KR102135851B1 - Current collector for electrodes and method for producing the same - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 실시예에 따른 전극용 집전체는, 고분자 필름; 상기 고분자 필름의 상하면 중 적어도 하나의 표면에 마련되는 금속편; 상기 고분자 필름과 상기 금속편 사이에 마련되는 접착층; 상기 고분자 필름 및 상기 금속편의 표면에 형성되는 도전재; 및 상기 도전재의 표면에 형성되는 전극 활물질층;을 포함하며, 상기 금속편은 상기 고분자 필름의 가장자리에 위치하되 상기 고분자 필름의 가장자리 보다 돌출되도록 마련될 수 있다.The current collector for an electrode according to an embodiment of the present invention includes a polymer film; A metal piece provided on at least one surface of the upper and lower surfaces of the polymer film; An adhesive layer provided between the polymer film and the metal piece; A conductive material formed on surfaces of the polymer film and the metal piece; And an electrode active material layer formed on the surface of the conductive material, wherein the metal piece may be provided on the edge of the polymer film but protrude from the edge of the polymer film.
Description
본 발명은 전극용 집전체 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 금속 포일(foil)을 사용하지 않음으로써 전극의 무게를 줄일 수 있으며 전극조립체의 두께를 줄일 수 있고 에너지 밀도를 높일 수 있는 전극용 집전체 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a current collector for an electrode and a method of manufacturing the same, and more specifically, by not using a metal foil, the weight of the electrode can be reduced, the thickness of the electrode assembly can be reduced, and the energy density can be increased. It relates to a current collector for an electrode and a method of manufacturing the same.
모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차전지의 수요가 급격히 증가하고 있고, 그러한 이차전지 중 높은 에너지 밀도와 작동전위를 나타내고, 자가방전율이 낮은 리튬 이차전지가 상용화되어 있다.As technology development and demand for mobile devices increase, the demand for secondary batteries as an energy source is rapidly increasing, and lithium secondary batteries exhibiting high energy density and operating potential among such secondary batteries and low self-discharge rate are commercialized.
리튬금속 이차전지는 최초로 상용화된 이차전지로서, 리튬 금속을 음극으로 사용한다. 그러나, 리튬 금속 이차전지는 리튬금속 음극의 표면에 형성되는 리튬 수지상에 의해 셀의 부피팽창, 용량 및 에너지 밀도의 점진적인 감소, 수지상 지속 성장에 따른 단락발생, 사이클 수명 감소와 셀 안정성 문제(폭발 및 발화)가 있어 상용화된지 불과 몇 년만에 생산이 중단되었다. 이에, 리튬 금속 대신에 보다 안정하고 격자나 빈 공간 내에 리튬을 이온상태로 안정하게 저장할 수 있는 탄소계 음극이 사용되었으며, 상기 탄소계 음극 사용으로 인해 본격적인 리튬 이차전지의 상용화 및 보급이 진행되었다.The lithium metal secondary battery is the first commercially available secondary battery, and uses lithium metal as a negative electrode. However, the lithium metal secondary battery is due to the lithium resin formed on the surface of the lithium metal negative electrode, the cell volume expansion, gradual reduction in capacity and energy density, short-circuit occurrence due to dendritic continuous growth, cycle life reduction and cell stability problems (explosion and Ignition), and production was stopped only a few years after being commercialized. Thus, instead of lithium metal, a carbon-based negative electrode that is more stable and capable of stably storing lithium in an ionic state in a lattice or an empty space was used, and commercialization and dissemination of a full-scale lithium secondary battery proceeded due to the use of the carbon-based negative electrode.
현재까지 리튬 이차전지는 탄소계 또는 비탄소계 음극 소재들이 주류를 이루고 있으며, 대부분의 음극재 개발은 탄소계(흑연, 하드카본, 소프트 카본 등)와 비탄소계(실리콘, 주석, 티타늄 산화물 등) 소재에 집중되어 있다.Until now, lithium secondary batteries are mainly composed of carbon-based or non-carbon-based anode materials, and most anode materials are carbon-based (graphite, hard carbon, soft carbon, etc.) and non-carbon-based (silicon, tin, titanium oxide, etc.) materials. Is focused on.
한편, 최근에는 휴대용 전자기기 및 정보 통신 기기가 소형화됨에 따라 이들을 구동하기 위한 초소형 전원 시스템으로서 리튬 이차전지의 이용이 크게 기대되고 있다.On the other hand, in recent years, as portable electronic devices and information communication devices have been miniaturized, the use of lithium secondary batteries as a compact power system for driving them has been greatly anticipated.
더욱이, 최근에는 유연성(Flexibility), 저가격, 제작 용이성 등의 장점을 이용한 고분자계 전자기기 및 소자의 개발 및 연구가 활발하게 진행되고 있다. 따라서 소형화된 기기에 사용하기 위해서는 리튬 이차전지의 에너지 밀도 또는 성능은 유지하면서도 전지의 두께 또는 무게를 줄일 필요가 있다.Moreover, in recent years, development and research on polymer electronic devices and devices using advantages such as flexibility, low cost, and ease of manufacture have been actively conducted. Therefore, in order to use it in a miniaturized device, it is necessary to reduce the thickness or weight of the battery while maintaining the energy density or performance of the lithium secondary battery.
또한, 리튬 이차전지의 두께 또는 무게를 줄이더라도 내부 단락 발생시 전류 패스를 차단 또는 파괴함으로써 리튬 이차전지의 안전성과 에너지 밀도를 높일 수 있어야 한다.In addition, even if the thickness or weight of the lithium secondary battery is reduced, it is necessary to increase safety and energy density of the lithium secondary battery by blocking or destroying a current path when an internal short circuit occurs.
본 출원인은, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명을 제안하게 되었다.In order to solve the above problems, the applicant has proposed the present invention.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 금속 포일로 된 집전체와 비교하여 두께를 줄일 수 있는 전극용 집전체 및 그 제조 방법을 제공한다.The present invention has been proposed to solve the above problems, and provides a current collector for an electrode and a method of manufacturing the same that can reduce the thickness compared to a current collector made of a metal foil.
또한, 본 발명은 금속 포일로 된 집전체 보다 무게를 줄일 수 있는 전극용 집전체 및 그 제조방법을 제공한다.In addition, the present invention provides a current collector for an electrode that can reduce weight than a current collector made of a metal foil, and a method for manufacturing the same.
또한, 본 발명은 금속 포일로 된 집전체의 저항 보다 큰 저항값을 가지기 때문에 내부 단락 발생시 단락 전류를 저하시킬 수 있는 전극용 집전체 및 그 제조방법을 제공한다.In addition, the present invention provides a current collector for an electrode and a method of manufacturing the same that can lower a short circuit current when an internal short circuit occurs because it has a resistance value greater than that of a metal foil current collector.
또한, 본 발명은 이차전지의 에너지 밀도를 높일 수 있으며, 전극용 집전체의 생산 효율을 높이고 버려지는 전극재료를 줄일 수 있는 전극용 집전체 및 그 제조방법을 제공한다.In addition, the present invention provides an electrode current collector and a method of manufacturing the same, which can increase the energy density of the secondary battery, increase the production efficiency of the electrode current collector, and reduce the discarded electrode material.
상기한 바와 같은 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 전극용 집전체는, 고분자 필름; 상기 고분자 필름의 상하면 중 적어도 하나의 표면에 마련되는 금속편; 상기 고분자 필름과 상기 금속편 사이에 마련되는 접착층; 상기 고분자 필름 및 상기 금속편의 표면에 형성되는 도전재; 및 상기 도전재의 표면에 형성되는 전극 활물질층;을 포함하며, 상기 금속편은 상기 고분자 필름의 가장자리에 위치하되 상기 고분자 필름의 가장자리 보다 돌출되도록 마련될 수 있다.The current collector for an electrode according to an embodiment of the present invention for achieving the above object, a polymer film; A metal piece provided on at least one surface of the upper and lower surfaces of the polymer film; An adhesive layer provided between the polymer film and the metal piece; A conductive material formed on surfaces of the polymer film and the metal piece; And an electrode active material layer formed on the surface of the conductive material, wherein the metal piece may be provided on the edge of the polymer film but protrude from the edge of the polymer film.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 전극용 집전체는, 고분자 필름; 상기 고분자 필름의 상하면 중 적어도 하나의 표면에 마련되는 금속편; 상기 고분자 필름과 상기 금속편 사이에 마련되는 접착층; 상기 고분자 필름 및 상기 금속편의 표면에 형성되는 도전재; 및 상기 도전재의 표면에 형성되는 전극 활물질층;을 포함하며, 상기 금속편은 상기 고분자 필름에 형성된 구멍의 가장자리 보다 돌출되도록 마련될 수 있다.The current collector for an electrode according to another embodiment of the present invention, a polymer film; A metal piece provided on at least one surface of the upper and lower surfaces of the polymer film; An adhesive layer provided between the polymer film and the metal piece; A conductive material formed on surfaces of the polymer film and the metal piece; And an electrode active material layer formed on the surface of the conductive material. The metal piece may be provided to protrude from the edge of the hole formed in the polymer film.
한편, 발명의 다른 분야에 의하면, 본 발명의 일 실시예는, 띠 형태의 상기 고분자 필름을 마련하는 단계; 상기 고분자 필름의 폭 방향 양단 중 적어도 일단에 상기 금속편을 접착시키는 단계; 상기 고분자 필름과 상기 금속편의 표면을 덮도록 상기 도전재를 코팅하는 단계; 상기 금속편이 위치하는 부분을 제외하고 상기 도전재의 표면에 상기 전극 활물질층을 코팅하는 단계; 및 상기 고분자 필름을 로딩 방향으로 이송하면서 상기 전극용 집전체의 모양을 따라 펀칭하거나 잘라내어 상기 전극용 집전체를 얻는 단계;를 포함하는, 전극용 집전체의 제조방법을 제공할 수 있다.On the other hand, according to another field of the invention, an embodiment of the present invention, preparing the polymer film in the form of a strip; Bonding the metal piece to at least one of both ends in the width direction of the polymer film; Coating the conductive material to cover the surface of the polymer film and the metal piece; Coating the electrode active material layer on the surface of the conductive material except for the portion where the metal piece is located; And obtaining the current collector for the electrode by punching or cutting along the shape of the current collector for the electrode while transferring the polymer film in the loading direction.
상기 금속편을 접착시키는 단계에서, 상기 금속편은 상기 고분자 필름의 폭 방향 양단 보다 돌출되도록 상기 고분자 필름의 상하면 중 적어도 일면에 상기 금속편을 위치시킬 수 있다.In the step of adhering the metal piece, the metal piece may be positioned on at least one surface of the upper and lower surfaces of the polymer film so that it protrudes from both ends in the width direction of the polymer film.
상기 금속편을 접착시키는 단계에서, 서로 마주 보는 상기 금속편과 상기 고분자 필름 사이에 상기 접착층이 마련될 수 있다.In the step of bonding the metal pieces, the adhesive layer may be provided between the metal pieces facing each other and the polymer film.
상기 전극용 집전체를 얻는 단계에서, 상기 전극용 집전체의 전극부는 상기 전극 활물질층이 코팅된 부분에서 펀칭되거나 잘려져 형성되고, 상기 전극용 집전체의 탭부는 상기 금속편이 위치하는 부분에서 펀칭되거나 잘려져 형성될 수 있다.In the step of obtaining the current collector for the electrode, the electrode portion of the current collector for electrodes is formed by punching or being cut at a portion coated with the electrode active material layer, and the tab portion of the current collector for electrodes is punched at a portion where the metal piece is located or It can be cut and formed.
상기 전극용 집전체를 얻는 단계에서, 상기 전극용 집전체는, 상기 고분자 필름의 길이방향의 양단의 가운데를 지나는 기준선에 대해 대칭이 되도록 상기 기준선의 양측에서 펀칭되거나 잘려질 수 있다.In the step of obtaining the current collector for the electrode, the current collector for the electrode may be punched or cut at both sides of the reference line so as to be symmetric with respect to a reference line passing through the center of both ends in the longitudinal direction of the polymer film.
한편, 발명의 다른 분야에 의하면, 본 발명의 다른 일 실시예는, 띠 형태의 상기 고분자 필름을 마련하는 단계; 상기 고분자 필름의 길이방향과 직교하는 방향 또는 상기 고분자 필름의 폭 방향으로 상기 고분자 필름에 상기 구멍을 복수개 형성하는 단계; 상기 구멍을 덮도록 상기 고분자 필름의 길이방향과 직교하는 방향 또는 상기 고분자 필름의 폭 방향으로 상기 고분자 필름에 상기 금속편을 접착시키는 단계; 상기 고분자 필름과 상기 금속편의 표면을 덮도록 상기 도전재를 코팅하는 단계; 상기 금속편이 위치하는 부분을 제외하고 상기 도전재의 표면에 상기 전극 활물질층을 코팅하는 단계; 및 상기 고분자 필름을 로딩 방향으로 이송하면서 상기 전극용 집전체의 모양을 따라 펀칭하거나 잘라내어 상기 전극용 집전체를 얻는 단계;를 포함하는, 전극용 집전체의 제조방법을 제공할 수 있다.On the other hand, according to another field of the invention, another embodiment of the present invention, the step of providing the polymer film in the form of a strip; Forming a plurality of holes in the polymer film in a direction orthogonal to the length direction of the polymer film or a width direction of the polymer film; Bonding the metal piece to the polymer film in a direction orthogonal to the longitudinal direction of the polymer film or a width direction of the polymer film to cover the hole; Coating the conductive material to cover the surface of the polymer film and the metal piece; Coating the electrode active material layer on the surface of the conductive material except for the portion where the metal piece is located; And obtaining the current collector for the electrode by punching or cutting along the shape of the current collector for the electrode while transferring the polymer film in the loading direction.
상기 고분자 필름에 복수개의 구멍을 형성하는 단계에서, 상기 구멍은 상기 고분자 필름의 길이방향과 직교하는 방향 또는 상기 고분자 필름의 폭 방향으로 동일 모양 및 동일 간격으로 복수개가 형성되어 하나의 구멍 세트를 이루며, 상기 구멍 세트는 상기 고분자 필름의 길이방향을 따라 복수개로 형성될 수 있다.In the step of forming a plurality of holes in the polymer film, the holes are formed in a plurality of holes at the same shape and the same interval in the direction orthogonal to the longitudinal direction of the polymer film or the width direction of the polymer film to form a single hole set, , The hole set may be formed in plural along the longitudinal direction of the polymer film.
상기 금속편을 접착시키는 단계에서, 상기 금속편은 상기 구멍을 완전히 덮거나 일부만 덮을 정도의 크기를 가지며 상기 구멍 세트에 대응하도록 복수개로 마련되고, 서로 마주 보는 상기 금속편과 상기 고분자 필름 사이에 상기 접착층이 마련될 수 있다.In the step of adhering the metal piece, the metal piece has a size sufficient to completely or partially cover the hole and is provided in plural to correspond to the hole set, and the adhesive layer is provided between the metal piece and the polymer film facing each other. Can be.
상기 전극용 집전체를 얻는 단계에서, 상기 전극용 집전체의 전극부는 상기 전극 활물질층이 코팅된 부분에서 펀칭되거나 잘려져 형성되고, 상기 전극용 집전체의 탭부는 상기 금속편 및 상기 구멍이 동시에 위치하는 부분에서 펀칭되거나 잘려져 형성될 수 있다.In the step of obtaining the current collector for the electrode, the electrode part of the current collector for the electrode is formed by punching or being cut at a portion coated with the electrode active material layer, and the tab part of the current collector for the electrode is simultaneously positioned with the metal piece and the hole It can be formed by being punched or cut in parts.
상기 전극용 집전체를 얻는 단계에서, 상기 전극용 집전체는, 상대적으로 긴 거리를 두고 서로 마주 보는 2개의 상기 금속편 사이의 가운데를 상기 금속편의 길이방향과 나란한 방향으로 지나는 기준선에 대해 대칭이 되도록 상기 기준선의 양측에서 펀칭되거나 잘려져 형성될 수 있다.In the step of obtaining the current collector for the electrode, the current collector for the electrode is symmetrical with respect to a reference line passing in the direction parallel to the length direction of the metal piece between the two metal pieces facing each other at a relatively long distance. It may be formed by being punched or cut at both sides of the reference line.
본 발명에 따른 전극용 집전체 및 그 제조방법은 금속 포일 대신 부도체로 된 고분자 필름을 이용하기 때문에 집전체 및 전지의 무게를 줄일 수 있다.The current collector for an electrode according to the present invention and its manufacturing method use a polymer film made of a non-conductor instead of a metal foil to reduce the weight of the current collector and the battery.
또한, 본 발명에 따른 전극용 집전체 및 그 제조방법은 금속 포일을 사용하는 대신 고분자 필름의 표면에 도전재를 코팅 또는 도금층을 형성하기 때문에 금속 포일로 된 집전체 보다 두께를 줄일 수 있다.In addition, the current collector for an electrode according to the present invention and its manufacturing method can reduce the thickness of a current collector made of a metal foil because a conductive material is coated or formed on a surface of a polymer film instead of using a metal foil.
또한, 본 발명에 따른 전극용 집전체 및 그 제조방법은 금속 포일로 된 집전체의 저항 보다 큰 저항값을 가지며 또한 고분자 필름의 손상에 의해 전류 흐름이 방해를 받을 수 있기 때문에 내부 단락 발생시 단락 전류를 저하시킬 수 있고 전지의 안전성을 향상시킬 수 있다.In addition, the current collector for an electrode according to the present invention and a method for manufacturing the same have a resistance value greater than that of a metal foil current collector, and also because current flow may be interrupted by damage to the polymer film, short circuit current when an internal short circuit occurs And can improve the safety of the battery.
또한, 본 발명에 따른 전극용 집전체 및 그 제조방법은 전지의 두께가 줄어들기 때문에 에너지 밀도가 향상될 수 있고, 전극 재료가 모두 마련된 베이스 필름(고분자 필름)이 이송되는 과정에 펀칭에 의해 전극용 집전체가 얻어지기 때문에 전극용 집전체의 생산성을 높일 수 있고 버려지는 전극 재료를 줄일 수 있다.In addition, the current collector for an electrode according to the present invention and its manufacturing method can improve energy density because the thickness of the battery is reduced, and the electrode by punching in the process of transferring the base film (polymer film) provided with all of the electrode materials Since a current collector is obtained, the productivity of the electrode current collector can be increased, and the discarded electrode material can be reduced.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극용 집전체가 제조되는 과정을 설명하기 위한 평면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 절단선 "A-A"에 따른 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극용 집전체가 제조되는 과정을 설명하기 위한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극용 집전체와 분리막이 적층되어 형성되는 전극 조립체를 설명하기 위한 분해 사시도이다.
도 5는 도 4에 따른 전극용 집전체와 분리막이 적층된 전극 조립체의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극용 집전체의 변형예가 제조되는 과정을 설명하기 위한 평면도이다.
도 7은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 전극용 집전체가 제조되는 과정을 설명하기 위한 평면도이다.
도 8은 도 7에 따른 전극용 집전체가 제조되는 과정을 설명하기 위한 단면도이다.
도 9는 도 8의 (b)에 도시된 절단선 "D-D"에 따른 단면도이다.
도 10은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 전극용 집전체의 변형예가 제조되는 과정을 설명하기 위한 평면도이다.1 is a plan view for explaining a process of manufacturing an electrode current collector according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the cutting line “AA” shown in FIG. 1.
3 is a cross-sectional view for explaining a process in which a current collector for an electrode is manufactured according to an embodiment of the present invention.
4 is an exploded perspective view illustrating an electrode assembly formed by stacking an electrode current collector and a separator according to an embodiment of the present invention.
5 is a cross-sectional view of an electrode assembly in which a current collector for an electrode and a separator according to FIG. 4 are stacked.
6 is a plan view illustrating a process in which a modified example of the current collector for an electrode according to an embodiment of the present invention is manufactured.
7 is a plan view for explaining a process of manufacturing a current collector for an electrode according to another embodiment of the present invention.
8 is a cross-sectional view for explaining a process in which the electrode current collector according to FIG. 7 is manufactured.
9 is a cross-sectional view taken along the cutting line “DD” shown in FIG. 8(b).
10 is a plan view illustrating a process in which a modified example of an electrode current collector according to another embodiment of the present invention is manufactured.
이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예들을 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다. Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited or limited by the embodiments. The same reference numerals in each drawing denote the same members.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극용 집전체가 제조되는 과정을 설명하기 위한 평면도, 도 2는 도 1에 도시된 절단선 "A-A"에 따른 단면도, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극용 집전체가 제조되는 과정을 설명하기 위한 단면도, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극용 집전체와 분리막이 적층되어 형성되는 전극 조립체를 설명하기 위한 분해 사시도, 도 5는 도 4에 따른 전극용 집전체와 분리막이 적층된 전극 조립체의 단면도이다.1 is a plan view for explaining a process in which a current collector for an electrode is manufactured according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. 1, and FIG. 3 is an embodiment of the present invention Figure 4 is a cross-sectional view for explaining the process of manufacturing a current collector for an electrode according to an example, Figure 4 is an exploded perspective view for explaining an electrode assembly formed by stacking an electrode current collector and a separator according to an embodiment of the present invention, Figure 5 Is a cross-sectional view of the electrode assembly in which the electrode current collector and the separator according to FIG. 4 are stacked.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전극용 집전체(CURRENT COLLECTOR FOR ELECTRODES, 100)는, 금속 포일로 된 집전체의 저항 보다 큰 저항값을 가지기 때문에 집전체를 흐르는 전류의 한계 전류값을 조정할 수 있고, 또한 고분자 필름의 손상에 의해 전류 흐림이 방해를 받을 수 있기 때문에 이차전지의 내부 단락 발생시 단락 전류를 저하시킬 수 있다. 1 to 3, the current collector for an electrode according to an embodiment of the present invention (CURRENT COLLECTOR FOR ELECTRODES, 100) has a resistance value greater than that of a current collector made of a metal foil, so that the current collector flows through Since the limiting current value of the current can be adjusted and the current blurring can be interrupted by damage to the polymer film, the short circuit current can be lowered when an internal short circuit of the secondary battery occurs.
이와 같이, 본 발명에 따른 전극용 집전체(100)를 구비한 리튬이차전지(Lithium Secondary Battery)는 Max Current Limited Battery (MCLB)의 성격 또는 개념을 가질 수 있다. 이하에서는, MCLB의 구현을 가능하게 하는 본 발명에 따른 전극용 집전체에 대해서 설명한다.As described above, the lithium secondary battery provided with the
또한, 이하에서 설명하는 본 발명의 실시예들에 따른 전극용 집전체는 양극 전극용 집전체와 음극 전극용 집전체를 모두 포함하는 개념이며, 양극 전극용 집전체와 음극 전극용 집전체를 적층(stack)하여 전극 조립체를 형성하는 구조에 있어서 전극용 집전체의 구조에 대해서 설명한다. 즉, 적층(stack) 타입 전극용 집전체에 대해서 이하에서 설명한다.In addition, the current collector for an electrode according to embodiments of the present invention described below is a concept including both a current collector for a positive electrode and a current collector for a negative electrode, and a current collector for a positive electrode and a current collector for a negative electrode are stacked. The structure of the electrode current collector in the structure of stacking to form the electrode assembly will be described. That is, the current collector for a stack type electrode will be described below.
도 1 내지 도 3에서 설명하는 전극용 집전체(100)는 양극 전극용 집전체이고, 도 4 및 도 5에서 도면부호 "300"은 음극 전극용 집전체이다. 이하에서는 설명의 편의를 위해 양극 전극용 집전체를 전극용 집전체(100)로 언급하기로 한다.The
본 발명에 따른 전극용 집전체(100)는 금속 포일을 사용하지 않고 고분자 필름(101)을 기본 소재(베이스 필름, Base Film)로 하고, 고분자 필름(101) 위에 얇은 두께의 금속을 도포하거나 코팅하는 것을 하나의 특징으로 한다.The
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전극용 집전체(100)는, 전극 재료가 일체로 형성된 합체 고분자 필름(합체 전 고분자 필름(101)과 구분하기 위해서 '합체 고분자 필름(200)'이라 함)을 합체 고분자 필름(200)의 길이방향 중 어느 일방향가 같은 로딩방향(L)으로 이송하면서 전극용 집전체(100)의 모양을 따라 펀칭하거나 잘라내어서 형성될 수 있다.1 to 3, the
도 1을 참조하면, 긴 띠모양의 합체 고분자 필름(200)은 우측의 로딩방향(L)으로 연속적으로 이송되고, 이송되는 중에 전극용 집전체(100)의 모양(점선 참조)으로 펀칭하거나 잘라내어 전극용 집전체(100)를 얻게 된다. 전극용 집전체(100)가 펀칭되거나 잘려진 합체 고분자 필름(200)에는 펀칭 구멍(P)이 남게 된다.Referring to Figure 1, the long strip-shaped
합체 고분자 필름(200) 또는 후술할 고분자 필름(101)의 길이방향의 양단의 가운데를 지나는 기준선(C)에 대해 대칭이 되도록 기준선(C)의 양측에서 전극용 집전체(100)가 펀칭되거나 잘려질 수 있다. 이 때, 로딩방향(L)을 따라 형성되는 펀칭구멍(P)은 이웃하는 펀칭구멍(P)과의 간격을 최소화함으로써 버려지는 합체 고분자 필름(200)을 최소화하고 전극용 집전체(100)의 생산성을 높일 수 있다.The
도 2는 도 1의 절단선 "A-A"를 따른 합체 고분자 필름(200)의 단면도이고, 도 1의 절단선 "B-B"에 따른 전극용 집전체(100)의 단면도는 도 3(c)와 같다.FIG. 2 is a cross-sectional view of the
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전극용 집전체(100, current collector)는, 고분자 필름(101, polymer film); 상기 고분자 필름(101)의 상하면 중 적어도 하나의 표면에 마련되는 금속편(120, metal element); 상기 고분자 필름(101)과 상기 금속편(120) 사이에 마련되는 접착층(130); 상기 고분자 필름(101) 및 상기 금속편(120)의 표면에 형성되는 도전재(102); 및 상기 도전재(102)의 표면에 형성되는 전극 활물질층(170);을 포함할 수 있다.1 to 3, the current collector for
고분자 필름(101)은 합체 고분자 필름(200)의 기본이 되는 베이스 필름으로써, 일정한 길이를 가지도록 폭이 상대적으로 작고 긴 띠 모양으로 마련될 수 있다. 여기서, 고분자 필름(101)은 그 길이방향 즉, 로딩방향(L)을 따라 감기거나 풀림으로써 후술하는 전극용 집전체(100)를 연속적으로 형성할 수 있다.The
고분자 필름(101)은 폴리에틸렌(PE: polyethylene), 폴리프로필렌(PP: polypropylene), 또는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET: polyethylene terephthalate) 등의 부도체 재질로 마련되는 것이 바람직하다. The
고분자 필름(101)은 50 μm 이하의 두께를 가지되, 1.4 μm 이상, 50 μm 이하의 두께를 가지는 것이 바람직하다. 본 발명의 일 실시예에 따른 전극용 집전체(100)는 기존의 금속 포일 집전체를 사용하는 경우 보다 전지의 두께 또는 무게를 줄일 수 있는데, 두께가 1.4 μm 이상, 50 μm 이하인 부도체의 고분자 필름(101)을 집전체(100)의 기본 구성으로 사용함으로써 본 발명의 일 실시예에 따른 전극용 집전체(100)를 구비한 리튬이차전지의 전체적인 두께 또는 무게를 줄일 수 있다.The
한편, 고분자 필름(101)은 300℃ 보다 낮은 온도에서 녹는 재질로 형성되는 것이 바람직하다. 후술하는 리드탭(190)을 용접으로 고정하게 되는데, 고분자 필름(101)이 리드탭(190)의 용접 온도 보다 낮은 온도에서 녹지 않으면 리드탭(190)이 결합될 수 없다. 따라서, 고분자 필름(101)은 리드탭(190)을 용접하는 과정에서 녹을 수 있는 정도의 녹는점을 가져야 하며 300℃ 보다 낮은 녹는점을 가지는 것이 바람직하다.Meanwhile, the
도 2 및 도 3을 참조하면, 고분자 필름(101)의 상면 및 하면에 모두 도전재(102), 전극 활물질층(170) 등이 형성되어 있는데, 경우에 따라서는 고분자 필름(101)의 상면 또는 하면 중 어느 한 면에만 형성될 수도 있다. 이하에서는 고분자 필름(101)의 상하면에 도전재(102), 전극 활물질층(170) 등이 형성된 전극용 집전체(100)에 대해서 설명한다.2 and 3, a
도 2 및 도 3을 참조하면, 금속편(120)은 고분자 필름(101)의 가장자리에 위치하되 고분자 필름(101)의 가장자리 보다 돌출되도록 마련될 수 있다. 금속편(120)은 고분자 필름(101)의 길이방향을 따라 고분자 필름(101)의 폭 방향 양단 가장자리에 위치하도록 마련될 수 있다. 이때, 금속편(120)의 가장자리와 고분자 필름(101)의 가장자리가 일치되도록 하는 것이 아니라 고분자 필름(101)의 가장자리 보다 금속편(120)의 가장자리가 고분자 필름(101)의 폭 방향으로 돌출되도록 마련되는 것이 바람직하다. 2 and 3, the
다시 말하면, 금속편(120)은 그 폭 방향으로 일부분만 고분자 필름(101)의 표면과 접촉하도록 마련되는 것이 바람직하다. 이렇게 되면, 금속편(120)의 나머지 일부분은 고분자 필름(101)과 접촉하지 않는 상태로 마련되는데, 고분자 필름(101)과 접촉하지 않는 금속편(120)의 일부분은 탭부(150)를 형성할 수 있다.In other words, it is preferable that the
금속편(120)은 고분자 필름(101) 상에 후술하는 리드탭(190)을 용접하는 위치를 확보하는 역할을 할 수 있다. 즉, 금속편(120)은 리드탭(190)의 연결부와 같은 역할을 할 수 있다. The
금속편(120)은 5 μm 이상의 두께를 가지도록 형성되는 것이 바람직하다. 여기서, 금속편(120)은 고분자 필름(101)의 일부분에만 마련되는 것으로 충분하다. 상기한 바와 같이, 고분자 필름(101)의 가장자리 보다 외측으로 돌출되도록 긴 띠모양의 금속편(120)이 마련되는 것이 바람직하다.The
상기한 바와 같이, 금속편(120)은 5 μm 이상의 두께를 가지는 금속 박막 또는 금속 포일의 형태를 가지는 것이 바람직하지만, 반드시 이러한 형태에 국한되는 것은 아니다. 금속편(120)은 박막, 포일 또는 메쉬의 형태로 마련되어 후술하는 리드탭(190)과 전기적으로 연결될 수 있다.As described above, the
본 발명의 일 실시예에 따른 전극용 집전체(100)의 금속편(120)은 리드탭(190)의 용접 위치를 확보하거나 고분자 필름(101)의 길이가 긴 경우 전도성을 확보하는 전기 패스의 역할을 할 수 있다.The
한편, 금속편(120)을 고분자 필름(101)의 표면에 부착하기 위해서, 고분자 필름(101)과 마주하거나 마주보는 금속편(120)의 일면에는 접착층(130)이 형성될 수 있다. Meanwhile, in order to attach the
접착층(130)은 폴리아세트산비닐(PVA: Poly Vinyl Acetate), 폴리비닐알코올(PVA: Poly Vinyl Alcohol), 에틸렌아세트산비닐(EVA: Ethylene Vinyl Acetate), 아크릴레이트(Acrylate), Acid modified PP 등과 같이 접착 성분을 가지는 재질로 형성되며, 50 μm 보다 작은 두께를 가지는 것이 바람직하다. 여기서, 접착층(130)은 상기한 고분자와 더불어 2층 이상의 고분자 조합으로 형성될 수도 있다.The
또한, 접착층(130)은 고분자(polymer) 재질로 형성된 고분자 층이 될 수도 있다. 여기서, 접착층(130) 또는 고분자 층은 금속편(120)의 전체 표면에 걸쳐 마련되거나 금속편(120)의 표면 중 일부에만 마련되어 고분자 필름(101)에 접합될 수 있다.In addition, the
한편, 고분자 필름(101)과 마주하거나 마주보는 금속편(120)의 일면에는 크로메이트(chromate) 처리를 포함한 표면 처리가 형성될 수 있다. 금속편(120)의 표면에 표면처리를 필수적으로 해야 하는데, 금속편(120)을 고분자 필름(101)에 부착하기 전에 금속편(120)의 표면에 크롬 코팅(chromate 처리)을 하거나 Non-Cr 처리(Non 크로메이트 처리 또는 바인더 처리) 또는 동시 처리할 수도 있다.On the other hand, a surface treatment including a chromate treatment may be formed on one surface of the
고분자 필름(101)에 금속편(120)이 마련된 부분의 두께는 금속편(120)을 포함해서 120 μm 이하가 되고, 금속편(120)을 제외한 부분 또는 금속편(120)이 없는 부분의 두께는 100 μm 이하인 것이 바람직하다.The thickness of the portion where the
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 전극용 집전체(100)는, 고분자 필름(101) 및/또는 금속편(120)의 표면에 마련되는 도전재(102, conductive material)를 포함할 수 있다.Meanwhile, the
도전재(102)는 구리(Cu), 니켈(Ni), 알루미늄(Al) 등의 금속으로 마련되거나 또는 탄소나노튜브(CNT: Carbon Nano Tube), 그래핀(graphene) 등의 도전성 물질로 마련될 수 있으며, 고분자 필름(101)의 표면에 도금 또는 코팅된 상태로 형성될 수 있다. 따라서 도전재(102)는 집전체(100)의 외면 중 일부를 형성하는 도전층(conductive layer)이라고 할 수도 있다.The
상기 도전재(102)는 전극용 집전체(100)의 한계 전류 또는 최대 전류를 조절하거나 낮추도록 형성될 수 있다. 다시 말하면, 도전재(102)는 집전체(100)의 전도성(conductivity)을 제어하기 위해 고분자 필름(101)과 금속편(120)의 표면에 도금되거나 코팅되는 금속 또는 도전성 물질을 의미하며, 고분자 필름(101) 및/또는 금속편(120)의 표면에 도금 또는 코팅된 상태에 중점을 둘 경우에는 도전재(102)는 도전층이라고 할 수도 있다. 이하에서 도전재(102)는 도전층을 포함하는 개념임을 밝혀둔다.The
고분자 필름(101) 및/또는 금속편(120)의 표면에 도금되거나 코팅되는 도전재(102)의 코팅량 또는 코팅 두께를 조절함으로써 집전체(100)를 흐르는 전류의 최대량을 제어 또는 낮출 수 있고, 이로 인해 리튬이차전지의 안전성을 높일 수 있고 단락시 전지의 안전성을 확보할 수 있다. By controlling the coating amount or coating thickness of the
다시 말하면, 고분자 필름(101) 및/또는 금속편(120)의 표면에 형성된 도전재(102)의 두께 또는 양에 의해서 집전체(100)를 흐르는 한계 전류 또는 최대 전류가 조절될 수 있다. 이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 전극용 집전체(100)의 도전재(102)에 의해서 리튬이차전지(Lithium Secondary Battery)의 최대전류제한전지(Max Current Limited Battery : MCLB)의 개념이 구현될 수 있다. 또한, 물리적인 내부 단락 발생시 고분자 필름(101)이 녹을 수 있어서 급격한 전류의 발생을 방해할 수 있기 때문에 전지의 안전성을 향상시킬 수 있다.In other words, the limiting current or the maximum current flowing through the
상기 도전재(102)는 다양한 방식에 의해 고분자 필름(101) 및/또는 금속편(120)의 표면에 형성될 수 있다. 예를 들어, 도전재(102)가 금속인 경우에는 스퍼터링(sputtering), 증발코팅(evaporation coating), 또는 무전해도금에 의해서 고분자 필름(101) 및/또는 금속편(120)의 표면에 형성될 수 있다. 또한, 스퍼터링(sputtering), 증발코팅(evaporation coating), 무전해도금 또는 전해도금 중 2 이상에 의해서 도전재(102)가 도금 또는 코팅될 수도 있다.The
도전재(102)가 도금 또는 코팅되는 양(무게) 또는 두께에 의해서 집전체(100)의 전도성을 제어하거나 전지의 안전성을 확보할 수 있기 때문에, 도금 또는 코팅할 때 도전재(102)의 두께 또는 무게를 제어 내지 조절할 수 있는 방식을 사용할 필요가 있다.Since the thickness of the
도전재(102)가 금속인 경우에, 도전재(102)의 도금 또는 코팅 두께 또는 무게 조절을 위해서 스퍼터링과 전해도금을 모두 사용하는 것이 바람직하다. 즉, 스퍼터링을 이용해서 고분자 필름(101) 및/또는 금속편(120)의 표면에 도전재(102)를 얇게 도금 또는 코팅한 후에, 전해도금을 이용해서 그 위에 다시 도전재(102)를 형성하면서 도전재(102)의 도금 두께 또는 무게를 용이하게 제어 또는 조절할 수 있다. When the
전해도금 방식에 비해서 스퍼터링 방식은 비용이 고가이기 때문에, 스퍼터링을 이용해서 얇게 도전재(102)를 도금한 후에 전해도금을 이용해서 도전재(102)를 도금하게 된다. 이와 같이 스퍼터링과 전해도금을 함께 이용하는 것이 경제성 측면에서도 유리하고 도전재(102)의 두께 또는 무게를 쉽게 조절할 수 있다.Since the sputtering method is more expensive than the electroplating method, the
도전재(102)는 고분자 필름(101)의 어느 일면에만 형성되거나 양면에 모두 형성될 수도 있다. 이때, 도전재(102)는 최소 단면 기준 0.5 μm, 최대 단면 기준 4 μm의 두께로 형성되는 것이 바람직하다.The
한편, 고분자 필름(101)의 표면에 형성되는 도전재(102)는 고분자 필름(101)의 표면에 도금 또는 코팅되거나, 고분자 필름(101)의 표면에 형성된 도전재(102)가 고분자 필름(101)의 내부를 투과 또는 통과할 수도 있다. 예를 들어, 고분자 필름(101)이 다공성 재질로 형성된 경우, 고분자 필름(101)의 표면 중 어느 일면에 도금되거나 코팅된 도전재(102)는 고분자 필름(101)의 기공을 통해서 다른 표면까지 도달할 수 있다. Meanwhile, the
무전해 도금 방식을 이용하여 도전재(102)를 도금하거나 코팅하는 경우에 다공성인 고분자 필름(101)의 한 면에만 도전재(102)를 도금 또는 코팅해도 고분자 필름(101)의 내부로 도전재(102)가 스며들어 다른 면까지 도전재(102)가 도달하기 때문에 고분자 필름(101)의 어느 일면에만 도전재(102)를 도금 또는 코팅해도 고분자 필름(101)의 양면에서 전도성을 확보할 수 있다.When plating or coating the
또한, 도전재(102)는 고분자 필름(101)에 금속편(120)이 부착된 후에 도금 또는 코팅되기 때문에 고분자 필름(101)의 표면 뿐 아니라 금속편(120)의 표면에도 도전재(102)가 도금 또는 코팅될 쉬 있다. 이때, 금속편(120)이 박막 금속 포일이거나 금속 메쉬 타입이고 고분자 필름(101)이 다공성 재질인 경우에는, 금속편(120)의 표면에 형성된 도전재(102)가 금속편(120)의 내부를 통과하여 고분자 필름(101)의 타면까지 도달할 수도 있다.In addition, since the
다만, 다공성 재질인 고분자 필름(101)의 기공을 없애야 하는 경우도 있는데, 이 경우에는 도전재(102)를 도금 또는 코팅하기 위해서 무전해 도금을 할 때 무전해 도금을 한 후에 고분자 필름(101)을 프레싱(pressing)하거나 열을 가하여 기공을 제거하게 된다.However, in some cases, the pores of the
상기한 바와 같이, 도전재(102)는 금속 또는 도전성 물질로 마련되며 고분자 필름(101)의 표면에 도금 또는 코팅된 상태로 형성되고, 전극용 집전체(100)의 한계 전류 또는 최대 전류를 조절하거나 낮추도록 형성될 수 있다.As described above, the
본 발명의 일 실시예에 따른 전극용 집전체(100)는 도전재(102)에 의해서 전류 흐름이 가능하기 때문에 고분자 필름(101)의 표면에 도전재(102)가 도금 또는 코팅된 상태가 잘 유지되어야 한다. 이를 위해서, 고분자 필름(101)의 표면 처리를 하여 도전재(102)와 고분자 필름(101)의 결착력을 높이는 것이 바람직하다. Since the
도전재(102)와 고분자 필름(101) 간의 결착력이 좋지 않으면, 전해액이 주입된 상태에서 도전재(102)가 고분자 필름(101)의 표면에서 분리 또는 이탈될 수 있기 때문에 도전재(102)와 고분자 필름(101) 간의 결착력을 높이는 것이 중요하다.If the binding force between the
고분자 필름(101)의 표면에는 도전재(102)와의 접착력 또는 결착력을 높이기 위한 표면 처리가 형성될 수 있다.A surface treatment may be formed on the surface of the
도전재(102)와 고분자 필름(101)의 결착력을 높이기 위해서 고분자 필름(101)의 표면에 코로나 처리를 하거나 Ni/Cr 처리를 할 수 있다. 여기서, Ni/Cr 처리를 하는 경우, Ni 또는 Cr 또는 Ni/Cr 합금이 10 nm 이하로 고분자 필름(101)에 코팅되는 것이 바람직하다.Corona treatment or Ni/Cr treatment may be performed on the surface of the
예를 들어, 고분자 필름(101)의 표면에 도금되는 도전재(102)가 구리(Cu)인 경우에, 구리와 고분자 필름(101) 간의 결착력을 향상시키기 위해 Ni 또는 Cr 또는 Ni/Cr 합금을 고분자 필름(101)의 표면에 10 nm 이하의 두께로 코팅하고, Ni/Cr 처리된 표면 위에 구리를 도금함으로써, 도전재(102)인 구리와 고분자 필름(101) 간의 결착력을 높일 수 있다. 즉, 고분자 필름(101) 위에 Ni/Cr을 먼저 코팅한 후에 그 위에 구리를 코팅함으로써 도전재(102)인 구리와 고분자 필름(101) 간의 결착력을 높일 수 있다.For example, when the
또한, 고분자 필름(101)의 표면에 도금된 도전재(102)인 구리의 표면에 크롬(Cr)을 10 nm 이하의 두께로 코팅함으로써 바인더의 결착력을 향상시킬 수도 있다.In addition, by binding chromium (Cr) to a thickness of 10 nm or less on the surface of the copper, which is the
도전재(102)인 알루미늄의 내식성을 강화하기 위해서 알루미늄 위에 크롬(Cr)을 코팅하는 크로메이트 처리를 하고, 접착력을 향상시키기 위해 에폭시 타입의 Non-Cr을 코팅하는 처리를 크로메이트 처리 위에 할 수 있다. 여기서, Non-Cr 처리는 지르코늄(Zr)을 포함하는 화합물 층 또는 실리콘(Si)을 포함하는 화합물 층을 코팅하는 것이다. 크로메이트 처리와 Non-Cr 처리의 두께는 수 nm에서 수십 nm인 것이 바람직하다.In order to enhance the corrosion resistance of aluminum, which is the
또한, 도전재(102)의 접착력을 향상하기 위해서 니켈의 표면에 폴리머 타입의 Non-Cr을 코팅하는 처리를 할 수도 있다. 여기서, Non-Cr 코팅층은 폴리머(polymer)에 메탈(Metal)이 분산되어 있는 상태이다. Non-Cr 처리의 두께는 수 nm인 것이 바람직하다.In addition, in order to improve the adhesive strength of the
한편, 도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전극용 집전체(100)는 도전재(102)의 표면에 전극 활물질층(170)이 도금 또는 코팅될 수 있다. 전극 활물질층(170)은 집전체(100)의 극성에 따른 전기적 특성을 띠는 전극층이라고 할 수 있다. 집전체(100)가 양극의 극성을 가질 경우에는 전극 활물질층(170)은 양극 활물질로 도금 또는 코팅될 수 있고, 음극의 극성을 가질 경우에는 전극 활물질층(170)은 음극 활물질로 도금 또는 코팅될 수 있다.Meanwhile, referring to FIGS. 1 to 4, the electrode
여기서, 도전재(102)와 달리 전극 활물질층(170)은 금속편(120)에는 형성되지 않는 것이 바람직하다. 다시 말하면, 금속편(120)의 표면에 도금 또는 코팅되어 있는 도전재(102)의 표면에는 전극 활물질층(170)이 형성되지 않는 것이 바람직하다. 도 1을 참조하면, 고분자 필름(101)의 폭 방향 양단에 마련된 금속편(120) 상에 전극 활물질층(170)이 형성되는 것이 바람직하다.Here, unlike the
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 전극용 집전체(100)는 전극 활물질층(170)이 형성된 전극부(140)와, 전극 활물질층(170)이 형성되지 않은 탭부(150)를 포함할 수 있다. 전극부(140)와 탭부(150)는 일체로 형성되지만 단면 구조는 상이하다. 도 3의 (c)를 참조하면, 전극부(140)의 단면구조는 전극 활물질층(170), 도전재(102) 및 고분자 필름(101)을 포함하고, 탭부(150)의 단면구조는 도전재(102), 금속편(120), 접착층(130) 및 고분자 필름(101)을 포함할 수 있다.Meanwhile, the
상기한 바와 같이 탭부(150)는 금속편(120)이 중요한 구성요소이며, 전극부(140)의 어느 한 가장자리에서 돌출 형성되는 형태를 가지는 것이 바람직하다. 여기서, 탭부(150)는 "무지돌출부"라고 불릴 수도 있다. "무지돌출부"는 전극 활물질층(170)이 형성되지 않고 전극부(140)에서 돌출 형성된 부분이라는 의미이다.As described above, the
도 4에는 전극용 집전체(100)를 교대로 적층하여 이차전지의 전극 조립체(10)를 형성하는 과정을 설명하는 분해 사시도가 예시되어 있다. 도 4에서, 전극용 집전체(100)는 양극 집전체이고, 도면부호 "300"음 음극 전극용 집전체이며, 도면부호 "500"은 분리막이다. 음극 전극용 집전체(300)는 도 1 내지 도 3에서 설명한 전극용(양극 전극용) 집전체(100)와 동일한 구조를 가지며 동일한 과정에 의해서 제조될 수 있다. 다만, 양극 전극용 집전체(100)와 도전재(102), 전극 활물질층(170)의 성분이 다르다.4 is an exploded perspective view illustrating a process of forming the
도 4를 참조하면, 음극 전극용 집전체(300)도 전극부(340)와 탭부(340)를 포함할 수 있다. 분리막(500)이 사이에 위치하도록 양극 전극용 집전체(100)와 음극 전극용 집전체(300)를 적층함으로써 전극 조립체(10)를 얻을 수 있다. 이때, 양극 전극용 집전체(100)의 탭부(150)와 음극 전극용 집전체(300)의 탭부(350)는 서로 겹치지 않도록 형성되는 것이 바람직하다.Referring to FIG. 4, the
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 전극용 집전체(100)는 외부 기기와의 연결을 위한 리드탭(190)을 구비할 수 있다.Meanwhile, the
기존의 금속 포일 집전체는 금속 포일에 직접 리드탭을 용접할 수 있지만, 본 발명의 일 실시예에 따른 전극용 집전체(100)는 기존의 금속 포일에 대응하는 구성이 고분자 필름(101)이기 때문에 고분자 필름(101)에 직접 리드탭을 용접하는 것이 불가능하다. 본 발명의 일 실시예에 따른 전극용 집전체(100)는 금속편(120)을 고분자 필름(101)의 표면에 부착하고, 금속편(120)에 리드탭(190)을 용접함으로써 이러한 문제를 해결할 수 있다.The existing metal foil current collector can directly weld a lead tab to the metal foil, but the
본 발명의 일 실시예에 따른 전극용 집전체(100)에 있어서, 리드탭(190)은 초음파 용접(ultrasonic welding), 레이저 용접(laser welding) 또는 스폿 용접(spot welding)에 의해서 금속편(120)에 용접될 수 있다.In the
리드탭(190)을 금속편(120)에 용접할 때, 용접열에 의해서 금속편(120)의 아래에 있는 고분자 필름(101)은 녹게 된다. 고분자 필름(101)이 녹기 때문에 리드탭(190)이 도전재(102)와 전기적으로 연결될 수 있다. 즉, 리드탭(190)은 금속편(120)에 용접되되 고분자 필름(101)이 녹아서 금속편(120) 및 도전재(102)와 전기적으로 연결될 수 있다.When the
도 3에 도시된 바와 같이, 금속편(120) 및 도전재(102)는 고분자 필름(101)의 양면에 마련되며, 고분자 필름(101)의 양면에 마련된 금속편(120)은 동일한 위치에 형성될 수 있다. 3, the
여기서, 고분자 필름(101)의 상하 양면에 금속편(120)이 위치하는데, 동일 위치 내지 대칭이 되는 위치에 금속편(120)이 마련됨을 알 수 있다. 접착층(130)에 의해서 고분자 필름(101)의 상하 양면 동일 위치에 금속편(120)이 부착된 후에 고분자 필름(101)과 금속편(120)의 표면에 도전재(102)가 도금 또는 코팅될 수 있다. 이때, 도전재(102)는 고분자 필름(101)의 상하 양면에 모두 도금 또는 코팅되며, 고분자 필름(101)의 상하 양면에 마련된 금속편(120)의 표면에도 도전재(102)가 도금 또는 코팅될 수 있다.Here, it can be seen that the
도 5를 참조하면, 고분자 필름(101)의 상하 양면에 마련된 금속편(120) 중 어느 하나의 금속편에 리드탭(190)이 연결될 수 있다. 리드탭(190)은 금속편(120)의 표면에 도전재(102)가 도포 또는 코팅된 상태에 금속편(120)에 연결될 수 있다.Referring to FIG. 5, a
고분자 필름(101)의 양면에 마련된 금속편(120) 중 어느 하나의 금속편(120)에 리드탭(190)을 용접할 때, 고분자 필름(101)이 녹음으로써 고분자 필름(101)의 양면에 마련된 금속편(120)이 서로 연결되고, 그 결과 리드탭(190)이 고분자 필름(101)의 양면에 마련된 도전재(102)와 동시에 전기적으로 연결될 수 있다.When the
고분자 필름(101)의 상하 양면에 금속편(120)과 도전재(102)가 마련된 상태에서 고분자 필름(101)의 상면에 마련된 금속편(120)에 리드탭(190)을 초음파 용접, 레이저 용접 또는 스폿 용접하게 되면, 고분자 필름(101)의 일부가 녹게 된다. 앞에서 고분자 필름(101)은 300℃ 보다 낮은 온도의 녹는점을 가지는 것이 바람직하다고 언급한 바 있다. 리드탭(190)을 용접할 때 발생하는 용접열이 300℃ 보다 높기 때문에 용접 과정에서 고분자 필름(101)은 녹을 수 있다.Ultrasonic welding, laser welding or spot welding the
이처럼 고분자 필름(101)이 녹은 부분에서는 고분자 필름(101)이 존재하지 않기 때문에 상하의 금속편(120)끼리 직접 접촉할 수 있다. 이때, 금속편(120)도 용접열에 의해서 용융된 상태이기 때문에 상하의 금속편(120)끼리 접합하게 된다. 따라서, 고분자 필름(101)이 녹아서 없는 부분에서 상하의 금속편(120)끼리 직접 용융 결합되기 때문에 어느 하나의 금속편(120)에 용접되는 리드탭(190)이 상하의 금속편(120) 뿐만 아니라 고분자 필름(101)의 상하면에 형성된 도전재(102)와 전기적으로 연결될 수 있다.Since the
본 발명의 일 실시예에 따른 전극용 집전체(100)는 용접열에 의해서 고분자 필름(101)의 일부가 녹더라도 금속편(120)이 고분자 필름(101)과 연결된 상태를 유지하기 때문에 리드탭(190)을 연결하는 것이 가능하다.The electrode
다만, 경우에 따라서는 고분자 필름(101)이 녹지 않은 상태에서도 리드탭(190)을 금속편(120)에 용접할 수 있다. 고분자 필름(101)이 다공성 재질인 경우에는 기공을 통해 도전재(102)가 고분자 필름(101)을 투과하여 고분자 필름(101)의 양면과 전기적으로 연결되기 때문에 고분자 필름(101)이 녹지 않은 상태에서 금속편(120)에 연결된 리드탭(190)이 고분자 필름(101)의 도전재(102)와 전기적으로 연결될 수 있다.However, in some cases, the
한편, 리드탭(190)이 용접된 부위에서 금속편(120)과 도전재(102)의 전기적 연결이 약해질 수 있다. 예를 들면, 용접열에 의해서 금속편(120)의 표면에 형성된 도전재(102)가 녹게 되면, 금속편(120)과 도전재(102)의 전기적 연결이 나빠질 수 있다. 본 발명은 리드탭(190)이 용접된 부위에서 금속편(120)과 도전재(102)의 전기적 연결이 약해지는 것을 방지하거나 금속편(120)과 도전재(102)의 전기적 연결을 강화하기 위해서 탭 커버부재(180)를 이용할 수 있다.On the other hand, the electrical connection between the
도 5에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 전극용 집전체(100)를 참조하면, 탭 커버부재(180)는 도전재(102), 금속편(120), 전극 활물질층(170) 및 리드탭(190)과 접촉하도록 형성될 수 있다.Referring to the
여기서, 탭 커버부재(180)는 리드탭(190), 금속편(120), 전극 활물질층(170) 및 도전재(102)가 서로 전기적으로 연결된 부위를 덮는 전도성 테이프(conductive tape) 형태인 것이 바람직하다.Here, the
탭 커버부재(180)의 내면 및 외면 중 리드탭(190), 금속편(120) 및 도전재(102)와 접촉하는 내면은 전도성을 띠는 재질로 형성되어 리드탭(190)의 전도성을 강화할 수 있다. 즉, 전도성을 가지는 탭 커버부재(180)의 내면이 리드탭(190), 금속편(120) 및 도전재(102)와 동시에 접촉하기 때문에 탭 커버부재(180)의 내면을 통해서 금속편(120)과 도전재(102)가 전기적 연결을 유지하거나 강화할 수 있고 그 결과 리드탭(190), 금속편(120) 및 도전재(120) 사이의 전도성이 강화될 수 있다.Among the inner and outer surfaces of the
반면, 탭 커버부재(180)의 내면 및 외면 중 리드탭(190), 금속편(120) 및 도전재(102)와 접촉하지 않는 외면은 비전도성을 띠는 재질로 형성되는 것이 바람직하다.On the other hand, the outer surface of the
이와 같이, 탭 커버부재(180)는 전도성 재질을 포함하여 금속편(120)과 도전재(102)를 전기적으로 연결하거나 금속편(120)과 도전재(102) 사이의 전도성을 강화할 수 있다.As such, the
도전성을 가지는 탭 커버부재(180)로 리드탭(190)의 연결 부위를 덮기 때문에 리드탭(190), 금속편(120) 및 도전재(120) 사이의 전도성을 강화할 뿐만 아니라 리드탭(190)의 연결 부위를 보호할 수도 있다.Since the connecting portion of the
상기한 바와 같이 리드탭(190)은 금속편(120)에 용접되어 금속편(120) 및 도전재(102)와 전기적으로 연결되며, 고분자 필름(101)에는 도전재(102), 금속편(120), 전극 활물질층(170) 및 리드탭(190)과 전기적으로 연결되며 리드탭(190)을 덮는 탭 커버부재(180)가 마련될 수 있다.As described above, the
탭 커버부재(180)는 전도성 재질을 포함하여 금속편(120)과 도전재(102)를 전기적으로 연결하거나 금속편(120)과 도전재(102) 사이의 전도성을 강화하도록 형성될 수 있다.The
도 5에는 양극 전극용 집전체(100), 분리막(500) 및 음극 전극용 집전체(300)의 적층 단면 구조가 도시되어 있다. 도 5에서, 도면 부호 "370"은 음극용 전극 활물질층, "301"은 음극용 고분자 필름, "302"는 음극용 도전재, "330"은 접착층, "320"은 음극용 금속편, "390"은 음극 리드탭, "380"은 음극용 탭 커버부재이다.5 illustrates a stacked cross-sectional structure of a
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극용 집전체를 제조하는 방법에 대해서 설명한다. Hereinafter, a method of manufacturing a current collector for an electrode according to an embodiment of the present invention will be described.
본 발명은, 띠 형태의 고분자 필름(101)을 마련하는 단계; 고분자 필름(101)의 폭 방향 양단 중 적어도 일단에 금속편(120)을 접착시키는 단계; 고분자 필름(101)과 금속편(120)의 표면을 덮도록 도전재(102)를 코팅하는 단계; 금속편(120)이 위치하는 부분을 제외하고 도전재(102)의 표면에 전극 활물질층(170)을 코팅하는 단계; 및 고분자 필름(101)을 로딩 방향(L)으로 이송하면서 전극용 집전체(100)의 모양을 따라 펀칭하거나 잘라내어 전극용 집전체(100)를 얻는 단계;를 포함하는, 전극용 집전체(100)의 제조방법을 제공할 수 있다.The present invention, preparing a
도 1 내지 도 3을 참조하면, 긴 띠 형태의 고분자 필름(101)의 폭 방향 양단에 긴 띠 모양의 금속편(120)을 위치시킨 후 접착시킨다. 1 to 3, after placing the long strip-shaped
상기 금속편(120)을 고분자 필름(101)에 접착시키는 단계에서는, 도 3의 (a)에 도시된 바와 같이 금속편(120)은 고분자 필름(101)의 폭 방향 양단 보다 돌출되도록 고분자 필름(101)의 상하면 중 적어도 일면에 금속편(120)을 위치시킬 수 있다.In the step of adhering the
또한, 상기 금속편(120)을 고분자 필름(101)에 접착시키는 단계에서, 서로 마주 보는 상기 금속편(120)과 고분자 필름(101) 사이에 상기 접착층(130)이 마련될 수 있다. 즉, 접착층(130)을 이용해서 금속편(120)과 고분자 필름(101)을 접착시킬 수 있다.In addition, in the step of adhering the
그 다음에는, 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이, 고분자 필름(101)과 금속편(120)의 표면을 덮도록 도전재(102)를 코팅하는 단계가 수행될 수 있다. 도전재(102)는 고분자 필름(101)의 양면에 도금 또는 코팅될 수 있고 고분자 필름(101)의 폭 방향 양단에 마련된 금속편(120)의 표면에도 도금 또는 코팅될 수 있다.Next, as shown in (b) of FIG. 3, a step of coating the
그 다음에는, 도 3의 (c)에 도시된 바와 같이, 금속편(120)이 위치하는 부분을 제외하고 도전재(102)의 표면에 전극 활물질층(170)을 코팅하는 단계가 수행될 수 있다. 도 3의 (a) 내지 (c)의 과정을 거치면, 합체 고분자 필름(200)이 얻어진다.Next, as shown in (c) of FIG. 3, a step of coating the electrode
그 다음에는, 합체 고분자 필름(200)을 로딩 방향(L)으로 이송하면서 전극용 집전체(100)의 모양을 따라 펀칭하거나 잘라내어 전극용 집전체(100)를 얻는 단계가 수행될 수 있다. 로딩 방향(L)으로 이송하면서 전극용 집전체(100)를 얻는 단계는 도 3의 (c)에 도시된 단면 구조를 가지는 상태의 합체 고분자 필름(200)을 로딩 방향(L)을 따라 이송하면서 수행될 수 있다.Then, the step of obtaining the
상기 전극용 집전체를 얻는 단계에서는, 도 1에 도시된 바와 같이, 전극용 집전체(100)의 전극부(140)는 합체 고분자 필름(200) 중에서 전극 활물질층(170)이 코팅된 부분에서 펀칭되거나 잘려져 형성되고, 전극용 집전체(100)의 탭부(150)는 금속편(120)이 위치하는 부분에서 펀칭되거나 잘려져 형성될 수 있다. In the step of obtaining the current collector for the electrode, as shown in FIG. 1, the
도 1을 참조하면, 상기 전극용 집전체(100)를 얻는 단계에서, 전극용 집전체(100)는, 합체 고분자 필름(200)의 길이방향의 양단의 가운데를 지나는 기준선(C)에 대해 대칭이 되도록 기준선(C)의 양측에서 펀칭되거나 잘려질 수 있다. 도 1에서 펀칭구멍(P)은 합체 고분자 필름(200)에서 전극용 집전체(100)가 펀칭되거나 잘려진 부분 즉, 전극용 집전체(100)가 잘려 나간 부분을 의미한다.Referring to Figure 1, in the step of obtaining the
상기한 제조 방법에 의하면, 로딩 방향(L)을 따라 합체 고분자 필름(200)이 로딩방향(L)을 따라 이송되는 중에 기준선(C)의 양측에서 전극용 집전체(100)가 펀칭되거나 잘려져서 제조되기 때문에 전극용 집전체(100)의 생산성을 높일 수 있고 재료가 낭비되는 것을 방지할 수 있다.According to the above-described manufacturing method, the
한편, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극용 집전체의 변형예가 제조되는 과정을 설명하기 위한 평면도이다. 도 1과 도 6을 비교해 보면, 금속편(120)이 띠 모양을 가지는 단일 금속편이 아니라, 분할된 복수개의 불연속적인 형태로 마련된 점에서 차이가 있다. 즉, 도 1의 경우에는 금속편(120)이 합체 고분자 필름(200)의 폭 방향 양단에 각각 1개씩 마련되되 합체 고분자 필름(200)과 같이 긴 띠 형태를 가지는 단일의 금속편으로 제공되는 반면에, 도 6의 경우에는 금속편(120)이 짧게 분할된 형태를 가지며 합체 고분자 필름(200)의 가장자리에 길이방향을 따라 복수개가 불연속적으로 배치되는 점에서 차이가 있다.On the other hand, Figure 6 is a plan view for explaining the process of manufacturing a modified example of the current collector for an electrode according to an embodiment of the present invention. When comparing FIGS. 1 and 6, the
도 6을 참조하면, 복수개가 불연속적으로 마련되는 금속편(120)은 동일한 모양을 가지며 합체 고분자 필름(200)의 폭 방향 양단을 따라 위치하되 동일한 간격을 두고 이격 배치되는 것이 바람직하다. 여기서, 금속편(120)은 전극용 집전체(100)가 펀칭될 때 탭부(150)가 형성되는 위치에 마련되는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 금속편(120)은 탭부(150)에 포함되기 때문에 탭부(150)가 형성되는 부분에만 금속편(120)을 두어도 충분하다. Referring to FIG. 6, it is preferable that the
금속편(120) 사이에는 고분자 필름(101)이 노출될 수 있다. 금속편(120) 상에 노출되는 고분자 필름(101)에는 도전재(102)가 코팅될 수도 있고 코팅되지 않을 수도 있다.The
이렇게 함으로써 탭부(150) 사이에 있기 때문에 탭부(150)의 형성에 사용되지 않고 버려지는 금속편(120)을 줄일 수 있다.By doing this, it is possible to reduce the
이하에서는 도 7 내지 도 10을 참조하여 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 전극용 집전체(200)에 대해서 설명한다. 편의를 위해, 상기에서 설명한 본 발명의 일 실시예에 따른 전극용 집전체(100)와 동일한 내용에 대해서는 반복적인 설명을 생략하며, 상기한 본 발명의 일 실시예에 따른 전극용 집전체와 상이한 내용을 중심으로 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 전극용 집전체에 대해서 설명한다.Hereinafter, a
도 7은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 전극용 집전체가 제조되는 과정을 설명하기 위한 평면도, 도 8은 도 7에 따른 전극용 집전체가 제조되는 과정을 설명하기 위한 단면도, 도 9는 도 8의 (b)에 도시된 절단선 "D-D"에 따른 단면도이다.7 is a plan view for explaining a process of manufacturing an electrode current collector according to another embodiment of the present invention, FIG. 8 is a cross-sectional view for explaining a process of manufacturing an electrode current collector according to FIG. 7, FIG. 9 is It is sectional drawing along the cutting line "DD" shown in FIG. 8(b).
도 7 내지 도 9에서 설명하는 전극용 집전체(1000)는 양극 전극용 집전체이다. 이하에서는 설명의 편의를 위해 양극 전극용 집전체를 전극용 집전체(1000)로 언급하기로 한다.The electrode
도 7 내지 도 9를 참조하면, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 전극용 집전체(1000)는, 전극 재료가 일체로 형성된 합체 고분자 필름(합체 전 고분자 필름(1010)과 구분하기 위해서 '합체 고분자 필름(2000)'이라 함)을 합체 고분자 필름(2000)의 길이방향 중 어느 일방향가 같은 로딩방향(L)으로 이송하면서 전극용 집전체(1000)의 모양을 따라 펀칭하거나 잘라내어서 형성될 수 있다.7 to 9, the
도 7을 참조하면, 긴 띠모양의 합체 고분자 필름(2000)은 우측의 로딩방향(L)으로 연속적으로 이송되고, 이송되는 중에 전극용 집전체(1000)의 모양(점선 참조)으로 펀칭하거나 잘라내어 전극용 집전체(1000)를 얻게 된다. 전극용 집전체(1000)가 펀칭되거나 잘려진 합체 고분자 필름(2000)에는 펀칭 구멍(P)이 남게 된다.Referring to FIG. 7, the long strip-shaped
합체 고분자 필름(2000) 또는 후술할 고분자 필름(1010)의 길이방향과 직교하는 기준선(C)에 대해 대칭이 되도록 기준선(C)의 양측에서 전극용 집전체(1000)가 펀칭되거나 잘려질 수 있다. 이 때, 로딩방향(L)을 따라 형성되는 펀칭구멍(P)은 이웃하는 펀칭구멍(P)과의 간격을 최소화함으로써 버려지는 합체 고분자 필름(2000)을 최소화하고 전극용 집전체(1000)의 생산성을 높일 수 있다.The
도 7 내지 도 9를 참조하면, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 전극용 집전체(1000, current collector)는, 고분자 필름(1010, polymer film); 상기 고분자 필름(1010)의 상하면 중 적어도 하나의 표면에 마련되는 금속편(1200, metal element); 상기 고분자 필름(1010)과 상기 금속편(1200) 사이에 마련되는 접착층(1300); 상기 고분자 필름(1010) 및 상기 금속편(1200)의 표면에 형성되는 도전재(1020); 및 상기 도전재(1020)의 표면에 형성되는 전극 활물질층(1700);을 포함할 수 있다.7 to 9, the current collector for electrodes (1000, current collector) according to another embodiment of the present invention, a polymer film (1010, polymer film); A metal piece (1200, metal element) provided on at least one surface of the upper and lower surfaces of the
금속편(1200)은 고분자 필름(1200)에 형성된 구멍(101a)의 가장자리 보다 돌출되도록 마련될 수 있다. 즉, 도 7을 참조하면, 고분자 필름(1010)에 형성된 구멍(101a) 내에 탭부(1500)의 끝단이 위치하기 때문에 이 상태로 전극용 집전체(1000)를 펀칭하거나 잘라내면, 탭부(1500)의 단면 구조에서 금속편(1200)이 구멍(101a)의 가장자리 보다 돌출되는 형태를 가지게 된다.The
고분자 필름(1010)을 잘라 내어 형성된 구멍(101a)의 위쪽에 금속편(1200)이 놓이기 때문에 도 7에서 구멍(101a)은 점선(은선)으로 표시되어 있다.Since the
도 7 및 도 8을 참조하면, 고분자 필름(1010)에 형성되는 상기 구멍(101a)은 고분자 필름(1010)의 길이방향과 직교하는 방향 또는 고분자 필름(1010)의 폭 방향을 따라 복수개가 동일 모양 및 동일 간격을 두고 이격 형성될 수 있다. 여기서, 고분자 필름(1010)의 길이방향과 직교하는 방향에 있어서의 동일 선상에 위치하는 복수개의 구멍(101a)들은 하나의 구멍 세트를 이룬다고 할 수 있다. Referring to FIGS. 7 and 8, a plurality of
이러한 상기 구멍 세트는 고분자 필름의 길이방향을 따라 복수개로 형성될 수 있다. 도 7을 참조하면, 고분자 필름(1010)의 길이방향과 직교하는 방향에 있어서 하나의 선상에는 4개의 구멍(101a)들이 형성되어 있는 바, 이들 4개의 구멍(101a)들이 하나의 구멍 세트를 이루게 된다. 그리고, 고분자 필름(1010)의 길이 방향을 따라 4개의 구멍 세트(전극용 집전체가 이미 펀칭된 부분 포함)가 형성되어 있음을 알 수 있다. A plurality of such hole sets may be formed along the longitudinal direction of the polymer film. Referring to FIG. 7, four
도 7에는 하나의 구멍 세트가 4개의 구멍을 포함하는 것으로 도시되어 있으나 구멍 세트에 포함되는 구멍의 개수는 전극용 집전체(1000) 또는 고분자 필름(1010)의 크기에 따라 달라질 수 있다. 또한, 고분자 필름(1010)의 길이에 따라서 구멍 세트의 개수도 달라질 수 있다.Although one hole set is shown in FIG. 7 as including four holes, the number of holes included in the hole set may vary depending on the size of the electrode
도 8의 (a)를 참조하면, 도전재(1020) 및 전극 활물질층(1700)이 코팅되지 않은 고분자 필름(1010)에 복수개의 구멍(101a)을 형성한다. 여기서, 구멍(101a)은 고분자 필름(1010)을 잘라낸 부분으로서, 고분자 필름(1010)이 없는 부분이다. 구멍(101a)의 모양 또는 크기 등에 대한 제약은 없다. 구멍(101a)의 크기 또는 모양 등은 제조되는 전극용 집전체(1000)의 탭부(1500)의 끝단이 구멍의 내부에 있을 정도이면 충분하다.Referring to FIG. 8(a), a plurality of
도 8의 (b)를 참조하면, 하나의 구멍 세트에 포함된 구멍(101a)을 모두 덮도록 금속편(1200)을 하나의 구멍 세트 위에 위치시킨다. 여기서, 금속편(1200)의 개수는 구멍 세트의 개수와 동일한 것이 바람직하다. 다시 말하면, 구멍(101a)을 덮을 수 있도록 복수개의 금속편(1200)이 고분자 필름(1010)의 길이방향을 따라 고분자 필름(1010) 위에 놓이게 된다.Referring to FIG. 8(b), the
여기서, 금속편(1200)은 고분자 필름(1010) 위에 단순히 놓이는 것이 아니라, 위치가 변하지 않도록 고분자 필름(1010)의 표면에 접착되어야 한다. 이를 위해, 도 9에 도시된 바와 같이 금속편(1200)과 고분자 필름(1010) 사이에 접착층(1300)을 마련할 수 있다.Here, the
다시 설명하면, 금속편(1200)은 구멍(101a)을 완전히 덮거나 일부만 덮을 정도의 크기를 가지며 상기 구멍 세트에 대응하도록 복수개로 마련되고, 서로 마주 보는 금속편(1200)과 고분자 필름(1010) 사이에는 접착층(1300)이 마련될 수 있다.In other words, the
구멍(101a)을 덮도록 금속편(1200)을 고분자 필름(1010)에 접착시킨 후에는, 도 8의 (c)에 도시된 바와 같이, 고분자 필름(1010)과 금속편(1200)의 표면에 도전재(1020)를 도금하거나 코팅한다. After the
그 다음에는, 도 8의 (d)에 도시된 바와 같이, 금속편(1200)의 사이 부분에 전극 활물질층(1700)을 도금 또는 코팅하여 합체 고분자 필름(2000)을 얻는다. 도 8의 (a) 내지 (d)의 과정을 거치면, 도 7(1)에 도시된 합체 고분자 필름(2000)을 얻을 수 있다.Next, as shown in (d) of FIG. 8, the electrode
여기서, 접착층(1300), 도전재(1020), 금속편(1200) 및 전극 활물질층(1700)은 고분자 필름(1010)의 양면에 모두 형성될 수도 있고, 고분자 필름(1010)의 어느 일면에만 형성될 수도 있다. 이하에서는 고분자 필름(1010)의 양면에 형성된 경우를 일례로 들어 설명한다.Here, the
상기한 바와 같이 금속편(1200)은 고분자 필름(1010)에 형성된 구멍(101a)의 가장자리 보다 돌출되도록 마련되면, 금속편(1200)의 나머지 일부분(즉, 돌출된 끝부분)은 고분자 필름(1010)과 접촉하지 않는 상태로 마련되는데, 고분자 필름(1010)과 접촉하지 않는 금속편(1200)의 일부분은 탭부(1500)를 형성할 수 있다.As described above, when the
여기서, 금속편(1200)은 고분자 필름(1010)의 일부분에만 마련되는 것으로 충분하다. 상기한 바와 같이, 고분자 필름(1010)의 길이방향을 따라 복수개의 금속편(1200)이 불연속적으로 마련되는 것이 바람직하다.Here, it is sufficient that the
한편, 도전재(1020)와 달리 전극 활물질층(1700)은 금속편(1200)에는 형성되지 않는 것이 바람직하다. 다시 말하면, 금속편(1200)의 표면에 도금 또는 코팅되어 있는 도전재(1020)의 표면에는 전극 활물질층(1700)이 형성되지 않는 것이 바람직하다. 도 8의 (d)를 참조하면, 고분자 필름(1010)의 길이방향을 따라 이격 배치된 금속편(1200)의 사이에는 전극 활물질층(1700)이 형성되지 않는 것이 바람직하다.On the other hand, unlike the
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 전극용 집전체(1000)는 전극 활물질층(1700)이 형성된 전극부(1400)와, 전극 활물질층(1700)이 형성되지 않은 탭부(1500)를 포함할 수 있다. 전극부(1400)와 탭부(1500)는 일체로 형성되지만 단면 구조는 상이하다. 전극부(1400)의 단면구조는 전극 활물질층(1700), 도전재(1020) 및 고분자 필름(1010)을 포함하고, 탭부(1500)의 단면구조는 도전재(1020), 금속편(1200), 접착층(1300) 및 고분자 필름(1010)을 포함할 수 있다.The
이하에서는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 전극용 집전체를 제조하는 방법에 대해서 설명한다.Hereinafter, a method of manufacturing a current collector for an electrode according to another embodiment of the present invention will be described.
본 발명의 다른 일 실시예는, 띠 형태의 상기 고분자 필름(1010)을 마련하는 단계; 고분자 필름(1010)의 길이방향과 직교하는 방향 또는 고분자 필름(1010)의 폭 방향으로 고분자 필름(1010)에 구멍(101a)을 복수개 형성하는 단계; 구멍(101a)을 덮도록 고분자 필름(1010)의 길이방향과 직교하는 방향 또는 고분자 필름(1010)의 폭 방향으로 고분자 필름(1010)에 금속편(1200)을 접착시키는 단계; 고분자 필름(1010)과 금속편(1200)의 표면을 덮도록 도전재(1020)를 코팅하는 단계; 금속편(1200)이 위치하는 부분을 제외하고 도전재(1020)의 표면에 전극 활물질층(1700)을 코팅하는 단계; 및 고분자 필름(1010)을 로딩 방향(L)으로 이송하면서 전극용 집전체(1000)의 모양을 따라 펀칭하거나 잘라내어 전극용 집전체(1000)를 얻는 단계;를 포함하는, 전극용 집전체의 제조방법을 제공할 수 있다.Another embodiment of the present invention, the step of providing the
도 8의 (a)를 참조하면, 상기 고분자 필름에 복수개의 구멍을 형성하는 단계에서, 긴 띠 형태의 고분자 필름(1010)의 폭 방향을 따라 동일한 모양의 구멍(101a)을 동일한 간격으로 형성한다. 구멍(101a)은 고분자 필름(1010)의 길이방향과 직교하는 방향 또는 고분자 필름(1010)의 폭 방향으로 동일 모양 및 동일 간격으로 복수개가 형성되어 하나의 구멍 세트를 이루며, 상기 구멍 세트는 고분자 필름(1010)의 길이방향을 따라 복수개로 형성될 수 있다. 여기서, 구멍 세트에 대해서는 전술한 바 있으므로 반복적인 설명은 생략한다.Referring to (a) of FIG. 8, in the step of forming a plurality of holes in the polymer film,
그 다음에는, 도 8의 (b)에 도시된 바와 같이, 상기 금속편을 접착시키는 단계에서, 금속편(1200)은 하나의 구멍 세트에 포함된 복수개의 구멍(101a)을 완전히 덮거나 구멍(101a)의 일부만 덮을 정도의 크기를 가지며 상기 구멍 세트에 대응하도록 고분자 필름(1010)의 길이방향을 따라 복수개로 마련될 수 있다. 고분자 필름(1010)의 표면에 금속편(1200)이 놓인 상태에서 금속편(1200)의 위치가 변하게 되면 금속편(1200)과 구멍(101a)의 상대 위치도 변하기 때문에 고분자 필름(1010)의 표면에 금속편(1200)을 접착시켜야 한다. 이를 위해, 서로 마주 보는 금속편(1200)과 고분자 필름(1010) 사이에 접착층(1300)이 마련될 수 있다. 즉, 접착층(1300)을 이용해서 금속편(1200)과 고분자 필름(1010)을 접착시킬 수 있다.Next, as shown in (b) of FIG. 8, in the step of adhering the metal piece, the
그 다음에는, 도 8의 (c)에 도시된 바와 같이, 고분자 필름(1010)과 금속편(1200)의 표면에 도전재(1020)를 도금하거나 코팅한다. 도전재(1020)는 고분자 필름(1010)의 표면 뿐만 아니라 고분자 필름(1010)에 접착된 금속편(1200)의 표면에도 도금 또는 코팅되는 것이 바람직하다.Next, as shown in (c) of FIG. 8, the
그 다음에는, 도 8의 (d)에 도시된 바와 같이, 금속편(1200)의 사이 부분에 전극 활물질층(1700)을 도금 또는 코팅한다. 즉, 고분자 필름(1010)의 길이방향을 따라 고분자 필름(1010)에 도금된 도전재(1020)를 덮도록 전극 활물질층(1700)을 도금 또는 코팅한다. 이때, 금속편(1200)의 표면에 도금된 도전재(1020)를 덮지 않도록 전극 활물질층(1700)을 도금 또는 코팅하는 것이 바람직하다.Next, as shown in FIG. 8(d), the electrode
도 8의 (a) 내지 (d)의 과정을 거쳐서 얻은 합체 고분자 필름(2000)을 로딩방향(L)으로 이송하면서 전극용 집전체(1000)의 모양을 따라 펀칭하거나 잘라내어 전극용 집전체(1000)를 얻을 수 있다. 8 (a) to (d), while transferring the
상기 전극용 집전체(1000)를 얻는 단계에서는, 도 7에 도시된 바와 같이, 전극용 집전체(1000)의 전극부(1400)는 합체 고분자 필름(2000) 중에서 전극 활물질층(1700)이 코팅된 부분에서 펀칭되거나 잘려져 형성되고, 전극용 집전체(1000)의 탭부(1500)는 금속편(1200) 및 구멍(101a)이 동시에 위치하는 부분에서 펀칭되거나 잘려져 형성될 수 있다.In the step of obtaining the
도 7을 참조하면, 상기 전극용 집전체(1000)를 얻는 단계에서, 전극용 집전체(1000)는, 상대적으로 긴 거리를 두고 서로 마주 보는 2개의 금속편(1200) 사이의 가운데를 금속편(1200)의 길이방향과 나란한 방향으로 지나는 기준선(C)에 대해 대칭이 되도록 기준선(C)의 양측에서 펀칭되거나 잘려져 형성될 수 있다. 도 7(1)에서 펀칭구멍(P)은 합체 고분자 필름(2000)에서 전극용 집전체(1000)가 펀칭되거나 잘려진 부분 즉, 전극용 집전체(1000)가 잘려 나간 부분을 의미한다.Referring to FIG. 7, in the step of obtaining the
상기한 제조 방법에 의하면, 로딩 방향(L)을 따라 합체 고분자 필름(2000)이 로딩방향(L)을 따라 이송되는 중에 기준선(C)의 양측에서 전극용 집전체(1000)가 펀칭되거나 잘려져서 제조되기 때문에 전극용 집전체(1000)의 생산성을 높일 수 있고 재료가 낭비되는 것을 방지할 수 있다.According to the above-described manufacturing method, the
한편, 도 10은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 전극용 집전체의 변형예가 제조되는 과정을 설명하기 위한 평면도이다. 도 7과 도 10을 비교해 보면, 금속편(1200)이 고분자 필름(1010)의 폭 방향으로 길게 연속적으로 형성된 띠 모양이 아니고, 분할된 복수개의 형태로 마련된 점에서 차이가 있다. 또한, 분할된 금속편(1200)이 구멍(101a)을 완전히 덮는 것이 아니라 구멍(101a)의 일부만 덮는 형태인 점에서도 차이가 있다. 즉, 도 7의 경우에는 금속편(1200)이 합체 고분자 필름(200)의 폭 방향을 따라 같이 긴 띠 형태로 마련되어 구멍 세트의 구멍을 모두 완전히 덮는 반면에, 도 10의 경우에는 금속편(1200)이 짧게 분할된 형태를 가지며 구멍 세트의 구멍 각각의 일부만 덮도록 복수개가 배치되는 점에서 차이가 있다. 여기서, 분할되어 불연속적으로 배치된 복수개의 금속편(1200)은 구멍(101a)과 동일한 개수로 마련된다.On the other hand, Figure 10 is a plan view for explaining the process of manufacturing a modified example of the current collector for an electrode according to another embodiment of the present invention. 7 and 10, there is a difference in that the
도 10을 참조하면, 복수개로 마련되는 금속편(1200)은 동일한 모양을 가지며 합체 고분자 필름(2000)의 폭 방향을 따라 동일 선상에 위치하되 동일한 간격을 두고 이격 배치되는 것이 바람직하다. 여기서, 금속편(1200)은 전극용 집전체(1000)가 펀칭될 때 탭부(1500)가 형성되는 위치에 마련되는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 금속편(1200)은 탭부(1500)에 포함되기 때문에 탭부(1500)가 형성되는 부분에만 금속편(1200)을 두어도 충분하다. Referring to FIG. 10, it is preferable that the
탭부(1500)는 금속편(1200)과 구멍(101a)이 겹치는 부분에 형성되어야 한다. 다시 말하면, 탭부(1500)가 구멍(101a) 부분에서 형성(펀칭)될 수만 있다면 금속편(1200)이 구멍(101a)을 완전히 덮지 않고 일부만 덮어도 무방하다.The
이렇게 함으로써 탭부(1500) 사이에 있기 때문에 탭부(1500)의 형성에 사용되지 않고 버려지는 금속편(1200)을 줄일 수 있다.By doing so, it is possible to reduce the
이상과 같이 본 발명의 실시예들에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 청구범위뿐 아니라 이 청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.As described above, in the embodiments of the present invention, it has been described by specific matters such as specific components, etc., and limited embodiments and drawings, which are provided to help a more comprehensive understanding of the present invention. It is not limited, and those skilled in the art to which the present invention pertains can make various modifications and variations from these descriptions. Therefore, the spirit of the present invention is not limited to the described embodiments, and should not be determined. It will be said that not only the claims described below, but also all equivalent or equivalent modifications to the claims fall within the scope of the spirit of the present invention.
10: 전극 조립체 100,1000: 전극용 집전체
101,1010: 고분자 필름 102,1020: 도전재
120,1200: 금속편 130,1300: 접착층
140,1400: 전극부 150,1500: 탭부
170,1700: 전극 활물질층 180: 탭 커버부재
190: 리드탭 200,2000: 합체 고분자 필름
300: 음극 전극용 집전체 500: 분리막10:
101,1010:
120,1200:
140,1400:
170,1700: electrode active material layer 180: tab cover member
190:
300: current collector for negative electrode 500: separator
Claims (12)
상기 고분자 필름의 상하면 중 적어도 하나의 표면에 마련되는 금속편;
상기 고분자 필름과 상기 금속편 사이에 마련되는 접착층;
상기 고분자 필름 및 상기 금속편의 표면에 형성되는 도전재; 및
상기 도전재의 표면에 형성되는 전극 활물질층;을 포함하며,
상기 금속편은 상기 고분자 필름에 형성된 구멍의 가장자리 보다 돌출되도록 마련되는 것을 특징으로 하는 전극용 집전체.
Polymer film;
A metal piece provided on at least one surface of the upper and lower surfaces of the polymer film;
An adhesive layer provided between the polymer film and the metal piece;
A conductive material formed on surfaces of the polymer film and the metal piece; And
Includes; electrode active material layer formed on the surface of the conductive material,
The metal piece is a current collector for an electrode, characterized in that provided to protrude from the edge of the hole formed in the polymer film.
띠 형태의 상기 고분자 필름을 마련하는 단계;
상기 고분자 필름의 폭 방향 양단 중 적어도 일단에 상기 금속편을 접착시키는 단계;
상기 고분자 필름과 상기 금속편의 표면을 덮도록 상기 도전재를 코팅하는 단계;
상기 금속편이 위치하는 부분을 제외하고 상기 도전재의 표면에 상기 전극 활물질층을 코팅하는 단계; 및
상기 고분자 필름을 로딩 방향으로 이송하면서 상기 전극용 집전체의 모양을 따라 펀칭하거나 잘라내어 상기 전극용 집전체를 얻는 단계;
를 포함하고,
상기 금속편을 접착시키는 단계에서, 상기 금속편은 상기 고분자 필름의 폭 방향 양단 보다 돌출되도록 상기 고분자 필름의 상하면 중 적어도 일면에 상기 금속편을 위치시키고, 서로 마주 보는 상기 금속편과 상기 고분자 필름 사이에 상기 접착층이 마련되며,
상기 전극용 집전체를 얻는 단계에서, 상기 전극용 집전체의 전극부는 상기 전극 활물질층이 코팅된 부분에서 펀칭되거나 잘려져 형성되고, 상기 전극용 집전체의 탭부는 상기 금속편이 위치하는 부분에서 펀칭되거나 잘려져 형성되는 것을 특징으로 하는 전극용 집전체의 제조방법.
A polymer film, a metal piece provided on at least one of the upper and lower surfaces of the polymer film, an adhesive layer provided between the polymer film and the metal piece, a conductive material formed on the surface of the polymer film and the metal piece, and formed on the surface of the conductive material In the manufacturing method of the current collector for an electrode comprising a layer of electrode active material, the metal piece is located on the edge of the polymer film, but is provided to protrude from the edge of the polymer film,
Preparing the polymer film in a strip form;
Bonding the metal piece to at least one of both ends in the width direction of the polymer film;
Coating the conductive material to cover the surface of the polymer film and the metal piece;
Coating the electrode active material layer on the surface of the conductive material except for the portion where the metal piece is located; And
Obtaining the current collector for the electrode by punching or cutting along the shape of the current collector for the electrode while transferring the polymer film in the loading direction;
Including,
In the step of adhering the metal piece, the metal piece is positioned on at least one of the upper and lower surfaces of the polymer film so that it protrudes from both ends in the width direction of the polymer film, and the adhesive layer is between the metal piece and the polymer film facing each other. Is prepared,
In the step of obtaining the current collector for the electrode, the electrode portion of the current collector for electrodes is formed by punching or being cut at a portion coated with the electrode active material layer, and the tab portion of the current collector for electrodes is punched at a portion where the metal piece is located or Method of manufacturing a current collector for an electrode characterized in that it is cut and formed.
상기 전극용 집전체를 얻는 단계에서,
상기 전극용 집전체는, 상기 고분자 필름의 길이방향의 양단의 가운데를 지나는 기준선에 대해 대칭이 되도록 상기 기준선의 양측에서 펀칭되거나 잘려지는 것을 특징으로 하는 전극용 집전체의 제조방법.
According to claim 3,
In the step of obtaining the current collector for the electrode,
The electrode current collector is a method for manufacturing an electrode current collector, characterized in that it is punched or cut at both sides of the reference line so as to be symmetric with respect to a reference line passing through the center of both ends in the longitudinal direction of the polymer film.
띠 형태의 상기 고분자 필름을 마련하는 단계;
상기 고분자 필름의 길이방향과 직교하는 방향 또는 상기 고분자 필름의 폭 방향으로 상기 고분자 필름에 상기 구멍을 복수개 형성하는 단계;
상기 구멍을 덮도록 상기 고분자 필름의 길이방향과 직교하는 방향 또는 상기 고분자 필름의 폭 방향으로 상기 고분자 필름에 상기 금속편을 접착시키는 단계;
상기 고분자 필름과 상기 금속편의 표면을 덮도록 상기 도전재를 코팅하는 단계;
상기 금속편이 위치하는 부분을 제외하고 상기 도전재의 표면에 상기 전극 활물질층을 코팅하는 단계; 및
상기 고분자 필름을 로딩 방향으로 이송하면서 상기 전극용 집전체의 모양을 따라 펀칭하거나 잘라내어 상기 전극용 집전체를 얻는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 전극용 집전체의 제조방법.
In the method of manufacturing a current collector for an electrode according to claim 2,
Preparing the polymer film in a strip form;
Forming a plurality of holes in the polymer film in a direction orthogonal to the length direction of the polymer film or a width direction of the polymer film;
Bonding the metal piece to the polymer film in a direction orthogonal to the longitudinal direction of the polymer film or a width direction of the polymer film to cover the hole;
Coating the conductive material to cover the surface of the polymer film and the metal piece;
Coating the electrode active material layer on the surface of the conductive material except for the portion where the metal piece is located; And
Obtaining the current collector for the electrode by punching or cutting along the shape of the current collector for the electrode while transferring the polymer film in the loading direction;
Method for producing a current collector for an electrode comprising a.
상기 고분자 필름에 복수개의 구멍을 형성하는 단계에서,
상기 구멍은 상기 고분자 필름의 길이방향과 직교하는 방향 또는 상기 고분자 필름의 폭 방향으로 동일 모양 및 동일 간격으로 복수개가 형성되어 하나의 구멍 세트를 이루며,
상기 구멍 세트는 상기 고분자 필름의 길이방향을 따라 복수개로 형성되는 것을 특징으로 하는 전극용 집전체의 제조방법.
The method of claim 8,
In the step of forming a plurality of holes in the polymer film,
The holes are formed in a single hole set by forming a plurality of the same shape and the same spacing in the direction orthogonal to the longitudinal direction of the polymer film or the width direction of the polymer film,
The hole set is a method of manufacturing a current collector for an electrode, characterized in that formed in plural along the longitudinal direction of the polymer film.
상기 금속편을 접착시키는 단계에서,
상기 금속편은 상기 구멍을 완전히 덮거나 일부만 덮을 정도의 크기를 가지며 상기 구멍 세트에 대응하도록 복수개로 마련되고,
서로 마주 보는 상기 금속편과 상기 고분자 필름 사이에 상기 접착층이 마련되는 것을 특징으로 하는 전극용 집전체의 제조방법.
The method of claim 9,
In the step of bonding the metal piece,
The metal piece has a size sufficient to completely or partially cover the hole and is provided in plural to correspond to the hole set,
Method for manufacturing a current collector for an electrode, characterized in that the adhesive layer is provided between the metal piece and the polymer film facing each other.
상기 전극용 집전체를 얻는 단계에서,
상기 전극용 집전체의 전극부는 상기 전극 활물질층이 코팅된 부분에서 펀칭되거나 잘려져 형성되고, 상기 전극용 집전체의 탭부는 상기 금속편 및 상기 구멍이 동시에 위치하는 부분에서 펀칭되거나 잘려져 형성되는 것을 특징으로 하는 전극용 집전체의 제조방법.
The method of claim 10,
In the step of obtaining the current collector for the electrode,
The electrode portion of the current collector for electrodes is formed by punching or being cut at a portion coated with the electrode active material layer, and the tab portion of the current collector for electrodes is formed by punching or being cut at a portion where the metal piece and the hole are simultaneously located. Method for manufacturing a current collector for an electrode.
상기 전극용 집전체를 얻는 단계에서,
상기 전극용 집전체는, 상대적으로 긴 거리를 두고 서로 마주 보는 2개의 상기 금속편 사이의 가운데를 상기 금속편의 길이방향과 나란한 방향으로 지나는 기준선에 대해 대칭이 되도록 상기 기준선의 양측에서 펀칭되거나 잘려지는 것을 특징으로 하는 전극용 집전체의 제조방법.The method of claim 11,
In the step of obtaining the current collector for the electrode,
The current collector for the electrode is to be punched or cut at both sides of the reference line so as to be symmetrical with respect to a reference line passing in the direction parallel to the length direction of the metal piece in the middle between two metal pieces facing each other at a relatively long distance. Method of manufacturing a current collector for an electrode, characterized in that.
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