CN113383446B - 电极用集电体 - Google Patents

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Abstract

本发明的电极用集电体可包括：高分子膜；金属片，形成于上述高分子膜上部面及下部面中的至少一个的表面或上述高分子膜的边缘中的至少一个的一侧；粘结部，形成于上述高分子膜及上述金属片的表面，以覆盖上述高分子膜与上述金属片的边界部位；以及导电材料，形成于上述高分子膜、上述金属片及上述粘结部的表面。

Description

电极用集电体
技术领域
本发明涉及电极用集电体，更详细地，涉及如下的电极用集电体，即，不使用金属箔(foil)，由此可以减少电极的重量，可减少引线接线片焊接部位的厚度。
背景技术
随着对于移动设备的技术研发和需求的增加，对作为能源的二次电池的需求急剧增加，在这些二次电池中，具有高能量密度和工作电位、低自放电率的锂二次电池被商用化。
锂金属二次电池为首次商用化的二次电池，将锂金属用作负极。但是，锂金属二次电池具有因形成于锂金属负极的表面的锂树脂相导致的电池的体积膨胀、容量及能量密度的逐渐减少、因树脂相持续生长导致的短路、循环寿命减少和电池稳定性问题(爆炸及着火)，商业化仅几年后便停止生产。因此，代替锂金属，使用更稳定且可在格子或空的空间内以离子状态稳定地存储锂的碳类负极，通过使用上述碳类负极来使锂二次电池实现真正的商用化及普及。
目前为止，锂二次电池主要由碳类负极材料或非碳类负极材料制备，大部分的负极材料研发集中在碳类(石墨、硬碳、软碳等)和非碳类(硅、锡、钛氧化物等)材料。
另一方面，最近，随着便携式电子设备及信息通讯设备的小型化，作为用于驱动其的超小型电源系统，锂二次电池的利用备受期待。
尤其，最近，积极研发及研究利用柔韧性(Flexibility)、低价、制备容易性等的优点的高分子类电子设备及器件。因此，为了用于小型化的设备，需要在维持锂二次电池的能量密度或性能的同时减少电池的厚度或重量。
并且，即使减少锂二次电池的厚度或重量，当发生内部短路时，仍需通过切断或破坏电流通路来提高锂二次电池的安全性。
为了解决如上所述的问题，本申请人提出了本发明。
发明内容
技术课题
本发明为了解决如上所述的问题而提出，本发明的目的在于，提供相比于由金属箔制成的集电体，可减少厚度的电极用集电体。
并且，本发明提供相比于由金属箔制成的集电体，可减少重量的电极用集电体。
并且，本发明提供如下的电极用集电体，即，具有比由金属箔制备的集电体的电阻更大的电阻值，因此，当发生内部短路时，可降低短路电流。
并且，本发明提供可减少焊接引线接线片的部位的厚度并提高导电性的电极用集电体。
并且，本发明提供可用于卷绕型的电极组装体和电池堆(层叠)型的电极组装体的电极用集电体。
解决课题的手段
用于解决上述问题的本发明的电极用集电体可包括：高分子膜；金属片，形成于上述高分子膜上部面及下部面中的至少一个的表面或上述高分子膜的边缘中的至少一个的一侧；粘结部，形成于上述高分子膜及上述金属片的表面，以覆盖上述高分子膜与上述金属片的边界部位；以及导电材料，形成于上述高分子膜、上述金属片及上述粘结部的表面。
本发明可包括与上述金属片相连接的引线接线片，上述金属片的边缘可形成于不比上述高分子膜的边缘向外侧突出的位置。
以覆盖比上述高分子膜的边缘位于内侧的上述金属片与上述高分子膜的边界部位的方式形成的上述粘结部可形成于除上述金属片的边缘之外的剩余边缘中的至少一个边缘，上述金属片存在于上述引线接线片从上述金属片延伸的方向。
可通过将位于上述金属片的边缘不比上述高分子膜的边缘向外侧突出的位置的电极用集电体卷绕来形成电极组装体。
本发明可包括与上述金属片相连接的引线接线片190，上述金属片的边缘可形成于比述高分子膜的边缘向外侧突出的位置。
上述金属片可形成于上述高分子膜的边缘的一侧，以在与上述高分子膜的边界部位以不相互重叠的方式形成或者位于同一平面上，当上述高分子膜与上述金属片的厚度不同时，上述粘结部能够以形成高度差部的状态覆盖上述高分子膜及上述金属片的边界部位。
上述金属片可位于在上述高分子膜形成的冲孔内。
可通过将上述金属片的边缘位于比上述高分子膜的边缘向外侧突出的电极用集电体层叠来形成电极组装体。
发明效果
在本发明的电极用集电体中，代替金属箔，利用由非导体制成的高分子膜，因此，可减少集电体及电池的重量。
并且，在本发明的电极用集电体中，代替金属箔，在高分子膜的表面涂敷导电材料或形成镀层，因此，相比于由金属箔制成的集电体，可减少厚度。
并且，在本发明的电极用集电体中，具有比由金属箔制成的集电体的电阻更大的电阻值，并且，由于高分子膜的损伤，电流流动可能受到干扰，因此，当发生内部短路时，可降低短路电流并提高电池的安全性。
并且，在本发明的电极用集电体中，可单独形成粘结部并在金属片的上方粘结在金属片和高分子膜，在此状态下，引线接线片与金属片相连接，因此，可以减少引线接线片连接部位的厚度。
并且，本发明的电极用集电体可用于卷绕型的电极组装体和电池堆(层叠)型的电极组装体的电极用集电体，因此可以改善生产性或经济性。
附图说明
图1为用于说明本发明一实施例的电极用集电体的制备过程的俯视图。
图2为用于说明本发明一实施例的电极用集电体的制备过程的变形例的俯视图。
图3为用于说明形成于图1的电极用集电体的金属片及粘结部的变形例的图。
图4为图1的切断线“A-A”、图2的切断线“B-B”的剖视图。
图5为用于说明本发明再一实施例的电极用集电体的制备过程的图。
图6为图5的切断线“C-C”及“D-D”的剖视图。
图7为用于说明本发明另一实施例的电极用集电体的制备过程的图。
图8为图7的切断线“E-E”及“F-F”的剖视图。
图9为用于说明通过卷绕本发明一实施例的电极用集电体和分离膜来形成的电极组装体的立体图。
图10为用于说明通过层叠本发明一实施例的电极用集电体和分离膜来形成的电极组装体的分解立体图。
具体实施方式
以下，参照附图详细说明本发明的实施例。但是，本发明并不局限或限定于这些实施例。在各个附图示出的相同的附图标记示出相同的部件。
图1为用于说明本发明一实施例的电极用集电体的制备过程的俯视图，图2为用于说明本发明一实施例的电极用集电体的制备过程的变形例的俯视图，图3为用于说明形成于图1的电极用集电体的金属片及粘结部的变形例的图，图4为图1的切断线“A-A”、图2的切断线“B-B”的剖视图。
参照图1至图8，本发明一实施例的电极用集电体100(CURRENT COLLECTOR FORELECTRODES)具有比由金属箔制成的集电体的电阻更大的电阻值，因此，可调节在集电体流动的电流的限流值，并且，由于高分子膜的损伤，电流流动可能受到干扰，因此，当发生二次电池的内部短路时，可降低短路电流。
如上所述，包括本发明的电极用集电体100的锂二次电池(Lithium SecondaryBattery)可具有最大限流电池(Max Current Limited Battery，MCLB)的特性或概念。以下，说明可实现最大限流电池的本发明的电极用集电体。
并且，以下说明的本发明实施例的电极用集电体均包括正极电极用集电体和负极电极用集电体，说明在形成卷绕(winding)正极电极用集电体和负极电极用集电体的类型的电极组装体的结构中的电极用集电体的结构和在形成层叠正极电极用集电体和负极电极用集电体的电池堆(Stack)类型的电极组装体的结构中的电极用集电体及其制备方法。
在图1至图8中说明的电极用集电体100、1000为正极电极用集电体，在图9中的附图标记“200”为负极电极用集电体，图10中的附图标记“2000”为负极电极用集电体。作为参考，图9为用于说明通过卷绕本发明一实施例的电极用集电体和分离膜来形成的电极组装体的立体图，图10为用于说明通过层叠本发明一实施例的电极用集电体和分离膜来形成的电极组装体的分解立体图。
以下，为了便于说明，将正极电极用集电体称为电极用集电体100、1000。
本发明的电极用集电体100不使用金属箔，而是将高分子膜101作为基本材料(基膜，Base Film)，在高分子膜101上涂布或涂敷厚度薄的金属。
参照图1至图4，本发明一实施例的电极用集电体100将电极材料形成为一体的合体高分子膜(为了与合体之前的高分子膜101区分，将其称之为“合体高分子膜103”)向一方向(加载方向)移动并根据电极用集电体100的形状(参照图1及图2种以虚线表示的四边形)冲压或切割。
参照图1，合体高分子膜103沿着一方向连续移动(供给)，在移送过程中，按照电极用集电体100的形状(参照虚线)冲压或切割来获取电极用集电体100。在电极用集电体100冲压或切割的合体高分子膜103可形成冲孔(未图示)。
将移送中的合体高分子膜103或后述的高分子膜101形成的冲孔，即，形成电极用集电体100之外剩余的孔与相邻冲孔之间的间隔最小化，由此，可以将丢弃的合体高分子膜103最小化并提高电极用集电体100的生产性。
参照图1至图4，本发明一实施例的电极用集电体100可包括：高分子膜101；金属片120，形成于高分子膜101的上部面及下部面中的至少一个的表面或高分子膜101的边缘中的至少一个的一侧；粘结部130，以覆盖高分子膜101与金属片120的边界部位的方式形成于高分子膜101及金属片120的表面，将金属片120粘结在高分子膜101的表面；以及导电材料102，形成于高分子膜101、金属片120及粘结部130的表面。
其中，在本发明一实施例的电极用集电体100中，金属片120为用于连接或附着引线接线片190的部分。其中，粘结部130为了将金属片120附着在高分子膜101而形成于金属片120和高分子膜101的上部面，而并非形成于金属片120与高分子膜101之间。即，粘结部130是为了将放置于高分子膜101的表面的金属片120固定在高分子膜101而以覆盖高分子膜101与金属片120的边界部位的方式形成于高分子膜101和金属片120的表面的粘结层。如上所述，粘结部130均粘结在高分子膜101和金属片120，由此可以将金属片120固定在高分子膜101。
高分子膜101作为合体高分子膜103的基膜，以具有规定长度的方式呈宽度相对小且呈长的带形状。其中，高分子膜101可沿着规定方向卷绕或展开来连续形成电极用集电体100。
优选地，高分子膜101由聚乙烯(PE，polyethylene)、聚丙烯(PP，polypropylene)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT，Polybutylene terephthalate)、聚酰亚胺(PI，Polyimide)或聚对苯二甲酸乙二酯(PET，polyethylene terephthalate)等的非导体材料形成。
高分子膜101具有50μm以下的厚度，优选地，具有1.4μm以上且50μm以下的厚度。相比于使用现有的金属箔集电体的情况，本发明一实施例的电极用集电体100可减少电池的厚度或重量，将厚度为1.4μm以上且50μm以下的非导体的高分子膜101用作集电体100的基本结构，由此可减少包括本发明一实施例的电极用集电体100的锂二次电池的整体厚度或重量。
另一方面，将引线接线片190(lead tab)通过焊接结合或固定在金属片120，当高分子膜101在低于引线接线片190的焊接温度的温度条件下融化时，无法与引线接线片190结合。因此，优选地，高分子膜101需具有可在焊接引线接线片190的过程中熔化的熔点。
参照图1至图4，在高分子膜101的上部面及下部面均形成导电材料102、电极活性物质层(未图示)等，根据情况，仅可形成于高分子膜101的上部面或下部面中的一个面。以下，说明从高分子膜101的上部面和下部面形成导电材料102、电极活性物质层等的合体高分子膜103制备的电极用集电体100。
金属片120可以起到在高分子膜101上确保焊接引线接线片190的位置的作用。即，金属片120可以起到与引线接线片190等连接部相同的作用。
优选地，金属片120以具有5μm以上的厚度的方式形成。其中，金属片120仅设置于高分子膜101的一部分即可。如图1及图2所示，优选地，金属片120在高分子膜101的表面上以长带形状形成。
如上所述，优选地，金属片120具有厚度为5μm以上的金属薄膜或金属箔的形态，但并不局限于此。金属片120可呈薄膜、箔或网格的形态，可以与后述的引线接线片190电连接。
本发明一实施例的电极用集电体100的金属片120可起到确保引线接线片190的焊接位置或在高分子膜101的长度长的情况下确保导电性的电通路的作用。
另一方面，为了将金属片120固定或附着在高分子膜101的表面，能够以覆盖高分子膜101和金属片120的边界部位的方式在高分子膜101及金属片120的表面形成粘结部130。
优选地，粘结层130可由如聚乙烯醇(VA，Vinyl Alcohol)、乙烯醋酸乙烯酯(EVA，Ethylene Vinyl Acetate)、丙烯酸酯(Acrylate)、酸改性聚丙烯(Acid modified PP)等的具有粘结成分的材料或环氧(Epoxy)类的粘结剂形成，厚度小于30μm。
其中，粘结部130也可以与上述高分子一同通过2层以上的高分子组合形成。例如，粘结部130可以由如下的材料形成，即，将聚乙烯(PE，polyethylene)、聚丙烯(PP，polypropylene)、聚对苯二甲酸乙二酯(PET，polyethylene terephthalate)等的非导体材料作为上层，并具有在其下层形成的上述粘结成分的材料。
并且，粘结部130也可以为由高分子(polymer)材质形成的高分子层。其中，粘结部130或高分子层可形成于金属片120的整个表面或者以覆盖金属片120的表面中的一部分的方式形成。
粘结部130可通过热量附着在高分子膜101及金属片120，以覆盖高分子膜101与金属片120的边界部位。例如，能够以通过施加热量来将粘结部130的粘结成分熔化的状态使其附着在高分子膜101和金属片120。
另一方面，在与粘结部130相向或相对的金属片120的一面可进行包括铬酸盐(chromate)处理的表面处理。必须在金属片120的表面进行表面处理，在将金属片120附着在高分子膜101之前，在金属片120的表面进行铬涂敷(铬酸盐处理)或进行非铬(Non-Cr)处理(非铬酸盐处理或粘结剂处理)或进行同时处理。
其中，非铬处理为将包含锆(Zr)的化合物层或包含硅(Si)的化合物层涂敷在金属片120的表面。优选地，铬酸盐处理和非铬处理的厚度为数nm至数十nm。
优选地，在高分子膜101设置金属片120的部分的厚度中，包括金属片120的厚度为120μm以下，除金属片120之外的部分或没有金属片120的部分的厚度为100μm以下。
另一方面，本发明一实施例的电极用集电体100可包括形成于高分子膜101、金属片及粘结部130的表面的导电材料102(conductive material)。
导电材料102可由铜(Cu)、镍(Ni)、铝(Al)等的金属形成或碳纳米管(CNT，CarbonNano Tube)、石墨烯(graphene)等的导电性物质形成，以在高分子膜101的表面镀敷或涂敷的状态形成。因此，导电材料102也可被称为形成集电体100的外部面中的一部分的导电层(conductive layer)。
上述导电材料102能够以调节或降低电极用集电体100的限流或最大电流的方式形成。换言之，导电材料102指为了控制集电体100的导电性(conductivity)而在高分子膜101、金属片120及粘结部130的表面镀敷或涂敷的金属物质或导电性物质，在重点放在在高分子膜101、金属片120及粘结部130的表面镀敷或涂敷的状态的情况下，导电材料102还可被称为导电层。以下，导电材料102为包括导电层的概念。
可通过调节在高分子膜101、金属片120及粘结部130的表面镀敷或涂敷的导电材料102的涂敷量或涂敷厚度来控制或降低在电极用集电体100流动的电流的最大量，由此，可提高锂二次电池的安全性，当发生短路时可以确保电池的安全性。
换言之，可通过形成于高分子膜101、金属片120及粘结部130的表面的导电材料102的厚度或量调节在电极用集电体100流动的限流或最大电流。如上所述，可通过本发明一实施例的电极用集电体100的导电材料102实现锂二次电池(Lithium SecondaryBattery)的最大限流电池的概念。并且，当发生物理性内部短路时，高分子膜101可能熔化，可干扰急剧的电流发生，因此，可提高电池的安全性。
导电材料102可通过多种方式形成于高分子膜101、金属片120及粘结部130的表面。例如，在导电材料102为金属的情况下，可通过溅射法(sputtering)、蒸发涂敷(evaporation coating)或无电镀形成于高分子膜101、金属片120及粘结部130的表面。并且，可通过溅射法(sputtering)、蒸发涂敷(evaporation coating)、无电镀或电镀中的2种以上来镀敷或涂敷导电材料102。
可通过镀敷或涂敷导电材料102的量(重量)或厚度控制电极用集电体100的导电性或确保电池的安全性，因此，当进行镀敷或涂敷时，需要使用可控制或调节导电材料102的厚度或重量的方式。
优选地，在导电材料102为金属的情况下，为了调节导电材料102的镀敷或涂敷厚度或重量而均使用溅射或电镀。即，利用溅射来在高分子膜101、金属片120及粘结部130的表面以薄的方式镀敷或涂敷导电材料102之后，利用电镀在其上方再次形成导电材料102并轻松控制导电材料的镀敷厚度或重量。
与电镀方式相比，溅射方式的费用昂贵，因此，利用溅射来以薄的方式镀敷导电材料102之后，利用电镀来镀敷导电材料102。如上所述，一同利用溅射或电镀在经济方面有利，可轻松调节导电材料102的厚度或重量。
导电材料102可形成于高分子膜101的上部面及下部面中的一面或两面。在此情况下，优选地，导电材料102以最小截面为基准，以0.5μm的厚度形成，以最大截面为基准，以2μm的厚度形成。
另一方面，形成于高分子膜101的表面的导电材料102可镀敷或涂敷在高分子膜101的表面或者形成于高分子膜101的表面的导电材料102可透过或通过高分子膜101的内部。例如，在高分子膜101由多孔性材料形成的情况下，在高分子膜101的表面中的一面镀敷或涂敷的导电材料102可通过高分子膜101的气孔到达其他表面。
在利用无电镀方式来镀敷或涂敷导电材料102的情况下，即使在多孔性高分子膜101的一面镀敷或涂敷导电材料102，导电材料102也会向高分子膜101的内部渗透并到达另一面，因此，即使在高分子膜101的一面镀敷或涂敷导电材料102也可以在高分子膜101的两面确保导电性。
并且，在高分子膜101附着金属片120之后镀敷或涂敷导电材料102，因此，可在高分子膜101的表面和金属片120的表面镀敷或涂敷导电材料102。在此情况下，在金属片120为薄膜金属箔或金属网格且高分子膜101为多孔性材料的情况下，形成于金属片120的表面的导电材料102可通过金属片120的内部到达高分子膜101的另一面。
只是，存在需要去除多孔性材料的高分子膜101的气孔的情况，在此情况下，当为了镀敷或涂敷导电材料102而进行无电镀时，在进行无电镀之后，通过对高分子膜101加压(pressing)或加热来去除气孔。
如上所述，导电材料102可由金属或导电性物质形成，处于在高分子膜101的表面镀敷或涂敷的状态，可调节或降低电极用集电体100的限流或最大电流。
本发明一实施例的电极用集电体100可通过导电材料102来使电流流动，因此，需要良好地维持在高分子膜101的表面镀敷或涂敷导电材料102的状态。为此，优选地，进行高分子膜101的表面处理来提高导电材料102与高分子膜101的粘合力。
若导电材料102与高分子膜101之间的粘合力并不良好，则在注入电解液的状态下，导电材料102有可能从高分子膜101的表面分离或脱离，因此，提高导电材料102与高分子膜101之间的粘合力极为重要。
在高分子膜101的表面可进行用于提高与导电材料102的粘结力或粘合力的表面处理。
为了提高导电材料102与高分子膜101的粘合力，在高分子膜101的表面进行电晕处理或Ni/Cr处理。其中，在进行Ni/Cr处理的情况下，优选地，Ni或Cr或Ni/Cr合金以10nm以下涂敷在高分子膜101。
例如，在向高分子膜101的表面镀敷的导电材料102为铜(Cu)的情况下，为了提高铜与高分子膜101之间的粘合力，在高分子膜101的表面以10nm以下的厚度涂敷Ni或Cr或Ni/Cr合金，在进行Ni/Cr处理的表面上镀铜，由此可提高作为导电材料102的铜与高分子膜101之间的粘合力。即，先在高分子膜101上涂敷Ni/Cr后，在其上部涂敷铜，由此可提高作为导电材料102的铜与高分子膜101之间的粘合力。
并且，在向高分子膜101的表面镀敷的作为导电材料102的铜的表面以10nm以下的厚度涂敷铬(Cr)，由此还可提高粘结剂的粘合力。
为了强化作为导电材料102的铝的耐蚀性而可以进行在铝上涂敷铬(Cr)的铬酸盐处理，为了提高粘结力而可以在铬酸盐处理上进行涂敷环氧型的非铬的处理。其中，非铬处理涂敷包含锆(Zr)的化合物层或包含硅(Si)的化合物层。优选地，铬酸盐处理和非铬处理的厚度为数nm至数十nm。
并且，为了提高导电材料102的粘结力，也可以进行在镍的表面涂敷聚合物型的非铬的处理。其中，非铬涂敷层为金属(Metal)分散在聚合物(polymer)的状态。优选地，非铬处理的厚度为数nm。
另一方面，本发明一实施例的电极用集电体100可以在导电材料102的表面镀敷或涂敷电极活性物质层(未图示)。上述电极活性物质层带有基于电极用集电体100的极性的电特性的电极层。在电极用集电体100具有正极极性的情况下，上述电极活性物质层可以镀敷或涂敷正极活性物质，在具有负极的极性的情况下，上述电极活性物质层可以镀敷或涂敷负极活性物质。
其中，优选地，与导电材料102不同，上述电极活性物质层并不形成于金属片120。换言之，优选地，在在金属片120的表面镀敷或涂敷的导电材料102的表面未形成上述电极活性物质层。
另一方面，本发明一实施例的电极用集电体100可包括用于与外部设备连接的引线接线片190。
现有的金属箔集电体可以在金属箔直接焊接引线接线片，在本发明一实施例的电极用集电体100中，与现有的金属箔对应的结构为高分子膜101，因此，无法直接在高分子膜101焊接引线接线片。本发明一实施例的电极用集电体100可通过在高分子膜101的表面附着金属片120，在金属片120焊接引线接线片190，由此可以解决上述问题。
在本发明一实施例的电极用集电体100中，引线接线片190可通过超声波焊接(ultrasonic welding)、激光焊接(laser welding)或点焊(spot welding)焊接在金属片120。
如图4所示，金属片120及导电材料102可形成于高分子膜101的两面，形成于高分子膜101的两面的金属片120可形成于相同位置。
其中，在高分子膜101的上下两面面形成金属片120的情况下，可以在相同位置或对称位置形成金属片120。通过粘结部130，在高分子膜101的上下两面的相同位置附着金属片120之后，可在高分子膜101、金属片120及粘结部130的表面镀敷或涂敷导电材料102。在此情况下，可在高分子膜101的上下两面均镀敷或涂敷导电材料102，在形成于高分子膜101的上下两面的金属片120及粘结部130的表面也可镀敷或涂敷导电材料102。
参照图4的(b)部分，形成于高分子膜101的上下两面的金属片120中的一个金属片可以与引线接线片190相连接。引线接线片190可以在金属片120的表面涂布或涂敷导电材料102的状态下与金属片120相连接。
当在形成于高分子膜101的两面的金属片120中的一个金属片120焊接引线接线片190时，高分子膜101可将会熔化，由此形成于高分子膜101的两面的金属片120相互连接，结果，引线接线片190可以与形成于高分子膜101的两面的导电材料102同时电连接。
在高分子膜101的上下两面形成金属片120及导电材料102的状态下，若通过超声波焊接、激光焊接或点焊在形成于高分子膜101的上部面的金属片120焊接引线接线片190，则高分子膜101的一部分将会熔化。若当焊接引线接线片190时产生的焊接热高于高分子膜101熔化温度，则在焊接过程中，高分子膜101有可能熔化。
如上所述，在高分子膜101熔化的部分中不存在高分子膜101，因此，上下的金属片120可以直接接触。在此情况下，金属片120也处于通过焊接热熔融的状态，因此，上下的金属片120接合。因此，在高分子膜101熔化消失的部分中，上下的金属片120直接熔融结合，因此，在一个金属片120焊接的引线接线片190可以与上下的金属片120和形成于高分子膜101的上部面及下部面的导电材料102电连接。
在本发明一实施例的电极用集电体100中，即使通过焊接热，高分子膜101的一部分熔化，金属片120也维持与高分子膜101相连接的状态，因此，可以连接引线接线片190。
只是，根据情况，在高分子膜101并不熔化的状态下，也可以将引线接线片190焊接在金属片120。在高分子膜101为多孔性材料的情况下，导电材料102通过气孔透过高分子膜101来与高分子膜101的两面电连接，因此，在高分子膜101并不熔化的状态下，与金属片120相连接的引线接线片190可以与高分子膜101的导电材料102电连接。
另一方面，参照图1，以覆盖形成于高分子膜101的表面的金属片120的长度方向边缘的方式可在高分子膜101和金属片120的表面附着粘结部130。在此情况下，沿着长度方向，粘结部130的宽度的一部分可附着于高分子膜101的表面，剩余一部分可附着于金属片120的表面。在此状态下，若根据电极用集电体的形状切割或冲压，则可获得电极用集电体100。图1中，在合体高分子膜103以虚线表示的四边形表示电极用集电体的形状。在一个合体高分子膜103可获得多个电极用集电体。
在图1所示的电极用集电体100中，与金属片120相连接的引线接线片190可朝向电极用集电体100的长度方向边缘外侧突出。如图9所示，通过卷绕这种形状的电极用集电体100来获得电极组装体10。图9中的附图标记“200”为负极电极用集电体，“290”为负极引线接线片，“300”为分离膜。
参照图2，与图1相比，粘结部130的形状可能不同。在以下方面存在不同，即，在图1的情况下，粘结部130形成于金属片120的宽度方向两侧并以相互分离的状态形成，在图2的情况下，粘结部130形成于金属片120的宽度方向两侧，并相互连接。
在图2所示的合体高分子膜103中获得的电极用集电体100也可用于构成如图9所示的卷绕型的电极组装体10。
另一方面，优选地，在图1至图3所示的电极用集电体100的情况下，与引线接线片190相连接的金属片120的边缘位于不比高分子膜101的边缘向外侧突出的位置，或者位于高分子膜101的边缘的内侧。如上所述，与引线接线片190相连接的金属片120的边缘形位于不比高分子膜101的边缘向外侧突出的位置的电极用集电体100可形成卷绕型的电极组装体10。
其中，图1及图2所示的电极用集电体100的形状不同，以金属片120为基准，粘结部130的位置可能不同。例如，如图3的(a)部分所示，在金属片120的宽度方向两侧分别形成粘结部130，如图3的(b)部分所示，在除金属片120的一侧之外的剩余边缘均形成粘结部130，如图3的(c)部分所示，仅在金属片120的一侧可形成粘结部130。如图3所示，以覆盖比高分子膜101的边缘位于内侧的金属片120与高分子膜101的边界部位的粘结部130可形成于如下的位置，即，除位于引线接线片190从金属片120延伸的方向的金属片120的边缘之外的剩余边缘中的至少一个边缘。
通过卷绕(winding)图1至图3所示的电极用集电体100来形成卷绕型电极组装体10(参照图9)，因此，与金属片120相连接的引线接线片190需要在电极组装体10的一侧露出。因此，优选地，在位于引线接线片190露出的方向的金属片120的边缘不粘结粘结部130。
图4示出图1及图2所示的合体高分子膜103的剖面。图4的(a)部分为在合体高分子膜103的表面涂敷或涂布导电材料102之前的剖面，图4的(b)部分为在合体高分子膜103的表面涂敷或涂布导电材料102之后的剖面。
参照图4的(b)部分，在高分子膜101的表面依次附着金属片120和粘结部130之后，在高分子膜101、金属片120及粘结部130的表面涂敷或涂布导电材料102。即，导电材料102也存在于粘结部130的表面。只是，在涂布导电材料102之后，金属片120与引线接线片190相连接，因此，优选地，在引线接线片190的表面不存在导电材料102。
参照图1至图4，说明制备电极用集电体100的方法。
本发明可提供包括如下步骤的电极用集电体100的制备方法：形成高分子膜101；在高分子膜101的上部面及下部面中的至少一个的表面形成金属片120；沿着金属片120的长度方向边缘，在高分子膜101和金属片120的表面形成粘结部130；以及在高分子膜101、金属片120及粘结部130的表面形成导电材料102。
其中，在形成粘结部130的步骤中，粘结部130可以在金属片120的宽度方向两侧中的至少一侧覆盖高分子膜101与金属片120的边界部位。参照图4，粘结部130可覆盖金属片120与高分子膜101的边界部位，即，覆盖金属片120的宽度方向边缘，在覆盖金属片120的表面的一部分的同时也覆盖高分子膜101的表面的一部分。只是，在图4的情况下，粘结部130在金属片120的宽度方向两侧，即，在2个位置粘结在金属片120及高分子膜101，如图3所示，可以在1个位置或3个位置粘结在金属片120及高分子膜101。
另一方面，在形成上述粘结部130的步骤中，粘结部130可以隔着规定间隔分别形成于金属片120的宽度方向两侧(参照图1)，形成于金属片120的宽度方向两侧的粘结部130能够以在至少一个部分相互连接的方式形成于金属片120的表面(参照图2)。
如图1及图2所示的状态，即，可执行合体高分子膜103向一个方向移动并根据电极用集电体100的形状(参照虚线四边形)冲压或切割来获得电极用集电体100的步骤。在此情况下，所获得的电极用集电体100可用于制备卷绕型的电极组装体10。
另一方面，图5为用于说明本发明再一实施例的电极用集电体的制备过程的图。比较图1及图2与图5，高分子膜101的形状存在差异。在高分子膜101，多个冲孔101a能够以一列形成(参照图5的(a)部分)。即，在形成高分子膜101的步骤中，在高分子膜101，多个冲孔101a能够以一列形成。在此情况下，优选地，多个冲孔101a以与金属片120的长度方向相同的方式在高分子膜101以一列形成。
在高分子膜101的上部面及下部面中的至少一个表面形成金属片120的步骤中，金属片120能够以覆盖多个冲孔101a的方式形成于高分子膜101的上部面及下部面中的至少一个表面(参照图5的(c)部分)。其中，形成于高分子膜101的多个冲孔101a的长度方向宽度可能并不小于金属片120的宽度。金属片120的宽度大于冲孔101a的宽度或与此相同，由此，在冲孔101a的内部形成金属片120，因此，在形成有冲孔101a的部分中，因金属片120而导致合体高分子膜103的厚度的增加。
图6为图5的切断线“C-C”及“D-D”的剖视图。即，示出在与金属片120及粘结部130正交的方向的剖面形状的剖视图。
图6的(a)部分为以使金属片120覆盖冲孔101a的方式形成之后，将粘结部130粘结的部分的剖视图，图6的(b)部分为金属片120位于没有冲孔101a的高分子膜101的表面的状态下，将粘结部130粘结的部分的剖视图。
在图6的(a)部分的情况下，金属片120位于冲孔101a的内部，因此，金属片120位于高分子膜101之间，结果，即使形成金属片120，合体高分子膜103的厚度也不会增加。相反，在图6的(b)部分的情况下，金属片120放置于高分子膜101的表面，因此，金属片放置于高分子膜101的上部面及下部面中的一个面，在图6的(a)部分的情况下，合体高分子膜103的厚度将增加。
金属片120以覆盖冲孔101a的方式形成之后，在金属片120的宽度方向两侧中的至少一侧形成粘结部130并与金属片120及高分子膜101粘结。因此，获得图5的(e)部分所示的合体高分子膜103。
与图1及图2所示的合体高分子膜103不同，在图5所示的合体高分子膜103中可获得2种形态的电极用集电体。即，可获得用于卷绕型的电极组装体10的电极用集电体100和用于层叠型或电池堆(Stack)型电极组装体10-1(参照图10)的电极用集电体1000。
参照图5，用于卷绕型的电极组装体10的电极用集电体100和用于堆放型的电极组装体10-1的电极用集电体1000的形状不同。
其中，当在合体高分子膜103冲压或切割2种形态的电极用集电体100、1000时，在2种形态的电极用集电体100、1000中，与引线接线片190相连接的金属片120部位均位于冲孔101a内的状态下，根据电极用集电体的形状(参照虚线四边形)冲压或切割来获得电极用集电体100、1000。如上所述，以使与引线接线片190相连接的金属片120部位位于冲孔101a内的方式制备电极用集电体100、1000，因此，如图6的(a)部分所示，连接引线接线片190的部位的总厚度不会增加。
另一方面，用于堆放型的电极组装体10-1的电极用集电体1000可包括：电极部1400，形成有上述电极活性物质层；以及接线片部1500，未形成有上述电极活性物质层。电极部1400与接线片部1500形成为一体，但剖面结构不同。
如上所述，优选地，在接线片部1500中，金属片120为重要的结构要素，具有从电极部1400的一个边缘突出形成的形态。其中，接线片部1500也可被称为“平面突出部”。“平面突出部”为并未形成有上述电极活性物质层，从电极部1400突出形成的部分。
图10例示交替层叠电极用集电体1000来形成堆放型的电极组装体10-1的过程的分解立体图。图10中，电极用集电体1000为正极集电体，附图标记“2000”为负极电极用集电体，附图标记“3000”为分离膜。负极电极用集电体2000可与电极用(正极电极用)集电体1000具有相同的结构，可通过相同的结构制备。只是，正极电极用集电体1000与导电材料102、上述电极活性物质层的成分不同。
参照图10，负极电极用集电体2000也可包括电极部2400和接线片部2500。能够以使分离膜3000位于中间的方式层叠正极电极用集电体1000和负极电极用集电体2000来获得电极组装体10-1。在此情况下，优选地，正极电极用集电体1000的接线片部1500与负极电极用集电体2000的接线片部2500以不相互堆叠的方式形成。
另一方面，在用于堆放型电极组装体10-1的电极用集电体1000的情况下，在接线片部1500位于在高分子膜101形成的冲孔101a部位的状态下，在合体高分子膜103中冲压或切割电极用集电体1000。
在图5的情况下，与引线接线片190相连接的金属片120的边缘可位于并不比高分子膜101的边缘向外侧突出的位置。更准确地，与引线接线片190相连接的金属片120的边缘位于高分子膜101的边缘的内侧。
如图5所示，在利用形成有多个冲孔101a的高分子膜101来制备电极组装体100、1000的情况下，可制备用于卷绕型电极组装体10的电极用集电体100和用于堆放型电极组装体10-1的电极用集电体1000，因此，根据卷绕型及堆放型电极组装体，无需单独准备所需的合体高分子膜103。
图7为用于说明本发明另一实施例的电极用集电体的制备过程的图。说明图7所示的电极用集电体1000的制备方法。
本发明可提供包括如下步骤的电极用集电体的制备方法：形成高分子膜101；在高分子膜101的边缘中的至少一侧形成金属片120；以覆盖高分子膜101与金属片120的边界部位的方式沿着金属片120的长度方向在高分子膜101和金属片120的上部面及下部面中的至少一个的表面形成粘结部130；以及在高分子膜101、金属片120及粘结部130的表面形成上述导电材料102。
高分子膜101及金属片120使用与图1及图2所示的情况相同的形态。只是，与图1、图2及图5所示的情况不同，在图7所示的情况下，在粘结部130仅形成于宽度方向两侧中的一侧方面存在差异。因此，在上述高分子膜101的边缘中的至少一侧形成金属片120的步骤中，可在高分子膜101的边缘中的一个边缘一侧形成金属片120(参照图7的(c)部分)。在此情况下，如图8的(a)部分所示，也能够以使高分子膜101的边缘的一端与金属片120的宽度方向两端中的一端相接触的方式形成金属片120。如图8的(b)部分所示，也能够以使高分子膜101与金属片120的一部分堆叠的方式形成金属片120。
如上所述，在形成金属片120的状态下，以覆盖高分子膜101与金属片120的边界部位的方式沿着金属片120的长度方向在高分子膜101和金属片120的上部面及下部面中的至少一个的表面粘结粘结部130。
在图8的(a)部分的情况下，相对于粘结部130，高分子膜101和金属片120位于相同高度，高分子膜101和金属片120以不相互堆叠或重叠的方式形成。相反，在图8的(b)部分的情况下，在高分子膜101与金属片120的一部分相互重叠的状态下，粘结部130以覆盖金属片120与高分子膜101的边界部位的方式形成，因此，粘结部130可具有高度差部或阶梯形状。
在上述高分子膜101的边缘中的至少一个的一侧形成金属片120的步骤中，如图7的(e)部分所示，也可以形成单一的金属片120，如图7的(f)部分所示，也包括可沿着粘结部130的长度方向或高分子膜101的边缘分割的多个金属片120。在利用所分割的多个金属片120的情况下，可减少在冲压或切割电极用集电体1000之后丢弃的金属片120。
在图7的(e)部分及(f)部分所示的状态下，可执行如下的步骤，即，合体高分子膜103向一个方向移送并沿着电极用集电体1000的形状(参照虚线四边形)冲压或切割来获得电极用集电体1000。在此情况下，所获得的电极用集电体1000可用于制备堆放型的电极组装体10-1。与图1、图2及图5所示的情况不同，在图7所示的情况下，仅可获得用于堆放型的电极组装体10-1的电极用集电体1000，而并非为用于卷绕型的电极组装体10的电极用集电体100。
在图7的情况下，与引线接线片190相连接的金属片120的边缘可位于比高分子膜101的边缘向外侧突出的位置。即，电极用集电体1000的接线片部1500与引线接线片190相连接，与引线接线片190相连接的金属片120的边缘位于比高分子膜101的边缘向外侧突出的位置。因此，与引线接线片190相连接的金属片120的边缘位于比高分子膜101的边缘向外侧突出的位置的电极用集电体1000可层叠来形成堆放型的电极组装体10-1。
在用于图7所示的堆放型电极组装体10-1的电极用集电体1000中，若同时切割接线片部1500和电极部1400并观察其剖面，则形成接线片部1500的金属片120在与高分子膜101的边界部位以并不相互堆叠的方式形成或者以位于同一平面上的方式形成于高分子膜101的边缘的一侧，粘结部130并不形成高度差部，而是以能够覆盖高分子膜101及金属片120的边界部位的方式形成。因此，可以减少接线片部1500的厚度。
只是，在高分子膜101与金属片120的厚度相同的情况下，即使在高分子膜101的边缘的一侧形成金属片120，在粘结部130不形成高度差部的状态覆盖高分子膜101与金属片120的边界部位，在高分子膜101与金属片120的厚度不同的情况下，也可以在粘结部130形成高度差部的状态覆盖高分子膜101与金属片120的边界部位。
如上所述，本发明的电极用集电体及其制备方法具有如下的优点，即，单独制备粘结部130并通过热量附着，在表面同时附着高分子膜101和金属片120，因此，可以减少连接或焊接引线接线片190的部位的厚度，当涂敷或涂布导电材料102时，可以提高导电性，电极用集电体的各个材料的制备工序简单。
如上所述，在本发明的一实施例中，通过如具体结构要素等的特定事项和限定的实施例及附图进行说明，这仅帮助整体上理解本发明而提供，本发明并不限定于如上所述的实施例，只要是本发明所属技术领域的普通技术人员可从这种记载进行多种修改及变形。因此，本发明的思想并不局限于所说明的实施例，包括发明要求保护范围在内的具有与发明要求保护范围等同或等价变形的所有均属于本发明思想的范畴。

Claims (6)

1.一种电极用集电体，其特征在于，包括：
由非导体材料形成的高分子膜；
金属片，形成于上述高分子膜上部面及下部面中的至少一个的表面或上述高分子膜的边缘中的至少一个的一侧；
粘结部，不形成在上述高分子膜与上述金属片之间，而是形成为覆盖上述高分子膜的表面和上述金属片的表面，并且形成于上述高分子膜及上述金属片的表面，以覆盖上述高分子膜与上述金属片的边界部位；
导电材料，镀敷或涂敷于上述高分子膜、上述金属片及上述粘结部的表面；以及
与上述金属片相连接的引线接线片，
上述金属片的边缘形成于不比上述高分子膜的边缘向外侧突出的位置，或者形成为位于上述高分子膜的边缘的内侧，
上述粘结部形成为覆盖上述金属片的表面，但上述引线接线片与上述金属片连接所需的部分除外，使得上述引线接线片仅位于上述导电材料或上述金属片的表面，并且在不与上述粘结部的表面接触或不位于上述粘结部的表面的状态下与上述金属片连接。
2.根据权利要求1所述的电极用集电体，其特征在于，以覆盖比上述高分子膜的边缘位于内侧的上述金属片与上述高分子膜的边界部位的方式形成的上述粘结部形成于除上述金属片的边缘之外的剩余边缘中的至少一个边缘，上述金属片存在于上述引线接线片从上述金属片延伸的方向。
3.根据权利要求2所述的电极用集电体，其特征在于，通过将位于上述金属片的边缘不比上述高分子膜的边缘向外侧突出的位置的电极用集电体卷绕来形成电极组装体。
4.一种电极用集电体，其特征在于，包括：
由非导体材料形成的高分子膜；
金属片，形成于上述高分子膜上部面及下部面中的至少一个的表面或上述高分子膜的边缘中的至少一个的一侧；
粘结部，形成于上述高分子膜及上述金属片的表面，以覆盖上述高分子膜与上述金属片的边界部位；
导电材料，镀敷或涂敷于上述高分子膜、上述金属片及上述粘结部的表面；以及
与上述金属片相连接的引线接线片，
上述金属片的边缘形成于比上述高分子膜的边缘向外侧突出的位置，
上述金属片形成于上述高分子膜的边缘的一侧，以在与上述高分子膜的边界部位以不相互堆叠的方式形成或者位于同一平面上，
当上述高分子膜与上述金属片的厚度不同时，上述粘结部以形成高度差部的状态覆盖上述高分子膜及上述金属片的边界部位。
5.根据权利要求4所述的电极用集电体，其特征在于，上述金属片位于在上述高分子膜形成的冲孔内。
6.根据权利要求4或5所述的电极用集电体，其特征在于，通过将上述金属片的边缘位于比上述高分子膜的边缘向外侧突出的电极用集电体层叠来形成电极组装体。
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