting in low ion mobility. Consequently, most all-solid-state secondary batteries employing solid electrolytes have high internal resistance, making it difficult to achieve high output.

이에, 본 발명은 특정 성분들로 구성된 가교 중합성 고체 전해질 용액을 사용하되, 상기 가교 중합성 고체 전해질 용액을 가교 중합하기 전에 전극에 코팅하고, 코팅 이후에 가교 중합하여 고체 전해질층을 형성함으로써, 적어도 저항 특성이 개선될 수 있는 전고체 이차전지의 제조방법을 제공하는 데에 목적이 있다. Accordingly, the present invention aims to provide a method for manufacturing an all-solid-state secondary battery in which at least the resistance characteristics can be improved by using a crosslinking polymerizable solid electrolyte solution composed of specific components, coating the crosslinking polymerizable solid electrolyte solution on an electrode before crosslinking polymerization, and forming a solid electrolyte layer by crosslinking polymerization after the coating.

또한, 본 발명은 전극 슬러리를 집전체에 코팅 및 건조시켜 전극 활물질층을 형성함에 있어, 상기 전극 활물질층을 건조시키는 건조 모듈을 높이 방향으로 다수층 적층하고 코팅물이 지그재그로 이동하면서 건조되도록 하는 다단 방식의 코팅 장치를 이용하여 코팅 및 건조시킴으로써, 적어도 균일한 건조를 도모하여 전고체 이차전지의 전기적 특성을 향시킬 수 있는 전고체 이차전지의 제조방법을 제공하는 데에 다른 목적이 있다. In addition, the present invention provides a method for manufacturing an all-solid-state secondary battery, which can improve the electrical characteristics of an all-solid-state secondary battery by coating and drying an electrode slurry on a current collector to form an electrode active material layer, and by coating and drying using a multi-stage coating device that laminates a plurality of drying modules in the height direction and allows the coating material to move in a zigzag pattern while drying, thereby ensuring at least uniform drying.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, In order to achieve the above purpose, the present invention,

양극(1a)과 음극(1b)의 전극(1a)(1b)을 준비하는 제1단계; Step 1: preparing electrodes (1a)(1b) of the positive electrode (1a) and the negative electrode (1b);

상기 양극(1a)과 음극(1b)의 표면에 고체 전해질층(2a)(2b)을 형성하는 제2단계; 및 A second step of forming a solid electrolyte layer (2a)(2b) on the surface of the positive electrode (1a) and negative electrode (1b); and

상기 고체 전해질층(2a)(2b)이 형성된 양극(1a)과 음극(1b)의 두 전극(1a)(1b) 사이에 세퍼레이터(3)를 개재한 적층 소자를 얻는 제3단계를 포함하고, A third step of obtaining a laminated element by interposing a separator (3) between two electrodes (1a) and (1b) of a positive electrode (1a) and a negative electrode (1b) on which the above solid electrolyte layer (2a) (2b) is formed,

상기 제2단계는, The second step above is,

(1) 아크릴계 단량체, 이온성 물질, 가교제, 중합 개시제 및 증점제를 포함하는 가교 중합성 고체 전해질 용액을 얻는 단계; 및 (1) a step of obtaining a crosslinkable polymerizable solid electrolyte solution comprising an acrylic monomer, an ionic substance, a crosslinking agent, a polymerization initiator, and a thickener; and

(2) 상기 가교 중합성 고체 전해질 용액을 양극(1a)과 음극(1b)의 표면에 코팅한 후, 열을 가하여 상기 가교 중합성 고체 전해질 용액을 가교 중합하여 고체 전해질층(2a)(2b)을 형성하는 단계를 포함하는 전고체 이차전지의 제조방법을 제공한다. (2) A method for manufacturing an all-solid-state secondary battery is provided, including a step of coating the cross-linking polymerizable solid electrolyte solution on the surfaces of a positive electrode (1a) and a negative electrode (1b), and then applying heat to cross-link and polymerize the cross-linking polymerizable solid electrolyte solution to form a solid electrolyte layer (2a)(2b).

본 발명의 실시예에 따라서, 상기 가교 중합성 고체 전해질 용액을 얻는 단계는, 아크릴계 단량체 용액 100중량부에 대하여 이온성 물질(전해질) 5 ~ 15중량부, 가교제 0.2 ~ 5중량부, 중합 개시제 0.1 ~ 4중량부 및 증점제 0.2 ~ 5중량부를 교반 혼합하여 가교 중합성 고체 전해질 용액을 얻는 것이 좋다. 이때, 상기 아크릴계 단량체 용액은 아크릴계 단량체와 용매를 포함하되, 상기 아크릴계 단량체는 아크릴산, 메타크릴산 및 이들의 염으로부터 선택된 하나 이상을 포함하며, 상기 가교제는 분자 내에 에폭시기 및 (메트)아크릴레이트기를 모두 가지는 화합물을 포함하는 것이 좋다. According to an embodiment of the present invention, the step of obtaining the crosslinking polymerizable solid electrolyte solution preferably comprises stirring and mixing 5 to 15 parts by weight of an ionic substance (electrolyte), 0.2 to 5 parts by weight of a crosslinking agent, 0.1 to 4 parts by weight of a polymerization initiator, and 0.2 to 5 parts by weight of a thickener with respect to 100 parts by weight of an acrylic monomer solution to obtain the crosslinking polymerizable solid electrolyte solution. At this time, the acrylic monomer solution preferably includes an acrylic monomer and a solvent, wherein the acrylic monomer includes at least one selected from acrylic acid, methacrylic acid, and salts thereof, and the crosslinking agent preferably includes a compound having both an epoxy group and a (meth)acrylate group in its molecule.

본 발명의 실시예에 따라서, 상기 제1단계는, According to an embodiment of the present invention, the first step comprises:

(a) 전극 활물질에 질소를 도핑하는 제1공정; (a) A first process of doping nitrogen into an electrode active material;

(b) 상기 질소가 도핑된 전극 활물질에 도전재, 바인더 및 용매를 혼합한 전극 슬러리를 얻는 제2공정; 및 (b) a second process of obtaining an electrode slurry by mixing a conductive agent, a binder, and a solvent with the nitrogen-doped electrode active material; and

(c) 상기 전극 슬러리를 집전체에 코팅 및 건조시켜, 상기 집전체 상에 전극 활물질층을 형성하는 제3공정을 포함하고, (c) a third process of coating and drying the electrode slurry on a current collector to form an electrode active material layer on the current collector;

상기 제1공정은, The above first process is,

상기 전극 활물질을 질소 전구체 용액에 침지하는 단계; 및 A step of immersing the above electrode active material in a nitrogen precursor solution; and

상기 침지 후의 전극 활물질을 가열로에 투입하여 400℃ ~ 800℃의 온도로 30분 ~ 2시간 동안 고온 열처리하는 단계를 포함할 수 있다. It may include a step of putting the electrode active material after the above immersion into a heating furnace and performing high-temperature heat treatment at a temperature of 400°C to 800°C for 30 minutes to 2 hours.

또한, 상기 제3공정은, In addition, the third process,

상기 집전체의 표면을 처리하는 표면 처리 단계; 및 A surface treatment step for treating the surface of the above-mentioned collector; and

상기 집전체의 표면 처리된 면에 전극 슬러리를 코팅 및 건조시켜 전극 활물질층을 형성하는 코팅/건조 단계를 포함하고, It includes a coating/drying step of forming an electrode active material layer by coating and drying electrode slurry on the surface-treated surface of the above-mentioned collector,

상기 표면 처리 단계는, The above surface treatment step is,

(ⅰ) 집전체의 표면에 존재하는 불순물을 제거하는 불순물 제거단계; (i) Impurity removal step for removing impurities present on the surface of the entire body;

(ⅱ) 상기 불순물이 제거된 집전체를 과염소산과 알코올을 포함하는 과염소산 용액에 침지하여 표면 조도를 형성하는 조도 형성단계; (ⅱ) A roughness forming step of forming surface roughness by immersing the entire body from which the above impurities have been removed in a perchloric acid solution containing perchloric acid and alcohol;

(ⅲ) 상기 표면 조도가 형성된 집전체를 산성 용액에 침지 처리하는 산 침지 처리단계; 및 (ⅲ) an acid immersion treatment step in which the entire body having the above surface roughness formed is immersed in an acid solution; and

(ⅳ) 상기 산성 용액에 침지 처리된 집전체의 표면에 산화층을 형성하는 산화층 형성단계를 포함할 수 있다. 이때, 상기 산화층 형성단계는 집전체를 80℃ ~ 95℃ 온도의 옥살산 수용액에 침지한 다음, 상기 집전체를 양극(+)으로 하고, 탄소체를 음극(-)으로 하여, 2V 내지 10V의 전압과 20 ~ 100mA/㎠의 전류 밀도로 5분 ~ 20분 동안 전원을 인가하여 진행할 수 있다. (ⅳ) It may include an oxidation layer forming step of forming an oxidation layer on the surface of the current collector immersed in the acidic solution. At this time, the oxidation layer forming step may be performed by immersing the current collector in an oxalic acid aqueous solution at a temperature of 80°C to 95°C, and then applying power for 5 to 20 minutes at a voltage of 2 to 10 V and a current density of 20 to 100 mA/cm2, with the current collector as the positive electrode (+) and the carbon body as the negative electrode (-).

본 발명의 실시예에 따라서, 상기 제3공정에서는 전극 슬러리의 코팅 및 건조를 연속적으로 진행할 수 있는 코팅 장치(10)를 이용하는 것이 바람직하다. According to an embodiment of the present invention, in the third process, it is preferable to use a coating device (10) capable of continuously performing coating and drying of electrode slurry.

이때, 상기 코팅 장치(10)는, 높이 방향으로 다단 적층되는 건조 모듈(300)과, 상기 건조 모듈(300)의 일 측에 배치되어 집전체를 공급하는 공급부(R1)와, 상기 공급부(R1)로부터 공급되는 집전체 상에 전극 슬러리를 코팅하여 코팅물(S)을 형성하는 코팅 모듈(CM)과, 상기 건조 모듈(300)의 타 측에 배치되어 건조된 코팅물(S)이 권취되는 권취부(R2)를 포함한다. At this time, the coating device (10) includes a drying module (300) that is stacked in multiple stages in the height direction, a supply unit (R1) that is arranged on one side of the drying module (300) and supplies a current collector, a coating module (CM) that forms a coating (S) by coating electrode slurry on the current collector supplied from the supply unit (R1), and a winding unit (R2) that is arranged on the other side of the drying module (300) and on which the dried coating (S) is wound.

본 발명의 실시예에 따르면, 적어도 낮은 저항에 의해 고출력을 구현할 수 있는 효과를 갖는다. According to an embodiment of the present invention, it has the effect of being able to implement high output with at least low resistance.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 전극 활물질층이 다단 방식의 코팅 장치(10)에 의해 균일하게 건조되어 전기적 특성이 향상될 수 있는 효과를 갖는다. In addition, according to an embodiment of the present invention, the electrode active material layer is uniformly dried by a multi-stage coating device (10), which has the effect of improving electrical characteristics.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전고체 이차전지의 단면 구성도이다. Figure 1 is a cross-sectional diagram of an all-solid-state secondary battery according to an embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명에 사용될 수 있는 기존의 코팅 장치를 나타내는 개략도이다. Figure 2 is a schematic diagram showing a conventional coating device that can be used in the present invention.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 코팅 장치의 개략도이다. Figure 3 is a schematic diagram of a coating device according to an embodiment of the present invention.

도 4 및 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 코팅 장치 중 코터를 특정 방향으로 이송하는 제1이송부를 나타내는 사시도이다. FIG. 4 and FIG. 5 are perspective views showing a first transport unit that transports a coater in a specific direction among coating devices according to an embodiment of the present invention.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 코팅 장치 중 제1이송부의 지지부와 이송부를 나타내는 일부 사시도이다. FIG. 6 is a partial perspective view showing the support and transport section of the first transport section of the coating device according to an embodiment of the present invention.

도 7 및 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 코팅 장치 중 제1이송부의 하우징 전면과 상부를 각각 절단하여 나타내는 일부 단면 사시도이다. FIG. 7 and FIG. 8 are partial cross-sectional perspective views showing the front and upper portions of the housing of the first transfer unit of the coating device according to an embodiment of the present invention, respectively.

도 9 내지 도 11은 본 발명의 실시예에 따른 코팅 장치 중 제2이송부를 보인 사시도이다. FIGS. 9 to 11 are perspective views showing a second transport unit of a coating device according to an embodiment of the present invention.

도 12는 본 발명의 실시예에 따른 코팅 장치 중 제2이송부의 작동 관계를 나타내는 개략도이다. Figure 12 is a schematic diagram showing the operational relationship of the second transport unit of the coating device according to an embodiment of the present invention.

도 13은 본 발명의 실시예에 따른 코팅 장치 중 제2동력 공급부를 나타내기 위한 사시도이다. Fig. 13 is a perspective view showing a second power supply unit of a coating device according to an embodiment of the present invention.

본 발명에서 사용되는 용어 "및/또는"은 전후에 나열한 구성요소들 중 적어도 하나 이상을 포함하는 의미로 사용된다. 본 발명에서 "제1" 및 "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되며, 각 구성요소가 상기 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다. The term "and/or" used in the present invention is used to mean including at least one or more of the components listed before and after. Terms such as "first" and "second" are used in the present invention to distinguish one component from another, and each component is not limited by these terms.

본 발명은 고분자 고체 전해질을 포함하는 전고체 이차전지 및 그 제조방법을 제공한다. 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전고체 이차전지의 단면 구성도를 보인 것이다. 도 1을 참고하면, 본 발명에 따른 전고체 이차전지는 양극(1a); 음극(1b); 상기 양극(1a)과 음극(1b)의 사이에 개재된 세퍼레이터(3); 및 고체 전해질층(2a)(2b)을 포함하되, 상기 고체 전해질층(2a)(2b)은 양극(1a)과 세퍼레이터(3)의 사이에 배치된 제1 고체 전해질층(2a); 및 음극(1b)과 세퍼레이터(3)의 사이에 배치된 제2 고체 전해질층(2b)을 포함한다. The present invention provides an all-solid-state secondary battery including a polymer solid electrolyte and a method for manufacturing the same. Fig. 1 shows a cross-sectional configuration of an all-solid-state secondary battery according to an embodiment of the present invention. Referring to Fig. 1, the all-solid-state secondary battery according to the present invention includes a positive electrode (1a); a negative electrode (1b); a separator (3) interposed between the positive electrode (1a) and the negative electrode (1b); and a solid electrolyte layer (2a) (2b), wherein the solid electrolyte layer (2a) (2b) includes a first solid electrolyte layer (2a) disposed between the positive electrode (1a) and the separator (3); and a second solid electrolyte layer (2b) disposed between the negative electrode (1b) and the separator (3).

본 발명에서, 상기 양극(1a), 음극(1b) 및 세퍼레이터(3)의 개수는 제한되지 않으며, 이들은 1개 또는 2개 이상의 복수개로 포함될 수 있다. 상기 양극(1a)과 음극(1b)은 세퍼레이터(3)를 사이에 두고 교대로 적층될 수 있다. 상기 고체 전해질층(2a)(2b)은, 본 발명에 따라서 그물 구조의 가교 중합체와, 상기 가교 중합체에 균일하게 분산 복합된 이온성 물질을 포함한다. 상기 고체 전해질층(2a)(2b)은 양극(1a)과 음극(1b)에 코팅되어 형성되며, 이는 양극(1a)과 음극(1b)의 표면, 및 양극(1a)과 음극(1b)의 내부에 침투된 형태로 존재할 수 있다. In the present invention, the number of the positive electrode (1a), the negative electrode (1b), and the separator (3) is not limited, and they may be included one or two or more. The positive electrode (1a) and the negative electrode (1b) may be alternately laminated with the separator (3) therebetween. The solid electrolyte layer (2a) (2b) includes, according to the present invention, a cross-linked polymer having a network structure, and an ionic material uniformly dispersed and complexed in the cross-linked polymer. The solid electrolyte layer (2a) (2b) is formed by coating the positive electrode (1a) and the negative electrode (1b), and may exist in a form that penetrates the surface of the positive electrode (1a) and the negative electrode (1b), and the interior of the positive electrode (1a) and the negative electrode (1b).

본 발명에 따른 전고체 이차전지는 충/방전이 가능한 전기 화학 소자로서, 예를 들어 리튬이온 전지(Lithium Ion Battery), 전기이중층커패시터(EDLC ; Electric Double Layer Capacitor), 리튬이온 커패시터(LiC ; Lithium Ion Capacitor), 의사 커패시터(Pseudo Capacitor) 및 하이브리드 커패시터(Hybrid Capacitor) 등으로부터 선택될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 전고체 이차전지는 외장 형태에 있어 코인형, 원통형(와인딩형), 각형(박스형) 및 파우치형 등으로부터 선택될 수 있으며, 그 형상이나 종류는 특별히 제한되지 않는다. 하나의 실시형태에 따라서, 본 발명에 따른 전고체 이차전지는 박형의 파우치형으로서, 상기 양극(1a), 음극(1b), 세퍼레이터(3) 및 고체 전해질층(2a)(2b)이 파우치형 외장 케이스에 내장된 파우치형의 외장 형태를 가질 수 있다. The all-solid-state secondary battery according to the present invention is an electrochemical device capable of charging/discharging, and may be selected from, for example, a lithium ion battery, an electric double layer capacitor (EDLC), a lithium ion capacitor (LiC), a pseudo capacitor, and a hybrid capacitor. In addition, the all-solid-state secondary battery according to the present invention may be selected from a coin shape, a cylindrical shape (winding shape), a square shape (box shape), and a pouch shape, with no particular limitation on the shape or type thereof. According to one embodiment, the all-solid-state secondary battery according to the present invention may be a thin pouch shape, and may have a pouch-shaped exterior shape in which the positive electrode (1a), the negative electrode (1b), the separator (3), and the solid electrolyte layer (2a) (2b) are built into a pouch-shaped exterior case.

본 발명에 따른 전고체 이차전지의 제조방법은, 양극(1a)과 음극(1b)의 전극(1a)(1b)을 준비하는 제1단계; 상기 양극(1a)과 음극(1b)의 표면에 고체 전해질층(2a)(2b)을 형성하는 제2단계; 및 상기 고체 전해질층(2a)(2b)이 형성된 양극(1a)과 음극(1b)의 두 전극(1a)(1b) 사이에 세퍼레이터(3)를 개재한 적층 소자를 얻는 제3단계를 포함한다. 이에 따라 제조된 적층 소자는 양극(1a)/제1 고체 전해질층(2a)/세퍼레이터(3)/제2 고체 전해질층(2b)/음극(1b)의 적층 구조를 갖는다. 본 발명에 따라서, 상기 제2단계에서는 가교 중합성 고체 전해질 용액을 양극(1a)과 음극(1b)의 표면에 코팅한 후, 열을 가하여 상기 가교 중합성 고체 전해질 용액을 가교 중합하여 고체 전해질층(2a)(2b)을 형성한다. A method for manufacturing an all-solid-state secondary battery according to the present invention includes a first step of preparing electrodes (1a)(1b) of a positive electrode (1a) and a negative electrode (1b); a second step of forming a solid electrolyte layer (2a)(2b) on the surfaces of the positive electrode (1a) and the negative electrode (1b); and a third step of obtaining a laminated element having a separator (3) interposed between two electrodes (1a)(1b) of the positive electrode (1a) and the negative electrode (1b) on which the solid electrolyte layers (2a)(2b) are formed. The laminated element manufactured thus has a laminated structure of positive electrode (1a)/first solid electrolyte layer (2a)/separator (3)/second solid electrolyte layer (2b)/negative electrode (1b). According to the present invention, in the second step, a crosslinking polymerizable solid electrolyte solution is coated on the surfaces of the positive electrode (1a) and the negative electrode (1b), and then heat is applied to crosslink and polymerize the crosslinking polymerizable solid electrolyte solution to form a solid electrolyte layer (2a)(2b).

또한, 본 발명에 따른 전고체 이차전지의 제조방법은, 상기 제3단계를 통해 얻어진 적층 소자를 외장 케이스(파우치 등)에 내장(수납)하는 셀 조립단계를 더 포함할 수 있다. 본 발명에 따른 전고체 이차전지는 위와 같은 양극(1a)/제1 고체 전해질층(2a)/세퍼레이터(3)/제2 고체 전해질층(2b)/음극(1b)의 적층 소자를 하나의 단위 셀(unit cell)로 하여, 이러한 단위 셀을 1개 또는 2개 이상의 복수개로 포함할 수 있다. 상기 복수개의 단위 셀들은 직렬 및/또는 병렬로 전기적으로 연결될 수 있다. In addition, the method for manufacturing an all-solid-state secondary battery according to the present invention may further include a cell assembly step of embedding (accommodating) the laminated element obtained through the third step into an external case (pouch, etc.). The all-solid-state secondary battery according to the present invention may include one or two or more laminated elements of the positive electrode (1a)/first solid electrolyte layer (2a)/separator (3)/second solid electrolyte layer (2b)/negative electrode (1b) as one unit cell, and may include one or more of such unit cells. The plurality of unit cells may be electrically connected in series and/or in parallel.

이하, 본 발명의 예시적인 실시예를 설명한다. 본 발명의 예시적인 실시예를 설명함에 있어서, 관련된 공지의 범용적인 기능 및/또는 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이차전지의 종류로는, 경우에 따라서 전기이중층 커패시터(이하, 「EDLC」라 함)를 예로 들어 설명한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described. In describing exemplary embodiments of the present invention, detailed descriptions of commonly known functions and/or configurations will be omitted. Furthermore, as a type of secondary battery, an electric double layer capacitor (hereinafter referred to as "EDLC") will be used as an example in some cases.

[1] 전극 준비(제1단계) [1] Electrode preparation (Step 1)

본 발명에서, 전극(1a)(1b)은 특별히 제한되지 않으며, 이는 이차전지의 종류나 양극(1a) 및 음극(1b)에 따라 다양한 성분으로부터 선택될 수 있다. 상기 전극(1a)(1b)은 전극 활물질로서, 예를 들어 리튬(Li), 알루미늄(Al), 구리(Cu), 티탄(Ti), 탄탈(Ta), 니켈(Ni), 카드뮴(Cd) 및/또는 아연(Zn) 등의 금속; 이들 금속 중 1종 이상을 포함하는 금속염(금속산화물 등); 및/또는 활성탄, 흑연, 흑연화 탄소섬유, 흑연화 메조카본마이크로비드, 석유 코크스, 하드 카본, 소프트 카본, 탄소나노튜브(CNT), 그래핀 및/또는 폴리아센(폴리아센세미콘덕터) 등의 탄소재 등으로부터 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다. 상기 금속염은, 예를 들어 리튬산염 및 실리콘염 등으로부터 선택될 수 있으며, 구체적인 예를 들어 리튬인산철, 리튬망간옥사이드, 리튬코발트옥사이드, 리튬니켈옥사이드, 리튬니켈코발트망간옥사이드 및/또는 실리콘옥사이드 등을 들 수 있다. In the present invention, the electrode (1a) (1b) is not particularly limited, and may be selected from various components depending on the type of secondary battery or the positive electrode (1a) and the negative electrode (1b). The electrode (1a) (1b) may include at least one selected from the following: an electrode active material, for example, a metal such as lithium (Li), aluminum (Al), copper (Cu), titanium (Ti), tantalum (Ta), nickel (Ni), cadmium (Cd), and/or zinc (Zn); a metal salt (metal oxide, etc.) containing at least one of these metals; and/or a carbon material such as activated carbon, graphite, graphitized carbon fiber, graphitized mesocarbon microbead, petroleum coke, hard carbon, soft carbon, carbon nanotube (CNT), graphene, and/or polyacene (polyacene semiconductor). The metal salt may be selected from, for example, lithium acid salts and silicon salts, and specific examples thereof include lithium iron phosphate, lithium manganese oxide, lithium cobalt oxide, lithium nickel oxide, lithium nickel cobalt manganese oxide, and/or silicon oxide.

본 발명의 실시예에 따라서, 상기 전극(1a)(1b)은 박막 형태의 집전체와, 상기 집전체 상에 형성된 전극 활물질층을 포함할 수 있다. 상기 집전체는 금속 박막으로서 알루미늄(Al), 구리(Cu), 리튬(Li), 티탄(Ti), 니켈(Ni) 및/또는 이들의 합금 등으로 구성된 금속 포일(metal foil)을 예로 들 수 있다. 상기 전극 활물질층은 전극 활물질, 도전재, 바인더(binder) 및 용매를 포함하는 전극 슬러리가 집전체 상에 코팅되어 형성될 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the electrode (1a) (1b) may include a current collector in the form of a thin film and an electrode active material layer formed on the current collector. The current collector may be a metal thin film, for example, a metal foil composed of aluminum (Al), copper (Cu), lithium (Li), titanium (Ti), nickel (Ni) and/or an alloy thereof. The electrode active material layer may be formed by coating an electrode slurry containing an electrode active material, a conductive material, a binder and a solvent on the current collector.

상기 전극 활물질은 전술한 바와 같은 금속산화물(리튬산화물 및 실리콘산화물 등) 및/또는 탄소재(활성탄 및 흑연 등) 등으로부터 선택될 수 있다. EDLC의 경우, 상기 전극 활물질은 활성탄을 주성분으로 포함할 수 있다. 상기 활성탄은, 예를 들어 비표면적이 1500 ~ 2500㎡/g이고, 평균 입도가 2㎛ ~ 50㎛인 분말로부터 선택될 수 있다. 또한, 상기 활성탄은, 예를 들어 페놀 수지 등의 수지계; 야자 껍질(코코넛 쉘), 살구씨 및 왕겨 등의 식물계; 및/또는 피치 코크스(pitch cokes) 등의 석탄/석유계 등을 원료로 하여 탄화 및 활성화시킨 것으로부터 선택될 수 있다. 하나의 실시예에 따라서, 상기 활성탄은 야자 껍질의 탄화물을 스팀(수증기)으로 활성화한 야자 껍질 활성탄을 유용하게 사용할 수 있다. 또한, 상용화된 제품으로는, 예를 들어 YP 시리즈 제품(예를 들어, YP-50F 및 YP-80F 등)을 사용할 수 있다. The electrode active material may be selected from the metal oxides (such as lithium oxide and silicon oxide) and/or carbon materials (such as activated carbon and graphite) described above. In the case of EDLC, the electrode active material may include activated carbon as a main component. The activated carbon may be selected from powders having, for example, a specific surface area of 1500 to 2500 m2/g and an average particle size of 2 μm to 50 μm. In addition, the activated carbon may be selected from those carbonized and activated using, for example, resin-based materials such as phenol resins; plant-based materials such as coconut shells, apricot kernels, and rice husks; and/or coal/petroleum-based materials such as pitch cokes. In one embodiment, the activated carbon may be usefully used as coconut shell activated carbon, which is obtained by activating the carbonized product of coconut shells with steam (water vapor). In addition, commercialized products can be used, for example, YP series products (e.g., YP-50F and YP-80F, etc.).

상기 도전재는 전기전도성을 개선시킬 수 있는 것이면 좋으며, 이는 예를 들어 아세틸렌 블랙, 흑연, 그래핀, 탄소나노튜브(CNT) 및 탄소나노섬유(CNF) 등의 카본 블랙; 및/또는 산화티탄 및 산화루테늄 등의 산화물 등으로부터 선택된 분말이 사용될 수 있다. 상기 바인더는 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF), 카르복시메틸셀룰로오스(CMC), 폴리비닐피롤리돈(PVP), 아크릴산, 아크릴 고무, 니트릴-부타디엔 고무(NBR), 스티렌-부타디엔 고무(SBR), 부틸 고무(BR), 폴리비닐알콜(PVA) 및/또는 폴리비닐아세테이트(PVAc) 등으로부터 선택될 수 있다. 상기 용매는, 예를 들어 물(증류수나 정제수 등) 및/또는 탄화수소계 유기 용제 등으로부터 선택될 수 있다. 상기 탄화수소계 유기 용제로는, 예를 들어 메틸알콜, 에틸알콜 및 프로필알콜 등의 알콜계; 메틸에틸케톤(MEK) 등의 케톤류; 및/또는 N-메틸피롤리돈(NMP) 등을 들 수 있다. The conductive material may be one that can improve electrical conductivity, and for example, a powder selected from carbon black such as acetylene black, graphite, graphene, carbon nanotubes (CNTs), and carbon nanofibers (CNFs); and/or oxides such as titanium oxide and ruthenium oxide may be used. The binder may be selected from polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PVDF), carboxymethyl cellulose (CMC), polyvinylpyrrolidone (PVP), acrylic acid, acrylic rubber, nitrile-butadiene rubber (NBR), styrene-butadiene rubber (SBR), butyl rubber (BR), polyvinyl alcohol (PVA), and/or polyvinylacetate (PVAc). The solvent may be selected from water (distilled water, purified water, etc.) and/or a hydrocarbon-based organic solvent, etc. Examples of the hydrocarbon-based organic solvent include alcohols such as methyl alcohol, ethyl alcohol, and propyl alcohol; ketones such as methyl ethyl ketone (MEK); and/or N-methylpyrrolidone (NMP).

본 발명의 실시예에 따라서, 상기 전극 준비(제1단계)는, (a) 전극 활물질에 질소(N)를 도핑하는 제1공정; (b) 상기 질소(N)가 도핑된 전극 활물질에 도전재, 바인더 및 용매를 혼합한 전극 슬러리를 얻는 제2공정; 및 (c) 상기 전극 슬러리를 집전체에 코팅 및 건조시켜, 상기 집전체 상에 전극 활물질층을 형성하는 제3공정을 포함할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the electrode preparation (first step) may include: (a) a first step of doping nitrogen (N) into an electrode active material; (b) a second step of obtaining an electrode slurry by mixing a conductive material, a binder, and a solvent into the electrode active material doped with nitrogen (N); and (c) a third step of coating and drying the electrode slurry onto a current collector to form an electrode active material layer on the current collector.

(a) 제1공정(질소 도핑) (a) First process (nitrogen doping)

상기 제1공정은 분말상의 전극 활물질의 표면에 질소(N)를 도핑하기 위한 것으로서, 이는 전극 활물질 분말을 질소 전구체 용액에 침지하는 단계, 및 상기 침지 후의 전극 활물질을 가열로에 투입하여 고온 열처리하는 단계를 포함한다. 이와 같이 전극 활물질을 질소 전구체 용액에 침지한 다음, 고온 열처리를 진행하는 경우, 전극 활물질의 표면에 질소가 도핑되면서 비표면적이 증가되어 내전압이 향상될 수 있다. The above first process is for doping nitrogen (N) onto the surface of a powdered electrode active material, and includes a step of immersing the electrode active material powder in a nitrogen precursor solution, and a step of putting the immersed electrode active material into a furnace and performing a high-temperature heat treatment. When the electrode active material is immersed in a nitrogen precursor solution and then subjected to a high-temperature heat treatment, nitrogen is doped onto the surface of the electrode active material, thereby increasing the specific surface area and improving the withstand voltage.

상기 질소 전구체 용액은 질소 전구체와 용매를 포함하는 용액으로서, 이는 예를 들어 10 ~ 40wt% 농도의 질소 전구체 수용액을 사용할 수 있다. 상기 질소 전구체는 분자 내에 적어도 하나 이상의 질소를 포함하는 것이면 특별히 제한되지 않으며, 이는 예를 들어 질산(HNO3), 질화리튬(Li3N) 및/또는 질화인산리튬(LiPON) 등으로부터 선택될 수 있다. 이러한 질소 전구체 용액에 전극 활물질을 10분 ~ 1시간 동안 상온에서 침지할 수 있다. 전극 활물질을 위와 같은 방법으로 질소 전구체 용액에 침지 처리 후에는 수세 및 건조시킨 다음, 가열로(전기로 등)에 투입하여 고온 열처리한다. 이때, 상기 고온 열처리는 불활성 분위기에서 400℃ ~ 800℃ 범위의 온도로 30분 ~ 2시간 동안 진행할 수 있다. The above nitrogen precursor solution is a solution containing a nitrogen precursor and a solvent, and for example, a nitrogen precursor aqueous solution having a concentration of 10 to 40 wt% can be used. The nitrogen precursor is not particularly limited as long as it contains at least one nitrogen atom in the molecule, and may be selected from, for example, nitric acid (HNO 3 ), lithium nitride (Li 3 N), and/or lithium nitride phosphate (LiPON). The electrode active material can be immersed in the nitrogen precursor solution at room temperature for 10 minutes to 1 hour. After the electrode active material is immersed in the nitrogen precursor solution in the above manner, it is washed and dried, and then placed in a heating furnace (such as an electric furnace) to perform high-temperature heat treatment. At this time, the high-temperature heat treatment can be performed at a temperature in the range of 400°C to 800°C in an inert atmosphere for 30 minutes to 2 hours.

(b) 제2공정(전극 슬러리 제조) (b) Second process (electrode slurry manufacturing)

상기 제2공정에서는 전극 활물질 100중량부에 대하여 도전재 2 ~ 20중량부, 바인더 5 ~ 60중량부 및 용매 20 ~ 500중량부를 혼합하여 전극 슬러리를 제조할 수 있다. 이때, 도전재의 함량이 2중량부 미만인 경우, 이의 사용에 따른 전기전도성의 개선(즉, 내부 저항 특성의 개선)이 미미하고, 20중량부를 초과하는 경우 정전 용량이 감소될 수 있다. 이러한 점을 고려할 때, 상기 도전재는 전극 활물질 100중량부에 대하여 5 ~ 10중량부로 사용될 수 있다. 상기 바인더와 용매는 각각 접착성과 코팅성을 고려하여 상기 중량 범위 내에서 사용할 수 있다. 상기 전극 활물질, 도전재, 바인더 및 용매의 종류는 앞서 예시한 바와 같다. In the second process, an electrode slurry may be prepared by mixing 2 to 20 parts by weight of a conductive agent, 5 to 60 parts by weight of a binder, and 20 to 500 parts by weight of a solvent with respect to 100 parts by weight of an electrode active material. At this time, if the content of the conductive agent is less than 2 parts by weight, the improvement in electrical conductivity (i.e., improvement in internal resistance characteristics) due to its use is minimal, and if it exceeds 20 parts by weight, the electrostatic capacity may decrease. Considering this, the conductive agent may be used in an amount of 5 to 10 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the electrode active material. The binder and the solvent may be used within the above weight range in consideration of adhesiveness and coating properties, respectively. The types of the electrode active material, conductive agent, binder, and solvent are as exemplified above.

(c) 제3공정(코팅/건조) (c) Third process (coating/drying)

상기 제3공정에서는 위와 같이 제조된 전극 슬러리를 집전체에 코팅한 후 건조시켜 집전체 상에 전극 활물질층이 형성된 코팅 전극을 제조한다. 상기 집전체는 앞서 예시한 바와 같은 금속 포일을 사용할 수 있다. 상기 집전체는, 일례를 들어 표면이 에칭(etching) 처리되어 표면적이 높은 알루미늄(Al) 에칭포일을 사용할 수 있다. 또한, 본 제3공정에서는 전극 슬러리의 코팅 및 건조를 연속적으로 진행할 수 있는 코팅 장치를 이용할 수 있다. 이러한 코팅 장치에 대해서는 후술한다. 위와 같이 제조된 코팅 전극은 통상과 같이 롤 프레스를 이용한 압연 공정과 적절한 크기로 절단하는 슬리팅 공정을 진행하여 양극 및 음극으로 사용할 수 있다. 이때, EDLC의 경우, 양극(1a)과 음극(1b)을 동일하게 구성할 수 있다. In the third process, the electrode slurry manufactured as described above is coated on a current collector and then dried to manufacture a coated electrode having an electrode active material layer formed on the current collector. The current collector may use a metal foil as exemplified above. For example, the current collector may use an aluminum (Al) etching foil having an etched surface to provide a high surface area. In addition, in the third process, a coating device capable of continuously performing coating and drying of the electrode slurry may be used. Such a coating device will be described later. The coated electrode manufactured as described above may be used as a positive electrode and a negative electrode by performing a rolling process using a roll press and a slitting process for cutting into an appropriate size, as is typical. In this case, in the case of an EDLC, the positive electrode (1a) and the negative electrode (1b) may be configured in the same manner.

본 발명의 실시예에 따라서, 상기 집전체는, 전극 슬러리가 코팅되기 이전에 표면 처리될 수 있다. 구체적으로, 본 제3공정은, 상기 집전체의 표면을 처리하는 표면 처리 단계, 및 상기 집전체의 표면 처리된 면에 전극 슬러리를 코팅 및 건조시켜 전극 활물질층을 형성하는 코팅/건조 단계를 포함할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the current collector may be surface-treated before being coated with electrode slurry. Specifically, the third process may include a surface treatment step of treating the surface of the current collector, and a coating/drying step of coating and drying the electrode slurry on the surface-treated surface of the current collector to form an electrode active material layer.

상기 표면 처리 단계는, 본 발명의 실시예에 따라서, (ⅰ) 불순물 제거단계, (ⅱ) 조도 형성단계, (ⅲ) 산(acid) 침지 처리단계, 및 (ⅳ) 산화층 형성단계를 포함하는 것이 좋다. 각 단계별 실시예를 설명하면 아래와 같다. The above surface treatment step preferably includes, according to an embodiment of the present invention, (i) an impurity removal step, (ii) a roughness formation step, (iii) an acid immersion treatment step, and (iv) an oxide layer formation step. An example of each step is described below.

(ⅰ) 불순물 제거단계 (ⅰ) Impurity removal step

먼저, 상기 집전체의 표면에 존재하는 불순물을 제거한다. 상기 불순물 제거는 집전체의 표면에 존재하는 고형분(이물질)이나 유분(oil) 등의 불순물을 제거하기 위한 것으로서, 이는 염기/산 처리를 포함한다. 상기 염기/산 처리는 집전체를 10 ~ 40wt%의 NaOH 수용액(상온)에 1분 ~ 10분 동안 침지하여 탈지한 후, 수세를 진행하고, 이후 10 ~ 40wt%의 HNO3 수용액(상온)에 1분 ~ 10분 동안 침지하는 방법으로 진행할 수 있다. First, impurities present on the surface of the current collector are removed. The impurity removal is to remove impurities such as solids (foreign substances) or oil present on the surface of the current collector, and includes a base/acid treatment. The base/acid treatment can be performed by immersing the current collector in a 10 to 40 wt% NaOH aqueous solution (at room temperature) for 1 to 10 minutes to degrease, then rinsing it with water, and then immersing it in a 10 to 40 wt% HNO 3 aqueous solution (at room temperature) for 1 to 10 minutes.

(ⅱ) 조도 형성단계 (ⅱ) Illumination formation stage

상기 불순물을 제거한 집전체의 표면에 조도(거칠기)를 형성한다. 표면 조도의 형성은 과염소산(HClO4)과 알코올을 포함하는 과염소산 용액에 침지하는 방법으로 진행할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 조도 형성단계는, 불순물이 제거된 집전체를 약 20℃ ~ 40℃의 과염소산 용액에 침지한 후, 1분 ~ 10분 동안 교반하는 방법으로 진행할 수 있다. 이때, 상기 과염소산 용액은 10 ~ 30wt%의 과염소산(HClO4)과 20 ~ 60wt%의 에탄올을 포함하는 수용액을 사용할 수 있다. The surface of the current collector from which the above impurities have been removed is roughened. The formation of the surface roughness can be carried out by a method of immersing the current collector in a perchloric acid solution containing perchloric acid (HClO 4 ) and alcohol. More specifically, the roughness formation step can be carried out by immersing the current collector from which the impurities have been removed in a perchloric acid solution at about 20°C to 40°C and then stirring for 1 to 10 minutes. At this time, the perchloric acid solution can be an aqueous solution containing 10 to 30 wt% of perchloric acid (HClO 4 ) and 20 to 60 wt% of ethanol.

(ⅲ) 산(acid) 침지 처리단계(ⅲ) Acid immersion treatment step

상기 조도를 형성한 집전체를 산성 용액에 침지 처리한다. 상기 산 침지 처리는 산성 용액에 1분 ~ 10분 동안 침지하는 방법으로 진행할 수 있다. 상기 산성 용액은, 예를 들어 10 ~ 50wt%의 HNO3 수용액을 사용할 수 있다. 이와 같이 산성 용액에 침지 처리를 진행하는 경우, 아래에서 설명하는 산화층 형성에 유리하다. The collector formed with the above roughness is immersed in an acidic solution. The acid immersion treatment can be performed by immersing in the acidic solution for 1 to 10 minutes. The acidic solution can be, for example, a 10 to 50 wt% HNO 3 aqueous solution. When immersing in an acidic solution in this manner is advantageous for the formation of the oxide layer described below.

(ⅳ) 산화층 형성단계(ⅳ) Oxide layer formation stage

상기 산성 용액에 침지 처리된 집전체의 표면에 산화층을 형성한다. 상기 산화층 형성은 전해 방식으로서, 집전체를 약 80℃ ~ 95℃ 온도의 전해 용액에 함침한 후, 전원을 인가하여 진행할 수 있다. 이때, 전해 시, 집전체를 양극(+)으로 한다. 그리고 음극(-)은, 예를 들어 흑연봉 등의 탄소체를 사용할 수 있다. 상기 전해 용액은 10 ~ 30중량%의 농도를 가지는 옥살산 수용액을 사용할 수 있다. 또한, 상기 전해는 약 80℃ ~ 95℃의 온도에서 2V 내지 10V의 전압과 20 ~ 100mA/㎠의 전류 밀도로 5분 ~ 20분 동안 전원을 인가하여 진행할 수 있다. 위와 같은 전해 방식으로 산화층을 형성하게 되면, 집전체의 표면에 미세 다공성의 보호층이 형성되며, 이는 예를 들어 집전체로서 Al 에칭포일을 사용하는 경우, Al203을 주성분하는 미세 다공성의 Al 산화층이 형성될 수 있다. An oxide layer is formed on the surface of a current collector immersed in the above acidic solution. The formation of the oxide layer can be carried out by electrolytic method, and after immersing the current collector in an electrolytic solution at a temperature of about 80°C to 95°C, power is applied. At this time, during electrolysis, the current collector is used as the positive electrode (+). And, a carbon body such as a graphite rod can be used as the negative electrode (-). The electrolytic solution can use an oxalic acid aqueous solution having a concentration of 10 to 30 wt%. In addition, the electrolysis can be carried out by applying power for 5 to 20 minutes at a temperature of about 80°C to 95°C, a voltage of 2 to 10 V, and a current density of 20 to 100 mA/cm2. When an oxide layer is formed by the above electrolytic method, a microporous protective layer is formed on the surface of the current collector. For example, when Al etching foil is used as the current collector, a microporous Al oxide layer mainly composed of Al 2 O 3 can be formed.

집전체로 사용되고 있는 금속 포일, 예를 들어 Al 에칭포일 등은 전기전도성에서는 유리하나, 이는 전해질의 음이온과 반응하여 내전압이 떨어지고 부식이 일어날 수 있다. 본 발명의 실시예에 따라서, 위와 같은 (ⅰ) 단계 내지 (ⅳ) 단계의 연속적인 진행을 통해 표면 처리된 경우, 전해질의 음이온과 반응성이 억제되어 내전압이 향상되고 부식이 방지된다. 또한, 표면 조도 및 다공성의 산화층에 의해 전극 활물질층과의 접촉면적 및 밀착력이 증가되어 전기적 특성이 개선될 수 있다. Metal foils used as current collectors, such as Al etched foils, have excellent electrical conductivity, but they react with anions of the electrolyte, which can cause a drop in withstand voltage and corrosion. According to an embodiment of the present invention, when the surface is treated through the continuous progression of steps (i) to (iv) as described above, the reactivity with anions of the electrolyte is suppressed, thereby improving withstand voltage and preventing corrosion. In addition, the contact area and adhesion with the electrode active material layer are increased by the surface roughness and porous oxide layer, thereby improving electrical characteristics.

[2] 고체 전해질의 형성(제2단계) [2] Formation of solid electrolyte (second stage)

상기 전극(1a)(1b)의 표면에 고체 전해질층(2a)(2b)을 형성한다. 상기 고체 전해질층(2a)(2b)은 고분자를 기반으로 하는 고분자 고체 전해질로서, 이는 고형이거나 반고형의 겔 형태(겔화물)일 수 있다. 본 발명에 따라서, 상기 고체 전해질층(2a)(2b)의 형성(제2단계)은, (1) 아크릴계 단량체, 이온성 물질, 가교제, 중합 개시제 및 증점제를 포함하는 가교 중합성 고체 전해질 용액을 얻는 단계와, 상기 가교 중합성 고체 전해질 용액을 양극(1a) 및 음극(1b)의 표면에 코팅한 후, 열을 가하여 상기 가교 중합성 고체 전해질 용액을 가교 중합하여 고체 전해질층(2a)(2b)을 형성하는 단계를 포함한다. A solid electrolyte layer (2a) (2b) is formed on the surface of the electrode (1a) (1b). The solid electrolyte layer (2a) (2b) is a polymer-based polymer solid electrolyte, which may be in a solid or semi-solid gel form (gelation). According to the present invention, the formation of the solid electrolyte layer (2a) (2b) (second step) includes: (1) a step of obtaining a crosslinkable polymerizable solid electrolyte solution containing an acrylic monomer, an ionic substance, a crosslinking agent, a polymerization initiator, and a thickener; and a step of coating the crosslinkable polymerizable solid electrolyte solution on the surfaces of the positive electrode (1a) and the negative electrode (1b), and then applying heat to crosslink and polymerize the crosslinkable polymerizable solid electrolyte solution to form the solid electrolyte layer (2a) (2b).

(1) 가교 중합성 고체 전해질 용액의 제조 (1) Preparation of cross-linked polymerizable solid electrolyte solution

상기 가교 중합성 고체 전해질 용액은 아크릴계 단량체 용액 100중량부에 대하여 이온성 물질 5 ~ 15중량부, 가교제 0.2 ~ 5중량부, 중합 개시제 0.1 ~ 4중량부 및 증점제 0.2 ~ 5중량부를 교반 혼합하여 얻어질 수 있다. 상기 아크릴계 단량체 용액은 아크릴계 단량체와 용매를 포함하는 용액으로서, 이는 아크릴계 단량체와 용매를 100 : 20 ~ 200의 중량비로 사용하여 상온에서 30분 ~ 2시간 동안 교반 혼합하여 얻어질 수 있다. 상기 아크릴계 단량체는, 예를 들어 아크릴산, 메타크릴산 및/또는 이들의 염을 사용할 수 있다. 상기 염은 아크릴 단량체에 금속이 결합(금속 이온의 치환)된 아크릴 금속염으로서, 예를 들어 아크릴 나트륨염, 아크릴 칼륨염 및/또는 아크릴 리튬염 등을 들 수 있다. 상기 용매는, 예를 들어 물, 알콜류, 케톤류 및/또는 N-메틸피롤리돈(NMP) 등을 들 수 있다. The above crosslinkable polymerizable solid electrolyte solution can be obtained by stirring and mixing 5 to 15 parts by weight of an ionic substance, 0.2 to 5 parts by weight of a crosslinking agent, 0.1 to 4 parts by weight of a polymerization initiator, and 0.2 to 5 parts by weight of a thickener with respect to 100 parts by weight of an acrylic monomer solution. The acrylic monomer solution is a solution containing an acrylic monomer and a solvent, which can be obtained by stirring and mixing the acrylic monomer and the solvent at a weight ratio of 100:20 to 200 at room temperature for 30 minutes to 2 hours. The acrylic monomer may be, for example, acrylic acid, methacrylic acid, and/or a salt thereof. The salt is an acrylic metal salt in which a metal is bonded to an acrylic monomer (substituted with a metal ion), and examples thereof include an acrylic sodium salt, an acrylic potassium salt, and/or an acrylic lithium salt. The solvent may include, for example, water, alcohols, ketones, and/or N-methylpyrrolidone (NMP).

상기 이온성 물질은 이온을 생성하는 고상 및/또는 액상의 이온성 화합물로서, 이는 당업계에서 통상적으로 사용되는 전해질(전해염)으로부터 선택될 수 있다. 상기 이온성 물질은 무기물, 유기물 및/또는 유-무기 복합물 등으로부터 선택된 이온성의 염으로부터 선택될 수 있다. 상기 이온성 물질은, 예를 들어 Li2S, P2S5 및 Li2S-P2S5 등의 황화물계; Li7La3Zr2O12, Li14Zn(GeO4)4 및 Na1+xZr2SiP3-xO12(0≤x≤3) 등의 산화물계; 및/또는 폴리에틸렌옥사이드계, 폴리프로필렌옥사이드계, 폴리비닐피롤리돈계 및 폴리알킬렌설파이드계 등의 고분자계; 등을 사용할 수 있다. 상기 이온성 물질은, 다른 예를 들어 테트라에틸암모늄, 트리에틸메틸암모늄 등의 4급 암모늄염; (C2H5)4NBF4 등의 4불화 붕소 암모늄염; N-에틸-N-메틸피롤리디늄, N,N-테트라메틸렌 피롤리디늄 등의 지방족 고리형 암모늄염; 1,3-디메틸이미다졸, 1-에틸-3-메틸이미다졸 등의 4급 이미다졸; 및/또는 이들의 유도체 등을 포함할 수 있으며, 구체적인 예를 들어 테트라에틸암모늄테트라플루오로보레이트, 테트라메틸암모늄테트라플루오로보레이트, 테트라포스포늄테트라플루오로보레이트 및 테트라에틸메틸암모늄테트라플루오로보레이트 등으로부터 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다. The above ionic material is a solid and/or liquid ionic compound that generates ions, and may be selected from electrolytes (electrolytic salts) commonly used in the art. The ionic material may be selected from ionic salts selected from inorganic substances, organic substances, and/or organic-inorganic composites. The ionic material may be, for example, a sulfide type such as Li 2 S, P 2 S 5 , and Li 2 SP 2 S 5 ; an oxide type such as Li 7 La 3 Zr 2 O 12 , Li 14 Zn(GeO 4 ) 4 , and Na 1+x Zr 2 SiP 3-x O 12 (0≤x≤3); and/or a polymer type such as a polyethylene oxide type, a polypropylene oxide type, a polyvinylpyrrolidone type, and a polyalkylene sulfide type; etc. The ionic material may be, for example, a quaternary ammonium salt such as tetraethylammonium, triethylmethylammonium; (C 2 H 5 ) 4 NBF 4 and the like; aliphatic cyclic ammonium salts such as N-ethyl-N-methylpyrrolidinium and N,N-tetramethylene pyrrolidinium; quaternary imidazoles such as 1,3-dimethylimidazole and 1-ethyl-3-methylimidazole; and/or derivatives thereof, and specific examples thereof may include at least one selected from tetraethylammonium tetrafluoroborate, tetramethylammonium tetrafluoroborate, tetraphosphonium tetrafluoroborate, and tetraethylmethylammonium tetrafluoroborate.

상기 가교제는 아크릴계 단량체를 가교시킬 수 있는 것이면 좋다. 상기 가교제는, 예를 들어 아민계 화합물; 에테르계 화합물; 및/또는 아크릴레이트계 화합물 등으로부터 선택될 수 있다. 상기 가교제는, 구체적인 예를 들어 트리에틸아민 등의 아민계 화합물; 에틸렌글리콜 메틸에테르, 에틸렌글리콜디글리시딜에테르 및 폴리글리시딜에테르 등의 에테르계 화합물; N,N'-메틸렌비스(메트)아크릴아미드, (폴리)에틸렌글리콜디(메트)아크릴레이트, 테트라(에틸렌글리콜)디아크릴레이트, (폴리옥시에틸렌)트리메틸올프로판트리(메트)아크릴레이트 및 폴리(메트)알릴옥시알칸 등의 아크릴레이트계 화합물; 프로판디올, 글리세린 및 소르비톨 등의 다가 알코올계 화합물; 및/또는 알루미늄 등의 이온 결합성 다가 금속 화합물 등을 사용할 수 있다. The crosslinking agent may be any agent capable of crosslinking an acrylic monomer. The crosslinking agent may be selected from, for example, an amine compound; an ether compound; and/or an acrylate compound. Specific examples of the crosslinking agent include an amine compound such as triethylamine; an ether compound such as ethylene glycol methyl ether, ethylene glycol diglycidyl ether, and polyglycidyl ether; an acrylate compound such as N,N'-methylenebis(meth)acrylamide, (poly)ethylene glycol di(meth)acrylate, tetra(ethylene glycol) diacrylate, (polyoxyethylene) trimethylolpropane tri(meth)acrylate, and poly(meth)allyloxyalkane; a polyhydric alcohol compound such as propanediol, glycerin, and sorbitol; and/or an ionic polyhydric metal compound such as aluminum.

상기 가교제는, 바람직하게는 분자 내에 에폭시기 및 (메트)아크릴레이트기를 모두 가지는 화합물을 포함하는 것이 좋다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따라서, 가교제로서 에폭시기 및 (메트)아크릴레이트기를 모두 가지는 다관능 화합물을 사용하는 경우, 상기 다관능 화합물을 통해 가교 중합된 중합체는 양호한 중합 반응성 및/또는 가교 밀도 등에 의해 고분자 전해질층(2a)(2b)에 적합한 강도를 부여할 수 있다. 또한, 상기 다관능 화합물의 가교제는 이온의 이동에 유리한 3차원 그물 구조를 갖게 하며, 이로 인해 전기적 특성이 향상될 수 있다. 상기 다관능 화합물의 가교제는 분자 내에 에폭시기 및 (메트)아크릴레이트기 이외에 다른 관능기를 더 포함하여도 좋다. 상기 다관능 화합물의 가교제는, 예를 들어 옥시란-2-일메틸 메타크릴레이트(oxiran-2-ylmethyl methacrylate)(또는 글리시딜 메타크릴레이트), 옥시란-2-일에틸 메타크릴레이트(oxiran-2-ylethyl methacrylate) 및 옥시란-2-일프로필 메타크릴레이트(oxiran-2-ylpropyl methacrylate) 등을 들 수 있으며, 이들을 1종 또는 2종 이상 혼합하여 가교제로 사용할 수 있다. The crosslinking agent preferably includes a compound having both an epoxy group and a (meth)acrylate group in the molecule. According to a preferred embodiment of the present invention, when a multifunctional compound having both an epoxy group and a (meth)acrylate group is used as the crosslinking agent, a polymer crosslinked through the multifunctional compound can impart suitable strength to the polymer electrolyte layer (2a)(2b) due to good polymerization reactivity and/or crosslinking density. In addition, the crosslinking agent of the multifunctional compound has a three-dimensional network structure that is advantageous for the movement of ions, thereby improving electrical properties. The crosslinking agent of the multifunctional compound may further include other functional groups in the molecule in addition to the epoxy group and the (meth)acrylate group. Crosslinking agents of the above multifunctional compound include, for example, oxiran-2-ylmethyl methacrylate (or glycidyl methacrylate), oxiran-2-ylethyl methacrylate, and oxiran-2-ylpropyl methacrylate, and these may be used alone or in combination of two or more thereof as a crosslinking agent.

상기 중합 개시제는 아크릴계 단량체의 가교 중합을 촉진시킬 수 있는 것이면 좋다. 상기 중합 개시제는 열중합 개시제로서, 예를 들어 과황산염계 개시제, 아조계 개시제, 과산화수소 및/또는 아스코르빈산 등을 사용할 수 있으며, 구체적인 예를 들어 과황산나트륨, 과황산칼륨, 과황산암모늄, 2, 2-아조비스-(2-아미디노프로판)이염산염 및 2, 2-아조비스-(N, N-디메틸렌)이소부티라마이딘 디하이드로클로라이드 등으로부터 선택된 하나 이상을 사용할 수 있다. The above polymerization initiator is preferably one that can promote crosslinking polymerization of an acrylic monomer. The above polymerization initiator is a thermal polymerization initiator, and examples thereof include a persulfate-based initiator, an azo-based initiator, hydrogen peroxide, and/or ascorbic acid. Specific examples thereof include at least one selected from sodium persulfate, potassium persulfate, ammonium persulfate, 2,2-azobis-(2-amidinopropane)dihydrochloride, and 2,2-azobis-(N,N-dimethylene)isobutyramidine dihydrochloride.

상기 증점제는 가교 중합성 고체 전해질 용액에 점도를 갖도록 하는 것으면 제한되지 않으며, 이는 예를 들어 셀룰로오스계 화합물 및/또는 히드록시 함유 화합물 중에서 선택된 1종 이상을 사용할 수 있다. 상기 증점제는, 구체적인 예를 들어 히드록시프로필메틸셀룰로오스, 카르복시메틸셀룰로오스, 메틸셀룰로오스, 히드록시메틸셀룰로오스, 히드록시에틸셀룰로오스, 히드록시프로필셀룰로오스, 히드록시에틸메틸셀룰로오스, 히드록시메틸프로필셀룰로오스, 히드록시에틸히드록시프로필셀룰로오스, 에틸히드록시에틸셀룰로오스 및/또는 메틸히드록시프로필셀룰로오스로 등을 사용할 수 있다. The thickener is not limited as long as it provides viscosity to the crosslinked polymerizable solid electrolyte solution, and for example, one or more selected from among cellulose-based compounds and/or hydroxy-containing compounds can be used. Specific examples of the thickener include hydroxypropylmethylcellulose, carboxymethylcellulose, methylcellulose, hydroxymethylcellulose, hydroxyethylcellulose, hydroxypropylcellulose, hydroxyethylmethylcellulose, hydroxymethylpropylcellulose, hydroxyethylhydroxypropylcellulose, ethylhydroxyethylcellulose, and/or methylhydroxypropylcellulose.

(2) 코팅/가교 중합(2) Coating/crosslinking polymerization

상기 가교 중합성 고체 전해질 용액을 전극(1a)(1b)의 표면, 즉 각 양극(1a)과 음극(1b)을 구성하는 전극 활물질층의 표면에 코팅한다. 코팅 후에는 열을 가하여 가교 중합(열중합)시킨다. 상기 가교 중합은, 예를 들어 60℃ ~ 90℃의 온도로 30분 내지 3시간 동안 열을 가하는 방법으로 진행할 수 있다. 이러한 가교 중합(열중합)에 의해, 전극(1a)(1b)의 표면에는 고체 전해질층(2a)(2b)이 형성되며, 상기 고체 전해질층(2a)(2b)은 가교 중합체와, 상기 가교 중합체에 분산 복합된 이온성 물질(전해질)을 포함한다. The above crosslinking polymerizable solid electrolyte solution is coated on the surface of the electrode (1a) (1b), i.e., the surface of the electrode active material layer constituting each positive electrode (1a) and negative electrode (1b). After coating, heat is applied to perform crosslinking polymerization (thermal polymerization). The crosslinking polymerization can be performed, for example, by applying heat at a temperature of 60°C to 90°C for 30 minutes to 3 hours. By this crosslinking polymerization (thermal polymerization), a solid electrolyte layer (2a) (2b) is formed on the surface of the electrode (1a) (1b), and the solid electrolyte layer (2a) (2b) includes a crosslinking polymer and an ionic substance (electrolyte) dispersed and complexed in the crosslinking polymer.

상기 가교 중합체는 3차원 그물 구조로서, 이는 3차원 입체적 공간의 x축, y축 및 z축 방향으로 연결된 스캐폴드(scaffold) 구조의 고분자 사슬과, 상기 고분자 사슬 간에 형성된 다수의 공극을 포함할 수 있다. 상기 고분자 사슬은 아크릴 단량체와 가교제의 가교물, 및/또는 아크릴 단량체의 중합물과 가교제의 가교물로 구성된다. 상기 공극은 마이크로미터(㎛)의 미세 크기를 가지며, 이는 예를 들어 평균 직경 약 0.1㎛ ~ 50㎛, 또는 0.5㎛ ~ 40㎛의 크기를 가질 수 있다. 이러한 가교 중합체의 3차원 그물 구조에 의해, 적어도 이온 이동성(이온 전도성)을 가질 수 있다. 즉, 이온성 물질(전해질)에서 생성된 이온은 가교 중합체의 3차원 그물 구조를 통해 자유롭게 이동(전도)될 수 있다. 상기 이온성 물질(전해질)은 3차원 그물 구조의 고분자 사슬에 결합된 형태; 및/또는 3차원 그물 구조의 공극 내에 포집된 형태로 분산 복합될 수 있다. The cross-linked polymer may have a three-dimensional network structure, which may include polymer chains of a scaffold structure connected in the x-axis, y-axis, and z-axis directions of a three-dimensional stereoscopic space, and a plurality of pores formed between the polymer chains. The polymer chains are composed of a cross-linked product of an acrylic monomer and a cross-linking agent, and/or a polymer of an acrylic monomer and a cross-linking agent. The pores have a microscopic size of micrometers (㎛), which may have a size of, for example, an average diameter of about 0.1 ㎛ to 50 ㎛, or 0.5 ㎛ to 40 ㎛. Due to the three-dimensional network structure of the cross-linked polymer, it may have at least ion mobility (ion conductivity). That is, ions generated from an ionic substance (electrolyte) can freely move (conduct) through the three-dimensional network structure of the cross-linked polymer. The ionic substance (electrolyte) is in a form bound to the polymer chains of the three-dimensional network structure; And/or can be dispersed and complexed in a form captured within the pores of a three-dimensional network structure.

상기 코팅은, 예를 들어 롤(roll) 코팅, 나이프(knife) 코팅, 바(bar) 코팅 및/또는 분사(spray) 코팅 등의 방법으로 진행할 수 있다. 코팅 방법은 특별히 제한되지 않으나, 균일한 두께 및 표면 평활도를 위해 롤 코팅 및/또는 나이프 코팅으로 진행할 수 있다. 코팅은 가교 중합성 고체 전해질 용액의 점도에 따라 적절한 두께를 갖도록 1회 또는 2회 이상 진행할 수 있다. The above coating can be performed by, for example, roll coating, knife coating, bar coating, and/or spray coating. The coating method is not particularly limited, but roll coating and/or knife coating can be performed to ensure uniform thickness and surface smoothness. The coating can be performed once or twice or more to obtain an appropriate thickness depending on the viscosity of the crosslinkable polymerizable solid electrolyte solution.

앞서 언급한 바와 같이, 본 발명에 따라서, 상기 코팅은 가교 중합하기 전에 진행된다. 이와 같이 가교 중합하기 전에 가교 중합성 고체 전해질 용액을 코팅하는 경우, 상기 고체 전해질층(2a)(2b)이 전극(1a)(1b)에 최대로 밀착되고, 잘 발달된 3차원 그물 구조가 형성되어 전기적 특성이 향상될 수 있다. 이때, 상기 고체 전해질층(2a)(2b)은 전극(1a)(1b)의 표면에 소정 두께의 층을 이루며, 예를 들어 1 ~ 100㎛, 2 ~ 50㎛, 또는 5 ~ 20㎛의 두께를 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 상기 고체 전해질층(2a)(2b)의 일부는 전극(1a)(1b)의 전극 활물질층 내부에 침투된 형태로 존재할 수 있다. As mentioned above, according to the present invention, the coating is performed before crosslinking polymerization. When the crosslinking polymerizable solid electrolyte solution is coated before crosslinking polymerization, the solid electrolyte layer (2a) (2b) can be in maximum contact with the electrode (1a) (1b), and a well-developed three-dimensional network structure can be formed, thereby improving electrical characteristics. At this time, the solid electrolyte layer (2a) (2b) forms a layer with a predetermined thickness on the surface of the electrode (1a) (1b), and may have a thickness of, for example, 1 to 100 μm, 2 to 50 μm, or 5 to 20 μm, but is not limited thereto. In addition, a part of the solid electrolyte layer (2a) (2b) may exist in a form in which it has penetrated into the electrode active material layer of the electrode (1a) (1b).

한편, 상기 가교 중합성 고체 전해질 용액을 가교 중합한 후, 이를 전극(1a)(1b)에 코팅하는 방법을 고려해 볼 수 있으나, 이 경우 가교 중합된 수지는 고형의 입자로서 코팅성이 저하되고, 코팅 시에는 전극(1a)(1b)과의 접착력을 위한 별도의 바인더를 첨가해야 한다. 이로 인해, 코팅성의 저하 및 바인더의 첨가 등에 따른 공정상의 어려움이 있고, 무엇보다 이온 이동성이 떨어질 수 있다. Meanwhile, a method of crosslinking and polymerizing the above-mentioned crosslinkable polymerizable solid electrolyte solution and then coating it on the electrode (1a) (1b) can be considered, but in this case, the crosslinked polymerized resin is in the form of solid particles, which reduces the coatability, and a separate binder must be added during coating for adhesion to the electrode (1a) (1b). This causes difficulties in the process due to the reduction in coatability and the addition of the binder, and above all, ion mobility may decrease.

이에 반해, 본 발명에 따라서, 상기 가교 중합성 고체 전해질 용액을 가교 중합하기 전에 전극(1a)(1b)에 먼저 코팅하고, 그 이후에 가교 중합하는 경우, 별도의 바인더 사용 없이 전극(1a)(1b)과 충분한 접착력을 가지며, 이와 함께 잘 발달된 3차원 망상구조가 형성되어 높은 이온 이동성을 갖는다. 이에 따라 낮은 저항 특성을 갖는다. 또한, 가교 중합체는 전극(1a)(1b)의 표면상에서 가교 중합되어 고체 전해질층(2a)(2b)이 전극(1a)(1b)에 최대로 밀착된 상태에서 접합된다. 아울러, 가교 중합 전의 용액은, 전극(1a)(1b) 상에 얇은 두께로 코팅이 가능하여 고체 전해질층(2a)(2b)의 박막화, 즉 전고체 이차전지의 박막화가 가능하다. In contrast, according to the present invention, when the crosslinking polymerizable solid electrolyte solution is first coated on the electrode (1a) (1b) before crosslinking polymerization and then crosslinking polymerization is performed, sufficient adhesiveness with the electrode (1a) (1b) is achieved without using a separate binder, and a well-developed three-dimensional network structure is formed, resulting in high ion mobility. Accordingly, low resistance characteristics are achieved. In addition, the crosslinking polymer is crosslinked and polymerized on the surface of the electrode (1a) (1b), so that the solid electrolyte layer (2a) (2b) is bonded to the electrode (1a) (1b) in a state of maximum adhesion. In addition, the solution before crosslinking polymerization can be coated on the electrode (1a) (1b) with a thin thickness, thereby enabling the formation of a thin film of the solid electrolyte layer (2a) (2b), i.e., a thin film of an all-solid-state secondary battery.

[3] 적층 소자의 제조(제3단계) [3] Manufacturing of laminated elements (Stage 3)

상기 양극(1a)과 음극(1b)의 두 전극(1a)(2b) 사이에 세퍼레이터(3)를 개재한 적층 소자를 얻는다. 이때, 상기 적층 소자는 양극(1a)/제1 고체 전해질층(2a)/세퍼레이터(3)/제2 고체 전해질층(2b)/음극(1b)의 적층 구조를 갖도록 구성한다. 즉, 각 전극(1a)(2b)에 형성된 고체 전해질층(2a)(2b)이 세퍼레이터(3)에 접하도록 적층한다. A laminated element is obtained by interposing a separator (3) between two electrodes (1a)(2b) of the positive electrode (1a) and the negative electrode (1b). At this time, the laminated element is configured to have a laminated structure of positive electrode (1a)/first solid electrolyte layer (2a)/separator (3)/second solid electrolyte layer (2b)/negative electrode (1b). That is, the solid electrolyte layers (2a)(2b) formed on each electrode (1a)(2b) are laminated so as to be in contact with the separator (3).

상기 적층 소자는 박막화를 위해 압착될 수 있는데, 이때 우려될 수 있는 전극(1a)(2b) 간의 단락을 방지하기 위해 세퍼레이터(3)를 개재한다. 상기 세퍼레이터(3)는 절연성의 다공성 부재로서, 이는 예를 들어 폴리에틸렌(PE)계, 폴리프로필렌(PP)계 및/또는 셀룰로오스계 등으로부터 선택된 부직포(또는 직물)이나 유리 섬유 부직포 등을 사용할 수 있다. 상기 세퍼레이터(3)는, 다른 예를 들어 폴리에틸렌(PE)계 및/또는 폴리프로필렌(PP)계 등으로부터 선택된 다공성 필름을 사용할 수 있다. The above-described laminated element can be compressed for thin film formation, and a separator (3) is interposed to prevent a short circuit between the electrodes (1a) and (2b), which may be a concern. The separator (3) is an insulating porous member, and may be, for example, a non-woven fabric (or fabric) selected from polyethylene (PE), polypropylene (PP), and/or cellulose, or a glass fiber non-woven fabric. The separator (3) may be, for example, a porous film selected from polyethylene (PE) and/or polypropylene (PP).

또한, 위와 같이 제조된 적층 소자를 외장 케이스에 내장할 수 있다. 적층 소자는 외장 케이스에 1개 또는 복수개로 내장할 수 있으며, 내장 후에는 박막화를 위해 압착할 수 있다. 상기 외장 케이스는 코인형, 원통형, 각형(박스형) 및 파우치형 등으로부터 선택될 수 있다. 하나의 실시예에 따라서, 상기 외장 케이스는 파우치형 외장 케이스를 사용할 수 있다. 이러한 파우치형 외장 케이스를 사용하는 경우, 예를 들어 슬림하고 컴팩트한 박형의 EDLC를 구현할 수 있다. In addition, the laminated element manufactured as described above can be embedded in an external case. The laminated element can be embedded in the external case one or more times, and after the embedded element is compressed to make it thinner. The external case can be selected from a coin shape, a cylindrical shape, a square shape (box shape), a pouch shape, etc. According to one embodiment, the external case can use a pouch-type external case. When such a pouch-type external case is used, for example, a slim and compact thin EDLC can be implemented.

이상에서 설명한 본 발명에 따르면, 아크릴계 단량체, 이온성 물질, 가교제, 중합 개시제 및 증점제를 포함하는 가교 중합성 고체 전해질 용액을 사용하되, 상기 가교 중합성 고체 전해질 용액을 가교 중합하기 전에 전극(1a)(1b)에 먼저 코팅하고, 코팅 이후에 가교 중합하여 고체 전해질층(2a)(2b)을 형성함으로 인해, 적어도 저항 특성이 개선될 수 있다. 또한, 상기 고체 전해질층(2a)(2b)이 코팅에 의해 형성되어 박막화가 가능하다. According to the present invention described above, a crosslinkable polymerizable solid electrolyte solution containing an acrylic monomer, an ionic substance, a crosslinking agent, a polymerization initiator, and a thickener is used, and the crosslinkable polymerizable solid electrolyte solution is first coated on an electrode (1a)(1b) before crosslinking polymerization, and then crosslinking polymerization is performed after the coating to form a solid electrolyte layer (2a)(2b), whereby at least the resistance characteristics can be improved. In addition, the solid electrolyte layer (2a)(2b) can be formed into a thin film by coating.

한편, 상기 제3공정에서 전극 슬러리의 코팅 및 건조를 위한 코팅 장치는 코팅 공정과 건조 공정을 연속적으로 진행할 수 있는 것으로서, 이는 예를 들어 도 2에 보인 바와 같은 기존의 코팅 장치를 이용할 수 있다. 도 2를 참고하면, 상기 코팅 장치는, 집전체가 권취된 공급부(R1)와, 상기 공급부(R1)에서 언와인(unwinding)되어 공급되는 집전체 상에 전극 슬러리를 분사하여 코팅하는 코터(C)와, 상기 코터(C)에 의해 코팅된 코팅물(S)을 건조시키는 건조부(DD)와, 상기 건조부(DD)에서 건조된 코팅물(S)을 와인딩(winding)하는 권취부(R2)를 포함할 수 있다. Meanwhile, in the third process, a coating device for coating and drying the electrode slurry can continuously perform the coating process and the drying process, and this can utilize, for example, an existing coating device as shown in Fig. 2. Referring to Fig. 2, the coating device may include a supply unit (R1) on which a current collector is wound, a coater (C) for coating by spraying electrode slurry on a current collector supplied by being unwound from the supply unit (R1), a drying unit (DD) for drying the coating (S) coated by the coater (C), and a winding unit (R2) for winding the coating (S) dried in the drying unit (DD).

상기 코팅 장치는, 본 발명의 실시예에 따라서 이하에서 설명되는 다단 방식의 코팅 장치를 이용하는 것이 바람직하다. 이하, 첨부된 도 3 내지 도 13을 참고하여, 본 발명의 실시예에 따른 다단 방식의 코팅 장치를 설명한다. 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 이하에서 설명되는 코팅 장치는, 본 출원인이 제안한 한국 특허출원 제10-2024-0081662호(출원일자 : 2024년 6월 24일)에 제시되어 있다. The above coating device preferably utilizes a multi-stage coating device described below according to an embodiment of the present invention. Hereinafter, a multi-stage coating device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the attached FIGS. 3 to 13. The thickness of lines and the sizes of components depicted in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience of explanation. The coating device described below is presented in Korean Patent Application No. 10-2024-0081662 (filing date: June 24, 2024) proposed by the present applicant.

도 3 내지 도 13을 참고하면, 본 발명의 실시예에 따른 코팅 장치(10)는, 코팅 장치(10)의 높이 방향(상하 방향)으로 다단 적층되는 건조 모듈(300)과, 상기 건조 모듈(300)의 일 측에 배치되어 집전체를 공급하는 공급부(R1)와, 상기 공급부(R1)로부터 공급되는 집전체 상에 전극 슬러리를 코팅하여 코팅물(S)을 형성하는 코팅 모듈(CM)과, 상기 건조 모듈(300)의 타 측에 배치되어 건조된 코팅물(S)이 권취되는 권취부(R2)를 포함한다. 이때, 상기 코팅물(S)은 코팅 모듈(CM)에 의해 코팅되며, 이는 집전체와, 상기 집전체 상에 전극 슬러리가 코팅되어 형성된 전극 활물질층을 포함한다. 상기 집전체는 금속 박막으로서, 이는 전술한 바와 같이 알루미늄 호일(Al foil)을 예로 들 수 있다. 상기 코팅 모듈(CM)은 공급부(R1)와 건조 모듈(300)의 사이에 배치되어 집전체 상에 전극 슬러리를 코팅한다. 이러한 코팅 모듈(CM)은 건조 모듈(300)의 일 측(도 2에서 좌측)에 배치되어 전극 슬러리를 코팅하는 하나 이상의 코터(C)를 포함한다. 상기 코터(C)에 의해 전극 슬러리가 적정 두께로 코팅되며, 이러한 코터(C) 자체는 널리 알려진 구성이므로 이에 대한 자세한 설명과 도시는 생략한다. 또한, 상기 코터(C)는 건조 모듈(300)의 일 측에 배치되는 구조물(A)에 의해 고정, 지지될 수 있으며, 이러한 구조물(A) 역시 일반적인 구성을 가지므로 이에 대한 자세한 설명과 도시는 생략한다. Referring to FIGS. 3 to 13, a coating device (10) according to an embodiment of the present invention includes a drying module (300) that is stacked in multiple stages in the height direction (up-down direction) of the coating device (10), a supply unit (R1) that is arranged on one side of the drying module (300) to supply a current collector, a coating module (CM) that forms a coating (S) by coating electrode slurry on the current collector supplied from the supply unit (R1), and a winding unit (R2) that is arranged on the other side of the drying module (300) to wind the dried coating (S). At this time, the coating (S) is coated by the coating module (CM), and includes a current collector and an electrode active material layer formed by coating electrode slurry on the current collector. The current collector is a metal thin film, and as described above, an example thereof may be aluminum foil (Al foil). The above coating module (CM) is disposed between the supply unit (R1) and the drying module (300) to coat the electrode slurry on the current collector. The coating module (CM) is disposed on one side (left side in FIG. 2) of the drying module (300) and includes one or more coaters (C) that coat the electrode slurry. The electrode slurry is coated to an appropriate thickness by the coater (C), and since the coater (C) itself has a well-known configuration, a detailed description and illustration thereof will be omitted. In addition, the coater (C) can be fixed and supported by a structure (A) disposed on one side of the drying module (300), and since the structure (A) also has a general configuration, a detailed description and illustration thereof will be omitted.

상기 건조 모듈(300)은 높이 방향으로 다단 배치되는 다수 개의 모듈 케이스(310)와, 상기 모듈 케이스(310)의 내측 및 외측에 구비되어 코팅물(S)을 이송하는 다수 개의 롤러(320)와, 상기 모듈 케이스(310)의 내부에 배치되어 상기 코팅물(S)을 건조하는 다수 개의 건조부(DD)를 포함한다. 상기 다수 개의 롤러(320)는, 상기 코팅물(S)이 수평 방향 기준으로 전진 및 후퇴를 반복하면서 높이 방향으로 다수 층 배치되어 이송되도록 상하좌우 방향으로 다수 개 구비된다. The above drying module (300) includes a plurality of module cases (310) arranged in multiple stages in the height direction, a plurality of rollers (320) provided on the inner and outer sides of the module cases (310) to transport the coating material (S), and a plurality of drying units (DD) arranged inside the module cases (310) to dry the coating material (S). The plurality of rollers (320) are provided in multiple numbers in the up, down, left, and right directions so that the coating material (S) is transported in multiple stages in the height direction while repeatedly advancing and retreating in the horizontal direction.

즉, 다수 개의 모듈 케이스(310)는 높이 방향으로 다수 층 적층되고, 모듈 케이스(310)의 내측 및 외측에는 롤러(320)가 상하 높이 방향 및 좌우 수평 방향으로 다수 개로 구비된다. 이를 위해 높이 방향으로 배치되는 제1층(F1) 및 제2층(F2)을 가지는 구조물(도시되지 않음)을 포함할 수 있다. 상기 구조물은 건물 내부에 수평 방향으로 배치되고 높이 방향으로 다수 층 배치되는 수평 구조물을 이용할 수 있다. 이때, 상부층(F2) 일부에는 개방부(F2-1)가 형성되어 코팅물(S)이 이동하도록 할 수 있으며 이에 대해서는 별도로 설명한다.That is, a plurality of module cases (310) are stacked in multiple layers in the height direction, and a plurality of rollers (320) are provided on the inner and outer sides of the module cases (310) in the vertical height direction and the left and right horizontal direction. To this end, a structure (not shown) having a first layer (F1) and a second layer (F2) arranged in the height direction may be included. The structure may be a horizontal structure arranged in a horizontal direction inside a building and arranged in multiple layers in the height direction. At this time, an opening (F2-1) may be formed in a part of the upper layer (F2) to allow the coating (S) to move, which will be described separately.

상기 코팅물(S)은 다수 개의 롤러(320)에 의해 이송되며, 상기 다수 개의 롤러(320)는 코팅물(S)이 수평 방향 기준으로 전진 및 후퇴를 반복하면서 높이 방향으로 다수 층 배치되도록 상기 모듈 케이스(310)의 내측 및 외측에 구비된다. The above coating (S) is transported by a plurality of rollers (320), and the plurality of rollers (320) are provided on the inside and outside of the module case (310) so that the coating (S) is arranged in multiple layers in the height direction while repeatedly advancing and retreating in the horizontal direction.

보다 구체적으로 설명하면, 코팅 장치(10)의 높이 방향으로 배치되는 다수 층(F1,F2)에 모듈 케이스(310-1,310-2)를 각각 배치한다. 도 3에 도시된 실시예와 같이 제2층(F2)과 제1층(F1)에 제2모듈 케이스(310-2) 및 제1모듈 케이스(310-1)를 각각 배치하는 것도 가능하다. 상기 제2층(F2)에 배치된 제2모듈 케이스(310-2) 내부에 다수 개의 롤러(320)를 배치하고, 상기 제1층(F1)에 배치된 제1모듈 케이스(310-1) 내부에도 다수 개의 롤러(320)를 배치한다. 이러한 롤러(320)에 의해 제2모듈 케이스(310-2) 내부에서는 코팅물(S)이 도면상 우측 방향으로 이동한 후 다시 좌측 방향으로 이동한다. 이후 코팅물(S)은 제2모듈 케이스(310-2)로부터 배출된 후 상기 개방부(F2-1)를 거쳐 제1층(F1)의 제1모듈 케이스(310-1)로 향한다. 이때, 상기 개방부(F2-1)에도 다수 개의 롤러(320)가 배치되어 상기 제2모듈 케이스(310-2)로부터 제1모듈 케이스(310-1)로 향하게 한다. To be more specific, module cases (310-1, 310-2) are respectively arranged on multiple layers (F1, F2) arranged in the height direction of the coating device (10). As in the embodiment illustrated in FIG. 3, it is also possible to arrange the second module case (310-2) and the first module case (310-1) on the second layer (F2) and the first layer (F1), respectively. A plurality of rollers (320) are arranged inside the second module case (310-2) arranged on the second layer (F2), and a plurality of rollers (320) are also arranged inside the first module case (310-1) arranged on the first layer (F1). By these rollers (320), the coating (S) moves to the right side in the drawing inside the second module case (310-2) and then moves to the left side again. Afterwards, the coating material (S) is discharged from the second module case (310-2) and then passes through the opening (F2-1) to the first module case (310-1) of the first layer (F1). At this time, a plurality of rollers (320) are also arranged in the opening (F2-1) to direct the coating material (S) from the second module case (310-2) to the first module case (310-1).

상기 제1모듈 케이스(310-1)에 진입한 코팅물(S) 역시 도면상 우측 방향으로 이동한 후 다시 좌측 방향으로 이동하면서 최종적으로 권취부(R2)에 권취된다. 보다 구체적으로, 상기 코팅물(S)이 다수 개의 롤러(320)를 통해 도면상 좌우 방향으로 지그재그로 이동하면서 건조된다. 이러한 도 3에 보인 본 발명의 실시예에 따른 코팅 장치(10)는 기존(도 2)보다 건조를 위한 공간이 소형화될 수 있다. 또한, 본 발명에 의하면 건조 모듈(300)이 높이 방향으로 적층되므로, 기존의 길게 형성된 건조부보다 상호 간의 열 전달이 효율적 및 집중적으로 이루어져 균일한 건조를 구현할 수 있고, 이에 의해 전지의 전기적 특성을 향상시킬 수 있다.The coating material (S) that entered the first module case (310-1) also moves to the right side in the drawing and then to the left side again, and is finally wound on the winding unit (R2). More specifically, the coating material (S) is dried while moving in a zigzag manner in the left-right direction in the drawing through a plurality of rollers (320). The coating device (10) according to the embodiment of the present invention shown in FIG. 3 can have a space for drying smaller than that of the related art (FIG. 2). In addition, according to the present invention, since the drying modules (300) are stacked in the height direction, heat transfer between them is more efficient and concentrated than that of the related art long drying unit, so that uniform drying can be realized, and thereby the electrical characteristics of the battery can be improved.

상기 모듈 케이스(310) 내부에는 건조부(DD)가 구비되어 코팅이 완료된 코팅물(S)을 건조시킨다. 이러한 건조부(DD)는 널리 알려진 마이크로웨이브 오븐, 적외선(IR) 램프 및/또는 열풍 발생기 등을 이용할 수 있다. A drying unit (DD) is provided inside the above module case (310) to dry the coated material (S) on which the coating has been completed. This drying unit (DD) can utilize a widely known microwave oven, infrared (IR) lamp, and/or hot air generator.

한편, 상기 롤러(320)와 공급부(R1) 및 권취부(R2)는 종래 기술을 이용할 수 있으므로 이에 대한 중복되는 설명과 도시는 생략한다.Meanwhile, since the roller (320), supply section (R1) and winding section (R2) can utilize conventional technology, redundant description and illustration thereof are omitted.

상기 건조 모듈(300)의 일 측에는 코팅 모듈(CM)이 배치된다. 이때, 상기 코팅 모듈(CM)은 코터(C)의 수평 방향 위치를 조절하기 위한 제1이송부(100)를 포함할 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이 코팅물(S)이 도면상 좌우 방향(방향1)으로 이동할 때, 상기 제1이송부(100)에 의해 코터(C)를 폭 방향인 수평 방향으로 이송하여 균일한 코팅을 구현할 수 있다. A coating module (CM) is arranged on one side of the drying module (300). At this time, the coating module (CM) may include a first transport unit (100) for adjusting the horizontal position of the coater (C). As illustrated in FIG. 4, when the coating material (S) moves in the left-right direction (direction 1) in the drawing, the coater (C) is transported in the horizontal direction, i.e., the width direction, by the first transport unit (100), thereby realizing a uniform coating.

상기 제1이송부(100)는, 상기 모듈 케이스 내부(310)의 외부 일 측에 고정되는 판체 형상의 베이스(110)와, 상기 베이스(110)에 고정되는 하우징(150)과, 상기 하우징(150)의 일 측에 이동 가능하게 구비되고 코터(C)가 적재되는 무빙 블록(160)을 포함할 수 있다. 이때, 상기 하우징(150)의 내부에는 이송부(170)가 구비되어 상기 무빙 블록(160)을 이동시킨다. 상기 무빙 블록(160)에는 코터(C)가 안착되며, 상기 이송부(170)에 의해 무빙 블록(160)과 코터(C)가 이송될 수 있다.The first transfer unit (100) may include a plate-shaped base (110) fixed to one outer side of the inside of the module case (310), a housing (150) fixed to the base (110), and a moving block (160) movably provided on one side of the housing (150) and on which a coater (C) is loaded. At this time, a transfer unit (170) is provided inside the housing (150) to move the moving block (160). A coater (C) is mounted on the moving block (160), and the moving block (160) and the coater (C) can be transferred by the transfer unit (170).

한편, 상기 베이스(110)는 상기 코팅 모듈(CM)이 설치되는 구조물(A)에 고정될 수 있으며 상기 베이스(110)와 구조물(A)의 고정을 위한 구성은 널리 알려진 기술이므로 이에 대한 자세한 설명과 도시는 생략한다.Meanwhile, the base (110) can be fixed to a structure (A) on which the coating module (CM) is installed, and the configuration for fixing the base (110) and the structure (A) is a widely known technology, so a detailed description and illustration thereof are omitted.

상기 베이스(110)의 일 측에는 제1동력 공급부(120)가 고정, 설치되어 회전력을 공급한다. 이러한 제1동력 공급부(120)에는 제1샤프트(SH1)가 구비되어 회전된다. 상기 이송부(170)는 제1샤프트(SH1)에 의해 구동되는데, 이를 위해 상기 제1샤프트(SH1)와 이송부(170)의 사이에 동력 전달부(130)가 구비되어 회전력을 이송부(170) 측으로 전달한다. A first power supply unit (120) is fixed and installed on one side of the above base (110) to supply rotational power. A first shaft (SH1) is provided on this first power supply unit (120) to rotate. The transfer unit (170) is driven by the first shaft (SH1), and for this purpose, a power transmission unit (130) is provided between the first shaft (SH1) and the transfer unit (170) to transmit rotational power to the transfer unit (170).

즉, 상기 제1동력 공급부(120)는 널리 알려진 전동 모터 등을 이용할 수 있으며, 상기 제1동력 공급부(120)에서 발생한 회전력은 제1샤프트(SH1)와 동력 전달부(130)를 통해 이송부(170)를 구동하게 된다. 한편, 상기 제1동력 공급부(120)는 널리 알려진 전동 모터 등을 이용할 수 있고, 이러한 전동 모터는 널리 알려진 구성인 관계로 자세한 설명과 도시는 생략한다. That is, the first power supply unit (120) can use a widely known electric motor, etc., and the rotational power generated in the first power supply unit (120) drives the transport unit (170) through the first shaft (SH1) and the power transmission unit (130). Meanwhile, the first power supply unit (120) can use a widely known electric motor, etc., and since such an electric motor is a widely known configuration, a detailed description and illustration are omitted.

상기 이송부(170)는 원통 형상의 이송부 본체(1710)와, 상기 이송부 본체(1710)의 외측면에 나선 형상으로 배치되고 특정 깊이로 요홈되는 나선홈(1720)을 포함한다. 이러한 이송부 본체(1710)의 양 측단에는 지지링(1730)이 구비되어 이송부 본체(1710)를 하우징(150)의 내부에서 회전 가능하게 지지한다. 상기 지지링(1730)은 널리 알려진 베어링 등을 포함할 수 있으며 이러한 구성은 널리 알려진 관계로 이에 대한 상세한 설명과 도시는 생략한다.The above-described transfer unit (170) includes a cylindrical transfer unit body (1710) and a spiral groove (1720) that is arranged in a spiral shape on the outer surface of the transfer unit body (1710) and is recessed to a specific depth. Support rings (1730) are provided on both ends of the transfer unit body (1710) to rotatably support the transfer unit body (1710) within the housing (150). The support ring (1730) may include a widely known bearing, etc., and since this configuration is widely known, a detailed description and illustration thereof will be omitted.

상기 코터(C)는 무빙 블록(160)에 적재되고, 상기 무빙 블록(160)은 하우징(150)의 일 측에 이동 가능하게 구비된다. 이러한 하우징(150)은 중공 형상이고 이송부 본체(1710)의 길이 방향으로 양 측이 개방된 하우징 본체(1510)와, 상기 하우징 본체(1510)의 내부에 배치되고 상기 이송부 본체(1710)를 지지하는 받침부(1520)를 포함한다. 상기 받침부(1520)는 이동부 본체(1710)의 저면을 지지하며, 이는 보다 안정적으로 지지하기 위해 이동부 본체(1710)의 곡률에 맞게 요홈되어 형성될 수 있다.The above-described coater (C) is loaded onto a moving block (160), and the moving block (160) is movably provided on one side of a housing (150). The housing (150) includes a housing body (1510) having a hollow shape and open on both sides in the longitudinal direction of the transfer unit body (1710), and a support (1520) disposed inside the housing body (1510) and supporting the transfer unit body (1710). The support (1520) supports the bottom surface of the moving unit body (1710), and may be formed to have a groove that matches the curvature of the moving unit body (1710) in order to support it more stably.

한편, 상기 코터(C) 역시 널리 알려진 구성인 관계로 도 4에서 간략하게 파선으로 표시하였다.Meanwhile, since the above-mentioned coater (C) is also a widely known configuration, it is briefly indicated by a broken line in Fig. 4.

상기 하우징 본체(1510)의 상면에는 제1가이드(1540)가 구비된다. 이러한 제1가이드(1540)는 무빙 블록(160)의 이동 방향을 따라 배치된다. 상기 제1가이드(1540)의 일 측에는 개방 슬롯(1550)이 형성되며, 상기 개방 슬롯(1550)은 제1가이드(1540)를 따라 배치되고 일정 폭을 가지고 개방되는 형상을 가진다. 상기 제1가이드(1540)는 한 쌍으로 구비될 수 있고 상기 개방 슬롯(1550)은 상기 한 쌍의 가이드(1540) 사이에 형성될 수 있다.A first guide (1540) is provided on the upper surface of the housing body (1510). This first guide (1540) is arranged along the movement direction of the moving block (160). An open slot (1550) is formed on one side of the first guide (1540), and the open slot (1550) is arranged along the first guide (1540) and has a shape that opens to a certain width. The first guides (1540) may be provided as a pair, and the open slot (1550) may be formed between the pair of guides (1540).

상기 무빙 블록(160)은 판체 형상을 가지는 무빙 블록 본체(1610)를 포함한다. 이러한 무빙 블록 본체(1610)상에 코터(C)가 적재된다. 무빙 블록 본체(1610)의 하측면에서는 연동 바아(1620)가 하향 연장되어 구비된다. 상기 연동 바아(1620)는 개방 슬롯(1550)을 통과한 후 이송부 본체(1710)의 나선홈(1720)에 삽입된다. 즉, 상기 이송부 본체(1710)가 회전하면 상기 나선홈(1720)에 삽입된 연동 바아(1620)가 전후진하게 되고, 이에 의해 무빙 블록 본체(1610)가 전후진된다. 상기 무빙 블록 본체(1610)의 폭 방향 양 측단에는 돌출부(1630)가 형성된다. 상기 돌출부(1630)는 하향 절곡되어 상기 제1가이드(1540)에 암수 결합된다.The above moving block (160) includes a moving block body (1610) having a plate shape. A coater (C) is mounted on the moving block body (1610). A linkage bar (1620) is provided to extend downward on the lower surface of the moving block body (1610). The linkage bar (1620) passes through an open slot (1550) and is then inserted into a spiral groove (1720) of a transfer unit body (1710). That is, when the transfer unit body (1710) rotates, the linkage bar (1620) inserted into the spiral groove (1720) moves forward and backward, thereby moving the moving block body (1610) forward and backward. Protrusions (1630) are formed on both ends in the width direction of the moving block body (1610). The above protrusion (1630) is bent downward and is connected to the first guide (1540) in a male and female manner.

상술된 바와 같이 상기 연동 바아(1620)는 하우징 본체(1510)의 개방 슬롯(1550)을 관통하여 상기 나선홈(1720)에 삽입된다. 이때, 상기 나선홈(1720)이 형성되는 이송부 본체(1710)는 받침부(1520)에 의해 지지되는데, 상기 이송부 본체(1710) 중 동력 전달부(130) 방향 측면은 하우징(150)으로부터 노출된 후 상기 동력 전달부(130)에 연동된다. 이때, 상기 노출된 이송부 본체(1710)는 지지부(140)에 의해 지지된다. 상기 지지부(140)는 베이스(110)에 설치되는 지지부 본체(1410)와, 상기 지지부 본체(1410)에 형성되어 상기 이송부 본체(1710)가 회전 가능하게 삽입되는 관통공(1420)을 포함한다. 이러한 지지부(140)에 의해 이송부 본체(1710)가 안정적으로 지지되어 동력 전달부(130)에 연결된다.As described above, the linkage bar (1620) penetrates the open slot (1550) of the housing body (1510) and is inserted into the spiral groove (1720). At this time, the transfer unit body (1710) in which the spiral groove (1720) is formed is supported by the support member (1520), and the side of the transfer unit body (1710) facing the power transmission unit (130) is exposed from the housing (150) and then linked to the power transmission unit (130). At this time, the exposed transfer unit body (1710) is supported by the support member (140). The support member (140) includes a support member body (1410) installed on the base (110) and a through hole (1420) formed in the support member body (1410) and into which the transfer unit body (1710) is rotatably inserted. The transfer unit body (1710) is stably supported by this support member (140) and connected to the power transmission unit (130).

상기 동력 전달부(130)는 상기 제1샤프트(SH1)에 구비되는 제1기어(1310)와, 상기 제1기어(1310)와 결합하며 상기 이송부 본체(1710)와 연동되는 제2기어(1320)를 포함할 수 있다. 상기 제1기어(1310)와 제2기어(1320)는 도시된 바와 같이 웜 휠과 웜 기어를 이용할 수 있다. 이러한 기어는 널리 알려진 구성인 관계로 이에 대한 설명은 생략한다.The power transmission unit (130) may include a first gear (1310) provided on the first shaft (SH1), and a second gear (1320) coupled with the first gear (1310) and interlocked with the transfer unit body (1710). The first gear (1310) and the second gear (1320) may use a worm wheel and a worm gear, as illustrated. Since these gears are widely known configurations, a description thereof will be omitted.

이상에서 설명한 제1이송부(100)의 작동 과정을 다시 설명한다. 우선, 상기 제1동력 공급부(120)에서 회전력을 발생하여 제1샤프트(SH1)를 회전시킨다. 상기 제1샤프트(SH1)가 회전하면 제1기어(1310)가 회전하고 이에 의해 제2기어(1320)가 회전한다. 상기 제2기어(1320)가 회전하면 이송부 본체(1710)가 회전한다. 이때, 상기 회전하는 이송부 본체(1710)에 형성되는 나선홈(1720)에 연동 바아(1620)가 삽입되어 있으므로, 상기 이송부 본체(1710)의 회전에 의해 연동 바아(1620)가 전후진하고 이에 의해 무빙 블록(160)이 전후진한다. 이러한 무빙 블록(160)에 코터(C)가 적재되어 있으므로 최종적으로 상기 코터(C)가 이동하여 수평 방향 위치가 조절된다. 즉, 상기 제1동력 공급부(120)의 회전 정도 및 회전 방향에 의한 이송부 본체(1710)의 회전 정도 및 회전 방향에 따라 코터(C)의 수평 방향 위치가 조절된다. 상기 제1동력 공급부(120)의 회전 정도(회전 횟수 등)와 회전 방향(정방향 및 역방향 회전)은 수동으로 조절되거나, 제1동력 공급부(120)를 제어하는 제어부(도시하지 않음)에 의해 조절될 수 있다. The operation process of the first transfer unit (100) described above will be described again. First, the first power supply unit (120) generates rotational force to rotate the first shaft (SH1). When the first shaft (SH1) rotates, the first gear (1310) rotates, thereby rotating the second gear (1320). When the second gear (1320) rotates, the transfer unit body (1710) rotates. At this time, since the linkage bar (1620) is inserted into the spiral groove (1720) formed in the rotating transfer unit body (1710), the linkage bar (1620) moves forward and backward by the rotation of the transfer unit body (1710), thereby moving the moving block (160) forward and backward. Since the coater (C) is loaded on the moving block (160), the coater (C) ultimately moves, thereby adjusting the horizontal position. That is, the horizontal position of the coater (C) is adjusted according to the degree of rotation and direction of rotation of the transport unit body (1710) based on the degree of rotation and direction of rotation of the first power supply unit (120). The degree of rotation (number of rotations, etc.) and direction of rotation (forward and reverse rotation) of the first power supply unit (120) can be adjusted manually or by a control unit (not shown) that controls the first power supply unit (120).

상기 제1이송부(100)에 의해 코터(C)의 수평 방향 위치가 조절되나, 다른 실시예에 따라서 코터(C)는 높이 방향 위치도 조절될 수 있다. 이를 위해, 코팅 장치(10)는 코터(C)를 코팅물(S) 방향으로 전후진시키는 제2이송부(200)를 더 포함할 수 있다. 즉, 상기 제2이송부(200)는 도면에서 상하 방향으로 코터를 이송시켜 코터(C)의 높이 방향 위치를 조절한다. 이러한 제2이송부(200)는 상기 무빙 블록(160)에 구비될 수 있다. The horizontal position of the coater (C) is adjusted by the first transfer unit (100), but according to another embodiment, the height position of the coater (C) can also be adjusted. To this end, the coating device (10) may further include a second transfer unit (200) that moves the coater (C) forward and backward in the direction of the coating material (S). That is, the second transfer unit (200) adjusts the height position of the coater (C) by moving the coater in the vertical direction in the drawing. This second transfer unit (200) may be provided in the moving block (160).

상기 제2이송부(200)는, 상기 무빙 블록(160)의 일 측에 구비되어 전후진 동력을 발생하는 제2동력 공급부(220)와, 상기 무빙 블록(160) 상에 수직 방향으로 배치되는 한 쌍의 가이드 플레이트(210)와, 상기 가이드 플레이트(210)에 결합되어 승하강하는 코터 승하강부(250)와, 상기 코터 승하강부(250)에 핀 결합되어 회전 가능하게 구비되는 한 쌍의 링크부(LN)를 포함한다. 상기 한 쌍의 링크부(LN)는 코터 승하강부(250)의 폭 방향 양측(LN-1,LN-2)에 각각 배치된다. 이러한 코터 승하강부(250)에는 코터(C)가 배치될 수 있다. The second transport unit (200) includes a second power supply unit (220) provided on one side of the moving block (160) to generate forward and backward power, a pair of guide plates (210) vertically arranged on the moving block (160), a coater lifting unit (250) coupled to the guide plate (210) to be raised and lowered, and a pair of link units (LN) rotatably provided by being pin-coupled to the coater lifting unit (250). The pair of link units (LN) are respectively arranged on both sides (LN-1, LN-2) in the width direction of the coater lifting unit (250). A coater (C) may be arranged on the coater lifting unit (250).

상기 링크부(LN)는, 상기 코터 승하강부(250)의 길이 방향으로 일정 간격 이격되어 배치되는 제1링크(230) 및 제2링크(240)를 포함할 수 있다. 이러한 제1링크(230) 또는 제2링크(240)의 상단부는 상기 제2동력 공급부(220)에 의해 전후진된다. 상기 제2동력 공급부(220)는 널리 알려진 유압 또는 공압 실린더를 이용할 수 있으며 이러한 실린더 구성은 널리 알려진 기술이므로 자세한 설명과 도시는 생략한다. 상기 제2동력 공급부(220)는, 상기 제1링크(230) 또는 제2링크(240)에 선택적으로 연동될 수 있고, 제1링크(230)와 제2링크(240) 모두에 연동되는 것도 가능하다.The above link unit (LN) may include a first link (230) and a second link (240) that are spaced apart from each other at a predetermined interval in the longitudinal direction of the coater raising/lowering unit (250). The upper end of the first link (230) or the second link (240) is moved forward and backward by the second power supply unit (220). The second power supply unit (220) may utilize a widely known hydraulic or pneumatic cylinder, and since the configuration of such a cylinder is a widely known technology, a detailed description and illustration are omitted. The second power supply unit (220) may be selectively linked to the first link (230) or the second link (240), and may also be linked to both the first link (230) and the second link (240).

상기 제1링크(230)는 특정 각도로 절곡된 형상인 제1링크 본체(2310)와, 상기 제1링크 본체(2310)의 하단에 핀 결합되는 제1이동 블록(2320)과, 상기 무빙 블록(160) 상에 배치되어 상기 제1이동 블록(2320)의 이동을 가이드하는 제1가이드 블록(2330)을 포함한다. 상기 제1가이드 블록(2330)은 무빙 블록(160)에 고정되며, 이러한 제1가이드 블록(2330)에 상기 제1이동 블록(2320)이 암수 결합될 수 있다.The first link (230) includes a first link body (2310) having a shape bent at a specific angle, a first moving block (2320) pin-coupled to the lower end of the first link body (2310), and a first guide block (2330) positioned on the moving block (160) to guide the movement of the first moving block (2320). The first guide block (2330) is fixed to the moving block (160), and the first moving block (2320) can be male-female coupled to the first guide block (2330).

이를 위해 상기 제1이동 블록(2320)은 U자 형상의 제1이동 블록 본체(2321)와, 상기 제1이동 블록 본체(2321) 사이를 연결하는 삽입핀(2322)을 포함할 수 있다. 이러한 삽입핀(2322)에 상기 제1링크 본체(2310)가 핀 결합된다. 상기 제1가이드 블록(2430)은 U자 형상을 가지되 상단은 내향 절곡되어 상기 제1이동 블록 본체(2321)가 이탈되지 않도록 할 수 있다. To this end, the first moving block (2320) may include a U-shaped first moving block body (2321) and an insertion pin (2322) connecting the first moving block body (2321). The first link body (2310) is pin-coupled to the insertion pin (2322). The first guide block (2430) may have a U-shape, but the upper end may be bent inward to prevent the first moving block body (2321) from being detached.

상기 제2링크(240)는, 상기 제1링크 본체(2310)와 대칭 형상을 가지는 제2링크 본체(2410)와, 상기 제2링크 본체(2410)의 하단에 핀 결합되는 제2이동 블록(2420)과, 상기 무빙 블록(160)에 배치되어 상기 제2이동 블록(2420)의 이동을 가이드하는 제2가이드 블록(2430)을 포함하며, 상기 제2이동 블록(2420)은 상기 제2가이드 블록(2430)에 암수 결합된다. 상기 제2이동 블록(2420)의 경우도 U자 형상을 가지는 제2이동 블록 본체(2421)와, 상기 제2이동 블록 본체(2421) 사이를 연결하는 삽입핀(2422)을 포함할 수 있다. 이러한 삽입핀(2422)에 상기 제2링크 본체(2410)가 핀 결합된다. 또한, 상기 제2가이드 블록(2430)도 U자 형상을 가지되, 상단이 내향 절곡되어 제2이동 블록 본체(2421)이 이탈되지 않도록 할 수 있다.The second link (240) includes a second link body (2410) having a symmetrical shape with the first link body (2310), a second moving block (2420) pin-coupled to the lower end of the second link body (2410), and a second guide block (2430) arranged on the moving block (160) to guide the movement of the second moving block (2420), and the second moving block (2420) is male-female coupled to the second guide block (2430). The second moving block (2420) may also include a second moving block body (2421) having a U-shape, and an insertion pin (2422) connecting the second moving block body (2421). The second link body (2410) is pin-coupled to the insertion pin (2422). In addition, the second guide block (2430) may also have a U-shape, but the upper end may be bent inward to prevent the second moving block body (2421) from being detached.

상기 제1가이드 블록(2330)과 제2가이드 블록(2430)의 사이에 상기 가이드 플레이트(210)가 배치되고, 상기 가이드 플레이트(210)에 의해 코터 승하강부(250)의 승하강이 가이드된다.The guide plate (210) is placed between the first guide block (2330) and the second guide block (2430), and the raising and lowering of the coater raising and lowering unit (250) is guided by the guide plate (210).

이러한 구성에 의해 상기 제2동력 공급부(220)에 의해 제1링크(230) 상단부가 전진 또는 후진되고, 이에 의해 코터 승하강부(250)가 가이드 플레이트(210)와 결합하여 승하강함과 동시에 제2링크(240)는 제1링크(230)와 반대 방향으로 작동되며 이에 대해서는 별도로 설명한다.By this configuration, the upper part of the first link (230) is moved forward or backward by the second power supply unit (220), and thereby the coater lifting/lowering unit (250) is combined with the guide plate (210) to be raised/lowered, and at the same time, the second link (240) is operated in the opposite direction to the first link (230), which will be described separately.

상기 코터 승하강부(250)는 무빙 블록(160)의 폭 방향으로 이격된 한 쌍의 승하강판(2510)과, 상기 한 쌍의 승하강판(2510) 사이를 연결하는 연결 바아(2520)를 포함할 수 있다. 도 13에 도시한 바와 같이, 상기 연결 바아(2520)에는 코터(C)가 배치될 수 있다.The above-mentioned cotter elevating/lowering unit (250) may include a pair of elevating/lowering plates (2510) spaced apart in the width direction of the moving block (160) and a connecting bar (2520) connecting the pair of elevating/lowering plates (2510). As illustrated in Fig. 13, a cotter (C) may be arranged on the connecting bar (2520).

상기 승하강판(2510)은 판체 형상의 승하강판 본체(2511)와, 상기 승하강판 본체(2511)의 상측에 상향 연장되는 가이드 돌출부(2512)와, 상기 승하강판 본체(2511)에서 돌출되어 상기 제1링크(230)와 제2링크(240)가 핀 결합되는 돌출핀(2514)을 포함한다. 이때, 상기 승하강판 본체(2511)와 가이드 돌출부(2512)에 승하강 방향으로 가이드 홈(2513)이 형성된다. 상기 돌출핀(2514)은 제1링크(230)의 관통공(2311) 및 제2링크(240)의 관통공(2411)에 각각 결합될 수 있다.The above-mentioned lifting plate (2510) includes a lifting plate main body (2511) in the shape of a plate, a guide protrusion (2512) extending upwardly from the upper side of the lifting plate main body (2511), and a protruding pin (2514) protruding from the lifting plate main body (2511) and pin-connecting the first link (230) and the second link (240). At this time, a guide groove (2513) is formed in the lifting plate main body (2511) and the guide protrusion (2512) in the lifting and lowering direction. The protruding pin (2514) can be respectively coupled to the through hole (2311) of the first link (230) and the through hole (2411) of the second link (240).

이러한 구성에 의해 상기 제1링크(230)와 제2링크(240)는 상기 승하강판 본체(2411)에 핀 결합되어 상기 제1링크(230)의 전후진에 의해 승하강판 본체(2511)가 승하강한다. 또한, 상기 승하강판 본체(2511)의 승하강에 연동되어 제2링크(240)가 제1링크(230)와 반대 방향으로 작동된다. By this configuration, the first link (230) and the second link (240) are pin-connected to the lifting plate body (2411), and the lifting plate body (2511) is raised and lowered by the forward and backward movement of the first link (230). In addition, the second link (240) is operated in the opposite direction to the first link (230) in conjunction with the raising and lowering of the lifting plate body (2511).

이때, 상기 승하강판 본체(2511)의 가이드 홈(2513)에 가이드 플레이트(210)가 결합되어 있다. 따라서, 상기 승하강판 본체(2511)는 가이드 플레이트(210)에 의해 승하강이 안내되어 안정적인 이동이 구현되며, 상기 승하강판 본체(2511)의 승하강에 의해 코터(C)가 코팅물(S)을 향하여 전후진하게 된다.At this time, a guide plate (210) is coupled to the guide groove (2513) of the main body (2511) of the lifting/lowering plate. Accordingly, the main body (2511) of the lifting/lowering plate is guided to move up and down by the guide plate (210), thereby realizing stable movement, and the coater (C) moves forward and backward toward the coating material (S) by the moving up and down of the main body (2511) of the lifting/lowering plate.

도 12를 참고하여 다시 설명하면, 도 12(a)에 도시된 바와 같이 제2동력 공급부(220)(도 12에는 도시되지 않음)에 의해 제1링크(230) 상단부가 도면상 좌측으로 이동하면, 제1링크(230)가 반 시계 방향으로 회전한다. 이에 의해, 제1이동 블록(2320)이 도면상 우측으로 이동하면서 승하강판 본체(2511)가 하강하게 된다. 이때, 상기 승하강판 본체(2511)는 가이드 플레이트(210)에 결합된 상태로 하강하므로 안정적인 하강을 구현하게 된다. 한편, 상기 승하강판 본체(2511)의 하강에 의해 제2링크(240)는 반대 방향인 시계 방향으로 회전하게 되고, 제2이동 블록(2420)은 도면상 좌측으로 이동하게 된다.Referring again to FIG. 12, when the upper part of the first link (230) moves to the left in the drawing by the second power supply unit (220) (not shown in FIG. 12) as shown in FIG. 12(a), the first link (230) rotates counterclockwise. Accordingly, the first moving block (2320) moves to the right in the drawing, and the elevating plate body (2511) is lowered. At this time, the elevating plate body (2511) is lowered while being coupled to the guide plate (210), thereby realizing a stable descent. Meanwhile, due to the descent of the elevating plate body (2511), the second link (240) rotates in the opposite direction, clockwise, and the second moving block (2420) moves to the left in the drawing.

도 12(b)에 도시된 바와 같이 제2동력 공급부(220)(도 12에는 도시되지 않음)에 의해 제1링크(230) 상단부가 도면상 우측으로 이동하면 제1링크(230)는 시계 방향으로 회전하고 제1이동 블록(2320)은 도면상 좌측으로 이동한다. 이러한 구성에 의해 승하강판 본체(2511)는 상승하게 된다. 이때, 앞서 설명된 바와 같이 승하강판 본체(2511)는 가이드 플레이트(210)에 결합된 상태로 이동하므로 안정적인 상승이 구현된다. 또한, 제2링크(240)는 상기 승하강판 본체(2511)의 상승에 의해 반 시계 방향으로 회전하고 제2이동 블록(2420)은 도면상 우측으로 이동하게 된다.As shown in Fig. 12(b), when the upper part of the first link (230) moves to the right in the drawing by the second power supply unit (220) (not shown in Fig. 12), the first link (230) rotates clockwise and the first moving block (2320) moves to the left in the drawing. With this configuration, the elevating plate body (2511) rises. At this time, as described above, the elevating plate body (2511) moves while being coupled to the guide plate (210), so that a stable rise is realized. In addition, the second link (240) rotates counterclockwise by the rising of the elevating plate body (2511), and the second moving block (2420) moves to the right in the drawing.

도 12(c)에 도시된 바와 같이 제1링크(230)를 추가적으로 도면상 우측으로 이동시키면 제1링크(230)는 추가적으로 시계 방향으로 회전하여 승하강판 본체(2511)가 추가적으로 상승한다. 또한, 제2링크(240) 역시 추가적으로 시계 방향으로 회전하게 된다.As shown in Fig. 12(c), if the first link (230) is additionally moved to the right in the drawing, the first link (230) additionally rotates clockwise, causing the lifting plate body (2511) to additionally rise. In addition, the second link (240) also additionally rotates clockwise.

이상 설명한 바와 같이 제1링크(230)의 전후진에 의해 승하강판 본체(2511)가 승하강하게 되고, 이에 의해 코터(C)가 코팅물(S) 방향으로 전후진하여 코터(C)의 높이 방향 위치를 조절할 수 있다. As described above, the main body (2511) of the lifting plate is raised and lowered by the forward and backward movement of the first link (230), and thereby the coater (C) is raised and lowered in the direction of the coating material (S), thereby adjusting the height position of the coater (C).

이때, 상기 제1링크(230)는 제2동력 공급부(220)에 의해 전후진되며, 상기 제2동력 공급부(220)는 상술된 바와 같이 유압 또는 공압 실린더를 이용할 수 있다. 이러한 제2동력 공급부(220)는 도 13에 도시된 바와 같이 전후진 동력을 발생하는 동력 발생부(2210)와, 상기 동력 발생부(2210)에 의해 전진 또는 후진하는 작동 로드(2220)를 포함할 수 있다. 이때, 상기 제1링크(230)의 회전에 의해 제2동력 공급부(220)의 각도가 변화하므로 이에 대응하기 위해 제1링크(230)에 브라켓(2340)과 연결핀(2350)을 형성한 후 상기 작동 로드(2220)가 상기 연결핀(2350)에 핀 결합하도록 수 있다. 한편, 상기 동력 발생부(2210)는 일반적인 지지부(260)에 의해 지지될 수 있고, 이때, 상기 동력 발생부(2210)는 상기 지지부(260)와 핀 결합되어 제1링크(230)의 각도 변화에 대응하도록 할 수 있다. At this time, the first link (230) is moved forward and backward by the second power supply unit (220), and the second power supply unit (220) may use a hydraulic or pneumatic cylinder as described above. This second power supply unit (220) may include a power generation unit (2210) that generates forward and backward power as illustrated in FIG. 13, and an operating rod (2220) that moves forward or backward by the power generation unit (2210). At this time, since the angle of the second power supply unit (220) changes due to the rotation of the first link (230), in order to respond to this, a bracket (2340) and a connecting pin (2350) may be formed on the first link (230), and then the operating rod (2220) may be pin-coupled to the connecting pin (2350). Meanwhile, the power generation unit (2210) may be supported by a general support unit (260), and at this time, the power generation unit (2210) may be pin-coupled with the support unit (260) to respond to the angle change of the first link (230).

이하, 본 발명의 구체적인 실험예로서의 실시예를 예시한다. 하기의 실시예들은 본 발명의 이해를 돕기 위해 예시적으로 제공되는 것일 뿐, 이에 의해 본 발명의 기술적 범위가 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, specific experimental examples of the present invention will be provided. The following examples are provided solely as examples to aid understanding of the present invention and are not intended to limit the technical scope of the present invention.

[실시예 1] [Example 1]

1. 집전체의 표면 처리 1. Surface treatment of the entire house

집전체로서 두께 약 20㎛의 Al 에칭포일을 준비하고, 이를 먼저 15wt%의 NaOH 수용액(상온)에 5분 동안 침지하여 탈지한 후, 수세를 진행하였다. 이후, 15wt%의 HNO3 수용액(상온)에 5분 동안 침지하고 수세를 진행하였다. 다음으로, Al 에칭포일에 표면 조도를 형성하기 위해, 과염소산(HClO4) 15wt%과 에탄올 30wt%가 혼합된 과염소산 수용액에 침지하였다. 침지는 약 30℃의 온도에서 5분간 실시하여 표면 조도를 형성하였다. 상기 표면 조도의 형성 후에는 증류수로 수세하고, 30wt%의 HNO3 수용액에 5분간 침지 처리한 다음, 증류수로 수세한 후 건조시켰다. An Al etching foil with a thickness of approximately 20 μm was prepared as a current collector, and was first degreased by immersing it in a 15 wt% NaOH aqueous solution (room temperature) for 5 minutes, and then rinsed with water. Subsequently, it was immersed in a 15 wt% HNO 3 aqueous solution (room temperature) for 5 minutes and rinsed with water. Next, in order to form surface roughness on the Al etching foil, it was immersed in a perchloric acid solution containing 15 wt% perchloric acid (HClO 4 ) and 30 wt% ethanol. The immersion was performed at a temperature of approximately 30°C for 5 minutes to form surface roughness. After the formation of the surface roughness, it was rinsed with distilled water, immersed in a 30 wt% HNO 3 aqueous solution for 5 minutes, rinsed with distilled water, and then dried.

다음으로, 위와 같이 표면 조도 및 HNO3 침지 처리를 진행한 Al 에칭포일에 대하여, 15wt%의 옥살산 수용액이 담긴 전해조에 Al 에칭포일(집전체)과 흑연봉(탄소체)을 함침한 다음, 양극(+)에는 Al 에칭포일(집전체)을 연결하고, 음극(-)에는 흑연봉(탄소체)을 연결하였다. 그리고 옥살산 수용액의 온도를 약 90℃로 유지하고, 5V의 전압과 50mA/㎠의 전류 밀도로 약 10분간 전원을 인가하여 Al 에칭포일의 표면에 산화층(산화피막)을 형성시켰다. Next, for the Al etching foil that had undergone surface roughening and HNO 3 immersion treatment as described above, the Al etching foil (current collector) and graphite rod (carbon body) were impregnated in an electrolytic cell containing a 15 wt% oxalic acid aqueous solution, and then the Al etching foil (current collector) was connected to the positive electrode (+) and the graphite rod (carbon body) was connected to the negative electrode (-). Then, the temperature of the oxalic acid aqueous solution was maintained at approximately 90°C, and power was applied at a voltage of 5 V and a current density of 50 mA/cm2 for approximately 10 minutes to form an oxide layer (oxide film) on the surface of the Al etching foil.

2. 전극 제조2. Electrode manufacturing

전극 활물질로서 활성탄을 사용하되, 먼저 상기 활성탄을 약 20wt%의 HNO3 수용액에 30분간 상온에서 침지한 후에 증류수로 수세하고 건조시켰다. 이후, 활성탄을 전기로에 투입하여 약 550℃의 온도에서 1시간 동안 열처리하였다. 이후, 교반기가 달린 믹서기에 용매(NMP)를 넣고 활성탄과 바인더를 첨가, 혼합한 교반 용액을 얻은 다음, 여기에 도전재로서 카본블랙을 넣고 충분히 혼합한 전극 슬러리를 제조하였다. 이때, 상기 활성탄은 야자탄으로부터 활성화된 활성탄을 사용하고, 상기 바인더는 카르복시메틸셀룰로오스(CMC)를 사용하였다. 혼합 과정에서 활성탄 : 도전재 : 바인더 = 약 90 : 10 : 8의 중량비로 사용되었다. Activated carbon was used as an electrode active material. First, the activated carbon was immersed in an approximately 20 wt% HNO 3 aqueous solution at room temperature for 30 minutes, then washed with distilled water and dried. Thereafter, the activated carbon was placed in an electric furnace and heat-treated at a temperature of approximately 550°C for 1 hour. Afterwards, a solvent (NMP) was added to a mixer equipped with a stirrer, activated carbon and a binder were added, and a stirred solution was obtained by mixing them. Then, carbon black was added as a conductive material and thoroughly mixed to prepare an electrode slurry. At this time, the activated carbon was activated carbon from coconut charcoal, and the binder was carboxymethyl cellulose (CMC). During the mixing process, the weight ratio of activated carbon: conductive material: binder was approximately 90:10:8.

상기 표면 처리된 Al 에칭포일에 상기 전극 슬러리를 코팅 및 건조한 다음, 약 120℃의 롤 프레스로 압착하여 약 40㎛ 두께의 전극 활물질층을 형성한 전극 시트를 제조하였다. The electrode slurry was coated on the surface-treated Al etching foil, dried, and then pressed with a roll press at about 120°C to form an electrode sheet having an electrode active material layer of about 40 μm in thickness.

3. 고체 전해질층의 형성 / EDLC 셀 제조3. Formation of solid electrolyte layer / EDLC cell manufacturing

교반기가 달린 믹서기에 아크릴산 용액을 넣고, 여기에 아크릴산 용액 100중량부 대하여 이온성 물질(전해질) 약 7.5중량부, 가교제 약 1.2중량부, 중합 개시제 약 0.8중량부 및 증점제 약 2.5중량부를 교반 혼합하여 가교 중합성 고체 전해질 용액을 얻었다. 이때, 상기 아크릴산 용액은 아크릴산 100중량부에 대해 증류수를 약 55.5중량부로 혼합한 것을 사용하였다. 상기 이온성 물질(전해질)은 테트라에틸암모늄과 테트라에틸암모늄테트라플루오로보레이트를 1 : 1의 중량비로 혼합한 것으로 사용하고, 상기 가교제는 분자 내에 에폭시기 및 (메트)아크릴레이트기를 모두 가지는 다관능 화합물로서 글리시딜 메타크릴레이트를 사용하였다. 그리고 상기 중합 개시제로는 과황산암모늄을 사용하고, 상기 증점제로는 하이드록시에틸셀룰로오스를 사용하였다. An acrylic acid solution was placed in a mixer equipped with a stirrer, and about 7.5 parts by weight of an ionic substance (electrolyte), about 1.2 parts by weight of a crosslinking agent, about 0.8 parts by weight of a polymerization initiator, and about 2.5 parts by weight of a thickener were mixed with respect to 100 parts by weight of the acrylic acid solution to obtain a crosslinkable polymerizable solid electrolyte solution. At this time, the acrylic acid solution was used in a mixture of about 55.5 parts by weight of distilled water with respect to 100 parts by weight of acrylic acid. The ionic substance (electrolyte) was used in a mixture of tetraethylammonium and tetraethylammonium tetrafluoroborate in a weight ratio of 1:1, and the crosslinking agent was used as a polyfunctional compound having both an epoxy group and a (meth)acrylate group in the molecule, and glycidyl methacrylate was used as the crosslinking agent. In addition, ammonium persulfate was used as the polymerization initiator, and hydroxyethyl cellulose was used as the thickener.

다음으로, 상기 전극 시트의 전극 활물질층 상에 상기 가교 중합성 고체 전해질 용액을 롤 코팅하여 코팅층을 형성하였다. 이후, 약 75℃의 온도로 1시간 동안 열을 가하여 가교 중합시켰다. 이를 통해 전극 시트의 일면에 약 18㎛ 두께의 고체 전해질층이 형성된 전극 코팅체를 제조하였다. 상기 전극 코팅체를 복수개로 절단하여, 양극측 코팅체와 음극측 코팅체를 준비하였다. 그리고 각 전극의 집전체에 Al 재질의 리드 단자를 부착하였다. 이후, 양극측 코팅체와 음극측 코팅체의 사이에 세퍼레이터(PE 부직포)를 개재한 한 다음, 파우치에 내장하여 전고체 EDLC 셀 시편을 제조하였다. Next, the cross-linkable polymerizable solid electrolyte solution was roll-coated onto the electrode active material layer of the electrode sheet to form a coating layer. Thereafter, heat was applied at a temperature of about 75°C for 1 hour to cross-link and polymerize. Through this, an electrode coating body was manufactured in which a solid electrolyte layer having a thickness of about 18 μm was formed on one side of the electrode sheet. The electrode coating body was cut into multiple pieces, and a cathode-side coating body and anode-side coating body were prepared. Then, a lead terminal made of Al was attached to the current collector of each electrode. Thereafter, a separator (PE non-woven fabric) was interposed between the cathode-side coating body and the anode-side coating body, and then the resultant was placed in a pouch to manufacture an all-solid-state EDLC cell specimen.

[실시예 2][Example 2]

상기 실시예 1과 대비하여, 전극 제조 시의 집전체와, 가교 중합성 고체 전해질 용액 제조 시의 가교제를 달리하였다. 집전체는 표면 처리되지 않은 Al 에칭포일을 사용하고, 가교제는 아민계로서 트리에틸아민을 사용하였다. In comparison with Example 1 above, the current collector used in the electrode fabrication and the crosslinking agent used in the crosslinking polymerizable solid electrolyte solution fabrication were different. The current collector used an untreated Al etched foil, and the crosslinking agent used was an amine-based triethylamine.

[전기적 특성 평가][Electrical Characteristics Evaluation]

상기 각 실시예에 따른 EDLC 셀 시편에 대하여, 통상의 방법으로 2.7V에서의 내부 저항과 초기 용량을 평가하였다. 그 결과를 하기 [표 1]에 나타내었다. For the EDLC cell specimens according to each of the above examples, the internal resistance and initial capacity at 2.7 V were evaluated using a conventional method. The results are shown in [Table 1] below.

< EDLC 셀 시편의 전기적 특성 평가 결과 > < Electrical Characteristics Evaluation Results of EDLC Cell Specimens > 비 고note 집전체Whole house 가교제 crosslinking agent 내부 저항
[Ω]
internal resistance
[Ω]
초기 용량
[F]
Initial capacity
[F]
실시예 1Example 1 표면 처리됨Surface treated 글리시딜 메타크릴레이트glycidyl methacrylate 0.720.72 0.1270.127 실시예 2Example 2 표면 처리되지 않음 Untreated surface 트리에틸아민triethylamine 0.640.64 0.1240.124

상기 [표 1]에 보인 바와 같이, EDLC 셀 시편들은 집전체 및 가교제에 따라 전기적 특성이 달라짐을 알 수 있었다. 실시예 1에서와 같이, 집전체의 경우에는 표면 처리하여 사용하고, 가교제로는 에폭시기 및 (메트)아크릴레이트기를 모두 가지는 다관능 화합물(글리시딜 메타크릴레이트)을 사용하는 경우가 초기 용량이 높고, 내부 저항이 낮음을 알 수 있었다. As shown in the above [Table 1], it was found that the electrical characteristics of the EDLC cell specimens varied depending on the current collector and cross-linking agent. As in Example 1, it was found that when the current collector was surface-treated and a multifunctional compound (glycidyl methacrylate) having both an epoxy group and a (meth)acrylate group was used as the cross-linking agent, the initial capacity was high and the internal resistance was low.

Claims (4)

양극(1a)과 음극(1b)의 전극(1a)(1b)을 준비하는 제1단계; Step 1: preparing electrodes (1a)(1b) of the positive electrode (1a) and the negative electrode (1b); 상기 양극(1a)과 음극(1b)의 표면에 고체 전해질층(2a)(2b)을 형성하는 제2단계; 및 A second step of forming a solid electrolyte layer (2a)(2b) on the surface of the positive electrode (1a) and negative electrode (1b); and 상기 고체 전해질층(2a)(2b)이 형성된 양극(1a)과 음극(1b)의 두 전극(1a)(1b) 사이에 세퍼레이터(3)를 개재한 적층 소자를 얻는 제3단계를 포함하고, A third step of obtaining a laminated element by interposing a separator (3) between two electrodes (1a) and (1b) of a positive electrode (1a) and a negative electrode (1b) on which the above solid electrolyte layer (2a) (2b) is formed, 상기 제2단계는, The second step above is, (1) 아크릴계 단량체, 이온성 물질, 가교제, 중합 개시제 및 증점제를 포함하는 가교 중합성 고체 전해질 용액을 얻는 단계; 및 (1) a step of obtaining a crosslinkable polymerizable solid electrolyte solution comprising an acrylic monomer, an ionic substance, a crosslinking agent, a polymerization initiator, and a thickener; and (2) 상기 가교 중합성 고체 전해질 용액을 양극(1a)과 음극(1b)의 표면에 코팅한 후, 열을 가하여 상기 가교 중합성 고체 전해질 용액을 가교 중합하여 고체 전해질층(2a)(2b)을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전고체 이차전지의 제조방법. (2) A method for manufacturing an all-solid-state secondary battery, characterized by including a step of coating the cross-linking polymerizable solid electrolyte solution on the surfaces of the positive electrode (1a) and the negative electrode (1b), and then applying heat to cross-link and polymerize the cross-linking polymerizable solid electrolyte solution to form a solid electrolyte layer (2a)(2b). 제1항에 있어서, In the first paragraph, 상기 가교 중합성 고체 전해질 용액을 얻는 단계는, 아크릴계 단량체 용액 100중량부에 대하여 이온성 물질 5 ~ 15중량부, 가교제 0.2 ~ 5중량부, 중합 개시제 0.1 ~ 4중량부 및 증점제 0.2 ~ 5중량부를 교반 혼합하여 가교 중합성 고체 전해질 용액을 얻고, The step of obtaining the above crosslinking polymerizable solid electrolyte solution is to obtain a crosslinking polymerizable solid electrolyte solution by stirring and mixing 5 to 15 parts by weight of an ionic substance, 0.2 to 5 parts by weight of a crosslinking agent, 0.1 to 4 parts by weight of a polymerization initiator, and 0.2 to 5 parts by weight of a thickener with respect to 100 parts by weight of an acrylic monomer solution. 상기 아크릴계 단량체 용액은 아크릴계 단량체와 용매를 포함하되, 상기 아크릴계 단량체는 아크릴산, 메타크릴산 및 이들의 염으로부터 선택된 하나 이상을 포함하며, The above acrylic monomer solution comprises an acrylic monomer and a solvent, wherein the acrylic monomer comprises at least one selected from acrylic acid, methacrylic acid, and salts thereof. 상기 가교제는 분자 내에 에폭시기 및 (메트)아크릴레이트기를 모두 가지는 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 전고체 이차전지의 제조방법. A method for manufacturing an all-solid-state secondary battery, characterized in that the crosslinking agent comprises a compound having both an epoxy group and a (meth)acrylate group in the molecule. 제1항에 있어서, In the first paragraph, 상기 제1단계는, The above first step is, (a) 전극 활물질에 질소를 도핑하는 제1공정; (a) A first process of doping nitrogen into an electrode active material; (b) 상기 질소가 도핑된 전극 활물질에 도전재, 바인더 및 용매를 혼합한 전극 슬러리를 얻는 제2공정; 및 (b) a second process of obtaining an electrode slurry by mixing a conductive agent, a binder, and a solvent with the nitrogen-doped electrode active material; and (c) 상기 전극 슬러리를 집전체에 코팅 및 건조시켜, 상기 집전체 상에 전극 활물질층을 형성하는 제3공정을 포함하고, (c) a third process of coating and drying the electrode slurry on a current collector to form an electrode active material layer on the current collector; 상기 제1공정은, The above first process is, 상기 전극 활물질을 질소 전구체 용액에 침지하는 단계; 및 A step of immersing the above electrode active material in a nitrogen precursor solution; and 상기 침지 후의 전극 활물질을 가열로에 투입하여 400℃ ~ 800℃의 온도로 30분 ~ 2시간 동안 고온 열처리하는 단계를 포함하며, It includes a step of putting the electrode active material after the above immersion into a heating furnace and performing high-temperature heat treatment at a temperature of 400°C to 800°C for 30 minutes to 2 hours. 상기 제3공정은, The third process above is, 상기 집전체의 표면을 처리하는 표면 처리 단계; 및 A surface treatment step for treating the surface of the above-mentioned collector; and 상기 집전체의 표면 처리된 면에 전극 슬러리를 코팅 및 건조시켜 전극 활물질층을 형성하는 코팅/건조 단계를 포함하고, It includes a coating/drying step of forming an electrode active material layer by coating and drying electrode slurry on the surface-treated surface of the above-mentioned collector, 상기 표면 처리 단계는, The above surface treatment step is, (ⅰ) 집전체의 표면에 존재하는 불순물을 제거하는 불순물 제거단계; (i) Impurity removal step for removing impurities present on the surface of the entire body; (ⅱ) 상기 불순물이 제거된 집전체를 과염소산과 알코올을 포함하는 과염소산 용액에 침지하여 표면 조도를 형성하는 조도 형성단계; (ⅱ) A roughness forming step of forming surface roughness by immersing the entire body from which the above impurities have been removed in a perchloric acid solution containing perchloric acid and alcohol; (ⅲ) 상기 표면 조도가 형성된 집전체를 산성 용액에 침지 처리하는 산 침지 처리단계; 및 (ⅲ) an acid immersion treatment step in which the entire body having the above surface roughness formed is immersed in an acid solution; and (ⅳ) 상기 산성 용액에 침지 처리된 집전체의 표면에 산화층을 형성하는 산화층 형성단계를 포함하며, (ⅳ) including an oxide layer forming step of forming an oxide layer on the surface of the collector immersed in the acidic solution, 상기 산화층 형성단계는 집전체를 80℃ ~ 95℃ 온도의 옥살산 수용액에 침지한 다음, 상기 집전체를 양극(+)으로 하고, 탄소체를 음극(-)으로 하여, 2V 내지 10V의 전압과 20 ~ 100mA/㎠의 전류 밀도로 5분 ~ 20분 동안 전원을 인가하여 진행하는 것을 특징으로 하는 전고체 이차전지의 제조방법. A method for manufacturing an all-solid-state secondary battery, characterized in that the above-mentioned oxide layer forming step is performed by immersing the current collector in an oxalic acid aqueous solution at a temperature of 80°C to 95°C, and then applying power for 5 to 20 minutes at a voltage of 2 V to 10 V and a current density of 20 to 100 mA/cm2, with the current collector as the positive electrode (+) and the carbon body as the negative electrode (-). 제3항에 있어서, In the third paragraph, 상기 제3공정에서는 전극 슬러리의 코팅 및 건조를 연속적으로 진행할 수 있는 코팅 장치(10)를 이용하고, In the third process, a coating device (10) capable of continuously performing coating and drying of electrode slurry is used. 상기 코팅 장치(10)는, 높이 방향으로 다단 적층되는 건조 모듈(300)과, 상기 건조 모듈(300)의 일 측에 배치되어 집전체를 공급하는 공급부(R1)와, 상기 공급부(R1)로부터 공급되는 집전체 상에 전극 슬러리를 코팅하여 코팅물(S)을 형성하는 코팅 모듈(CM)과, 상기 건조 모듈(300)의 타 측에 배치되어 건조된 코팅물(S)이 권취되는 권취부(R2)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전고체 이차전지의 제조방법. A method for manufacturing an all-solid-state secondary battery, characterized in that the coating device (10) comprises a drying module (300) that is stacked in multiple stages in the height direction, a supply unit (R1) that is arranged on one side of the drying module (300) and supplies a current collector, a coating module (CM) that forms a coating (S) by coating electrode slurry on the current collector supplied from the supply unit (R1), and a winding unit (R2) that is arranged on the other side of the drying module (300) and winds the dried coating (S).
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