KR101224760B1

KR101224760B1 - 2차 전지용 집전박 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR101224760B1
Application number: KR1020107025939A
Authority: KR
Inventors: 요조 우찌다
Original assignee: 도요타지도샤가부시키가이샤
Priority date: 2008-05-22
Filing date: 2009-03-04
Publication date: 2013-01-21
Also published as: CN102037592A; JP2009283275A; WO2009141691A2; JP4986077B2; KR20100134128A; WO2009141691A3

Abstract

2차 전지용 집전박(X)은 도전성 금속박체(1)와, 상기 금속박체(1)에 형성된 금속 중간층(2)과, 상기 금속 중간층(2)에 퇴적된 카본 박막층(3)을 포함한다. 금속 중간층(2)은 상기 금속박체(1)와 상기 카본 박막층(3) 사이에서 금속박체(1) 및 카본 박막층(3) 둘다에 밀착하도록 형성된다.

Description

2차 전지용 집전박 및 그 제조 방법 {SECONDARY-BATTERY CURRENT COLLECTOR FOIL AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}

본 발명은 리튬 이온 전지와 같은 2차 전지에서 전극체의 구성 요소인 전극 집전체로서 사용되는 집전박 및 집전박의 제조 방법에 관한 것이다.

최근, 리튬 이온 전지, 니켈 수소 전지 등과 같은 2차 전지가, 차량 탑재용 전원 또는 퍼스널 컴퓨터 및 휴대폰의 전원으로서 더욱 중요해지고 있다. 특히, 리튬 이온 전지와 같은 리튬 2차 전지는 경량이고 높은 에너지 밀도를 갖고, 따라서 고출력 차량 탑재용 전원으로서 적합하게 이용될 것으로 기대된다.

리튬 이온 전지에서, 리튬 이온이 정극 활물질로 이루어진 정극과 부극 활물질로 이루어진 부극 사이에서 교환되어 전지를 충전 및 방전한다. 이 형태의 2차 전지는 전형적으로 리튬 이온을 용이하게 흡장 및 방출하는 재료로 이루어진 전극 활물질(전극 활물질층)이 도전성 부재로 이루어진 전극 집전체의 표면에 보유(형성)되는 전극체를 구비하고 있다. 예를 들면, 리튬과 1종 또는 2종 이상의 금속 원소를 함유하는 리튬 복합 산화물이 정극 활물질의 재료로서 적절하게 사용된다. 그라파이트 카본 또는 아몰퍼스 카본과 같은 탄소계 재료가 부극 활물질 재료로서 적절하게 사용된다. 또한, 주로 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어진 시트형 또는 박형 부재가 정극 집전체로서 적절하게 사용되고, 주로 구리 등으로 이루어진 시트형 또는 박형 부재가 부극 집전체로서 적절하게 사용된다.

이렇게 구성된 전극체를 갖는 리튬 2차 전지를 제조하기 위하여, 전극 집전체의 표면과 전극 활물질층 사이에는 박막층이 형성된다. 이는 전극 집전체의 표면과 전극 활물질 사이의 도전성을 향상시켜서 전지의 내부 저항을 감소시킨다. 예를 들면, 일본공개특허공보 평11-250900호(JP-A-11-250900)에는 도전성을 향상시키기 위하여 알루미늄으로 이루어진 정극 집전체와 정극 활물질층 사이에 카본 박막층이 형성된 전지가 기재되어 있다. 유사한 관련 기술이 일본공개특허공보 평10-106585호(JP-A-10-106585) 및 일본공개특허공보 제2002-352796호(JP-A-2002-352796)에 기재되어 있다.

전극 집전체가 알루미늄 또는 구리와 같은 금속박으로 형성된 박형 집전체(집전박)인 경우, 도전성을 향상시키거나 부식을 방지하기 위하여 카본과 같은 박막층이 집전박의 표면에 형성될 때, 집전체 재료(금속)의 열팽창계수가 일반적으로 박막 재료(카본)의 것보다 크기 때문에 박막층을 형성하기 위한(막 형성을 위한) 온도가 실온으로 복귀될 때 열 응력이 발생한다. 그 결과, 박막층은 압축 응력을 받아서 집전박에 잔주름이 발생할 수도 있다. 또한, 예를 들면, 알루미늄박으로 형성된 집전박에서, 카본 박막층이 집전박의 표면에 형성될 때, 알루미늄과 카본 사이의 낮은 접착성 때문에 카본 박막층은 알루미늄박으로부터 박리될 수도 있다. 일본공개특허공보 평11-250900호에서는, 코팅층(카본 박막층에 대응)이 에칭된 알루미늄박의 표면에 퇴적되어 그들사이의 접착성을 향상시킨다. 이 방법에 따르면, 집전박을 제조할 때의 접착성이 향상될 수도 있다. 그러나, 실제 사용 환경에서 카본 박막층에는 핀홀과 같은 결함이 발생하기 쉽다. 따라서, 알루미늄 산화물막이 결함으로부터 점진적으로 형성될 수 있고, 그 결과 코팅층이 박리될 수도 있다.

본 발명은 카본 박막층의 박리를 억제하는 2차 전지용 집전박을 제공한다. 또한, 본 발명은 2차 전지용 집전박을 제조하는 방법을 제공한다. 나아가, 본 발명은 2차 전지용 집전박을 포함하는 리튬 이온 전지와 같은 2차 전지를 제공한다.

본 발명의 제1 태양은 2차 전지의 전극 집전체로서 사용되는 2차 전지용 집전박을 제공한다. 상기 2차 전지용 집전박은 도전성 금속박체와, 상기 금속박체에 형성된 금속 중간층과, 상기 금속 중간층에 퇴적된 카본 박막층을 포함한다. 상기 금속 중간층은 상기 금속박체와 카본 박막층 사이에서 상기 금속박체 및 상기 카본 박막층 둘다에 밀착하도록 형성된다.

상기 2차 전지용 집전박에 따르면, 금속 중간층은 금속박체와 카본 박막층 사이에서 금속박체 및 카본 박막층 둘다에 밀착하도록 형성된다. 따라서, 2차 전지용 집전박에서, 금속박체와 카본 박막층 사이의 밀착이 금속 중간층을 통해 유지되고, 따라서 금속박체로부터의 카본 박막층의 박리가 억제될 수 있다. 그러므로, 이렇게 구성된 2차 전지용 집전박에 따르면, 장기간 동안 바람직한 전지 성능을 유지하는 높은 내구성의 리튬 이온 전지 및 다른 2차 전지를 제공할 수 있다.

또한, 제1 태양에 따른 2차 전지용 집전박에서, 상기 금속 중간층에 사용되는 금속은 금속박체 및 카본 박막층 둘다에 대해 친화력을 가질 수도 있다.

또한, 제1 태양에 따른 2차 전지용 집전박에서, 상기 금속 중간층은 리튬 이온 전지의 충전 동안 정극 전위에서 용해되지 않는 금속종으로 이루어질 수도 있고, 상기 금속 중간층은 리튬 이온 전지의 정극 집전체로서 사용될 수도 있다.

또한, 제1 태양에 따른 2차 전지용 집전박에서, 상기 금속종은 티탄(Ti), 니오븀(Nb), 탄탈(Ta), 지르코늄(Zr), 하프늄(Hf) 및 텅스텐(W)으로 구성된 군으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상의 금속종일 수도 있다.

리튬 이온 전지의 정극은 충전 동안에 애노드(anodically) 분극되어(산화 반응을 유발하도록 전극에 정방향으로 전위가 인가되어) 높은 전위를 갖고, 방전 동안 캐소드(cathodically) 분극되어(환원 반응을 유발하도록 전극에 부방향으로 전위가 인가되어) 낮은 전위를 갖는다. 예를 들면, 정극 활물질로서 리튬 코발트를 함유하는 정극의 전위(정극 전위)는 충전 및 방전 사이클 동안 금속 리튬에 대하여 2.5V 내지 4.5V의 범위 내에서 들 수도 있다. 따라서, 금속이 고전위 환경, 즉 리튬에 대하여 4V 초과에 노출될 때, 일부 금속은 아마 부식되어 전해액 내로 용출될 수도 있다. 금속 중간층을 구성하는 금속종(바람직하게는, Ti, Nb, Ta, Zr, Hf 및 W로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상의 금속종)은 내부식성이다. 금속종이 전해액에 접촉한 상태에서 충전 동안 정극 전위에 노출되는 경우에도, 금속종은 거의 이온화되지 않고, 따라서 용해되지 않는다. 따라서, 예를 들면, 상기 정극 집전박을 사용하는 리튬 이온 전지의 사용 동안, 정극 집전박의 표면에 퇴적된 카본 박막층에 결함이 발생한 때, 금속종은 전해액 중으로 용출되지 않고, 따라서 상기 금속종으로 이루어진 금속 중간층으로 덮힌 금속박체는 전해액과의 접촉을 피할 수 있다. 그 결과, 금속박체가 전해액 중으로 용출되어(부식되어) 전지 성능이 저하될 가능성은 없다. 따라서, 높은 신뢰성(또는 높은 내구성)의 전지를 형성할 수 있다.

또한, 제1 태양에 따른 2차 전지용 집전박에서, 상기 금속 중간층은 리튬 이온 전지의 방전 동안 부극 전위에서 용해되지 않는 금속종으로 이루어질 수도 있고, 상기 금속 중간층은 상기 리튬 이온 전지의 부극 집전체로서 사용될 수도 있다.

또한, 제1 태양에 따른 2차 전지용 집전박에서, 상기 금속 중간층은 리튬 이온 전지의 충전 동안 부극 전위에서 리튬과 합금화되지 않는 금속종으로 이루어질 수도 있고, 상기 금속 중간층은 상기 리튬 이온 전지의 부극 집전체로서 사용될 수도 있다.

또한, 제1 태양에 따른 2차 전지용 집전박에서, 상기 금속종은 Cu 및 Ni 중 적어도 어느 하나일 수도 있다.

리튬 이온 전지의 부극은 방전 동안 애노드 분극되어 높은 전위를 갖고, 충전 동안 캐소드 분극되어 낮은 전위를 갖는다. 예를 들면, 부극 활물질로서 카본(그라파이트)을 함유하는 부극의 전위(부극 전위)는 충전 및 방전 사이클 동안 금속 리튬에 대하여 0V 내지 3.0V의 범위 내에 들 수도 있다. 2차 전지의 방전 동안 부극 전위가 증가하는 경우, 금속은 아마 부식되어 전해액 내로 용출될 수도 있다. 한편, 충전 동안 부극 전위가 감소하는 경우, 금속은 아마 환원된 금속 리튬과 합금화될 수도 있다. 금속 중간층을 구성하는 금속종(바람직하게는, Cu 및/또는 Ni)은 거의 이온화되지 않고 전해액과 접촉한 상태에서 방전 동안 부극 전위에 노출되는 경우에도 전해액 내로 용출되지 않는다. 따라서, 상기 부극 집전박을 사용하는 리튬 이온 전지의 사용 동안, 부극 집전박의 표면에 퇴적된 카본 박막층에 결함이 발생한 경우, 금속종은 전해액 중으로 용출되지 않고, 따라서 금속종으로 이루어진 금속 중간층으로 덮힌 금속박체는 전해액과의 접촉으로부터 벗어날 수 있다. 그 결과, 전해액 중으로의 금속 중간층 및/또는 금속박체의 용출에 기인한 전지 성능의 가능한 저하를 제거할 수 있다. 또한, 부극 집전박이 전해액과 접촉한 상태에서 충전 동안 부극 전위에 노출되는 경우에도, 금속 중간층의 금속종은 예를 들면 카본 박막층의 결함에서 환원된 금속 리튬과 반응함으로써 합금화되지 않는다. 그 결과, 정극과 부극 사이에서 교환되는 리튬 이온이 감소되어 전지 성능을 저하시킬 가능성은 없다. 따라서, 높은 신뢰성(또는 높은 내구성)의 전지를 만들 수 있다.

또한, 제1 태양에 따른 2차 전지용 집전박에서, 상기 금속 중간층에 가해지는 내부 응력은 인장 응력일 수도 있다.

본 발명의 제2 태양은 제1 태양에 따른 2차 전지용 집전박을 포함하는 2차 전지를 제공한다. 상기 2차 전지의 전극 중 적어도 하나는 상술된 유리한 효과를 갖는 전극체이다. 따라서, 카본 박막층이 집전박 또는 금속 중간층으로부터 박리되거나, 금속박체가 용해될 가능성은 없다. 그러므로, 장기간에 걸쳐서 바람직한 전지 성능을 유지할 수 있다. 상기 2차 전지는 자동차와 같은 차량에 적절하게 탑재된다.

본 발명의 제3 태양은 제2 태양에 따른 2차 전지를 포함하는 차량을 제공한다. 따라서, 전원(전형적으로는, 하이브리드 자동차 또는 전기 자동차용 전원)으로서 높은 에너지 밀도를 갖는 경량의 2차 전지(전형적으로, 리튬 이온 전지)를 구비한 차량(예를 들면, 자동차)을 제공할 수 있다.

본 발명의 제4 태양은 2차 전지의 전극 집전체로서 사용되는 2차 전지용 집전박을 제조하는 방법을 제공한다. 상기 방법은 도전성 금속박체를 준비하는 단계와, 상기 금속박체의 표면에, 상기 금속박체에 밀착하는 금속으로 이루어진 금속 중간층을 형성하는 단계와, 상기 금속 중간층의 표면에, 상기 금속 중간층에 밀착하는 카본 박막층을 형성하는 단계를 포함한다.

상기 제조 방법을 통해 얻어진 2차 전지용 집전박은 금속박체가 금속 중간층을 통해 카본 박막층에 견고하게 접착되기 때문에 금속박체로부터 카본 박막층의 박리를 억제할 수 있다. 또한, 2차 전지용 집전박으로 이루어진 전극체를 포함하는 2차 전지는, 사용 동안(충전 및 방전 동안) 금속 중간층 및/또는 금속박체를 구성하는 금속종이 전해액 중으로 용출되는 것이 방지되거나 금속 리튬과 합금화되는 것이 방지되기 때문에, 바람직한 전지 성능을 유지할 수 있다. 즉, 본 발명의 태양에 따르면, 본 발명의 태양에 따른 제조 방법을 통해 얻어진 집전박을 사용하는 고성능 및 높은 내구성의 2차 전지(리튬 이온 전지 등)를 제조하는 방법을 제공할 수 있다.

또한, 제4 태양에 따른 제조 방법에서, 상기 금속 중간층은 미리 정해진 금속종으로 이루어진 증착용 금속 재료를 사용한 금속 증착을 통해 형성될 수도 있고, 상기 금속 증착은 미리 정해진 금속종으로 이루어진 금속 중간층의 내부 응력이 인장 응력이 되는 조건에서 수행될 수도 있다.

상기 방법에 따르면, 미리 정해진 금속종으로 이루어진 금속 중간층은 금속 증착을 통해 균일한 두께로 금속박체의 표면에 형성(퇴적)되고, 퇴적은 형성된 금속 중간층의 내부 응력이 인장 응력이 되는 조건에서 수행된다. 따라서, 금속 중간층의 표면에 퇴적된 카본 박막층이 압축 응력을 갖는 경우에도, 압축 응력은 금속 중간층의 인장 응력에 의해 완화된다. 그 결과, 집전박 전체에 가해지는 내부 응력이 상쇄되고, 따라서 집전박에서 잔주름 등의 발생을 방지할 수 있다.

또한, 제4 태양에 따른 제조 방법에서, 상기 금속 증착은 스퍼터링 증착에 의해 수행될 수도 있다.

또한, 제4 태양에 따른 제조 방법에서, 상기 스퍼터링 증착에 사용되는 스퍼터링 가스 압력은 형성된 금속 중간층의 내부 응력이 인장 응력이 되도록 설정될 수도 있다.

스퍼터링 증착에서, 전형적으로, 박막을 형성하기 위하여 원하는 금속종으로 만들어진 증착용 금속 재료가 진공 챔버 내에 타깃으로 설치되고, 이온화된 희가스 원소(전형적으로, 아르곤)가 타깃과 충돌하여 타깃 표면으로부터 타깃 원자를 튀어나오게 하고 기재에 튀어나온 타깃 원자를 퇴적시킨다. 상기 방법은, (ⅰ) 타깃 원자에 의해 보유되는 에너지가 크고, (ⅱ) 기재에 강한 접합력(접착력)을 갖는 막이 형성될 수도 있고, (ⅲ) 높은 녹는점을 갖는 재료가 또한 비교적 용이하게 퇴적될 수 있고, (ⅳ) 두께가 퇴적 시간만을 조정함으로써 제어될 수도 있는 등의 유리한 효과를 갖고, 바람직하게는 상기 금속 증착을 수행하기 위한 수단으로서 채용될 수도 있다. 또한, 스퍼터링 증착에서, 단지 희가스 원소(스퍼터링 가스)의 가스 압력 조건을 변경함으로써 금속 중간층의 내부 응력을 조정할 수 있어, 내부 응력은 인장 응력으로 용이하게 조정될 수 있다.

또한, 제4 태양에 따른 제조 방법에서, 상기 금속 중간층의 두께는, 상기 카본 박막층의 두께에 따라 카본 박막층의 형성에 기인하여 발생하는 내부 압축 응력을 상쇄하도록 설정될 수도 있다.

또한, 제4 태양에 따른 제조 방법에서, 상기 스퍼터링 증착 전에 상기 금속박체의 표면에서 애싱 처리(ashing process)가 수행될 수도 있다.

또한, 제4 태양에 따른 제조 방법에서, 스퍼터링 증착은 마그네트론 스퍼터링을 채용할 수도 있다.

본 발명의 특징, 장점, 및 기술적 및 공업적 중요성에 대하여 동일한 참조 부호가 동일한 요소를 가리키는 첨부도면을 참조하여 본 발명의 예시적인 실시예의 후속 상세한 설명에서 설명한다.
도1은 본 발명의 실시예에 따른 2차 전지용 집전박의 적층 구조를 도시하는 개략적인 단면도이다.
도2는 본 발명의 실시예에 따른 리튬 2차 전지의 구조를 개략적으로 도시하는 종방향 단면도이다.
도3은 본 발명의 실시예에 따른 2차 전지가 구비된 차량(자동차)의 예를 개략적으로 도시하는 측면도이다.

이하, 본 발명의 실시예가 설명될 것이다. 명세서에서 구체적으로 참조되지는 않았지만 본 발명을 실시하는 데 필요한 사항들(예를 들면, 전극 활물질을 제조하는 방법, 전극 활물질을 함유하는 페이스트 조성물을 준비하는 방법, 리튬 2차 전지 또는 다른 전지를 형성하는 일반적인 기술 등)은 관련 분야에서 관련 기술에 기초하여 기술 분야의 숙련자의 설계 사항으로서 이해되어야 한다. 본 발명은 명세서에 개시된 내용 및 관련 분야의 기술적 지식에 기초하여 실시될 수도 있다.

본 명세서에 개시된 2차 전지용 집전박은 도전성 금속박체, 금속박체에 형성된 금속 중간층 및 금속 중간층에 퇴적된 카본 박막층을 포함한다. 금속 중간층은 금속박체와 카본 박막층 사이에 형성된다. 금속박체는 일반적인 2차 전지에서 전극 집전체로서 통상 사용되는 금속 재료일 수도 있다. 금속박체는 높은 도전성 금속 재료(예를 들면, 알루미늄, 니켈, 구리, 철, 이들 금속을 주로 함유하는 합금 등)로 이루어질 수도 있다. 본 명세서에서 개시된 2차 전지용 집전박은 금속박체를 선택함으로써 정극 집전체 또는 부극 집전체 중 어느 하나로써 사용될 수 있다. 또한, 2차 전지용 집전박으로 형성된 전극체는 다양한 형태의 2차 전지(예를 들면, 리튬 2차 전지)를 위한 전극으로서 사용될 수도 있다. 본 발명의 실시예에 따른 2차 전지용 집전박으로 이루어진 전극을 사용하는 2차 전지가 권회 전극체를 포함하는 2차 전지(예를 들면, 리튬 2차 전지)일 수도 있다. 이 실시예에서, 알루미늄(알루미늄 또는 알루미늄을 주로 함유하는 합금) 등으로 이루어진 금속박체가 정극 금속박체로서 사용되고, 구리(구리 또는 구리를 주로 함유하는 합금) 등으로 이루어진 금속박체가 부극 금속박체로서 사용된다. 이어서, 정극 집전박 또는 부극 집전박은 각각의 금속박체에 금속 중간층 및 카본 박막층이 제공되는 방식으로 얻어져서, 정극 집전박 또는 부극 집전박이 사용될 수도 있다.

이하에서, 본 발명의 범위를 특별하게 한정하고자 하는 것은 아니지만, 본 발명의 실시예는 예를 들면 리튬 2차 전지(일반적으로, 리튬 이온 전지)의 개별 정극체 및 부극체를 위한 집전박이 알루미늄으로 주로 이루어진 금속박체 및 구리로 주로 이루어진 금속박체를 사용하여 제조되는 경우를 취하여 상세하게 설명될 것이다. 도1은 본 발명의 실시예에 따른 2차 전지용 집전박(X)의 적층 구조를 개략적으로 도시하는 개략적인 단면도이다. 도2는 실시예에 따른 리튬 2차 전지(100)의 구조를 개략적으로 도시하는 종방향 단면도이다. 도3은 리튬 이온 전지(100)가 구비된 차량(자동차)의 예를 개략적으로 도시하는 측면도이다.

리튬 이온 전지용 집전박을 제조하는 방법에서, 우선 예를 들면 약 10㎛ 내지 30㎛의 두께를 갖는 알루미늄 금속박체(여기서, 알루미늄박) 및 예를 들면 약 10㎛ 내지 30㎛의 두께를 갖는 구리 금속박체(여기서, 구리박)가 도전성 기본 재료인 금속박체로서 준비된다. 알루미늄 금속박체는 정극 집전박의 구성요소로서 사용되고, 구리 금속박체는 부극 집전박의 구성요소로서 사용된다.

다음으로, 미리 정해진 금속종으로 이루어진 금속 중간층이 각각의 금속박체에 형성된다. 알루미늄 금속박체의 표면에 형성된 금속 중간층용으로 사용되는 바람직한 금속종은 금속박체 및 카본 둘다에 친화성을 갖고 금속박체 및 카본 둘다에 견고하게 접착되는 성질을 갖는다. 정극 집전박에서, 알루미늄 금속박체의 표면에 형성된 금속 중간층용으로 사용되는 바람직한 금속종은 Ti, Zr 또는 Hf와 같은 티탄족 천이 금속일 수도 있다. 다른 바람직한 금속종은 Nb 또는 Ta와 같은 바나듐족 천이 금속일 수도 있다. 다르게는, 다른 바람직한 금속종은 W일 수도 있다. 이들 금속종은 상술된 특성을 가질 뿐만 아니라 리튬 이온 전지의 충전 동안 정극 전위에서도(정극 전위에서 전해액에 노출된 때에도) 용해되지 않는 특성을 갖는다(전해액에 대한 내식성을 갖는다). 이 내식성은, 예를 들면, 정극이 정극 활물질로서 리튬 코발트를 함유하는 때에도 정극 전위(예를 들면, 충전 및 방전 사이클 동안 금속 리튬에 대하여 2.5V 내지 4.5V의 범위)에서 금속종이 전해액 내로 용출되지 않는 특성을 의미한다. 한편, 구리 금속박체의 표면에 형성된 금속 중간층용으로 사용되는 바람직한 금속종은 Cu 및/또는 Ni일 수도 있다. 이들 금속종은, 상기 높은 접착성에 부가하여, 리튬 이온 전지의 방전 동안 부극 전위에서 용해되지 않는 성질(전해액에 대한 내부식성) 또는 리튬 이온 전지의 충전 동안 부극 전위에서 리튬과 합금화되지 않는 성질을 갖는다. 즉, 이들 금속종은 부극이 부극 활물질로서 카본(그라파이트)을 함유한 때 부극 전위(충전 및 방전 사이클 동안 금속 리튬에 대해 0V 내지 3.0V의 범위)에서 용해되거나 합금화되지 않도록 화학적으로 안정한 특성을 갖는다.

금속박체의 표면에 금속 중간층을 형성하는 방법은, 물리적 증착법[PVD법, 예를 들면 스퍼터링(스퍼터링 증착법)] 또는 화학적 증착법(CVD법, 예를 들면 플라즈마 CVD법)과 같은 공지의 금속 증착법을 채용할 수도 있다. 구체적으로, 스퍼터링 증착법이 바람직하다. 후속 공정은 스퍼터링 증착법으로 수행된다. 우선, 박막으로 형성되고자 하는 미리 정해진 금속종으로 이루어진 증착용 금속 재료가 타깃으로서 진공 챔버 내에 설치된다. 그런 후, 희가스 원소(스퍼터링 가스, 전형적으로 아르곤)가 고전압을 인가함으로써 방전되어 이온화되고 가속되어, 타깃과 충돌하게 된다. 다르게는, 스퍼터링 가스 이온이 직접적으로 이온 건을 사용하여 타깃과 충돌하게 된다. 따라서, 타깃 원자가 타깃 표면으로부터 튀어나오고 이어서 튀어나온 타깃 원자가 기재에 퇴적되어 박막을 형성한다. 스퍼터링 증착법은 스퍼터링 가스를 이온화시키는 방법에 따라 DC 스퍼터링, 고주파 스퍼터링, 마그네트론 스퍼터링, 이온 비임 스퍼터링 등일 수도 있다. 본 발명의 실시예에 따른 2차 전지용 집전박에 대하여, 임의의 스퍼터링 증착법이 채용될 수도 있다. 예를 들면, 마그네트론 스퍼터링은 스퍼터링 가스의 압력이 넓은 범위에서 제어될 수 있다는 장점 면에서 바람직하게 채용된다. 상기 증착법을 사용하는 금속 중간층의 형성은 일반적인 상업적으로 가능한 배치 처리 또는 연속 처리 진공 증착 장치를 사용하여 수행된다는 것에 주의하라. 또한, 이러한 진공 증착 장치는 아마 동일한 진공 챔버 내부에서 애싱 처리와 같은 부가적인 처리를 수행하는 기능을 가질 수도 있다. 이 경우, 아르곤을 사용하는 애싱 처리 등이 예를 들면 스퍼터링 증착 전에 금속박체의 표면에서 수행될 수도 있기 때문에 바람직하다. 이는 애싱 처리가 약 1분 내지 5분 동안 수행된 때 알루미늄 금속박체의표면에 부착된 압연유 등이 세정될 수 있다는 점에서 유리하기 때문이다.

스퍼터링 증착법을 통해 형성된 금속 중간층(스퍼터링 박막층)의 내부 응력은 스퍼터링 조건, 구체적으로 스퍼터링 가스 압력 조건 및 막 두께에 따라 크게 변한다. 이로 인해, 미리 정해진 두께로 금속 중간층을 형성하기 위해서는, 스퍼터링 가스 압력 조건을 조절해서 상기 내부 응력을 제어하는 것만이 필요하다. 스퍼터링 가스 압력의 임계값은 타깃 금속종에 따라 변한다. 막이 어떤 두께로 퇴적될 때, 전형적으로 아르곤 가스가 스퍼터링 가스로 이용될 때, 스퍼터링 가스 압력이 어떤 값(임계값) 이상으로 증가됨에 따라, 스퍼터링된 박막의 내부 응력은 인장 응력이 되는 경향이 있다. 이 경향은 아마 스퍼터링 가스 압력이 증가함에 따라 타깃 입자(이온)는 타깃 입자(이온)과 스퍼터링 가스 입자(이온)과의 충돌의 빈도(확률)의 증가에 기인하여 크게 산란되고, 증가된 수의 타깃 입자는 기재와 경사 충돌한다는 것에 기초한다. 역으로, 스퍼터링 가스 압력이 감소함에 따라, 내부 응력은 압축 응력이 되는 경향이 있다. 이 경향은 스퍼터링 가스 압력이 감소함에 따라 각각의 타깃 입자(이온)의 평균 자유 경로가 신장되고, 따라서 기재(금속박체)에 도달하는 입자는 더 많은 고에너지 타깃 입자를 포함하고, 타깃 입자는 스퍼터링 박막 내에 매설되어 미세한 막을 형성한다는 것에 기초한다.

스퍼터링 가스 압력 조건에 관하여, 예를 들면 아르곤 가스(Ar 가스)가 알루미늄 금속박체에 대략 50㎚ 내지 300㎚의 두께를 갖는 Ti로 이루어진 금속 중간층을 형성하기 위한 스퍼터링 가스로 사용되는 경우, 스퍼터링이 0.3㎩ 이상(더욱 바람직하게는 0.5㎩ 이상)의 스퍼터링 가스 압력(Ar 가스 압력) 하에서 약 0.05㎚/s 내지 1.0㎚/s의 퇴적율로 수행되는 경우, 바람직한 금속 중간층은 온도가 퇴적 온도에서 실온으로 복귀된 때 내부 응력으로서 인장 응력을 갖도록 형성된다. Nb 금속 중간층이 상술한 것과 동일한 조건에서 형성될 때, 바람직한 스퍼터링 가스 압력은 1.0㎩ 이상(더욱 바람직하게는 1.06㎩ 이상)이다. 마찬가지로, Ta 금속 중간층이 형성될 때, 바람직한 스퍼터링 가스 압력은 3.0㎩ 이상이다. 또한, Zr 금속 중간층에 대하여 바람직한 스퍼터링 가스 압력은 0.80㎩ 이상(더욱 바람직하게는, 1.0㎩ 이상)이고, Hf 금속 중간층에 대해서는 바람직한 스퍼터링 가스 압력은 0.8㎩ 이상이고, 그리고 W 금속 중간층에 대하여 바람직한 스퍼터링 가스 압력은 2.0㎩ 이상이다.

50㎚ 내지 300㎚의 두께를 갖는 Cu(구리) 금속 중간층이 스퍼터링 증착을 통해 구리 금속박체에 형성될 때, 바람직한 스퍼터링 가스 압력 조건은 0.1㎚/s 내지 10㎚/s의 퇴적 속도에서 스퍼터링 가스로서 Ar 가스를 사용하여 0.25㎩ 이상이다. 상기 스퍼터링 가스 압력 조건은 실온으로 복귀될 때 인장 응력을 갖는 바람직한 금속 중간층을 제공한다. 또한, Ni 금속 중간층이 동일한 조건에서 형성될 때, 0.25㎩ 이상의 스퍼터링 가스 압력이 바람직하다. 따라서, 미리 정해진 금속종으로 이루어진 금속 중간층이 스퍼터링 증착을 통해 알루미늄 금속박체 또는 구리 금속박체에 형성될 때, 아르곤 가스와 같은 희가스의 스퍼터링 가스 압력 조건은 원하는 두께, 금속종 등에 기초하여 조정되어, 금속 중간층의 내부 응력이 압축 응력이 아니라 인장 응력이 되도록 제어한다.

이와 같이 형성된 금속 중간층의 두께는 바람직하게는 금속박체가 미리 정해진 범위에 걸쳐서 균일하게 덮히는 두께 이상이고, 카본 박막층의 두께에 따라 금속 중간층에 형성된(퇴적된) 카본 박막층의 압축 응력을 충분히 완화시킬 수 있는 인장 응력을 보유할 수 있다. 예를 들면, 카본 박막층이 약 30㎚ 내지 100㎚의 두께를 갖는 경우, 금속 중간층은 바람직하게는 약 10㎚ 내지 100㎚의 두께를 갖는다. 또한, 금속 중간층이 형성되는 금속박체의 표면의 범위(영역)는 카본 박막층이 형성될 영역, 즉 후술될 전극 활물질을 함유하는 활물질층이 금속박체(집전박의 표면)에 형성될(도포될) 영역을 적어도 포함하도록 설정된다. 예를 들면, 활물질층이 금속박체의 일측면(일측면의 일부 또는 전부)에만 형성되는 경우, 금속 중간층은 바람직하게는 전체 일측면에 걸쳐서 형성된다. 한편, 활물질층이 금속박체의 양면(양면의 일부 또는 전부)에 형성되는 경우, 금속 중간층은 바람직하게는 전체 양측면에 걸쳐서 형성된다. 이 방식으로, 미리 정해진 두께를 갖는 금속 중간층을 포함하는 금속박체가 얻어진다.

다음으로, 금속 중간층에 형성되는 카본 박막층에 대해서 설명한다. 카본 박막층은 바람직하게는 유기 성분을 실질적으로 함유하지 않는 카본 박막이고 더욱 바람직하게는 실질적으로 카본 만으로 이루어진 카본 박막이다. 카본 박막의 구조는 구체적으로 한정되지 않으며, 예를 들면 아몰퍼스, 그라파이트 또는 이들의 혼합 구조일 수도 있다. 바람직하게는, 금속 중간층의 표면에 카본 박막층을 형성하는 방법은, 금속 중간층을 형성하는 방법에서와 같이, 공지된 증착법, 예를 들면 스퍼터링 증착법과 같은 물리적 증착법 또는 플라즈마 CVD와 같은 화학적 증착법을 채용할 수도 있다. 여기서, 카본 박막층이 스퍼터링 증착법을 통해 타깃으로 카본을 사용하여 형성되는 경우, 약 0.01㎩ 내지 100㎩ 및 더욱 바람직하게는 0.01㎩ 내지 1.0㎩의 감소된 압력 하에서 스퍼터링 가스(전형적으로, 아르곤)의 분위기에서 수행되는 것이 바람직하다. 이렇게 낮은 스퍼터링 가스 압력 하에서 증착된 카본 박막층은 미세한 막 구조를 가질 수도 있다. 그러나, 위의 스퍼터링 가스 압력 조건 하에서 증착된 카본 박막층은 온도가 퇴적 온도(증착 온도)에서 실온으로 복귀된 때 내부 응력으로서 압축 응력을 받는다.

카본 박막층은, 금속 중간층이 형성되는 금속박체가 균일하게 덮히는 두께를 갖고, 5㎚ 내지 2000㎚의 범위로 설정될 수도 있다. 통상, 카본 박막층은 바람직하게는 약 50㎚ 내지 100㎚의 두께를 갖는다. 카본 박막층의 두께는 증착 시간과 같은 증착 조건 등을 조정함으로써 선택적으로 제어될 수도 있다는 것에 주의하라. 또한, 카본 박막층이 형성되는 금속 중간층의 표면의 영역은, 바람직하게는 전극 활물질을 함유하는 활물질층이 형성되는 영역을 적어도 포함하고, 금속박체의 표면에 형성된 금속 중간층의 영역을 초과하지 않는다.

상술된 제조 방법의 예로서, 3분 동안 진공 챔버에서 150℃의 온도에서 600V 의 인가 전압 및 60A의 아크 전류의 방전 조건에서 0.3㎩의 감소된 압력 조건(진공도) 하에서 알루미늄 금속박체에 아르곤 애싱 처리가 수행되었다. 그런 후, Ti가 타깃으로 설치되고, 이어서 30분 동안 진공 챔버 내에서 상기 온도(퇴적 온도)에서 상기 방전 조건에서 0.67㎩의 진공도에서 아르곤 가스를 스퍼터링 가스로 이용하여 스퍼터링 증착이 수행되었다. 따라서, 100㎚ 금속 중간층이 금속박체의 표면에 형성되었다. 이어서, 카본이 타깃으로 설치되었고, 3분 동안 상기 퇴적 온도에서 상기 방전 조건에서 0.3㎩의 진공도에서 상기 스퍼터링 가스를 이용하여 스퍼터링 증착이 수행되었다. 따라서, 70㎚의 카본 박막층이 금속 중간층의 표면에 형성되었다.

상술된 것과 같이 제조된 2차 전지용 집전박(X)은 도1에 도시된 것과 같은 적층 구조를 갖는다. 도1은 금속 중간층(2) 및 카본 박막층(3)이 금속박체(1)의 일측면 상에 순차적으로 적층된 적층 구조를 도시하는 도면이다. 2차 전지용 집전박(X)에서, 금속박체(1)는 금속박체(1)와 카본 박막층(3) 사이에 형성된 금속 중간층(2)을 통해 카본 박막층(3)에 견고하게 접착된다. 따라서, 금속박체(1)로부터 카본 박막층(3)의 박리가 억제될 수 있다. 또한, 온도가 퇴적 온도에서 실온으로 하강할 때 일어나는 카본 박막층(3)의 내부 응력은 압축 응력이지만, 동일 공정에서 일어나는 금속 중간층(2)의 내부 응력은 인장 응력이므로 압축 응력을 상쇄한다. 따라서, 카본 박막층(3)의 압축 응력은 완화된다. 그 결과, 압축 응력에 기인한 금속박체(1)에서의 잔주름의 발생이 방지되고, 따라서 잔주름에 기인한 전지 성능의 저하를 방지할 수 있다. 또한, 카본 박막층(3)은 금속 중간층(2)의 영역을 초과하지 않는 영역 내부에서, 금속박체(1)에 형성된 금속 중간층(2)의 표면에 형성된다. 또한, 금속 중간층(2)을 구성하는 금속종은, 리튬 이온 전지의 충전 및 방전 반응에 노출된 경우에도 금속종이 전해액 내에 용출되거나 금속 리튬과 합금화되지 않도록 화학적으로 비활성이다. 이 때문에, 카본 박막층(3)에 결함이 발생한 때에도, 카본 박막층(3) 바로 아래에 위치하는 금속 중간층(2)은 금속박체(1)가 전해액에 노출되는 것을 방지한다. 그 결과, 금속 중간층 및/또는 금속박체의 용해 또는 열화에 기인한 전지 성능의 저하를 방지할 수 있다.

다음으로, 도2를 참조하여 리튬 이온 전지(100)를 형성하는(조립하는) 방법에 대해서 설명한다. 리튬 이온 전지(100)를 형성하는 방법은 일반적인 형성 방법과 유사할 수도 있고 특별히 제한되지 않는다. 형성 방법의 예가 이하에서 설명된다. 전극체(10)는 정극 시트(11), 연속 시트 세퍼레이터(도시 생략) 및 부극 시트(12)를 포함한다. 정극 시트(11)는 정극 활물질층이 알루미늄 금속박체(1)로 형성된 2차 전지용 집전박(X)[이하, 단순히 "정극 집전박(X₁)"으로 참조됨]의 표면에 형성되도록 형성된다(도1 참조). 부극 시트(12)는 부극 활물질층이 구리 금속박체(1)로 이루어진 2차 전지용 집전체(X)[이하, 단순히 "부극 집전박(X₂)"으로 참조됨]의 표면에 형성되도록 형성된다. 정극 활물질층이 정극 집전박(X₁)에 형성된 정극 시트(11) 및 부극 활물질층이 부극 집전박(X₂)에 형성된 부극 시트(12)는 그 사이에 시트 세퍼레이터를 위치시켜서 층상으로 적층되고, 그런 후 코어(13) 주위에 감긴다. 따라서, 전극체(10)가 형성된다. 정극 시트(11) 및 부극 시트(12)의 각각에서, 권취 방향에 따른 일 단부(즉, 시트의 폭 방향 일단부)에는 활물질층이 도포되지 않고, 각각의 집전박(X₁, X₂)이 노출된다는 것에 주의하라. 전극체(10)는 이들 노출된 부분이 권취된 전극체(10)의 축방향으로 대향측에 배열되도록 권취된다.

정극 활물질은 어떠한 한정 없이 리튬 이온 전지용으로 일반적으로 사용되는 일 또는 이 이상의 재료를 채용할 수도 있다. LiMn₂O₄, LiCoO₂ 또는 LiNiO₂와 같은 리튬 천이 금속 산화물이 바람직한 예로서 채용될 수도 있다. 또한, 이들 리튬 천이 금속 산화물에서 천이 금속의 일부가 적어도 다른 하나 이상의 금속 원소로 치환된 리튬 복합 산화물이 채용될 수도 있다. 정극 활물질은 상기 리튬 산화물에 더하여 전자 전도성을 향상시키기 위한 도전재(예를 들면, 아세틸렌 블랙), 결착제 또는 증검제로서 폴리테트라플루오로에틸렌 또는 카르복시메틸셀룰로오스와 같은 바인더를 함유한다. 용제 또는 물이 용매로서 상기 혼합물에 첨가되고, 이어서 혼합되어 페이스트를 준비한다. 얻어진 정극 페이스트는 카본 박막층(3)이 형성된 정극 집전박(X₁)의 표면에 균일하게 도포되고, 그런 후 도포된 재료가 적당한 건조 수단에 의해 건조된다. 건조된 후, 정극 활물질층의 두께 또는 밀도를 조정하기 위하여 적당한 프레스 처리가 필요에 따라 수행될 수도 있다. 이 방식으로, 정극 활물질층을 갖는 정극 시트(11)가 형성된다.

한편, 부극 시트(12)에 대해서는, 정극 시트(11)의 경우에서와 같이, 부극 활물질이 페이스트로 준비된다. 얻어진 부극 페이스트가 카본 박막층(3)이 형성된 부극 집전박(X₂)의 표면에 균일하게 도포되고, 그런 후 건조된다. 이와 같이, 부극 활물질층을 갖는 부극 시트(12)가 형성된다. 부극 활물질은 어떠한 제한 없이 리튬 이온 전지용으로 일반적으로 사용되는 1종 또는 2종 이상의 재료를 포함할 수도 있다. 예를 들면, 부극 활물질은 그라파이트 카본 또는 아몰퍼스 카본과 같은 탄소계 재료, 리튬 천이 금속 산화물, 리튬 천이 금속 질화물 등일 수도 있고, 더욱 바람직하게는 탄소계 재료이다. 부극 활물질은, 탄소계 재료와 같은 상기 주요 성분에 더하여, 스티렌-부타디엔 고무 또는 카르복시메틸셀룰로오스와 같은 바인더를 함유한다. 상기 혼합물에 용제 또는 물을 첨가하여 부극 페이스트를 준비한다.

정극 시트(11) 및 부극 시트(12)를 분리하기 위하여 사용되는 적절한 시트 세퍼레이터는 다공질 폴리올레핀계 수지로 이루어질 수 있다. 고체 전해질 또는 겔상 전해질이 전해질로 사용될 경우, 세퍼레이터가 필요하지 않을 수도 있다(즉, 이 경우, 전해질 자체가 세퍼레이터로서 기능한다)는 것에 주의하라. 코어(13)가 사용될 때, 예를 들면, 사용되는 전해질에 대해 내성을 갖는 다양한 폴리머 재료가 코어(13)를 형성하기 위해 적절하게 선택될 수도 있다.

전극체(10)의 일 축방향 단부에 노출된 정극 집전박(X₁)은 정극 집전체 단자(40)에 부착(접합)된다. 또한, 전극체(10)의 다른 단부에 노출된 부극 집전박(X₂)은 부극 집전체 단자(50)에 부착(접합)된다. 접합 방법은, 예를 들면, 초음파 용접과 같은 다양한 용접 방법을 채용한다. 예를 들면, 전극체(10)의 각각의 축방향 단부는 용접 장치의 혼 및 앤빌에 의해 미리 정해진 폭으로 유지되고 그런 후 초음파 용접된다. 정극 집전체 단자(40)의 구성 재료는 바람직하게는 정극 집전박(X₁)의 것과 동일한 금속 재료(바람직하게는, 알루미늄)이다. 한편, 부극 집전체 단자(50)의 구성 재료는 바람직하게는 부극 집전박(X₂)의 것과 동일한 금속 재료(바람직하게는, 구리)이다.

다음으로, 집전체 단자(40, 50)가 양 축방향 단부에 부착된 전극체(10)는 적어도 개방 단부를 갖는 전지 케이싱(20)에 수용된다. 도2에 도시된 리튬 이온 전지(100)에서, 전극체(10)는 정극 집전체 단자(40)가 개구(21)로부터 돌출하고 전극체(10)의 축방향이 수직 방향으로 정렬되도록 수용된다. 이어서, 에틸렌 카보네이트 또는 디에틸카보네이트와 같은 비수계 용매 내로 구성 원소로서 플루오르를 포함하는 다양한 리튬염(예를 들면, LiPF₆)의 전해질을 용해한 전해액이 전지 케이싱(20) 내로 주입된다. 그런 후, 전지 케이싱(20)의 개구(21)는, 중앙에 구멍이 형성되어 있는 덮개(30)에 의해 폐색된다. 정극 집전체 단자(40)는 덮개(30)의 중앙의 구멍 내로 삽입되고, 너트(31)를 사용하여 리드(30)의 상부 표면으로부터 고정된다. 개구(21)의 주연부는 덮개(30)의 에지와 용접된다. 전지 케이싱(20)의 재료 및 덮개(30)의 재료가 한정되지 않지만, 높은 열 전도성을 갖는 알루미늄, 스테인리스강 또는 니켈 도금강과 같은 금속계 경량 재료가 바람직하게 사용된다. 또한, 전지 케이싱(20)은 직육면체 형상(박스 형상), 원통형 형상 등을 가질 수도 있다. 전지 케이싱(20)이 정사각형 형상을 가지는 경우, 전극체(10)는 측면으로부터 가압되어 평평하게 되고, 그런 후 수용된다. 도2에 도시된 리튬 이온 전지(100)의 전지 케이싱(20)이 폐쇄된 단부를 갖는 원통형이고, 오직 정극 집전체 단자(40)가 전지 케이싱(20)으로부터 돌출한다는 것에 주의하라. 대신에, 원통형 전지는 양 단부에 개구를 가질 수도 있고, 정극 및 부극 집전체 단자가 양 단부에서 개구로부터 돌출할 수도 있다. 이 방법으로, 리튬 이온 전지(100)가 형성된다.

본 발명의 실시예에 따른 2차 전지용 집전박(X)을 포함하는 2차 전지(예를 들면, 리튬 이온 전지)는 상술한 바와 같이 바람직한 전지 성능을 유지할 수 있다. 따라서, 2차 전지는 자동차와 같은 차량에 탑재되는 모터(전기 모터)를 위한 전원으로서 특히 적절하게 이용될 수도 있다. 도3에 개략적으로 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따르면, 전원으로서 리튬 이온 전지(100)와 같은 2차 전지(복수의 2차 전지가 접속된 전지 팩을 포함)가 구비된 차량(Y)(전형적으로, 자동차 및 구체적으로 하이브리드 자동차, 전기 자동차 또는 연료 전지 자동차와 같이 전기 모터가 구비된 자동차)을 제공할 수 있다.

본 발명이 예시적인 실시예를 참조하여 설명되었지만, 본 발명은 예시적인 실시예 또는 구성으로 한정되지 않는다는 것을 이해하여야 한다. 반대로, 본 발명은 다양한 변형 및 균등한 구성을 포함하도록 의도된다. 또한, 예시적인 실시예의 다양한 요소가, 예시인 다양한 조합 및 구성으로 도시되지만, 더 많은, 더 적은 또는 오직 하나의 요소를 포함하는 다른 조합 및 구성도 본 발명의 기술사상 및 범위 내이다.

Claims

2차 전지의 집전체로서 사용되도록 구성된 2차 전지용 집전박이며,
도전성 금속박체(1)와,
상기 금속박체(1)에 형성된 금속 중간층(2)과,
상기 금속 중간층(2)에 퇴적된 카본 박막층(3)을 포함하고,
상기 금속 중간층(2)은 상기 금속박체(1)와 상기 카본 박막층(3) 사이에서 상기 금속박체(1) 및 상기 카본 박막층(3) 둘다에 밀착하도록 형성되어 있는, 2차 전지용 집전박에 있어서,
상기 금속 중간층(2)은 리튬 이온 전지(100)의 충전 동안 정극 전위에서 용해되지 않는 금속종으로 이루어지고,
상기 금속 중간층(2)은 리튬 이온 전지(100)의 정극 집전체로서 사용되도록 구성되고,
상기 금속종은 티탄, 니오븀, 탄탈, 지르코늄, 하프늄 및 텅스텐으로 구성된 군으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상의 금속종인 것을 특징으로 하는, 2차 전지용 집전박.
제1항에 있어서, 상기 금속 중간층(2)에 사용되는 금속은 상기 금속박체(1) 및 상기 카본 박막층(3) 둘다에 대해 친화력을 갖는, 2차 전지용 집전박.
삭제
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 금속 중간층(2)에 가해지는 내부 응력이 인장 응력인, 2차 전지용 집전박.
제1항 또는 제2항에 따른 2차 전지용 집전박을 포함하는, 2차 전지.
제5항에 따른 2차 전지를 포함하는, 차량.
2차 전지의 전극 집전체로서 사용되도록 구성된 2차 전지용 집전박을 제조하는 방법이며,
도전성 금속박체(1)를 준비하는 단계와,
상기 금속박체(1)의 표면에, 상기 금속박체(1)에 밀착하는 금속으로 이루어진 금속 중간층(2)을 형성하는 단계와,
상기 금속 중간층(2)의 표면에, 상기 금속 중간층(2)에 밀착하는 카본 박막층(3)을 형성하는 단계를 포함하는 2차 전지용 집전박의 제조 방법에 있어서,
상기 금속 중간층(2)은 리튬 이온 전지(100)의 충전 동안 정극 전위에서 용해되지 않는 금속종으로 이루어지고,
상기 금속 중간층(2)은 리튬 이온 전지(100)의 정극 집전체로서 사용되도록 구성되고,
상기 금속종은 티탄, 니오븀, 탄탈, 지르코늄, 하프늄 및 텅스텐으로 구성된 군으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상의 금속종인 것을 특징으로 하는, 2차 전지용 집전박의 제조 방법.
제7항에 있어서, 상기 금속 중간층(2)은 미리 정해진 금속종으로 이루어진 증착용 금속 재료를 사용하는 금속 증착을 통해 형성되고, 상기 금속 증착은 미리 정해진 금속종으로 이루어진 금속 중간층(2)의 내부 응력이 인장 응력이 되는 조건에서 수행되는, 2차 전지용 집전박의 제조 방법.
제8항에 있어서, 상기 금속 증착은 스퍼터링 증착에 의해 수행되는, 2차 전지용 집전박의 제조 방법.
제9항에 있어서, 상기 스퍼터링 증착에 사용되는 스퍼터링 가스 압력은 형성된 금속 중간층(2)의 내부 응력이 인장 응력이 되도록 설정되는, 2차 전지용 집전박의 제조 방법.
제10항에 있어서, 상기 금속 중간층(2)의 두께는 상기 카본 박막층(3)의 두께에 따라 카본 박막층(3)의 형성에 기인하여 발생하는 내부 압축 응력을 상쇄하도록 설정되는, 2차 전지용 집전박의 제조 방법.
제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 스퍼터링 증착 전에 상기 금속박체(1)의 표면에서 애싱 처리가 수행되는, 2차 전지용 집전박의 제조 방법.
제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 스퍼터링 증착은 마그네트론 스퍼터링을 채용하는, 2차 전지용 집전박의 제조 방법.
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