KR20130135101A

KR20130135101A - 집전체, 이를 포함하는 전극 및 이차 전지

Info

Publication number: KR20130135101A
Application number: KR1020130060281A
Authority: KR
Inventors: 정승훈; 신동석; 신영준
Original assignee: 주식회사 엘지화학
Priority date: 2012-05-31
Filing date: 2013-05-28
Publication date: 2013-12-10
Also published as: KR101606958B1

Abstract

본 발명은 복수개의 관통홀이 형성된 금속호일; 및 고분자로 형성되고, 상기 관통홀을 관통하여 양단면이 압착된 체결부를 포함하는 집전체, 및 이를 포함하는 전지 및 이차전지에 대한 것이다.

Description

집전체, 이를 포함하는 전극 및 이차 전지{COLLECTOR, ELECTRODE AND SECONDARY BATTERY HAVING THE SAME}

본 발명은 집전체, 이를 포함하는 전극 및 이차 전지에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전극활물질층과의 결착력이 향상된 집전체, 이를 포함하는 전극 및 이차 전지에 관한 것이다.

최근 에너지 저장 기술에 대한 관심이 갈수록 높아지고 있다. 휴대폰, 캠코더 및 노트북 PC, 나아가서는 전기 자동차의 에너지까지 적용 분야가 확대되면서 전기화학소자의 연구와 개발에 대한 노력이 점점 구체화되고 있다. 전기화학소자는 이러한 측면에서 가장 주목을 받고 있는 분야이고, 그 중에서도 충방전이 가능한 이차 전지의 개발은 관심의 초점이 되고 있다. 최근에는 이러한 전지를 개발함에 있어서 용량 밀도 및 비에너지를 향상시키기 위하여 새로운 전극과 전지의 설계에 대한 연구 개발이 진행되고 있다.

현재 적용되고 있는 이차 전지 중에서 1990년대 초에 개발된 리튬 이차 전지는 수용액 전해액을 사용하는 Ni-MH, Ni-Cd, 황산-납 전지 등의 재래식 전지에 비해서 작동 전압이 높고 에너지 밀도가 월등히 크다는 장점으로 각광을 받고 있다.

일반적으로 리튬 이차 전지는 구리 집전체를 사용한 음극(anode)과 알루미늄 집전체를 사용한 양극(cathode), 이들 사이에 개재(介在)된 분리막을 구비한다. 상기 음극 및 양극 모두 통상적으로 전극활물질을 포함하는 전극 슬러리를 상기 집전체 상에 도포하고 건조하여 제조된다. 종래 구리, 알루미늄 등과 같은 금속호일로 이루어진 집전체를 사용하는 경우, 반복되는 충방전으로 인해 집전체로부터 전극활물질층이 박리되는 문제점이 발생하였으며, 특히 고온에서 충방전을 진행하는 경우 상기 문제점이 가속화되어 전지의 성능 저하가 야기되었다.

이에, 종래에는 전극활물질층과 집전체 간의 결착력을 향상시키기 위해, 도 1의 (a)에 도시된 바와 같이, 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVdF) 등과 같은 고분자 물질을 바인더(22)로 이용하여 전극활물질 입자들(21) 사이, 전극활물질 입자(21)와 집전체(10) 사이를 고정하고 연결시켰다. 그러나, 전지가 퇴화될수록 상기 바인더와 유사한 소재로 이루어진 분리막(30)과 전극활물질층(20) 간의 결착력은 강해지는 반면, 상기 바인더와 상이한 재료로 이루어진 집전체(10)와 전극활물질층(20) 간의 결착력은 저하되는 경향이 있다. 이와 같이, 전극의 노화로 인해 전극활물질층(20)과 집전체(10) 간의 결착력이 저하되면, 도 1의 (b)에 도시된 바와 같이, 전극활물질층(20)과 집전체(10) 사이에는 틈새가 발생하여 전극이 박리되고, 따라서 전지의 저항 증가로 인해 전지의 성능이 저하되는 문제가 발생하였다. 이러한 전극의 박리 문제는 양극보다 음극에서 보다 더 큰 문제이다. 음극의 경우, 충방전시 음극활물질의 팽창과 수축으로 인해 음극활물질층의 변형이 커서 음극활물질층과 구리 박막으로 이루어진 집전체 간의 결속력이 약해지고, 이로 인해 전극의 박리 현상이 발생하였다.

본 발명자들은 집전체로 복수개의 관통홀이 형성된 금속호일을 이용하되, 전극활물질층 내 바인더와 상용성이 있는 고분자를 상기 관통홀에 투입하고 압착시킬 경우, 상기 압착된 고분자 부위와 바인더 간의 상용성으로 인해 금속호일에 적층되는 전극활물질층의 일부 표면이 상기 고분자 부위가 결착되어 전극활물질층과 집전체 사이의 결착력을 향상시킬 수 있다는 것을 알았다. 본 발명은 이에 기초한 것이다.

*본 발명은 복수개의 관통홀이 형성되어 있고, 적어도 일면에 전극활물질층이 적층되는 금속호일; 및 고분자로 형성되고, 상기 관통홀을 관통하여 상기 전극활물질층과 접합되도록 양단면이 압착된 체결부를 포함하는 집전체를 제공한다.

또, 본 발명은 전술한 집전체; 및 상기 집전체의 일면 또는 양면에 적층되되, 상기 집전체의 체결부와 접합된 상태로 적층된 전극활물질층을 포함하는 전극을 제공한다.

또한, 본 발명은 양극, 음극, 상기 양극과 음극 사이에 개재(介在)된 분리막, 및 전해액을 포함하되, 상기 양극, 음극 또는 양(兩) 전극 모두가 전술한 전극인 것을 특징으로 하는 이차전지, 상세하게는 리튬 이차전지를 제공한다.

본 발명에 따른 집전체는 복수개의 관통홀이 형성된 금속호일을 포함하되, 고분자로 형성되고, 상기 관통홀을 관통하여 양단면이 압착된 체결부를 포함함으로써, 상기 체결부가 금속호일에 적층되는 전극활물질층의 일부 표면과 접합되어 전극활물질층과의 결착력이 향상될 수 있고, 이에 따라 전극의 박리가 최소화 또는 억제되어 전지의 내구성이 향상될 수 있다.

도 1(a)는 종래 전극의 노화 전 모습을 나타낸 그림이고, 도 1(b)는 종래 전극의 노화 후 모습을 나타낸 그림이다.
도 2는 본 발명에 따른 집전체의 사시도로서, 확대된 부분은 체결부 부분의 단면을 확대하여 나타낸 것이다.
도 3(a)는 본 발명에 따른 전극의 사시도이고, 도 3(b)는 도 3(a)의 전극을 A-A선을 따라 절단한 단면도이다.
도 4는 본 발명에의 집전체에 포함되는 금속호일의 사시도로서, 확대된 부분은 금속호일에 형성된 관통홀 부분의 단면을 확대하여 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명에 따라 체결부를 형성하는 과정을 나타낸 것이다.

이하, 본 발명에 대해 설명한다.

본 발명은 집전체로서, 복수개의 관통홀이 형성된 금속호일을 포함하되, 고분자로 형성되고, 상기 관통홀을 관통하여 양단면이 압착된 체결부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 상기 체결부가 전극활물질층 내 바인더와 상용성이 있는 고분자로 형성되기 때문에, 상기 체결부와 전극활물질층의 일부 표면은 접합될 수 있고, 이로 인해 집전체와 전극활물질층 간의 결착력이 향상될 수 있다. 따라서, 본 발명의 집전체를 이용할 경우, 전지가 반복적으로 충방전하더라도 집전체에 전극활물질층이 상기 체결부에 의해 단단히 결착되어 있기 때문에, 전극의 박리로 인한 전지의 내구성 및 성능이 저하되는 것을 방지할 수 있다.

< 집전체 >

본 발명에 따른 집전체(100)는 도 2에 도시된 바와 같이, 복수개의 관통홀(111)이 형성된 금속호일(110) 및 상기 관통홀을 관통하여 형성된 체결부(120)를 포함한다.

상기 금속호일(110)은 도 3에 도시한 바와 같이 전극활물질층(200)이 적층되는 부분으로서, 외부 도선에서 제공되는 전자를 전극활물질로 공급하기 위한 중간매질 역할과 전극 반응의 결과 생성된 전자를 모아 외부도선으로 흘려주는 전달자 역할을 한다. 이러한 금속호일(110)의 금속으로는 전도성이 높은 금속으로, 상기 전극슬러리가 용이하게 접착할 수 있고, 전지의 전압 범위에서 반응성이 없는 것이면 어느 것이라도 사용할 수 있다. 예를 들어, 구리(Cu), 금(Au), 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 철(Fe), SUS(steel use stainless), 티타늄(Ti), 이들의 합금 등이 있는데, 이에 제한되지 않는다.

상기 금속호일(110)의 두께는 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어 10 내지 20 ㎛ 일 수 있다. 구체적으로, 양극에 사용되는 알루미늄 호일의 경우 약 20㎛, 음극에 사용되는 구리 호일의 경우 약 10㎛의 두께를 갖는 것일 수 있다.

이와 같은 금속호일(110)에는 도 4에 도시된 바와 같이, 복수개의 관통홀(111)이 일정하게 또는 불규칙적으로 이격되어 있다. 다만, 복수개의 관통홀(111)이 일정하게 이격되어 있는 경우, 상기 관통홀을 관통하여 형성되는 체결부(120)도 일정하게 이격되어 형성되고, 따라서 일정하게 이격된 체결부(120)에 의해서 도 3의 전극활물질층(200)이 표면 전체적으로 균일한 결착력으로 집전체(100)에 접합되어 있을 수 있어 바람직하다.

상기 관통홀들 간의 간격은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어 5 내지 10 mm일 수 있다.

상기 관통홀의 크기(지름)는 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어 2 내지 3 mm 범위일 수 있다. 관통홀의 크기가 너무 작으면 가공이 어렵고 결착효과가 저하될 수 있으며, 관통홀의 크기가 너무 크면 관통홀 부근의 활물질이 부서질 수 있다.

이러한 관통홀의 비율은 특별히 한정되지 않으나, 1 ㎠당 1 내지 4개의 비율로 형성되어 있을 경우, 상기 관통홀을 관통하여 형성된 체결부로 인해 집전체의 역할 수행이 방해되지 않으면서, 상기 체결부가 전극활물질층을 집전체에 더 단단히 결착시킬 수 있기 때문에, 전극활물질층과 집전체 간의 결착력이 더 향상될 수 있고, 이에 따라 전지의 내구성도 더 향상될 수 있다.

상기 관통홀의 형상은 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어 원형, 사각형, 삼각형 등이 있다.

이러한 관통홀의 형성 방법은 당 분야에 알려진 금속호일에 관통홀을 형성하는 방법이라면 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 금속호일에 프레스 가공을 통해 복수개의 홀을 형성시킬 수 있고, 또는 금속호일에 감광성 필름이나 잉크를 도포하고 에칭하여 복수개의 홀을 형성시킬 수도 있다. 또한 금속호일의 제조시에 관통홀을 함께 형성시킬 수 있으며, 예를 들어 구리 호일의 경우 전기화학적 방법을 통해 관통홀을 형성시킬 수 있다.

본 발명의 집전체(100)는 고분자로 형성된 체결부(120)를 포함한다. 상기 체결부(120)는 도 2에 도시된 바와 같이, 전술한 금속호일(110)의 관통홀(111)을 관통하여 형성되어 있고, 이때 체결부의 양단면은 도 5에 도시된 바와 같이 상기 전극활물질층과 접합되도록 관통홀 부의 금속호일(110)에 압착되어 있다. 이러한 체결부(120)는 금속호일의 표면에 적층되는 전극활물질층, 특히 바인더와 결착되어 전극활물질층을 금속호일의 표면에 단단히 접착시킬 수 있다. 이로써, 전지의 반복적인 충방전에 따라 전극활물질이 팽창 및 수축을 반복되더라도 전극과 집전체 사이에 틈새가 발생하지 않고, 따라서 전극이 박리되지 않아 전지의 저항 증가로 인한 전지의 내구성 저하가 초래되는 것을 방지할 수 있다.

상기 체결부(120)의 형상은 특별히 제한되지 않으나, 리벳(rivet) 형상일 경우 체결부가 금속호일에 적층된 전극활물질층을 더 단단히 금속호일에 접합시켜 전극활물질층과 집전체(금속호일) 간의 결착력을 더 향상시킬 수 있다.

상기 체결부(120)의 두께는 특별히 한정되지 않으나, 금속호일의 두께 이상일 경우, 금속호일에 적층되는 전극활물질층의 표면과 단단히 결착될 수 있어 바람직하다. 보다 상세하게는 체결부(120)의 두께가 약 5 내지 20 ㎛일 경우, 전극활물질층의 두께 균일성을 향상시키면서, 전극활물질층을 금속호일(집전체)에 더 단단히 결착시킬 수 있다.

상기 체결부(120)를 형성할 수 있는 고분자로는 전극활물질층 내 바인더와 상용성이 있는 고분자라면 특별히 제한되지 않으며, 상세하게는 전극활물질층 내 바인더와 잘 결속될 수 있으면서 고온의 충방전시 전극과 집전체 간의 결착력을 유지시킬 수 있는 내열성 고분자일 수 있다.

상기 고분자로는, 예를 들어 폴리비닐리덴플루오라이드(PVdF), 폴리비닐리덴플루오라이드-폴리헥사플루오로프로필렌 공중합체(PVdF/HFP), 폴리비닐아세테이트, 폴리비닐알코올, 폴리비닐에테르, 폴리에틸렌, 폴리에틸렌옥사이드, 알킬화 폴리에틸렌옥사이드, 폴리프로필렌, 폴리메틸(메트)아크릴레이트, 폴리에틸(메트)아크릴레이트, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 폴리비닐클로라이드, 폴리아크릴로니트릴, 폴리비닐피리딘, 폴리비닐피롤리돈, 스티렌-부타디엔 고무, 아크릴로니트릴-부타디엔 고무, 에틸렌-프로필렌-디엔 모노머(EPDM) 고무, 술폰화 EPDM 고무, 스틸렌-부틸렌 고무, 불소 고무, 카르복시메틸셀룰로우즈(CMC), 전분, 히드록시프로필셀룰로우즈, 재생 셀룰로우즈, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상; 또는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌과 같은 올레핀계 폴리머, 유리섬유 등을 사용할 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 체결부(120)는 다양한 방법을 통해 형성될 수 있다. 예를 들어, 복수개의 관통홀이 형성되어 있는 금속호일을 준비한 다음, 상기 금속호일의 관통홀에 고분자를 투입한 후, 상기 고분자를 가열하면서 압착하면, 관통홀을 관통하여 상기 전극활물질층과 접합되도록 양단면이 압착된 체결부를 형성할 수 있는데, 이에 한정되지 않는다.

상기 가열 압착시 온도 및 압력은 특별히 제한되지 않으며, 상기 체결부의 두께가 금속호일의 두께 이상, 상세하게는 약 5 내지 20 ㎛ 범위가 되도록 상기 가열 온도 및 압착 압력을 조절하는 것이 적절하다.

<전극>

도 3(a)에 도시한 바와 같이, 본 발명의 전극(300)은 전술한 집전체(100); 및 상기 집전체에 적층된 전극활물질층(200)을 포함한다.

상기 전극활물질층(200)은 집전체(100)의 일면 또는 양면에 적층될 수 있다. 이때, 상기 전극활물질층(200)은 일부 표면이 상기 집전체(100)의 체결부(120)와 접합된 상태로 집전체(100)에 결착되어 있다. 이렇게 일부 표면이 체결부(120)에 접합된 전극활물질층(200)은 집전체(100)와의 결착력이 향상되고, 따라서 전지가 반복적으로 충방전하더라도 집전체와 전극활물질층 사이에 틈새가 발생되는 것을 최소화시킬 수 있다.

도 3(b)에 도시한 바와 같이, 상기 전극활물질층(200)은 전극활물질(210)과 바인더(220), 필요에 따라 도전제(미도시됨)를 포함한다.

상기 전극활물질 중 양극활물질로는 종래 이차 전지의 양극에 사용될 수 있는 통상적인 양극활물질이 사용 가능하며, 이의 비제한적인 예로는 LiM_xO_y(M = Co, Ni, Mn, Co_aNi_bMn_c)와 같은 리튬 전이금속 복합산화물(예를 들면, LiMn₂O₄ 등의 리튬 망간 복합산화물, LiNiO₂ 등의 리튬 니켈 산화물, LiCoO₂ 등의 리튬 코발트 산화물 및 이들 산화물의 망간, 니켈, 코발트의 일부를 다른 전이금속 등으로 치환한 것 또는 리튬을 함유한 산화바나듐 등) 또는 칼코겐 화합물(예를 들면, 이산화망간, 이황화티탄, 이황화몰리브덴 등) 등이 있다. 상세하게는 LiCoO₂, LiNiO₂, LiMnO₂, LiMn₂O₄, Li(Ni_aCo_bMn_c)O₂(0<a<1, 0<b<1, 0<c<1, a+b+c=1), LiNi_1-YCo_YO₂, LiCo_1-YO₂, LiCo_1-YMn_YO₂, LiNi_1-YMn_YO₂ (여기에서, 0≤Y≤1), Li(Ni_aCo_bMn_c)O₄(0<a<2, 0<b<2, 0<c<2, a+b+c=2), LiMn_2-ZNi_ZO₄, LiMn_2-ZCo_ZO₄ (여기에서, 0<Z<2), LiCoPO₄, LiFePO₄ 또는 이들의 혼합물 등이 있다.

상기 전극활물질 중 음극활물질로는 종래 이차 전지의 음극에 사용될 수 있는 통상적인 음극활물질이 사용 가능하며, 이의 비제한적인 예로는 리튬 합금, 카본(carbon), 석유 코크(petroleum coke), 활성화 카본(activated carbon), 그래파이트(graphite), 또는 기타 카본류 등과 같은 리튬 흡착 물질 등이 있고, 또한 리튬에 대한 전위가 2V 미만인 TiO₂, SnO₂ 또는 Li₄Ti₅O₁₂와 같은 금속 산화물도 있다.

전극활물질에 대하여 바인더는 전극활물질 100 중량부를 기준으로 1 내지 10 중량부로, 도전제는 1 내지 30 중량부로 적절히 사용할 수 있다.

사용 가능한 바인더의 예로는 폴리테트라플루오로에틸렌(polytetrafluoroethylene: PTFE), 폴리비닐리덴플루오라이드(polyvinylidene fluoride: PVdF), 폴리비닐아세테이트, 폴리에틸렌옥사이드, 폴리피롤리돈, 폴리비닐알콜, 폴리아크릴니트릴, 폴리아크릴산(polyacrylic acid, PAA), 카르복시메틸셀룰로오스(Carboxymethylcellulose, CMC), 스티렌-부타디엔 고무(SBR)과 같은 수계바인더 등이 있다.

도전제로는 일반적으로 카본블랙(carbon black)을 사용할 수 있다. 현재 도전제로 시판되고 있는 상품으로는 아세틸렌 블랙계열(Chevron Chemical Company 또는 Gulf Oil Company 제품 등). 케트젠블랙(Ketjen Black) EC 계열(Armak Company 제품 둥), 불칸(Vulcan)XC-72(Cabot Company 제품 등) 및 수퍼 P(MMM사 제품) 등이 있으며, 또한 carbon nano tube, carbon (nano) fiber 등과 같은 선형 도전제도 있다.

본 발명의 전극은 당 분야에서 알려진 통상적인 방법을 통해 형성될 수 있다. 예를 들어, 전극활물질에 바인더와 용매, 필요에 따라 도전제, 분산제를 혼합하고 교반하여 전극슬러리를 제조한 다음, 본 발명의 집전체의 일면 또는 양면에 상기 전극슬러리를 도포하고 압축한 뒤 건조하여 제조할 수 있다.

상기 전극슬러리를 집전체에 도포하는 방법은 특별히 제한되지 않는다. 예컨대, 닥터 블레이드, 침지, 솔칠 등의 방법으로 도포할 수 있으며, 도포량도 특별히 제한하지 않지만, 용매나 분산매를 제거한 후에 형성되는 전극활물질 층의 두께가 보통 0.005 내지 5 ㎜, 상세하게는 0.05 내지 2 ㎜가 되는 정도의 양일 수 있다.

용매 또는 분산매를 제거하는 방법은 특별히 제한하지 않지만, 응력집중이 발생하여 활물질 층에 균열이 발생하거나, 활물질층이 집전체로부터 박리되지 않는 정도의 속도 범위 내에서, 가능하면 신속하게 용매 또는 분산매가 휘발되도록 조정하여 제거하는 방법을 사용할 수 있다. 비제한적인 예로 50 내지 200 ℃의 진공오븐에서 0.5 내지 3일 동안 건조할 수 있다.

<이차전지>

본 발명의 전극은 전기 화학 반응을 하는 모든 소자에 이용될 수 있다. 예를 들어, 모든 종류의 일차 전지, 이차 전지, 연료 전지, 태양 전지 또는 캐퍼시터(capacitor) 등이 있는데, 이 중 이차 전지에 특히 적합하게 이용될 수 있다.

상기 이차 전지의 예로는 리튬 이온 이차 전지, 리튬 폴리머 이차 전지 또는 리튬 이온 폴리머 이차 전지 등이 있다.

이러한 이차 전지는 양극, 음극, 양(兩) 전극 사이에 개재(介在)된 분리막, 및 전해액을 포함하는데, 이때 상기 양극 및/또는 음극이 전술한 전극일 수 있다.

상기 전해액은 비수 용매와 전해질 염을 포함할 수 있다.

비수 용매는 통상적으로 비수 전해액용 비수 용매로 사용하고 있는 것이라면 특별히 제한하지 않으며, 환형 카보네이트, 선형 카보네이트, 락톤, 에테르, 에스테르 또는 케톤 등을 사용할 수 있다.

상기 환형 카보네이트의 예로는 에틸렌 카보네이트(EC), 프로필렌 카보네이트(PC), 부틸렌 카보네이트(BE) 등이 있고, 상기 선형 카보네이트의 예로는 디에틸 카보네이트(DEC), 디메틸 카보네이트(DMC), 디프로필 카보네이트(DPC), 에틸메틸 카보네이트(EMC) 및 메틸프로필 카보네이트(MPC) 등이 있다. 상기 락톤의 예로는 감마부티로락톤(GBL)이 있으며, 상기 에테르의 예로는 디부틸에테르, 테트라히드로푸란, 2-메틸테트라히드로푸란, 1,4-디옥산, 1,2-디메톡시에탄 등이 있다. 또한, 상기 에스테르의 예로는 n-메틸아세테이트, n-에틸아세테이트, 메틸 프로피오네이트, 에틸 프로피오네이트, 프로필 프로피오네이트, 부틸 프로피오네이트, 메틸 피발레이트 등이 있으며, 상기 케톤으로는 폴리메틸비닐 케톤이 있다. 이들 비수 용매는 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.

전해질 염은 통상 비수 전해질용 전해질 염으로 사용하고 있는 것이면 특별히 제한하지 않는다. 전해질 염의 비제한적인 예로는 A⁺B^-와 같은 구조의 염으로서, A⁺는 Li⁺, Na⁺, K⁺와 같은 알칼리 금속 양이온 또는 이들의 조합으로 이루어진 이온을 포함하고, B^-는 PF₆ ^-, BF₄ ^-, Cl^-, Br^-, I^-, ClO₄ ^-, AsF₆ ^-, CH₃CO₂ ^-, CF₃SO₃ ^-, N(CF₃SO₂)₂ ^-, C(CF₂SO₂)₂ ^-와 같은 음이온 또는 이들의 조합으로 이루어진 이온을 포함하는 염이다. 일 구체예로, 리튬 염을 사용할 수 있다. 이들 전해질 염은 단독으로 또는 2종 이상으로 혼합하여 사용할 수 있다.

본 발명의 이차전지는 분리막을 포함할 수 있다. 사용 가능한 분리막은 특별히 제한이 없으나, 다공성 분리막을 사용하는 것이 바람직하며, 비제한적인 예로는 폴리프로필렌계, 폴리에틸렌계 또는 폴리올레핀계 다공성 분리막 등이 있다.

본 발명의 이차 전지는 외형에 제한이 없으나, 캔을 사용한 원통형, 각형, 파우치(pouch)형 또는 코인(coin) 등이 될 수 있다.

10: 금속호일
20: 전극활물질층
21: 전극활물질 입자
22: 바인더
30: 분리막
100: 집전체
110: 금속호일
111: 관통홀
120: 체결부
200: 전극활물질층
210: 전극활물질 입자
220: 바인더
300: 전극

Claims

복수개의 관통홀이 형성되어 있고, 적어도 일면에 전극활물질층이 적층되는 금속호일; 및
고분자로 형성되고, 상기 관통홀을 관통하여 상기 전극활물질층과 접합되도록 양단면이 압착된 체결부
를 포함하는 집전체.
제1항에 있어서, 상기 체결부는 리벳 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 집전체.
제1항에 있어서, 상기 고분자는 폴리비닐리덴플루오라이드(PVdF), 폴리비닐리덴플루오라이드-폴리헥사플루오로프로필렌 공중합체(PVdF/HFP), 폴리비닐아세테이트, 폴리비닐알코올, 폴리비닐에테르, 폴리에틸렌, 폴리에틸렌옥사이드, 알킬화 폴리에틸렌옥사이드, 폴리프로필렌, 폴리메틸(메트)아크릴레이트, 폴리에틸(메트)아크릴레이트, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 폴리비닐클로라이드, 폴리아크릴로니트릴, 폴리비닐피리딘, 폴리비닐피롤리돈, 스티렌-부타디엔 고무, 아크릴로니트릴-부타디엔 고무, 에틸렌-프로필렌-디엔 모노머(EPDM) 고무, 술폰화 EPDM 고무, 스틸렌-부틸렌 고무, 불소 고무, 카르복시메틸셀룰로우즈(CMC), 전분, 히드록시프로필셀룰로우즈, 재생 셀룰로우즈, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 것을 특징으로 하는 집전체.
제1항에 있어서, 상기 체결부의 두께는 5 내지 20 ㎛ 범위인 것을 특징으로 하는 집전체.
제1항에 있어서, 상기 금속호일의 두께는 10 내지 20 ㎛ 범위인 것을 특징으로 하는 집전체.
제1항에 있어서, 상기 관통홀들 간의 간격은 5 내지 10 mm 범위인 것을 특징으로 하는 집전체.
제1항에 있어서, 상기 관통홀의 지름은 2 내지 3 mm 범위인 것을 특징으로 하는 집전체.
제1항에 있어서, 상기 관통홀은 1 ㎠당 1 내지 4 개의 비율로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 집전체.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 기재된 집전체; 및
상기 집전체의 일면 또는 양면에 적층되되, 상기 집전체의 체결부와 접합된 상태로 적층된 전극활물질층
을 포함하는 전극.
양극, 음극, 상기 양극과 음극 사이에 개재된 분리막, 및 전해액을 포함하되, 상기 양극, 음극 또는 양(兩) 전극 모두가 제9항에 기재된 전극인 것을 특징으로 하는 이차전지.
제10항에 있어서, 상기 이차전지는 리튬 이차전지인 것을 특징으로 하는 이차전지.