KR20140051325A - 집전체, 전극 구조체, 비수전해질 전지 및 축전 부품 - Google Patents
집전체, 전극 구조체, 비수전해질 전지 및 축전 부품 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20140051325A KR20140051325A KR1020147004362A KR20147004362A KR20140051325A KR 20140051325 A KR20140051325 A KR 20140051325A KR 1020147004362 A KR1020147004362 A KR 1020147004362A KR 20147004362 A KR20147004362 A KR 20147004362A KR 20140051325 A KR20140051325 A KR 20140051325A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- conductive
- resin layer
- resin
- current collector
- electrode structure
- Prior art date
Links
- 239000011255 nonaqueous electrolyte Substances 0.000 title claims description 22
- 238000003860 storage Methods 0.000 title description 12
- 230000005611 electricity Effects 0.000 title 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims abstract description 134
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims abstract description 134
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims abstract description 36
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 33
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 30
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 30
- 239000004925 Acrylic resin Substances 0.000 claims abstract description 24
- 229920000178 Acrylic resin Polymers 0.000 claims abstract description 24
- 230000004044 response Effects 0.000 claims abstract description 24
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 19
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 19
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000011149 active material Substances 0.000 claims description 22
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 claims description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 9
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 9
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 8
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 22
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 abstract description 22
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 32
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 26
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 25
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 20
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 19
- 208000028659 discharge Diseases 0.000 description 16
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 15
- 229920000877 Melamine resin Polymers 0.000 description 14
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 14
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 14
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 13
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 239000004640 Melamine resin Substances 0.000 description 10
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 10
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 2-Propenoic acid Natural products OC(=O)C=C NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 229930182556 Polyacetal Natural products 0.000 description 9
- 239000006230 acetylene black Substances 0.000 description 9
- -1 acrylic ester Chemical class 0.000 description 9
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 9
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 9
- 229920006324 polyoxymethylene Polymers 0.000 description 9
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 8
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 8
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 7
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 7
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 7
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 6
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 6
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 6
- ZWEHNKRNPOVVGH-UHFFFAOYSA-N 2-Butanone Chemical compound CCC(C)=O ZWEHNKRNPOVVGH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N Ethylene carbonate Chemical compound O=C1OCCO1 KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-N Methacrylic acid Chemical compound CC(=C)C(O)=O CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 description 5
- 229920006243 acrylic copolymer Polymers 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 5
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 5
- SMZOUWXMTYCWNB-UHFFFAOYSA-N 2-(2-methoxy-5-methylphenyl)ethanamine Chemical compound COC1=CC=C(C)C=C1CCN SMZOUWXMTYCWNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- NLHHRLWOUZZQLW-UHFFFAOYSA-N Acrylonitrile Chemical compound C=CC#N NLHHRLWOUZZQLW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- BAPJBEWLBFYGME-UHFFFAOYSA-N Methyl acrylate Chemical compound COC(=O)C=C BAPJBEWLBFYGME-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 4
- 239000011889 copper foil Substances 0.000 description 4
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- JDSHMPZPIAZGSV-UHFFFAOYSA-N melamine Chemical compound NC1=NC(N)=NC(N)=N1 JDSHMPZPIAZGSV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000007773 negative electrode material Substances 0.000 description 4
- 125000000449 nitro group Chemical group [O-][N+](*)=O 0.000 description 4
- 239000007774 positive electrode material Substances 0.000 description 4
- 229920003048 styrene butadiene rubber Polymers 0.000 description 4
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 4
- 229920002134 Carboxymethyl cellulose Polymers 0.000 description 3
- 229910013870 LiPF 6 Inorganic materials 0.000 description 3
- SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N N-Methylpyrrolidone Chemical compound CN1CCCC1=O SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000002174 Styrene-butadiene Substances 0.000 description 3
- 239000001768 carboxy methyl cellulose Substances 0.000 description 3
- 235000010948 carboxy methyl cellulose Nutrition 0.000 description 3
- 239000008112 carboxymethyl-cellulose Substances 0.000 description 3
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 3
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 3
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 3
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 3
- 239000003273 ketjen black Substances 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 3
- 229920000098 polyolefin Polymers 0.000 description 3
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 description 3
- SEACXNRNJAXIBM-UHFFFAOYSA-N triethyl(methyl)azanium Chemical class CC[N+](C)(CC)CC SEACXNRNJAXIBM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- HRPVXLWXLXDGHG-UHFFFAOYSA-N Acrylamide Chemical compound NC(=O)C=C HRPVXLWXLXDGHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 2
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 2
- 229910012851 LiCoO 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-M Methacrylate Chemical compound CC(=C)C([O-])=O CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- VVQNEPGJFQJSBK-UHFFFAOYSA-N Methyl methacrylate Chemical compound COC(=O)C(C)=C VVQNEPGJFQJSBK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 2
- 125000003368 amide group Chemical group 0.000 description 2
- IISBACLAFKSPIT-UHFFFAOYSA-N bisphenol A Chemical compound C=1C=C(O)C=CC=1C(C)(C)C1=CC=C(O)C=C1 IISBACLAFKSPIT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PXKLMJQFEQBVLD-UHFFFAOYSA-N bisphenol F Chemical compound C1=CC(O)=CC=C1CC1=CC=C(O)C=C1 PXKLMJQFEQBVLD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 125000000484 butyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 2
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 description 2
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 2
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 description 2
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000013329 compounding Methods 0.000 description 2
- 239000011231 conductive filler Substances 0.000 description 2
- UQOULBWSWCWZJC-UHFFFAOYSA-N ethene;methyl hydrogen carbonate Chemical compound C=C.COC(O)=O UQOULBWSWCWZJC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000002596 lactones Chemical class 0.000 description 2
- FQPSGWSUVKBHSU-UHFFFAOYSA-N methacrylamide Chemical compound CC(=C)C(N)=O FQPSGWSUVKBHSU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 239000004745 nonwoven fabric Substances 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 239000005011 phenolic resin Substances 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- WBODDOZXDKQEFS-UHFFFAOYSA-N 1,2,3,4-tetramethyl-5-phenylbenzene Chemical group CC1=C(C)C(C)=CC(C=2C=CC=CC=2)=C1C WBODDOZXDKQEFS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- JIGUQPWFLRLWPJ-UHFFFAOYSA-N Ethyl acrylate Chemical compound CCOC(=O)C=C JIGUQPWFLRLWPJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910013063 LiBF 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010707 LiFePO 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910014689 LiMnO Inorganic materials 0.000 description 1
- CNCOEDDPFOAUMB-UHFFFAOYSA-N N-Methylolacrylamide Chemical compound OCNC(=O)C=C CNCOEDDPFOAUMB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000020 Nitrocellulose Substances 0.000 description 1
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 1
- 229920002125 Sokalan® Polymers 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- DHKHKXVYLBGOIT-UHFFFAOYSA-N acetaldehyde Diethyl Acetal Natural products CCOC(C)OCC DHKHKXVYLBGOIT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000002777 acetyl group Chemical class [H]C([H])([H])C(*)=O 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N alumane Chemical class [AlH3] AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001408 amides Chemical class 0.000 description 1
- CQEYYJKEWSMYFG-UHFFFAOYSA-N butyl acrylate Chemical compound CCCCOC(=O)C=C CQEYYJKEWSMYFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 238000003851 corona treatment Methods 0.000 description 1
- 238000005238 degreasing Methods 0.000 description 1
- GYZLOYUZLJXAJU-UHFFFAOYSA-N diglycidyl ether Chemical compound C1OC1COCC1CO1 GYZLOYUZLJXAJU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- SUPCQIBBMFXVTL-UHFFFAOYSA-N ethyl 2-methylprop-2-enoate Chemical compound CCOC(=O)C(C)=C SUPCQIBBMFXVTL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920005648 ethylene methacrylic acid copolymer Polymers 0.000 description 1
- 230000007717 exclusion Effects 0.000 description 1
- 238000002270 exclusion chromatography Methods 0.000 description 1
- 239000006232 furnace black Substances 0.000 description 1
- 150000004676 glycans Chemical class 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
- 229920000554 ionomer Polymers 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 125000000959 isobutyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])(C([H])([H])[H])C([H])([H])* 0.000 description 1
- 238000004898 kneading Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000002931 mesocarbon microbead Substances 0.000 description 1
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000002496 methyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 description 1
- 239000011859 microparticle Substances 0.000 description 1
- 238000013508 migration Methods 0.000 description 1
- 230000005012 migration Effects 0.000 description 1
- OMNKZBIFPJNNIO-UHFFFAOYSA-N n-(2-methyl-4-oxopentan-2-yl)prop-2-enamide Chemical compound CC(=O)CC(C)(C)NC(=O)C=C OMNKZBIFPJNNIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920001220 nitrocellulos Polymers 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- PNJWIWWMYCMZRO-UHFFFAOYSA-N pent‐4‐en‐2‐one Natural products CC(=O)CC=C PNJWIWWMYCMZRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920003229 poly(methyl methacrylate) Polymers 0.000 description 1
- 229920002037 poly(vinyl butyral) polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000004584 polyacrylic acid Substances 0.000 description 1
- 239000004926 polymethyl methacrylate Substances 0.000 description 1
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 1
- 229920001282 polysaccharide Polymers 0.000 description 1
- 239000005017 polysaccharide Substances 0.000 description 1
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 1
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N propylene carbonate Chemical compound CC1COC(=O)O1 RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011342 resin composition Substances 0.000 description 1
- 239000010731 rolling oil Substances 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 238000009991 scouring Methods 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000006228 supernatant Substances 0.000 description 1
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 1
- 238000010408 sweeping Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- CBXCPBUEXACCNR-UHFFFAOYSA-N tetraethylammonium Chemical class CC[N+](CC)(CC)CC CBXCPBUEXACCNR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
- H01G11/66—Current collectors
- H01G11/68—Current collectors characterised by their material
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
- H01G11/22—Electrodes
- H01G11/26—Electrodes characterised by their structure, e.g. multi-layered, porosity or surface features
- H01G11/28—Electrodes characterised by their structure, e.g. multi-layered, porosity or surface features arranged or disposed on a current collector; Layers or phases between electrodes and current collectors, e.g. adhesives
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
- H01M4/621—Binders
- H01M4/622—Binders being polymers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/64—Carriers or collectors
- H01M4/66—Selection of materials
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/64—Carriers or collectors
- H01M4/66—Selection of materials
- H01M4/665—Composites
- H01M4/667—Composites in the form of layers, e.g. coatings
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/64—Carriers or collectors
- H01M4/66—Selection of materials
- H01M4/668—Composites of electroconductive material and synthetic resins
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/052—Li-accumulators
- H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/13—Energy storage using capacitors
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
- Cell Electrode Carriers And Collectors (AREA)
- Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)
Abstract
도전성 수지층을 형성한 집전체의 전기화학적 안정성이 개선된 집전체를 제공한다. 본 실시 형태의 집전체(3)는, 도전성 기재(2)의 적어도 한면에 도전성 수지층(1)을 형성한 집전체(1)이다. 또한, 도전성 수지층(1)은, 아크릴계 수지 혹은 초화면계 수지와 도전재를 포함한다. 그리고, 도전성 수지층(1)은, 리튬이온 전지의 전해액중에 있어서의 금속 리튬을 기준으로 전극전위가 +3V로부터 +4.5V의 범위내에서 나타내는 전류응답의 최대치가, 10㎂/cm2이하이다.
Description
본 발명은 집전체, 전극 구조체, 비수전해질 전지 및 축전 부품에 관한 것이다.
최근, 전기자동차나 하이브리드 자동차가 충분한 가속 성능을 얻을 수 있도록, 구동용 리튬이온 이차전지에 대하여 대전류 밀도로 충방전할 수 있을 것을 요구하고 있다. 특히 대전류 밀도로 방전될 경우에는, 전지전압 및 용량이 저하하기 어려운 특성(하이 레이트 특성)을 향상시키기 위하여, 전지의 내부저항을 저감시킬 필요가 있다. 내부저항에는, 구성 요소간의 계면저항이나, 전해액중의 하전 입자인 이온의 이동 저항 등이 있다. 이 중에서 중요한 내부저항의 하나가 계면저항이고, 상기 계면저항을 저감시키는 방법의 하나로서, 구성 요소간의 밀착성 향상이 효과적인 것이 알려져 있다. 집전체와 활물질층의 밀착성을 향상시키는 방법으로서, 도전성 수지로 금속 호일을 피복한 집전체가 제안되고 있다.
특허문헌 1에는, 밀착성이 뛰어난 정극의 제조 방법으로서, 금속 호일에, 폴리 아크릴산 또는 아크릴산과 아크릴산 에스테르와의 공중합체를 주결착제로 하여, 탄소가루를 도전 필러로서 포함하는 도전성 매체를 도포하고, 상기 도전성 수지층위에 정극 혼합제층을 형성하고, 건조 일체화하는 정극의 제조 방법이 공개되고 있다.
특허문헌 2에는, 부극 집전체위에 부극 재료층이 형성되어 있고, 상기 부극 재료층이 리튬이온의 흡장, 방출이 가능한 탄소분말과 PVDF(폴리 불화 비닐리덴)로 이루어지는 결착제를 함유하고 있는 리튬 이차전지용 부극판에 있어서, 상기 부극 집전체와 상기 부극 재료층 사이에 도전재가 혼입된 아크릴계 공중합체로 이루어지는 결착층이 형성되어 있는 리튬 이차전지용 부극판이 공개되고 있다.
특허문헌 3에는 결착성이 뛰어나고, 사이클 특성에 뛰어나는 전극 구조를 얻을 수 있는것으로, 에틸렌-메타크릴산 공중합체의 아이오노머과 도전성 필러로 형성되는 수지층으로 코팅한 금속 호일으로 이루어지는 집전체가 공개되고 있다.
특허문헌 4에는, 부극 활물질층의 바인더에 니트로셀룰로오스(nitrocellulose), 폴리메틸 메타크릴레이트 등을 이용하는 것이 공개되고 있다.
이상과 같이, 밀착성을 개선하기 위하여 도전성 수지로 금속 호일을 피복한 집전체가 제안되고 있다. 그러나, 전지의 내구성에 영향을 미치는, 전해액중에서의 전기화학적 안정성에 대하여 시사를 주는 기술은 없었다.
본 발명은 상기 사정에 비추어 행해진 것이며, 도전성 수지층을 형성한 집전체의 전기화학적 안정성이 개선되어 리튬이온 전지나 전기 이중층 커패시터 등의 용도에 적합한 집전체를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 의하면, 도전성 기재와, 상기 도전성 기재의 적어도 한면에 형성되어 있는 도전성을 가지는 수지층을 구비하는 집전체에 있어서, 금속 리튬을 기준으로 하는 전극전위가 +3V로부터 +4.5V의 범위내에 나타내는 비수용매의 전해액중에 있어서의 전류응답의 최대치가, 10㎂/cm2이하인, 집전체가 제공된다.
상기 구성에 의하면, 도전성 수지층을 형성한 집전체의 전기화학적 안정성이 개선된 집전체를 얻을 수 있다. 때문에, 상기 집전체를 이용하면, 대전류 밀도에서의 충방전에 적합하고 장기 수명화가 도모된 전극 구조체를 얻을 수 있다. 그 결과, 이것을 이용한 비수전해질 전지 및 축전 부품은 내구성이나 대전류 밀도에서의 충방전에 적합하고 장기 수명화에도 우수한것으로 되어 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 상기의 집전체를 이용한 전극 구조체에 있어서, 상기의 도전성을 가지는 수지층중에 활물질을 함유하든지, 또는 상기의 도전성을 가지는 수지층위에 형성되어 있는 활물질층 또는 전극재료층을 가지는, 전극 구조체가 제공된다.
상기 구성에 의하면, 상기의 전기화학적 안정성이 좋은 도전성을 가지는 수지층을 이용하기 때문에, 대전류 밀도에서의 충방전에 적합하고 장기 수명화가 도모된 전극 구조체를 얻을 수 있다. 그 결과, 이것을 이용한 비수전해질 전지 및 축전 부품은 내구성이나 대전류 밀도에서의 충방전에 적합하고 장기 수명화도 우수하였다.
또한, 본 발명에 의하면, 상기의 전극 구조체를 이용한, 비수전해질 전지 또는 축전 부품이 제공된다.
상기 구성에 의하면, 상기의 대전류 밀도에서의 충방전에 적합하고 장기 수명화가 도모된 전극 구조체를 이용하기 때문에, 비수전해질 전지 및 축전 부품은 내구성이나 대전류 밀도에서의 충방전에 적합하고 장기 수명화도 우수하다.
본 발명에 의하면, 도전성 수지층을 형성한 집전체의 전기화학적 안정성이 개선된 집전체를 얻을 수 있다. 때문에, 상기 집전체를 이용하면, 대전류 밀도에서의 충방전에 적합하고 장기 수명화가 도모된 전극 구조체를 얻을 수 있다. 그 결과, 이것을 이용한 비수전해질 전지 및 축전 부품은 내구성이나 대전류 밀도에서의 충방전에 적합하고 장기 수명화도 우수하다.
도1은 본 발명의 일 실시 형태의 집전체의 구성을 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도2는 본 발명의 일 실시 형태의 집전체의 애노드(anode) 분극곡선 및 비교예의 애노드 분극곡선을 나타내는 그래프이다.
도2는 본 발명의 일 실시 형태의 집전체의 애노드(anode) 분극곡선 및 비교예의 애노드 분극곡선을 나타내는 그래프이다.
이하, 본 발명의 실시 형태에 대하여, 도면을 이용하여 설명한다. 한편, 모든 도면에 있어서, 동일한 구성 요소에는 동일한 부호를 첨부하고, 적당히 설명을 생략한다. 한편, 본 명세서에 있어서 A~B는, A이상 B이하를 의미한다. 또한, 이하의 설명에 있어서, 수 평균 분자량 또는 중량 평균 분자량은, GPC(겔 배제 크로마토그래프(chromatograph))에 의해 측정한 것을 의미한다.
<실시 형태1: 집전체>
도1은, 본 발명의 일 실시 형태의 집전체의 구성을 모식적으로 나타내는 단면도이다. 도1에 도시된 바와 같이, 본 실시 형태의 집전체(3)는, 도전성 기재(2)의 적어도 한면에 도전성 수지층(1)을 형성한 집전체(3)이다. 또한, 도전성 수지층(1)은, 아크릴계 수지 혹은 초화면계 수지의 수지성분과 도전재를 포함한다. 그리고, 도전성 수지층(1)은, 리튬이온 전지의 전해액중에 있어서의 금속 리튬을 기준으로 하는 전극전위가 +3V로부터 +4.5V의 범위내에서 나타내는 전류응답의 최대치가, 10㎂/cm2이하이다.
때문에, 본 실시 형태의 집전체(3)를 이용하면, 도전성 수지층(1)을 형성한 집전체(3)의 전기화학적 안정성이 대폭 개선되기 때문에, 대전류 밀도에서의 충방전에 적합하고 장기 수명화가 도모된 전극 구조체를 얻을 수 있다. 그 결과, 이것을 이용한 리튬이온 이차전지·전기 이중층 커패시터 등으로 비수전해질 전지 및 축전 부품의 내구성이나 대전류 밀도에서의 충방전에 적합하고 장기 수명화도 우수하다. 즉, 본 실시 형태에 의하면, 비수전해질 전지의 내부저항을 저감하여 하이 레이트 특성을 향상시키고, 또한 전기화학적 안정성을 향상시켜 전지의 내구성을 확보하고, 리튬이온 이차전지 등의 축전 부품에 적합하게 이용될 수 있는 집전체(3)를 얻을 수 있다.
이하, 각 구성 요소에 대하여 상세하게 설명한다.
(1) 도전성 기재
본 실시 형태에서 이용하는 도전성 기재(1)로서는, 각종 금속 호일을 사용할 수 있다. 정극 또는 부극용으로서 알루미늄 호일 및 알루미늄 합금호일, 동 호일, 스텐레스 호일 및 니켈 호일 등을 사용할 수 있다. 도전성의 높이와 코스트의 밸런스로부터 보면, 알루미늄 호일, 알루미늄 합금호일, 동 호일이 바람직하다. 정극으로서 알루미늄 호일을 이용할 경우, 공지된 3000계나 1000계의 알루미늄 호일을 이용할 수 있지만, 하이 레이트 특성의 관점에서 보면, 도전성이 높은 JIS A1085등의 순 알루미늄계를 이용하는 것이 바람직하다. 호일의 두께는 5㎛이상, 50㎛이하인 것이 바람직하다. 두께가 5㎛보다 얇으면 호일의 강도가 부족되어 도전성 수지층의 형성이 곤란해질 경우가 있다. 한편, 50㎛를 초과하면 기타의 구성 요소, 특히 활물질층 혹은 전극재료층을 얇게 할 필요가 있어, 전지로서 충분한 용량을 얻을 수 없다.
본 실시 형태에서 이용하는 도전성 수지층(2)을 형성하는 도전성 기재(1)에 대하여서는, 기재표면의 밀착성이 향상되게, 사전 처리를 실시하는 것도 효과적이다. 도전성 기재(1)로서 압연하여 제조된 금속 호일을 이용할 경우, 압연유나 마모분말이 잔류할 경우가 있고, 탈지 등에 의해 제거함으로써, 밀착성을 향상시킬 수 있다. 또한, 코로나 방전 처리와 같은 건식활성화 처리에 의해서도 밀착성을 향상시킬 수 있다.
(2) 도전성 수지층
본 실시 형태에서는, 도전성 기재(1)위에, 도전재를 포함하는 도전성 수지층(2)을 형성한다. 형성 방법은 특히 한정되지 않지만, 도전성 기재(1)위에 수지의 용액이나 분산액을 도공하는 것이 바람직하다. 도공방법으로서는 롤 코터, 그라비아 코터, 슬릿 다이코터 등을 사용할 수 있다. 본 발명자들이 비수전해질 전지의 내구성을 향상시키기 위해 각종 수지를 검토한 결과, 아크릴계 수지 및 초화면계 수지를 이용하고, 도공후에 적절한 온도에서 건조하고, 1분간당 100℃이상의 속도로 냉각할 경우, 특히 뛰어난 내구성을 얻을 수 있다는 것을 알아내었다. 한편, 상기 냉각 속도는, 85, 90, 95, 100, 110, 120, 130, 140, 150, 160, 170, 180, 190, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900, 1000℃중의 임의의 2개 수치의 범위내여도 좋다.
도2는, 본 발명의 일 실시 형태의 집전체의 애노드 분극곡선 및 비교예의 애노드 분극곡선을 나타내는 그래프이다. 본 발명자는, 상기 집전체(3)에 대하여, 후술하는 실시예에 나타내는 바와 같이, 전지 전해액중에 있어서의 애노드 분극곡선을 자세하게 조사한 바, 금속 리튬을 기준으로 하는 전극전위가 +3V로부터 +4.5V의 범위내에 나타내는 전류응답의 최대치가, 10㎂/cm2(0.10mA/cm2)이하일 경우, 대전류 밀도에서의 충방전에 적합하고 장기 수명화가 도모된 비수전해질 전지에 적합한 집전체(3)를 얻을 수 있다는 것을 알아냈다. 또한, 내구성에 뒤지는 비수전해질 전지의 집전체(3)는, 동일한 조건에서의 전류응답의 크기가 100㎂/cm2(0.10mA/cm2)보다 컸다. 한편, 상기의 전류응답의 최대치는, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100㎂/cm2중의 임의의 수치 이하, 또는 임의의 2개 수치의 범위내여도 좋다.
상기 차이는, 도전성 수지층(2)에 포함되는 수지 및 도전재의 종류 및 제조 방법에 의해 도전성 수지층(2)의 전기화학적 안정성에 차이가 생기고, 불안정한 도전성 수지층(2)은 산화에 의한 분해로 인해 전류가 흐르기 때문이라는 것이 하나의 원인이라고 상정된다. 따라서, 애노드를 분극 시켰을 때의 전류응답의 최대치는, 도전성 수지층(2)의 전기화학적 안정성의 지표이다. 상기 전류응답이 클 수록, 도전성 수지층(2)이 산화하여 분해되기 쉽다. 전류응답의 최대치는 집전체로서의 특성을 부여하기 위하여 허용될 수 있는 최대치이고, 이것보다 값이 크면 도전성 수지층(2)이 분해하기 쉽고 집전체로서의 특성이 낮아지고, 특히 전극 구조체로 하였을 경우에 불안정해져, 비수전해질 전지의 내구성에 악영향을 끼친다.
본 실시 형태에서는, 도전성 수지층(2)이, 수지성분과 도전재를 포함하지만, 특히 아크릴계 수지와 도전재를 포함하는 아크릴계 수지층이나 초화면계 수지와 도전재를 포함하는 초화면계 수지층인 것이 바람직하다. 이러한 조성으로 형성된 도전성 수지층(2)을 이용하는 것에 의해 전기화학적 안정성이 개선되는 집전체를 얻을 수 있기 때문에, 대전류 밀도에서의 충방전에 적합하고 장기 수명화가 도모된 전극 구조체를 얻을 수 있다.
본 실시 형태에서 이용하는 아크릴계 수지는, 아크릴산 또는 메타크릴산, 또는 이것들의 유도체를 주성분으로 하는 모노머로 형성된 수지이다. 아크릴계 수지의 모노머 중의 아크릴 성분의 비율은, 예를 들면 50질량%(고형분, 이하 동일)이상이고, 바람직하게는, 80질량% 이상이다. 상한은, 특히 규정되지 않고, 아크릴계 수지의 모노머가 실질적으로 아크릴 성분만으로 구성되어도 좋다.
또한, 아크릴계 수지의 모노머는, 아크릴 성분의 일종을 단독으로 포함하고 있어도 좋고 또는 이종이상 포함하여도 좋다. 아크릴계 수지 중에서도 메타크릴산 또는 그 유도체와 극성기 함유 아크릴계 화합물 중에서 적어도 하나를 모노머로 포함하는 아크릴 공중합체가 바람직하다. 이것들의 모노머를 포함하는 아크릴 공중합체를 이용함으로써, 하이 레이트 특성이 더욱 향상되기 때문이다. 메타크릴산 또는 그 유도체로서는, 메타크릴산, 메타크릴산 메틸, 메타크릴산 에틸, 메타크릴산 이소프로필(isopropl) 등을 들 수 있다. 극성기 함유 아크릴계 화합물로서는 아크릴로니트릴(acrylonitrile), 메타 아크릴로니트릴(acrylonitrile), 아크릴 아미드(amide), 메타크릴아미드 등이 있다. 더욱 극성기 함유 아크릴계 화합물 중에서도 아미드기를 가지는 아크릴 화합물이 바람직하다. 아미드기를 가지는 아크릴 화합물로서 아크릴 아미드(amide), N-메틸올아크릴아미드, 디아세톤 아크릴아미드 등이 있다.
아크릴계 수지의 중량 평균 분자량은, 특히 한정되지 않지만, 30000이상, 200000이하가 바람직하다. 분자량이 너무 작으면, 도전성 수지층(2)의 유연성이 낮고, 작은 곡률반경으로 집전체를 권회하면 도전성 수지층(2)에 크랙이 발생하여 전지 등의 용량이 저하될 경우가 있고, 분자량이 너무 크면, 도전성 기재(1)에 대한 도전성 수지층(2)의 밀착성이 낮아지는 경향이 있기 때문이다. 중량 평균 분자량은, 도전재를 첨가하기전의 수지액에서 GPC(겔 배제 크로마토그래피)을 이용하여 측정할 수 있다.
도공에 의해 아크릴계 수지층을 형성하여 건조시킬 때, 도전성 기재(1)의 도달 온도가 100~240℃, 건조 시간은 10~60초, 냉각 속도는 1분간당 100℃이상으로 하는 것이 바람직하다. 이러한 조건으로, 전기화학적으로 안정된 도전성 수지층(2)을 형성할 수 있고, +3V로부터 +4.5V의 범위내에 나타내는 전류응답의 최대치가, 10㎂/cm2이하로 된다. 상기 도전성 기재(1)의 도달 온도는, 85, 90, 95, 100, 110, 120, 130, 140, 150, 160, 170, 180, 190, 200, 210, 220, 230, 240, 250℃중 임의의 2개 수치의 범위내여도 좋다.
본 실시 형태에서는, 도전성 수지층(2)이, 초화면계 수지와 도전재를 포함하는 초화면계 수지층이여도 좋다. 이러한 조성으로 형성된 도전성 수지층(2)을 이용함으로써 전기화학적 안정성이 개선되는 집전체를 얻을 수 있기 때문에, 대전류 밀도에서의 충방전에 적합하고 장기 수명화가 도모된 전극 구조체를 얻을 수 있다.
본 실시 형태에 있어서, 초화면계 수지는, 수지성분으로서 초화면을 포함하는 수지이고, 초화면만으로 형성되는 것이여도 좋고, 초화면과 다른 수지를 함유하는 것이여도 좋다. 초화면은 다당류인 셀룰로오스(cellulose)의 일종이지만, 니트로기를 가지는 점에 특징이 있다. 초화면은 니트로기를 가지는 셀룰로오스(cellulose)이지만, CMC등 다른 셀룰로오스(cellulose)와 비교하여, 전극에 사용되는 용도로 알려지지 않고, 종래에는, 수지 필름이나 도료 원료로서 이용되었다.
본 발명자들은, 상기 초화면에 도전재를 분산하여 초화면계 수지조성물을 얻었고, 도전성 기재위에 초화면계 수지와 도전재를 함유하는 수지층을 형성하는 것으로써, 비수전해질 전지의 하이 레이트 특성을 비약적으로 향상시킬 수 있다는 것을 알아내었다. 본 실시 형태에서 이용되는 초화면의 질소농도는 10~13%, 특히 10.5~12.5%가 바람직하다. 질소농도가 너무 낮으면, 도전재의 종류에 따라 충분히 분산되지 않는 경우가 있고, 질소농도가 너무 높으면, 초화면이 화학적으로 불안정하여져, 전지에 이용하기에는 위험하기 때문이다. 질소농도는 니트로기의 개수에 의존하기 때문에, 질소농도는 니트로기 재수를 조정하는 것으로써 조정할 수 있다. 또한, 상기 초화면의 점도는, JIS K-6703에 근거하여 측정한 측정값이, 통상적으로 1~6.5초, 특히 1.0~6초이고, 산분은 0.006%이하, 특히 0.005%이하인 것이 추장된다. 이것들의 범위를 떠나면, 도전재의 분산성, 전지특성이 저하될 경우가 있다.
본 실시 형태의 초화면계 수지는, 초화면을 100질량부인 것을 사용할 수 있지만, 다른 수지성분과 병용하여 사용할 수도 있고, 병용할 경우에는 적어도 초화면계 수지를 전체 수지성분에 대하여 20질량부이상, 특히 25질량부이상 포함하는 것이 바람직하다. 각종 수지에 도전재를 첨가하여 수지층의 저항을 조사한 결과, 초화면계 수지를 20질량부이상 포함하면 수지층의 저항이 비약적으로 저감될 수 있어, 충분한 하이 레이트 특성을 얻을 수 있다는 것을 알았다. 이것은 초화면의 배합량이 너무 적으면 도전재의 분산에 대한 초화면 배합에 의한 개선 효과가 얻어지지 않고, 20질량부이상의 초화면계 수지를 첨가함으로써, 수지층의 저항을 충분히 낮게 할 수 없기 때문이라고 추정된다.
본 실시 형태에서 이용하는 초화면계 수지는 단체로서도 문제가 없이 사용할 수 있지만, 다른 수지성분을 병용할 수도 있다. 본 발명자는, 전지성능(커패시터 성능을 포함한다. 이하 동일)을 조사한 결과, 멜라민계 수지, 아크릴계 수지, 폴리아세탈계 수지, 에폭시계 수지를 첨가함으로써, 수지성분으로서 초화면을 100% 사용하였을 경우와 동일하거나 그 이상으로 전지성능을 향상시킬 수 있다는 것을 알았다.
본 실시 형태에서 이용하는 초화면계 수지는, 멜라민계 수지를 함유하는 것이 바람직하다. 멜라민계 수지는 초화면계 수지와 경화 반응을 일으키기 때문에, 도전성 수지층(2)의 경화성이 향상되고, 도전성 기재(1)와의 밀착성도 향상함으로써, 전지성능이 향상될 것이라고 추정된다. 첨가량은, 초화면에 대하여 수지의 5~160질량%(고형분, 이하 동일), 보다 바람직하게는 10~50질량%이다. 5질량%미만일 경우에는 첨가효과가 낮고, 160질량%를 초과하면 수지층이 너무 단단하여, 절단시나 권회시에 박리가 쉬워져, 방전 레이트 특성이 저하될 경우가 있다. 멜라민계 수지로서는 부틸 에테르화 멜라민, 이소부틸 에테르화 멜라민, 메틸 에테르화 멜라민 등을 이용할 수 있다. 멜라민계 수지의 수 평균 분자량은, 예를 들면, 500~5만이고, 구체적으로 예를 들면 500, 1000, 2000, 2500, 3000, 4000, 5000, 1만, 2만, 5만이고, 여기에서 예시된 수치의 임의의 2개 사이의 범위내여도 좋다.
본 실시 형태에서 이용하는 초화면계 수지는, 아크릴계 수지를 함유하는 것이 바람직하다. 아크릴계 수지는 도전성 기재, 특히 알루미늄, 구리와의 밀착성이 뛰어나기 때문에, 첨가됨으로써 도전성 기재와의 밀착성이 더 향상된다. 첨가량은, 초화면을 100질량%로 하였을 때의 비율이 5~200질량%, 특히 10~150질량%가 바람직하다. 5질량%미만일 경우에는 첨가효과가 낮고, 200질량%를 초과하면 도전재의 분산에 악영향을 끼쳐 방전 레이트 특성이 저하될 경우가 있다. 아크릴계 수지로서는 아크릴산 혹은 메타크릴산 및 그것들의 유도체를 주성분으로 하는 수지, 또한, 이들의 모노머를 포함하는 아크릴 공중합체를 이용할 수 있다. 구체적으로는 아크릴산 메틸, 아크릴산 에틸, 메타크릴산 메틸, 메타크릴산 이소프로필(isopropl) 등이나 그 공중합체이다. 또한, 아크릴로니트릴(acrylonitrile), 메타 아크릴로니트릴(acrylonitrile), 아크릴 아미드(amide), 메타크릴아미드 등의 극성기 함유 아크릴계 화합물이나 그 공중합체를 이용할 수도 있다. 아크릴계 수지의 중량 평균 분자량은, 예를 들면, 3만~100만이고, 구체적으로 예를 들면 3만, 4만, 5만, 6만, 7만, 8만, 9만, 10만, 15만, 20만, 30만, 40만, 50만, 60만, 70만, 80만, 90만, 100만이고, 여기에서 예시된 수치의 임의의 2개 사이의 범위내여도 좋다.
본 실시 형태에서 이용하는 초화면계 수지는, 폴리아세탈계 수지를 함유하는 것이 바람직하다. 폴리아세탈계 수지는 가요성, 초화면과의 상용성이 좋기 때문에, 수지층에 적당한 유연성을 주고, 권회후에 혼합제층과의 밀착성이 향상될 것이라고 추정된다. 첨가량은, 초화면을 100질량%로 하였을 때의 비율이 5~200질량%, 특히 20~150질량%가 바람직하다. 5질량%미만일 경우에는 첨가효과가 낮고, 200질량%를 초과하면 도전재의 분산에 악영향을 끼쳐 방전 레이트 특성이 저하될 경우가 있다. 폴리아세탈계 수지로서는, 폴리비닐부티랄, 폴리아세트아세탈, 폴리비닐 아세트아세탈 등을 사용할 수 있다. 폴리아세탈계 수지의 중량 평균 분자량은, 예를 들면, 1만~50만이고, 구체적으로 예를 들면 1만, 2만, 3만, 4만, 5만, 6만, 7만, 8만, 9만, 10만, 15만, 20만, 50만이며, 여기에서 예시된 수치의 임의의 2개 사이의 범위내여도 좋다.
본 실시 형태에서 이용하는 초화면계 수지는, 에폭시계 수지를 함유하는 것이 바람직하다. 에폭시계 수지는 금속과의 밀착성이 뛰어나기 때문에, 첨가됨으로써 더욱 도전성 기재와의 밀착성이 향상된다. 첨가량은, 초화면을 100질량%로 하였을 때의 비율이 5~200질량%, 특히 10~150질량%가 바람직하다. 5질량%미만일 경우에는 첨가효과가 낮고, 200질량%를 초과하면 도전재의 분산에 악영향을 끼쳐 방전 레이트 특성이 저하될 경우가 있다. 에폭시계 수지로서는 비스페놀A형 에폭시, 비스페놀F형 에폭시, 테트라메틸 비페닐형인 글리시딜 에테르형이 바람직하다. 에폭시계 수지의 중량 평균 분자량은, 예를 들면, 300~5만이고, 구체적으로 예를 들면 300, 500, 1000, 2000, 3000, 4000, 5000, 1만, 2만, 5만이며, 여기에서 예시된 수치의 임의의 2개 사이의 범위내여도 좋다.
이와 같이, 본 실시 형태에서 이용하는 초화면계 수지는, 멜라민계 수지, 아크릴계 수지, 폴리아세탈계 수지, 에폭시계 수지 중의 적어도 일종과, 초화면을 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 본 실시 형태에서 이용하는 초화면계 수지는, 아크릴계 수지와 폴리아세탈계 수지 중의 적어도 일종과, 멜라민계 수지와, 초화면을 포함하는 것이 더욱 바람직하다. 이러한 조합일 경우, 방전 레이트 특성이 특히 양호해지기 때문이다. 또한, 아크릴계 수지, 폴리아세탈계 수지, 멜라민계 수지, 및 초화면의 합계를 100질량%로 하였을 때, 멜라민계 수지가 10~40질량%이고, 초화면이 50~70질량%인 것이 더 바람직하다. 이 경우에, 방전 레이트 특성이 더 양호해지기 때문이다.
도공에 의해 초화면계 수지층을 형성해서 건조시킬 때, 도전성 기재(1)의 도달 온도가 100~250℃, 건조 시간은 10~60초, 냉각 속도는 1분간당 100℃이상으로 하는 것이 바람직하다. 이러한 조건으로, 전기화학적으로 안정한 도전성 수지층(2)을 형성할 수 있고, +3V로부터 +4.5V의 범위내에서 가리키는 전류응답의 최대치가, 10㎂/cm2이하로 된다. 상기 도전성 기재(1)의 도달 온도는, 85, 90, 95, 100, 110, 120, 130, 140, 150, 160, 170, 180, 190, 200, 210, 220, 230, 240, 250℃중의 임의의 2개 수치의 범위내여도 좋다.
집전체(3)는 전극으로부터 대극으로 이동하는 전자의 통로로 되기 때문에, 그 표면에도 도전성이 필요하다. 도전성 수지층(2)은 통상적으로 절연성을 나타내기 때문에, 도전성을 부여하기 위하여 도전재를 첨가하여야 하다. 본 실시 형태에서 이용하는 도전재로는 탄소분말, 금속분말 등을 사용할 수 있지만, 그중에서도 탄소분말이 바람직하다. 탄소분말로서는 아세틸렌 블랙(acetylene black), 케첸블랙, 퍼니스(furnace) 블랙, 카본 나노튜브 등을 사용할 수 있다. 또한, 도전성이 있으면 탄소섬유나 카본 나노튜브 등도 사용할 수 있다. 이것들 중에서도, 비교적 애그리게이트가 길고 비교적 적은 첨가량으로 도전성을 향상시키기 쉬운 아세틸렌 블랙(acetylene black)을 이용하는 것이 바람직하다. 도전재의 첨가량은, 도전성 수지층의 수지성분(고형분) 100질량부에 대하여 20질량부 이상, 80질량부 이하가 바람직하다. 20질량부 미만일 경우에는 아크릴계 수지층의 저항이 높고, 80질량부를 초과하면 상대적으로 바인더의 양이 너무 적어서, 활물질층 혹은 전극재료층과의 밀착성이 저하될 경우가 있다. 도전재를 수지성분에 배합하고, 분산시키기 위하여서는 자전공전식 믹서기(PLANETARY MIXER), 볼밀, 호모지나이저 등을 이용하여 분산시킬 수 있다.
도전성 수지층(2)의 두께는 전극의 용도에 따라서 적당히 조정할 수 있고, 0.1~5㎛, 특히 0.3~3㎛가 바람직하다. 0.1㎛미만일 경우에는 완전히 피복되지 않은 부분이 발생하고, 충분한 전지특성을 얻을 수 없는 경우가 있다. 5㎛를 초과하면 전지로 할 때, 활물질층을 얇게 할 필요가 있기 때문에 충분한 용량밀도를 얻을 수 없고, 전지·커패시터 등의 각종 소형화에 대응하지 못할 경우가 있다. 또한, 각형 전지에 이용될 경우, 전극 구조체를 세퍼레이터로 조합시켜 권취할 때, 곡률반경이 매우 작은 최내 감김부에서 수지층에 균열이 생기고, 활물질층과 박리하는 부분이 발생할 수 있다. 한편, 수지층의 두께는 필름 두께 측정기를 이용하여 측정할 수 있고, 수지층 형성부와 미형성부 (금속 호일만의 부분)의 두께의 차이로부터 수지층의 두께를 산출할 수 있다.
<실시 형태2: 전극 구조체>
본 실시 형태의 전극 구조체는, 상기의 집전체(3)와, 상기 집전체(3)의 도전성 수지층(2)위에 형성되어 있는 활물질층 또는 전극재료층을 구비한다. 즉, 본 실시 형태에서는, 도전성 기재(1)의 적어도 한면에 형성된 도전성 수지층(2)위에 활물질층을 형성함으로써 전극 구조체를 얻을 수 있다. 이 경우, 활물질층은 도전성 수지층(2)위에 새로운 층으로 구성되어도 좋다. 혹은, 활물질층은 수지중에 활물질을 배합하여 도전성 수지층(2)을 활물질층으로 하여도 좋다. 어느 경우라도, 집전체의 전기화학적 안정성이 개선되기 때문에, 대전류 밀도에서의 충방전에 적합하고 장기 수명화가 도모된 전극 구조체를 얻을 수 있다.
본 실시 형태에 있어서 형성되는 활물질층은 종래, 비수전해질 전지용으로 제안되어 있는 것으로 좋다. 예를 들면, 리튬이온 전지의 정극으로서는 금속 호일으로서 알루미늄 호일을 이용한 본 실시 형태의 집전체(3)에, 활물질로서 LiCoO2, LiMnO2, LiFePO4 등을 이용하고, 도전재(도전성 입자)로서 아세틸렌 블랙(acetylene black) 등의 카본블랙(carbon black)을 이용하고, 이것들을 바인더인 PVDF, PTFE와 함께 유기용매 혹은 물에 분산된 페이스트를 공지된 방법으로 도공하여, 본 실시 형태의 정극 구조체를 얻을 수 있다.
리튬이온 전지의 부극으로서는, 예를 들면, 금속 호일로서 동 호일을 이용한 본 실시 형태의 집전체(3)에, 활물질로서 흑연, 그라파이트, 메조카본 마이크로비즈 등을 이용하고, 이것들을 증점제인 CMC에 분산시킨 후, 바인더인 SBR과 혼합한 페이스트를 도공함으로써, 본 실시 형태의 부극 구조체를 얻을 수 있다.
또한, 축전 부품의 일예로서 전기 이중층 커패시터의 전극으로서는, 알루미늄 호일을 이용한 본 실시 형태의 집전체(3)에, 활물질로서 활성탄을, 도전재로서 케첸블랙 등을 이용하며, 이것들을 바인더인 PVDF와 함께 유기용매에 분산된 페이스트를 공지된 방법으로 도공하고, 본 실시 형태의 전극 구조체를 얻을 수 있다.
<실시 형태 3: 전극 구조체의 용도>
본 실시 형태의 집전체(3)를 이용한 전극 구조체는, 각종 전극으로서 각종 용도에 이용될 수 있고, 예를 들면, 비수전해질 전지, 전기 이중층 커패시터, 리튬이온 커패시터 및 축전 부품으로 사용할 수 있다.
<실시 형태4: 비수전해질 전지>
정극 구조체와 부극 구조체 사이에 세퍼레이터를 개재시켜, 비수전해질용액으로 함침시킴으로써, 본 실시 형태의 비수전해질 전지를 구성할 수 있다. 비수전해질용액 및 세퍼레이터는 종래, 비수전해질 전지용으로 이용되는 것을 사용할 수 있다. 예를 들면, 전해액은 용매로서, 카르보네이트류나 락톤류 등을 이용할 수 있고, 예를 들면, EC(에틸렌 카보네이트)와 EMC(에틸렌 메틸 카보네이트)의 혼합액에 전해질로서 LiPF6이나 LiBF4를 용해한 것을 이용할 수 있다. 세퍼레이터로서는 예를 들면 폴리올레핀으로 제조된 마이크로포러스를 가지는 막을 이용할 수 있다.
<실시 형태 3: 축전 부품(전기 이중층 커패시터, 리튬이온 커패시터 등)>
본 실시 형태의 전극은 대전류 밀도에서의 충방전으로 장기 수명화가 요구되고 있는 전기 이중층 커패시터나 리튬이온 커패시터에도 적응할 수 있으며, 공지된 방법으로 제조할 수 있다. 이 경우, 본 실시 형태의 전기 이중층 커패시터용은, 통상, 전극재료층은 정극, 부극이, 전극재료, 도전재, 바인더 등으로 형성되지만, 본 발명의 전극에 상술한 전극 구조체를 적당히 이용하여 제조할 수 있고, 상기 전극 구조체와 세퍼레이터, 전해액 등에 의해, 전기 이중층 커패시터를 제조할 수 있다. 본 실시 형태의 전기 이중층 커패시터용 전극 구조체 및 전기 이중층 커패시터에 있어서 전극이외의 부재는, 공지된 전기 이중층 커패시터용의 부재를 이용할 수 있다. 구체적으로, 전극재료에는 종래, 전기 이중층 커패시터용 전극재료로 이용되는 것을 사용할 수 있다. 예를 들면, 활성탄, 흑연 등의 탄소분말이나 탄소섬유를 이용할 수 있다. 도전재로서는 아세틸렌 블랙(acetylene black) 등의 카본블랙(carbon black)을 이용할 수 있다. 바인더로서는, 예를 들면, PVDF나 SBR를 이용할 수 있다. 본 발명의 전극 구조체에 세퍼레이터를 끼워 고정하고, 세퍼레이터에 전해액을 침투시키는 것에 의해, 전기 이중층 커패시터를 구성할 수 있다. 세퍼레이터로서는 예를 들면 폴리올레핀으로 제조된 마이크로포러스를 가지는 막이나 전기 이중층 커패시터용 부직포를 이용할 수 있다. 전해액은 용매로서 예를 들면 카르보네이트류나 락톤류를 이용할 수 있고, 전해질은 양이온으로 테트라에틸암모늄염, 트리에틸 메틸 암모늄염 등, 음이온으로 육불화 인산염, 사불화 붕산염 등을 이용할 수 있다. 리튬이온 커패시터는 리튬이온 전지의 부극, 전기 이중층 커패시터의 정극을 조합시킨 것이다.
이상에서, 도면을 참조하면서 본 발명의 실시 형태에 대하여 설명하였지만, 이것들은 본 발명의 예시이며, 상기 이외의 각종 구성을 이용할 수도 있다.
이하, 본 발명을 실시예에 의해 더 설명하지만, 본 발명은 이것들에 한정되는 것이 아니다.
1. 수지를 피복한 금속 호일의 제작
(실시예 1~4, 18~21)
모노머로서 아크릴산, 부틸아크릴레이트, 메틸 아크릴레이트를 포함하는 아크릴 공중합체를 고형분의 중량비 5:45:50로, 중량 평균 분자량이 90000~120000의 범위에 속하게 중합하고, 계면활성제를 이용하여 물에 분산된 수지액을 작성하였다. 상기 수지액에, 수지의 고형분에 대하여 60질량%의 아세틸렌 블랙(acetylene black)을 첨가하고, 볼밀에서 8시간 분산시켜 도료로 하였다. 상기 도료를 두께가 20㎛인 알루미늄 호일(JIS A1085)의 한면에 바코터로 도포하고, 도전성 기재(1)의 도달 온도가 표1 및 표2에 나타내는 바와 같이 100℃, 125℃, 150℃, 175℃, 200℃증의 임의의 하나로 되게 30초간 가열하여 건조시키고, 그 후 1분당 100℃ 속도로 냉각하여 집전체(3)를 제작하였다. 소부 후의 도전성 수지층(2)의 막두께는 2㎛로 하였다. 한편, 수지층의 두께는 필름 두께 측정기계 게이타로G(세이코em제)를 이용하여, 수지층 형성부와 미형성부 (알루미늄호일만의 부분)의 두께의 차이로부터 수지층의 두께를 산출하였다(이하 동일).
(실시예 5~8, 22~25)
주수지로서 초화면(JIS K6703L1/4) 80질량%(초화면의 중량은 모두 고형분의 중량)과, 경화제로서 부틸 에테르화 멜라민20질량%를 유기용제에 용해된 수지액에, 수지성분(수지의 고형분, 이하 동일) 에 대하여 60질량%의 아세틸렌 블랙(acetylene black)을 첨가하고, 볼밀에서 8시간 분산시켜 도료로 하였다. 상기 도료를 두께가 20㎛인 알루미늄 호일(JIS A1085)의 한면에 바코터로 도포하고, 도전성 기재(1)의 도달 온도가 표1 및 표2에 나타내는 바와 같이 100℃, 150℃, 200℃, 240℃중의 임의의 하나로 되게 30초간 가열하여 건조시키고, 그 후 1분당 100℃ 속도로 냉각하여 집전체를 제작하였다. 소부후의 도전성 수지층(2)의 막두께는 2㎛로 하였다.
(비교예 9, 26)
도전성 기재(1)의 도달 온도를 표1 및 표2에 나타내는 바와 같이 260℃로 하고, 도전성 기재(1)의 도달 온도이외는 실시예 2와 동일하게 하였다.
(비교예 10, 27)
도전성 기재(1)의 도달 온도를 표1 및 표2에 나타내는 바와 같이 80℃로 하고, 도전성 기재(1)의 도달 온도이외는 실시예 2와 동일하게 하였다.
(비교예 11, 28)
도전성 기재(1)의 냉각 속도를 표1 및 표2에 나타내는 바와 같이 1분당 80℃로 하고, 그 외는 실시예 2와 동일하게 하였다.
(비교예 12~14, 29~31)
페놀 수지를 메틸에틸키톤 (이하, MEK라 칭함)에 용해된 수지액에, 수지의 고형분에 대하여 60질량%의 아세틸렌 블랙(acetylene black)을 첨가하고, 볼밀에서 8시간 분산시켜 도료로 하였다. 상기 도료를 두께가 20㎛의 알루미늄 호일(JIS A1085)의 한면에 바코터로 도포하고, 도전성 기재(1)의 도달 온도가 표1 및 표2에 나타내는 바와 같이 100℃, 150℃, 200℃중의 임의의 하나로 되게 30초간 가열하고, 그 후 1분당 100℃ 속도로 냉각하여 집전체(3)를 제작하였다. 소부후의 도전성 수지층(2)의 막두께는 2㎛로 하였다.
(비교예 15~17, 32~34)
에폭시 수지와 멜라민 수지를 배합비 95:5로 MEK에 용해된 수지액에, 수지 고형분에 대하여 60%의 아세틸렌 블랙(acetylene black)을 첨가하고, 볼밀에서 8시간 분산시켜 도료로 하였다. 상기 도료를 두께가 20㎛인 알루미늄 호일(JIS A1085)의 한면에 바코터로 도포하고, 도전성 기재(1)의 도달 온도가 표1 및 표2에 나타내는 바와 같이 100℃, 150℃, 200℃ 중의 임의의 하나로 되게 30초간 가열하였다. 소부후의 도전성 수지층(2)의 막두께는 2㎛로 하였다.
2. 애노드(anode) 분극 곡선의 측정
작용극을 시험편, 대극을 Li금속, 참조극을 Li금속으로 하였다. 폴리올레핀으로 제조된 마이크로포러스를 가지는 세퍼레이터(세퍼레이터)에, 전해액으로서 1mol/L의 LiPF6 in EC:EMC(조성비=3:7)을 침윤시켜, 측정용 3극 셀을 구성하였다. 자연전위를 30분간 측정한 후, 60mV/분의 소인(掃引)속도로 자연전위로부터 5.5V까지 전극전위를 소인하면서 전류를 측정하였다. 측정 온도는 25℃에서 진행하였다. 결과를 표1 및 표2에 나타낸다.
3. 리튬이온 전지의 제작과, 사이클 특성·방전 레이트 특성의 평가(실시예1~비교예17)
정극 활물질로서 LiCoO2, 도전재로서 아세틸렌 블랙(acetylene black)을 이용하였다. 바인더인 PVDF(폴리 불화 비닐리덴)를 용매인 NMP(N-메틸 피롤리돈)에 용해하여, 정극 활물질과 도전재를 첨가하여 혼련하여 페이스트를 조제하였다. 각 성분의 중량비는, 정극 활물질:도전재:바인더:용매=90:5:5:100으로 하였다. 애플리케이터(applicator)와 자동 도공장치를 이용하여 상기의 집전체(3)에 도공하고, 120℃에서 10분간 건조시켰다. 롤 프레스기로 프레스하여 두께가 80㎛인 정극 구조체를 얻었다. 부극은 활물질의 흑연을 CMC(카르복시메틸셀룰로오스)에 분산시킨 후, 바인더인 SBR(스티렌 부타디엔 고무)와 혼합된 페이스트를 두께가 20㎛인 동 호일에 도공하여, 두께가 70㎛인 부극 구조체를 얻었다. 이것들의 전극 구조체에 폴리프로필렌으로 제조된 마이크로포러스 세퍼레이터를 끼워 전지 케이스에 수용하고, 코인 전지를 제작하였다. 전해액으로서는 EC(에틸렌 카보네이트)와 EMC(에틸렌 메틸 카보네이트)의 혼합액에 1M의 LiPF6을 첨가한 전해액을 이용하였다.
JIS C8711 '포터블 기기용 리튬 이차전지'의, 7.5사이클 수명 방법에 기준하여, 방전 용량이 정격 용량의 60%미만이 될 때까지 충방전 사이클 수를 측정하였다. 예를 들면, 25℃에서 0.2C의 전류조건으로 4.2V가 될 때까지 충전한 후, 0.2C의 전류조건으로 방전 종료 전압이 2.8V가 될 때까지 방전시켰다. 상기 충방전 사이클을, 방전 용량이 정격 용량의 60%미만이 될 때까지 여러변 반복할 수 있을지 없는지를 측정하였다. 결과를 표1 및 표2에 나타낸다.
◎: 450회이상
○: 400회이상 450회미만
×: 400회미만
정극 활물질의 중량당의 이론용량으로 산출한 0.2C 전류 조건으로, 충전 상한 전압이 4.2V가 될 때까지 충전하고, 그 후에 방전 종료 전압이 2.8V가 될 때까지 방전시켰다. 그 후, 상기와 동일한 조건으로 충전한 후, 1C, 5C, 10C, 20C로 방전시켜 얻은 방전 곡선에 의해 방전 용량을 산출하였다. 각 레이트에서의 방전 용량이 0.2C기준에서 몇%에 상당한지를 산출하였다. 결과를 표1 및 표2에 나타낸다.
4. 전기 이중층 커패시터의 제작과, 사이클 특성·방전 레이트 특성의 평가
(실시예18~비교예34)
활물질의 활성탄, 도전재의 케첸블랙 및 바인더인 PVDF를, 용매에 NMP를 이용하여 혼련한 페이스트를 조제하였다. 각 성분의 중량비는, 활물질:도전재:바인더:용매=80:5:15:300으로 하였다. 애플리케이터(applicator)와 자동 도공장치를 이용하여 상기의 집전체(3)에 도공하고, 120℃에서 10분간 건조시켰다. 롤 프레스기에 의해 프레스하여 두께가 90㎛인 전극 구조체를 얻었다. 상기 전극 구조체 2개에 전해액을 함침시킨 전기 이중층 커패시터용 부직포를 끼워 고정하여, 전기 이중층 커패시터를 구성하였다. 전해액은 용매인 프로필렌 카르보네이트에 1.5M의 TEMA(트리에틸 메틸 암모늄)와 사불화 붕산을 첨가한 것을 사용하였다.
충전 상한 전압 2.8V, 충전 전류 1C, 충전 종료 조건 2h, 방전 종료 전압 0V, 온도 25℃, 방전 전류 레이트100C, 300C, 500C의 조건으로, 이것들의 전기 이중층 커패시터의 방전 용량 (1C기준, 단위%)을 측정하였다. 결과를 표1 및 표2에 나타낸다.
전해액체 온도 40℃에서, 상한 전압 2.8V, 충전 전류 500C에서 충전한 후, 방전 전류 500C에서 종료 전압이 0V가 될 때까지 방전하고, 1사이클째의 방전 용량에 대하여, 방전 용량이 80%미만이 되는 회수를 측정하고, 이하의 기준으로 평가하였다. 결과를 표1 및 표2에 나타낸다.
◎: 4500회이상
○: 4000회이상 4500회미만
×: 4000회미만
<평가 결과>
상기의 실시예·비교예의 집전체(3)를 리튬이온 전지에 적용하였을 경우의 평가 결과를 표1에, 전기 이중층 커패시터에 적용하였을 때의 평가 결과를 표2에 나타낸다.
실시예 1~8은 모두 금속 리튬 기준의 전극전위가 +3V로부터 +4.5V의 범위내에서 나타내는 전류응답의 최대치가 10㎂/cm2이하이고, 리튬이온 전지는 충분한 사이클 수명을 나타내었다.
비교예 9는 건조 온도가 너무 높아 도전성 수지층(2)이 화학적으로 불안정하기 때문에, 금속 리튬 기준의 전극전위가 +3V로부터 +4.5V의 범위내에서 나타내는 전류응답의 최대치가 10㎂/cm2를 초과하고, 리튬이온 전지의 사이클 수명이 감소되었다. 비교예 10은 건조 온도가 너무 낮아 도전성 수지층(2)이 화학적으로 불안정하기 때문에, 금속 리튬을 기준으로 하는 전극전위가 +3V로부터 +4.5V의 범위내에서 나타내는 전류응답의 최대치가 10㎂/cm2를 초과하고, 리튬이온 전지의 사이클 수명이 감소되었다. 비교예 11은 냉각 속도가 너무 늦어 도전성 수지층(2)이 전기화학적으로 불안정하기 때문에, 금속 리튬 기준의 전극전위가 +3V로부터 +4.5V의 범위내에서 나타내는 전류응답의 최대치가 10㎂/cm2를 초과하고, 리튬이온 전지의 사이클 수명이 감소되었다.
비교예 12~14는 페놀 수지가 전기화학적으로 불안정하기 때문에, 금속 리튬을 기준으로 하는 전극전위가 +3V로부터 +4.5V의 범위내에서 나타내는 전류응답의 최대치가 10㎂/cm2를 초과하고, 리튬이온 전지의 사이클 수명이 감소되었다. 비교예 15~17은 에폭시 수지가 전기화학적으로 불안정하기 때문에, 금속 리튬 기준의 전극전위가 +3V로부터 +4.5V의 범위내에서 나타내는 전류응답의 최대치가 10㎂/cm2를 초과하고, 리튬이온 전지의 사이클 수명이 감소되었다.
실시예 18~25는 모두 금속 리튬을 기준으로 하는 전극전위가 +3V로부터 +4.5V의 범위내에서 나타내는 전류응답의 최대치가 10㎂/cm2이하이고, 전기 이중층 커패시터는 충분한 사이클 수명을 나타내었다.
비교예 26은 건조 온도가 너무 높아 도전성 수지층(2)이 화학적으로 불안정하기 때문에, 금속 리튬을 기준으로 하는 전극전위가 +3V로부터 +4.5V의 범위내에서 나타내는 전류응답의 최대치가 10㎂/cm2를 초과하고, 전기 이중층 커패시터의 사이클 수명이 감소되었다. 비교예 27은 건조 온도가 너무 낮아 도전성 수지층(2)이 화학적으로 불안정하기 때문에, 금속 리튬 기준의 전극전위가 +3V로부터 +4.5V의 범위내에서 나타내는 전류응답의 최대치가 10㎂/cm2를 초과하고, 전기 이중층 커패시터의 사이클 수명이 감소되었다. 비교예 28은 냉각 속도가 너무 늦어 도전성 수지층(2)이 전기화학적으로 불안정하기 때문에, 금속 리튬 기준의 전극전위가 +3V로부터 +4.5V의 범위내에서 나타내는 전류응답의 최대치가 10㎂/cm2를 초과하고, 전기 이중층 커패시터의 사이클 수명이 감소되었다.
비교예 29~31은 페놀 수지가 전기화학적으로 불안정하기 때문에, 금속 리튬을 기준으로 하는 전극전위가 +3V로부터 +4.5V의 범위내에서 나타내는 전류응답의 최대치가 10㎂/cm2를 초과하고, 전기 이중층 커패시터의 사이클 수명이 감소되었다. 비교예 32~34는 에폭시 수지가 전기화학적으로 불안정하기 때문에, 금속 리튬 기준의 전극전위가 +3V로부터 +4.5V의 범위내에서 나타내는 전류응답의 최대치가 10㎂/cm2를 초과하고, 전기 이중층 커패시터의 사이클 수명이 감소되었다.
이상, 본 발명을 실시예에 기초하여 설명하였다. 상기 실시예는 어디까지나 예시이며, 각종 변형예가 가능하며, 또한 이러한 변형예도 본 발명의 범위에 속하는 것은 당업자도 이해하여야 한다.
1: 도전성 수지층
2: 도전성 기재
3: 집전체
2: 도전성 기재
3: 집전체
Claims (6)
- 도전성 기재와,
상기 도전성 기재의 적어도 한면에 형성되어 있는 도전성을 가지는 수지층을 구비하는 집전체에 있어서,
금속 리튬을 기준으로 하는 전극전위가 +3V로부터 +4.5V의 범위내에서 나타내는 비수용매의 전해액중에서의 전류응답의 최대치가, 10㎂/cm2이하인, 집전체. - 청구항 1에 있어서,
상기 도전성을 가지는 수지층이, 아크릴계 수지와 도전재를 포함하는 아크릴계 수지층인, 집전체. - 청구항 1에 있어서,
상기 도전성을 가지는 수지층이, 초화면계 수지와 도전재를 포함하는 초화면계 수지층인, 집전체. - 청구항 1에 기재된 집전체를 이용한 전극 구조체에 있어서,
상기 도전성을 가지는 수지층중에 활물질을 함유하거나, 또는 상기 도전성을 가지는 수지층위에 형성되어 있는 활물질층 또는 전극재료층을 가지는, 전극 구조체. - 청구항 4에 기재된 전극 구조체를 이용한, 비수전해질 전지.
- 청구항 4에 기재된 전극 구조체를 이용한, 축전 부품.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JPJP-P-2011-166393 | 2011-07-29 | ||
| JP2011166393 | 2011-07-29 | ||
| PCT/JP2012/069122 WO2013018687A1 (ja) | 2011-07-29 | 2012-07-27 | 集電体、電極構造体、非水電解質電池及び蓄電部品 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20140051325A true KR20140051325A (ko) | 2014-04-30 |
Family
ID=47629211
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020147004362A KR20140051325A (ko) | 2011-07-29 | 2012-07-27 | 집전체, 전극 구조체, 비수전해질 전지 및 축전 부품 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20140315095A1 (ko) |
| EP (1) | EP2738856A4 (ko) |
| JP (1) | JP6121325B2 (ko) |
| KR (1) | KR20140051325A (ko) |
| CN (1) | CN103748718B (ko) |
| TW (1) | TW201316601A (ko) |
| WO (1) | WO2013018687A1 (ko) |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105637685B (zh) | 2013-10-07 | 2017-12-12 | 日产自动车株式会社 | 非水电解质二次电池用电极材料、以及使用了其的非水电解质二次电池用电极和非水电解质二次电池 |
| JPWO2016072090A1 (ja) * | 2014-11-06 | 2017-06-22 | 株式会社豊田自動織機 | リチウムイオン二次電池用集電体、その製造方法及び非水電解質二次電池 |
| CN107086303A (zh) * | 2017-03-27 | 2017-08-22 | 湖北猛狮新能源科技有限公司 | 一种导电涂层的制备方法 |
| EP3644419A4 (en) * | 2017-06-19 | 2021-03-03 | Zeon Corporation | COMPOSITION OF BINDER FOR ELECTROCHEMICAL ELEMENT, COMPOSITION FOR ELECTROCHEMICAL ELEMENT, ELECTRODE FOR ELECTROCHEMICAL ELEMENT, AND ELECTROCHEMICAL ELEMENT |
| JP7010653B2 (ja) * | 2017-10-17 | 2022-01-26 | 三洋化成工業株式会社 | 樹脂集電体、積層集電体、及び、リチウムイオン電池 |
| US11603324B2 (en) | 2018-11-06 | 2023-03-14 | Utility Global, Inc. | Channeled electrodes and method of making |
| US20200176803A1 (en) | 2018-11-06 | 2020-06-04 | Utility Global, Inc. | Method of Making Fuel Cells and a Fuel Cell Stack |
| US11539053B2 (en) | 2018-11-12 | 2022-12-27 | Utility Global, Inc. | Method of making copper electrode |
| US11611097B2 (en) | 2018-11-06 | 2023-03-21 | Utility Global, Inc. | Method of making an electrochemical reactor via sintering inorganic dry particles |
| US11761100B2 (en) | 2018-11-06 | 2023-09-19 | Utility Global, Inc. | Electrochemical device and method of making |
| WO2020102634A1 (en) * | 2018-11-17 | 2020-05-22 | Utility Global, Inc. | Method of making electrochemical reactors |
Family Cites Families (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11102708A (ja) * | 1997-09-29 | 1999-04-13 | Asahi Glass Co Ltd | 負極体及び二次電源 |
| JP4577459B2 (ja) * | 1997-11-04 | 2010-11-10 | Ｔｄｋ株式会社 | シート状電極構造 |
| JP3733404B2 (ja) * | 2001-05-22 | 2006-01-11 | 富士重工業株式会社 | リチウム二次電池用正極およびリチウム二次電池 |
| US7241532B2 (en) * | 2002-03-28 | 2007-07-10 | Mitsubishi Chemical Corporation | Positive-electrode material for lithium secondary battery, secondary battery employing the same, and process for producing positive-electrode material for lithium secondary battery |
| JP4499795B2 (ja) * | 2005-10-11 | 2010-07-07 | 昭和電工株式会社 | 電気二重層キャパシタ用集電体、電気二重層キャパシタ用電極、及び電気二重層キャパシタ、並びにそれらの製造方法 |
| JP5370937B2 (ja) * | 2008-01-28 | 2013-12-18 | シャープ株式会社 | 正極活物質、正極及び非水二次電池 |
| KR101677101B1 (ko) * | 2009-03-23 | 2016-11-17 | 도요 알루미늄 가부시키가이샤 | 전극 구조체, 콘덴서, 전지 및 전극 구조체의 제조 방법 |
| JP5359442B2 (ja) * | 2009-03-25 | 2013-12-04 | 住友化学株式会社 | ナトリウムイオン電池 |
| JP5387134B2 (ja) * | 2009-05-22 | 2014-01-15 | 日産自動車株式会社 | 電池システムおよび電池の充電制御方法 |
| JP2011023342A (ja) * | 2009-06-16 | 2011-02-03 | Sumitomo Chemical Co Ltd | 非水電解液二次電池用負極材料およびそれを備える非水電解液二次電池 |
| JP5434397B2 (ja) * | 2009-09-03 | 2014-03-05 | 日産自動車株式会社 | 双極型電池用集電体 |
| JP5418088B2 (ja) * | 2009-09-09 | 2014-02-19 | 日産自動車株式会社 | リチウムイオン二次電池用集電体 |
| CN102648546A (zh) * | 2009-09-25 | 2012-08-22 | 大金工业株式会社 | 锂二次电池的正极集电层积体 |
| KR101049465B1 (ko) * | 2011-03-30 | 2011-07-15 | 주식회사 엘지화학 | 폴리아크릴로니트릴-아크릴산 공중합체 및 바인더를 포함한 음극 재료 조성물의 제조방법 및 그 음극 재료 조성물을 포함하는 리튬 이차 전지용 음극의 제조방법 |
-
2012
- 2012-07-27 EP EP12820087.0A patent/EP2738856A4/en not_active Withdrawn
- 2012-07-27 WO PCT/JP2012/069122 patent/WO2013018687A1/ja active Application Filing
- 2012-07-27 US US14/235,769 patent/US20140315095A1/en not_active Abandoned
- 2012-07-27 JP JP2013526878A patent/JP6121325B2/ja active Active
- 2012-07-27 TW TW101127143A patent/TW201316601A/zh unknown
- 2012-07-27 KR KR1020147004362A patent/KR20140051325A/ko active Search and Examination
- 2012-07-27 CN CN201280036493.3A patent/CN103748718B/zh not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP2738856A1 (en) | 2014-06-04 |
| CN103748718A (zh) | 2014-04-23 |
| EP2738856A4 (en) | 2015-07-01 |
| WO2013018687A1 (ja) | 2013-02-07 |
| JP6121325B2 (ja) | 2017-04-26 |
| TW201316601A (zh) | 2013-04-16 |
| US20140315095A1 (en) | 2014-10-23 |
| JPWO2013018687A1 (ja) | 2015-03-05 |
| CN103748718B (zh) | 2016-08-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6121325B2 (ja) | 集電体、電極構造体、非水電解質電池及び蓄電部品 | |
| KR20070100353A (ko) | 이차전지용 집전기, 이차전지 양극, 이차전지 음극,이차전지 및 그들의 제조 방법 | |
| CN110611076A (zh) | 一种锂离子电池正极极片及其制备方法 | |
| KR20140051324A (ko) | 집전체 및 그것을 이용한 전극 구조체, 비수전해질 전지, 전기 이중층 커패시터, 리튬이온 커패시터 또는 축전 부품 | |
| KR20110019419A (ko) | 이차전지용 집전기, 이차전지 양극, 이차전지 음극, 이차전지 및 그들의 제조 방법 | |
| JP5600576B2 (ja) | 集電体、電極構造体、非水電解質電池及び蓄電部品 | |
| JP5985161B2 (ja) | 集電体、電極構造体、非水電解質電池及び蓄電部品 | |
| KR101947565B1 (ko) | 집전체 및 그것을 이용한 전극 구조체, 비수전해질 전지, 전기 이중층 커패시터, 리튬이온 커패시터 또는 축전 부품 | |
| JP6184552B2 (ja) | 集電体、電極構造体、非水電解質電池及び蓄電部品 | |
| JP6140073B2 (ja) | 集電体、電極構造体、非水電解質電池及び蓄電部品 | |
| WO2013154176A1 (ja) | 集電体、電極構造体、非水電解質電池及び蓄電部品 | |
| JP5780871B2 (ja) | 集電体、電極構造体、非水電解質電池及び蓄電部品 | |
| JP5788985B2 (ja) | 集電体、電極構造体、非水電解質電池、蓄電部品、硝化綿系樹脂材料 | |
| JP5788730B2 (ja) | 集電体、電極構造体、非水電解質電池及び蓄電部品 | |
| JP6130018B2 (ja) | 集電体、電極構造体、非水電解質電池及び蓄電部品 | |
| JP2019133739A (ja) | 蓄電デバイス用集電体および蓄電デバイス用集電体の製造方法 | |
| JP6031223B2 (ja) | 集電体、電極構造体、非水電解質電池及び蓄電部品 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination |