KR20130043122A - 집전체 - Google Patents

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KR20130043122A
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layer
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coating
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KR1020127034249A
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히토시 요코우치
마사히로 오모리
아키후미 타케다
Original Assignee
쇼와 덴코 가부시키가이샤
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Abstract

알루미늄박이나 구리박 등의 금속박의 편면 또는 양면에 도전성 카본 등의 도전성 입자와, 키토산이나 키틴 등의 결착제와, 무수 트리멜리트산이나 무수 피로멜리트산이나 1,2,3,4-부탄테트라카르복실산 등의 유기산을 포함하는 층(a)이 형성되어서 이루어지고, 도전성 입자의 피복률이 50~100%이고, 또한 층(a)의 두께가 5㎛ 이하인 집전체. 상기 집전체의 층(a)을 갖는 면에 전극활물질을 포함하는 층(b)이 형성되어서 이루어지는 전극. 상기 전극을 갖는 전기화학소자.

Description

집전체{CURRENT COLLECTOR}
본 발명은 집전체에 관한 것이다. 보다 상세하게, 본 발명은 연료전지(특허문헌 6 참조), 이차전지나 전기이중층 커패시터 등의 전기화학소자, 태양전지(특허문헌 3 참조), 터치패널(특허문헌 4 또는 5 참조), 센서(특허문헌 7 참조) 등에 사용되는 집전체에 관한 것이다.
넓은 의미의 전기화학소자로서, 리튬이온 이차전지나 니켈수소전지 등의 이차전지 및 전기이중층 커패시터나 하이브리드 커패시터 등의 커패시터가 알려져 있다. 전기화학소자의 전극은 일반적으로 집전체와 전극활물질층으로 이루어진다. 상기 전극은 통상 전극활물질과 바인더와 용매를 포함하는 도공액을 집전체에 도포하여 건조시킴으로써 제조된다.
이와 같은 이차전지나 전기이중층 커패시터 등의 내부저항 또는 임피던스를 낮추기 위해서 집전체와 전극활물질층 사이에 도전성 재료를 포함하는 층을 형성하는 것이 제안되어 있다. 예를 들면, 특허문헌 1에는 양극합제와 금속제 집전체 사이에 도전재층을 갖는 비수전해질 이차전지가 개시되어 있다. 상기 도전재층은 도전재와 카르복실메틸셀룰로오스를 포함한다. 특허문헌 2에는 두 개의 표면을 갖는 박 형상의 집전체와, 상기 집전체의 두 개의 표면 중 적어도 한 쪽의 표면에 형성된 앵커층과, 상기 앵커층 상에 형성된 전극층을 구비하고, 상기 앵커층이 도전성 카본과 바인더를 함유하고, 상기 전극층이 활물질을 함유하는 축전소자용 전극체이며, 상기 앵커층의 최대 두께를 Rmax, 상기 앵커층의 최소 두께를 Rmin이라고 했을 때 상기 앵커층의 최대 두께와 최소 두께의 차[R(R=Rmax-Rmin)]를 0.5㎛≤R≤16㎛로 하고, 또한 상기 앵커층의 최대 두께와 최소 두께를 가산한 값에 0.5를 곱한 값[d(d=(Rmax＋Rmin)/2)]을 0.5㎛≤d≤20㎛로 한 것을 특징으로 하는 축전소자용 전극체가 기재되어 있다.
일본 특허 공개 2002-042888호 공보 일본 특허 공개 2010-108703호 공보 일본 특허 공개 2002-314108호 공보 일본 특허 공개 평 6-175769호 공보 일본 특허 공개 평 7-211208호 공보 일본 특허 공개 2005-285599호 공보 일본 특허 공개 2011-195394호 공보
상기한 바와 같이, 도전성 카본 등의 도전성 입자와 바인더를 포함하는 도전성 층을 집전체의 표면에 형성하면 내부저항 또는 임피던스를 어느 정도 저하시킬 수 있다. 그러나, 고충전 용량으로 양호한 사이클 특성을 갖는 전기화학소자 등의 제조에 대한 요구가 높아지고 있어 내부저항 또는 임피던스를 더 저하시키는 것이 필요하다.
따라서, 본 발명의 목적은 전기화학소자의 내부저항이나 임피던스를 대폭적으로 낮게 할 수 있는, 낮은 관통저항치를 갖는 집전체를 제공하는 것이다.
본 발명자들은 상기 목적을 달성하기 위해서 예의 검토했다. 그 결과, 도전성 입자의 배치 상태나 도전성 입자와 바인더의 조성비에 따라 집전체의 관통저항치가 현저하게 변동하고, 내부저항이나 임피던스를 낮게 하기 위해서는 적당하지 않은 고저항의 조건 범위가 있는 것을 발견했다. 또한, 금속박의 편면 또는 양면에 도전성 입자와 결착제를 포함하는 층(a)이 형성되어서 이루어지는 집전체에 있어서, 도전성 입자의 피복률을 특정 범위로 조정하고, 또한 층(a)의 두께를 특정 범위로 함으로써 내부저항이나 임피던스가 현저하게 낮아지는 것을 발견했다. 본 발명은 이들 지견에 의거하여 더욱 검토를 반복함으로써 완성하기에 이른 것이다.
즉, 본 발명은 이하의 형태를 포함한다.
<1> 금속박의 편면 또는 양면에 도전성 입자와 결착제를 포함하는 층(a)이 형성되어서 이루어지고, 도전성 입자의 피복률이 50~100%이고, 또한 층(a)의 두께가 5㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 집전체.
<2> <1>에 있어서, 상기 결착제가 다당류 및 그 유도체로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 집전체.
<3> <1>에 있어서, 상기 결착제가 키토산, 키틴, 셀룰로오스, 및 그것들의 유도체로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 집전체.
<4> <1> 내지 <3> 중 어느 하나에 있어서, 상기 도전성 입자가 탄소질 입자인 것을 특징으로 하는 집전체.
<5> <1> 내지 <4> 중 어느 하나에 있어서, 상기 층(a)이 유기산 및 그 유도체로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 집전체.
<6> <5>에 있어서, 상기 유기산 및 그 유도체가 무수 트리멜리트산, 무수 피로멜리트산, 및 1,2,3,4-부탄테트라카르복실산으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 집전체.
<7> <1> 내지 <6> 중 어느 하나에 있어서, 상기 층(a)에 포함되는 상기 도전성 입자의 양이 30~90질량%인 것을 특징으로 하는 집전체.
<8> <1> 내지 <4> 중 어느 하나에 기재된 집전체의 제조 방법으로서, 도전성 입자, 결착제, 및 분산매를 포함하고, 전극활물질을 포함하지 않는 도공액을 금속박의 편면 또는 양면에 도포하고, 이어서 상기 분산매를 제거하기 위한 열처리를 하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 집전체의 제조 방법.
<9> <8>에 있어서, 상기 도공액이 유기산 및 그 유도체로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 집전체의 제조 방법.
<10> <8> 또는 <9>에 있어서, 상기 열처리 공정 종료시에 층(a)에 잔존하는 분산매의 양이 0.1질량% 이하인 것을 특징으로 하는 집전체의 제조 방법.
<11> <8> 내지 <10> 중 어느 하나에 있어서, 상기 분산매가 알코올류를 포함하는 것을 특징으로 하는 집전체의 제조 방법.
<12> <8> 내지 <11> 중 어느 하나에 있어서, 상기 열처리 공정에 있어서 열풍건조를 사용하는 것을 특징으로 하는 집전체의 제조 방법.
<13> <1> 내지 <7> 중 어느 하나에 기재된 집전체의 층(a)을 갖는 면에 전극활물질을 포함하는 층(b)이 형성되어서 이루어지는 것을 특징으로 하는 전극.
<14> <13>에 기재된 전극을 갖는 것을 특징으로 하는 전기화학소자(또는 축전소자).
<15> <14>에 기재된 전기화학소자(또는 축전소자)를 갖는 것을 특징으로 하는 전원 시스템.
(발명의 효과)
본 발명에 의한 집전체는 종래의 집전체에 비하여 관통저항치가 낮다. 상기 집전체를 갖는 전극을 사용하면 내부저항이나 임피던스가 낮은 전기화학소자; 태양전지; 터치패널 등이 얻어진다.
<집전체>
본 발명에 의한 집전체는 금속박과, 상기 금속박의 편면 또는 양면에 형성된 층(a)으로 이루어지는 것이다.
(금속박)
본 발명에 사용되는 금속박으로서는 구멍이 형성되어 있지 않은 박뿐만 아니라 펀칭메탈박이나 망과 같은 구멍이 형성된 박이나 다공질의 박도 사용할 수 있다. 또한, 금속박은 표면이 평활한 것이어도 좋고, 전기적 또는 화학적인 에칭 처리 등을 행함으로써 조면화된 박, 즉 에칭박이어도 좋다.
금속박의 두께는 특별히 제한은 없지만 바람직하게는 5㎛~200㎛이다. 이와 같은 두께로 함으로써 전기화학소자 등의 소정 체적 중에 차지하는 집전체의 비율을 일정 이하로 억제할 수 있고, 또한 집전체나 전극에 충분한 강도를 부여하여 핸들링성을 양호하게 할 수 있다.
금속박의 재질은 집전체의 용도에 따라 적당하게 선택할 수 있다. 집전체를 전기화학소자에 사용할 경우에는 높은 전기전도성과 높은 전기화학적 내식성을 갖는 금속을 사용할 수 있다. 예를 들면, 리튬이온 이차전지의 양극이나 전기이중층 커패시터의 전극에 사용할 경우에는 알루미늄이나 알루미늄 합금의 박이 바람직하게 사용된다. 알루미늄박의 예로서는, 순알루미늄계인 A1085재, A3003재 등의 박을 들 수 있다. 또한, 리튬이온 이차전지의 음극에 사용할 경우에는 구리나 구리 합금의 박이 바람직하게 사용된다. 구리박의 예로서는 압연 구리박이나 전해 구리박을 들 수 있다.
층(a)은 도전성 입자와 결착제를 포함하는 것이다.
(도전성 입자)
층(a)에 사용되는 도전성 입자는 전기전도성을 갖는 입자이면 특별히 제한되지 않지만 탄소 원소를 주 구성 성분으로 하는 것, 즉 탄소질 입자인 것이 바람직하다. 탄소질 입자로서는 카본블랙, 그래파이트, 기상법 탄소 섬유, 카본나노튜브, 카본나노파이버 등이 적합하다. 카본블랙의 예로서는 아세틸렌블랙이나 퍼니스블랙 등을 들 수 있다. 또한, 케첸블랙 등의 시판품을 사용할 수 있다. 이들 탄소질 입자는 1종 단독으로, 또는 2종 이상을 조합시켜서 사용할 수 있다. 탄소질 입자 이외의 도전성 입자로서는 금, 은, 구리, 니켈, 알루미늄 등의 금속의 분말, 이들 금속 분말과 탄소질 입자를 혼합한 것, 또는 탄소질 입자의 표면에 금속 분말을 코팅하여 이루어지는 것 등을 들 수 있다.
도전성 입자는 구상, 인편상, 괴상, 부정형상 등의 입자이어도 되고, 침상, 봉상, 섬유상 등의 이방형상 입자이어도 된다.
구상, 인편상, 괴상, 부정형상 등의 도전성 입자는 평균 일차 입경이 10㎚~5㎛인 것이 바람직하고, 10㎚~100㎚인 것이 보다 바람직하다. 이들 도전성 입자의 평균 일차 입경은 전자현미경을 사용하여 500~1000개의 입자의 입경을 계측하고, 이것들을 수 기준으로 평균을 냄으로써 산출된다. 또한, 구상 이외의 형상인 경우에는 최대 지름(최장 지름)을 입경으로 하고, 마찬가지로 이것들을 수 기준으로 평균을 냄으로써 평균 입경으로 한다.
이방형상의 도전성 입자는 질량당 표면적이 커 금속박이나 전극활물질 등과의 접촉 면적이 커지므로 소량의 첨가로도 금속박과 전극활물질간 또는 전극활물질간의 도전성을 높게 할 수 있다. 특히 효과적인 이방형상의 도전성 입자로서는 기상법 탄소 섬유, 카본나노튜브 또는 카본나노파이버를 들 수 있다. 기상법 탄소 섬유, 카본나노튜브 또는 카본나노파이버는 도전성 향상의 관점에서 평균 섬유 지름이 통상 0.001~0.5㎛, 바람직하게는 0.003~0.2㎛이고, 평균 섬유 길이가 통상 1~100㎛, 바람직하게는 1~30㎛이다. 또한, 평균 섬유 지름 및 평균 섬유 길이는 전자현미경을 사용하여 500~1000개의 섬유의 섬유 지름 및 섬유 길이를 계측하고, 이것들을 수 기준으로 평균을 냄으로써 산출된다.
도전성 입자는 JIS K1469에 준거해서 측정한 분체 전기저항이 5.0×10-1Ω·㎝ 이하인 것이 바람직하다.
도전성 입자는 층(a) 중에 바람직하게는 30~90질량%, 보다 바람직하게는 40~85질량%, 더욱 바람직하게는 60~80질량% 포함된다. 이것에 의해, 관통저항치가 낮고, 금속박이나 전극활물질층과의 밀착성이 우수한 층(a)을 구비한 집전체를 얻을 수 있다.
(결착제)
층(a)에 사용되는 결착제는 금속박과 도전성 입자를 결착시킬 수 있는 것이면 특별하게 한정되지 않지만 금속박과의 밀착성이나 이온 투과성이 우수한 점으로부터 다당류 및 그 유도체로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것이 바람직하다. 다당류는 단당류 또는 그 유도체가 글리코시드 결합에 의해 다수 중합한 고분자 화합물이다. 통상 10 이상의 단당류 또는 그 유도체가 중합한 것을 다당류라고 하지만, 10 이하의 단당류가 중합한 것이어도 사용할 수 있다. 다당류를 구성하는 단당류는 기본 골격으로서 수산기만을 갖는 글루코오스와 같은 통상의 단당류 이외에 카르복실기를 갖는 우론산이나, 아미노기 또는 아세틸아미노기를 갖는 아미노당이어도 된다. 다당류는 호모 다당, 헤테로 다당 중 어느 것이나 된다.
다당류의 구체예로서는 아가로오스, 아밀로오스, 아밀로펙틴, 알긴산, 이눌린, 카라기난, 키틴, 글리코겐, 글루코만난, 케라탄황산, 콜로민산, 콘드로이틴황산, 셀룰로오스, 덱스트란, 전분, 히알루론산, 펙틴, 펙틴산, 헤파란황산, 레반, 렌티난, 키토산, 풀루란, 커들란을 들 수 있다. 이들 중 키틴, 키토산, 셀룰로오스는 이온 투과성이 높으므로 바람직하다.
다당류의 유도체의 예로서는 히드록시알킬화된 다당류, 카르복시알킬화된 다당류, 황산 에스테르화된 다당류 등을 들 수 있다. 특히 히드록시알킬화된 다당류는 용매에의 분산성을 높일 수 있는 점에서 바람직하다. 히드록시알킬화 다당류는 공지의 방법으로 제조할 수 있다.
히드록시알킬키토산의 예로서는 히드록시에틸키토산, 히드록시프로필키토산, 글리세릴화키토산 등을 들 수 있다.
히드록시알킬셀룰로오스의 예로서는 히드록시에틸셀룰로오스, 히드록시프로필셀룰로오스 등을 들 수 있다.
카르복시알킬키토산의 예로서는 카르복시메틸키토산, 카르복시에틸키토산 등을 들 수 있다.
카르복시알킬셀룰로오스의 예로서는 카르복시메틸셀룰로오스, 카르복시에틸셀룰로오스 등을 들 수 있다.
다당류 이외의 결착제의 예로서는 이하의 것을 들 수 있다.
불소 함유 중합체: 폴리비닐리덴플루오라이드, 폴리테트라플루오로에틸렌, 테트라플루오로에틸렌-퍼플루오로알킬비닐에테르 공중합체, 테트라플루오로에틸렌-헥사플루오로프로필렌 공중합체, 에틸렌-테트라플루오로에틸렌 공중합체 등;
폴리(올레핀옥사이드): 폴리에틸렌옥사이드, 폴리프로필렌옥사이드, 폴리에틸렌옥사이드-프로필렌옥사이드 공중합체 등;
엘라스토머: 스티렌부타디엔 블록 공중합체, 아크릴산 변성 SBR 수지, 아라비아 고무 등;
수산기 함유 수지: 폴리비닐아세탈, 에틸렌-비닐알코올 공중합체, 변성되어 있어도 되는 폴리비닐알코올 등;
층(a)에 사용되는 결착제는 중량평균 분자량이 바람직하게는 1.0×104~2.0×105, 보다 바람직하게는 5.0×104~2.0×105이다. 중량평균 분자량이 이 범위 내에 있으면 도전성 입자를 분산시키는 성능이 높아지므로 도공액의 도포성이 양호하고, 얻어지는 층(a)의 강도가 높아진다. 중량평균 분자량은 겔투과 크로마토그래피를 이용하여 풀루란 등의 표준 샘플로 환산한 값으로서 구할 수 있다.
결착제의 사용량은 도전성 입자 100질량부에 대하여 바람직하게는 20~300질량부, 보다 바람직하게는 40~200질량부, 더욱 바람직하게는 60~100질량부이다.
(유기산)
결착제로서 다당류 또는 그 유도체를 사용할 경우, 층(a)은 카르복실산이나 술폰산 등의 유기산 및 그 유도체로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상을 더욱 포함하는 것이 바람직하다. 유기산 또는 그 유도체는 다당류 또는 그 유도체의 가교제로서 작용하여 금속박에 도전성 입자를 보다 강고하게 배치할 수 있다. 유기산 또는 그 유도체로서 바람직하게는 2가 이상인 것, 보다 바람직하게는 3가 이상인 것이 높은 가교 효과의 관점에서 사용된다. 또한, 금속박으로부터 금속을 용출시키기 어려운 점에서 카르복실산 또는 그 유도체가 바람직하게 사용된다. 카르복실산 및 그 유도체로서는 방향족 카르복실산, 쇄상 지방족 카르복실산, 지환식 카르복실산, 및 그것들의 유도체를 들 수 있다. 열 안정성의 관점에서는 방향족 카르복실산 또는 그 유도체가 바람직하다. 물에의 용해성의 관점에서는 쇄상 지방족 카르복실산 또는 그 유도체가 바람직하다. 유기산의 유도체로서는 에스테르, 산클로라이드, 산무수물 등을 들 수 있다. 가교 반응이 진행되기 쉬운 점이나 부생물이 적은 점에서 산무수물이 바람직하다.
방향족 카르복실산 및 그 유도체로서는 프탈산, 이소프탈산, 테레프탈산 등의 2가의 방향족 카르복실산 및 그 유도체; 트리멜리트산, 피로멜리트산, 비페닐테트라카르복실산, 벤조페논테트라카르복실산 등의 3가 이상의 방향족 카르복실산 및 그 유도체를 들 수 있다. 이들 방향족 카르복실산 및 그 유도체 중 무수 트리멜리트산 또는 무수 피로멜리트산이 바람직하다.
지환식 카르복실산 및 그 유도체로서는 테트라히드로프탈산, 헥사히드로프탈산, 메틸나드산, 수소화메틸나드산 등의 2가의 지환식 카르복실산 및 그 유도체; 시클로헥산1,2,4-트리카르복실산, 시클로헥산1,2,4,5-테트라카르복실산 등의 3가 이상의 지환식 카르복실산 및 그 유도체를 들 수 있다.
쇄상 지방족 카르복실산 및 그 유도체로서는 숙신산, 말레산, 타르타르산, 말산, 글루타르산, 이타콘산, 아디프산 등의 2가의 쇄상 지방족 카르복실산 및 그 유도체; 시트르산, 1,2,3,4-부탄테트라카르복실산 등의 3가 이상의 쇄상 지방족 카르복실산 및 그 유도체를 들 수 있다. 쇄상 지방족 카르복실산 및 그 유도체 중 1,2,3,4-부탄테트라카르복실산이 바람직하다.
이들 유기산 및 유기산의 유도체는 1종 단독으로, 또는 2종 이상을 조합시켜서 사용할 수 있다.
이들 유기산 및 그 유도체의 사용량은 다당류 및 그 유도체 100질량부에 대하여 바람직하게는 30~300질량부, 보다 바람직하게는 35~120질량부, 더욱 바람직하게는 40~85질량부이다.
층(a)은 금속박 표면의 일부분에 형성해도 되고, 전체면에 똑같이 형성해도 좋다. 금속박 표면의 일부분에 형성하는 형태로서는 금속박의 가장자리 부분을 제외한 중앙부에 형성하는 형태, 도트 형상, 스트라이프 형상, 망 형상, 격자(그리드) 형상, 네스팅(nesting) 형상, 소용돌이 형상 등의 패턴으로 형성하는 형태를 들 수 있다. 금속박의 면적에 대한 층(a)의 면적의 비율(AR)은 바람직하게는 50~100%, 보다 바람직하게 60~100%, 특히 바람직하게는 70~100%이다.
금속박의 면적에 대한 층(a)의 면적의 비율(AR)을 구하는 방법은 다음과 같다.
집전체 상의 층(a)의 패턴을 법선 방향으로부터 현미경 등을 통해서 저배율로 관찰하고, 3개소 이상의 시야에서 관찰상을 사진 촬영한다. 상기 사진을 화상해석처리로 2치화하고, 층(a)이 찍혀 있는 부분의 면적(Sa)과 층(a)이 찍혀 있지 않는 부분의 면적(Sb)을 구한다. 식: AR=(Sa)/(Sa＋Sb)×100으로 금속박의 면적에 대한 층(a)의 면적의 비율(AR)을 산출한다. 또한, 단순하고 큰 무늬의 패턴으로 층(a)을 형성한 경우에는 노기스 등을 사용하여 길이를 측정해 층(a)의 면적 비율(AR)을 계산으로 구해도 된다. 또한, 여기서 금속박의 면적은 층(a)을 금속박 양면에 형성했을 때 상기 양면의 면적이며, 층(a)을 금속박 편면에 형성했을 때 상기 편면의 면적이다.
금속박에 형성된 층(a)의 양은 바람직하게는 0.2~5g/㎡, 보다 바람직하게는0.5~3g/㎡, 가장 바람직하게는 1~2g/㎡이다. 이와 같은 양으로 하면 집전체의 관통저항치가 대폭 낮아지고, 이 집전체를 사용함으로써 내부저항이나 임피던스가 낮은 전기화학소자 등을 제조할 수 있다.
(층(a)의 두께)
층(a)의 두께는 5㎛ 이하, 보다 바람직하게는 4㎛ 이하, 더욱 바람직하게는 3㎛ 이하이다. 층(a)의 두께의 하한은 층(a)의 기능이 발휘되는 범위이면 특별하게 한정되지 않지만 바람직하게는 0.1㎛이다. 층(a)의 두께를 상기 범위로 하면 층(a)의 관통저항치가 작아지므로 본 발명의 집전체를 사용하여 얻어지는 전기화학소자 등의 내부저항 및 임피던스를 작게 할 수 있다.
(피복률)
본 발명의 집전체는 도전성 입자의 피복률이 50~100%, 보다 바람직하게는60~100%, 더욱 바람직하게는 70~100%이다. 상기 피복률을 상기 범위로 함으로써 집전체의 관통저항치가 작아지고, 이 집전체를 사용하여 얻어지는 전기화학소자의 내부저항이나 임피던스를 작게 할 수 있다.
도전성 입자의 피복률은 다음과 같이 해서 산출한다.
우선 집전체의 층(a)이 형성되어 있는 부분을 법선 방향으로부터 현미경 등을 통하여 고배율로 관찰하고, 3개소 이상의 시야에서 관찰상을 사진 촬영한다. 도전성 입자가 한 시야에 바람직하게는 100개 이상, 보다 바람직하게는 200개 이상, 더욱 바람직하게는 300개 이상 찍히도록 배율을 조정한다. 또한, 입자의 경계가 명확해지도록, 또한 할레이션이 생기지 않도록 광량을 조절한다. 특히 알루미늄박 등의 광을 반사하기 쉬운 재료를 사용하고 있을 경우에는 주의를 요한다. 상기 사진을 화상해석처리로 2치화하고, 도전성 입자가 찍혀 있는 부분의 면적(S1)과 도전성 입자가 찍혀 있지 않는 부분의 면적(S0)을 구한다. 층(a)의 면적에 대한 도전성 입자의 면적의 비율(S1)을 도전성 입자의 피복률[=(S1)/(S1＋S0)×100]로 했다. 2치화 처리에서는 사진 화상의 농담 레벨을 0~255로 디지털값화하고, 예를 들면 역치를 110으로 정하고, 0~109를 「흑」, 110~255를 「백」이라고 판정했다. 도전성 입자의 종류에 따라 사진상에 있어서 하얗게 찍히는 것과, 검게 찍히는 것이 있다. 예를 들면, 하얗게 찍히는 도전성 입자를 사용했을 경우에는 흰 부분의 면적이 도전성 입자의 면적이 된다.
피복률은 후술하는 바와 같이, 층(a)을 형성할 때의 분산매의 사용량, 도공액의 조제 방법, 도공액의 도포 방법 등을 변경함으로써 제어할 수 있다.
(관통저항치)
본 발명에 의한 집전체의 관통저항치는 25℃에 있어서 바람직하게는 150mΩ 이하, 보다 바람직하게는 100mΩ 이하이다.
또한, 집전체의 관통저항치는 이하와 같이 해서 측정한다. 집전체를 소정 크기의 직사각형상으로 2매 잘라내고, 그 층(a)끼리를 맞추어 접촉면이 소정의 면적, 형상이 되도록 고정한다. 집전체끼리가 접촉하고 있지 않은 각각의 단부를 AC 밀리옴미터에 결합시키고, 집전체의 교류 저항을 측정하고, 그 측정치를 관통저항치로 했다.
<집전체의 제조 방법>
본 발명의 집전체의 제조 방법은 도전성 입자, 결착제, 및 분산매를 포함하고, 전극활물질을 포함하지 않는 도공액을 금속박의 편면 또는 양면에 도포하고, 이어서 상기 분산매를 제거하기 위한 열처리를 하는 공정을 포함한다. 상기 도공액은 유기산 및 그 유도체로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상을 더 포함하고 있는 것이 바람직하다.
도공액에 사용되는 분산매는 도전성 입자, 결착제, 및 필요에 따라서 함유되는 유기산 또는 그 유도체를 분산시킬 수 있는 것이면 특별히 제한되지 않는다. 상기 분산매로서 물이나 유기 용제가 바람직하게 사용된다.
유기 용제로서는 비양성자성 극성 용매나 양성자성 극성 용매를 들 수 있다.
비양성자성 극성 용매로서는에테르류, 카보네이트류, 아미드류, 에스테르류 등을 들 수 있다. 이들 중 아미드류, 에스테르류가 바람직하다.
비양성자성 극성 용매는 도포 후 열처리 온도 이하에서 증발시키는 것이 바람직하다. 구체적으로는 상압에서의 비점이 50~300℃인 것이 바람직하고, 100~220℃인 것이 보다 바람직하다. 이와 같은 비점을 갖는 비양성자성 극성 용매를 사용하면 도공 작업 중에 도공액의 농도가 변화되기 어려우므로 소정의 두께 또는 도포량을 갖는 층(a)을 얻기 쉽다. 또한, 열처리에 의해 분산매를 충분하게 제거할 수 있다. 상기와 같은 비점을 갖는 비양성자성 극성 용매로서는 N,N-디메틸아세트아미드, N-메틸-2-피롤리돈, N-에틸-피롤리돈, γ-부틸올락톤을 들 수 있다. 이들 중 N-메틸-2-피롤리돈이 바람직하다.
한편, 양성자성 극성 용매로서는 알코올류, 다가 알코올류를 들 수 있다. 도공액에 양성자성 극성 용매를 포함하면 도공액의 집전체에 대한 습윤성을 향상시켜 피복률을 상술한 범위 내에서 균일한 것으로 할 수 있다. 양성자성 극성 용매는 도포 후 열처리 온도 이하에서 증발시키는 것이 바람직하다. 구체적으로 양성자성 극성 용매는 상압에서의 비점이 100℃ 이하인 것이 바람직하다. 바람직한 양성자성 극성 용매로서는 알코올류를 들 수 있다. 보다 바람직한 양성자성 극성 용매로서는 에탄올, 이소프로필알코올, n-프로필알코올을 들 수 있다.
도공액 중의 분산매의 양은 바람직하게는 20~99질량%, 보다 바람직하게는 65~98질량%, 더욱 바람직하게는 80~95질량%이다. 양성자성 극성 용매의 양은 특별히 제한은 없지만, 분산매의 총 질량을 기준으로 해서 바람직하게는 1~20질량%이다. 분산매의 조성을 이와 같은 값으로 함으로써 도공액이 적당한 점도가 되므로 도공 작업성이 우수하고, 도포량, 층(a)의 두께, 및 피복률을 상기 범위 내로 조정하기 쉬우며, 또한 도포면 내에서 균일하게 할 수 있다. 또한, 분산매의 사용량을 늘리면 피복률 및 두께가 작아지고, 분산매의 사용량을 줄이면 피복률 및 두께가 커진다.
도공액의 점도는 상온에서 바람직하게는 100~50000mPa·s, 보다 바람직하게는 100~10000mPa·s, 더욱 바람직하게는 100~5000mPa·s이다. 점도의 측정은 B형 점도계를 사용하고, 측정하는 점도 레인지에 적합한 로터, 회전수를 선택하여 행한다. 예를 들면, 수백mPa·s 정도의 도공액의 점도를 측정할 경우 로터 No.2, 60rpm이다.
또한, 고휘발성의 분산매 또는 저점성의 분산매를 사용했을 때에 후술하는 열처리에 있어서 도전성 입자의 급격한 응집이 일어나는 경우가 있다. 그와 같은 경우에는 분산 효과가 있는 첨가제를 첨가함으로써 응집을 억제하고, 또한 피복률을 소정의 범위로 조정할 수 있다. 이러한 첨가제로서는 프로필렌글리콜모노메틸에테르, 락트산 에틸, 락트산 부틸, 디프로필렌글리콜, 디프로필렌글리콜모노메틸에테르, 프로필렌글리콜, 프로필렌글리콜모노프로필에테르, 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜모노메틸에테르 등을 들 수 있다. 이들 중 프로필렌글리콜 또는 에틸렌글리콜이 바람직하고, 프로필렌글리콜이 특히 바람직하다.
본 발명에 사용되는 도공액은 상술한 도전성 입자, 결착제, 유기산 및 그 유도체 이외에 분산제, 증점제, 침강 방지제, 스키닝 방지제, 소포제, 정전도장성 개량제, 흘러내림 방지제, 레벨링제, 튐 방지제, 가교 촉매 등의 첨가제가 포함되어 있어도 된다. 이들 첨가제는 모두 공지의 것을 사용할 수 있고, 그 첨가량은 도전성 입자와, 결착제와, 유기산 및 그 유도체의 합계량 100질량부에 대하여 10질량부 이하인 것이 바람직하다.
도공액은 도전성 입자, 결착제, 분산매, 및 필요에 따라서 첨가되는 유기산 또는 첨가제를 혼합기를 사용하여 혼합함으로써 제조할 수 있다. 혼합기의 예로서는 볼밀, 샌드밀, 안료 분산기, 뇌궤기, 초음파 분산기, 호모지나이저, 플래너터리 믹서, 호바트 믹서 등을 들 수 있다. 도공액에 함유되는 각 성분의 혼합 순서는 특별히 제한되지 않지만 균일한 도공액을 용이하게 얻기 쉽다는 관점에서 다당류 등의 결착제와 분산매를 혼합한 액을 우선 조제하고, 이것에 도전성 입자를 첨가해서 혼합하는 것이 바람직하다.
도공액 중의 도전성 입자가 응집되어 있으면 피복률의 조정이나 도공 두께를 균일하게 하는 것이 곤란해지기 쉽다. 따라서, 도전성 입자의 응집을 적게 하기 위해서 전단력, 충격력, 전단응력 등의 기계적 시어(shear)를 이용한 분산기, 해쇄기, 분쇄기 등, 또는 초음파 조사를 이용한 분산기 등을 채용할 수 있다. 이 때 도전성 입자만을 건식으로 처리해도 되고, 도전성 입자를 적당한 분산매에 분산시켜서 습식으로 처리해도 된다. 또한, 도공액의 상태에서 처리할 수도 있다.
도공액의 금속박에의 도포 방법은 특별하게 한정되지 않는다. 예를 들면, 캐스트법, 바코터법, 딥핑법, 인쇄법 등을 들 수 있다. 이들 중 도포막의 두께를 제어하기 쉬운 점에서 바코팅, 그라비아 코팅, 그라비아리버스 코팅, 롤 코팅, 마이어바 코팅, 블레이드 코팅, 나이프 코팅, 에어나이프 코팅, 콤마 코팅, 슬롯다이아 코팅, 슬라이드다이 코팅, 딥핑 코팅이 바람직하다.
피복률을 조정하기 위한 방법으로서 그라비아 코터의 코팅 롤의 패턴 설계, 스텐실 타입이나 와이어메쉬 타입의 마스크의 사용 등을 들 수 있다. 특히 그라비아 코터는 도공 균일성 및 생산성이 우수하고, 코팅 롤의 오목부(셀)의 설계에 따라 간단하게 도공액의 전사량(도포량)이나 도포 위치를 변경할 수 있으므로 바람직하다. 코팅 롤의 셀의 설계는 특별히 제한은 없고, 원하는 피복률이나 도포량이 되도록 형상, 배열, 깊이, 및 용적의 조정을 할 수 있다. 예를 들면, 셀의 형상에 관해서는 피라미드형, 격자형, 사선형, 사다리꼴형, 귀갑형, 로트플로우형 등을 들 수 있고, 이들 중에서 1종 또는 2종 이상을 복합하여 코팅 롤에 배열시킬 수 있고, 또한 규칙적 또는 불규칙하게 배열시킬 수도 있다. 예를 들면, 격자 형상의 셀에 있어서는 격자 홈의 폭이나 깊이를 설계함으로써 도포되는 범위 또는 피복률을 조정할 수 있다.
또한, 그라비아 코터의 인쇄 방식에 특별히 제한은 없고, 다이렉트 방식, 리버스 방식, 오프셋 방식 등을 들 수 있다. 또한, 층(a)은 1회의 도공으로 형성할 수 있고, 복수회의 도공으로 형성할 수도 있다. 복수회 도공할 때에는 코팅 롤을 바꾸어서 도공 패턴을 변경할 수도 있다.
도공액의 도포는 금속박의 편면 또는 양면에 행할 수 있다. 금속박 양면에의 도포는 편면씩 순차적으로 행할 수 있고, 양면 동시에 행할 수도 있다.
열처리는 분산매를 제거하기 위해서 행해진다. 열처리의 방법은 특별히 제한되지 않지만 열풍에 의한 방법이 보다 바람직하다. 열처리 온도는 바람직하게는 100~300℃, 보다 바람직하게는 120~250℃이다. 가열 시간은 바람직하게는 10초간~10분간이다. 이와 같은 조건으로 가열하면 생산성을 유지하면서 가교 반응이 충분하게 진행되지 않거나, 도공액 중의 유기 성분이 분해되거나 하는 우려를 경감하고, 또한 층(a)의 도포량, 두께, 피복률의 면내 균일성을 향상시킬 수 있다. 또한, 이와 같은 조건으로 가열함으로써 층(a) 중에 잔존하는 분산매를 감소시켜 집전체의 관통저항치에 악영향을 미치지 않도록 할 수 있다. 열처리시에 있어서 층(a)을 롤이나 평판으로 프레싱해도 된다.
층(a)에 잔존하는 분산매의 양은 바람직하게는 0.1질량% 이하이다. 분산매의 잔량의 측정 방법은 특별히 제한되지 않지만 가스 크로마토그래피에 의해 특정 분산매에 적합한 컬럼을 사용함으로써 정량 검출이 가능하다. 예를 들면, N-메틸-2-피롤리돈의 경우 헤드스페이스 샘플러(퍼킨엘머제 TurbomatrixATD)에 질량 기지의 집전체 샘플을 주입하고, 250℃에서 30분간 가열함으로써 잔존 분산매를 기화시킨다. 이어서 헤드스페이스 샘플러로부터 소정량의 기화 가스를 샘플링하고, 가스 크로마토그래피(퍼킨엘머제 Clarus500GC/MS) 내에 셋팅된 컬럼(배리언제 VF-WAXms)에 도입하고, 240℃까지 승온시킴으로써 정량 분석한다.
≪전극≫
본 발명의 전극은 상술한 집전체의 층(a)을 갖는 면에 전극활물질을 포함하는 층(b)이 형성되어서 이루어지는 것이다.
전극활물질층(b)에 사용되는 재료 및 전극활물질층(b)의 형성 방법에 특별히 제한은 없고, 리튬이온 이차전지, 전기이중층 커패시터, 하이브리드 커패시터 등의 제조에 있어서 사용되고 있는 공지의 재료 및 방법을 채용할 수 있다.
집전체는 상기 이외의 전기화학소자의 전극에 사용해도 되고, 태양전지, 터치패널, 센서 등의 전극에 사용할 수도 있다.
≪전기화학소자(또는 축전소자)≫
본 발명의 전기화학소자(또는 축전소자)는 상술한 전극을 갖는 것이다. 상기 전기화학소자는 통상 세퍼레이터 및 전해질을 더 갖는다. 전기화학소자에 있어서의 전극은 양극 및 음극의 양쪽이 본 발명에 의한 전극이어도 좋고, 어느 한 쪽이 본 발명에 의한 전극이고 다른 쪽이 본 발명 이외의 전극이어도 좋다. 세퍼레이터는 리튬이온 배터리 등의 이차전지, 전기이중층 커패시터, 하이브리드 커패시터 등에 있어서 사용되는 것이면 특별히 제한되지 않고, 전해질로서 고체 전해질을 사용할 경우는 생략할 수도 있다. 전해질로서는 리튬이온 배터리 등의 이차전지, 전기이중층 커패시터, 하이브리드 커패시터 등에 있어서 사용되는 것이면 특별히 제한되지 않고, 전해액, 겔 전해질, 폴리머 전해질, 무기 고체 전해질, 또는 용융염 전해질 중 어느 것이나 좋다.
전기화학소자는 전원 시스템에 적용할 수 있다. 그리고, 이 전원 시스템은 자동차; 철도, 선박, 항공기 등의 수송 기기; 휴대전화, 휴대 정보단말, 휴대 전자계산기 등의 휴대 기기; 사무 기기; 태양광 발전 시스템, 풍력 발전 시스템, 연료전지 시스템 등의 발전 시스템; 등에 적용할 수 있다.
실시예
다음에 실시예 및 비교예를 나타내고, 본 발명을 더욱 구체적으로 설명한다. 또한, 본 발명은 본 실시예에 의해 그 범위가 제한되는 것은 아니다. 본 발명에 의한 집전체, 전극, 전기화학소자, 전원 시스템, 터치패널, 및 태양전지는 본 발명의 요지를 변경하지 않는 범위에 있어서 적당하게 변경해서 실시할 수 있다.
집전체의 특성을 이하의 방법으로 측정했다.
(관통저항치)
집전체를 폭 20㎜, 길이 100㎜ 사이즈로 2매 잘라냈다. 잘라낸 2매를 도공면끼리 마주 보도록 접촉시켰다. 그 접촉면이 20㎜×20㎜가 되도록 조정하고, 염화비닐판 상에 두었다. 2매의 집전체가 접촉하고 있는 부분에 하중 1㎏/㎠를 가해서 상기 접촉 부분을 고착시켰다. 집전체끼리가 접촉하고 있지 않은 각각의 단부를 AC 밀리옴미터에 결합시키고, 집전체의 관통저항치(교류 저항)를 측정했다.
(피복률)
집전체를 5㎜×5㎜ 정도로 잘라냈다. 현미경(키엔스사제, 제품명 VHX-900)을 통하여 배율 2000배에서 입자가 100개 이상 찍힌 사진을 촬영했다. 또한, 입자의 경계가 명확해지도록, 또한 할레이션이 생기지 않도록 광량을 조절했다. 상기 사진을 화상 해석 소프트(키엔스사제, 제품명: 입자 해석 어플리케이션 VH-H1G1)로 2치화 처리를 행하고, 도전성 입자의 면적을 화상 전체의 면적으로 나눔으로써 피복률을 구했다. 또한, 2치화 처리에서는 사진 화상의 농담 레벨을 0~255로 디지털값화하고, 110을 역치로 정하고, 0~109를 「흑」, 110~255를 「백」이라고 판정했다. 이와 같이 하여 「백」의 부분의 면적을 구했다. 본 실시예에서는 「백」의 부분의 면적이 도전성 입자의 면적이다.
(두께)
층(a)이 형성되어 있는 부분과 층(a)이 형성되어 있지 않은 부분을 마이크로미터로 각각 측정하고, 그 차분을 구함으로써 층(a)의 두께를 구했다.
(도공액 및 집전체의 제조)
(실시예 1~6)
표 1에 나타내는 처방에 따라서 원재료를 디졸버 타입의 교반기에 넣고, 회전수 300rpm으로 10분간 혼합했다. 이어서, 호모지나이저[이에다보에끼(주)제, 제품명 PRO200]를 사용하여 20000rpm으로 30초간 처리하고, 분산매 중에 도전성 입자 등이 균일하게 분산된 도공액을 얻었다.
알칼리 세정된 A1085재로 이루어지는 두께 30㎛인 알루미늄박을 준비했다. 어플리케이터를 사용하여 상기 알루미늄박의 양면[탭 장착부를 제외한다]에 상기 도공액을 캐스팅법에 의해 도공했다. 그 후 180℃에서 3분간 열처리하여 건조시켜서 집전체 1~6을 얻었다. 얻어진 집전체의 특성을 표 1에 나타낸다.
Figure pct00001
(비교예 1~5)
원재료 처방을 표 2에 나타내는 것으로 변경한 것 이외에는 실시예 1과 같은 수법으로 도공액을 얻고, 상기 도공액을 이용하여 집전체 a~e를 얻었다. 얻어진 집전체의 특성을 표 2에 나타낸다.
(비교예 6)
원재료 처방을 표 2에 나타내는 것으로 변경하고, 호모지나이저 처리를 행하지 않은 것 이외에는 실시예 1과 같은 방법으로 도공액을 얻고, 상기 도공액을 이용하여 집전체 f를 얻었다. 얻어진 집전체의 특성을 표 2에 나타낸다.
표 1 및 2에 나타내는 바와 같이, 본 발명에 의한 집전체는 관통저항치가 낮고, 전기화학소자용 집전체로서 적합한 것을 알 수 있다.
Figure pct00002
(리튬이온전지의 제조 및 평가)
(실시예 7~12, 비교예 7~12)
실시예 1~6 및 비교예 1~6에서 얻어진 집전체를 10㎝×10㎝의 크기로 잘라냈다. 코발트산 리튬[니폰카가쿠코교(주)제, 상품명 셀시드C] 95질량부, 아세틸렌블랙[덴키카가쿠코교(주)제, 상품명 덴카블랙(분상품)] 2질량부, 폴리불화비닐리덴[(주)쿠레하제, 상품명 KF폴리머 #1120] 3질량부, 및 N-메틸-2-피롤리돈(공업용 그레이드) 95질량부를 혼합해서 슬러리를 얻었다. 이 슬러리를 잘라낸 집전체의 양면[탭 장착부를 제외한다]에 도포했다. 그 후 건조시키고, 프레스해서 편면 50㎛ 두께의 양극활물질층을 형성시켰다. 이것을 양극으로 했다.
한편, 인조 흑연[쇼와덴코(주)제, 상품명 SCMG-AR] 94질량부, 아세틸렌블랙[덴키카가쿠코교(주)제, 상품명 덴카블랙(분상품)] 1질량부, 폴리불화비닐리덴[(주)쿠레하제, 상품명 KF폴리머 #9130] 5질량부, 및 N-메틸-2-피롤리돈(공업용 그레이드) 94질량부를 혼합해서 슬러리를 얻었다. 이 슬러리를 10㎛ 두께의 전해 구리박의 양면[탭 장착부를 제외한다]에 도포하고, 건조시키고, 프레스해서 편면 55㎛ 두께의 음극활물질층을 형성시켰다. 이것을 음극으로 했다.
양극과 음극 사이에 세퍼레이터(POLYPORE International, Inc.제, 상품명 Celgard2500)를 넣고, 설계 용량 1Ah에 필요한 매수를 교대로 적층했다. 양극의 비도공부에 알루미늄탭 전극을, 음극의 비도공부에 니켈탭 전극을 각각 초음파용접기로 장착했다. 이것들을 주머니 형상의 알루미늄 라미네이트 포장재에 넣고, 60℃의 진공건조기로 수분을 제거했다. 그 후 유기 전해액으로서 LiPF6 용액(키시다카가쿠제)을 주입하고, 진공 분위기에서 24시간 함침시켰다. 알루미늄 라미네이트 포장재의 개구부를 진공 실러로 밀봉함으로써 리튬이온 이차전지를 제조했다.
얻어진 리튬이온 이차전지의 내부저항을 임피던스 미터를 이용하여 AC 임피던스법으로 측정 주파수 1㎑에서 측정했다.
얻어진 리튬이온 이차전지의 사이클 특성을 다음과 같은 방법으로 평가했다. 충방전 장치[토요시스템(주)제]를 사용하여 전류 레이트를 0.2C, 2C, 20C로 순서대로 변경하고, 각각에 있어서의 200사이클 후의 용량을 측정했다. 0.2C에 있어서의 용량을 기준으로 하여 2C 및 20C에 있어서의 용량 유지율을 산출했다. 또한, 커트 전압은 2.7~4.2V이고 SOC는 100%로 해서 측정했다. 결과를 표 3에 나타낸다.
표 3에 나타내는 바와 같이 본 발명의 집전체를 이용하여 제조된 리튬이온 이차전지는 내부저항이 작고, 사이클 특성도 뛰어난 것을 알 수 있다.
Figure pct00003
(전기이중층 커패시터의 제조 및 평가)
(실시예 13~18, 비교예 13~18)
활성탄[쿠라레이케미칼(주)제, 상품명 YP-50F] 100질량부, 아세틸렌블랙[덴키카가쿠코교(주)제, 상품명 덴카블랙(분상품)] 5질량부, 스티렌부타디엔 고무[니폰에이앤드엘(주)제, 상품명 나르스타 SR-103] 7.5질량부, 카르복시메틸셀룰로오스[다이셀파인켐(주)제, 상품명 CMC DN-10L] 2질량부, 및 순수 200질량부를 혼합해서 페이스트를 얻었다. 이 페이스트를 실시예 1~6 및 비교예 1~6에서 얻어진 집전체에 도포하고, 건조시키고, 프레싱하여 편면 두께 80㎛인 전극층을 형성시켰다. 이것을 전기이중층 커패시터용 전극으로 했다.
전기이중층 커패시터용 전극을 직경 20㎜φ로 2매 구멍을 뚫었다. 세퍼레이터[니폰코도시코교(주)제, 상품명 TF40]를 사이에 끼워서 2매의 전극을 포개어 평가용 커패시터 용기에 넣었다. 유기 전해액[토야마야쿠힝코교(주)제 상품명 LIPASTE-P/EAFIN(1몰/리터)]을 상기 용기에 주입하여 전극 등을 침지시켰다. 마지막으로 용기에 뚜껑을 덮어 평가용 전기이중층 커패시터를 제작했다.
얻어진 전기이중층 커패시터의 임피던스는 임피던스 측정기[기쿠스이덴시코교(주)제, 상품명 PAN110-5AM]를 사용하여 1㎑의 조건에서 측정했다.
얻어진 전기이중층 커패시터의 전기 용량은 다음과 같이 해서 측정했다. 충방전 시험 장치[호쿠토덴코(주)제, 상품명 HJ-101SM6]를 사용하여 전류 밀도 1.59㎃/㎠로 0~2.5V에서 충방전을 행했다. 2회째의 정전류 방전시에 측정한 방전 곡선으로부터 전기이중층 커패시터의 셀당의 전기 용량(F/셀)을 산출했다. 용량 유지율(%)을 (50사이클째의 전기 용량)/(2사이클째의 전기 용량)×100으로 해서 산출했다. 결과를 표 4에 나타낸다.
Figure pct00004
표 4에 나타내는 바와 같이, 본 발명의 집전체를 사용하여 제작된 전기이중층 커패시터는 임피던스가 낮고, 사이클 특성이 뛰어난 것을 알 수 있다.

Claims (15)

  1. 금속박의 편면 또는 양면에 도전성 입자와 결착제를 포함하는 층(a)이 형성되어서 이루어지고, 도전성 입자의 피복률이 50~100%이고, 또한 층(a)의 두께가 5㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 집전체.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 결착제는 다당류 및 그 유도체로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 집전체.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 결착제는 키토산, 키틴, 셀룰로오스, 및 그것들의 유도체로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 집전체.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 도전성 입자는 탄소질 입자인 것을 특징으로 하는 집전체.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 층(a)은 유기산 및 그 유도체로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 집전체.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 유기산 및 그 유도체는 무수 트리멜리트산, 무수 피로멜리트산, 및 1,2,3,4-부탄테트라카르복실산으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 집전체.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 층(a)에 포함되는 상기 도전성 입자의 양은 30~90질량%인 것을 특징으로 하는 집전체.
  8. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 기재된 집전체의 제조 방법으로서:
    도전성 입자, 결착제, 및 분산매를 포함하고, 전극활물질을 포함하지 않는 도공액을 금속박의 편면 또는 양면에 도포하고, 이어서 상기 분산매를 제거하기 위한 열처리를 하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 집전체의 제조 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 도공액은 유기산 및 그 유도체로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 집전체의 제조 방법.
  10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
    상기 열처리 공정 종료시에 층(a)에 잔존하는 분산매의 양은 0.1질량% 이하인 것을 특징으로 하는 집전체의 제조 방법.
  11. 제 8 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 분산매가 알코올류를 포함하는 것을 특징으로 하는 집전체의 제조 방법.
  12. 제 8 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 열처리 공정에 있어서 열풍건조를 사용하는 것을 특징으로 하는 집전체의 제조 방법.
  13. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 기재된 집전체의 층(a)을 갖는 면에 전극활물질을 포함하는 층(b)이 형성되어서 이루어지는 것을 특징으로 하는 전극.
  14. 제 13 항에 기재된 전극을 갖는 것을 특징으로 하는 전기화학소자.
  15. 제 14 항에 기재된 전기화학소자를 갖는 것을 특징으로 하는 전원 시스템.
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