KR102568634B1 - 양극 집전체, 이차전지 및 전력 장치 - Google Patents

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Abstract

본 출원의 실시예는 양극 집전체, 이차 전지 및 전력 장치를 제공한다. 양극 집전체는 지지층과, 지지층의 적어도 한 표면에 위치하는 도전층을 포함하며, 도전층은 제1금속부를 포함하고, 제1금속부는 탭과 접속하는 데 사용되며, 여기에서 상기 도전층의 두께 방향을 따라 제1금속부는 3층 이상의 하위층을 포함하며, 3층 이상의 하위층의 융점은 지지층과 가까운 방향으로부터 지지층에 괴리되는 방향으로 경사 상승한다. 본 출원의 실시예는 제1 금속부가 3층 이상의 하위층을 포함하며, 3층 이상의 하위층의 융점이 지지층과 가까운 방향으로부터과 지지층에 괴리되는 방향으로 경사 상승함으로써, 도전층과 지지층 사이의 결합력 향상에 유리하고, 박리 분층 발생이 쉽지 않다.

Description

양극 집전체, 이차전지 및 전력 장치
본 출원은 전지 기술 분야에 관한 것으로, 특히 한 가지 양극 집전체, 이차전지 및 전력 장치에 관한 것이다.
이차전지는 큰 용량밀도, 높은 출력, 길은 사이클 수명 및 작은 환경 오염 등 장점으로 전기자동차 및 가전제품에 널리 사용되고 있다. 집전체는 이차전지에서 중요한 구성 요소로서 활성물질층에 대한 지지를 제공하고, 활성물질층에서 발생한 전류를 집전하여 외부로 출력하는 데 사용된다. 따라서 집전체는 전극편 및 이차전지 등의 성능에 중요한 영향을 미친다. 기존은 “금속-절연 고분자-금속”의 샌드위치 구조를 갖춘 복합 집전체를 택하여 이차전지의 성능을 높인다. 그러나 기존 복합 집전체와 탭의 용접은 콜드조인트 등 불량 상황으로 인해 높은 용접 불량률로 초래된다. 따라서 기존의 복합 집전체는 여전히 개선되어야 한다.
본 출원은 상기 과제를 감안하여 진행하는 것으로서, 한 가지 양극 집전체, 이차전지 및 전력 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 구현하기 위해 본 출원의 제1 방면으로 한 가지 양극 집전체를 제공하는 바, 양극 집전체는 지지층, 지지층에 위치한 적어도 한 표면에서의 도전층을 포함하며, 도전층은 제1금속부를 포함하고, 제1금속부는 탭과 연결하는 데 사용된다. 도전층의 두께 방향을 따라 제1금속부는 3층 이상 하위층을 포함하고, 상기 3층 이상 하위층의 용점은 지지층과 가까운 방향으로부터 지지층에 괴리된 방향으로 경사로 상승한다.
따라서, 본 출원의 실시예의 제1금속부는 3층 이상 하위층을 포함한다. 3층 이상 하위층의 용점은 지지층과 가까운 방향으로부터 지지층에 괴리된 방향으로 경사 상승으로 하며, 지지층과 접촉하는 하위층의 용점이 지지층의 용점에 가깝기 때문에 도전층 및 지지층과의 복합 과정에서 예를 들어 초음파 용접 복합을 택함으로써 도전층은 해당 하위층과 상호 침투하기 더욱 쉽고, 냉간용접 후 더욱 견고하게 결합되어 도전층 및 지지층 사이의 결합력을 향상시켜 도전층 및 지지층의 분리 이탈 문제를 효과적으로 방지하도록 한다. 또한 지지층에 괴리된 거리가 가장 큰 하위층의 용점이 상대적으로 높아 해당 하위층 및 용접 설비와의 접착 가능성을 낮춰 용접의 일치성을 향상시킨다. 그리고 중간층에 위치한 하위층은 인접 하위층과 서로 침투 융합할 수 있으므로, 지지층과 접촉하는 하위층 및 지지층에 괴리된 거리가 가장 큰 하위층의 과도한 큰 용점 차이점으로 인한 초래된 용접 불량 문제를 효과적으로 방지하도록 하여 각 하위층 사이의 결합력을 향상시킨다.
임의의 실시 방식에서 제1금속부는 금속 기질 및 도핑 원소를 포함한다. 금속 기질은 알루미늄 또는 알루미늄계 도핑으로 선택된다. 도핑 원소는 베릴륨, 칼슘, 카드뮴, 세륨, 인듐, 란탄, 리튬, 네오디뮴, 니켈, 팔라듐, 프라세오디뮴, 사마륨, 주석, 이트륨, 이테르븀, 아연, 갈륨, 게르마늄, 실리콘, 우라늄, 마그네슘, 구리 중에서 선택되는 하나 또는 다수이다.
따라서, 본 출원 의 실시예에서 도핑 원소와 금속 기질을 배합함으로써, 제1 금속부의 용점을 현저하게 낮출 수 있고, 제1 금속부의 용점이 경사로 변하도록 조절할 수 있다.
임의의 실시 방식에서, 제1금속부의 질량 함유량 W를 100%로 하고, 도핑 원소의 질량 함유량 W1을 0.5~10%, 금속 기질의 질량 함유량 W2를 90~99.5%로 한다. 따라서, 본 출원의 실시예는 상기 질량 함량의 도핑 원소와 금속 기질을 첨가함으로써, 제1 금속부의 전도성과 전기화학 환경에서의 안정성을 보장할 수 있다.
임의의 실시 방식에서 지지층은 고분자 재료 및 고분자 베이스 복합 재료 중 하나 또는 다수를 포함한다. 고분자 재료는 폴리아미드, 폴리이미드, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리부틸렌 텔레프탈레이트, 폴리에틸렌 나프탈레이트, 폴리카보네이트, 폴리프로필렌, 폴리스티렌,아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체, 폴리비닐 알코올, 폴리스티렌, 폴리염화 비닐, 폴리비닐리덴 플루오라이드, 폴리테트라 플루오로에틸렌, 폴리스타이린설폰산나트륨, 폴리아세틸렌,실리콘고무, 폴리포름알데히드, 폴리페닐렌, 폴리페닐렌옥시드, 폴리페닐렌 설파이드,폴리에틸렌 글리콜, 폴리설퍼니트리드,폴리페닐,폴로피롤,폴리아닐린, 폴리티오펜, 폴리피리딘, 섬유소, 전분, 단백질, 에폭시 수지, 페놀수지, 그들의 파생물, 그들의 가교제 및 그들의 공중합체의 하나 또는 다수를 포함한다. 고분자 베이스 복합재료는 고분자 재료 및 금속 재료를 포함하는데, 선택적으로, 금속 재료는 마그네슘, 칼슘, 스트론튬, 납, 아연, 주석, 안티몬, 비스무트, 은 및 루테늄 중 하나 또는 다수를 포함한다. 이로써, 본 출원의 실시예의 지지층은 두께가 작고 무게가 가벼워 이차전지의 용량밀도를 현저히 향상시킬 수 있다.
임의원의 실시 방식에서, 고분자 베이스 복합재료의 질량 함량을 100%로 하고, 금속 재료의 도핑 함량이 10% 보다 작거나 같으며, 선택적으로, 금속 재료의 도핑 함량의 범위는 5% 보다 작거나 같다.
따라서, 본 출원의 실시예는 이차전지의 용량밀도를 보장할 수 있고, 또한 지지층과 제1 금속부 사이의 결합력을 향상시킬 수 있다.
임의의 실시 방식에서, 금속 재료의 D50은 5μm 보다 작거나 같으며, 선택적으로, 금속 재료의 D50은 1μm~3μm이며, 여기서, D50은 금속 재료의 누적부피분율이 50%에 달했을 때 대응하는 입도, 즉, 체적 분포의 중간 입도를 의미한다.
따라서, 본 출원의 실시예의 고분자 재료와 금속 재료에 의해 형성된 지지층의 두께는 균일하다.
임의의 일 실시 방식에서, 제1 금속부의 용점과 지지층의 용점 비율은 R4으로, 1.35≤R4≤10이며; 선택적으로 2.08≤R4≤3.88이다. 이에 따라, 본 출원의 실시예에서는 제1금속부와 지지층의 용점이 근접하게 되어 제1금속부와 지지층의 결합력을 향상시킬 수 있다.
임의의 실시 방식에서, 제1 금속부의 용점은 540℃ 내지 650℃이다. 선택적으로, 제1 금속부의 용점은 540℃ 내지 620℃일 수 있다. 본 출원의 실시예의의 제1 금속부는 상대적으로 용점이 상대적으로 낮아 제1 금속부와 지지층 사이의 결합력을 더욱 향상시킬 수 있다.
임의의 실시 방식에서, 지지층의 용점은 65℃ 내지 400℃이다. 선택적으로 지지층의 용점은 160℃ 내지 260℃이다. 본 출원의 실시예에 따른 지지층의 용점이 상대적으로 높아 제1 금속부와 지지층 사이의 결합력을 더욱 향상시킬 수 있다.
임의의 실시 방식에서, 도전층은 양극 활성물질층과 접속하는 데 사용하는 제2 금속부를 포함하며, 제2 금속부는 600℃ 내지 660℃의 용점을 가지며; 선택적으로, 제2 금속부는 620℃ 내지 660℃의 용점을 갖는다. 본 출원의 실시예의 제2 금속부는 전도성이 좋다.
임의의 실시 방식에서, 제1 금속부의 두께와 제2 금속부의 두께 비율은 A로, 1.01≤A≤3이다. 상기 두께 비율 범위의 제1금속부에 있어서, 제1금속부의 용접 효과를 향상시키고, 과전류능력 및 기계적 내성을 향상시킬 수 있으며; 또한 양극 집전체의 일체화 가공에 유리하다.
임의의 실시 방식에서, 도전층의 두께 방향을 따라, 제1 금속부는 제1 하위층, 제2 하위층 및 제3 하위층을 포함하고, 제3 하위층은 지지층의 표면에 위치하며, 제2 하위층은 제3하위층이 지지층에 괴리된 한쪽에 위치하며, 제1 하위층은 제2하위층이 지지층에 괴리된 한쪽에 위치하며, 제1 하위층은 제1 금속기질을 포함하며; 및/또는 제2 하위층은 제2 금속 기질 및 제2 도핑 원소를 포함하며; 및/또는 제3 하위층은 제3 금속 기질 및 제3 도핑 원소를 포함하며; 여기에서 제1금속기질, 제2금속기질 및 제3금속기질의 재료는 각각 독립적으로 알루미늄 또는 알루미늄기도핑으로 선택되며, 및/또는 제2도핑원소와 제3도핑원소는 각각 독립적으로 베릴륨, 칼슘, 카드뮴, 세륨, 인듐, 란타넘, 리튬, 네오디뮴, 니켈, 팔라듐, 프라세오디뮴, 사마륨, 주석, 이트륨, 이테르븀, 갈륨, 게르마늄, 실리콘, 우라늄, 마그네슘 및 구리 중에서 선택되는 하나 또는 다수다.
따라서, 본 출원의 실시예에서 제1 하위층, 제2 하위층 및 제3 하위층의 용점이 경사 변화의 경향이 있으며, 용융 발생시 제2 하위층이 제1 하위층 및 제3 하위층과 각각 침투하여 결합될 수 있으므로, 각 층 사이의 결합력을 향상시키고, 제1금속부 내의 각 하위층의 박리 분층의 가능성을 감소시킨다.
임의의 실시 방식에서, 상기 제1 금속 기질은 알루미늄으로부터 선택된다.
임의의 실시 방식에서, 제2금속 기질은 알루미늄으로부터 선택되며, 상기 제2 도핑 원소는 칼슘, 세륨, 랜턴, 리튬, 네오디뮴, 니켈, 팔라듐, 프라세오디뮴, 사마륨, 이트륨, 이테르븀, 우라늄 및 구리 중의 하나 또는 다수으로 선택되며, 상기 제2 도핑 원소는 금속간 화합물을 형성하는 데 사용하며, 상기 금속간 화합물은 상위 제2 하위층 내에 도핑되어 있다. 본 출원의 실시예에서 도핑 원소는 나노 고강도의 금속간 화합물 상을 원위치 형성할 수 있으며, 금속간 화합물 상은 제2 하위층에서 확산분포하고 있어 제2하위층의 인장강도를 향상시키는 데 유리하다.
임의의 실시 방식에서, 제3금속 기질은 알루미늄으로부터 선택되며, 상기 제3 도핑 원소는 칼슘, 세륨, 랜턴, 리튬, 네오디뮴, 니켈, 팔라듐, 프라세오디뮴, 사마륨, 이트륨, 이테르븀, 우라늄 및 구리 중의 하나 또는 다수로 선택되며, 상기 제3 도핑 원소는 금속간 화합물을 형성하는 데 사용하며, 상기 금속간 화합물은 상위 제3 하위층 내에 도핑되어 있다. 본 출원의 실시예에서 도핑 원소는 나노 고강도의 금속간 화합물 상을 원위치 형성할 수 있으며, 금속간 화합물 상은 제3하위층에서 확산분포하고 있어 제3하위층의 인장강도를 향상시키는 데 유리하다.
임의의 실시 방식에서 제1 하위층의 용점과 제2 하위층의 용점의 비율은 R1으로, 1＜R1≤1.1다.
임의의 실시 방식에서 제2 하위층의 용점과 제3 하위층의 용점의 비율은 R2으로, 1＜R2≤1.2다.
임의의 실시 방식에서 제3 하위층의 용점과 지지층의 용점의 비율은 R3로, 1.35≤R3≤9.23다.
따라서, 본 출원의 실시예는 각 하위층의 용점의 경사 설치로써, 제1금속부와 지지층의 리벳 구조를 형성하는 데 유리하고, 용접시 진동에 의해 초래된 양극 집전체의 열개 박리 등의 문제를 감소시킬 수 있다.
임의의 실시 방식에서, 제1 하위층의 용점은 650℃ 내지 660℃로 한다.
임의의 실시 방식에서, 제2 하위층의 용점은 650℃ 내지 660℃로 한다.
임의의 실시 방식에서, 제2 하위층의 용점은 540℃ 내지 600℃로 한다.
따라서, 본 출원의 실시예는 각 하위층의 용점을 선택함으로써, 제1 금속부의 용점이 경사변화 경향을 형성하여, 양극 집전체의 열개 박리 등의 문제를 더욱 방지할 수 있다.
임의의 실시 방식에서, 양극 집전체는 보호층도 포함하며, 보호층은 도전층의 두께 방향에서 상대하는 2개의 표면 중 적어도 어느 하나에 설치된다. 본 출원의 실시예의 보호층은 도전층을 보호하고 양극 집전체의 기계적 강도를 강화할 수 있다.
임의의 실시 방식에서, 제1 금속부는 금속 기질 및 도핑 원소를 포함하며, 보호층 두께 D4와 도핑 원소 함량 백분율 W1은 D4=(5+W1*100)nm를 만족한다.
따라서, 본 출원의 실시예는 도핑 원소의 질량 함량의 증가에 따라 보호층의 두께를 증가시켜 집전체의 전기화학적 안정성을 향상시킬 수 있다.
본 출원의 제1 방면으로 한 가지 이차전지를 제공하는 바, 양극편, 격리막 및 음극편을 포함하며, 양극편은 본 출원의 제1 방면의 양극 집전체 및, 양극 집전체의 적어도 한 표면에 형성된 양극 활성물질층을 포함한다.
본 출원의 제3 방면으로 한 가지 전력 장치를 제공하는 바, 본 출원의 제2 방면의 이차전지를 포함하며, 이차전지는 전기 에너지를 제공하는 데 상용된다.
본 출원의 실시예의 기술적 방안을 더욱 명확하게 설명하기 위하여 아래에서 본 출원의 실시예에서 사용 필요한 도면을 간단히 설명하며, 아래에서 설명하는 도면은 단지 본 출원의 일부 실시예일 뿐, 본 출원의 보통 기술자에게는 창조적인 노력을 필요로 하지 않는 전제에서 또한 도면에 따라 다른 도면을 얻을 수 있다.
도 1은 본 출원의 일부 실시가 제공하는 양극 집전체의 구조도면이다.
도 2는 본 출원의 일부 실시예가 제공하는 양극 집전체의 구조 도면이다.
도 3은 본 출원의 일부 실시예가 제공하는 양극 집전체의 구조 도면이다.
도 4는 본원의 일부 실시예가 제공하는 이차전지의 양극편의 구조 도면이다.
도 5는 본 출원의 일부 실시예가 제공하는 이차전지의 구조 도면이다.
도 6은 도 5에 따른 본 출원의 일부 실시예가 제공하는 이차전지의 분해 도면이다.
도 7은 본 출원의 일부 실시예가 제공하는 전지 모듈의 구조 도면이다.
도 8은 본 출원의 일부 실시예가 제공하는 전지팩의 구조 도면이다.
도 9는 도 8에 따른 본 출원의 일부 실시예가 제공하는 전지팩의 분해도면이다.
도 10은 본 출원의 일부 실시예가 제공하는 전력 장치의 구조 도면이다.
도면 표시는 다음과 같다.
X-제1방향, Y-두께방향, 1-전력 장치, 10-전지팩, 11-하부케이스, 12상부케이스, 20-전지 모듈, 30-이차전지, 31-캡 조립체, 32-케이스, 40-전극 조립체, 41-정극편, 42-탭, 50-양극 집전체, 60-양극 활성물질층, 70-지지층, 70a-제1표면, 70b-제2표면, 80-도전층, 81-제1금속부, 810-하위층, 811-제1 하위층, 812-제2 하위층, 813- 제3 하위층, 82-제2금속부, 90-보호층.
아래에서, 도면을 적절히 참조하면서 본 출원의 양극 집전체, 이차 전지 및 전력 장치를 구체적으로 공개한 실시 방식을 상세하게 설명한다. 다만 불필요한 상세 설명은 생략하는 경우가 있다. 예를 들어 이미 알려진 사항에 대한 상세한 설명, 실제 같은 구조의 중복 설명을 생략하는 경우가 있다. 이는 아래 설명이 불필요하게 장황해지는 것을 피하고 해당 분야의 기술자들이 이해하기 쉽게 하기 위한 것이다. 또한, 도면 및 아래 설명은 본 분야의 기술자가 본 출원을 충분히 이해할 수 있도록 제공된 것으로서, 특허청구범위에 기재된 주제를 한정하는 것을 목적으로 하는 것이 아니다.
본 출원에 공개된 "범위"는 하한과 상한의 형태로 한정되며, 주어진 범위는 하나의 하한과 하나의 상한을 선정하여 한정되며, 선정된 하한과 상한은 특별한 범위의 경계를 한정한다. 이러한 방식으로 한정되는 범위는 끝값을 포함하거나 포함하지 않을 수 있으며, 또한 임의로 조합할 수 있는데, 즉 임의의 하한은 임의의 상한과 조합하여 하나의 범위를 형성할 수 있다. 예를 들어 특정 파라미터에 대해 60 내지120과 80 내지110의 범위를 나열하면 60내지110과 80 내지120의 범위도 예상할 수 있는 것을 이해한다. 또한 최소 범위 값 1, 2와 최대 범위 값 3, 4, 5가 나열되어 있다면, 그 범위는 모두 1내지3, 1내지4, 1내지5, 2내지3, 2내지4, 2내지5로 예상할 수 있다. 본 출원에서 수치 범위 "a 내지 b"는 별도의 설명이 없는 한 a 내지 b의 임의의 실수 조합의 축약 표현을 나타내며, 여기에서 a와 b는 모두 실수이다. 예를 들어 수치 범위 '0내지5'는 본 명세서에서 모두 "0 내지 5" 사이의 모든 실수가 나열되었음을 의미하며, '0 내지 5'는 단지 이러한 수치 조합의 축약 표현일 뿐이다. 또한 어떤 파라미터가 ≥2의 정수를 나타낼 경우, 해당 파라미터가, 예를 들어 정수 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 등인 것을 공개되는 것과 같다.
특별한 설명이 없는 한 본 출원의 모든 실시방식 및 선택가능한 실시방식은 서로 조합하여 새로운 기술적 방안을 형성할 수 있다. 특별한 설명이 없는 한 본 출원의 모든 기술적 특징 및 선택가능한 기술적 특징들은 서로 결합하여 새로운 기술적 방안을 형성할 수 있다.
특별한 설명이 없는 한 본 출원의 모든 절차는 순차적으로 진행하거나 랜덤하게 진행할 수 있으며, 선호는 순차적으로 진행되는 것이다. 예를 들어, 상기 방법은 (a) 및 (b) 단계를 포함하는 것은 상기 방법이 순차적으로 수행되는 (a)단계 및 (b) 단계를 포함하고, 또한 순차적으로 수행되는 (a)단계 및 (b) 단계도 포함할 수 있음을 나타낸다. 예를 들어, 상기 제시된 방법은 (c)단계도 포함할 수 있는 것은 (c)단계가 임의의 순서로 상기 방법에 추가될 수 있음을 나타내며, 예를 들어, 상기 방법은 (a), (b) 및 (c)단계를 포함할 수 있고, (a), (c) 및 (b)단계를 포함할 수 있으며, 또한 (c), (a) 및 (b)단계 등을 포함할 수 있다.
특별한 설명이 없는 한, 본 출원에서 언급한 "포괄 "과 , "포함 "은 개방적일 수 있고, 폐쇄적일 수도 있다.예를 들어, 상기 "포괄"과 "포함"은 나열되지 않는 다른 조합도 포괄하거나 포함할 수 있고, 또한 나열된 조합만 포괄하거나 포함할 수 있는 것을 나타낸다.
특별한 설명이 없는 한, 본원에서는 "또는"이라는 용어는 포괄적이다. 예를 들어 "A 또는 B"는 "A, B 또는 A와 B"을 의미한다. 더 구체적으로, A는 참(또는 존재)이고 B는 거짓(또는 불존재)이며; A는 거짓(또는 불존재)이고 B는 참(또는 존재) 이며; 또는 A와 B는 참(또는 존재)인 것 중 어느 하나가 모두 "A 또는 B" 조건을 총족한다.
"제1", "제2" 등과 같은 관계 용어는 단지 한 실체 또는 작업을 다른 한 실체 또는 작업과 구별하는 데 사용되며, 그러한 실체 또는 작업 사이에 어떠한 실질적인 관계나 순서가 존재하는 것을 반드시 요구되거나 암시되지 않는다는 것을 이해하여야 한다.
본 출원의 상기 출원 내용은 본 출원의 공개된 각 공개된 실시방식 또는 각 실현 방식을 기술하고자 하는 것은 아니다. 예시적 실시방식을 다음과 같이 더욱 구체적으로 기술된다. 전체 출원에서, 일련의 실시예를 통해 지침이 제공되며, 이 실시예는 다양한 조합으로 사용될 수 있다. 각 실예에서 열거는 단지 대표적 그룹일 뿐, 완전한 것으로 해석되어서는 안 된다.
[양극 집전체]
본 출원의 제1 방면의 실시예는 양극 집전체를 제공한다. 도1을 참조하면, 양극 집전체(50)는 지지층(70)과, 지지층(70)의 적어도 한 표면에 위치한 도전층(80)을 포함하며, 도전층(80)은 탭과 연결하는 데 사용되는 제1금속(81)을 포함하며, 제1금속부(81)는 도전층 두께 방향 Y를 따라 3층 이상 하위층(810)을 포함하며, 3층 이상 하위층(810)의 용점은 지지층(70)에 가까운 방향으로부터 지지층(70)에 괴리된 방향으로 경사로 상승한다.
본 출원의 실시예의 제1금속부(81)는 탭을 용접하는 데 사용하며, 양극 활성물질층에서 발생한 전류를 모아 탭을 통해 외부로 출력한다.
본 출원의 실시예의의 제1 금속부(81)와 탭의 연결 방식은 용접일 수 있다.
본 출원의 실시예의 도전층(80)의 두께 방향(Y)과 지지층(70)의 두께 방향(Y)는 동일 방향이며, 본 명세서에서는 두께 방향 Y로 약칭한다.
본 출원의 실시예의 지지층(70)은 두께 방향 Y에서 상대하는 제1표면(70a) 및 제2표면(70b)을 가지며, 도전층( 80)은 지지층(70)의 제1표면(70a) 및 제2표면(70b ) 중 어느 하나 또는 양자에 설치할 수 있다. 도전층(80)과 지지층(70)은 양극 집전체(50)로 복합 되어 있으며, 도전층(80)의 두께는 기존 기술에서 일반적으로 사용되는 알루미늄박 금속 집전체 두께보다 훨씬 얇고, 또한 지지층(70)은 고분자재료 또는 고분자 베이스 복합재료이며, 양극 집전체(50)의 전체 두께는 작고, 중량은 비교적 가벼워 해당 양극 집전체(50)를 이용한 이차전지의 용량 밀도를 향상시킬 수 있다.
본 출원의 실시예의 양극 집전체(50)에 따라, 제1금속부(81)는 3층 이상 하위층(810)을 포함하며, 3층 이상 하위층(810)의 용점은 지지층(70)과 가까운 방향으로부터 지지층(70) 괴리된 방향으로 경사로 상승한다. 지지층(70)과 접근된 하위층(810)은 용점이 지지층(70)의 용점과 더 가깝고, 도전층(80)과 지지층(70)이 복합 과정에서 예를 들어 초음파 용접을 이용하여 복합하면 도전층(80)과 해당 하위층(810)이 서로 침투하기 쉽고, 냉각 후 더욱 견고하게 결합되어 도전층(80)과 지지층(70)사이의 결합력을 높이는 데 유리하며, 도전층(80)과 지지층(70)이 분리 이탈 문제를 효과적으로 방지할 수 있다. 또한 지지층(70)에 괴리된 거리가 가장 큰 하위층(810)의 용점이 상대적으로 높아 해당 하위층(810)과 용접 설비의 접착 가능성을 낮출 수 있어 용접의 일치성을 높일 수 있다.
중간층에 위치한 하위층(810)에 인접한 하위층(810), 즉 지지층(70)에 접촉하는 하위층(810)과 지지층(70)에 괴리된 거리가 가장 큰 하위층(810)이다. 중간층에 위치한 하위층(810)의 용점은 인접 하위층(810)의 용점 사이에 있으며, 용접 과정에서 중간층에 위치한 하위층(810)은 지지층(70)과 접촉하는 하위층(810)과 서로 침투할 수 있고, 또한 지지층(70)에 괴리된 거리가 가장 큰 하위층(810)과 서로 침투할 수 있어 용접시 각 하위층(810) 사이의 침투 능력이 향상되고, 지지층(70)과 접촉하는 하위층(810)은 지지층(70)에 괴리된 거리가 가장 큰 하위층(810)과 과도한 용점 차이로 인해 초래된 용접 불량 문제를 효과적으로 방지하여 각 하위층(810) 사이의 결합력을 향상시킨다.
[도전층]
본 출원의 실시예의 도전층(80)은 기계적 압연, 접착, 기상증착법(vapor deposition), 무전해 도금(Electroless plating), 전기 도금(Electroplating) 중 적어도 하나의 수단으로 지지층 70에 형성될 수 있으며, 선호는 기상증착법 또는 전기 도금법, 즉 도전층(80)이 기상 증착층 또는 전기도금층을 선호하여 도전층(80) 및 지지층(70 ) 사이의 긴밀한 결합을 더 잘 구현할 수 있도록 하고 도전층(80)에 대한 지지층(70)의 지지 및 보호 작용을 효과적으로 발휘할 수 있다.
본 출원의 실시예의 도전층(80)은 두께가 작고, 도전층(80)의 저항이 커서, 이차전지의 이상시 단락 발생의 단락저항을 더욱 향상시켜 단락전류를 대폭 감소시키고, 단락점에 "점차단"을 형성하여 이차전지의 안전성능을 향상시킬 수 있다. 도전층(80)은 제1금속부(81 )및 제2금속부(82)를 포함한다. 제1금속부(81)는 탭과 접속하는 데 사용되고, 제2금속부(82)는 양극 활성물질층과 접속하는데 사용된다.
일부 실시 방식에서, 제1 금속부(81)는 금속 기질 및 도핑 원소를 포함한다. 금속 기질은 알루미늄 또는 알루미늄계 도핑으로 선택된다. 도핑 원소는 베릴륨, 칼슘, 카드뮴, 세륨, 인듐, 란탄, 리튬, 네오디뮴, 니켈, 팔라듐, 프라세오디뮴, 사마륨, 주석, 이트륨, 이테르븀, 아연, 갈륨, 게르마늄, 실리콘, 우라늄, 마그네슘, 구리 중에서 선택되는 하나 또는 다수이다. 상기 도핑 원소와 금속 기질가 배합됨으로써, 제1 금속부(81)의 용점이 현저하게 낮추고, 제1 금속부(81)의 용점이 경사 변화로 조절할 수 있다. 예시적으로 금속 기질은 알루미늄, 알루미늄-니켈합금, 알루미늄-티타늄합급 또는 실버 알루미늄합금이다. 제1금속부(81)는 알루미늄 베릴륨 합금, 알루미늄과 실버 및 칼슘 복합 합금 또는 알루미늄과 베릴륨 및 칼슘 복합 합금이다.
일부 실시 방식에서는 제1금속부(81)의 질량 함량 W를 100%로, 도핑 원소의 질량함량 W1을 0.5~10%로, 금속기재의 질량함량 W2를 90~99.5%로 하였다. 상기 질량함량의 도핑 원소는 제1금속부(81)의 용점을 현저하게 낮출 수 있으며, 제1금속부(81)는 초음파 작용 하에 열을 받어 용융하는 데 필요한 에너지가 낮아, 탑과의 융합에 유리하여 용접 효과를 높인다. 도핑 원소의 원소 종류 및 함량 분포를 조절함으로써, 제1금속부(81 )의 각 하위층(810) 사이에 용점 경사도가 형성할 수 있다. 또한 상기 질량 함량의 도핑 원소와 금속 기질가 배합됨으로써, 제1 금속부(81)의 전도성 및 전기화학 환경에서의 안정성을 확보할 수 있다.
도핑 원소의 질량 함량은 0.5% 내지10%이며, 예를 들어 0.5%, 0.8%, 1.0%, 1.2%, 1.5%, 1.8%, 2.0%, 2.5%, 3.0%, 3.5%, 4.0%, 4.6%, 4.9%, 5.0%, 5.5%, 6.0%, 6.5%, 7.0%, 7.5%, 8.5%, 9.5%, 9.5% 또는 10.0%일 수 있으며, 또는 도핑 원소의 질량 함량 범위는 상기 임의의 두 값으로 조성할 수 있다. 도핑 원소의 질량 함량은 1.5%내지 8.8%로 선택할 수 있고, 도핑 원소의 질량 함량은 5.0% 내지 8.0%로 선택할 수 있다. 상응하게 금속 기질의 질량 함량은 도핑 원소의 질량 함량을 배합하여 선택을 수행한다.
일부 실시 방식에서, 제1금속부(81)의 용점과 지지층(70)의 용점 비율은 R4으로, 1.35≤R4≤10이다. 제1금속부(81)과 지지층(70)의 용점 비율이 상기 범위일 경우 용접시 제1금속부(81)와 지지층(70)이 서로 융합하기 더욱 쉽고 서로 사이의 결합력이 강한다.
제1금속부(81)의 용점과 지지층(70)의 용점 비율 R4은 1.35≤R4≤10이다. 예를 들어 1.35, 1.5, 2.0, 2.5, 3.0, 3.5, 4.0, 4.5, 5.0, 5.5, 6.0, 6.5, 7.0, 7.5, 8.0, 8.5, 9.0 또는 10일 수 있으며, 또는 R4의 값은 상기 임의의 두 값으로 구성될 수 있다. 선택적으로 2 내지 7.5이다.
일부 실시 방식에서, 제1금속부(81)의 용점은 540℃ 내지650℃이다. 도핑 금속은 금속 기질에 도핑되어 용점 경사도를 포함한 제1금속부(81)를 형성하므로, 제1금속부(81)과 지지층(70)과의 용접에 유리하여 제1금속부(81)과 지지층(70)과의 결합력을 향상시킨다. 제1금속부(81)의 용점은 상기 R4에 기초하여 선택될 수 있다.
제1금속부(81)의 용점은 540℃ 내지 650℃이며, 예를 들어 용점은 540℃, 550℃, 560℃, 570℃, 580℃, 590℃, 600℃, 610℃, 620℃, 630℃, 640℃ 또는 650℃일 수 있으며, 또는 제1금속부(81)의 용점은 상기 임의의 두 값으로 구성될 수 있다. 선택적으로, 제1금속부(81)의 용점은 540℃ 내지 620℃이다.
일부 실시 방식에서, 도전층(80)은 양극 활성물질층과 연결되는 데 사용된 제2 금속부(82)를 포함하고, 제2 금속부(82)는 용점이 600℃ 내지 660℃이다. 예시적으로, 제2 금속부(82)는 금속 기질을 포함하고, 금속 기질은 알루미늄 또는 알루미늄계 도핑으로 선택된다. 예시적으로, 금속 기질은 알루미늄, 알루미늄 니켈 합금, 알루미늄 티타늄 합금 또는 실버 알루미늄 합금이다. 제2금속부(82)의 전도성을 확보하는 기초 상에서, 제2금속부(82)도 금속 기질에 도핑 금속을 도핑할 수 있으며, 예시적으로 도핑 원소는 베릴륨, 칼슘, 카드뮴, 세륨, 인듐, 란타넘, 리튬, 네오디뮴, 니켈, 팔라듐, 프라세오디뮴, 사마륨, 주석, 이트륨, 이테르븀, 아연, 갈륨, 게르마늄, 규소, 우라늄, 마그네슘 및 구리 중에서 선택되는 하나 또는 다수이다.
제2금속부(82)의 용점은 600℃ 내지 660℃로, 예를 들어 600℃, 610℃, 620℃, 630℃, 640℃, 650℃ 또는 660℃일 수 있으며, 또는 제2금속부(82)의 용점의 수치범위는 상기 임의의 두 값으로 구성될 수 있다. 선택적으로, 제2금속부(82)의 용점은 620℃ 내지 660℃이다.
일부 실시 방식에서, 제1금속부(81)의 두께와 제2금속부(82)의 두께 비율은 A로, 여기에서 1.01≤A≤3이다. 상기 두께 비율 범위내의 제1금속부(81)는 제1금속부(81)의 용접 효과를 높이고 과전류능력 및 기계적 내성을 향상시킬 수 있으며; 또한 제1금속부(81)의 두께가 너무 두꺼워지지 않아 양극 집전체(50)의 일체화 가공에 유리하다. A가 1.01보다 작은 경우 제1금속부(81)의 두께 증가가 뚜렷하지 않아 용접, 과전류 및 기계적 내성을 개선하는 역할이 될 수 없다. A가 3보다 크면, 제2금속부(82)의 두께가 너무 두꺼워 양극 집전체(50) 자체의 일체화 가공에 불리하고, 과도하게 두꺼운 제1금속부(81)가 지지층(70)에 복합될 때, 많은 열의 방출이 수반되어, 제1금속부(81)에 대응하는 지지층(70)의 고온 융합 및 국부 분해가 발생하기 쉬워 지지층(70)의 기계적 특성 저하를 초래하고, 또한 양극 집전체(50)의 용접 성능 저하를 초래하며, 양극 집전체(50)가 권취될 때 주름이 발생하기 쉬워지므로, 국부 도전층(80)이 균열이 나타나게 하여 도전층(80)의 전도능력이 저하되는 동시에 이차전지의 용량 밀도가 저하된다.
제1금속부(81)의 두께와 제2금속부(82)의 두께 비율 값 A는 1.01≤A≤3이다. 예를 들어 A는 1.01, 1.05, 1.1, 1.2, 1.3, 1.4, 1.5, 1.6, 1.7, 1.8, 1.9, 2.0, 2.1, 2.2, 2.3, 2.4, 2.5, 2.6, 2.7, 2.8, 2.9 또는 3이 될 수 있거나, 또는 A의 수치 범위는 상기 임의의 두 값으로 구성될 수 있다. 선택적으로 1.2≤A≤2이다. 진일보 선택적으로, 1.25≤A≤1.8이다.
일부 실시 방식에서, 제1금속부(81)의 두께 D2는 300nm≤D2≤2μm이다. 제1금속부(81)의 두께는 적당하므로, 제1금속부(81)는 용접, 과전류 및 기계적 내성을 효과적으로 향상시킬 수 있다.
제1금속부(81)의 두께 D2는 300nm≤D2≤2μm이다. 예를 들어, D2는 300nm, 400nm, 500nm, 600nm, 700nm, 800nm, 900nm, 1μm, 1.2μm, 1.3μm, 1.5μm, 1.8μm 또는 2μm일 수 있으며, 또는 제1금속부(81)의 두께 범위는 상기 임의의 두 값으로 구성될 수 있다. 선택적으로, 500nm≤D2≤1.5μm이다. 진일보 선택적으로, 800nm≤D2≤1.1μm이다.
일부 실시 방식에서, 제2금속부(82)의 두께 D3는 300nm≤D3≤2um이다. 제2금속부(82)의 두께가 적당하므로, 제2금속부(82)의 단락저항을 크게 증가하는데 유리할 뿐만 아니라, 이차전지의 내부 단락내성을 개선할 수 있으며; 또한 양극 집전체(50)의 후속 프로세스 과정에서 파손을 발생하는 것을 방지할 수 있다.
제2금속부(82)의 두께 D3는 300nm≤D3≤2um이다.예를 들어 300nm, 400nm, 500nm, 600nm, 700nm, 800nm, 900nm, 1μm, 1.2μm, 1.3μm, 1.5μm, 1.8μm, 2μm일 수 있으며, 또는 제2금속부(82)의 두께 범위는 상기 임의의 두 값으로 구성될 수 있다. 선택적으로, 500nm≤D3≤1.5μm이다. 진일보 선택적으로, 800nm≤D3≤1.1μm이다.
일부 실시 방식에서, 제1방향 X를 따라, 제2금속부(82)의 사이즈와 제1금속부(81)의 사이즈의 비율 B는 10≤B≤500이다. 여기에서, 본 출원의 실시예에서의 제1방향 X는 도전층(80)의 폭방향이다. 제1방향 X를 따라, 제2금속부(82)의 사이즈는 제2금속부(82)의 폭이며; 제1방향 X를 따라, 제1금속부(81)의 사이즈는 제1금속부(81)의 폭이다. 제2금속부(82)의 폭과 제1금속부(81)의 폭과의 비율이 상기 범위내인 경우, 해당 양극 집전체(50)를 사용한 이차전지의 용량 밀도, 사이클 성능 및 레이트 성능 향상에 유리하다. B가 10보다 작은 경우 제1금속부(81)의 비중이 너무 높아 이차전지의 용량밀도의 상승에 불리하다. B가 500보다 큰 경우, 제1금속부(81)의 비중이 너무 낮고, 제2금속부(82)가 너무 넓으며, 전류의 전달 경로가 너무 길어서, 이차전지 내부의 저항 및 발열이 너무 커지게 하여, 이차전지의 사이클 성능 및 레이트 성능을 향상시키는데 불리하다.
제1방향 X를 따라, 제2금속부(82)의 사이즈와 제1금속부(81)의 사이즈의 비율 B는 10≤B≤500이다. 예를 들어 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 110, 120, 130, 140, 150, 180, 190, 200, 240, 250, 280, 300, 320, 350, 380, 400, 420, 450, 480, 480 또는 500일 수 있으며, 또는 B의 범위는 상기 임의의 두 값으로 구성될 수 있다. 선택적으로, 50≤B≤200이다. 진일보 선택적으로, 60≤B≤120이다.
일부 실시 방식에서, 제1 방향 X를 따라, 제1 금속부(81)의 사이즈 C1은 1mm＜C1≤20mm이다. 제1금속부(81)의 사이즈 C1이 1mm 보다 작은 경우, 제1금속부(81)의 폭이 너무 좁고, 용접 면적이 너무 작으며, 제1금속부(81)가 견딜 수 있는 기계력이 너무 작아 이차전지의 용접 신뢰성 요건을 충족하기 어렵다. 제1금속부(81)의 사이즈(C1)가 20mm보다 큰 경우, 제1금속부(81)의 폭이 너무 넓어 이차전지 내부의 공간 활용도를 향상시키는 데 불리하여 이차전지의 용량 밀도 저하를 초래하며; 너무 넓은 제1금속부(81)는 다이커팅 시 양극 집전체(50)의 낭비를 초래하고, 양극 집전체(50)의 이용률을 감소시키며; 탭과 양극 집전체(50)의 랩 접합 위험을 증가시킬 수 있다.
제1방향 X를 따라 제1금속부(81)의 사이즈C1는 1mm＜C1≤20mm이며, 예를 들어 1mm, 2mm, 3mm, 4mm, 5mm, 6mm, 7mm, 8mm, 9mm, 10mm, 11mm, 12mm, 13mm, 14mm, 15mm, 16mm, 17mm, 18mm, 19mm 또는 20mm일 수 있으며, 또는 C1의 수치범위는 상기 임의의 두 값으로 구성할 수 있다. 선택적으로 2mm≤C1≤10mm이며; 진일보 선택적으로 3mm≤C1≤5mm이다.
일부 실시예에서, 제1방향 X를 따라, 제2금속부(82)의 사이즈 C2는 100mm＜C2≤800mm이다. 제2금속부(82)의 폭은 적당하므로 제2금속부(82)의 전도성을 향상시킬 수 있으며, 또한 이차전지의 용량밀도를 보장할 수 있다.
제1방향 X를 따라, 제2금속부 82의 사이즈 C2는 200mm≤C2≤800mm이며, 예를 들어 200mm, 300mm, 400mm, 500mm, 600mm, 700mm 또는 800mm일 수 있으며, 또는 제2금속부(82)의 폭 범위는 상기 임의의 두 값으로 구성될 수 있다. 선택적으로, 200mm≤C2≤800mm이며; 진일보 선택적으로, 300mm≤C2≤500mm이다.
일부 실시예에서, 도 2를 참조하면, 두께 방향 Y를 따라, 제1금속부(81)는 제1하위층(811), 제2하위층(812 ) 및 제3하위층(813)을 포함한다. 제3하위층(813)은 지지층(70)의 표면에 위치하며, 제2하위층(812)은 제3하위층(813)의 지지층(70)에 괴리되는 쪽에 위치하며, 제1하위층(811)은 제2하위층(812)의 지지층(70)에 괴리되는 쪽에 위치한다. 여기에서 설명해야 하는 것은, 제1 금속부(81)는 3층 하위층을 포함할 수 있고, 3층 하위층은 용점 경사도를 형성한다. 물론 제1금속부(81)는은 4층, 5층 이상의 하위층을 포함해도 되며, 더욱 많은 차원의 용점 경사도를 형성할 수 있다. 예시적으로, 제1금속부(81)는 4층 하위층을 포함하며, 즉 두께 방향 Y를 따라 순차적으로 스태커 배치되는 제1하위층(811), 제2하위층(812), 제4하위층 및 제3하위층(813)을 포함하며,여기에서 제2하위층(812) 및 제4하위층의 용점은 동일하거나 상이할 수 있다.
제1 하위층(811)은 제1금속 기질을 포함하며, 제1금속 기질은 알루미늄 또는 알루미늄계 합금으로 선택된다. 제1 하위층의 용점이 상대적으로 높고 용융에 필요한 에너지가 높아 용접 설비와의 접착이 쉽지 않다.
제2하위층(812)은 제2금속 기질 및 제2 도핑 원소를 포함하며, 제2금속 기질은 알루미늄 또는 알루미늄기합금으로 선택되며, 제2도핑 원소는 베릴륨, 칼슘, 카드뮴, 세륨, 인듐, 란타넘, 리튬, 네오디뮴, 니켈, 팔라듐, 프라세오디뮴, 사마륨, 주석, 이트륨, 이테르븀, 아연, 갈륨, 갈륨, 실리콘, 우라늄, 마그네슘 및 구리에서 선택되는 하나 또는 다수이다. 제2 도핑 원소는 제2 금속 기질에 도핑되어 제2 하위층(812)의 용점을 적절히 낮출 수 있다. 제1하위층(811), 제2하위층(812 ) 및 제3하위층 (813)의 용점은 경사 변화하는 추세이며, 제1금속부(81)가 열을 받아 용융되었을 때 각 층에 필요한 용융 에너지가 다르며, 특히 제1하위층(811)과 제3하위층(813)에 필요한 용융 에너지의 차이가 커 용융이 발생할 때 제2하위층(812)이 제1하위층(811) 및 제3하위층(813)과 각각 침투 결합할 수 있어 각 층 사이의 결합력을 높이고, 제1금속부(81) 내의 각 층 하위층(810)의 박락 분층의 가능성을 낮춘다.
제3하위층(813)은 제3금속 기질 및 제3도핑 원소를 포함하며, 제3금속 기질은 알루미늄 또는 알루미늄계 합금으로 선택되며, 제3도핑 원소는 베릴륨, 칼슘, 카드뮴, 세륨, 인듐, 란타넘, 리튬, 네오디뮴, 니켈, 팔라듐, 사마륨, 주석, 이트륨, 이테르븀, 아연, 갈륨, 갈륨, 실리콘, 우라늄, 마그네슘 및 구리에서 선택되는 하나 또는 다수이다.제3 도핑 원소는 제3 금속 기재에 도핑되어 제3 하위층(813)의 용점을 현저하게 낮출 수 있다. 제3하위층(813)의의 용융에 필요한 에너지가 낮아 용융 발생 시 지지층(70)과 서로 침투할 수 있고 냉각 후 서로 결합해 제3하위층(813)과 지지층(70) 사이의 결합력을 높일 수 있다.
일부 선택가능한 실시예에서, 제1 금속 기질은 알루미늄으로부터 선택된다. 제2금속 기질은 알루미늄에서 선택되며, 제2 도핑 원소는 칼슘, 세륨, 인듐, 란타넘, 리튬, 네오디뮴, 팔라듐, 프라세오디뮴, 사마륨, 주석, 이트륨, 이테르븀, 아연 중에서 선택되는 하나 또는 다수이다. 제3 금속 기질은 알루미늄에서 선택되며, 제3의 도핑 원소는 갈륨, 게르마늄, 실리콘, 마그네슘, 구리 중에서 선택되는 하나 또는 다수이다.
상기 재질의 금속 기질 원소는 비교적 양호한 전도성을 갖는다. 상기 도핑 원소는 상기 금속 기질과 합금을 형성하여 제1금속부(81)의 용점을 낮추어, 제1금속부(81)와 지지층(70) 사이의 결합력을 더욱 향상시키는데 유리하므로 양극 집전체(50 ) 전체의 용접 품질을 향상시킨다.
일부 선택가능한 실시예에서, 제1 금속 기질은 알루미늄으로부터 선택된다. 제2금속 기질은 알루미늄에서 선택되며, 제2도핑 원소는 칼슘, 세륨, 란타넘, 리튬, 네오디뮴, 니켈, 팔라듐, 프라세오디뮴, 사마륨, 이트륨, 이테르븀, 우라늄 및 구리에서 선택되는 하나 또는 다수이다. 제3금속 기질은 알루미늄에서 선택되며, 제3도핑원소는 칼슘, 세륨, 란타넘, 리튬, 네오디뮴, 니켈, 팔라듐, 프라세오디뮴, 사마륨, 이트륨, 이테르븀, 우라늄 및 구리에서 선택되는 하나 또는 다수이다. 제1 하위층(811)은 인장 강도가 높다. 제2 도핑 원소는 나노 고강도의 금속간 화합물 상을 원위치 형성할 수 있고, 금속간 화합물 상은 제2하위층(812)에서 확산 분포되어 있어, 제2 하위층(812)의 인장강도를 향상시키는데 유리하다. 제3 도핑 원소는 나노 고강도의 금속간 화합물 상을 원위치 형성할 수 있고, 금속간 화합물 상은 제3 하위층 813에서 확산 분포되어 있어, 제3 하위층(813)의 인장강도를 향상시키는데 유리하다. 제1하위층(811), 제2하위층(812) 및 제3하위층(813)의 인장강도의 상승은 제1금속부(81)의 전체 인장강도의 상승에 유리하다.
일부 선택가능한 실시예에서, 제1 금속 기질은 알루미늄으로부터 선택된다. 제2 금속 기질은 알루미늄에서 선택되며, 제2 도핑 원소는 세륨, 란타넘, 니켈, 프라세오디뮴, 사마륨, 우라늄, 이테르븀에서 선택되는 하나 또는 다수이며, 제2 도핑 원소는 금속간 화합물을 형성하는 데 사용되고, 또한 제2하위층(812 ) 내에 도핑된다. 제3금속 기질은 알루미늄에서 선택되며, 제3도핑 원소는 세륨, 란타넘, 니켈, 프라세오디뮴, 사마륨, 우라늄, 이테르븀에서 선택되는 하나 또는 다수이며, 제3도핑 원소는 금속간 화합물을 형성하는데 사용되며, 제3하위층(813) 내에 도핑된다. 상기 제2 도핑 원소 및 제3 도핑 원소는 각각 금속간 화합물 상을 형성하여 하위층(810) 내에 분포되며, 또한 단지 소량의 도핑만으로도 제2 하위층(812) 및 제3 하위층 (813)의 용점을 현저하게 낮출 수 있다. 또한, 제1 하위층(811)의 용점이 비교적 높고, 소량의 도핑 원소의 도핑에 의해 제1 금속부(81)의 용점 경사도를 더욱 용이하게 형성할 수 있다.
일부 실시 방식에서, 제1하위층(811)의 용점과 제2하위층(812)의 용점의 비율은 R1로, 1＜R1≤1.1이다. 선택적으로, 1.05≤R1≤1.1이다.
제2하위층(812)의 용점과 제3하위층(813)의 용점의 비율은 R2로, 1＜R2≤1.2이다. 선택적으로 1.1≤R2≤1.2이다.
제3하위층(813)의 용점과 지지층(70)의 용점의 비율은 R3로, 1.35≤R3≤9.23이다. 선택적으로 2≤R3≤4이다.
각 하위층의 용점의 경사도를 설치하므로, 제1금속부(81)과 지지층(70)이 서로 침투 융합하기 쉬워지고, 제1금속부(81)과 지지층(70) 사이의 결합력을 높여 효과적으로 제1 금속부(81 )및 지지층(70)의 균열을 방지할 수있다.
일부 선택가능한 실시 방식에서, 제1 하위( 811)의 용점은 650℃ 내지 660℃이다. 예를 들어, 650℃, 652C, 655℃, 658℃ 또는 660℃일 수 있으며, 또는 제1 하위층(811)의 용점 범위는 상기 임의의 두 값으로 구성될 수 있다.
일부 선택가능한 실시 방식에서, 제2 하위층(812)의 용점은 600℃ 내지 650℃이다. 예를 들어 600℃, 610℃, 620℃, 630℃, 640℃ 또는 650℃일 수도 있고, 또는 제2 하위층(812)의 용점 범위는 상기 임의의 두 값으로 구성될 수 있다.
일부 선택가능한 실시 방식에서, 제3하위층(813)의 용점은 540℃ 내지 600℃이다. 예를 들어 540℃, 550℃, 560℃, 570℃, 580℃, 590℃ 또는 600℃일 수 있으며, 또는 제3하위층(813)의 용점 범위는 상기 임의의 두 값으로 구성될 수 있다.
일부 실시 방식에서, 제1하위층(811)의 두께와 제2하위층(812)의 두께 비율은 N1으로, 0.8≤N1≤1.2이다. 예를 들어 0.8, 0.9, 1.0, 1.1 또는 1.2일 수 있으며, 또는 N1의 수치 범위는 상기 임의의 두 값으로 구성될 수 있다. 선택적으로 0.9≤N1≤1.1이다.
제2하위층(812)의 두께와 제3하위층(813)의 두께 비율은 N2으로, 0.8≤N2≤1.2이다. 예를 들어 0.8, 0.9, 1.0, 1.1또는1.2일 수 있으며 , 또는 N2의 수치 범위는 상기 임의의 두 값으로 구성될 수 있다. 선택적으로 0.9≤N2≤1.1이다.
제3하위층(813)의 두께와 지지층(70)의 두께 비율은 N3으로, 0.02≤N3≤0.5이다. 예를 들어 0.02, 0.05, 0.15, 0.15, 0.18, 0.20, 0.25, 0.30, 0.35, 0.40,0.45 또는 0.5일 수있으며, 또는 N3의 수치 범위는 상기 임의의 두 값으로 구성될 수 있다. 선택적으로 0.05≤N3≤0.1이다.
각 하위층의 두께 비율은 상기 범위일 경우 각 하위층의 두께가 적당하므로, 용접시 에너지 전달이 용이하며 용접시 각 하위층의 효과적인 융합을 보장할 수 있다.
제3하위층(813)의 두께와 지지층(70)의 두께 비율은 상기 범위일 경우, 저용점의 제3하위층(813)의 용접시 충분한 함량의 제3도핑 원소가 지지층(70)에 침투하도록 보장하여 효과적인 융합 깊이를 형성함으로써 용접 강도를 향상시킬 수 있다.
일부 실시 방식에서, 제1 하위층(811)의 두께는 100nm 내지 1000nm이다. 예를 들어, 제1 하위층(811)의 두께는 100nm, 150nm, 200nm, 250nm, 300nm, 400nm, 450nm, 500nm, 550nm, 600nm, 650nm, 700nm, 750nm, 800nm, 850nm, 900nm, 950nm 또는 1000nm일 수 있으며, 제1 하위층(811)의 두께 범위는 상기 임의의 두 값으로 구성될 수 있다. 선택적으로, 제1 하위층(811)의 두께는 200nm 내지 500nm이다.
제2 하위층(812)의 두께는 100nm 내지 1000nm이다. 예를 들어, 제2 하위층(812)의 두께는 100nm, 150nm, 200nm, 250nm, 300nm, 400nm, 450nm, 500nm, 550nm, 600nm, 650nm, 700nm, 750nm, 800nm, 850nm, 900nm, 950nm 또는 1000nm일 수 있으며, 또는 제2 하위층(812)의 두께 범위는 상기 임의의 두 값으로 구성될 수 있다. 선택적으로, 제2 하위층(812)의 두께는 200nm 내지 500nm이다.
제3하위층(813)의 두께는 100nm 내지 1000nm이다. 예를 들어 제3하위층(813)의 두께는 100nm, 150nm, 200nm, 250nm, 300nm, 400nm, 450nm, 500nm, 550nm, 600nm, 650nm, 700nm, 750nm, 800nm, 850nm, 900nm, 950nm 또는 1000nm일 수 있으며, 또는 제3하위층(813)의 두께 범위는 상기 임의의 두 값으로 구성될 수 있다. 선택적으로, 제3 하위층(813)의 두께는 200nm 내지 500nm이다.
제1하위층(811), 제2하위층(812) 및 제3하위층(813)의 구체적인 두께값은 상기 각 하위층(810) 사이의 비율 관계에 기초하여 선택될 수 있어 용접시 각 하위층이 효과적으로 융합할 수 있도록 확보한다.
[지지층]
본 출원의 실시예의 지지층(70)은 도전층(80)에 대한 지지 및 보호작용을 할 수 있으며, 그 저항이 커서 이차전지의 이상시 단락 발생의 단락저항을 높여 단락전류를 대폭 감소시키고, 단락점에 "점차단"을 형성하여 이차전지의 안전성을 향상시킬 수 있다.
일부 실시 방식에서 지지층(70)은 고분자 재료 및 고분자 베이스 복합 재료 중 하나 또는 다수를 포함한다.지지층(70)은 두께가 작고 무게가 가벼워 이차전지의 용량밀도를 현저하게 향상시킬 수 있다.
일부 선택가능한 실시예에서 고분자 재료는 폴리아미드(Polyamide，PA), 폴리이미드(Polyimide, PI), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(poly(ethylene terephthalate), PET), 폴리부틸렌 텔레프탈레이트(Polybutylene terephthalat, PBT), 폴리에틸렌 나프탈레이트(Polyethylene naphthalate two formic acid glycol ester, PEN),폴리카보네이트(Polycarbonate, PC), 폴리에틸렌(Polyethylene, PE), 폴리프로필렌(Polypropylene, PP), 폴리스티렌(polystyrene, PPE),아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체(Acrylonitrile butadiene styrene copolymers, ABS), 폴리비닐 알코올(Polyvinyl alcohol, PVA), 폴리스티렌(Polystyrene, PS), 폴리염화 비닐(Polyvinyl chloride, PVC), 폴리비닐리덴 플루오라이드(Polyvinylidenefluoride, PVDF), 폴리테트라 플루오로에틸렌(Polytetrafluoroethylene, PTFE), 폴리스타이린설폰산나트륨(Poly(sodium-p-styrenesulfonate)，PSS), 폴리아세틸렌(Polyacetylene),실리콘고무(Silicone rubber), 폴리포름알데히드(Polyformaldehyde, POM), 폴리페닐렌(Polyphenylene Oxide, PPO), 폴리페닐렌옥시드(Polyphenylene Oxide, PPO), 폴리페닐렌 설파이드(Polyphenylene sulfide, PPS),폴리에틸렌 글리콜(Polyethylene glycol，PEG),폴리설퍼니트리드(Polythiaxyl),폴리페닐(Polyphenyl),폴로피롤(Polypyrrple, PPy),폴리아닐린(Polyaniline, PAN),폴리티오펜(Polythiophene, PT), 폴리피리딘(Polypyridine, PPY), 섬유소, 전분, 단백질, 에폭시 수지, 페놀수지,그들의 파생물, 그들의 가교제 및 그들의 공중합체의 하나 또는 다수를 포함한다. 선택적으로, 고분자 재료는 폴리아미드, 폴리아미드, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리프로필렌, 폴리페닐렌 설파이드에서의 하나 또는 다수이다.
일부 선택가능한 실시예에서, 고분자 베이스 복합재료는 고분자 재료 및 금속 재료를 포함한다.선택적으로, 금속 재료는 마그네슘, 칼슘, 스트론튬, 납, 아연, 주석, 안티몬, 비스무트, 은 및 루테늄 중 하나 또는 다수를 포함한다. 금속이 고분자 재료에 도핑된 경우, 지지층(70)이 용융시 제1금속부(81)의 금속 원소와 융합할 수 있고, 지지층(70)과 제1금속부(81)가 서로 침투하여 용접강도 및 량률을 현저하게 향상시킬 수 있으며, 콜드조인트의 발생 가능성을 줄일 수 있다.
일부 선택가능한 실시예에서, 고분자 베이스 복합 재료의 질량 함량은 100%이고, 금속 재료의 도핑량은 10% 보다 작거나 같으며, 선택적으로, 금속 재료의 도핑량의 범위는 5% 보다 작거나 같다. 상기 도핑량 범위의 금속재료는 이차전지의 용량밀도를 보장하면서도 지지층(70)과 제1금속부(81) 사이의 결합력을 향상시킬 수 있다.
일부 선택가능한 실시예에서 금속 재료의 D50은 5μm 보다 작거나 같다. 선택적으로, 금속 재료의 D50의 범위는 1 μm 내지 3 μm일 수 있으며, 여기에서 D50은 금속 재료의 누적 부피 분율이 50%에 달했을 때 대응하는 입경, 즉, 부피 분포 중간 입경을 의미한다. D50은 상기 수치범위를 만족하며, 금속재료의 입자도가 적당하여 입자의 국부적인 응집을 방지할 수 있고, 금속입자가 고분자재료에 균일하게 도핑될 수 있으며, 금속입자가 지지층(70)에 거의 돌출되지 않으며, 고분자재료와 금속재료로 이루어진 지지층(70)의 두께가 균일하다.
일부 실시 방식에서 지지층(70)의 용점은 65℃ 내지400℃이다. 지지층(70)의 용점과 지지층(70)에 가까운 제1금속부(81)의 하위층의 용점이 가까우므로, 큰 용점 차이로 인한 열변형이 크고 용접장력이 감소하여 용접불량률이 높아지는 것을 방지할 수 있다. 지지층(70)과 해당 하위층은 용점 차이가 적어 용융 시 서로 침투할 수 있고 냉각 후 결합력이 강하다. 지지층(70)의 용점은 상기 R4에 기초하여 선택될 수 있다.
지지층(70)의 용점은 65℃ 내지400℃일 수 있으며, 예를 들어 65℃, 70℃, 80℃, 90℃, 100℃, 120℃, 150℃, 180℃, 200℃, 220℃, 250℃, 280℃, 300℃, 350℃ 또는 400℃일 수 있으며, 또는 지지층(70)의 용점은 상기 임의의 두 값으로 이루어진 수치 범위에 있을 수 있다. 선택적으로 지지층(70)의 용점은 150℃ 내지 300℃이다. 진일보 선택저으로 지지층(70)의 용점은 160℃ 내지 260℃이다.
일부 실시 방식에서 지지층(70)의 비카트 연화 온도는 300℃ 보다 작거나 같으며, 선택적으로 지지층(70)의 비카트 연화 온도는 250℃ 보다 작거나 같다. 여기에서 비카트 연화온도에 있는 지지층(70)은 용융되어 제1금속부(81)와 결합하기 쉽다.
비카트 연화 온도(Vicat Softening Temperature)는 지지층(70)을 열전달 매체액(액체 파라핀/글리세린/실리콘오일)에 넣고 하중인 10N 및 등속 승온인 50℃/h의 조건 하에 지지층(70)을 1mm2의 인덴터 포인트에 의해 1mm 깊이 압입했을 때의 온도이다.
일부 실시 방식에서 지지층(70)의 두께 D1은 1μm≤D1≤20μm이다. 상기 두께 범위 내의 지지층(70)은 기계적 강도를 향상시킬 수 있고, 가공 및 사용 중에 파열되기 어렵고, 도전층(80)에 대한 지지 및 보호 작용을 양호하게 할 수 있으며, 양극 집전체(50)가 우수한 기계적 안정성과 높은 사용 수명을 가지도록 보장할 수 있다. 지지층(70)의 두께는 20 μm 이하, 선택적 10 μm 이하, 더 선택적 6 μm 이하일 수 있어, 이차전지가 작은 용량 및 중량을 가지도록 하여 이차전지의 용량밀도를 향상시킬 수 있다.
지지층(70)의 두께 D1은 1μm≤D1≤20μm이며, 예를 들어 1μm, 1.5μm, 2μm, 3μm, 4μm, 5μm, 6μm, 7μm, 8μm, 10μm, 12μm, 15μm, 18μm 또는 20μm일 수 있으며, 지지층(70)의 두께 D1의 범위는 상기 임의의 두 값으로 구성될 수 있다. 선택적으로 2μm≤D1≤10μm이다. 진일보 선택적으로 2μm≤D1≤6μm이다.
[보호층]
일부 실시 방식에서, 도 3을 참조하면, 양극 집전체(50)는 보호층(90)을 더 포함하며, 보호층(90)은 도전층(80)의 두께 방향 Y에 상대하는 두 표면 중 적어도 한 면에 설치된다. 도전층(80)은 두께방향 Y에 상대하는 두 표면을 포함하고, 보호층(90)은 도전층(80)의 두 표면 중 임의 하나 또는 양자에 설치되어 도전층(80)을 보호하고, 도전층(80)에 화학적 부식이나 기계적 파괴 등의 손상의 발생을 방지하며, 양극 집전체(50)의 높은 작동안정성과 수명을 보장한다. 또한, 보호층(90)은 양극 집전체(50)의 기계적 강도를 강화시킨다.
보호층(90)의 재료는 금속, 금속산화물 및 전도성 탄소 중 하나 또는 다수일 수 있다. 여기에서 금속재료를 사용한 보호층(90)은 금속보호층이며; 금속산화물재료를 사용한 보호층(90)은 금속산화물보호층이다.상기 금속은 예를 들어 니켈, 크롬, 니켈계 도핑 및 구리계 도핑 중 하나 또는 다수이다. 상기 니켈계 도핑은 순수한 니켈을 기질로 하여 하나 또는 여러 개의 다른 원소를 첨가하여 이루어지는 도핑이며, 선호적으로 니크롬 도핑이다.
상기 금속산화물은 예를 들어 알루미나, 코발트산화물, 크롬산화물 및 니켈산화물 중 하나 또는 다수이다.
상기 전도성 탄소는 예를 들어 흑연, 초전도 탄소, 아세틸렌블랙, 카본블랙, 케첸블랙, 탄소점, 탄소나노튜브, 그래핀, 탄소나노섬유 중 하나 또는 다수이며, 선호적으로 카본블랙, 탄소나노튜브, 아세틸렌블랙 및 그래핀 중 하나 또는 다수이다.
일부 실시 방식에서, 보호층(90)의 두께 D4와 도핑 원소의 질량함량 W1은, 보호층(90)의 두께 D4=(5+W1*100)nm를 만족한다. 도핑 원소의 질량 함량이 증가함에 따라 보호층( 90)의 두께를 증가시켜 이차전지의 사이클 성능을 향상시킬 수 있다.
일부 실시 방식에서 보호층(90)의 두께 D4는 5nm 보다 작거나 같다. 보호층 (90)의 두께가 상기 범위 내에 있음으로써, 도전층(80)에 대하여 효과적인 보호 작용을 할 수 있으며, 동시에 이차전지의 사이클 성능을 좋게 할 수 있다. 보호층(90)의 두께 D4는 D4=(5+W1*100)nm에 기초하여 선택될 수 있다.
출원인은 도전층에서의 도핑 원소의 함량이 증가함에 따라 양극 집전체가 전해액과 화학반응을 더 쉽게 일으키므로 양극 집전체가 부식되는 것을 발견하였다. 또한, 이차전지의 충방전이 진행됨에 따라 양극 집전체가 반복적인 팽창/수축응력을 받아 도전층 표면의 보호층이 점차 파괴되고, 도전층에 포함된 금속원소(금속기질 및 도핑 원소)와 전해액의 접촉면적이 넓어져 양극 집전체의 부식이 심화되고, 심할 경우 양극 집전체의 전도능력에 영향을 줄 수 있으며, 도전 네트워크가 저해되어 이차전지의 사이클 성능이 급격히 악화될 수 있다. 이차 전지의 사이클 성능을 향상시키기 위하여, 출원인은 본 출원의 실시예에서 도핑 원소의 함량이 증가함에 따라 보호층(90)의 두께를 증가하여 이차 전지의 장기 사이클 성능을 보다 신뢰성 있게 보장할 수 있음을 발견하였다.
보호층(90)의 두께 D4는 5nm 보다 크거나 같으며, 예를 들어 D4는 5nm, 10nm, 20nm, 30nm, 50nm, 80nm, 100nm, 120nm, 150nm, 180nm, 200nm, 220nm, 250nm, 280nm, 300nm 또는 400nm일 수 있다. 선택적으로, 보호층(90)의 두께 D4는 5nm≤D4≤200nm이다.
또한 아래에서는 본 출원에 따른 극편, 이차전지, 전지모듈, 전지팩 및 전력장치에 대하여 도면을 적절히 참조하여 설명한다.
[양극편]
일부 실시 방식에서는, 도4를 참조하면, 양극편(41)은 양극 집전체(50)과, 양극 집전체(50)의 적어도 한 표면에 형성된 양극 활성물질층(60)을 포함한다.
예시로서, 양극편(41)은 스태커 설치된 지지층(70), 도전층(80) 및 양극 활성물질층(60)을 포함하며, 지지층(70)은 제1표면(70a) 및 제2표면(70b)를 포함하며, 도전층(80)은 지지층(70)의 제1표면(70a) 및/또는 제2표면(70b)에 스태커 설치되며, 양극 활성물질층(60)은 도전층(80)이 지지층(70)에 괴리된 표면에 설치된다. 이해할 수 있는 것은, 지지층(70)의 상대한 두 표면에 모두 도전층(80)을 설치하는 경우, 양극 집전체(50) 양면에 활성물질이 도포되어 제조된 양극편(41)이 이차전지에 직접 적용될 수 있다. 지지층(70)의 한 표면에 도전층(80)이 설치되는 경우, 양극 집전체(50 )일면에 활성물질이 도포되어 제조된 양극편(41)이 접혀진 후 이차전지에 적용될 수 있다.
일부 실시 방식에서, 양극 활성물질층(60)에 채용되는 양극 활성물질은 본 본야에 공지된 이차 전지용 양극 활성물질일 수 있다. 예시로서, 양극 활성물질은 올리빈 구조의 인산리튬, 리튬 전이 금속 산화물 및 이들의 각각의 변형 화합물 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 그러나 본 출원은 이러한 재료에 한정되지 않고, 또한 양극 활성물질로 사용될 수 있는 다른 전통적인 재료도 사용할 수 있다. 이들 양극 활성물질은 하나 단독으로 또는 두 가지 이상을 조합하여 사용할 수 있다. 여기에서 리튬 전이금속 산화물의 예시는 리튬 코발트 산화물( LiCoO2 등), 리튬 니켈 산화물(LiNiO2 등), 리튬 망간 산화물(LiMnO2、LiMn2O4 등), 리튬 니켈 코발트 산화물, 리튬 망간 코발트 산화물, 리튬 니켈 망간 산화물, 리튬 니켈 콜바트 망간 산화물(LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2(또는 NCM333), LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2(또는 NCM523), LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2(또는NCM811)), 리튬 니켈 코발트 알루미늄 산화물(LiNi0.85Co0.15Al0.05O2등) 및 그 변형 화합물 중의 적어도 하나가 포함하되 이에 제한되지 않는다. 올리빈 구조의 인산리튬의 예시는 리튬철인산염(LiFePO4(또는 LFP)), 리튬철인산염과 탄소의 복합재료,리튬망간니스포스페이트(LiMnPO4등), 리튬망간니스포스페이트와 탄소의 복합재료,리튬인산철+망간,리튬인산철+망간과 탄소의 복합재료 중의 적어도 하나를 포함하되 이에 제한되지 않는다.
일부 실시 방식에서 양극 활성물질층(60)은 선택적으로 접착제를 포함할 수 있다. 예시로서, 접착체는 플루오르화비닐리덴(PVDF), 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 플루오르화비닐리덴-테트라플루오로에틸렌-프로필렌 삼원 공중합체, 플루오르화비닐리덴-헥사플루오르프로필렌-테트라플루오로에틸렌 삼원 공중합체, 테트라플루오로에틸렌-헥사플루오르프로필렌 공중합체 및 플루오로아크릴릭 수지 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
일부 실시 방식에서, 양극 활성물질층(60)은 또한 선택적으로 도전제를 포함할 수 있다. 예시로서, 도전제는 초전도 탄소, 아세틸렌블랙, 카본블랙, 케첸블랙, 탄소점, 탄소 나노 튜브, 그래핀 및 탄소 나노 섬유 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
일부 실시 방식에서, 아래 방식을 통해 양극편(41)을 제조할 수 있다. 상기 양극편(41)을 제조하는 데 사용하는 성분, 예를 들어 양극 활성물질, 도전제, 접착제 및 기타 임의의 성분을 용매(예를 들어 N-메틸피롤리돈)에 분산시켜 양극 슬러리를 형성하고, 양극 슬러리를 양극 집전체에 도포한 후 건조, 냉간 프레스 등의 공정을 거쳐 양극편(41)을 얻을 수 있다.
[음극편]
일부 실시 방식에서, 음극편은 음극 집전체와, 음극 집전체의 표면에 형성된 음극 활성물질층을 포함하며, 음극 집전체는 동박이다.
일부 실시 방식에서, 음극 활성물질층 내의 음극 활성물질은 본 분야에 공지된 이차 전지용 음극 활성물질을 채용할 수 있다. 예시로서, 음극 활성물질은 인조흑연, 천연흑연, 소프트카본, 하드카본, 실리콘계 물질, 주석계 물질 및 리튬티탄산화물 등의 적어도 하나를 포함할 수 있다. 실리콘계 물질은 모노머 실리콘, 실리콘 산화물, 실리콘 탄소 복합체, 실리콘 질소 복합체 및 실리콘 도핑 중에서 선택되는 적어도 하나일 수 있다. 주석계 물질은 단일 주석, 주석 산화물 및 주석 도핑 중에서 선택되는 적어도 하나일 수 있다. 그러나 본 출원은 이러한 소재에 한정되지 않고, 또한 전지용 음극 활성물질로 사용될 수 있는 다른 전통적인 소재도 사용할 수 있다. 이들 음극 활성물질은 하나 단독으로 또는 두 가지 이상을 조합하여 사용할 수 있다.
일부 실시 방식에서, 음극 활성물질층은 선택적으로 접착제를 포함할 수 있다. 접착제는 스티렌부타디인 고무(SBR), 폴리아크릴산(PAA), 폴리아크릴산나트륨(PAAS), 폴리아크릴아미드(PAM), 폴리비닐알코올(PVA), 알긴산(SA), 폴리메틸아크릴산(PMAA) 및 카복시데실트리실록산(CMCS) 중에서 선택되는 적어도 하나일 수 있다.
부 실시 방식에서, 음극 활성물질층은 선택적으로 도전제를 포함할 수 있다. 도전제는 초전도 탄소（SBR）, 아세틸렌 블랙（PAA）, 카본 블랙（PAAS）, 케첸 블랙（PAM）, 탄소점（PVA）, 탄소 나노 튜브（SA）, 그래핀（PMAA） 및 탄소 나노 섬유（CMCS） 중에서 선택되는 적어도 하나일 수 있다.
일부 실시 방식에서, 음극 활성물질층은 선택적으로 증점제(예를 들어 나트륨 카르복시 메틸 셀룰로오스(CMC-Na)) 등 다른 조제를 포함할 수 있다.
일부 실시 방식에서, 아래 방식을 통해 음극편을 제조할 수 있다. 상기 음극편(41)을 제조하는 데 사용하는 성분, 예를 들어 음극 활성물질, 도전제, 접착제 및 기타 임의의 성분을 용매(예를 들어 초순수)에 분산시켜 음극 슬러리를 형성하고, 음극 슬러리를 음극 집전체에 도포한 후 건조, 냉간 프레스 등의 공정을 거쳐 음극편을 얻을 수 있다.
[전해질]
전해질은 양극편과 음극편 사이에서 이온을 전도하는 역할을 한다. 본 출원의 실시예는 전해질의 종류에 대한 구체적인 제한이 없으며, 필요에 따라 선택할 수 있다. 예를 들어 전해질은 예를 들어 액체 상태, 겔 상태 또는 전고체 상태일 수 있다.
일부 실시 방식에서 전해질은 전해액을 사용한다. 전해액은 전해질염 및 용매를 포함한다.
일부 실시 방식에서, 전해질염은 리튬 헥사플루오로포스페이트, 리튬테트라플루오로보레이트, 과염소산리튬, 리튬 헥사플루오르비소산, 리튬 비스(플루오로설포닐)이미드,리튬트리플루오로설포닐이미드, 메테인술폰산, 리튬 디플루오로포스페이트, 리튬 디플루오로 옥살 레이트 보레이트, 리튬 비스옥살레이토보레이트, 리튬 디플루오로 옥살레이트 포스페이트, 리튬 테트라플루오로 옥살레이토 포스페이트 중에서 선택되는 적어도 하나일 수 있다.
일부 실시 방식에서, 용매는 탄산 에틸렌, 프로필렌카보네이트, 탄산에틸메틸, 탄산 디에틸, 디메틸 탄산염, 디프로필 카보네이트, 메틸프로필 카보네이트, 에틸 프로필 카보네이트, 부틸 카보네이트, 플루오르에틸렌 카보네이트, 의산 메틸, 아세트산메틸, 초산 에틸, 아세트산프로필, 프로피온산메틸, 프로피온산 에틸, 프로필 프로피오네이트, 부티르산메틸,낙산에틸, 1,4-부티로락톤, 술포란, 디메틸 설폰 , 에틸메틸 설폰 및 에틸 설폰에서 선택되는 적어도 하나일 수 있다.
일부 실시 방식에서 전해액은 선택적으로 첨가제를 포함할 수 있다. 예를 들어, 첨가제는 음극 막형성 첨가제, 양극 막형성 첨가제를 포함할 수 있으며, 전지의 성능을 개선할 수 있는 첨가제도 포함할 수 있으며, 예를 들어 전지의 과충전 성능을 개선할 수 있는 첨가제, 전지의 고온 또는 저온 성능을 개선할 수 있는 첨가제 등이다.
[격리막]
일부 실시 방식에서는 이차전지는 또한 격리막을 더 포함한다. 본 출원의 실시예는 격리막의 종류에 특별한 제한이 없으며, 공지된 화학적 안정성 및 기계적 안정성이 우수한 다공성 구조의 격리막을 임의로 선택할 수 있다.
일부 실시 방식에서, 격리막의 재질은 유리섬유, 부직포, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 및 폴리비닐리덴 플루오라이드에서 선택되는 적어도 하나일 수 있다. 격리막은 단층 박막 또는 다층 복합 박막일 수 있으며, 특별히 제한되지 않는다. 격리막이 다층 복합 박막인 경우 각 층의 재료는 동일하거나 다를 수있으며, 특별히 제한되지 않는다.
일부 실시 방식에서, 양극편, 음극편 및 격리막은 권취 공정 또는 스태커 공정에 의해 전극 조립체를 제조할 수 있다.
일부 실시 방식에서, 이차전지는 외부 패키징를 포함할 수 있다. 해당 패키지는 상기 양극편, 음극편, 격리막 및 전해질을 패키징하는 데 사용될 수 있다.
일부 실시 방식에서, 이차전지의 외부 패키징은 하드케이스, 예를 들어 플라스틱 케이스, 알루미늄 케이스, 스틸 케이스일 수 있다. 이차전지의 외부 패키징은 유연한 패키징, 예를 들어 팩일 수도 있다. 팩의 재질은 플라스틱일 수 있으며, 플라스틱으로는 폴리프로필렌, 폴리부틸렌 텔레프탈레이트, 폴리부틸렌석시네이트 등을 열거할 수 있다.
[이차전지]
본 출원의 제2방면의 실시예는 이차전지(30)를 제공한다.
도 4 내지 도 6을 참조하면, 이차 전지(30)는 캡 조립체(31) 및 케이스(32)와, 케이스(32)에 수용된 전극 조립체(40 ) 및 전해질을 포함한다. 전극 조립체(40)는 양극편(41), 음극편 및 격리막을 포함한다. 양극편(41) 또는 음극편은 탭(42)을 포함한다. 이차전지(30)의 충방전 과정에서 활성 이온은 양극편(41)과 음극편 사이를 왕복하게 삽입 및 탈리된다. 전해질은 양극편(41)과 음극편 사이에서 이온을 전도하는 역할을 한다. 격리막은 양극편(41)과 음극편 사이에 설치돼 주로 양극과 음극의 단락을 방지하면서 이온을 통과시키는 역할을 한다. 구체적으로, 해당 이차전지(30)는 권취형 또는 스택형 전지 중 하나일 수 있으며, 예를 들어 리튬이온 이차전지, 리튬 1차전지, 나트륨이온전지, 마그네슘이온전지 등을 포함하되 이에 제한되지 않는다.
양극편(41)은 본 출원의 제1방면의 실시예의 양극 집전체(50)를 포함한다. 본 출원의 실시예의 이차전지(30)는 본 출원의 제1방면의 양극 집전체(50)를 채용해, 기존의 이차전지에 비해 용접성이 우수하다.
본 출원은 이차전지의 형상에 특별한 제한이 없으며, 원주형, 사각형 또는 기타 임의의 형상일 수 있다. 예를 들어, 도 5는 예시로서 사각형 구조의 이차전지(30)이다.
일부 실시 방식에서, 도 6을 참조하면, 외포장은 케이스(32)와 캡 조립체(31)를 포함할 수 있다. 여기에서, 케이스(32)는 밑판과, 밑판에 연결된 측판을 포함할 수 있으며, 밑판와 측판는 둘러싸 수용 챔버를 형성한다. 케이스(32)는 수용 챔버와 연통하는 개구부를 가지며, 캡 조립체(31)는 수용 챔버를 폐쇄하기 위해 개구부를 덮을 수 있다. 양극편(41), 음극편 및 격리막은 권취 공정 또는 스태커 공정을 거쳐 전극 조립체(40)를 형성할 수 있다.전극 조립체(40)는 수용 챔버 내에 패키징된다. 전해액은 전극 조립체(40)에 함침된다. 이차전지(30)에 포함되는 전극조립체(40)의 개수는 하나 또는 다수일 수 있으며, 본 분야의 기술자는 구체적인 실제 수요에 따라 선택할 수 있다.
일부 실시방식에서, 이차전지(30)는 전지모듈로 조립될 수 있으며, 전지모듈에 포함되는 이차전지(30)의 개수는 하나 또는 다수일 수 있으며, 구체적인 개수는 본 분야 의 기술자가 전지모듈의 응용 및 용량에 따라 선택할 수 있다.
도7은 예시로서의 전지모듈(20)을 나타낸다. 도 7을 참조하면, 전지모듈(20)에서, 복수의 이차전지(30)는 전지모듈(20)의 길이 방향을 따라 순차적으로 배열되어 배치될 수 있다. 물론 다른 임의의 방식으로 배열할 수 있다. 죔쇠를 통해 해당 복수의 이차전지(30)를 더 고정할 수 있다.
선택적으로, 전지모듈(20)은 수용공간을 갖는 케이스를 더 포함할 수 있으며, 복수의 이차전지(30)는 해당 수용공간에 수용된다.
일부 실시 방식에서, 상기 전지모듈(20)은 또한 전지팩으로 조립할 수 있으며, 전지팩에 포함되는 전지모듈(20)의 개수는 하나 또는 다수일 수 있으며, 구체적인 개수는 해당 분야의 기술자가 전지팩의 응용 및 용량에 따라 선택할 수 있다.
도 8 및 도 9는 예시로서의 전지팩이다. 도 8 및 도 9를 참조하면, 전지팩(10)에는 전지 박스 및 상기 전지 박스에 구비된 복수의 전지모듈(20)이 포함될 수 있다. 전지 케이스는 상부 케이스(12)와 하부 케이스(11)를 포함하고, 상부 케이스(12)는 하부 케이스(11)에 덮을 수 있으며, 전지 모듈(20)을 수용하기 위한 밀폐 공간을 형성한다. 복수의 전지 모듈(20)은 임의의 방식으로 전지 박스 내에 배열될 수 있다.
또한, 본 출원은 또한 전력 장치를 제공한다. 도10을 참조하면, 전력 장치(1)는 본 출원에 제공된 이차전지(30), 전지 모듈(20), 또는 전지팩(10 ) 중 적어도 하나를 포함한다. 이차전지(30), 전지 모듈(20), 또는 전지팩(10)은 전력 장치(1)의 전원 또는 전력 장치(1)의 에너지 저장 유닛으로 사용할 수 있다. 전력 장치(1)는 모바일 기기(예를 들어 휴대전화·노트북 등), 전기차량(예를 들어 순전기자동차·하이브리드전기자동차·플러그인하이브리드전기자동차·전기자전거·전동스쿠터·전동골프카트·전기트럭 등), 전기열차·선박 및 위성·에너지저장시스템 등을 포함하나 이에 제한되지 않는다.
전력 장치(1)로서, 사용 수요에 따라 2차전지(30), 전지 모듈(20 ) 또는 전지팩(10)을 선택할 수 있다.
도 10은 예시로서의 전력 장치를 나타낸다. 해당 전력 장치(1은)는 순전기자동차, 하이브리드전기자동차 또는 플러그인 하이브리드 전기자동차 등이다. 해당 전력 장치(1)가 이차전지(30)에 대한 고출력 및 고에너지 밀도의 요구에 만족하기 위해 전지팩 또는 전지모듈을 채용할 수 있다.
또 다른 예시로서의 장치는 휴대폰, 태블릿, 노트북 등이 있다. 해당 장치는 일반적으로 경박화가 요구되며 이차 전지(30)를 전원으로 채택할 수 있다.
실시예
아래에는, 본 출원의 실시예를 설명한다. 아래에 설명하는 실시예는 예시적이며, 본 출원의 해석에만 이용되며, 본 출원에 대한 제한으로 이해될 수 없다. 실시예에 구체적인 기술이나 조건이 명시되지 않은 경우, 본 분야의 문헌에 기술된 기술이나 조건에 따르거나 제품설명서에 따른다. 사용하는 시약이나 기기에 제조 업체를 명시하지 않으며, 모두 시중에서 구입하여 얻을 수 있는 통상적인 제품이다.
실시예1
1. 양극 집전체의 제조
두께 6μm의 PET 지지층(용점 260℃)을 선택하여 지지층을 표면 세정 처리하고, 표면 세정 처리된 지지층을 진공 도금실 내에 두고, 금속 증발실 내의 알루미늄 와이어와 도핑 금속을 550℃~1500℃의 고온으로 용융 증발하여 증발한 금속은 진공 도금실 내의 냉각 시스템을 거쳐 지지층의 양면에 침적하여 도전층을 형성한다. 여기에서, 알루미늄 와이어와 도핑 금속은 폭방향으로 배열되어 독립적으로 제어되는 복수의 용융 유닛(용융 유닛은 증발 보트, 와이어 이송 기구 및 가열 전류 회로를 포함)으로 구성되며, 용융 유닛을 제어함으로써 도전층의 제1 금속부와 제2 금속부를 얻을 수 있으며, 제1 금속부는 2% 실리콘과 98% 알루미늄을 포함하고, 제2 금속부는 알루미늄이다. 제1금속부의 두께는 800nm이고, 제2금속부의 두께는 800nm이며, 제1금속부와 제2금속부의 두께비는 1이다. 제1금속부는 제1하위층, 제2하위층 및 제3하위층을 포함하고, 제1하위층은 알루미늄이고, 제1하위층의 용점은 660℃이며, 제2하위층은 0.5% 실리콘 및 99.5% 알루미늄을 포함하고, 제2하위층의 용점은 654℃이며, 제3하위층은 1.5% 실리콘 및 98.5% 알루미늄을 포함하고, 제3하위층의 용점은 636℃이다. 제1 금속부의 용점은 645℃이다.
각 하위층의 제조
각 하위층은 여러 번 증착 침적을 통해 제조되며, 지지층의 이동속도(300m/min) 및 증발원 파라미터(출력, 전압 380V)를 제어하여 한번의 하위층의 침적량(한번 침적 두께 50nm 정도)을 제어한다. 구체적으로 지지층의 첫 6차 증착 과정에서 알루미늄 용융 유닛의 출력은 7.5KW로, 실리콘 용융유닛의 출력은 15.7KW로 설치해, 침적 실리콘 도핑 함량이 1.5%로 한 제3하위층을 제조하며, 총 두께는 300nm이며; 그 후 6차 증착 과정에서 알루미늄 용융 유닛의 출력은 7.5KW로, 실리콘 용융유닛의 출력은 12.5KW로 설치해 침적 실리콘 도핑 함량이 0.5%로 한 제2 하위층를 제조하고, , 총 두께는 300nm이며; 마지막 4차 증착 과정에서 알루미늄 용융 유닛의 출력은 7.5KW로 유지하고, 실리콘 용융 유닛의 가열 출력을 끊어 침적 알루미늄의 제1하위층을 제조하며 총 두께는 20nm이다.
2. 양극편의 제조
양극 활성물질 LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2(NCM333), 도전성 카본블랙 및 접착제 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF)을 93:2:5의 중량비율로 적정량의 N-메틸피롤리돈(NMP) 용매에 충분히 교반 혼합하여 균일한 양극 슬러리를 형성하며; 양극 슬러리를 양극 집전체 표면에 도포하여 건조 등의 공정을 거친 후 양극편을 얻는다.
3. 상규 음극 집전체
도께 8μm의 동박을 채택한다.
4. 상규 음극 집전체의 제조
음극 활성물질인 흑연, 도전성 카본블랙, 증점제인 나트륨 카르복시 메틸 셀룰로오스(CMC) 및 접착제 스티렌부타디인고무유액(SBR)을 96.5:1.0:1.5 중량비로 적정량의 탈이온수에 충분히 교반 혼합하여 균일한 음극 슬러리를 형성하며; 음극 슬러리를 음극 집전체에 도포하여 건조 등의 공정을 거친 후 음극편을 얻는다.
5. 격리막
PP 박막을 채택한다.
6. 전해액의 제조
부피비율이 3:7인 에틸렌옥사이드(EC)와 탄산에틸메틸(EMC)를 균일하게 혼합하여 유기용매를 얻은 후, 상기 유기용매에 1mol/L의 LiPF6를 균일하게 용해한다.
7. 이차전지의 제조
양극편, 격리막, 음극편을 순차적으로 스태커 설치한 후, 셀로 권취하여 포장케이스에 넣고, 상기 전해액을 셀에 주입하고, 밀봉, 정치, 열냉압, 화성 등의 공정을 거쳐 이차전지를 얻는다.
실시예2
실시예 1과 달리, 제1금속부는 제1하위층, 제2하위층 및 제3하위층을 포함하며, 제1하위층의 용점은 660℃, 제2하위층의 용점은 630℃, 제3하위층의 용점은 660℃, 지지층의 용점은 260℃이다.
실시예3
실시예 1과 달리, 제1금속부는 제1하위층, 제2하위층 및 제3하위층을 포함하며, 제1하위층의 용점은 650℃, 제2하위층의 용점은 630℃, 제3하위층의 용점은 570℃, 지지층의 용점은 260℃이다.
실시예4
실시예 1과 달리, 제1금속부는 제1하위층, 제2하위층 및 제3하위층을 포함하며, 제1하위층의 용점은 650℃, 제2하위층의 용점은 630℃, 제3하위층의 용점은 540℃, 지지층의 용점은 400℃이다.
실시예5
실시예 1과 달리, 제1금속부는 제1하위층, 제2하위층 및 제3하위층을 포함하며, 제1하위층의 용점은 650℃, 제2하위층의 용점은 630℃, 제3하위층의 용점은 600℃, 지지층의 용점은 65℃이다.
실시예6
실시예 1과 달리, 제1금속부는 제1하위층, 제2하위층 및 제3하위층을 포함하며, 제1하위층의 용점은 650℃, 제2하위층의 용점은 630℃, 제3하위층의 용점은 540℃, 지지층의 용점은 260℃이다.
실시예7
실시예 1과 달리, 제1금속부는 제1하위층, 제2하위층 및 제3하위층을 포함하며, 제1하위층의 용점은 780℃, 제2하위층의 용점은 650℃, 제3하위층의 용점은 600℃, 지지층의 용점은 260℃이다.
실시예8
실시예 1과 달리, 제1금속부는 제1하위층, 제2하위층 및 제3하위층을 포함하며, 제1하위층의 용점은 650℃, 제2하위층의 용점은 630℃, 제3하위층의 용점은 540℃, 지지층의 용점은 450℃이다.
실시예9
실시예 1과 달리, 제1금속부는 제1하위층, 제2하위층 및 제3하위층을 포함하며, 제1하위층의 용점은 660℃, 제2하위층의 용점은 600℃, 제3하위층의 용점은 580℃, 지지층의 용점은 260℃이다.
실시예10
실시예 1과 달리, 제1금속부는 제1하위층, 제2하위층 및 제3하위층을 포함하며, 제1하위층의 용점은 660℃, 제2하위층의 용점은 650℃, 제3하위층의 용점은 540℃, 지지층의 용점은 260℃이다.
실시예11
실시예 1과 달리 제1금속부는 실리콘 0.5%와 알루미늄 99.5%를 포함한다.
실시예12
실시예1과 달리 제1금속부는 실리콘 7%와 알루미늄 93%를 포함한다.
실시예13
실시예 1과 달리 제1금속부는 실리콘 10%와 알루미늄 90%를 포함한다.
실시예14
실시예 1과 달리 지지층은 주석 3%와 PET 97%를 포함한다. 주석의 D50은 3μm이다.
실시예15
실시예1과 달리 지지층은 주석 5%와 PET 95%를 포함한다. 주석의 D50은 3μm이다.
실시예16
실시예 1과 달리 지지층은 주석 10%와 PET 90%를 포함한다. 주석의 D50은 3μm이다.
실시예17
실시예1과 달리 지지층은 주석 5%와 PET 95%를 포함한다. 주석의 D50은 5μm이다.
실시예18
실시예1과 달리 지지층은 주석 5%와 PET 95%를 포함한다. 주석의 D50은 3μm이다.
실시예19
실시예1과 달리 지지층은 주석 5%와 PET 95%를 포함한다.주석의 D50은 1μm이다.
실시예20
실시예1과 달리 제1금속부는 알루미늄 99%와 니켈 1%를 포함하고 지지층은 PI로 한다.
실시예21
실시예1과 달리 제1금속부는 알루미늄 99%와 니켈 1%를 포함하고 지지층은 PE로 한다.
실시예22
실시예1과 달리 제1금속부는 알루미늄 92%와 구리 8%를 포함하고 지지층은 PI로 한다.
실시예23
실시예1과 달리 제1금속부는 알루미늄 92%와 구리 8%를 포함하고 지지층은PE로 한다.
실시예24
실시예1과 달리 제1금속부는 알루미늄 93%와 실리콘 7%로 구성되며 지지층은 PP로 한다.
실시예25
실시예1과 달리 제1금속부는 알루미늄 93%와 실리콘 7%를 포함하고, 지지층은 PET로 한다.
실시예26
실시예1과 달리 제1금속부는 알루미늄 92%와 구리 8%를 포함하고, 지지층은 PP로 한다.
실시예27
실시예1과 달리 제1금속부는 알루미늄 92%와 구리 8%를 포함하고, 지지층은PET로 한다.
실시예28
실시예1과 달리 제1금속부는 알루미늄 90%와 마그네슘 10%를 포함하고 지지층은PP로 한다.
실시예29
실시예1과 달리 제1금속부의 두께는 810nm이고, 제2금속부의 두께는 800nm이다.
실시예30
실시예1과 달리 제1금속부의 두께는 1200nm이고, 제2금속부의 두께는 800nm이다.
실시예31
실시예1과 달리 제1금속부는 2400nm이고 , 제2금속부의 두께는 800nm이다.
실시예32
실시예1과 달리 제1금속부의 두께는 900nm이고, 제2금속부의 두께는 800nm이다.
실시예33
실시예1과 달리 제1금속부의 두께는 3,200nm이고, 제2금속부의 두께는 800nm이다.
실시예34
실시예1과 달리, 제1금속부는 주석 0.5%와 알루미늄 99.5%를 포함하고, 제1금속부의 표면에는 보호층이 설치되어 있고, 보호층의 두께 D4는 5.5nm이다.
보호층의 형성:도전층을 갖는 집전체의 표면에, 증착법, 원위치 형성법 또는 도포법에 의해 지지층에 괴리된 도전층의 표면에 보호층을 형성한다.
실시예35
실시예 1과 달리, 제 1 금속부는 주석 2%와 알루미늄 98%를 포함하고, 제 1 금속부의 표면에는 보호층이 설치되어 있고, 보호층의 두께 D4는 7nm이다.
보호층의 형성:도전층을 갖는 집전체의 표면에, 증착법, 원위치 형성법 또는 도포법에 의해 지지층에 괴리된 도전층의 표면에 보호층을 형성한다.
실시예36
실시예 1과 달리, 제 1 금속부는 주석 7%, 알루미늄 93%를 포함하고, 제 1 금속부의 표면에는 보호층이 설치되어 있고, 보호층의 두께D4는 12nm이다.
보호층의 형성:도전층을 갖는 집전체의 표면에, 증착법, 원위치 형성법 또는 도포법에 의해 지지층에 괴리된 도전층의 표면에 보호층을 형성한다.
실시예37
실시예 1과 달리, 제 1 금속부는 주석 10%와 알루미늄 90%를 포함하고, 제 1 금속부의 표면에는 보호층이 설치되어 있고, 보호층의 두께 D4는 15nm이다.
보호층의 형성:도전층을 갖는 집전체의 표면에, 증착법, 원위치 형성법 또는 도포법에 의해 지지층에 괴리된 도전층의 표면에 보호층을 형성한다.
실시예38
실시예 1과 달리, 제 1 금속부는 주석 2%와 알루미늄 98%를 포함하고, 제 1 금속부의 표면에는 보호층이 설치되어 있고, 보호층의 두께 D4는 20nm이다.
보호층의 형성:도전층을 갖는 집전체의 표면에, 증착법, 원위치 형성법 또는 도포법에 의해 지지층에 괴리된 도전층의 표면에 보호층을 형성한다.
실시예39
실시예 1과 달리, 제 1 금속부의 표면에는 보호층이 설치되어 있고, 보호층의 두께D4는 7nm이다.
보호층의 형성:도전층을 갖는 집전체의 표면에, 증착법, 원위치 형성법 또는 도포법에 의해 지지층에 괴리된 도전층의 표면에 보호층을 형성한다.
비교예1
실시예 1과 달리, 제 1 금속부는 제 1 하위층, 제 2 하위층 및 제 3 하위층을 포함하며, 제 1 하위층의 용점은 650℃, 제 2 하위층의 용점은 650℃, 제 3 하위층의 용점은 600℃, 지지층의 용점은 260℃이다.
비교예2
실시예 1과 달리, 제1 금속부는 제1 하위층, 제2 하위층 및 제3 하위층을 포함하며, 제1 하위층의 용점은 540℃, 제2 하위층의 용점은 650℃, 제3 하위층의 용점은 600℃, 지지층의 용점은 260℃이다.
비교예3
실시예 1과 달리, 제1금속부는 제1하위층, 제2하위층 및 제3하위층을 포함하며, 제1하위층의 용점은 660℃, 제2하위층의 용점은 660℃, 제3하위층의 용점은 540℃, 지지층의 용점은 260℃이다.
비교예4
실시예 1과 달리, 제1금속부는 제1하위층, 제2하위층 및 제3하위층을 포함하고, 제1하위층의 용점은 660℃, 제2하위층의 용점은 600℃, 제3하위층의 용점은 660℃, 지지층의 용점은 260℃이다.
비교예5
실시예 1과 달리, 제 1 금속부는 제 1 하위층, 제 2 하위층 및 제 3 하위층을 포함하며, 제 1 하위층의 용점은 650℃, 제 2 하위층의 용점은 630℃, 제 3 하위층의 용점은 660℃, 지지층의 용점이 65℃이다.
비교예6
실시예 1과 달리, 제 1 금속부는 제 1 하위층, 제 2 하위층 및 제 3 하위층을 포함하며, 제 1 하위층의 용점은 660°C, 제 2 하위층의 용점은 660°C, 제 3 하위층의 용점은 660°C, 지지층의 용점은 260°C이다.
비교예7
실시예 1과 달리 제1금속부는 알루미늄이다.
비교예8
실시예1과 달리 제1금속부는 알루미늄이고 지지층은 PE이다.
비교예 및 실시예의 제조방법은 유사하며, 서로 다른 제품 파라미터는 표 1 내지 표 14를 참조한다.
나. 성능 파라미터 테스트 방법
1、양극편의 파라미터 테스트
(1)제1금속부/제1하위층/제2하위층/제3하위층/지지층의 용점 테스트
시차주사 열량계 (STA449 F3, 네취, 독일) 를 사용하여 제1금속부/제1하위층/제2하위층/제3하위층/지지층의 용점을 테스트한다. 구체적으로는, 제1금속부/제1하위층/제2하위층/제3하위층/지지층 샘플 30mg~50mg을 백금 도가니에 넣고, 질소가스를 통과시켜 보호분위기를 형성하고, 질소가스 유량을 20mL/min으로 설정하며; 승온속도 10℃/min으로 승온시켜, 최고온도 1000℃까지 승온시킨 후 최대 흡열 피크의 피크값, 즉 제1금속부/제1하위층/제2하위층/제3하위층/지지층에 대응하는 용점을 판독한다.
(2) 제1금속부/제2금속부/보호층의 두께 테스트
Ar 이온밀링기( IB19500CP,일본전자주식회사)를 사용하여 제1금속부/제2금속부/보호층의 단면 샘플을 제조하며, 여기에서 에칭 전압은 7.5KV이고 에칭 시간은 20min이다. 생플을 주사형 전자현미경(시그마300, 칼자이스 )으로 1000 내지5000배 확대해 단면의 2차전자 위상 형태학을 관찰하고, 제1금속부/제2금속부/보호층의 두께를 측정하며, 그중, 작동전압 10KV로, 작동거리 4.5mm로, 최소 해상도 나노급으로 한다.
(2)양극편의 저항 테스트
양극편 저항 측정 방법은 다음과 같다. RTS-9 타입의 이중 전기 측정 4침법을 사용하여 상온인 20℃ 내지25℃, 상대 습도인 65%미만의 조건을 테스트한다. 테스트 시에는 양극편을 표면 세척한 후 시험대에 수평으로 놓고 4개의 프로브를 양극편의 표면에 접촉시킨 후 자동시험모드 측정물질의 전류범위를 조절하여 전류범위 100uA 내지100mA에서 양극편의 저항을 측정한다.
(3)양극편과 탭의 용접부의 용접 인장 테스트
양극편과 탭의 용접부에서의 용접장력을 고속철 인장 시험기를 사용하여 측정한다. 양극편과 탭의 용접 영역에서 폭 30mm, 길이 60mm의 샘플을 잘라내고 5mm/min의 속도로 샘플을 당겨 용접 위치가 깨졌을 때의 최대 힘 값을 판독한다. 무작위로 32개의 샘플을 뽑아 테스트한다. 용접의 기계적 결합효과를 생플의 용접 인장력의 평균치에 의해 평가한다. 여기에서 용접 인장력의 평균값 계산식은 다음과 같다.
용접 인장력 평균값=32개의 샘플 용접 인장력의 합/32.
(4)용접불량률에 대한 테스트
1000개의 이차전지의 내부저항값을 수집하고 규격값(60Ah 이차전지, 규격은 ≤1.1mΩ)과 비교함으로써 규격값을 초과한 이차전지를 불량품으로 정의한다. 불량품을 분해하여 내부저항 기준 초과의 원인을 식별하고 그 중 용접불량으로 인한 불량품의 수를 집계한다. 이 중 용접 불량률은 다음과 같이 정의한다.
용접 불량률=용업불량수/1000*100% .
(5)금속 재료의 D5 테스트
레이저입도분석기(Malvern Mastersizer 3000)를 사용하여 입도분포 레이저회절법 GB/T19077-2016에 의거하여 금속재료의 입도분포를 측정하여 D50을 얻는다.
2. 전지의 파라미터 테스트
(1)전지의 용량밀도 테스트
상온에서 제작된 이차전지는 1C 배율의 전류로 1차 충전을 하고, 충전은 정전류 정전압 충전으로 하고, 종지전압은 4.2V, 차단전류는 0.05C이며; 1C 배율의 전류로 방전을 하고, 방전 종지전압은 2.8V이며, 이차전지의 첫 사이클시 방전용량 Cb 및 방전플랫폼전압 U를 기록한다.
전지의 길이(L), 폭(W) 및 높이(H)를 최소 눈금 1mm의 줄자 또는 강철 자를 사용하여 측정해 이차전지의 용량밀도는 다음과 같은 식으로 계산된다.
용량밀도= Cb*U/(L*W*H) 。
(2)전지의 사이클 성능 테스트
사이클수명검사:테스트 조건은 상온조건으로, 제작한 이차전지를 1C배율로 충전하고 1C배율로 방전시켜 이차전지의 용량이 초기용량의 80%까지 감쇠될 때까지 완전충방전사이클 테스트를 실시한 후 테스트를 중지하고 사이클 수를 기록한다.
다. 각 실시예, 비교예 테스트 결과
상기 방법에 따라 실시예 및 비교예의 이차전지를 각각 제조하고, 이차전지의 각 성능 파라미터를 측정하여, 결과를 표 1 내지 표 14에 나타낸다.
설명해야 하는 것은, 실시예 P는 양극 집전체 P, 양극편 P 및 전지 P에 대응하며; 예를 들어 실시예 1은 양극 집전체(1), 양극편(1) 및 전지(1)에 대응한다. 비교예 P는 비교 양극 집전체 P, 비교 양극편 P 및 비교 전지 P에 대응하며; 예를 들어, 비교예 1은 비교 양극 집전체(1), 비교 양극편(1) 및 비교 전지(1)에 대응한다.
양극집전체번호 도전층 지지층
용점/℃		 R1 R2 R3
제1하위층
용점/℃		 제2하위층
용점/℃		 제3하위층
용점/℃
양극집전체1 660 654 636 260 1.01 1.03 2.45
양극집전체2 660 630 600 260 1.05 1.05 2.31
양극집전체3 650 630 570 260 1.03 1.11 2.19
양극집전체4 650 630 540 400 1.03 1.17 1.35
양극집전체5 650 630 600 65 1.03 1.05 9.23
양극집전체6 650 630 540 260 1.03 1.17 2.08
양극집전체7 780 650 600 260 1.2 1.08 2.31
양극집전체8 650 630 540 450 1.03 1.17 1.20
양극집전체9 660 600 580 260 1.1 1.04 2.23
양극집전체10 660 650 540 260 1.01 1.2 2.08
비교양극집전체1 650 650 600 260 1.00 1.08 2.31
비교양극집전체2 540 650 600 260 0.83 1.08 2.31
비교양극집전체3 660 660 540 260 1.00 1.22 2.08
비교양극집전체4 660 600 660 260 1.10 0.91 2.54
비교양극집전체5 650 630 660 65 1.03 0.95 10.15
비교양극집전체6 660 660 660 260 1 1 2.54
전지번호 양극편 음극편 극편의 용접인장력/N 극편저항/mΩ 용접 불량률
양극집전체번호 양극편번호 상규음극편
전지1 양극집전체1 양극편1 상규음극편 28.2 66.3 1.6%
전지2 양극집전체2 양극편2 상규음극편 30.4 63.8 1.0%
전지3 양극집전체3 양극편3 상규음극편 31.6 62.6 0.8%
전지4 양극집전체4 양극편4 상규음극편 32.3 61.8 1.0%
전지5 양극집전체5 양극편5 상규음극편 33.5 60.3 0.8%
전지6 양극집전체6 양극편6 상규음극편 37.8 56 0.6%
전지7 양극집전체7 양극편7 상규음극편 29.4 66.9 2.1%
전지8 양극집전체8 양극편8 상규음극편 26.4 70.5 2.5%
전지9 양극집전체9 양극편9 상규음극편 34.7 59.5 0.9%
전지10 양극집전체10 양극편10 상규음극편 30.4 64.1 1.2%
비교전지1 비교양극집전체1 비교양극편1 상규음극편 25.6 67.3 2.8%
비교전지2 비교양극집전체2 비교양극편2 상규음극편 21.3 74.6 3.1%
비교전지3 비교양극집전체3 비교양극편3 상규음극편 27.6 66.3 2.8%
비교전지4 비교양극집전체4 비교양극편4 상규음극편 26.7 69.8 3.0%
비교전지5 비교양극집전체5 비교양극편5 상규음극편 25.8 77.5 6.3%
비교전지6 비교양극집전체6 비교양극편6 상규음극편 25.9 68.5 2.8%
표1과 표2에서 알 수 있듯이 전지1 내지 전지10의 제1금속부는 3층 하위층를 포함하고, 각 하위층의 용점은 모두 다르며, 용점은 경사 변화 추세를 가지고 있어 제1금속부의 용접성능을 현저하게 개선할 수 있으며 용접 불량률은 비교적 낮다. 비교 전지 1 내지 비교 전지 6의 제1금속부는 3층 하위층를 포함하나 3층 하위층는 3개 용점의 경사 변화 추세가 나타나지 않아 제1금속부의 용접 신뢰성이 상대적으로 떨어지고 용접 불량률이 높다.
양극집전체번호 도전층 지지층
제1금속부 제2금속부
도핑원소
종류		 W1/% 금속기질원소 W2/%
양극집전체1 규소 2 알루미늄 98 알루미늄 PET
양극집전체11 규소 0.5 알루미늄 99.5 알루미늄 PET
양극집전체12 규소 7 알루미늄 93 알루미늄 PET
양극집전체13 규소 10 알루미늄 90 알루미늄 PET
비교양극집전체7 없음 0 알루미늄 100 알루미늄 PET
전지
번호		 양극편 음극편 극편의
용접인장력/N		 극편
저항/mΩ		 용접
불량률
양극집전체
번호		 양극편
번호
전지1 양극집전체1 양극편1 상규음극편 28.2 66.3 1.6%
전지11 양극집전체11 양극편11 상규음극편 29.4 64.8 1.9%
전지12 양극집전체12 양극편12 상규음극편 33.7 60.5 0.9%
전지13 양극집전체13 양극편13 상규음극편 32.5 63.2 1.2%
비교전지7 비교양극집전체7 비교양극편1 상규음극편 25.9 68.5 2.8%
표3과 표4에서 알 수 있듯이 비교전지(7)의 도전층은 알루미늄박을 사용하여 극편의 용접인장력이 상대적으로 작고 용접의 신뢰성이 떨어지며 용접불량률이 비교적 높다. 전지(1), 전지(11) 내지 전지(13)에 채용되는 도전층의 제 1 금속부에 도핑 금속이 도핑되어 있어, 극편의 용접 인장력은 알루미늄박의 용접 인장력에 비해 향상된다.
양극집전체번호 지지층
금속재료 금속재료도핑량/% 고분자재료 고분자재료
질량함량/%		 D50/μm
양극집전체14 주석 3 PET 97 3
양극집전체15 주석 5 PET 95 3
양극집전체16 주석 10 PET 90 3
전지
번호		 양극편 음극편 극편의 용접인장력/N 극편저항/mΩ 용접 불량률
양극집전체
번호		 양극편
번호		 상규음극편
전지14 양극집전체14 양극편14 상규음극편 28.3 63.7 1.0%
전지15 양극집전체15 양극편15 상규음극편 32.6 59.4 0.8%
전지16 양극집전체16 양극편16 상규음극편 31.4 62.1 1.1%
표5와 표6에서 알 수 있듯이 전지(1)에 비해 전지(14) 내지 전지(16)는 지지층의 고분자 재료에 적당량의 금속재료를 첨가해 이차전지의 용접 신뢰성을 향상시킬 수 있고 이차전지의 용접 불량률이 비교적 낮다.
양극집전체번호 지지층
금속재료 금속재료도핑량/% D50/μm 고분자재료 고분자재료
질량함량/%
양극집전체17 주석 5 5 PET 95
양극집전체18 주석 5 3 PET 95
양극집전체19 주석 5 1 PET 95
전지번호 양극편 음극편 극편의 용접인장력/N 극편저항/mΩ 용접 불량률
양극집전체
번호		 양극편
번호		 상규음극편
전지17 양극집전체17 양극편17 상규음극편 31.3 62.1 0.9%
전지18 양극집전체18 양극편18 상규음극편 32.6 59.4 0.8%
전지19 양극집전체19 양극편19 상규음극편 33.5 60.8 0.9%
표7 및 표8에서 알 수 있듯이 전지(1)에 비해 전지(17 ) 내지 전지(19)는 지지층의 고분자 재료에 적당한 입자도의 금속재료를 첨가해 이차전지의 용접 신뢰성을 향상시킬 수 있고, 이차전지의 용접 불량률이 비교적 낮다.
양극집전체번호 도전층 지지층 R4
제1금속부
재질		 제1금속부
용점/℃		 재질 용점/℃
양극집전체20 99%알루미늄및1%니켈 650 PI 400 1.63
양극집전체21 99%알루미늄및1%니켈 650 PE 65 10.00
양극집전체22 92%알루미늄및8%구리 540 PI 400 1.35
양극집전체23 92%알루미늄및8%구리 540 PE 65 8.31
양극집전체24 93%알루미늄및7%규소 620 PP 160 3.88
양극집전체25 93%알루미늄및7%규소 620 PET 260 2.38
양극집전체26 92%알루미늄및8%구리 540 PP 160 3.38
양극집전체27 92%알루미늄및8%구리 540 PET 260 2.08
양극집전체28 90%알루미늄및10%마그네슘 600 PP 160 3.75
비교양극집전체8 알루미늄 660 PE 65 10.15
전지
번호		 양극편 음극편 극편의 용접인장력/N 극편저항
/mΩ		 용접 불량률
양극집전체번호 양극편번호 상규음극편
전지20 양극집전체20 양극편20 상규음극편 35.2 67.4 1.5%
전지21 양극집전체21 양극편21 상규음극편 26.3 68.8 1.8%
전지22 양극집전체22 양극편22 상규음극편 35.9 67.2 1.4%
전지23 양극집전체23 양극편23 상규음극편 25.8 68.3 1.9%
전지24 양극집전체24 양극편24 상규음극편 30.6 65.3 0.9%
전지25 양극집전체25 양극편25 상규음극편 33.2 65.8 0.8%
전지26 양극집전체26 양극편26 상규음극편 31.4 64.7 0.7%
전지27 양극집전체27 양극편27 상규음극편 34.6 64.1 0.7%
전지28 양극집전체28 양극편28 상규음극편 33.7 63.2 0.6%
비교전지8 비교양극집전체8 비교양극편8 상규음극편 20.4 69.4 6.8%
표9와 표10에서 알 수 있듯이 비교 전지(8)에 비해 전지(20 ) 내지 전지(28)의 제1금속부 내에 도핑원소가 도핑된 경우 극편의 용접성능은 더욱 신뢰적이고 용접불량률은 더 낮다. 특히, 제1금속부의 용점과 지지층의 융점 비율 R4가 1.35 내지10인 경우, 이차전지의 용접신뢰성을 효과적으로 향상시킬 수 있고, 이차전지의 용접불량률이 낮은 효과가 있다.
양극집전체번호 제1금속부두께/nm 제2금속부두께/nm A
양극집전체29 810 800 1.01
양극집전체30 1200 800 1.50
양극집전체31 2400 800 3.00
양극집전체32 900 800 1.125
양극집전체33 3200 800 4.00
전지
번호		 양극편 음극편 극편의 용접인장력/N 극편저항/mΩ 용접 불량률 이차전지용량밀도/(Wh/L)
양극집전체
번호		 양극편
번호		 상규음극편
전지29 양극집전체29 양극편29 상규음극편 26.3 67.3 1.6% 630
전지30 양극집전체30 양극편30 상규음극편 30.9 62.4 1.0% 627
전지31 양극집전체31 양극편31 상규음극편 34.5 58.6 0.8% 625
전지32 양극집전체32 양극편32 상규음극편 28.9 65.5 1.5% 629
전지33 양극집전체33 양극편33 상규음극편 35.7 58.1 0.8% 618
표11과 표12에서 알 수 있듯이 전지(1)에 비해 전지(29) 내지 전지(33)은 제1금속부의 용접성능을 현저하게 개선할 수 있으며 이차전지의 용량밀도를 보장할 수 있다. 특히, 제1금속부의 두께와 제2금속부의 두께비 A가 1.01 내지 3인 경우, 이차전지의 용량밀도가 높다.
양극집전체번호 제1금속부 보호층
도핑원소 W1/% 금속
기질		 W2/% D4/nm
양극집전체34 주석 0.5 알루미늄 99.5 5.5
양극집전체35 주석 2 알루미늄 98 7
양극집전체36 주석 7 알루미늄 93 12
양극집전체37 주석 10 알루미늄 90 15
양극집전체38 주석 2 알루미늄 98 20
양극집전체39 규소 2 알루미늄 98 7
양극집전체1 주석 2 알루미늄 98 0
전지번호 양극편 음극편 사이클 수명(횟수)
양극집전체번호 양극편번호 상규음극편
전지34 양극집전체34 양극편34 상규음극편 1750
전지35 양극집전체35 양극편35 상규음극편 1730
전지36 양극집전체36 양극편36 상규음극편 1680
전지37 양극집전체37 양극편37 상규음극편 1650
전지38 양극집전체38 양극편38 상규음극편 1260
전지39 양극집전체39 양극편39 상규음극편 1710
전지1 양극집전체1 양극편1 상규음극편 1050
표13과 표14에서 알 수 있듯이 전지 (1)에 비해 전지(34 ) 내지 전지 (39)의 도전층의 표면에 보호층이 설치되어 있어 전지의 사이클 성능을 현저하게 향상시킬 수 있다.
설명해야 할 바로는, 본 출원이 상기 실시방식으로 한정되는 것은 아니다. 상기 실시방식은 예시일 뿐이며, 본 출원의 기술적 방안 범위 내에서 기술 사상 실질과 동일한 구성, 동일한 작용 효과를 발휘한 실시예는 모두 본 출원의 기술범위에 포함된다. 또한, 본 출원의 취지를 벗어나지 않는 범위 내에서 실시방식에 대하여 본 분야 기술자가 생각할 수 있는 다양한 변형을 가하고, 실시 방식 중 일부 구성요소를 조합하여 구성한 다른 방식도 본 출원의 범위에 포함된다.

Claims (16)

  1. 한 가지 양극 집전체로서,
    지지층 및
    상기 지지층의 적어도 한 표면에 위치한 도전층을 포함하고,
    상기 도전층은 탭과 연결하는 데 사용하는 제1금속부를 포함하며,
    상기 제1금속부는 상기 도전층의 두께 방향을 따라 3층이상 하위층을 포함하고,
    상기 3층 이상 하위층의 용점은 상기 지지층과 가까운 방향으로부터 상기 지지층에 괴리된 방향으로 경사로 상승하는 것을 특징으로 하는 양극집전체.
  2. 청구항1에 있어서,
    상기 제1금속부는 금속 기질 및 도핑 원소를 포함하며;
    상기 금속기질은 알루미늄 또는 알루미늄계 합금에서 선택되며; 및/또는
    상기 도핑 원소는 베릴륨, 칼슘, 카드뮴, 세륨, 인듐, 란타넘, 리튬, 네오디뮴, 니켈, 팔라듐, 사마륨, 주석, 이트륨, 이테르븀, 아연, 갈륨, 갈륨, 실리콘, 우라늄, 마그네슘 및 구리에서 선택되는 하나 또는 다수인 것을 특징으로 하는 양극 집전체.
  3. 청구항2에 있어서,
    상기 제1금속부의 질량 함량W를 100%로, 상기 도핑 원소의 질량 함량W1를 0.5%~10%로, 상기 금속 기질의 질량 함량 W2를90%~99.5%로 하는 것을 특징으로 하는 양극 집전체.
  4. 청구항1에 있어서,
    상기 지지층은 고분자 재료 및 고분자 베이스 복합재료의 하나 또는 다수를 포함하고,
    상기 고분자 재료는 폴리아미드, 폴리이미드, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리부틸렌 텔레프탈레이트, 폴리에틸렌 나프탈레이트, 폴리카보네이트, 폴리프로필렌, 폴리스티렌,아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체, 폴리비닐 알코올, 폴리스티렌, 폴리염화 비닐, 폴리비닐리덴 플루오라이드, 폴리테트라 플루오로에틸렌, 폴리스타이린설폰산나트륨, 폴리아세틸렌,실리콘고무, 폴리포름알데히드, 폴리페닐렌, 폴리페닐렌옥시드, 폴리페닐렌 설파이드,폴리에틸렌 글리콜, 폴리설퍼니트리드,폴리페닐,폴로피롤,폴리아닐린, 폴리티오펜, 폴리피리딘, 섬유소, 전분, 단백질, 에폭시 수지, 페놀수지, 그들의 파생물, 그들의 가교제 및 그들의 공중합체의 하나 또는 다수를 포함하며;
    상기 고분자 베이스 복합재료는 상기 고분자 재료 및 금속 재료를 포함하며;
    선택적으로 상기 금속재료는 마그네슘, 칼슘, 스트론튬, 납, 아연, 주석, 안티몬, 비스무트, 은 및 루테늄 중 하나 또는 다수를 포함하는 것을 특징으로 하는 양극 집전체.
  5. 청구항4에 있어서,
    상기 고분자 베이스 복합 재료의 질량함량은 100%로, 상기 금속재료의 도핑량은 10% 보다 작거나 같으며, 선택적으로 금속 재료의 도핑량 범위는 5% 보다 작거나 같으며; 및/또는
    상기 금속 재료의 D5은 5μm 보다 작거나 같으며, 선택적으로 상기 금속 재료의 D50은 1μm내지3μm로 하며,
    상기 D50은 금속 재료의 누적부피분율이 50%에 달했을 때 대응하는 입경, 즉, 부피 분포의 중간 입경을 의미하는 것을 특징으로 하는 양극 집전체.
  6. 청구항1에 있어서,
    상기 제1금속부의 용점과 상기 지지층의 용점 비율 R4은 1.35≤R4≤10,이며; 선택적으로 2.08≤R4≤3.88로 하는 것을 특징으로 하는 양극 집전체.
  7. 청구항1에 있어서,
    상기 제1금속부의 용점은 540℃ 내지650℃이며; 선택적으로 상기 제1금속부의 용점은 540℃ 내지620℃로 하며; 및/또는
    상기 지지층의 용점은 65℃내지400℃이며; 선택적으로 상기 지지층의 용점은160℃내지260℃로 하는 것을 특징으로 하는 양극 집전체.
  8. 청구항1에 있어서,
    상기 도전층은 양극활성물질층과 연결하는 데 사용된 제2금속부를 포함하고,
    상기 제2금속부의 용점은 600℃ 내지660℃이며; 선택적으로 상기 제2금속부의 용점은 620℃ 내지660℃로 하는 것을 특징으로 하는 양극 집전체.
  9. 청구항8에 있어서,
    상기 제1금속부의 두께 및 상기 제2금속부의 두께 비율은 A로, 1.01≤A≤3으로 하는 것을 특징으로 하는 양극 집전체.
  10. 청구항1에 있어서,
    상기 제1금속부는 상기 도전층의 두께 방향을 따라 제1하위층, 제2하위층, 제3하위층을 포함하며,
    상기 제3하위층은 상기 지지층의 표면에 위치하고,
    상기 제2하위층은 상기 제3하위층이 상기 지지층에 괴리된 한쪽에 위치하고,
    상기 제1하위층은 상기 제2하위층이 상기 지지층에 괴리된 한쪽에 위치하며,
    상기 제1하위층은 제1금속 기질을 포함하며; 및/또는
    상기 제2하위층은 제2금속 기질 및 제2도핑 원소를 포함하며; 및/또는
    상기 제3하위층은 제3금속 기질 및 제3 도핑 원소를 포함하며;
    상기 제1금속 기질, 상기 제2금속 기질, 상기 제3금속 기질은 각각 독립적으로 알루미늄 또는 알루미늄계 합금에서 선택되며; 및/또는
    상기 제2도핑 원소 및 상기 제3 도핑 원소는 각각 독립적으로 베릴륨, 칼슘, 카드뮴, 세륨, 인듐, 란타넘, 리튬, 네오디뮴, 니켈, 팔라듐, 프라세오디뮴, 사마륨, 주석, 이트륨, 이테르븀, 아연, 갈륨, 갈륨, 실리콘, 우라늄, 마그네슘 및 구리에서 선택되는 하나 또는 다수인 것을 특징으로 하는 양극 집전체.
  11. 청구항10에 있어서,
    상기 제1금속기질은 알루미늄에서 선택되며; 및/또는
    상기 제2금속기질은 알루미늄에서 선택되고 상기 제2도핑 원소는 칼슘, 세륨, 란타넘, 리튬, 네오디뮴, 니켈, 팔라듐, 프라세오디뮴, 사마륨, 이트륨, 이테르븀, 우라늄 및 구리에서 선택되는 하나 또는 다수이고 상기 제2도핑원소는 금속화합물을 형성하는 데 사용되고, 상기 금속 화합물은 상기 제2하위층에 도핑되어 있으며; 및/또는
    상기 제3금속 기질은 알루미늄에서 선택되며, 상기 제3도핑 원소는 칼슘, 세륨, 란타넘, 리튬, 네오디뮴, 니켈, 팔라듐, 프라세오디뮴, 사마륨, 이트륨, 이테르븀, 우라늄 및 구리에서 선택되는 하나 또는 다수이고 상기 제3도핑 원소는 금속화합물을 형성하는 데 사용되고, 상기 금속 화합물은 상기 제3하위층에 도핑되어 있는 것을 특징으로 하는 양극 집전체.
  12. 청구항10에 있어서,
    제1하위층의 용점과 상기 제2하위층의 용점의 비율은 R1으로, 1＜R1≤1.1이며; 및/또는
    제2하위층의 용점과 상기 제3하위층의 용점의 비율은 R2으로, 1＜R2≤1.2이며; 및/또는
    제3하위층의 용점과 상기 지지층의 용점의 비율은 R3으로, 1.35≤R3≤9.23인 것을 특징으로 하는 양극 집전체.
  13. 청구항10에 있어서,
    제1하위층의 용점은 650℃ 내지 660℃이며;
    제2하위층의 용점은600℃ 내지650℃이며;
    제3하위층의 용점은 540℃ 내지 600℃인 것을 특징으로 하는 양극 집전체.
  14. 청구항1에 있어서,
    상기 양극집전체에는 또한
    보호층을 포함하며,
    상기 보호층은 상기 도전층의 두께 방향에 상대하는 두 표면 중 적어도 하나에 설치돼 있으며;
    선택적으로 상기 제1금속부는 금속 기질 및 도핑 원소를 포함하며,
    상기 보호층의 두께D4과 상기 도핑 원소의 질량 함량W1 는 D4=(5+W1*100)nm의공식을 만족하는 것을 특징으로 하는 양극 집전체.
  15. 한 가지 이차전지로서,
    양극편, 격리막, 음극편을 포함하며,
    상기 양극편은 청구항1 내지 청구항 14 중 어느 하나의 항에 따른 양극 집전체 및
    상기 양극 집전체의 적어도 한 표면에 형성된 양극 활성물질층을 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  16. 한 가지 전력 장치로서,
    청구항15에 따른 이차전지를 포함하며,
    상기 이차전지는 전력 에너지를 제공하는 데 사용되는 것을 특징으로 하는 전력 장치.
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