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학술논문한국산학기술학회논문지2025.05 발행

리튬 이차전지용 복합기재 기술 특허 동향 분석 - 주요 출원인 중심으로

Analysis of patent trends of composite current collector technology for lithium secondary batteries - Focusing on major applicants

이지후(경기대학교 화학공학과); 오지윤(경기대학교 화학공학과); 조아령(경기대학교 화학공학과); 박찬정(경기대학교 교양학부)

26권 5호, 401~410쪽

초록

본 논문에서는 리튬 이차전지의 복합기재에 대한 특허를 조사하여 분석함으로써 관련 기술에 대한 동향을 알아보았다. 특허 검색식을 작성하여 2004년 1월 1일 이후의 출원 건 대상으로 한국, 일본, 중국, 미국, 유럽 총 5개 나라의 특허 조사하였으며 기술분류표를 나타내 해당 기술을 분류하였다. 유효데이터를 바탕으로 국가별 특허 분석 결과 한국, 일본, 미국 순으로 특허 건수가 많았고, 연도별 특허 분석 시 전기차 시장이 활성화된 시점인 2014년에 가장 많은 특허 건수를 보였다. 또한, 기술별 특허 분석 결과 고분자 필름 소재는 폴리올레핀계, 전극 조립체 구조는 와인딩, 전기적 탭 연결 방식에는 용접을 활용한 특허가 많은 특허 수를 차지했다. 이후, 해당 기술의 출원 건수에 대한 상위 8개 기업을 선정하고 그중 4개 기업에 대해 추가적인 정성분석을 실시하였다. 이 분석에서 각 기업별 사용한 고분자 필름 소재 혹은 전극 조립체 구조와 해결점 또는 개선점을 확인하였다. 그 결과, 아직 최적의 고분자 필름 소재, 탭 연결 방식, 조립체 구조가 밝혀지지 않았다는 것으로 판단되었다. 반면 고분자 필름층의 구조적 특성을 활용하여 성능을 개선하거나 기존의 탭 연결 방식 적용 불가, 전기 전도도 같은 문제 외에도 리튬 덴드라이트, 활물질 층 탈리, 액락 및 단락 등과 같은 다양한 한계를 해결하려는 시도가 보였다. 본 연구의 결과로 이차전지 산업의 기술 발전과 지속적인 성장에 기여할 것으로 기대된다.

Abstract

This study analyzed patents on composite current collectors for lithium secondary batteries to identify the technological trends. A country-specific patent analysis showed that Korea, Japan, and the United States had the largest number of patents, in that order, while a year-by-year analysis highlighted 2014. Regarding technology, polyolefin-based polymer film materials held the most patents, followed by winding for electrode assembly structures and welding-based methods for electrical tap connections. A qualitative analysis of four key companies examined their polymer film materials, electrode assembly structures, and improvements. These findings suggest that no optimal solution for polymer film materials, tap connections, or assembly structures has been established. Nevertheless, efforts were identified to enhance performance by utilizing the structural properties of polymer film layers. In addition, companies sought to address challenges such as the inapplicability of existing tap connection methods, electrical conductivity issues, lithium dendrite formation, active material layer detachment, leakage, and short circuits. The study findings highlight the need for further technological advances to optimize composite current collectors. These results are expected to contribute to ongoing research and the sustainable growth of the secondary battery industry.

발행기관:
한국산학기술학회
DOI:
http://dx.doi.org/10.5762/KAIS.2025.26.5.401
분류:
공학일반

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