KR20110138862A - Fibrous current collector made of polymer web and method of manufacturing the same - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A porous polymer web current collector and producing method thereof are provided to offer the improved conductivity of the current collector by using a 3-dimensional porous polymer web with a conductive layer. CONSTITUTION: A porous polymer web current collector is formed with nanofibers obtained by spinning a fiber-moldable polymer material, and includes a porous polymer web with micro pores and a conductive layer formed by depositing metals to the porous polymer web. A producing method of the porous polymer web current collector comprises the following steps: spinning the fiber-moldable polymer material to obtain the porous polymer web; heat-compressing the porous polymer web; and depositing metals to the compressed porous polymer web to form the conductive layer.

Description

다공성 폴리머 웹 집전체 및 그의 제조방법{Fibrous Current Collector Made of Polymer Web and Method of Manufacturing the Same}Porous current collector made of polymer web and method of manufacturing the same

본 발명은 다공성 폴리머 웹 집전체 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 특히 고분자를 전기방사하여 얻은 다공성 폴리머 웹을 열압착한 후 도전막을 형성함에 따라 전기전도도가 높고, 마크로포어(macro-pore)가 잘 발달되어 전해질의 침투가 용이하게 이루어질 수 있는 다공성 폴리머 웹 집전체 및 그의 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a porous polymer web current collector and a method of manufacturing the same, and in particular, as the conductive film is formed by thermocompression bonding a porous polymer web obtained by electrospinning a polymer, the electrical conductivity is high and the macropore is well formed. The present invention relates to a porous polymer web current collector and a method of manufacturing the same, which can be developed to facilitate penetration of an electrolyte.

전자제품의 디지털화와 고성능화 등으로 소비자의 요구가 바뀜에 따라 시장요구도 박형, 경량화와 고에너지 밀도에 의한 고용량을 지니는 전지의 개발로 흐름이 바뀌고 있는 상황이다. 또한, 미래의 에너지 및 환경 문제를 대처하기 위하여 하이브리드 전기 자동차나 전기 자동차, 및 연료전지 자동차의 개발이 활발히 진행되고 있는 바, 자동차 전원용으로 전지의 대형화가 요구되고 있다.As consumer demands change due to the digitization and high performance of electronic products, the market demand is shifting to the development of batteries having thin capacity, light weight, and high capacity due to high energy density. In addition, in order to cope with future energy and environmental problems, development of hybrid electric vehicles, electric vehicles, and fuel cell vehicles has been actively progressed, and thus an increase in size of batteries for automotive power supplies is required.

고에너지 밀도 및 대용량의 리튬이온 이차전지, 리튬이온 고분자전지, 슈퍼 커패시터(전기이중층 커패시터(Electric double layer capacitor) 및 슈도 커패시터(Pseudo capacitor))를 포함하는 이차전지는 한쌍의 전극과 분리막 및 전해질을 포함하고 있다. A secondary battery including a high energy density and large capacity lithium ion secondary battery, a lithium ion polymer battery, and a super capacitor (electric double layer capacitor and pseudo capacitor) includes a pair of electrodes, a separator, and an electrolyte. It is included.

우선, 슈퍼 커패시터 중 슈도 커패시터는 전극활물질로 루테늄 산화물(ruthenium oxide), 이리듐 산화물(Iridium oxide), 탄탈륨 산화물(tantalum oxide), 바나듐 산화물(vanadium oxide) 등의 금속산화물을 사용하고 있고, 전기이중층 커패시터는 전극활물질로서 높은 전기전도성, 열전도성, 낮은 밀도, 적합한 내부식성, 낮은 열팽창율 그리고 높은 순도를 지닌 다공성 탄소계 물질을 사용하고 있다. First, pseudo capacitors of supercapacitors use metal oxides such as ruthenium oxide, iridium oxide, tantalum oxide, and vanadium oxide as electrode active materials. The electrode active material is porous carbon-based material with high electrical conductivity, thermal conductivity, low density, suitable corrosion resistance, low thermal expansion rate and high purity.

상기 커패시터에서 전극은 2차원 구조인 확장된 박판(expanded foil), 구멍 뚫린 박판(punched foil) 또는 기공 없는 박판을 집전체로 사용하며, 구체적으로는 알루미늄 혹은 티타늄 박판(aluminium or titanium foil), 확장된 알루미늄 혹은 티타늄 박판(expanded aluminium or titanium foil) 집전체가 사용되고 있으며, 그 밖에 구멍 뚫린 알루미늄 혹은 티타늄 박판(punched aluminium or titanium foil) 등 여러 가지 형태의 집전체가 사용되고 있다. In the capacitor, the electrode uses an expanded foil having a two-dimensional structure, an expanded foil, a punched foil, or a non-porous foil as a current collector. Specifically, aluminum or titanium foil, expansion An expanded aluminum or titanium foil current collector is used, and various types of current collectors such as punched aluminum or titanium foil are used.

이러한 집전체들은 2차원적 집전체로서, 전극활물질과 집전체와의 결합력을 높이기 위하여 전극 제조 시에 결합제를 많이 사용하여야 한다거나, 집전체 표면을 개질 처리하여야 한다는 점과, 전극활물질을 두껍게 할 수 없는 단점이 있다. 이로 인하여 전극활물질의 이용률과 싸이클 수명의 한계를 드러내고 있고, 고율 충방전 특성이 다소 저조하여 개선이 필요하다.These current collectors are two-dimensional current collectors, and in order to increase the binding force between the electrode active material and the current collector, a large amount of binder must be used in the manufacture of the electrode, or the surface of the current collector must be modified, and the electrode active material can be thickened. There are no drawbacks. As a result, the utilization rate and cycle life of the electrode active material are revealed, and the high rate charge and discharge characteristics are somewhat low, and improvement is needed.

등록특허 10-0567393에는 상기한 문제를 고려하여 발포 금속(foamed metal), 금속 파이버(metal fiber), 다공성 금속(porous metal), 에칭된 금속(etched metal), 앞뒤로 요철화된 금속(metal) 등의 다공성 3차원 집전체를 이용한 전극 및 캐패시터를 제안하고 있다.In view of the above-mentioned problems, Patent No. 10-0567393 discloses a foamed metal, a metal fiber, a porous metal, an etched metal, a back and forth uneven metal, and the like. An electrode and a capacitor using a porous three-dimensional current collector have been proposed.

상기 다공성 3차원 집전체의 재질은 니켈(Ni), 구리(Cu), 스텐레스 스틸(SUS), 티타늄(Ti), 바나듐(V), 크롬(Cr), 망간(Mn), 철(Fe), 코발트(Co), 아연(Zn), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 은(Ag), 금(Au), 루테늄(Ru), 플레티늄(Pt), 이리듐(Ir), 알루미늄(Al), 주석(Sn), 비스무스(Bi), 안티모니(Sb) 등의 금속으로 이루어진 것을 사용하고 있다.Materials of the porous three-dimensional current collector are nickel (Ni), copper (Cu), stainless steel (SUS), titanium (Ti), vanadium (V), chromium (Cr), manganese (Mn), iron (Fe), Cobalt (Co), Zinc (Zn), Molybdenum (Mo), Tungsten (W), Silver (Ag), Gold (Au), Ruthenium (Ru), Platinum (Pt), Iridium (Ir), Aluminum (Al), Metals, such as tin (Sn), bismuth (Bi), antimony (Sb), are used.

또한, 상기 커패시터의 전극은 다공성 3차원 집전체의 기공 내에 전극활물질 입자를 도전재, 결합제, 유기용매와 함께 페이스트화하여 페이스트 도포방식으로 집전체 기공 내에 충진, 건조시킨 후 80℃ - 150℃의 고온에서 롤 프레스나 평판 프레스를 사용하여 10 kg/㎠ - 100 ton/㎠의 압력으로 압착하여 전극을 제조하고 있다.In addition, the electrode of the capacitor is formed by pasting the electrode active material particles into the pores of the porous three-dimensional current collector together with a conductive material, a binder, an organic solvent, and filling and drying the pores of the current collector by a paste coating method. The electrode is manufactured by pressing at a high pressure of 10 kg / cm 2 -100 ton / cm 2 using a roll press or a flat plate press at a high temperature.

한편, 리튬전지는 리튬일차전지와 리튬이차전지로 대별할 수 있다. 리튬일차전지는 음극으로 리튬을 사용하고, 양극의 종류에 따라 Li-MnO2, Li-(CF)n, Li-SOCl2 등의 전지로 나누어진다. 리튬일차전지의 양극은 2차원 구조인 확장된 박판(expanded foil), 구멍 뚫린 박판(punched foil) 또는 기공 없는 박판을 집전체로 사용하므로, 고율 방전특성 및 이용률이 저하되는 단점이 있다.Meanwhile, lithium batteries may be roughly classified into lithium primary batteries and lithium secondary batteries. Lithium primary batteries use lithium as a negative electrode, and are divided into batteries such as Li-MnO 2 , Li- (CF) n, and Li-SOCl 2 depending on the type of the positive electrode. The cathode of the lithium primary battery uses an expanded foil, a punched foil, or a non-porous foil as a current collector, which has a two-dimensional structure, and thus has a disadvantage in that high rate discharge characteristics and utilization rates are reduced.

리튬이차전지의 경우는 음극으로 탄소계 물질을 사용하고, 양극으로 LiCoO2 또는 LiMn2O4를 사용하는 전지가 상용화되어 있다. 그러나 전지의 성능을 높이기 위하여, 전극 활물질의 이용률과 사이클 수명을 증대시키고, 고율 충방전 특성을 향상시키기 위한 새로운 전극 활물질의 제조, 전극 활물질의 표면개질, 분리막과 고분자 전해질의 성능 향상, 유기용매 전해질의 성능향상 등에 대하여 많은 연구가 이루어지고 있다.In the case of a lithium secondary battery, a battery using a carbon-based material as a negative electrode and using LiCoO 2 or LiMn 2 O 4 as a positive electrode has been commercialized. However, in order to increase the performance of the battery, the production of a new electrode active material, the surface modification of the electrode active material, the performance improvement of the membrane and polymer electrolyte, the organic solvent electrolyte to increase the utilization and cycle life of the electrode active material, and to improve the high rate charge and discharge characteristics Much research has been done on the improvement of the performance.

상용화된 리튬이온전지의 경우 음극에는 구리박판 집전체, 양극에는 알루미늄 박판 집전체가 사용되고 있으며, 리튬이온 폴리머전지의 경우 음극에는 확장된 구리 박판(expanded copper foil) 또는 구멍 뚫린 구리 박판(punched copper foil) 형태의 집전체가, 양극에는 확장된 알루미늄 박판(expanded aluminum foil) 또는 구멍 뚫린 알루미늄 박판(punched aluminum foil) 형태의 집전체가 사용되고 있다. In the case of a commercially available lithium ion battery, a copper thin current collector is used for the negative electrode and an aluminum thin current collector for the positive electrode, and an expanded copper foil or a punched copper foil is used for the negative electrode for a lithium ion polymer battery. The current collector in the form of), the current collector in the form of expanded aluminum foil (punched aluminum foil) or expanded aluminum foil (punched aluminum foil) is used for the positive electrode.

이러한 집전체들은 2차원적 집전체로서, 전극 활물질과 집전체와의 결합력을 높이기 위하여 전극 제조 시에 결합제를 많이 사용하거나, 집전체 표면을 개질 처리하여야 하거나, 전극 활물질을 두껍게 할 수 없는 단점이 있다. 이로 인하여 전극 활물질의 이용률과 사이클 수명의 한계를 드러내고 있고, 고율 충방전 특성이 다소 저조하여 이의 개선이 필요하다These current collectors are two-dimensional current collectors, and in order to increase the bonding strength between the electrode active material and the current collector, a large amount of binders are used in manufacturing the electrode, the surface of the current collector must be modified, or the electrode active material can not be thickened. have. As a result, the utilization rate and cycle life of the electrode active material are revealed, and the high rate charge / discharge characteristics are somewhat low, and improvement thereof is necessary.

등록특허 10-0559364호에는 상기한 문제를 고려하여 등록특허 10-0567393호와 동일하게 발포 금속(foamed metal), 금속 파이버(metal fiber), 다공성 금속(porous metal), 에칭된 금속(etched metal), 앞뒤로 요철화된 금속(metal) 등의 다공성 3차원 집전체로 구성된 전극과 이를 이용한 리튬 전지, 및 그 제조방법을 제안하고 있다.In consideration of the above-mentioned problem, Patent No. 10-0559364 considers a foamed metal, a metal fiber, a porous metal, and an etched metal in the same manner as in Patent No. 10-0567393. The present invention proposes an electrode composed of a porous three-dimensional current collector, such as a metal having a concave-convex recessed back and forth, a lithium battery using the same, and a method of manufacturing the same.

그러나, 상기한 종래의 금속으로 이루어진 다공성 3차원 집전체는 기공 크기가 1 ㎛~10 ㎜인 것이 사용되고 있으나, 이러한 기공 크기를 균일하게 갖는 발포 금속(foamed metal), 금속 파이버(metal fiber), 다공성 금속(porous metal), 에칭된 금속(etched metal), 앞뒤로 요철화된 금속(metal)은 재료가 금속재로 이루어져 있기 때문에 제조가 용이하지 않다. 특히, 발포 금속 또는 다공성 금속의 경우 개포형(open cell type)의 다공성 3차원 구조체는 양산성이 낮고 제조비용이 높으며, 박판의 형상으로 성형하는 것은 어려움이 있고, 체적대비 비표면적을 효과적으로 증진시키는데 한계가 있다.However, although the porous three-dimensional current collector made of the above-described conventional metal has a pore size of 1 μm to 10 mm, foamed metal, metal fiber, and porous having uniform pore sizes are used. Porous metals, etched metals, and metals that are recessed back and forth are not easy to manufacture because the material is made of a metallic material. In particular, in the case of the foamed metal or the porous metal, the open cell type porous three-dimensional structure is low in mass productivity, high in manufacturing cost, difficult to form into a thin plate shape, and effectively increases the specific surface area to volume. There is a limit.

또한, 상기한 종래의 다공성 3차원 집전체는 금속재로 이루어져 있기 때문에 마이크로 포어(micro-pore)가 잘 발달되어 있지 못하여 전해질의 침투가 용이하지 못하고 표면의 거칠기도 충분하지 못하다.In addition, since the conventional porous three-dimensional current collector is made of a metal material, the micro-pore is not well developed, so that penetration of the electrolyte is not easy and the surface roughness is not sufficient.

따라서, 본 발명은 이러한 종래기술의 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 그 목적은 고분자 물질을 방사하여 얻어진 초극세 섬유로 이루어진 3차원 다공성 폴리머 웹에 나노섬유의 기공구조를 살려 도전막을 증착 또는 전착함으로써 전기전도도가 높고, 마크로포어(macro-pore)가 잘 발달되어 전해질의 침투가 용이하게 이루어질 수 있는 다공성 폴리머 웹 집전체 및 그의 제조방법을 제공하는 데 있다.Accordingly, the present invention has been made in view of the problems of the prior art, the object of which is to deposit or electrodeposit a conductive film utilizing the pore structure of nanofibers on a three-dimensional porous polymer web made of ultra-fine fibers obtained by spinning a polymer material. The present invention provides a porous polymer web current collector and a method for manufacturing the same, which have high conductivity, and macro-pore is well developed to facilitate penetration of an electrolyte.

본 발명의 다른 목적은 도전막이 형성된 다공성 폴리머 웹을 사용하여 가요성이 우수한 다공성 폴리머 웹 집전체 및 그의 제조방법을 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide a porous polymer web current collector having excellent flexibility and a method of manufacturing the same using a porous polymer web having a conductive film formed thereon.

본 발명의 또 다른 목적은 다공성 폴리머 웹을 가요성 기재와 합지시켜 강도를 보강함에 의해 후속 공정의 취급성을 향상함과 동시에 연속 작업이 가능하여 양산성이 우수한 다공성 폴리머 웹 집전체 및 그의 제조방법을 제공하는 데 있다.Still another object of the present invention is to improve the handleability of the subsequent process by simultaneously strengthening the strength by laminating the porous polymer web with the flexible substrate and to perform continuous operation, thereby providing a porous polymer web current collector having excellent mass productivity and a method of manufacturing the same. To provide.

상기 목적들을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 양태에 따르면, 섬유 성형성 고분자 물질을 방사하여 얻어진 나노섬유로 이루어지고 미세 기공을 갖는 다공성 폴리머 웹; 및 상기 다공성 폴리머 웹에 도전성을 부여하기 위해 금속을 증착하여 형성된 도전막을 포함하는 것을 특징으로 하는 집전체를 제공한다.In order to achieve the above objects, according to an aspect of the present invention, a porous polymer web made of nanofibers obtained by spinning a fiber-forming polymer material and having fine pores; And it provides a current collector comprising a conductive film formed by depositing a metal to give conductivity to the porous polymer web.

상기 도전막은 알루미늄(Al), 구리(Cu), 은(Ag), 금(Au), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 백금(Pt), 스텐레스 스틸, 티타늄(Ti) 합금, 금속화합물 중에서 선택된 어느 하나 또는 이들의 합금을 포함한다. The conductive film is selected from among aluminum (Al), copper (Cu), silver (Ag), gold (Au), chromium (Cr), nickel (Ni), platinum (Pt), stainless steel, titanium (Ti) alloys, and metal compounds. Any one selected or alloys thereof.

취급성을 향상시키기 위하여 상기 다공성 폴리머 웹에 복합화되는 베이스 직물을 더 포함한다. The base fabric further comprises a composite of the porous polymer web to improve handleability.

상기 베이스 직물은 직물지, 부직포, 폼, 종이, 메쉬 중에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 한다. The base fabric is characterized in that any one selected from woven paper, non-woven fabric, foam, paper, mesh.

상기 집전체는 다공성 폴리머 웹의 미세기공을 막지 않는 상태로 일면에 도전막이 형성되는 것을 특징으로 한다. The current collector is characterized in that the conductive film is formed on one surface without blocking the micropores of the porous polymer web.

상기 다공성 폴리머 웹은 열압착 처리되는 것을 특징으로 한다. The porous polymer web is characterized in that the thermocompression treatment.

본 발명에 다른 양태에 따르면, 섬유 성형성 고분자 물질을 방사하여 초극세 섬유로 이루어진 미세 기공을 갖는 다공성 폴리머 웹을 형성하는 단계; 상기 다공성 폴리머 웹을 열압착하는 단계; 상기 열압착된 다공성 폴리머 웹에 도전성을 부여하기 위해 금속을 증착하여 도전막을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 집전체의 제조방법을 제공한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method for forming a porous polymer web having fine pores made of ultra-fine fibers by spinning a fiber-forming polymer material; Thermocompressing the porous polymeric web; It provides a method for producing a current collector comprising the step of forming a conductive film by depositing a metal to give conductivity to the thermo-compressed porous polymer web.

상기 섬유 성형성 고분자 물질로는 천연고분자, 합성 고분자 중에서 선택된 어느 하나 또는 이들의 혼합물을 포함한다. The fiber formable polymer material includes any one selected from natural polymers and synthetic polymers or a mixture thereof.

상기 도전막은 상기 다공성 폴리머 웹에 섬유 외주면을 부분적 또는 전면적으로 둘러싸도록 형성되는 것을 특징으로 한다. The conductive film is formed to partially or entirely surround the outer peripheral surface of the fiber in the porous polymer web.

상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 다공성 폴리머 웹 집전체는 3차원 네트워크 구조를 갖는 다공성 폴리머 웹으로 이루어짐에 따라 전기전도도가 높고, 마크로포어(macro-pore)가 잘 발달되어 전해질의 침투가 용이하게 이루어질 수 있다.As described above, the porous polymer web collector according to the present invention has a high electrical conductivity as it is made of a porous polymer web having a three-dimensional network structure, and macro-pore is well developed to facilitate penetration of the electrolyte. Can be done.

또한, 본 발명에서는 초극세 섬유상 다공성 폴리머 웹을 연속 방사한 후 열압착 공정을 거쳐 도전막을 코팅함에 따라 다공성 폴리머 웹 집전체가 얻어지므로 양산성이 우수하다.In addition, in the present invention, since the porous polymer web current collector is obtained by continuously spinning the ultra-fine fibrous porous polymer web and then performing a thermal compression process, the porous polymer web current collector is excellent in mass productivity.

도 1은 본 발명에 따른 다공성 폴리머 웹 집전체를 제조하는 공정을 개략적으로 나타낸 공정도,
도 2a 내지 도 2d는 다공성 폴리머 웹을 나타낸 사진, 각각 본 발명에 따라 다공성 폴리머 웹에 은(Ag), 구리(Cu) 및 알루미늄(Al)을 증착한 상태를 나타내는 사진,
도 3a 및 도 3b는 각각 도 2a에 도시된 다공성 폴리머 웹의 확대 사진 및 도 2b에 도시된 다공성 폴리머 웹에 은(Ag)을 증착한 집전체의 확대 사진,
도 4는 본 발명에 따른 금속증착방법을 예를 들어 개략적으로 설명하기 위한 모식도이다. 1 is a process diagram schematically showing a process of manufacturing a porous polymer web current collector according to the present invention,
2A to 2D are photographs showing porous polymer webs, respectively, showing a state in which silver (Ag), copper (Cu), and aluminum (Al) are deposited on the porous polymer web according to the present invention;
3A and 3B are enlarged photographs of the porous polymer web shown in FIG. 2A and enlarged photographs of current collectors deposited with silver (Ag) on the porous polymer web shown in FIG. 2B, respectively;
Figure 4 is a schematic diagram for schematically illustrating the metal deposition method according to the present invention, for example.

이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 다공성 폴리머 웹 집전체를 더욱 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in more detail the porous polymer web collector according to the present invention.

먼저, 도 2a 내지 도 3b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다공성 폴리머 웹 집전체(20)는 3차원 네트워크 구조를 갖는 다공성 폴리머 웹(7)을 포함한다.First, as shown in Figs. 2A to 3B, the porous polymer web current collector 20 of the present invention includes a porous polymer web 7 having a three-dimensional network structure.

상기 다공성 폴리머 웹(7)은 고분자 물질을 방사하여 초극세 섬유(5)로 이루어진 다공성 폴리머 웹을 열압착 공정을 통하여 얻어진다.The porous polymer web 7 is obtained through a thermocompression process of a porous polymer web made of ultrafine fibers 5 by spinning a polymer material.

본 발명에서 사용가능한 고분자 물질로는 전기방사가 가능한 물질로 합성 고분자나 천연고분자를 사용할 수 있으며, 상기 합성고분자 내지는 천연고분자를 단독 내지는 복합화하여 사용할 수 있으나, 특정 물질에 한정되는 것은 아니며, 전기방사에 의해 나노섬유를 형성할 수 있는 섬유 성형성 고분자 물질이면 특별한 제한은 없다. As the polymer material usable in the present invention, a synthetic polymer or natural polymer may be used as a material capable of electrospinning, and the synthetic polymer or natural polymer may be used alone or in combination, but is not limited to a specific material, and electrospinning There is no particular limitation as long as it is a fiber moldable polymer material capable of forming nanofibers.

상기 섬유성형성 고분자로는 폴리우레탄(polyurethane), PS(polystylene), PVA(polyvinylalchol), PMMA(polymethyl methacrylate), 폴리락트산(PLA: polylacticacid), PEO(polyethyleneoxide), PVAc(polyvinylacetate), PAA(polyacrylic acid), 폴리카프로락톤(PCL: polycaprolactone), PAN(polyacrylonitrile), PU(polyurethane), PAN(polyacrylnonitrile), PMMA(polymethylmethacrylate), PVP(polyvinylpyrrolidone), PVC(polyvinylchloride), Nylon, PC(polycarbonate), PEI(polyetherimide), PVdF(poly vinylidenefluoride), PEI(polyetherimide), PES(polyesthersulphone), PBI(polybenzimidazol) 중에서 단독 내지는 복합화하여 사용할 수 있다. The fibrous forming polymers include polyurethane, PS (polystylene), PVA (polyvinylalchol), PMMA (polymethyl methacrylate), polylactic acid (PLA: polylactic acid), PEO (polyethyleneoxide), PVAc (polyvinylacetate), PAA (polyacrylic) acid), polycaprolactone (PCL), polyacrylonitrile (PAN), polyurryl (PU), polyacrylnonitrile (PAN), polymethylmethacrylate (PMMA), polyvinylpyrrolidone (PVP), polyvinylpyrrolidone (PVP), polyvinylchloride (PVC), nylon (PC), PEI (polyetherimide), PVdF (poly vinylidenefluoride), PEI (polyetherimide), PES (polyesthersulphone), PBI (polybenzimidazol) can be used alone or in combination.

본 발명의 다공성 폴리머 웹 집전체(20)는 고분자 물질의 초극세 섬유로 이루어진 다공성 폴리머 웹(7)을 열압착 공정을 통하여 얻어지는 웹에 도전막을 코팅하여 사용하는 것이므로, 전기전도도가 높아 전지 또는 커패시터의 전극용 집전체로서 요구되는 특성을 만족하고 있고, 또한, 다공성 폴리머 웹(7)은 도 2a 및 도 3a에 도시된 바와 같이 초극세 섬유(5)가 3차원 네트워크(3D network) 구조를 가지고 있어 마크로포어(macro-pore)가 잘 발달되어 전해질의 침투가 용이하게 이루어질 수 있는 다공성 구조를 가지고 있다.The porous polymer web collector 20 of the present invention uses a porous polymer web 7 made of ultra-fine fibers of a polymer material by coating a conductive film on a web obtained through a thermocompression bonding process, and thus has high electrical conductivity. The porous polymer web 7 satisfies the characteristics required as the current collector for the electrode. In addition, as shown in FIGS. 2A and 3A, the porous polymer web 7 has a 3D network structure in which the ultrafine fibers 5 have a macroscopic structure. Pore (macro-pore) has a well-developed porous structure that can easily penetrate the electrolyte.

더욱이, 본 발명의 다공성 폴리머 웹 집전체는 초극세 섬유로 이루어진 웹이 탄화 열처리 공정을 거치지 않고 열압착 공정을 수행하기 때문에 쉽게 부서지거나 깨지지 않아 제조가 용이하며, 도전막을 상부로 코팅하여 도전성을 부여할 수 있다. Furthermore, the porous polymer web current collector of the present invention is easy to manufacture because the web made of ultra-fine fibers is subjected to a thermocompression process without undergoing a carbonization heat treatment process, and thus is easily broken or broken, thereby providing conductivity by coating a conductive film on top. Can be.

또한, 본 발명에서는 다공성 폴리머 웹 집전체를 사용하므로 전기전도가 3차원적으로 일어나 도전재도 적게 사용할 수 있으므로, 전극용량 및 고율 충방전 특성을 향상시킬 수 있다.In addition, in the present invention, since the porous polymer web current collector is used, the electrical conduction occurs three-dimensionally so that the conductive material can be used less, thereby improving the electrode capacity and the high rate charge / discharge characteristics.

첨부된 도 1은 본 발명에 따른 다공성 폴리머 웹 집전체를 제조하는 공정을 개략적으로 나타낸 공정도이다.1 is a process diagram schematically showing a process of manufacturing a porous polymer web current collector according to the present invention.

본 발명에 따른 다공성 폴리머 웹 집전체의 제조방법은 섬유 성형성 고분자 물질을 방사하여 초극세 섬유(5)로 이루어진 다공성 폴리머 웹(7)을 형성하는 단계(S10)와, 상기 다공성 폴리머 웹(7)을 열압착하는 단계(S20)와, 상기 열압착된 다공성 폴리머 웹(10)의 상부로 도전막을 코팅시킴에 의해 다공성 폴리머 웹 집전체(20)를 형성하는 단계(S30)를 포함한다. Method for producing a porous polymer web collector according to the present invention comprises the step of forming a porous polymer web (7) consisting of ultra-fine fibers (5) by spinning a fiber-shaped polymer material (S10), and the porous polymer web (7) Thermally compressing (S20) and forming a porous polymer web current collector 20 by coating a conductive film on the thermocompressed porous polymer web 10 (S30).

본 발명에서는 다공성 폴리머 웹을 제조할 때 도 1에 나타낸 전기방사장치를 사용한다.In the present invention, the electrospinning device shown in FIG. 1 is used when producing the porous polymer web.

본 발명의 전기방사(electrospinning) 방법은 고분자 용액이 방사되는 방사노즐(4)과 콜렉터(6) 사이에 30cm의 거리를 두고 90~120Kv의 고전압 정전기력을 인가함에 의해 콜렉터(6)에 초극세 섬유(5)가 방사되어 초극세 섬유(5)가 3D 네트워크를 형성하는 다공성 폴리머 웹(7)을 형성한다. Electrospinning method of the present invention is applied to the ultra-fine fibers (10) by applying a high voltage electrostatic force of 90 ~ 120Kv at a distance of 30cm between the spinning nozzle (4) and the collector (6) in which the polymer solution is radiated 5) is spun to form a porous polymeric web 7 in which the ultrafine fibers 5 form a 3D network.

도 1을 참고하면, 본 발명의 전기방사장치는 고분자 물질이 용매와 혼합된 방사용액이 저장되는 방사용액탱크(1)와, 고전압 발생기가 연결된 방사노즐(4)을 포함한다. Referring to FIG. 1, the electrospinning apparatus of the present invention includes a spinning solution tank 1 in which a spinning solution in which a polymer material is mixed with a solvent is stored, and a spinning nozzle 4 connected to a high voltage generator.

상기 방사노즐(4)은 일정 속도로 이동하는 컨베이어 형태의 접지된 콜렉터(6)의 상측에 배치되며, 콜렉터(6)의 진행방향에 직교방향으로 간격을 두고 다수 열로 병렬배치되어 있고, 각 열마다 다수의 방사노즐로 이루어져 있다. 단, 도 1에서는 다수의 방사노즐이 병렬배치 대신에 직렬배치구조로 도시되어 있다. 상기 방사용액탱크(1)는 믹싱 모터(2a)를 구동원으로 사용하는 교반기(2)를 내장할 수 있으며, 도시되지 않은 정량 펌프와 이송관(3)을 통하여 각 열의 방사노즐(4)에 연결되어 있다.The spinning nozzles 4 are arranged above the grounded collector 6 of a conveyor type moving at a constant speed, and are arranged in parallel in a plurality of rows at intervals orthogonal to the traveling direction of the collector 6. Each consists of a number of spinning nozzles. However, in Fig. 1, a plurality of spinning nozzles are shown in a serial arrangement instead of parallel arrangement. The spinning solution tank (1) may have a built-in agitator (2) using the mixing motor (2a) as a drive source, and is connected to the spinning nozzle (4) of each row through a metering pump (not shown) and the transfer pipe (3) It is.

다수 열의 방사노즐(4)로부터 토출되는 고분자 방사용액은 고전압 발생기에 의하여 하전된 방사노즐(4)을 통과하면서 각각 초극세 섬유(5)로 방출되어, 일정 속도로 이동하는 컨베이어 형태의 접지된 콜렉터(6) 위에 초극세 섬유가 순차적으로 축적되어 미리 설정된 두께의 다공성 폴리머 웹(7)이 형성된다. The polymer spinning solution discharged from the plurality of rows of spinning nozzles 4 passes through the spinning nozzles 4 charged by the high voltage generator and is discharged to the ultrafine fibers 5, respectively, and is a conveyor-type grounded collector moving at a constant speed ( 6) Superfine fibers are sequentially accumulated on the porous polymer web 7 of a predetermined thickness.

본 발명에서는 멀티-홀(multi-hole) 방사팩을 사용하여 각 열의 방사노즐(4)마다 전기방사 방법으로 다공성 폴리머 웹(7)을 형성한다. In the present invention, a multi-hole spin pack is used to form the porous polymer web 7 by the electrospinning method for each spin nozzle 4 of each row.

본 발명에서 사용하는 멀티-홀 방사팩 노즐(Spin pack nozzle)은 에어압을 예를 들어, 245mm/61홀일 때 0.5MPa로 설정된다. The multi-hole spin pack nozzle used in the present invention is set at 0.5 MPa when the air pressure is, for example, 245 mm / 61 holes.

본 발명에서는 다공성 폴리머 웹(7)을 형성하기 위하여 먼저 고분자 물질, 예를 들어, 섬유 성형성 고분자 물질로서 폴리아크릴로니트릴(PAN)을 용매, 예를 들어, 디메틸 포름아미드(di-methylformamide, DMF) 또는 디메틸 아세트마아미드(di-methylacetamide, DMAc)에 첨가하여 방사용액을 제조한다. In the present invention, in order to form the porous polymer web 7, first, a polyacrylonitrile (PAN) is used as a solvent, for example, dimethyl formamide (DMF) as a polymer material, for example, a fiber-forming polymer material. ) Or dimethyl acetamide (DM-Ac) to prepare a spinning solution.

이 경우, 고분자 물질을 용매에 10~17중량% 범위로 용해시켜서 방사용액을 준비하며, 필요에 따라 용매는 비등점(BP: boiling point)이 높은 것과 낮은 것을 혼합한 2성분계 용매를 사용할 수 있다. In this case, the spinning solution is prepared by dissolving the polymer material in the solvent in the range of 10 to 17% by weight, and if necessary, the solvent may be a two-component solvent mixed with a high boiling point (BP) and a low one.

한편, 상기와 같이 방사용액을 준비한 후 멀티-홀 노즐팩을 사용하여 전기방사(electrospinning) 방법으로 방사를 진행할 때 방사실 내부의 온도 및 습도는 방사되는 섬유로부터 용매의 휘발에 지대한 영향을 주게 되어 적정한 조건이 설정되지 못하는 경우 섬유 형성 유/무를 결정하게 되며, 또한 섬유의 직경과 비드의 형성 유/무가 결정된다.Meanwhile, when the spinning solution is prepared as described above, when spinning is performed using an electrospinning method using a multi-hole nozzle pack, the temperature and humidity inside the spinning chamber have a great influence on the volatilization of the solvent from the fiber being spun. If proper conditions are not established, the fiber formation or absence is determined, and the diameter of the fiber and the formation or absence of beads are determined.

상기와 같이 방사용액을 준비한 후 예를 들어, 4열의 방사노즐(4)이 배치된 멀티-홀 노즐팩을 사용하여 전기방사(electrospinning) 방법으로 방사를 진행하면 4열의 방사노즐(4)로부터 방사가 이루어지면서 일정 속도로 이동하는 컨베이어 형태의 접지된 콜렉터(6)의 상측에는 도 2a 및 도 3a에 도시된 바와 같은 다공성 폴리머 웹(7)이 형성된다. After the spinning solution is prepared as described above, for example, when spinning is performed by an electrospinning method using a multi-hole nozzle pack in which four rows of spinning nozzles 4 are arranged, spinning is performed from four rows of spinning nozzles 4. The porous polymer web 7 as shown in FIGS. 2A and 3A is formed on the upper side of the grounded collector 6 in the form of a conveyor which moves at a constant speed while forming the same.

또한, 본 발명에 따른 다공성 폴리머 웹 집전체의 제조에 사용 가능한 방사방법으로는 전기방사 이외에 다른 방사방법도 사용 가능하며, 예를 들어, 전기분사방사(electroblown spinning), 원심전기방사(centrifugal electrospinning), 에어 전기방사(AES: Air-electrospinning) 및 플래쉬 전기방사(flash-electrospinning) 등을 사용할 수 있다. In addition, as a spinning method that can be used in the production of a porous polymer web current collector according to the present invention, other spinning methods may be used, for example, electroblown spinning and centrifugal electrospinning. , Air-electrospinning (AES) and flash-electrospinning may be used.

상기 다공성 폴리머 웹(7)은 다수 열의 방사노즐(4)로부터 방사되는 0.5~2um 직경의 초극세 섬유(5)에 의해 형성된 것으로, 다수 열의 방사노즐(4)로부터 섬유의 생성과 동시에 3차원의 네트워크 구조로 융착되어 초극세 섬유(5)로 이루어진 것으로, 폴리머 웹은 초박막, 초경량으로서, 부피 대비 표면적 비가 높고, 높은 기공도를 가진다.The porous polymer web (7) is formed by ultra-fine fibers (5) having a diameter of 0.5 to 2 um radiated from a plurality of rows of spinning nozzles (4), and a three-dimensional network simultaneously with the generation of fibers from the plurality of rows of spinning nozzles (4). The polymer web is fused in a structure and made of ultrafine fibers (5). The polymer web is ultra thin and ultra light, and has a high surface area to volume ratio and high porosity.

상기와 같이 얻어진 다공성 폴리머 웹(7)은 바람직하게는 그 후 프리히터에 의한 선 건조구간(Pre-air Dry Zone)(8)을 통과하면서 다공성 폴리머 웹(7)의 표면에 잔존해 있는 용매와 수분의 양을 조절하는 공정을 거친 후 열압착 공정(S20) 및 도전막코팅 공정(S30)이 진행된다. The porous polymer web 7 obtained as described above preferably has a solvent remaining on the surface of the porous polymer web 7 while passing through a pre-air dry zone 8 by a preheater. After the process of adjusting the amount of moisture is carried out a thermal compression process (S20) and a conductive film coating process (S30).

프리히터에 의한 선 건조구간(Pre-Air Dry Zone)은 20~40℃의 에어를 팬(fan)을 이용하여 웹에 인가하여 다공성 폴리머 웹(7)의 표면에 잔존해 있는 용매와 수분의 양을 조절함에 의해 다공성 폴리머 웹(7)이 벌키(bulky)해지는 것을 조절하여 집전체의 강도를 증가시켜주는 역할과 동시에 다공성(Porosity)을 조절할 수 있게 된다. Pre-Air Dry Zone by Preheater is the amount of solvent and water remaining on the surface of porous polymer web 7 by applying air of 20 ~ 40 ℃ to web using fan. By controlling the porous polymer web 7 to control the bulky (bulky) to increase the strength of the current collector and at the same time it is possible to control the porosity (Porosity).

상기한 다공성 폴리머 웹(7)의 열압착 공정(S20)은 예를 들면, 라이네이팅, 열판 캘린더링 등을 이용해 수행한다.The thermocompression bonding step (S20) of the porous polymer web 7 is performed using, for example, lining, hot plate calendering, or the like.

그 후, 상기 열압착된 다공성 폴리머 웹(10)은 도전막 코팅 공정(S30)을 위해 전기방사된 다공성 폴리머 웹 단독 내지는 기존 소재의 베이스 직물과 복합화한 다공성 폴리머 웹을 표면처리하여 후속 공정에서 금속 증착 시에 증착 금속의 결합력을 증가시키기 위한 프라이머층을 형성시킬 수 도 있다. Subsequently, the thermocompressed porous polymer web 10 is surface-treated with the porous polymer web alone or the porous polymer web composited with the base fabric of the existing material for the conductive film coating process (S30). It is also possible to form a primer layer to increase the bonding strength of the deposited metal during deposition.

또한, 상기한 프라이머층의 표면처리 대신에 금속증착 진공챔버 내에 설치된 플라즈마(plasma) 발생장치를 이용하여 증착전에 플라즈마 처리를 행함에 의해 나노섬유 표면을 활성화할 수도 있다. 상기 플라즈마 처리에 사용되는 반응가스는 불화탄소(CF4), 아르곤(Ar), 제논(Ze), 헬륨(He), 질소(N2), 산소(O2) 중 어느 하나 또는 이들의 혼합가스를 사용할 수 있다.In addition, instead of the surface treatment of the primer layer described above, the surface of the nanofibers may be activated by performing a plasma treatment prior to deposition using a plasma generator installed in the metal deposition vacuum chamber. The reaction gas used in the plasma treatment is any one of carbon fluoride (CF 4 ), argon (Ar), xenon (Ze), helium (He), nitrogen (N 2 ), oxygen (O 2 ) or a mixed gas thereof. Can be used.

다공성 폴리머 웹에 플라즈마 처리를 실시하면, 나노섬유 표면이 활성화되어 증착될 금속물질에 대한 극성관능기(OH- 및 H+)가 부여되고, 세정 및 미세요철이 형성되어, 다공성 폴리머 웹과 후속공정에서 증착될 금속물질간의 결합력을 증대시킬 수 있다.Plasma treatment of the porous polymer web activates the nanofiber surface, imparts polar functional groups (OH − and H + ) to the metal material to be deposited, and cleans and fines are formed to form the porous polymer web and subsequent processes. It is possible to increase the bonding force between the metal materials to be deposited.

상기 다공성 폴리머 웹은 필요에 따라 폴리머 웹과 기존 소재를 이용한 베이스 직물을 복합화하여 취급성 및 상품성을 향상시킬 수 있으며, 이때 사용되는 베이스 직물로는 부직포, 직조된 직물, 고분자 폼이나 금속 폼, 종이, 금속이나 플라스틱 메쉬 등으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.The porous polymer web may improve the handling and commerciality by complexing the base fabric using the polymer web and the existing material, if necessary, the base fabric used is non-woven fabric, woven fabric, polymer foam or metal foam, paper , Metal or plastic mesh may be any one selected from the group consisting of.

상기 다공성 폴리머 웹과 베이스 직물과의 복합화는 열판 캘린더링, 핫멜트 본딩, 초음파 본딩, 라미네이팅, 심실링 테입 등이 사용가능하고, 특별한 방법에 한정되지 않으며, 폴리머 웹과 베이스 직물과의 복합화가 가능한 방법이면 모두 가능하다. The composite of the porous polymer web and the base fabric may be hot plate calendering, hot melt bonding, ultrasonic bonding, laminating, ventilating tape, and the like, and is not limited to a specific method. If it is all possible.

상기 열압착 및 표면처리된 다공성 폴리머 웹의 표면에 도전막을 형성하기 위한 금속증착은 스퍼터링(sputtering), 이온플레이팅(ion plating), 아크증착(Arc deposition), 이온빔보조증착(Ion beam assisted deposition), 저항가열식 진공증착(evaporation) 등의 방법을 사용할 수 있으며, 도 4에 저항가열식 진공증착을 실시하기 위한 저항가열식 진공증착 시스템을 예를 들어, 나타내었다.Metal deposition for forming a conductive film on the surface of the thermocompression-bonded and surface-treated porous polymer web is sputtering, ion plating, arc deposition, ion beam assisted deposition. , A method such as resistance heating vacuum evaporation can be used, and FIG. 4 shows a resistance heating vacuum evaporation system for performing resistance heating vacuum evaporation.

도 4의 저항가열식 진공증착 시스템은 진공 챔버(11) 내에 증착하고자 하는 각종 금속(metal)이나 합금물질 등의 금속증착 재료를 저항 가열하여 기상으로 증발시키기 위한 증착원료(source)(13)가 핫 플레이트(hot plate)(12)의 상부에 구비되어 있고, 증착원료(source)의 대향 부분에 기판홀더(14)가 거리를 두고 배치되어 있다. In the resistance heating vacuum deposition system of FIG. 4, a deposition source 13 for heating a metal deposition material such as metal or alloy material to be deposited in the vacuum chamber 11 to vaporize in the vapor phase is hot. It is provided in the upper part of the hot plate 12, and the board | substrate holder 14 is arrange | positioned at the opposing part of a vapor deposition source at a distance.

본 발명에서는 진공 챔버(11)의 일측 외부에 배치된 제1보빈에 증착원료(13)가 증착될 열압착 및 표면처리로 전처리된 다공성 폴리머 웹(10)이 권취되어 있으며, 상기 전처리된 다공성 폴리머 웹(10)은 진공 챔버(11) 내부의 가이드롤러(15)에 의해 가이드되어 기판홀더(14) 하부를 일정한 속도로 통과하면서 증착원료(source)(13)의 증발에 따라 전처리된 다공성 폴리머 웹(10)의 표면에 금속층의 증착이 이루어진다. 그 후, 금속층의 증착이 이루어진 다공성 폴리머 웹 집전체(20)는 진공 챔버(11)의 타측 외부로 인출되어 제2보빈에 권취가 이루어짐에 따라 연속적인 금속증착이 이루어진다.In the present invention, a porous polymer web 10 pretreated by thermocompression and surface treatment, on which a deposition material 13 is to be deposited, is wound on a first bobbin disposed outside one side of the vacuum chamber 11, and the pretreated porous polymer The web 10 is guided by the guide roller 15 inside the vacuum chamber 11 and passes through the lower portion of the substrate holder 14 at a constant speed, and is pretreated by the evaporation of the deposition source 13. The metal layer is deposited on the surface of (10). Thereafter, the porous polymer web current collector 20 in which the metal layer is deposited is drawn out to the outside of the vacuum chamber 11 and wound on the second bobbin, thereby performing continuous metal deposition.

금속층(도전막)의 원료로는 알루미늄(Al), 구리(Cu), 은(Ag), 금(Au), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 백금(Pt), 스텐레스 스틸(Stainless steel), Ti 합금, 금속화합물 등의 각종 금속이나 이들의 합금물질 등의 금속증착 재료를 사용할 수 있으며, 증착원료(source)(13)를 저항 가열하여 기상으로 증발시키고, 이렇게 기상으로 증발된 금속 물질의 입자가 전처리된 다공성 폴리머 웹(10) 표면에 외주면을 부분적 또는 전면적으로 둘러싸도록 금속 증착되어 도전막을 형성한다. As a raw material of the metal layer (conductive film), aluminum (Al), copper (Cu), silver (Ag), gold (Au), chromium (Cr), nickel (Ni), platinum (Pt), stainless steel (Stainless steel) Metal deposition materials, such as various metals such as, Ti alloys, metal compounds, and alloy materials thereof, may be used. The deposition source 13 may be resistively heated to evaporate in the vapor phase, and thus, Particles are deposited on the surface of the pretreated porous polymer web 10 to partially or entirely surround the outer circumferential surface to form a conductive film.

도 2b 내지 도 2d에는 각각 본 발명에 따라 다공성 폴리머 웹에 은(Ag), 구리(Cu) 및 알루미늄(Al)을 증착한 상태를 나타내는 사진이 도시되어 있고, 도 3b는 도 2b에 도시된 다공성 폴리머 웹에 은(Ag)을 증착한 집전체의 확대 사진이 도시되어 있다.2b to 2d are photographs showing a state in which silver (Ag), copper (Cu) and aluminum (Al) are deposited on the porous polymer web according to the present invention, respectively, and FIG. 3b is the porous shown in FIG. 2b. An enlarged photograph of a current collector in which silver (Ag) is deposited on a polymer web is shown.

이때 금속 증착된 도전막의 두께는 섬유(5)에 코팅되는 두께가 20nm-500nm가 바람직하며, 합지되는 베이스직물의 두께는 80~100㎛가 바람직하고, 다공성 폴리머 웹의 두께는 30㎛가 바람직하다.At this time, the thickness of the metal deposited conductive film is preferably 20nm-500nm, the thickness of the base fabric to be laminated, the thickness of the laminated base fabric is preferably 80 ~ 100㎛, the thickness of the porous polymer web is preferably 30㎛. .

또한, 본 발명에 따라 얻어진 초극세 섬유(5)로 이루어진 다공성 폴리머 웹(7)을 구성하는 섬유 직경은 0.5-2㎛범위이고, 두께는 20-50㎛이며, 기공도는 60~90% 범위를 갖는 것이 바람직하다. In addition, the fiber diameter constituting the porous polymer web (7) consisting of the ultra-fine fibers (5) obtained in accordance with the present invention is 0.5-2㎛ range, 20-50㎛ thickness, porosity range 60-90%. It is desirable to have.

따라서, 다공성 폴리머 웹 집전체(20)의 전체적인 두께는 50-300㎛인 것을 사용할 수 있다. Accordingly, the overall thickness of the porous polymer web current collector 20 may be 50-300 μm.

상기 폴리머 웹의 기공도가 60% 미만에서는 전극 활물질 슬러리가 코팅되기 어렵고 집전체의 반대 방향까지 슬러리가 침투되는 문제가 있으며, 기공도가 90%를 초과하게 되면 전극 활물질 슬러리가 집전체의 표면에만 코팅이 되기 때문에 3D 네트워크의 이점을 활용할 수 없는 문제가 있다.If the porosity of the polymer web is less than 60%, the electrode active material slurry is difficult to coat and the slurry penetrates to the opposite direction of the current collector. If the porosity exceeds 90%, the electrode active material slurry is formed only on the surface of the current collector. Because of the coating, there is a problem that can not take advantage of the 3D network.

상기와 같이 3차원 네트워크 구조를 갖는 다공성 폴리머 웹 집전체를 연속공정으로 제조한 후, 얻어진 다공성 폴리머 웹 집전체를 전지 크기로 절단하여 전지 또는 커패시터의 집전체로 사용하여 상기 집전체의 기공 내에 전극활물질을 충진시키면 전극이 얻어진다.After the porous polymer web current collector having a three-dimensional network structure as described above is manufactured in a continuous process, the obtained porous polymer web current collector is cut into a cell size and used as a current collector of a battery or a capacitor, and used as an electrode in the pores of the current collector. Filling the active material yields an electrode.

상기 전극은 리튬이온 이차전지, 리튬이온 고분자전지, 슈퍼 커패시터(전기이중층 커패시터(EDLC) 및 유사 커패시터(Pseudo capacitor)를 포함하는 이차전지에 적용될 수 있다. The electrode may be applied to a secondary battery including a lithium ion secondary battery, a lithium ion polymer battery, a super capacitor (electric double layer capacitor (EDLC), and a pseudo capacitor).

상기한 실시예에서는 전해질의 침투가 용이하게 이루어질 수 있도록 미세 기공을 갖는 다공성 폴리머 웹에 도전막이 미세기공을 막지 않는 상태로 일면에 형성된 구조를 예시하였으나, 필요에 따라 도전막이 미세기공을 막는 상태로 일면에 형성될 수 도 있다.In the above embodiment, a conductive film is formed on one surface of the porous polymer web having fine pores so that the electrolyte can easily penetrate therefrom, but the conductive film does not block the micropores. It may be formed on one surface.

본 발명은 리튬이온 이차전지, 리튬이온 고분자 전지, 슈퍼 커패시터, 리튬 이온 커패시터 등을 포함하는 이차전지에서 초극세 섬유로 이루어진 다공성 폴리머 웹 집전체를 사용하여 얻어지는 전극 및 전지의 제조에 적용될 수 있다. The present invention can be applied to the production of electrodes and batteries obtained by using a porous polymer web current collector made of ultra-fine fibers in a secondary battery including a lithium ion secondary battery, a lithium ion polymer battery, a super capacitor, a lithium ion capacitor, and the like.

Claims (10)

섬유 성형성 고분자 물질을 방사하여 얻어진 나노섬유로 이루어지고 미세 기공을 갖는 다공성 폴리머 웹; 및
상기 다공성 폴리머 웹에 도전성을 부여하기 위해 금속을 증착하여 형성된 도전막을 포함하는 것을 특징으로 하는 집전체.A porous polymer web composed of nanofibers obtained by spinning a fiber moldable polymer material and having micropores; And
And a conductive film formed by depositing a metal to impart conductivity to the porous polymer web. 제1항에 있어서, 상기 섬유 성형성 고분자 물질로는 천연고분자, 합성 고분자 중에서 선택된 어느 하나 또는 이들의 혼합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 집전체.The current collector of claim 1, wherein the fibrous polymer material comprises any one selected from natural polymers and synthetic polymers, or a mixture thereof. 제1항에 있어서, 상기 도전막은 알루미늄(Al), 구리(Cu), 은(Ag), 금(Au), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 백금(Pt), 스텐레스 스틸, 티타늄(Ti) 합금 중에서 선택된 어느 하나 또는 이들의 합금을 포함하는 것을 특징으로 하는 집전체.The method of claim 1, wherein the conductive film is aluminum (Al), copper (Cu), silver (Ag), gold (Au), chromium (Cr), nickel (Ni), platinum (Pt), stainless steel, titanium (Ti) A current collector comprising any one selected from the alloy or alloys thereof. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 다공성 폴리머 웹에 복합화되는 베이스 직물을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 집전체.4. The current collector of any one of claims 1 to 3, further comprising a base fabric that is composited into the porous polymeric web. 제4항에 있어서, 상기 베이스 직물은 직물지, 부직포, 폼, 종이, 메쉬 중에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 집전체.The current collector of claim 4, wherein the base fabric is any one selected from woven paper, nonwoven fabric, foam, paper, and mesh. 제5항에 있어서, 상기 집전체는 다공성 폴리머 웹의 미세기공을 막지 않는 상태로 일면에 도전막이 형성되는 것을 특징으로 하는 집전체.The current collector of claim 5, wherein the current collector has a conductive film formed on one surface thereof without blocking the micropores of the porous polymer web. 제1항에 있어서, 상기 다공성 폴리머 웹은 열압착 처리되는 것을 특징으로 하는 집전체.The current collector of claim 1, wherein the porous polymer web is thermocompressed. 섬유 성형성 고분자 물질을 방사하여 초극세 섬유로 이루어진 미세 기공을 갖는 다공성 폴리머 웹을 형성하는 단계;
상기 다공성 폴리머 웹을 열압착하는 단계;
상기 열압착된 다공성 폴리머 웹에 도전성을 부여하기 위해 금속을 증착하여 도전막을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 집전체의 제조방법.Spinning a fiber moldable polymeric material to form a porous polymeric web having micropores made of ultra-fine fibers;
Thermocompressing the porous polymeric web;
And depositing a metal to provide conductivity to the thermocompressed porous polymer web to form a conductive film. 제8항에 있어서, 상기 섬유 성형성 고분자 물질로는 천연고분자, 합성 고분자 중에서 선택된 어느 하나 또는 이들의 혼합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 집전체의 제조방법.The method of claim 8, wherein the fiber-forming polymer material comprises any one selected from natural polymers and synthetic polymers, or a mixture thereof. 제8항에 있어서, 상기 도전막은 상기 다공성 폴리머 웹에 섬유 외주면을 부분적 또는 전면적으로 둘러싸도록 형성되는 것을 특징으로 하는 집전체의 제조방법.The method of claim 8, wherein the conductive film is formed to partially or entirely surround the outer peripheral surface of the fiber in the porous polymer web.
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