JP6022678B2 - 金属メッシュ層を含む電池用集電体及びその製造方法 - Google Patents

金属メッシュ層を含む電池用集電体及びその製造方法 Download PDF

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Description

本発明は金属メッシュ層を含む電池用集電体及びその製造方法に係り、より詳しくは活物質の脱離を防止することができる金属メッシュ層を含む電池用集電体及びその製造方法に関するものである。
近年、携帯用電子機器の小型化及び軽量化が急速に進行するにつれてこれらの駆動電源として使われる電池の小型化及び高容量化に対する必要性が増大している。特に、リチウム二次電池は作動電圧が3.6V以上で、携帯用電子器機の電源として多く使われているニッケル−カドミウム電池、またはニッケル−水素電池より3倍も高く、単位重量当たりエネルギー密度が高いという側面で急速に伸長している趨勢にある。
リチウム二次電池はリチウムイオンが陽極及び陰極でインターカレーション/デインターカレーションされるときの酸化及び還元反応によって電気エネルギーを生成する。リチウム二次電池はリチウムイオンを可逆的にインターカレーション/デインターカレーションすることができる物質を陽極と陰極の活物質として使い、前記陽極と陰極の間に有機電解液またはポリマー電解液を充電させて製造する。
リチウム二次電池は、陰極板と陽極板がセパレーターを挟んで一定形態、例えばゼリー−ロール(jelly−roll)状に巻かれて形成される電極組立体と、この電極組立体と電解液を収納する缶と、この缶の上部に組み立てられるキャップ組立体とからなる。
この際、前記陰極板及び陽極板は、それぞれの集電体、例えば陰極集電体または陽極集電体上にそれぞれの活物質、つまり陰極活物質または陽極活物質がコートされてなることができる。
しかし、このようなリチウム二次電池においては、数十ないし数百回の充電及び放電を繰り返すにつれて、前記活物質が前記集電体から脱離され、電池効率が低下する問題点がある。
特開2009-123664 特開2004-253243 特開平10-172539
本発明が解決しようとする課題は、陽極活物質または陰極活物質が陰極集電体または陽極集電体から脱離されることを防止することができる二次電池用集電体の製造方法を提供することにその目的がある。
本発明の目的は、以上で言及した目的に制限されず、言及されなかった他の目的は下記の記載から当業者に明確に理解可能であろう。
前記指摘された問題点を解決するために、本発明は、(1)ベース基材、(2)前記ベース基材上に位置する接着層、(3)前記接着層上に位置する金属メッシュ層、を含み、前記金属メッシュ層は複数の金属メッシュパターン及び前記金属メッシュパターンの間に位置するホールを含み、(4)前記金属メッシュパターンは、前記ベース基材との接着面である下端部及び前記ベース基材との接着面とは反対側に位置する上端部を含み、前記上端部の幅は前記下端部の幅より大きいことを特徴とする、電池用集電体を提供する。
また、本発明は、(1)ベース基材を提供する段階、(2)複数の金属メッシュパターン及び前記金属メッシュパターンの間に位置するホールを含む金属メッシュ層であって、前記金属メッシュパターンが前記ベース基材との接着面である下端部及び前記ベース基材との接着面とは反対側に位置する上端部を含み、前記上端部の幅は前記下端部の幅より大きい金属メッシュ層を提供する段階、(3)前記ベース基材上に接着層を形成する段階、及び(4)前記接着層上に金属メッシュ層を位置させ、圧着する段階を含む電池用集電体の製造方法を提供する。
また、本発明は、(1)ベース基材、(2)前記ベース基材に位置する金属メッシュ層、(3)前記ベース基材と前記金属メッシュ層の間に位置する前記ベース基材と金属メッシュ層とを接着する接着層、を含み、前記金属メッシュ層は複数の金属メッシュパターン及び前記金属メッシュパターンの間に位置するホールを含み、(4)前記金属メッシュパターンは、前記ベース基材との接着面である下端部及び前記ベース基材との接着面とは反対側に位置する上端部を含み、前記上端部の幅は前記下端部の幅より大きいことを特徴とする、電池用集電体を提供する。
また、本発明は、(1)ベース基材を提供する段階、(2)複数の金属メッシュパターン及び前記金属メッシュパターンの間に位置するホールを含む金属メッシュ層であって、前記金属メッシュパターンが、前記ベース基材との接着面である下端部及び前記ベース基材との接着面とは反対側に位置する上端部を含み、前記上端部の幅は前記下端部の幅より大きい金属メッシュ層を提供する段階、(3)前記金属メッシュ層上に接着層を形成する段階、及び(4)前記ベース基材上に前記接着層を位置させ、圧着する段階、を含む電池用集電体の製造方法を提供する。
前記のような本発明によれば、活物質が金属メッシュ層のホールを通じて金属メッシュ層上に塗布され、これにより、金属メッシュ層と活物質の接触面積を増やすことにより、集電活物質が脱離されることを抑制し、電池のサイクル寿命特性を向上させることができる。
また、本発明において、前記活物質は金属メッシュパターンの間に位置するホールを通じて接着層にも塗布されるので、前記接着層の接着特性によって、前記活物質をより堅固に塗布させることができる。
一般的なリチウム二次電池の電極組立体を示す分離断面図である。 本発明の第1実施例による二次電池用集電体を示す断面図である。 本発明の第2実施例による二次電池用集電体を示す断面図である。 本発明による金属メッシュ製造装置のメッシュ型陰極ドラムを示す概略斜視図である。 前記メッシュ型陰極ドラムの一部を示す断面図である。 本発明による金属メッシュ製造用連続電鋳装置を示す概略構成図である。 本発明による金属メッシュの製造方法を示す工程流れ図である。 本発明による二次電池用集電体を製造する方法を説明するための断面図(1)である。 本発明による二次電池用集電体を製造する方法を説明するための断面図(2)である。 本発明による二次電池用集電体を製造する方法を説明するための断面図(3)である。 本発明による二次電池用集電体を製造する方法を説明するための断面図(4)である。 本発明の第1実施例による二次電池用集電体を製造するための概略構成図である。 本発明の第1実施例による二次電池用集電体を製造する方法を示す工程流れ図である。 本発明の第2実施例による二次電池用集電体を製造するための概略構成図である。 本発明の第1実施例の変形例による二次電池用集電体を製造するための概略構成図である。 本発明の第1実施例の変形例による二次電池用集電体を製造する方法を示す工程流れ図である。 本発明の第2実施例の変形例による二次電池用集電体を製造するための概略構成図である。 本発明による金属メッシュ層の一例を示す実写真である。 本発明による金属メッシュ層の他の例を示す実写真である。 本発明の第3実施例による二次電池用集電体を示す断面図である。 本発明の第4実施例による二次電池用集電体を示す断面図である。 本発明の第5実施例による二次電池用集電体を示す断面図である。 本発明の第3実施例による二次電池用集電体の金属メッシュパターンの断面を示す写真である。 本発明の第4実施例による二次電池用集電体の金属メッシュパターンの断面を示す写真である。 本発明の第5実施例による二次電池用集電体の金属メッシュパターンの断面を示す写真である。 本発明の第6実施例による二次電池用集電体を示す断面図である。 本発明の第6実施例による二次電池用集電体を製造するための概略構成図である。 本発明の第6実施例による二次電池用集電体を製造する方法を示す工程流れ図である。 本発明の第6実施例の変形例による二次電池用集電体を製造するための概略構成図である。 本発明の第6実施例の変形例による二次電池用集電体を製造する方法を示す工程流れ図である。 本発明の第7実施例による二次電池用集電体を示す断面図である。 本発明の第8実施例による二次電池用集電体を示す断面図である。 本発明の第7実施例による二次電池用集電体を製造する方法を説明するための断面図(1)である。 本発明の第7実施例による二次電池用集電体を製造する方法を説明するための断面図(2)である。 本発明の第7実施例による二次電池用集電体を製造する方法を説明するための断面図(3)である。 本発明の第7実施例による二次電池用集電体を製造する方法を説明するための断面図(4)である。 本発明の第7実施例による二次電池用集電体を製造するための概略構成図である。 本発明の第7実施例による二次電池用集電体を製造する方法を示す工程流れ図である。 本発明の第8実施例による二次電池用集電体を製造するための概略構成図である。 本発明の第7実施例の変形例による二次電池用集電体を製造するための概略構成図である。 本発明の第7実施例の変形例による二次電池用集電体を製造する方法を示す工程流れ図である。 本発明の第8実施例の変形例による二次電池用集電体を製造するための概略構成図である。
本発明の利点、特徴、およびそれらを達成する方法は、添付図面と共に詳細に後述する実施形態を参照すると明確になるであろう。しかし、本発明は、以下に開示する実施形態に限定されるものではなく、互いに異なる多様な形態に具現可能であろう。本実施形態は、単に本発明の開示を完全にし、本発明が属する技術分野における通常の知識を持った者に発明の範疇を完全に知らせるために提供されるものであり、本発明は、請求項の範疇によってのみ定義される。
添付図面に基づいて本発明の実施のための具体的な内容を詳細に説明する。図面に関係なく同一参照符号は同一構成要素を指称し、「及び/または」は言及したアイテムの個々及び一つ以上のすべての組合せを含む。
たとえ第1、第2などが多様な構成要素を述べるために使用されるが、これらの構成要素はこれらの用語によって制限されないのはいうまでもない。これらの用語は、単にある構成要素を他の構成要素と区別するために使用するものである。したがって、以下に言及する第1構成要素は本発明の技術的思想内で第2構成要素であり得るのはいうまでもない。
本明細書で使用された用語は実施形態を説明するためのものであり、本発明を制限しようとするものではない。本明細書において、単数型は文言で特に言及しない限り複数型も含む。明細書で使用される「含む(comprises)」および/または「含む(comprising)」は、言及した構成要素の外に一つ以上の別の構成要素の存在または追加を排除しない。
特に別の定義がない限り、本発明で使用されるすべての用語(技術および科学的用語を含む)は、本発明の属する技術分野における通常の知識を持った者に共通に理解可能な意味として使用できるのである。また、一般に使用される辞書に定義されている用語は、明らかに特に定義されていない限り、理想的または過度に解釈されない。
空間的に相対的な用語である「下(below)」、「下(beneath)」、「下部(lower)」、「上(above)」、「上部(upper)」などは、図面に示しているように、一つの構成要素と他の構成要素との相関関係を容易に記述するために使用することができる。空間的に相対的な用語は、図面に示している方向に加え、使用時又は動作時における構成要素の互いに異なる方向を含む用語と理解しなければならない。例えば、図面に示している構成要素を裏返す場合、他の構成要素の「下(below)」又は「下(beneath)」と記述された構成要素は、他の構成要素の「上(above)」に置かれることもできる。したがって、例示的な用語である「下」は、下と上の両方向を含むことができる。構成要素は、他の方向にも配向可能であり、これによって、空間的に相対的な用語は配向によって解釈することができる。
以下、添付図面に基づいて本発明の好適な実施例を詳細に説明する。
図1は一般的なリチウム二次電池の電極組立体を示す分離断面図である。
図1を参照するならば、一般的なリチウム二次電池の電極組立体1は、第1電極(以下、陽極と言う)10、第2電極(以下、陰極と言う)20、及びセパレーター2a、2bを含む。
ここで、電極組立体1は、前記陽極10、陰極20及びセパレーター2a、2bが積層され、巻き取られてゼリーロール状に形成できる。
以下、電極組立体の構成について詳述すれば次のようである。
まず、前記セパレーターは、陽極10と陰極20の間に位置する第1セパレーター2b及び二つの電極10、20の下側あるいは上側に位置する第2セパレーター2aからなることができ、積層及び巻き取られる二つの電極が触れ合う部分に介在され、二つの電極間の短絡を防止する。この際、前記セパレーターは、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)などの熱可塑性樹脂から形成されることができ、本発明において前記セパレーターの材質を限定するものではない。
ついで、前記陽極10は、化学反応によって発生した電子を集めて外部回路に伝達する陽極集電体11、及び前記陽極集電体11の片面あるいは両面に陽極活物質を含む陽極用スラリーが塗布される陽極活物質層12a、12bからなる。
また、陽極10は、陽極活物質層12a、12bの両端のいずれか一端をカバーするように形成される絶縁部材13を含むことができる。
また、陽極集電体11の両端の一側または両側には、陽極活物質を含む陽極用スラリーが塗布されずに陽極集電体11がそのまま露出している陽極無地部が形成されるのであり、前記陽極無地部には、陽極集電体11に集まった電子を外部回路に伝達し、ニッケルまたはアルミニウム材の薄板から形成されることができる陽極タブ14が接合される。
ここで、前記陽極タブ14が接合される部位には、その上面に保護部材14aが備えられることができる。
前記陽極集電体11としては、ステンレス鋼、ニッケル、アルミニウム、チタンまたはこれらの合金、アルミニウムまたはステンレス鋼の表面にカーボン、ニッケル、チタン、銀を表面処理したものなどを使うことができ、これらの中でアルミニウムまたはアルミニウム合金が好ましく、本発明において前記陽極集電体11の材質を限定するものではない。
前記陽極活物質層の陽極活物質は、リチウムイオンを可逆的にインターカレーション及びデインターカレーションすることができる陽極活物質を含み、このような陽極活物質の代表的な例としては、LiCoO2、LiNiO2、LiMnO2、LiMn24、またはLiNi1-x-yCoxy2(0≦x≦1、0≦y≦1、0≦x+y≦1、MはAl、Sr、Mg、Laなどの金属)といったリチウム−遷移金属酸化物を使うことができる。ただ、本発明において、前記陽極活物質の種類を限定するものではない。
ついで、前記陰極20は、化学反応によって発生した電子を集めて外部回路に伝達する陰極集電体21、及び前記陰極集電体21の片面あるいは両面に陰極活物質が含まれた陰極用スラリーが塗布される陰極活物質層22a、22bからなる。
また、陰極20は、陰極活物質層22a、22bの両端のいずれか一端をカバーするように形成される絶縁部材23を含むことができる。
また、陰極集電体21の両端の一側または両側には、陰極活物質が含まれた陰極用スラリーが塗布されずに陰極集電体21がそのまま露出している陰極無地部が形成されるのであり、前記陰極無地部には、陰極集電体21に集まった電子を外部回路に伝達し、ニッケル材質の薄板からなることができる陰極タブ24が接合される。
前記陰極タブ24が接合される部位には、その上面に保護部材24aが備えられることができる。
前記陰極集電体21としては、ステンレス鋼、ニッケル、銅、チタンまたはこれらの合金、銅またはステンレス鋼の表面にカーボン、ニッケル、チタン、銀を表面処理したものなどを使うことができ、この中で銅または銅合金が好ましいが、本発明で前記陰極集電体21の材質を限定するものではない。
前記陰極活物質層の陰極活物質はリチウムイオンをインターカレーション及びデインターカレーションすることができる陰極活物質を含み、このような陰極活物質としては結晶質または非晶質の炭素、または炭素複合体の炭素系陰極活物質を使うことができるが、本発明が前記陰極活物質の種類を限定するものではない。
このように、前記陰極及び陽極は、それぞれの集電体、例えば陰極集電体または陽極集電体上にそれぞれの活物質、つまり陰極活物質または陽極活物質がコートされて二次電池として機能することになる。
しかし、このような二次電池においては、数十ないし数百回の充電及び放電を繰り返すことになり、充電及び放電が繰り返されることにより、活物質の劣化などによって活物質が集電体から脱離したり、電池効率が低下するという問題点がある。
以下では、本発明による二次電池用集電体の構造を説明する。ここで、本発明による二次電池用集電体は前述したような陰極集電体または陽極集電体であることができる。本発明において、二次電池と言うのは、充電及び放電を繰り返すことができるすべての種類の二次電池を含む概念であり、例えば前述した図1のような電極組立体を含む二次電池であることができる。
図2は本発明の第1実施例による二次電池用集電体を示す断面図、図3は本発明の第2実施例による二次電池用集電体を示す断面図である。
まず、図2を参照すれば、本発明の第1実施例による二次電池用集電体100はベース基材110を含む。
前記ベース基材110は、前記集電体が陽極集電体であるかまたは陰極集電体であるかによって、異なり得る。
例えば、前記集電体が陽極集電体である場合、前記ベース基材110は、ステンレス鋼、ニッケル、アルミニウム、チタンまたはこれらの合金、アルミニウムまたはステンレス鋼の表面にカーボン、ニッケル、チタン、銀を表面処理したものなどを使うことができ、これらのうちでアルミニウムまたはアルミニウム合金が好ましい。
また、前記集電体が陰極集電体である場合、前記ベース基材110は、ステンレス鋼、ニッケル、銅、チタンまたはこれらの合金、銅またはステンレス鋼の表面にカーボン、ニッケル、チタン、銀を表面処理したものなどを使うことができ、これらの中で銅または銅合金が好ましい。
ついで、図2を参照すれば、本発明の第1実施例による二次電池用集電体100は、前記ベース基材110の第1面に位置する第1接着層120a、及び前記ベース基材110の第2面に位置する第2接着層120bを含む。
第1接着層120a及び第2接着層120bは、後述する金属メッシュ層をベース基材110上に付着させるためのもので、前記第1接着層及び第2接着層はソルダー層であることができる。ここで、前記ソルダー層は、鉛(Pb)、スズ(Sn)、亜鉛(Zn)、インジウム(In)、カドミウム(Cd)、ビズマス(Bi)、またはこれらの合金からなることができる。
続いて、図2を参照すれば、本発明の第1実施例による二次電池用集電体100は、前記第1接着層120a上に位置する第1金属メッシュ層130a、及び前記第2接着層120b上に位置する第2金属メッシュ層130bを含む。
前記金属メッシュ層130a、130bは、銅(Cu)、銀(Ag)、クロム(Cr)、ニッケル(Ni)、鉄(Fe)、コバルト(Co)及びこれらの合金の中で少なくともいずれか一種の物質からなることができるが、本発明にて前記金属メッシュ層の材質を限定するものではない。
ただ、本発明において、前記金属メッシュ層も二次電池固有の集電体の役目をすることが好ましいので、前記集電体が陽極集電体である場合、前記金属メッシュ層はアルミニウムまたはアルミニウム合金であることが好ましく、前記集電体が陰極集電体である場合、前記金属メッシュ層は銅または銅合金であることが好ましい。
ここで、前記第1金属メッシュ層130aは複数の第1金属メッシュパターン131a及び前記第1金属メッシュパターン131aの間に位置する第1ホール132aを含み、前記第2金属メッシュ層130bは複数の第2金属メッシュパターン131b及び前記第2金属メッシュパターン131bの間に位置する第2ホール132bを含む。
すなわち、本発明の第1実施例による二次電池用集電体100は、ベース基材110の第1面及び第2面にそれぞれ形成される金属メッシュ層130a、130bを含み、前記金属メッシュ層は、それぞれ、複数の金属メッシュパターン131a、131b、及び金属メッシュパターンの間に位置するホール132a、132bを含んでいる。ここで、前記二次電池用集電体100は、前記ベース基材と金属メッシュ層を付着するための接着層120a、120bをも含んでいる。
前述したように、一般的な構造の二次電池においては数十ないし数百回の充電及び放電が繰り返されることにより、活物質の劣化などによって活物質が集電体から脱離して電池効率が低下することになる。
しかし、本発明においては、活物質がコートされる集電体、より具体的にベース基材の上部に接着層を介して金属メッシュ層が付着され、前記金属メッシュ層は金属メッシュパターンの間に位置するホール132a、132bを含むので、活物質が前記ホール132a、132bを通じて金属メッシュ層上に塗布され、これによって金属メッシュ層と活物質の接触面積を増加させるので、集電活物質が脱離されることを抑制し、電池のサイクル寿命特性を向上させることができる。
また、本発明においては、活物質が金属メッシュ層上に塗布される。この場合、前記活物質は金属メッシュパターンの間に位置するホールを通じて前記接着層にも塗布されるので、前記接着層の接着特性によって、前記活物質をより堅固に塗布させることができる。
ついで、図3を参照すれば、本発明の第2実施例による二次電池用集電体200は、ベース基材210、前記ベース基材210上に位置する接着層220、及び前記接着層220上に位置する金属メッシュ層230を含む。
前記金属メッシュ層230は、複数の金属メッシュパターン231及び前記金属メッシュパターン231の間に位置するホール232を含む。
前述したように、二次電池において、例えば陽極は陽極集電の片面または両面に陽極活物質を塗布することができる。
すなわち、本発明の第2実施例による二次電池用集電体200は、ベース基材210の一面にだけ金属メッシュ層230を形成する実施例である。したがって、本発明においては、前記金属メッシュ層をベース基材の第1面及び/または第2面に形成することができる。
前記第2実施例による二次電池用集電体は、前述したものを除き、第1実施例による二次電池用集電体と同一であり得るので、以下に具体的な説明は省略する。
<発明の実施のための形態>
以下、本発明による二次電池用集電体を製造する方法を説明する。
図4は本発明による金属メッシュ製造装置のメッシュ型陰極ドラムを示す概略斜視図、図5は前記メッシュ型陰極ドラムの一部を示す断面図、図6は本発明による金属メッシュ製造用連続電鋳装置を示す概略構成図、図7は本発明による金属メッシュの製造方法を示す工程流れ図である。
まず、図4及び図5を参照すれば、本発明による金属メッシュ製造装置のメッシュ型陰極ドラム40は、回転可能になるように、中心となる回転軸41b、及び前記回転軸41bを取り囲むともに一定の幅を持つ円筒状ドラム41aを含む。
ここで、前記回転軸41bの一端部には、前記ドラム41aを回転させるために回転力を提供するモーターに連結されるチェーンが結合できる。
一方、前記ドラム40の表面には、製造しようとする形状のメッシュ42が形成される。この際、前記メッシュ42は略六角形が多数連結された網状に形成され、あたかも蜂の巣状に構成されることができる。ただ、前記メッシュの形状は、四角形、三角形、五角形などであることができる。したがって、本発明は前記メッシュの形状を限定するものではない。
前記メッシュ42はメッキしようとする電解液の成分によって単一金属または合金で構成することができ、直接前記円筒状ドラム41aの表面を加工することによって円筒状ドラム41aと一体に形成して使うとか、金属ワイヤを編んで形成される製織型(Weaving type)またはバッチ型(Batch type)に加工されるメッシュ50を前記円筒状ドラム41aの表面に付着して使うことができる。
続いて、図4及び図5を参照すれば、メッシュ42とメッシュ42の間の空間には絶縁層43が位置し、前記絶縁層は、エポキシ樹脂、テフロン系樹脂またはフッ素樹脂などのプラスチック樹脂であることができる。
ここで、メッシュとメッシュの間の空間に絶縁層43を形成することは、前述したような円筒状ドラム41aの表面に製造しようとする形状のメッシュ42を形成した後、公知のスプレー法または蒸着法によって絶縁材物質を塗布し、公知の化学的機械的研磨(CMP:Chemical Mechanical Polishing)工程でその断面を平坦化することで形成することができる。
その後、前記メッシュ型陰極ドラム40によって、電鋳工程によってメッシュ型陰極ドラムの表面のメッシュ42に金属メッシュ層(図示せず)を形成し、前記金属メッシュ層(図示せず)を剥離させることで、電鋳工程によって金属メッシュを形成することができる。
一方、前記メッシュ型陰極ドラムは電鋳マスターに相当するもので、本発明において電鋳マスターは電鋳工程によって金属メッシュ層を形成することができるように、製造しようとする金属メッシュ層の形状と対応する形状のメッシュを含むすべての部材を通称し、図4のようにドラム型であることができ、これとは異なり平板であることができる。したがって、本発明において、前記電鋳工程のための電鋳マスターはドラム型または平板型であることができる。
すなわち、本発明による電鋳マスターは、ベース板、及び前記ベース板上に形成され、製造しようとする金属メッシュ層の形状と対応する形状のメッシュを含み、前記ベース板の形状がドラム型の場合、本発明による電鋳マスターはドラム型であることができ、前記ベース板の形状が平板型の場合、本発明による電鋳マスターは平板型であることができることを意味する。
以下では、前述したようなメッシュ型陰極ドラムによって金属メッシュ層を形成することを説明する。
図6を参照すれば、本発明による金属メッシュ製造用連続電鋳装置は、メッキしようとする電解液を収容する電解槽34と、前記電解槽34の電解液に一部が浸漬されるように設置され、印加される電源によって回転するメッシュ型陰極ドラム40と、前記電解槽34の電解液に完全に浸漬されるように設置され、前記メッシュ型陰極ドラム40と対応する形状に形成され、一定の距離を維持する陽極バスケット31とを含むことができる。
前記電解液は、本発明による金属メッシュ層を形成するために、銅(Cu)、銀(Ag)、クロム(Cr)、ニッケル(Ni)、鉄(Fe)、コバルト(Co)及びこれらの合金の中で少なくとも1種の物質からなることができるが、本発明で前記電解液の種類を限定するものではない。
続いて、図6を参照すれば、前記電解槽34は中央下面が下方に穿孔された半円筒形状を持ち、このような電解槽34にはメッシュ型陰極ドラム40の表面にメッキしようとする電解液が収容されることができる。
また、前記電解槽34の下部には電解槽34から溢れる電解液を収容する補助タンク30が形成され、電解液を収容する構造は電解槽34と補助タンク30の二重構造に構成できる。
したがって、前記電解槽34には回転するメッシュ型陰極ドラム40の一部、つまり半分程度が浸漬され、後述する電解液噴射流路32から噴射される電解液によって前記電解槽34の電解液が撹拌される。すなわち、このような電解液噴射流路32の電解液噴射によって電解液が撹拌され、前記電解槽34から溢れる電解液は前記補助タンク30に収容されるように構成される。
前記電解槽34には、電解液に半分程度浸漬されて回転するメッシュ型陰極ドラム40が設置される。
前記メッシュ型陰極ドラム40は、印加される電源の陰極(−)に連結され、回転可能になるように中心となる回転軸41bと、前記回転軸41bを取り囲む一定幅の円筒状ドラム41aとからなることができる。
一方、図面には示されていないが、前記回転軸41bの一端部には整流器から陰極(−)が供給されるようにする電源供給装置が備えられ、他端部には前記円筒状ドラム41aを回転させるために回転力を提供するモーターが結合されることができる。
したがって、前記モーターに電源が印加されて回転動力が発生すれば、このような回転動力は前記回転軸41bに伝達されて前記円筒状ドラム41aを回転させることになる。
一方、図4に示したように、前記円筒状ドラム41aの表面には、製造しようとする金属メッシュに備えられる多数のホール(図2の132a、132b)と対応する形状のメッシュ42が形成されることができる。本発明の実施例において、前記メッシュ42は略六角形が多数連結される網状に形成され、あたかも蜂の巣状に構成されることができる。
これについては図4で説明したものを参照する。したがって、以下にメッシュ型陰極ドラムの具体的な説明は省略する。
前記メッシュ型陰極ドラム40の下部には不溶性陽極(+)またはチタン(Ti)から形成される陽極バスケット31が設置される。
前記陽極バスケット31は前記電解槽34の電解液に完全に浸漬され、前記メッシュ型陰極ドラム40と対応するように半分が切開された円弧状に形成され、一定距離を維持するように設置される。
前記陽極バスケット31の内側には前記電解槽34の電解液と同一成分の金属クラスタ(Cluster)33が収容できる。
前記金属クラスタ33は陽極バスケット31の内側から電解槽34の内部に離脱しないようにする離脱防止網で覆われて保管される。
また、前記金属クラスタ33は前記電解槽34の電解液と同一成分の金属体で、電解槽34の電解液に溶解することによって前記円筒状ドラム41aの表面にメッキされる電解液の量及び濃度を合わせる役目をすることができる。
したがって、前記陽極バスケット31に電流が印加されれば、前記金属クラスタ33から溶解した陽(+)イオンは前記円筒状ドラム41aの表面に移動して電着されることによってメッキされる。
前記電解槽34の下端部、より詳細に前記陽極バスケット31の下端中央には前記電解槽34の電解液を撹拌させるために電解液を噴射する電解液噴射流路32が形成されることができ、前記電解液噴射流路32は、内部が前記電解槽34の内部と連通し、長い円筒状のプラスチックパイプからなることができる。
したがって、前記電解液噴射流路32を通じて前記電解槽34の内部に電解液を噴射して供給すれば、前記電解槽34の内部の電解液は撹拌され、前記メッシュ型陰極ドラム40から発生する水素(H2)ガスを円滑に除去することができるようになる。
また、図面には示されていないが、前記連続電鋳装置には循環−フィルタリング手段をさらに備えることができ、前記循環−フィルタリング手段は補助タンク30の内部の電解液を前記電解槽34に循環させながら電解液中の異物を除去する役目をすることができる。ただ、これは一般的な構成なので、以下に具体的な説明は省略する。
続いて、図6を参照すれば、前記メッシュ型陰極ドラム40の右側上部には円筒状ドラム41aの外周面にメッキされる金属メッシュ50を剥離するためのガイドローラー51が備えられ、前記金属メッシュ50の表面を洗浄するための洗浄槽60が備えられることができる。
前記洗浄槽60の右側には巻取ローラー70が備えられることができ、前記巻取ローラー70は洗浄槽60で洗浄された金属メッシュ50を連続的に巻き取ることができる。
以下、図7を参照して、連続電鋳装置を用いて前記金属メッシュを製造する方法を説明すれば次のようである。
まず、印加電源によって前記電解槽34の電解液に電気が通電して電気分解がなされるようにし、前記電解液噴射流路32によって電解液を前記電解槽34に噴射することで電解液を撹拌させる電解液撹拌段階(S10)が行われる。ただ、本発明において、前記電解液撹拌段階は選択的な事項で、場合によって省略しても関係ない。
そして、前記電解液撹拌段階(S10)が進んだ後には、前記電解槽34の内部に設置されたメッシュ型陰極ドラム40を回転させるドラム回転段階(S20)を実施することになる。この際、前記ドラム回転段階の場合、電鋳マスターがドラム型の場合に該当する段階であり、電鋳マスターが平板型の場合は省略することができる。
その後、電解液に溶けている銅(Cu)、銀(Ag)、クロム(Cr)、ニッケル(Ni)、鉄(Fe)、コバルト(Co)及びこれらの合金の中で少なくともいずれ1種以上の物質、例えば銅(Cu)をメッシュの上面に電着させて金属メッシュ層を形成する電着段階(S30)を実施することになる。
前記電着段階(S30)における電流密度は0.1〜30mA/cm2であることができる。ただ、本発明において前記電流密度の範囲を制限するものではなく、電着しようとする物質によってその電流密度を変えることができる。
例えば、前述した電流密度の範囲のうち、0.1〜1mA/cm2の範囲は前記銅(Cu)の電着が活発に発生する範囲であることができ、3〜15mA/cm2の範囲は前記ニッケル(Ni)の電着が活発に発生する範囲であることができる。
また、金属メッシュ層の電着が前述した電流密度の範囲でより活発になされるようにするために、前記電解液の一定温度範囲内で実施することが好ましい。
例えば、前記銅(Cu)またはニッケル(Ni)は電解液の温度が10〜50℃であるときに電着が活発に進むことができる。ただ、本発明において前記電解液の温度を限定するものではない。
前述した条件で電着段階(S30)が完了した後には、前記メッシュ型陰極ドラム40の外面、より具体的にはメッシュ(図5の42)の上部に金属メッシュ層が形成される。
前記電着段階(S30)が進んだ後には、前記メッシュ型陰極ドラム40の外面、具体的にメッシュから金属メッシュ層を剥離する電着層剥離段階(S40)が行われる。
前記電着層剥離段階(S40)は、前記メッシュ型陰極ドラム40の外面に付いていた金属メッシュ層が前記ガイドローラー51の回転によって上部右側に案内されていくことで進行する。
より具体的に、PET、PC、PMMAなどのような保護フィルム(図示せず)に接着剤を塗布し、これを前記メッシュ型陰極ドラムの表面のメッシュに形成された金属メッシュ層の上部にラミネーションした後、前記保護フィルム(図示せず)及び金属メッシュ層を同時に剥離し、電鋳工程によって金属メッシュ50を形成することができる。
前記電着層剥離段階(S40)後には、前記メッシュ型陰極ドラム40から分離された金属メッシュ50を洗浄槽60の内部に浸漬させて水洗する電着層水洗段階(S50)が行われ、前記電着層水洗段階(S50)で水洗された金属メッシュ50は、巻取ローラー70に移送されて巻き取られる金属メッシュ巻取段階(S60)が遂行される。
前述したすべての段階が完了すれば、前記金属メッシュ50は巻取ローラー70に巻き取られた状態で保管可能であり、必要によって所要の長さ及び形状に切断することによって多様な分野に適用することができるのは言うまでもない。
一方、電着層剥離段階において、前記では保護フィルム(図示せず)に接着剤を塗布し、これを前記メッシュ型陰極ドラムの表面のメッシュに形成された金属メッシュ層の上部にラミネーションした後、前記保護フィルム(図示せず)及び金属メッシュ層を同時に剥離し、電鋳工程によって金属メッシュ50を形成するものを示したが、これとは異なり、別途の保護フィルムなしにメッシュ型陰極ドラムのメッシュから金属メッシュ層のみを分離することもできる。この場合、金属メッシュ層の厚さが薄くて工程上取扱いが難しいので、前記電着層水洗段階(S50)で水洗された金属メッシュ50を別途の保護フィルムに付着して使うことも可能であろう。
以上のように、本発明によれば、金属メッシュ製造用連続電鋳装置によって金属メッシュ層を形成することができ、形成された金属メッシュ層は前述したような集電体の金属メッシュ層として使用可能である。
図8〜図11は本発明による二次電池用集電体を製造する方法を説明するための断面図である。以下、本発明による二次電池用集電体を製造する方法は前述した図2の本発明の第1実施例による二次電池用集電体を製造する方法を基準に説明する。
まず、図8を参照すれば、前述したような金属メッシュ製造装置によって金属メッシュ層130を製造する。
一方、前記では金属メッシュ層を連続電鋳装置による電鋳工法で製造することを説明したが、これとは異なり、織造または機械加工法によっても金属メッシュ層を製造することができる。したがって、本発明において前記金属メッシュ層を製造する方法を限定するものではない。
ここで、前記金属メッシュ層130の幅(d1)は1〜500μmで、前記金属メッシュ層の厚さ(d2)は1〜500μmであることができる。また、金属メッシュパターンと金属メッシュパターン間の間隔、つまり金属メッシュパターン131の間に位置するホール132の大きさは1μm〜3mmであることができるが、本発明にてこれらの数値を限定するものではない。
ついで、図9を参照すれば、ベース基材110の第1面に第1接着層120aを形成し、前記ベース基材110の第2面に第2接着層120bを形成する。
前記第1接着層120a及び第2接着層120bはソルダー層であることができ、前記ソルダー層は公知の電解メッキ法または無電解メッキ法などによって形成することができる。ただ、本発明が前記ソルダー層の形成方法を限定するものではない。
ここで、前記ベース基材110の厚さは1〜100μmで、前記第1接着層または前記第2接着層の厚さは1〜20μmであることができ、ベース基材と第1接着層及び第2接着層の厚さ(d3)は2〜120μmであることができるが、本発明がこれらの数値を限定するものではない。
ついで、図10を参照すれば、前記第1接着層120a上に第1金属メッシュ層130aを位置させ、前記第2接着層120b上に第2金属メッシュ層130bを位置させた後、圧着ローラーによって、前記第1金属メッシュ層及び第2金属メッシュ層をそれぞれ第1接着層及び第2接着層上に圧着させる。
この際、前記第1金属メッシュ層及び第2金属メッシュ層を圧着させるに際して、接着層と金属メッシュ層の接着特性を向上させるため、一定温度に加熱することが好ましく、前記一定温度は150〜500℃であることができる。
これにより、本発明による金属メッシュ層を含む電池用集電体を製造することができる。
すなわち、図11に示したように、本発明の第1実施例による二次電池用集電体100は、ベース基材110の第1面及び第2面にそれぞれ形成される金属メッシュ層130a、130bを含み、前記金属メッシュ層はそれぞれ複数の金属メッシュパターン131a、131b及び金属メッシュパターンの間に位置するホール132a、132bを含んでいる。この際、前記二次電池用集電体100は、前記ベース基材と金属メッシュ層を付着するための接着層120a、120bをさらに含んでいる。
以下では本発明による二次電池用集電体を製造する方法をより具体的に説明する。
図12は本発明の第1実施例による二次電池用集電体を製造するための概略構成図、図13は本発明の第1実施例による二次電池用集電体を製造する方法を示す工程流れ図、図14は本発明の第2実施例による二次電池用集電体を製造するための概略構成図である。ただ、本発明の第2実施例による二次電池用集電体を製造する方法は、後述するものを除き、前述した第1実施例の製造方法と同一であることができ、具体的な工程流れ図は後述する図13を参照する。
まず、図12及び図13を参照すれば、本発明の第1実施例による二次電池用集電体を製造する方法は、ベース基材供給部610から準備したベース基材611を提供する(S100)。
前記ベース基材611は前記集電体が陽極集電体であるかあるいは陰極集電体であるかによって違うことができるもので、これは、前述したようであるので、以下に具体的な説明は省略する。
ついで、前記ベース基材を前処理する(S110)。
この前処理は一般的な化学的前処理法であることができ、前記化学的前処理法は、酸洗及び脱脂といった、酸性またはアルカリ性の溶液に対象材、つまりベース基材を浸漬させたり、あるいはこのような溶液を対象材に噴霧して金属材表面の油、汚染物、及び不純物などを除去するという方法であることができる。
本発明において、前記前処理は前処理溶液を収容した前処理用水槽601に前記ベース基材を浸漬させる方法による化学的前処理法であることができる。ただ、本発明が前処理方法を限定するものではなく、必要によって前記前処理工程は省略することができる。
ついで、前処理された前記ベース基材を水洗する第1水洗段階を進める(S120)。
前記第1水洗段階は前処理工程で使用された前処理溶液などを除去するための工程で、水洗溶液を収容した第1水洗用水槽602に前記ベース基材を浸漬させる方法によることができる。ただ、本発明が水洗する方法を限定するものではなく、必要によって前記第1水洗工程は省略することができる。
ついで、前記ベース基材上に接着層を形成する(S130)。
前記接着層はソルダー層であることができ、前記ソルダー層はメッキ液を含むメッキ用水槽603に前記ベース基材を浸漬させる公知の電解メッキ法または無電解メッキ法などによって形成することができる。ただ、本発明が前記ソルダー層の形成方法を限定するものではない。
この際、前記ベース基材の第1面及び第2面にそれぞれソルダー層が形成されることができる。
ついで、前記接着層が形成されたベース基材612を水洗する第2水洗段階を進める(S140)。
前記第2水洗段階は接着層形成工程で使用されたメッキ溶液などを水洗するための工程であり、水洗溶液を収容した第2水洗用水槽604に前記ベース基材を浸漬させる方法によることができる。ただ、本発明が水洗する方法を限定するものではなく、必要によって前記第2水洗工程は省略することができる。
ついで、前記接着層が形成されたベース基材を乾燥する段階を進める(S150)。
前記乾燥段階は熱風乾燥炉605内で行われる熱風乾燥であることができる。ただ、本発明が前記乾燥方法を限定するものではなく、必要によって前記乾燥工程は省略することができる。
続いて、図12及び図13を参照すれば、前述したような金属メッシュ製造装置によって金属メッシュ層621を製造し、金属メッシュ層を提供する(S160)。
この際、前述したように、前記金属メッシュ層は金属メッシュパターン及び金属メッシュパターンの間のホールを含むことができる。これは前述したようなもので、以下に具体的な説明は省略する。
一方、図12に示すように、本発明の第1実施例による二次電池用集電体においては、前記金属メッシュ層を前記ベース基材の第1面及び第2面に供給するため、金属メッシュ層の供給部620a、620bがベース基材の第1面及び第2面にそれぞれ位置することができる。
ついで、接着層を含むベース基材の前記接着層上に前記金属メッシュ層を位置させ、圧着ローラー630a、630bでこれを圧着させる(S170)。
この際、本発明の第1実施例による二次電池用集電体においては、ベース基材の第1面に位置する第1接着層上に前記金属メッシュ層第1供給部620aから提供された第1金属メッシュ層を位置させ、ベース基材の第2面に位置する第2接着層上に前記金属メッシュ層第2供給部620bから提供された第2金属メッシュ層を位置させた後、圧着ローラーで前記第1金属メッシュ層及び第2金属メッシュ層をそれぞれ第1接着層及び第2接着層上に圧着させることができる。
この際、前記第1金属メッシュ層及び第2金属メッシュ層を圧着させるに際して、接着層と金属メッシュ層の接着特性を向上させるため、一定温度に加熱することが好ましく、前記一定温度は150〜500℃であることができる。
これにより、本発明の第1実施例による金属メッシュ層を含む電池用集電体を製造することができる。
すなわち、図11に示したように、本発明の第1実施例による二次電池用集電体631はベース基材の第1面及び第2面にそれぞれ形成される金属メッシュ層を含み、前記金属メッシュ層はそれぞれ複数の金属メッシュパターン及び金属メッシュパターンの間に位置するホールを含んでいる。この際、二次電池用集電体631は、前記ベース基材と金属メッシュ層を付着するための接着層をさらに含んでいる。
ついで、図14を参照すれば、本発明の第2実施例による二次電池用集電体を製造する方法は、ベース基材供給部710から準備したベース基材711を提供する。
ついで、前記ベース基材を前処理する。
前記前処理は、前処理溶液を収容した前処理用水槽701に前記ベース基材を浸漬させる方法による化学的前処理法であることができる。
ついで、前処理された前記ベース基材を水洗する第1水洗段階を進める。
前記第1水洗段階は、水洗溶液を収容した第1水洗用水槽702に前記ベース基材を浸漬させる方法によることができる。
ついで、前記ベース基材上に接着層を形成する。
前記接着層はソルダー層であることができ、前記ソルダー層はメッキ液を含むメッキ用水槽703に前記ベース基材を浸漬させる方法といった公知の電解メッキ法または無電解メッキ法などによって形成することができる。
この際、前記ベース基材の第1面及び第2面のいずれか一面、例えば第1面にソルダー層が形成されることができる。これは前記ベース基材の第2面に別途の保護フィルムを付着することにより、ベース基材の第2面にはソルダー層を形成しないことができる。
ついで、前記接着層が形成されたベース基材712を水洗する第2水洗段階を進める。
前記第2水洗段階は接着層形成工程で使用されたメッキ溶液などを水洗するための工程で、水洗溶液を収容した第2水洗用水槽604に前記ベース基材を浸漬させる方法によることができる。
ついで、前記接着層が形成されたベース基材を乾燥する段階を進める。
前記乾燥段階は熱風乾燥炉705内で行われる熱風乾燥であることができる。
続いて、図14を参照すれば、前述したような金属メッシュ製造装置によって金属メッシュ層721を製造し、金属メッシュ層を提供する。
この際、前述したように、前記金属メッシュ層は金属メッシュパターン及び金属メッシュパターンの間のホールを含むことができる。これは前述したようであるので、以下に具体的な説明は省略する。
一方、図14に示すように、本発明の第2実施例による二次電池用集電体においては、前記金属メッシュ層を前記ベース基材の第1面及び第2面のいずれか一面、例えば第1面に供給するため、金属メッシュ層の供給部720aがベース基材の第1面にだけ位置することができる。
前述したように、二次電池において、例えば陽極は陽極集電体の片面または両面に陽極活物質を塗布することができる。
すなわち、本発明の第2実施例による二次電池用集電体の製造方法は、ベース基材の一面にだけ金属メッシュ層を形成する実施例である。したがって、本発明は前記金属メッシュ層をベース基材の第1面及び/または第2面に形成することができる。
ついで、接着層を含むベース基材の前記接着層上に、前記金属メッシュ層を位置させ、圧着ローラー730a、730bでこれを圧着させる。
この際、本発明の第2実施例による二次電池用集電体においては、ベース基材の第1面に位置する第1接着層上に前記金属メッシュ層第1供給部720aから提供された第1金属メッシュ層を位置させた後、圧着ローラーによって前記第1金属メッシュ層を第1接着層上に圧着させることができる。
この際、前記第1金属メッシュ層を圧着させるに際して、接着層と金属メッシュ層の接着特性を向上させるため、一定温度に加熱することが好ましく、前記一定温度は150〜500℃であることができる。
これにより、本発明の第2実施例による金属メッシュ層を含む電池用集電体を製造することができる。
すなわち、図3に示したように、本発明の第2実施例による二次電池用集電体731は、ベース基材の第1面に形成される金属メッシュ層を含み、前記金属メッシュ層は複数の金属メッシュパターン及び金属メッシュパターンの間に位置するホールを含んでいる。この際、前記二次電池用集電体731は、前記ベース基材と金属メッシュ層を付着するための接着層をさらに含んでいる。
図15は本発明の第1実施例の変形例による二次電池用集電体を製造するための概略構成図、図16は本発明の第1実施例の変形例による二次電池用集電体を製造する方法を示す工程流れ図、図17は本発明の第2実施例の変形例による二次電池用集電体を製造するための概略構成図である。ただ、本発明の第1実施例の変形例による二次電池用集電体を製造する方法は前述した第1実施例の製造方法と同一であることができる。また、本発明の第2実施例の変形例による二次電池用集電体を製造する方法は、後述することを除き、前述した第1実施例の変形例の製造方法と同一であることができ、具体的な工程流れ図は後述する図16を参照する。
まず、図15及び図16を参照すれば、本発明の第1実施例の変形例による二次電池用集電体を製造する方法は、ベース基材供給部810から準備したベース基材811を提供する(S200)。
ついで、前記ベース基材を前処理する(S210)。
前記前処理は前処理溶液を収容した前処理用水槽801に前記ベース基材を浸漬させる方法による化学的前処理法であることができる。
ついで、前処理された前記ベース基材を水洗する第1水洗段階を進める(S220)。
前記第1水洗段階は水洗溶液を収容した第1水洗用水槽802に前記ベース基材を浸漬させる方法によることができる。
ついで、前記ベース基材上に接着層を形成する(S230)。
前記接着層はソルダー層であることができ、前記ソルダー層はメッキ液を含むメッキ用水槽803に前記ベース基材を浸漬させる方法といった公知の電解メッキ法または無電解メッキ法などによって形成することができる。
この際、前記ベース基材の第1面及び第2面にそれぞれソルダー層が形成されることができる。
ついで、前記接着層が形成されたベース基材812を水洗する第2水洗段階を進める(S240)。
前記第2水洗段階は水洗溶液を収容した第2水洗用水槽804に前記ベース基材を浸漬させる方法によることができる。
ついで、前記接着層が形成されたベース基材を乾燥する段階を進める(S250)。
前記乾燥段階は熱風乾燥炉805内で行われる熱風乾燥であることができる。
続いて、図15及び図16を参照すれば、前述したような金属メッシュ製造装置によって保護フィルムを含む金属メッシュ層821を製造し、保護フィルムを含む金属メッシュ層を提供する(S260)。
前述したように、金属メッシュ層を製造する電着層剥離段階において、保護フィルムに接着剤を塗布し、これを前記メッシュ型陰極ドラムの表面のメッシュに形成された金属メッシュ層の上部にラミネーションした後、前記保護フィルム及び金属メッシュ層を同時に剥離することができる。
また、これとは異なり、別途の保護フィルムなしにメッシュ型陰極ドラムのメッシュから金属メッシュ層のみを分離することもできる。この場合、工程上容易な取扱いのために、電着層水洗段階で水洗された金属メッシュを別途の保護フィルムに付着して使うこともできる。
本発明の第1実施例の変形例による二次電池用集電体の製造方法は、このような保護フィルムを含む金属メッシュ層を使ったものに該当する。
続いて、図15及び図16を参照すれば、前述したように、前記金属メッシュ層は金属メッシュパターン及び金属メッシュパターンの間のホールを含むことができる。これは前述したようであるので、以下に具体的な説明は省略する。
一方、図15に示すように、本発明の第1実施例の変形例による二次電池用集電体においては、前記金属メッシュ層を前記ベース基材の第1面及び第2面に供給するため、金属メッシュ層の供給部820a、820bがベース基材の第1面及び第2面にそれぞれ位置することができる。
ついで、接着層を含むベース基材の前記接着層上に前記金属メッシュ層を位置させ、圧着ローラー830a、830bでこれを圧着させる(S270)。
前記接着層に前記金属メッシュ層を位置させるに際して、前記保護フィルムが位置する反対面の金属メッシュ層を前記接着層上に位置させる。
この際、本発明の第1実施例の変形例による二次電池用集電体においては、ベース基材の第1面に位置する第1接着層上に前記金属メッシュ層第1供給部820aから提供された第1金属メッシュ層を位置させ、ベース基材の第2面に位置する第2接着層上に前記金属メッシュ層第2供給部820bから提供された第2金属メッシュ層を位置させた後、圧着ローラーで前記第1金属メッシュ層及び第2金属メッシュ層をそれぞれ第1接着層及び第2接着層上に圧着させることができる。
この際、前記第1金属メッシュ層及び第2金属メッシュ層を圧着させるに際して、接着層と金属メッシュ層の接着特性を向上させるため、一定温度に加熱することが好ましく、前記一定温度は150〜500℃であることができる。
一方、S270段階まで進んだ二次電池用集電体831は、金属メッシュ層が保護フィルムを含んでいるので、接着層と接着しなかった金属メッシュ層の反対面には保護フィルムが含まれている。
したがって、本発明の第1実施例の変形例による二次電池用集電体の製造方法は、最終使用の際、前記金属メッシュ層から保護フィルムを除去する(S280)。
一方、第1実施例に比べ、前記第1実施例の変形例は金属メッシュ層の上部、より具体的には、接着層と接着しなかった金属メッシュ層の反対面の上部に、保護フィルムが含まれているので、二次電池用集電体の保護特性及び保管特性が向上することができる。
これにより、本発明の第1実施例の変形例による金属メッシュ層を含む電池用集電体を製造することができる。
ついで、図17を参照すれば、本発明の第2実施例の変形例による二次電池用集電体を製造する方法は、ベース基材供給部910から準備したベース基材911を提供する。
ついで、前記ベース基材を前処理する。
前記前処理は、前処理溶液を収容した前処理用水槽901に前記ベース基材を浸漬させる方法による化学的前処理法であることができる。
ついで、前処理された前記ベース基材を水洗する第1水洗段階を進める。
前記第1水洗段階は水洗溶液を収容した第1水洗用水槽902に前記ベース基材を浸漬させる方法によることができる。
ついで、前記ベース基材上に接着層を形成する。
前記接着層はソルダー層であることができ、前記ソルダー層はメッキ液を含むメッキ用水槽903に前記ベース基材を浸漬させる方法のような公知の電解メッキ法または無電解メッキ法などによって形成することができる。
この際、前記ベース基材の第1面及び第2面のいずれか一面、例えば第1面にソルダー層が形成されることができる。これは前記ベース基材の第2面に別途の保護フィルムを付着することにより、ベース基材の第2面にはソルダー層を形成しないこともできる。
ついで、前記接着層が形成されたベース基材を水洗する第2水洗段階を進める。
前記第2水洗段階は接着層形成工程で使用されたメッキ溶液などを水洗するための工程で、水洗溶液を収容した第2水洗用水槽904に前記ベース基材を浸漬させる方法によることができる。
ついで、前記接着層が形成されたベース基材を乾燥する段階を進める。
前記乾燥段階は熱風乾燥炉905内で行われる熱風乾燥であることができる。
続いて、図17を参照すれば、前述したような金属メッシュ製造装置によって保護フィルムを含む金属メッシュ層921を製造し、保護フィルムを含む金属メッシュ層を提供する。
この際、前述したように、前記金属メッシュ層は金属メッシュパターン及び金属メッシュパターンの間のホールを含むことができる。これは前述したようであるので、以下に具体的な説明は省略する。
一方、図17に示すように、本発明の第2実施例の変形例による二次電池用集電体においては、前記金属メッシュ層を前記ベース基材の第1面及び第2面のいずれか一面、例えば第1面に供給するため、金属メッシュ層の供給部920aがベース基材の第1面にだけ位置することができる。
前述したように、二次電池において、例えば陽極は陽極集電体の片面または両面に陽極活物質を塗布することができる。
すなわち、本発明の第2実施例の変形例による二次電池用集電体の製造方法はベース基材の一面にだけ金属メッシュ層を形成する実施例である。したがって、本発明は前記金属メッシュ層をベース基材の第1面及び/または第2面に形成することができる。
ついで、接着層を含むベース基材の前記接着層上に、前記金属メッシュ層を位置させ、圧着ローラー930a、930bでこれを圧着させる。
この際、本発明の第2実施例の変形例による二次電池用集電体においては、ベース基材の第1面に位置する第1接着層上に前記金属メッシュ層第1供給部920aから提供された第1金属メッシュ層を位置させた後、圧着ローラーで前記第1金属メッシュ層を第1接着層上に圧着させることができる。
この際、前記第1金属メッシュ層を圧着させるに際して、接着層と金属メッシュ層の接着特性を向上させるため、一定温度に加熱することが好ましく、前記一定温度は150〜500℃であることができる。
一方、前述したように、前記段階まで進んだ二次電池用集電体931は金属メッシュ層が保護フィルムを含んでいるので、接着層と接着しなかった金属メッシュ層の反対面には保護フィルムが含まれている。
したがって、本発明の第2実施例の変形例による二次電池用集電体の製造方法は、最終使用の際、前記金属メッシュ層から保護フィルムを除去する。
一方、第2実施例に比べ、前記第2実施例の変形例は金属メッシュ層の上部、より具体的に接着層と接着しなかった金属メッシュ層の反対面の上部に保護フィルムが含まれているので、二次電池用集電体の保護特性及び保管特性が向上することができる。
これにより、本発明の第2実施例の変形例による金属メッシュ層を含む電池用集電体を製造することができる。
図18は本発明による金属メッシュ層の一例を示す実写真、図19は本発明による金属メッシュ層の他の例を示す実写真である。
図18のように、本発明による金属メッシュ層の平面形状は略四角形であることができ、あるいは図19のように、本発明による金属メッシュ層の平面形状は略六角形であることができる。
前述したように、本発明による金属メッシュ層を金属メッシュ製造用連続電鋳装置によって製造する場合、前記連続電鋳装置は円筒状ドラムを含み、前記円筒状ドラムの表面に形成されたメッシュの形態によって前記金属メッシュ層の形状が決定されることができる。
すなわち、連続電鋳装置の円筒状ドラムの表面には製造しようとする形状のメッシュが形成される。この際、前記メッシュは略六角形が多数連結される網状に形成されてあたかも蜂の巣状に構成されることができ、さらに四角形、三角形、五角形などの形状に形成されることができる。前記メッシュの形状が六角形の場合、前記金属メッシュ層の平面形状も六角形になり、前記メッシュの形状が四角形の場合、前記金属メッシュ層の平面形状も四角形になることができる。ただ、本発明が前記金属メッシュ層の形状を限定するものではない。
図20は本発明の第3実施例による二次電池用集電体を示す断面図、図21は本発明の第4実施例による二次電池用集電体を示す断面図、図22は本発明の第5実施例による二次電池用集電体を示す断面図である。
ここで、第3実施例〜第5実施例による二次電池用集電体は、後述するものを除き、前述した第1実施例による二次電池用集電体と同一であることができる。
まず、図20を参照すれば、本発明の第3実施例による二次電池用集電体300はベース基材110の第1面及び第2面にそれぞれ形成される金属メッシュ層330a、330bを含み、前記金属メッシュ層はそれぞれ複数の金属メッシュパターン331a、331b及び金属メッシュパターンの間に位置するホール332a、332bを含んでいる。この際、前記二次電池用集電体300は、前記ベース基材と金属メッシュ層を付着するための接着層120a、120bをさらに含んでいる。
ここで、本発明の第3実施例による二次電池用集電体は、第1実施例に比べ、金属メッシュパターンの形状が異なるものであり得る。
より具体的には、第1金属メッシュ層330aの第1金属メッシュパターン331aは下端部331a2及び上端部331a1を含み、第2金属メッシュ層330bの第2金属メッシュパターン331bは下端部331b2及び上端部331b1を含む。この際、それぞれの上端部331a1、331b1の幅はそれぞれの下端部331a2、331b2の幅より大きいことを特徴とする。
すなわち、本発明は、上端部331a1、331b1の幅を下端部331a2、331b2の幅より大きく形成することにより、ホール332a、332bを通じて金属メッシュ層上に塗布される活物質の脱離をより効率よく防止することができる。
一方、本発明において、上端部と下端部の基準はそれぞれの金属メッシュ層が接合されるベース基材の面を基準とするものである。すなわち、第1金属メッシュパターンはベース基材の第1面を基準に上端部と下端部を区分することができ、第2金属メッシュパターンはベース基材の第2面を基準に上端部と下端部を区分することができる。
ついで、図21を参照すれば、本発明の第4実施例による二次電池用集電体400はベース基材110の第1面及び第2面にそれぞれ形成される金属メッシュ層430a、430bを含み、前記金属メッシュ層はそれぞれ複数の金属メッシュパターン431a、431b及び金属メッシュパターンの間に位置するホール432a、432bを含んでいる。この際、前記二次電池用集電体400は、前記ベース基材と金属メッシュ層を付着するための接着層120a、120bを含んでいる。
ここで、本発明の第4実施例による二次電池用集電体は、第1実施例に比べ、金属メッシュパターンの形状を異なるものとすることができる。
より具体的には、第1金属メッシュ層430aの第1金属メッシュパターン431aは下端部431a2及び上端部431a1を含み、第2金属メッシュ層430bの第2金属メッシュパターン431bは下端部431b2及び上端部431b1を含む。この際、それぞれの上端部431a1、431b1の幅はそれぞれの下端部431a2、431b2の幅より大きいことを特徴とする。
すなわち、本発明は、上端部431a1、431b1の幅を下端部431a2、431b2の幅より大きく形成することにより、ホール432a、432bを通じて金属メッシュ層上に塗布される活物質の脱離をより効率よく防止することができる。
ここで、図21に示したように、本発明の第4実施例による二次電池用集電体は金属メッシュパターンの下端部から上端部に行くほど幅が増加する形態であることができる。これにより、金属メッシュ層上に塗布される活物質の脱離をより効率よく防止するとともに、活物質が塗布されることができる空間を最大に確保することにより、二次電池の容量を増大させることができる。
一方、本発明において、上端部と下端部の基準はそれぞれの金属メッシュ層が接合されるベース基材の面を基準とするものである。すなわち、第1金属メッシュパターンはベース基材の第1面を基準に上端部と下端部を区分することができ、第2金属メッシュパターンはベース基材の第2面を基準に上端部と下端部を区分することができる。
ついで、図22を参照すれば、本発明の第5実施例による二次電池用集電体500はベース基材110の第1面及び第2面にそれぞれ形成される金属メッシュ層530a、530bを含み、前記金属メッシュ層はそれぞれ複数の金属メッシュパターン531a、531b及び金属メッシュパターンの間に位置するホール532a、532bを含んでいる。この際、前記二次電池用集電体500は、前記ベース基材と金属メッシュ層を付着するための接着層120a、120bをさらに含んでいる。
ここで、本発明の第5実施例による二次電池用集電体は、第1実施例に比べ、金属メッシュパターンの形状を異なるものとするができる。
より具体的には、第1金属メッシュ層530aの第1金属メッシュパターン531aは下端部531a2及び上端部531a1を含み、第2金属メッシュ層530bの第2金属メッシュパターン531bは下端部531b2及び上端部531b1を含む。この際、それぞれの上端部531a1、531b1の幅はそれぞれの下端部531a2、531b2の幅より小さいことを特徴とする。
すなわち、本発明は上端部531a1、531b1の幅を下端部531a2、531b2の幅より小さく形成することにより、ホール532a、532bを通じて金属メッシュ層上に塗布される活物質の塗布をより容易に成し得る。
この際、図22には前記上端部531a1、531b1の断面形状が半円形に示されているが、上端部の幅が下端部の幅より小さく形成される範囲内で、前記上端部の断面形状が制限なしに変形可能である。
一方、本発明において、上端部と下端部の基準はそれぞれの金属メッシュ層が接合されるベース基材の面を基準とするものである。すなわち、第1金属メッシュパターンはベース基材の第1面を基準に上端部と下端部を区分することができ、第2金属メッシュパターンはベース基材の第2面を基準に上端部と下端部を区分することができる。
図23は本発明の第3実施例による二次電池用集電体の金属メッシュパターンの断面を示す写真、図24は本発明の第4実施例による二次電池用集電体の金属メッシュパターンの断面を示す写真、図25は本発明の第5実施例による二次電池用集電体の金属メッシュパターンの断面を示す写真である。
図23〜図25に示したように、金属メッシュ層330a、430a、530aの金属メッシュパターンの形状が、前述した図20〜図22で説明したように製造されることができる。
図26は本発明の第6実施例による二次電池用集電体を示す断面図である。この際、第6実施例による二次電池用集電体は、後述するものを除き、前述した第1実施例による二次電池用集電体と同一であることができる。
図26を参照すれば、本発明の第6実施例による二次電池用集電体600は、ベース基材110の第1面及び第2面にそれぞれ形成される金属メッシュ層130a、130bを含み、前記金属メッシュ層はそれぞれ複数の金属メッシュパターン131a、131b及び金属メッシュパターンの間に位置するホール132a、132bを含み、前記ベース基材と金属メッシュ層を付着するための接着層を含んでいる。
この際、本発明の第6実施例による二次電池用集電体は、第1実施例に比べ、接着層の構造を異なるものとするできる。
すなわち、図26に示したように、前記接着層は前記ベース基材110の第1面及び第2面にそれぞれ位置する第1接着層120a、120b及び前記金属メッシュ層130a、130b上にそれぞれ位置する第2接着層140a、140bを含み、第1接着層120a、120b及び第2接着層140a、140bの付着によって前記ベース基材と前記金属メッシュ層が付着されることができる。
図27は本発明の第6実施例による二次電池用集電体を製造するための概略構成図、図28は本発明の第6実施例による二次電池用集電体を製造する方法を示す工程流れ図である。この際、第6実施例による二次電池用集電体の製造方法は、後述するものを除き、前述した第1実施例による二次電池用集電体の製造方法と同一であることができる。
図27及び図28を参照すれば、本発明の第6実施例による二次電池用集電体を製造する方法は、ベース基材供給部1010から準備したベース基材1011を提供する(S300)。
前記ベース基材1011は、前記集電体が陽極集電体であるかまたは陰極集電体であるかによって変わることができるもので、これは前述したようであるので、以下に具体的な説明は省略する。
ついで、前記ベース基材を前処理する(S310)。
前記前処理は、前処理溶液を収容した前処理用水槽1001に前記ベース基材を浸漬させる方法による化学的前処理法であることができる。
ついで、前処理された前記ベース基材を水洗する第1水洗段階を進める(S320)。
前記第1水洗段階は、水洗溶液を収容した第1水洗用水槽2602に前記ベース基材を浸漬させる方法によることができる。
ついで、前記ベース基材上に第1接着層を形成する(S330)。
前記第1接着層はソルダー層であることができ、前記ソルダー層はメッキ液を含むメッキ用水槽1003に前記ベース基材を浸漬させる方法のような公知の電解メッキ法または無電解メッキ法などによって形成することができる。
この際、前記ベース基材の第1面及び第2面にそれぞれソルダー層が形成されることができる。
ついで、前記第1接着層が形成されたベース基材1012を水洗する第2水洗段階を進める(S340)。
前記第2水洗段階は、水洗溶液を収容した第2水洗用水槽1004に前記ベース基材を浸漬させる方法によることができる。
ついで、前記第1接着層が形成されたベース基材を乾燥する段階を進める(S350)。
前記乾燥段階は熱風乾燥炉1005内で行われる熱風乾燥であることができる。
続いて、図27及び図28を参照すれば、前述したような金属メッシュ製造装置によって金属メッシュ層1021を製造し、金属メッシュ層を提供する(S360)。
この際、前述したように、前記金属メッシュ層は金属メッシュパターン及び金属メッシュパターンの間のホールを含むことができるが、これは前述したようであるので、以下に具体的な説明は省略する。
一方、図27に示すように、本発明の第6実施例による二次電池用集電体は、前記金属メッシュ層を前記ベース基材の第1面及び第2面に供給するため、金属メッシュ層の供給部1020a、1020bがベース基材の第1面及び第2面にそれぞれ位置することができる。
ついで、前記金属メッシュ層を前処理する(S361)。
前記前処理は一般的な化学的前処理法であることができ、前記化学的前処理法は、酸洗及び脱脂のように、酸性またはアルカリ性の溶液に対象材、つまり金属メッシュ層を浸漬させるか、あるいはこのような溶液を対象材に噴霧して金属材表面の油、汚染物、及び不純物などを除去する方法であることができる。
本発明において、前記前処理は前処理溶液を収容した前処理用水槽1021a、1021bに前記金属メッシュ層を浸漬させる方法による化学的前処理法であることができる。ただ、本発明が前処理する方法を限定するものではなく、必要によって前記前処理工程は省略することができる。
ついで、前処理された前記金属メッシュ層を水洗する第1水洗段階を進める(S362)。
前記第1水洗段階は前処理工程で使用された前処理溶液などを除去するための工程で、水洗溶液を収容した第1水洗用水槽1022a、1022bに前記金属メッシュ層を浸漬させる方法によることができる。ただ、本発明が水洗する方法を限定するものではなく、必要によって前記第1水洗工程は省略することができる。
ついで、前記金属メッシュ層上に第2接着層を形成する(S363)。
前記接着層はソルダー層であることができ、前記ソルダー層はメッキ液を含むメッキ用水槽1023a、1023bに前記金属メッシュ層を浸漬させる方法のような公知の電解メッキ法または無電解メッキ法などによって形成することができる。ただ、本発明が前記ソルダー層の形成方法を限定するものではない。
ついで、前記第2接着層が形成された金属メッシュ層1022を水洗する第2水洗段階を進める(S364)。
前記第2水洗段階は接着層形成工程で使用されたメッキ溶液などを水洗するための工程で、水洗溶液を収容した第2水洗用水槽1024a、1024bに前記金属メッシュ層を浸漬させる方法によることができる。ただ、本発明が水洗する方法を限定するものではなく、必要によって前記第2水洗工程は省略することができる。
ついで、前記第2接着層が形成された金属メッシュ層を乾燥する段階を進める(S365)。
前記乾燥段階は熱風乾燥炉1025a、1025b内で行われる熱風乾燥であることができる。ただ、本発明が前記乾燥方法を限定するものではなく、必要によって前記乾燥工程は省略することができる。
ついで、第1接着層を含むベース基材と第2接着層を含む金属メッシュ層を配置する。この際、前記第1接着層上に前記第2接着層を位置させ、圧着ローラー1030a、1030bでこれを圧着させる(S370)。
この際、前記第1接着層及び第2接着層を圧着させるに際して、接着特性を向上させるため、一定温度に加熱することが好ましく、前記一定温度は150〜500℃であることができる。
これにより、本発明の第6実施例による金属メッシュ層を含む電池用集電体を製造することができる。
すなわち、図26に示したように、本発明の第6実施例による二次電池用集電体1031は、前記接着層が前記ベース基材の第1面及び第2面にそれぞれ位置する第1接着層及び前記金属メッシュ層上にそれぞれ位置する第2接着層を含み、第1接着層と第2接着層の付着によって、前記ベース基材と前記金属メッシュ層が付着されることができる。
一方、図面に示されていないが、本発明の第6実施例においても、前述した第1実施例と同様に、ベース基材の第1面及び第2面のいずれか一面にだけ金属メッシュ層が位置することができる。
図29は本発明の第6実施例の変形例による二次電池用集電体を製造するための概略構成図であり、図30は本発明の第6実施例の変形例による二次電池用集電体を製造する方法を示す工程流れ図である。ただ、本発明の第6実施例の変形例による二次電池用集電体を製造する方法は、前述した第6実施例を製造する方法と同一であることができる。
図29及び図30を参照すれば、本発明の第6実施例の変形例による二次電池用集電体を製造する方法は、ベース基材供給部1110から準備したベース基材1111を提供する(S400)。
ついで、前記ベース基材を前処理する(S410)。
前記前処理は前処理溶液を収容した前処理用水槽1101に前記ベース基材を浸漬させる方法による化学的前処理法であることができる。
ついで、前処理された前記ベース基材を水洗する第1水洗段階を進める(S420)。
前記第1水洗段階は水洗溶液を収容した第1水洗用水槽1102に前記ベース基材を浸漬させる方法によることができる。
ついで、前記ベース基材上に第1接着層を形成する(S430)。
前記第1接着層はソルダー層であることができ、前記ソルダー層はメッキ液を含むメッキ用水槽1103に前記ベース基材を浸漬させる方法のような公知の電解メッキ法または無電解メッキ法などによって形成することができる。
この際、前記ベース基材の第1面及び第2面にそれぞれソルダー層が形成されることができる。
ついで、前記第1接着層が形成されたベース基材1112を水洗する第2水洗段階を進める(S440)。
前記第2水洗段階は水洗溶液を収容した第2水洗用水槽1104に前記ベース基材を浸漬させる方法によることができる。
ついで、前記接着層が形成されたベース基材を乾燥する段階を進める(S450)。
前記乾燥段階は熱風乾燥炉1105内で行われる熱風乾燥であることができる。
続いて、図29及び図30を参照すれば、前述したような金属メッシュ製造装置によって保護フィルムを含む金属メッシュ層1121を製造し、保護フィルムを含む金属メッシュ層を提供する(S460)。
前述したように、金属メッシュ層を製造する電着層剥離段階において、保護フィルムに接着剤を塗布し、これを前記メッシュ型陰極ドラムの表面のメッシュに形成された金属メッシュ層の上部にラミネーションした後、前記保護フィルム及び金属メッシュ層を同時に剥離することができる。
また、これとは異なり、別途の保護フィルムなしにメッシュ型陰極ドラムのメッシュから金属メッシュ層のみを分離することもできる。この場合、工程上容易な取扱いのために、電着層水洗段階で水洗された金属メッシュを別途の保護フィルムに付着して使うこともできる。
本発明の第6実施例の変形例による二次電池用集電体の製造方法はこのような保護フィルムを含む金属メッシュ層を使ったものに相当する。
続いて、図29及び図30を参照すれば、前述したように、前記金属メッシュ層は金属メッシュパターン及び金属メッシュパターンの間のホールを含むことができる。これは前述したようであるので、以下に具体的な説明は省略する。
一方、図29に示すように、本発明の第6実施例の変形例による二次電池用集電体は、前記金属メッシュ層を前記ベース基材の第1面及び第2面に供給するため、金属メッシュ層の供給部1120a、1120bがベース基材の第1面及び第2面にそれぞれ位置することができる。
ついで、前記金属メッシュ層を前処理する(S461)。
前記前処理は前処理溶液を収容した前処理用水槽1121a、1121bに前記金属メッシュ層を浸漬させる方法による化学的前処理法であることができる。
ついで、前処理された前記金属メッシュ層を水洗する第1水洗段階を進める(S462)。
前記第1水洗段階は水洗溶液を収容した第1水洗用水槽1122a、1122bに前記金属メッシュ層を浸漬させる方法によることができる。
ついで、前記金属メッシュ層上に第2接着層を形成する(S463)。
前記第2接着層はソルダー層であることができ、前記ソルダー層はメッキ液を含むメッキ用水槽1123a、1123bに前記金属メッシュ層を浸漬させる方法のような公知の電解メッキ法または無電解メッキ法などによって形成することができる。
ついで、前記第2接着層が形成された金属メッシュ層1122を水洗する第2水洗段階を進める(S464)。
前記第2水洗段階は水洗溶液を収容した第2水洗用水槽1124a、1124bに前記金属メッシュ層を浸漬させる方法によることができる。ただ、本発明が水洗する方法を限定するものではなく、必要によって前記第2水洗工程は省略することができる。
ついで、前記第2接着層が形成された金属メッシュ層を乾燥する段階を進める(S465)。
前記乾燥段階は熱風乾燥炉1125a、1125b内で行われる熱風乾燥であることができる。ただ、本発明が前記乾燥方法を限定するものではなく、必要によって前記乾燥工程は省略することができる。
ついで、第1接着層を含むベース基材と第2接着層を含む金属メッシュ層を配置する。この際、前記第1接着層上に前記第2接着層を位置させ、圧着ローラー1130a、1130bでこれを圧着させる(S470)。
この際、前記第1接着層及び第2接着層を圧着させるに際して、接着特性を向上させるため、一定温度に加熱することが好ましく、前記一定温度は150〜500℃であることができる。
一方、S470段階まで進んだ二次電池用集電体1131は金属メッシュ層が保護フィルムを含んでいるので、接着層と接着しなかった金属メッシュ層の反対面には保護フィルムが含まれている。
したがって、本発明の第6実施例の変形例による二次電池用集電体の製造方法は、最終使用の際、前記金属メッシュ層から保護フィルムを除去する(S480)。
これにより、本発明の第6実施例の変形例による金属メッシュ層を含む電池用集電体を製造することができる。
一方、図面に示されていないが、本発明の第6実施例の変形例においても、前述した第1実施例と同様に、ベース基材の第1面及び第2面のいずれか一面にだけ金属メッシュ層が位置することができる。
図31は本発明の第7実施例による二次電池用集電体を示す断面図、図32は本発明の第8実施例による二次電池用集電体を示す断面図である。
まず、図31を参照すれば、本発明の第7実施例による二次電池用集電体3100はベース基材3110を含む。
前記ベース基材3110は前記集電体が陽極集電体であるかまたは陰極集電体であるかによって変わることができる。
続いて、図31を参照すれば、本発明の第7実施例による二次電池用集電体3100は、前記ベース基材3110の第1面に位置する第1金属メッシュ層3130a及び前記ベース基材3110の第2面に位置する第2金属メッシュ層3130bを含む。
前記金属メッシュ層3130a、3130bは銅(Cu)、銀(Ag)、クロム(Cr)、ニッケル(Ni)、鉄(Fe)、コバルト(Co)及びこれらの合金の中で少なくとも1種の物質からなることができるが、本発明が前記金属メッシュ層の材質を限定するものではない。
ここで、前記第1金属メッシュ層3130aは複数の第1金属メッシュパターン3131aの間に位置する第1ホール3132aを含み、前記第2金属メッシュ層3130bは複数の第2金属メッシュパターン3131bの間に位置する第2ホール3132bを含む。
続いて、図31を参照すれば、本発明の第7実施例による二次電池用集電体3100は、前記ベース基材3110の第1面と前記第1金属メッシュ層3130aの間に位置する第1接着層3120a及び前記ベース基材3110の第2面と前記第2金属メッシュ層3130bの間に位置する第2接着層3120bを含む。
より具体的に、前記第1接着層は前記ベース基材3110の第1面と前記第1金属メッシュパターン3131aの間に位置し、前記第2接着層は前記ベース基材3110の第2面と前記第2金属メッシュパターン3131bの間に位置する。
第1接着層3120a及び第2接着層3120bは前記金属メッシュ層をベース基材110上に付着させるためのもので、前記第1接着層及び第2接着層はソルダー層であることができる。この際、前記ソルダー層は、鉛(Pb)、スズ(Sn)、亜鉛(Zn)、インジウム(In)、カドミウム(Cd)、ビズマス(Bi)、またはこれらの合金からなることができる。
すなわち、本発明の第7実施例による二次電池用集電体3100はベース基材3110の第1面及び第2面にそれぞれ形成される金属メッシュ層3130a、3130bを含み、前記金属メッシュ層はそれぞれ複数の金属メッシュパターン3131a、3131b及びそれぞれの金属メッシュパターン3131a、3131bの間に位置するホール3132a、3132bを含んでいる。この際、前記二次電池用集電体3100は、前記ベース基材と金属メッシュ層を付着するための接着層3120a、3120bをさらに含んでいる。
前述したように、一般的な構造の二次電池においては、数十ないし数百回の充電及び放電が繰り返されることにより、活物質の劣化などによって、活物質が集電体から脱離され、電池効率が低下することになる。
しかし、本発明は、活物質がコートされる集電体、より具体的にベース基材の上部に接着層を介して金属メッシュ層を付着し、前記金属メッシュ層は金属メッシュパターンの間に位置するホール3132a、3132bを含むので、活物質が前記ホール3132a、3132bを通じて金属メッシュ層上に塗布され、これにより金属メッシュ層と活物質の接触面積を増加させることで、集電活物質が脱離されることを抑制し、電池のサイクル寿命特性を向上させることができる。
また、本発明は、活物質が金属メッシュ層上に塗布される。この場合、前記活物質は金属メッシュパターンの間に位置するホールを通じて前記ベース基材にも塗布される。
すなわち、前記活物質が前記ベース基材と直接接触する領域を含むことにより、二次電池の充放電工程での電子などの出入が前記接着層によって制限されることを防止することができる。
ついで、図32を参照すれば、本発明の第8実施例による二次電池用集電体3200はベース基材3210及び前記ベース基材3210に位置する金属メッシュ層3230を含み、前記金属メッシュ層3230は複数の金属メッシュパターン3231及び前記金属メッシュパターン3231の間に位置するホール3232を含む。
また、本発明の第8実施例による二次電池用集電体3200は、前記ベース基材3210と前記金属メッシュパターン3231の間に位置する接着層3220を含む。
前述したように、二次電池において、例えば陽極は陽極集電体の片面または両面に陽極活物質を塗布することができる。
すなわち、本発明の第8実施例による二次電池用集電体3200はベース基材3210の一面にだけ金属メッシュ層3230を形成する実施例である。したがって、本発明においては前記金属メッシュ層をベース基材の第1面及び/または第2面に形成することができる。
前記第8実施例による二次電池用集電体は、前述するものを除き、第7実施例による二次電池用集電体と同一であることができるので、以下、具体的な説明は省略する。
図33〜図36は本発明の第7実施例による二次電池用集電体を製造する方法を説明するための断面図である。
まず、図33を参照すれば、前述したように、金属メッシュ製造装置によって金属メッシュ層3130を製造する。
一方、上記においては金属メッシュ層を連続電鋳装置による電鋳工法によって製造するものを説明したが、これとは異なり、織造または機械加工法によっても金属メッシュ層を製造することができる。よって、本発明が前記金属メッシュ層を製造する方法を限定するものではない。
この際、前記金属メッシュ層3130の幅(d1)は1〜500μmで、前記金属メッシュ層の厚さ(d2)は1〜500μmであることができる。また、金属メッシュパターンと金属メッシュパターン間の間隔、つまり金属メッシュパターン3131の間に位置するホール3132の大きさは1μm〜3mmであることができるが、本発明がこれらの数値を限定するものではない。
続いて、図33を参照すれば、前記金属メッシュ層3130の一面に接着層3120を形成する。
前記接着層3120はソルダー層であることができ、前記ソルダー層は公知の電解メッキ法または無電解メッキ法などによって形成することができる。ただ、本発明が前記ソルダー層の形成方法を限定するものではない。
この際、前記接着層の厚さ(d3)は1〜20μmであることができるが、本発明がこれらの数値を限定するものではない。
ついで、図34を参照すれば、ベース基材3110を準備する。
この際、前記ベース基材3110の厚さ(d4)は1〜100μmであることができるが、本発明がこれらの数値を限定するものではない。
ついで、図35を参照すれば、一面に接着層が形成された金属メッシュ層を前記ベース基材上に位置させた後、圧着ローラーによって、前記金属メッシュ層を前記ベース基材に圧着させる。
より具体的に、一面に第1接着層3120aが形成された第1金属メッシュ層3130aを前記ベース基材の第1面に位置させ、一面に第2接着層3120bが形成された第2金属メッシュ層3130bを前記ベース基材の第2面に位置させた後、圧着ローラーによって、前記金属メッシュ層を圧着させ、前記ベース基材の第1面に第1金属メッシュ層を形成し、前記ベース基材の第2面に第2金属メッシュ層を形成することができる。
この際、前記第1金属メッシュ層及び第2金属メッシュ層を圧着させるに際して、接着層とベース基材の接着特性を向上させるため、一定温度に加熱することが好ましく、前記一定温度は150〜500℃であることができる。
これにより、本発明による金属メッシュ層を含む電池用集電体を製造することができる。
すなわち、図36に示したように、本発明の第7実施例による二次電池用集電体3100はベース基材3110の第1面及び第2面にそれぞれ形成される金属メッシュ層3130a、3130bを含み、前記金属メッシュ層はそれぞれ複数の金属メッシュパターン3131a、3131b及び金属メッシュパターンの間に位置するホール3132a、3132bを含んでいる。この際、前記二次電池用集電体3100は、前記ベース基材と金属メッシュ層を付着するための接着層3120a、3120bをさらに含んでいる。
図37は本発明の第7実施例による二次電池用集電体を製造するための概略構成図、図38は本発明の第7実施例による二次電池用集電体を製造する方法を示す工程流れ図、図39は本発明の第8実施例による二次電池用集電体を製造するための概略構成図である。ただ、本発明の第8実施例による二次電池用集電体を製造する方法は、後述するものを除き、前述した第7実施例を製造する方法と同一であることができ、具体的な工程流れ図は後述する図38を参照する。
まず、図37及び図38を参照すれば、本発明の第7実施例による二次電池用集電体を製造する方法は、前述したような金属メッシュ製造装置によって金属メッシュ層4021を製造して金属メッシュ層を提供する(S4100)。
この際、前述したように、前記金属メッシュ層は金属メッシュパターン及び金属メッシュパターンの間のホールを含むことができるが、これは前述したようであるので、以下に具体的な説明は省略する。
一方、図37に示すように、本発明の第7実施例による二次電池用集電体においては、前記金属メッシュ層を前記ベース基材の第1面及び第2面に供給するため、金属メッシュ層の供給部4020a、4020bがベース基材の第1面及び第2面にそれぞれ位置することができる。
すなわち、ベース基材の第1面に第1金属メッシュ層を提供するための金属メッシュ層第1供給部4020a及びベース基材の第2面に第2金属メッシュ層を提供するための金属メッシュ層第2供給部4020bを含む。
以下に続く第1金属メッシュ層及び第2金属メッシュ層の工程は同様であるので、説明の便宜上、第1金属メッシュ層及び第2金属メッシュ層を区分しないで、金属メッシュ層と名付けることにする。
ついで、前記金属メッシュ層を前処理する(S4110)。
前記前処理は一般的な化学的前処理法であることができ、前記化学的前処理法は酸洗及び脱脂のように、酸性またはアルカリ性の溶液に対象材、つまり金属メッシュ層を浸漬させるか、または、このような溶液を対象材に噴霧して金属材表面の油、汚染物、及び不純物などを除去する方法であることができる。
本発明において、前記前処理は前処理溶液を収容した前処理用水槽4021a、4021bに前記金属メッシュ層を浸漬させる方法による化学的前処理法であることができる。ただ、本発明が前処理する方法を限定するものではなく、必要によって前記前処理工程は省略することができる。
ついで、前処理された前記金属メッシュ層を水洗する第1水洗段階を進める(S4120)。
前記第1水洗段階は前処理工程で使用された前処理溶液などを除去するための工程で、水洗溶液を収容した第1水洗用水槽4022a、4022bに前記金属メッシュ層を浸漬させる方法によることができる。ただ、本発明が水洗する方法を限定するものではなく、必要によって前記第1水洗工程は省略することができる。
ついで、前記金属メッシュ層上に接着層を形成する(S4130)。
前記接着層はソルダー層であることができ、前記ソルダー層はメッキ液を含むメッキ用水槽4023a、4023bに前記金属メッシュ層を浸漬させる方法のような公知の電解メッキ法または無電解メッキ法などによって形成することができる。ただ、本発明が前記ソルダー層の形成方法を限定するものではない。
この際、第1金属メッシュ層には第1接着層が形成されることができ、第2金属メッシュ層には第2接着層が形成されることができる。
一方、図37に示されたS4130段階のメッキ用水槽4023a、4023bに金属メッシュ層を浸漬させる方法による接着層の形成の際には、前記第1金属メッシュ層の両面、つまり第1面及び第2面に接着層が形成されることができ、前記第2金属メッシュ層の両面、つまり第1面及び第2面に接着層が形成されることができる。
もちろん、本発明において、金属メッシュ層の両面に接着層が形成されることも構わないが、本発明は少なくとも一面にだけ接着層が形成されるだけで十分なので、以下では両面のいずれか一面にだけ接着層が形成されるものを基準に説明する。
一方、公知の印刷法、蒸着法などによっては前記接着層を一面にだけ選択的に形成することも可能であるのは自明なものである。
ついで、前記接着層が形成された金属メッシュ層4022を水洗する第2水洗段階を進める(S4140)。
前記第2水洗段階は接着層形成工程で使用されたメッキ溶液などを水洗するための工程で、水洗溶液を収容した第2水洗用水槽4024a、4024bに前記金属メッシュ層を浸漬させる方法によることができる。ただ、本発明が水洗する方法を限定するものではなく、必要によって前記第2水洗工程は省略することができる。
ついで、前記接着層が形成された金属メッシュ層を乾燥する段階を進める(S4150)。
前記乾燥段階は熱風乾燥炉4025a、4025b内で行われる熱風乾燥であることができる。ただ、本発明が前記乾燥方法を限定するものではなく、必要によって前記乾燥工程は省略することができる。
続いて、図37及び図38を参照すれば、ベース基材供給部4010から準備したベース基材4011を提供する(S4160)。
前記ベース基材4011は前記集電体が陽極集電体であるかまたは陰極集電体であるかによって変わることができるもので、これは前述したようであるので、以下に具体的な説明は省略する。
一方、前述したように、本発明の第7実施例による二次電池用集電体においては、前記金属メッシュ層を前記ベース基材の第1面及び第2面に供給するため、金属メッシュ層の供給部4020a、4020bがベース基材の第1面及び第2面にそれぞれ位置することができる。
すなわち、ベース基材の第1面に第1金属メッシュ層を提供するための金属メッシュ層第1供給部4020a及びベース基材の第2面に第2金属メッシュ層を提供するための金属メッシュ層第2供給部4020bを含み、これにより、ベース基材の第1面に第1接着層を含む第1金属メッシュ層を提供し、ベース基材の第2面に第2接着層を含む第2金属メッシュ層を提供することができる。
ついで、ベース基材上に接着層を含む金属メッシュ層4022を位置させ、圧着ローラー4130a、4130bでこれを圧着させる(S4170)。
本発明の第7実施例による二次電池用集電体においては、ベース基材の第1面に第1接着層を含む第1金属メッシュ層を位置させ、ベース基材の第2面に第2接着層を含む第2金属メッシュ層を位置させた後、圧着ローラーで前記第1金属メッシュ層及び第2金属メッシュ層をそれぞれ第1接着層及び第2接着層を介して前記ベース基材の第1面及び第2面上にそれぞれ圧着させることができる。
この際、前記第1金属メッシュ層及び第2金属メッシュ層を圧着させるに際して、接着層と金属メッシュ層の接着特性を向上させるため、一定温度に加熱することが好ましく、前記一定温度は150〜500℃であることができる。
これにより、本発明の第7実施例による金属メッシュ層を含む電池用集電体を製造することができる。
すなわち、図36に示したように、本発明の第7実施例による二次電池用集電体4031はベース基材の第1面及び第2面にそれぞれ形成される金属メッシュ層を含み、前記金属メッシュ層はそれぞれ複数の金属メッシュパターン及び金属メッシュパターンの間に位置するホールを含んでいる。この際、前記二次電池用集電体4031は、前記ベース基材と金属メッシュ層を付着するための接着層をさらに含んでいる。
ついで、図39を参照すれば、本発明の第8実施例による二次電池用集電体を製造する方法は、前述したように金属メッシュ製造装置によって金属メッシュ層5021を製造し、金属メッシュ層を提供する。
この際、前述したように、前記金属メッシュ層は金属メッシュパターン及び金属メッシュパターンの間のホールを含むことができるが、これは前述したようであるので、以下に具体的な説明は省略する。
一方、図39に示すように、本発明の第8実施例による二次電池用集電体においては、前記金属メッシュ層を前記ベース基材の第1面及び第2面のいずれか一面、例えば第1面に供給するため、金属メッシュ層の供給部5020aがベース基材の第1面にだけ位置することができる。
すなわち、ベース基材の第1面に金属メッシュ層を提供するための金属メッシュ層供給部5020aを含む。
前述したように、二次電池において、例えば陽極は陽極集電体の片面または両面に陽極活物質を塗布することができる。
すなわち、本発明の第8実施例による二次電池用集電体の製造方法はベース基材の一面にだけ金属メッシュ層を形成する実施例である。したがって、本発明においては、前記金属メッシュ層をベース基材の第1面及び/または第2面に形成することができる。
ついで、前記金属メッシュ層を前処理する。
前記前処理は前処理溶液を収容した前処理用水槽2021aに前記金属メッシュ層を浸漬させる方法による化学的前処理法であることができる。
ついで、前処理された前記金属メッシュ層を水洗する第1水洗段階を進める。
前記第1水洗段階は水洗溶液を収容した第1水洗用水槽5022aに前記金属メッシュ層を浸漬させる方法によることができる。
ついで、前記金属メッシュ層上に接着層を形成する。
前記接着層はソルダー層であることができ、前記ソルダー層はメッキ液を含むメッキ用水槽5023aに前記金属メッシュ層を浸漬させる方法のような公知の電解メッキ法または無電解メッキ法などによって形成することができる。
ついで、前記接着層が形成された金属メッシュ層5022を水洗する第2水洗段階を進める。
前記第2水洗段階は水洗溶液を収容した第2水洗用水槽5024aに前記金属メッシュ層を浸漬させる方法によることができる。
ついで、前記接着層が形成された金属メッシュ層を乾燥する段階を進める。
前記乾燥段階は熱風乾燥炉5025a内で行われる熱風乾燥であることができる。
続いて、図39を参照すれば、ベース基材供給部5010から準備したベース基材5011を提供する。
前記ベース基材5011は前記集電体が陽極集電体であるかまたは陰極集電体であるかによって変わることができるもので、これは前述したようであるので、以下に具体的な説明は省略する。
一方、前述したように、本発明の第8実施例による二次電池用集電体においては、前記金属メッシュ層を前記ベース基材の第1面に供給するため、金属メッシュ層の供給部5020aがベース基材の第1面にだけ位置することができる。
ついで、ベース基材上に接着層を含む金属メッシュ層5022を位置させ、圧着ローラー5130a、5130bでこれを圧着させる。
本発明の第8実施例による二次電池用集電体においては、ベース基材の第1面に接着層を含む金属メッシュ層を位置させた後、圧着ローラーによって、前記金属メッシュ層を接着層を介して前記ベース基材の第1面上に圧着させることができる。
この際、前記金属メッシュ層を圧着させるに際して、接着層と金属メッシュ層の接着特性を向上させるため、一定温度に加熱することが好ましく、前記一定温度は150〜500℃であることができる。
これにより、本発明の第8実施例による金属メッシュ層を含む電池用集電体を製造することができる。
すなわち、図32に示したように、本発明の第8実施例による二次電池用集電体5031はベース基材の第1面に形成される金属メッシュ層を含み、前記金属メッシュ層は複数の金属メッシュパターン及び金属メッシュパターンの間に位置するホールを含んでいる。この際、二次電池用集電体5031は、前記ベース基材と金属メッシュ層を付着するための接着層をさらに含んでいる。
図40は本発明の第7実施例の変形例による二次電池用集電体を製造するための概略構成図、図41は本発明の第7実施例の変形例による二次電池用集電体を製造する方法を示す工程流れ図、図42は本発明の第8実施例の変形例による二次電池用集電体を製造するための概略構成図である。ただ、本発明の第7実施例の変形例による二次電池用集電体を製造する方法は前述した第7実施例を製造する方法と同一であることができる。また、本発明の第8実施例の変形例による二次電池用集電体を製造する方法は、後述するものを除き、前述した第7実施例の変形例の製造する方法と同一であることができ、具体的な工程流れ図は後述する図41を参照する。
まず、図40及び図41を参照すれば、本発明の第7実施例の変形例による二次電池用集電体を製造する方法は、前述したような金属メッシュ製造装置によって保護フィルムを含む金属メッシュ層6121を製造し、保護フィルムを含む金属メッシュ層を提供する(S6200)。
前述したように、金属メッシュ層を製造する電着層剥離段階において、保護フィルムに接着剤を塗布し、これを前記メッシュ型陰極ドラムの表面のメッシュに形成された金属メッシュ層の上部にラミネーションした後、前記保護フィルム及び金属メッシュ層を同時に剥離することができる。
また、これとは異なり、別途の保護フィルムなしにメッシュ型陰極ドラムのメッシュから金属メッシュ層のみを分離することもできる。この場合、工程上容易な取扱いのために、電着層水洗段階で水洗された金属メッシュを別途の保護フィルムに付着して使うこともできる。
本発明の第7実施例の変形例による二次電池用集電体の製造方法はこのような保護フィルムを含む金属メッシュ層を使ったものに相当する。
続いて、図40及び図41を参照すれば、前記金属メッシュ層は金属メッシュパターン及び金属メッシュパターンの間のホールを含むことができるが、これは前述したようであるので、以下に具体的な説明は省略する。
一方、図40に示すように、本発明の第7実施例の変形例による二次電池用集電体においては、前記金属メッシュ層を前記ベース基材の第1面及び第2面に供給するため、金属メッシュ層の供給部6120a、6120bがベース基材の第1面及び第2面にそれぞれ位置することができる。
すなわち、ベース基材の第1面に第1金属メッシュ層を提供するための金属メッシュ層第1供給部6120a及びベース基材の第2面に第2金属メッシュ層を提供するための金属メッシュ層第2供給部6120bを含む。
以下に進める第1金属メッシュ層及び第2金属メッシュ層の工程は同一であるので、説明の便宜上、第1金属メッシュ層及び第2金属メッシュ層を区分しないで、金属メッシュ層と名付けることにする。
ついで、前記金属メッシュ層を前処理する(S6210)。
前記前処理は前処理溶液を収容した前処理用水槽6121a、6121bに前記金属メッシュ層を浸漬させる方法による化学的前処理法であることができる。
ついで、前処理された前記金属メッシュ層を水洗する第1水洗段階を進める(S6220)。
前記第1水洗段階は水洗溶液を収容した第1水洗用水槽6122a、6122bに前記金属メッシュ層を浸漬させる方法によることができる。
ついで、前記金属メッシュ層上に接着層を形成する(S6230)。
前記接着層はソルダー層であることができ、前記ソルダー層はメッキ液を含むメッキ用水槽6123a、6123bに前記金属メッシュ層を浸漬させる方法といった公知の電解メッキ法または無電解メッキ法などによって形成することができる。
この際、第1金属メッシュ層には第1接着層が形成されることができ、第2金属メッシュ層には第2接着層が形成されることができる。
ついで、前記接着層が形成された金属メッシュ層6122を水洗する第2水洗段階を進める(S6240)。
前記第2水洗段階は水洗溶液を収容した第2水洗用水槽6124a、6124bに前記金属メッシュ層を浸漬させる方法によることができる。
ついで、前記接着層が形成された金属メッシュ層を乾燥する段階を進める(S6250)。
前記乾燥段階は熱風乾燥炉6125a、6125b内で行われる熱風乾燥であることができる。
続いて、図40及び図41を参照すれば、ベース基材供給部6110から準備したベース基材6111を提供する(S6260)。
前記ベース基材6111は前記集電体が陽極集電体であるかまたは陰極集電体であるかによって変わることができるもので、これは前述したようであるので、以下に具体的な説明は省略する。
一方、前述したように、本発明の第7実施例の変形例による二次電池用集電体においては、前記金属メッシュ層を前記ベース基材の第1面及び第2面に供給するため、金属メッシュ層の供給部6120a、6120bがベース基材の第1面及び第2面にそれぞれ位置することができる。
すなわち、ベース基材の第1面に第1接着層を含む第1金属メッシュ層を提供し、ベース基材の第2面に第2接着層を含む第2金属メッシュ層を提供することができる。
ついで、ベース基材上に接着層を含む金属メッシュ層6122を位置させ、圧着ローラー6130a、6130bでこれを圧着させる(S6270)。
前記ベース基材上に接着層を含む金属メッシュ層を位置させるに際して、前記保護フィルムが位置する反対面に位置する接着層を前記ベース基材上に位置させる。
本発明の第7実施例の変形例による二次電池用集電体においては、ベース基材の第1面に第1接着層を含む第1金属メッシュ層を位置させ、ベース基材の第2面に第2接着層を含む第2金属メッシュ層を位置させた後、圧着ローラーで前記第1金属メッシュ層及び第2金属メッシュ層をそれぞれ第1接着層及び第2接着層を介して前記ベース基材の第1面及び第2面上にそれぞれ圧着させることができる。
この際、前記第1金属メッシュ層及び第2金属メッシュ層を圧着させるに際して、接着層と金属メッシュ層の接着特性を向上させるため、一定温度に加熱することが好ましく、前記一定温度は150〜500℃であることができる。
一方、S6270段階まで行った二次電池用集電体6131は、金属メッシュ層が保護フィルムを含んでいるので、ベース基材と接着しなかった金属メッシュ層の反対面には保護フィルムが含まれている。
したがって、本発明の第7実施例の変形例による二次電池用集電体の製造方法は、最終使用の際、前記金属メッシュ層から保護フィルムを除去する(S6280)。
一方、第7実施例に比べ、前記第7実施例の変形例は、金属メッシュ層の上部、より具体的にベース基材と接着しなかった金属メッシュ層の反対面の上部に保護フィルムが含まれているので、二次電池用集電体の保護特性及び保管特性が向上することができる。
これにより、本発明の第7実施例の変形例による金属メッシュ層を含む電池用集電体を製造することができる。
ついで、図42を参照すれば、本発明の第8実施例の変形例による二次電池用集電体を製造する方法は、保護フィルムを含む金属メッシュ層7121を製造し、保護フィルムを含む金属メッシュ層を提供する。
この際、前述したように、前記金属メッシュ層は金属メッシュパターン及び金属メッシュパターンの間のホールを含むことができるが、これは前述したようであるので、以下に具体的な説明は省略する。
一方、図42に示すように、本発明の第8実施例の変形例による二次電池用集電体においては、前記金属メッシュ層を前記ベース基材の第1面及び第2面のいずれか一面、例えば第1面に供給するため、金属メッシュ層の供給部7120aがベース基材の第1面にだけ位置することができる。
すなわち、ベース基材の第1面に金属メッシュ層を提供するための金属メッシュ層供給部7120aを含む。
前述したように、二次電池において、例えば陽極は陽極集電体の片面または両面に陽極活物質を塗布することができる。
すなわち、本発明の第8実施例の変形例による二次電池用集電体の製造方法はベース基材の一面にだけ金属メッシュ層を形成する実施例である。したがって、本発明においては、前記金属メッシュ層をベース基材の第1面及び/または第2面に形成することができる。
ついで、前記金属メッシュ層を前処理する。
前記前処理は前処理溶液を収容した前処理用水槽7121aに前記金属メッシュ層を浸漬させる方法による化学的前処理法であることができる。
ついで、前処理された前記金属メッシュ層を水洗する第1水洗段階を進める。
前記第1水洗段階は水洗溶液を収容した第1水洗用水槽7122aに前記金属メッシュ層を浸漬させる方法によることができる。
ついで、前記金属メッシュ層上に接着層を形成する。
前記接着層はソルダー層であることができ、前記ソルダー層はメッキ液を含むメッキ用水槽7123aに前記金属メッシュ層を浸漬させる方法といった公知の電解メッキ法または無電解メッキ法などによって形成することができる。
ついで、前記接着層が形成された金属メッシュ層7122を水洗する第2水洗段階を進める。
前記第2水洗段階は水洗溶液を収容した第2水洗用水槽7124aに前記金属メッシュ層を浸漬させる方法によることができる。
ついで、前記接着層が形成された金属メッシュ層を乾燥する段階を進める。
前記乾燥段階は熱風乾燥炉7125a内で行われる熱風乾燥であることができる。
続いて、図42を参照すれば、ベース基材供給部7110から準備したベース基材7111を提供する。
前記ベース基材7111は前記集電体が陽極集電体であるかまたは陰極集電体であるかによって変わることができるもので、これは前述したようであるので、以下に具体的な説明は省略する。
一方、前述したように、本発明の第8実施例の変形例による二次電池用集電体においては、前記金属メッシュ層を前記ベース基材の第1面に供給するため、金属メッシュ層の供給部7120aがベース基材の第1面にだけ位置することができる。
ついで、ベース基材上に接着層を含む金属メッシュ層7122を位置させ、圧着ローラー7130a、7130bでこれを圧着させる。
本発明の第8実施例の変形例による二次電池用集電体においては、ベース基材の第1面に接着層を含む金属メッシュ層を位置させた後、圧着ローラーによって、前記金属メッシュ層を接着層を介して前記ベース基材の第1面上に圧着させることができる。
この際、前記金属メッシュ層を圧着させるに際して、接着層と金属メッシュ層の接着特性を向上させるため、一定温度に加熱することが好ましく、前記一定温度は150〜500℃であることができる。
一方、前述したように、前記段階まで進んだ二次電池用集電体7131は金属メッシュ層が保護フィルムを含んでいるので、ベース基材と接着しなかった金属メッシュ層の反対面には保護フィルムが含まれている。
したがって、本発明の第8実施例の変形例による二次電池用集電体の製造方法は、最終使用の際、前記金属メッシュ層から保護フィルムを除去する。
一方、第8実施例に比べ、前記第8実施例の変形例は、金属メッシュ層の上部、より具体的にベース基材と接着しなかった金属メッシュ層の反対面の上部に保護フィルムが含まれているので、二次電池用集電体の保護特性及び保管特性が向上することができる。
これにより、本発明の第8実施例の変形例による金属メッシュ層を含む電池用集電体を製造することができる。
一方、図面に示されていないが、本発明の第7実施例及び第8実施例の場合にも、図20〜図22に示したように、金属メッシュパターンの形状を変更することができる。
以上、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明したが、本発明が属する技術分野における通常の知識を持った者は、本発明の技術的思想や必須の特徴を変更することなく本発明を他の具体的な形態に実施し得ることを理解することができるであろう。したがって、前述した実施形態はすべての面で例示的なものに過ぎず、限定的なものではないと理解しなければならない。
本発明は、活物質の脱離を防止することができる金属メッシュ層を含む電池用集電体に応用可能である。

Claims (21)

  1. ベース基材と、
    前記ベース基材上に位置する接着層と、
    前記接着層上に位置する金属メッシュ層と
    を含み、
    前記金属メッシュ層は、複数の金属メッシュパターン、及び前記金属メッシュパターンの間に位置するホールを含み、
    前記金属メッシュパターンは、前記ベース基材との接着面である下端部及び前記ベース基材との接着面とは反対側に位置する上端部を含み、
    前記上端部の幅は前記下端部の幅より大きいことを特徴とする、電池用集電体。
  2. 前記接着層はソルダー層であり、前記ソルダー層は、鉛(Pb)、スズ(Sn)、亜鉛(Zn)、インジウム(In)、カドミウム(Cd)、ビズマス(Bi)、またはこれらの合金からなることを特徴とする、請求項1に記載の電池用集電体。
  3. 前記接着層は第1接着層及び第2接着層を含み、前記金属メッシュ層は第1金属メッシュ層及び第2金属メッシュ層を含み、
    前記第1接着層は前記ベース基材の第1面に位置し、前記第2接着層は前記ベース基材の第2面に位置し、
    前記第1金属メッシュ層は前記第1接着層上に位置し、前記第2金属メッシュ層は前記第2接着層上に位置することを特徴とする、請求項1に記載の電池用集電体。
  4. 前記金属メッシュパターンの間に位置する前記ホールを通じて前記接着層に活物質が塗布されることを特徴とする、請求項1に記載の電池用集電体。
  5. 前記金属メッシュパターンは下端部及び上端部を含み、
    前記下端部から前記上端部に行くほど前記金属メッシュパターンの幅が増加することを特徴とする、請求項1に記載の電池用集電体。
  6. ベース基材と、
    前記ベース基材の第1面及び第2面にそれぞれ形成され、複数の金属メッシュパターン及び前記金属メッシュパターンの間に位置するホールを含む金属メッシュ層と、
    前記ベース基材と金属メッシュ層とを接着する接着層と
    を含み、
    前記金属メッシュパターンは、前記ベース基材との接着面である下端部及び前記ベース基材との接着面とは反対側に位置する上端部を含み、
    前記上端部の幅は前記下端部の幅より大きく、
    前記接着層は、前記ベース基材の第1面及び第2面にそれぞれ位置する第1接着層、及び、前記金属メッシュ層上にそれぞれ位置する第2接着層を含み、前記ベース基材上の第1接着層と前記金属メッシュ層上の第2接着層が付着されることを特徴とする、電池用集電体。
  7. ベース基材を提供する段階と、
    複数の金属メッシュパターン及び前記金属メッシュパターンの間に位置するホールを含む金属メッシュ層であって、前記金属メッシュパターンが、前記ベース基材との接着面である下端部及び前記ベース基材との接着面とは反対側に位置する上端部を含み、前記上端部の幅は前記下端部の幅より大きい金属メッシュ層を提供する段階と、
    前記ベース基材上に接着層を形成する段階と
    前記接着層上に金属メッシュ層を位置させ、圧着する段階と
    を含むことを特徴とする、電池用集電体の製造方法。
  8. 前記ベース基材上に接着層を形成する段階は、前記ベース基材の第1面に第1接着層を形成する段階及び前記ベース基材の第2面に第2接着層を形成する段階を含み、
    前記金属メッシュ層を提供する段階は、第1金属メッシュ層を提供する段階及び第2金属メッシュ層を提供する段階を含み、
    前記第1金属メッシュ層は前記第1接着層上に位置し、前記第2金属メッシュ層は前記第2接着層上に位置することを特徴とする、請求項に記載の電池用集電体の製造方法。
  9. 前記金属メッシュ層を提供する段階は、
    製造しようとする金属メッシュ層の形状と対応する形状のメッシュを含む電鋳マスターを提供する段階と、
    電解液に溶けている銅(Cu)、銀(Ag)、クロム(Cr)、ニッケル(Ni)、鉄(Fe)、コバルト(Co)及びこれらの合金の中で少なくとも1種の物質を前記メッシュの上面に電着させて金属メッシュを電着する電着段階と、
    前記金属メッシュを前記メッシュから剥離する電着層剥離段階と
    前記剥離された電着層を水洗する電着層水洗段階と
    を含むことを特徴とする、請求項に記載の電池用集電体の製造方法。
  10. 前記金属メッシュ層を提供する段階は
    製造しようとする金属メッシュ層の形状と対応する形状のメッシュを含む電鋳マスターを提供する段階と、
    電解液に溶けている銅(Cu)、銀(Ag)、クロム(Cr)、ニッケル(Ni)、鉄(Fe)、コバルト(Co)及びこれらの合金の中で少なくとも1種の物質を前記メッシュの上面に電着させて金属メッシュを電着する電着段階と、
    前記金属メッシュ層の上部に保護フィルムをラミネーションする段階と、
    前記金属メッシュ及び保護フィルムを前記メッシュから剥離する電着層剥離段階と、
    前記剥離された電着層を水洗する電着層水洗段階と
    を含む段階であり、
    前記接着層上に金属メッシュ層を位置させ、圧着する段階の後、前記金属メッシュ層から前記保護フィルムを除去する段階をさらに含むことを特徴とする、請求項に記載の電池用集電体の製造方法。
  11. ベース基材を提供する段階と、
    複数の金属メッシュパターン及び前記金属メッシュパターンの間に位置するホールを含む金属メッシュ層であって、前記金属メッシュパターンが、前記ベース基材との接着面である下端部及び前記ベース基材との接着面とは反対側に位置する上端部を含み、前記上端部の幅は前記下端部の幅より大きい金属メッシュ層を提供する段階と、
    前記ベース基材上に第1接着層を形成する段階と、
    前記金属メッシュ層上に第2接着層を形成する段階と、
    前記第1接着層上に前記第2接着層が位置するように、前記第1接着層を含むベース基材と前記第2接着層を含む金属メッシュ層を配置して圧着する段階と
    を含むことを特徴とする、電池用集電体の製造方法。
  12. ベース基材と、
    前記ベース基材に位置する金属メッシュ層と、
    前記ベース基材と前記金属メッシュ層の間に位置する前記ベース基材と金属メッシュ層とを接着する接着層と
    を含み、
    前記金属メッシュ層は、複数の金属メッシュパターン、及び前記金属メッシュパターンの間に位置するホールを含み、
    前記金属メッシュパターンは、前記ベース基材との接着面である下端部及び前記ベース基材との接着面とは反対側に位置する上端部を含み、
    前記上端部の幅は前記下端部の幅より大きいことを特徴とする、電池用集電体。
  13. 前記接着層はソルダー層であり、前記ソルダー層は、鉛(Pb)、スズ(Sn)、亜鉛(Zn)、インジウム(In)、カドミウム(Cd)、ビズマス(Bi)、またはこれらの合金からなることを特徴とする、請求項12に記載の電池用集電体。
  14. 前記接着層は第1接着層及び第2接着層を含み、前記金属メッシュ層は第1金属メッシュ層及び第2金属メッシュ層を含み、
    前記第1接着層は前記ベース基材の第1面と前記第1金属メッシュ層の間に位置し、前記第2接着層は前記ベース基材の第2面と前記第2金属メッシュ層の間に位置することを特徴とする、請求項12に記載の電池用集電体。
  15. 前記接着層は第1接着層及び第2接着層を含み、前記金属メッシュ層は第1金属メッシュ層及び第2金属メッシュ層を含み、
    前記第1金属メッシュ層は複数の第1金属メッシュパターンを含み、前記第2金属メッシュ層は複数の第2金属メッシュパターンを含み、
    前記第1接着層は前記ベース基材の第1面と前記第1金属メッシュパターンの間に位置し、前記第2接着層は前記ベース基材の第2面と前記第2金属メッシュパターンの間に位置することを特徴とする、請求項12に記載の電池用集電体。
  16. 前記金属メッシュパターンの間に位置する前記ホールを通じて前記ベース基材に活物質
    が塗布されることを特徴とする、請求項12に記載の電池用集電体。
  17. 前記金属メッシュパターンは下端部及び上端部を含み、
    前記下端部から前記上端部に行くほど前記金属メッシュパターンの幅が増加することを特徴とする、請求項12に記載の電池用集電体。
  18. ベース基材を提供する段階と、
    複数の金属メッシュパターン及び前記金属メッシュパターンの間に位置するホールを含む金属メッシュ層であって、前記金属メッシュパターンが、前記ベース基材との接着面である下端部及び前記ベース基材との接着面とは反対側に位置する上端部を含み、前記上端部の幅は前記下端部の幅より大きい金属メッシュ層を提供する段階と、
    前記金属メッシュ層上に接着層を形成する段階と、
    前記ベース基材上に前記接着層を位置させ、圧着する段階と
    を含むことを特徴とする、電池用集電体の製造方法。
  19. 前記金属メッシュ層は第1金属メッシュ層及び第2金属メッシュ層を含み、
    前記金属メッシュ層上に接着層を形成する段階は、前記第1金属メッシュ層上に第1接着層を形成する段階、及び、前記第2金属メッシュ層上に第2接着層を形成する段階を含み、
    前記第1接着層は前記ベース基材の第1面上に位置し、前記第2接着層は前記ベース基材の第2面上に位置することを特徴とする、請求項18に記載の電池用集電体の製造方法。
  20. 前記金属メッシュ層を提供する段階は、
    製造しようとする金属メッシュ層の形状と対応する形状のメッシュを含む電鋳マスターを提供する段階と、
    電解液に溶けている銅(Cu)、銀(Ag)、クロム(Cr)、ニッケル(Ni)、鉄(Fe)、コバルト(Co)及びこれらの合金の中で少なくとも1種の物質を前記メッシュの上面に電着させて金属メッシュを電着する電着段階と、
    前記金属メッシュを前記メッシュから剥離する電着層剥離段階と、
    前記剥離された電着層を水洗する電着層水洗段階と
    を含むことを特徴とする、請求項18に記載の電池用集電体の製造方法。
  21. 前記金属メッシュ層を提供する段階は
    製造しようとする金属メッシュ層の形状と対応する形状のメッシュを含む電鋳マスターを提供する段階と、
    電解液に溶けている銅(Cu)、銀(Ag)、クロム(Cr)、ニッケル(Ni)、鉄(Fe)、コバルト(Co)及びこれらの合金の中で少なくとも1種の物質を前記メッシュの上面に電着させて金属メッシュを電着する電着段階と、
    前記金属メッシュ層の上部に保護フィルムをラミネーションする段階と、
    前記金属メッシュ及び保護フィルムを前記メッシュから剥離する電着層剥離段階と、
    前記剥離された電着層を水洗する電着層水洗段階とを含む段階であり、
    前記接着層上に金属メッシュ層を位置させ、圧着する段階の後、前記金属メッシュ層から前記保護フィルムを除去する段階をさらに含むことを特徴とする、請求項18に記載の電池用集電体の製造方法。
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