KR20150000203A - 이차 전지용 집전체 및 이를 이용한 전극 - Google Patents

이차 전지용 집전체 및 이를 이용한 전극 Download PDF

Info

Publication number
KR20150000203A
KR20150000203A KR20130072359A KR20130072359A KR20150000203A KR 20150000203 A KR20150000203 A KR 20150000203A KR 20130072359 A KR20130072359 A KR 20130072359A KR 20130072359 A KR20130072359 A KR 20130072359A KR 20150000203 A KR20150000203 A KR 20150000203A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
conductive
metal
binder matrix
fiber layer
current collector
Prior art date
Application number
KR20130072359A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101586251B1 (ko
Inventor
김창현
최민규
신이현
Original Assignee
주식회사 제낙스
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 제낙스 filed Critical 주식회사 제낙스
Priority to KR1020130072359A priority Critical patent/KR101586251B1/ko
Priority to CN201480036080.4A priority patent/CN105493323B/zh
Priority to JP2016521223A priority patent/JP6395820B2/ja
Priority to US14/392,221 priority patent/US10164263B2/en
Priority to PCT/KR2014/005603 priority patent/WO2014208997A1/ko
Priority to EP14816875.0A priority patent/EP3016187B1/en
Publication of KR20150000203A publication Critical patent/KR20150000203A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101586251B1 publication Critical patent/KR101586251B1/ko

Links

Images

Classifications

    • 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
    • H01M4/70—Carriers or collectors characterised by shape or form
    • H01M4/80—Porous plates, e.g. sintered carriers
    • H01M4/806—Nonwoven fibrous fabric containing only fibres
    • 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
    • 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
    • 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
    • H01M4/04—Processes of manufacture in general
    • H01M4/0402—Methods of deposition of the material
    • H01M4/0404—Methods of deposition of the material by coating on electrode collectors
    • 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
    • H01M4/04—Processes of manufacture in general
    • H01M4/0402—Methods of deposition of the material
    • H01M4/0416—Methods of deposition of the material involving impregnation with a solution, dispersion, paste or dry powder
    • 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
    • H01M4/64—Carriers or collectors
    • H01M4/66—Selection of materials
    • H01M4/661—Metal or alloys, e.g. alloy 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
    • H01M4/661—Metal or alloys, e.g. alloy coatings
    • H01M4/662—Alloys
    • 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
    • H01M4/663—Selection of materials containing carbon or carbonaceous materials as conductive part, e.g. graphite, carbon fibres
    • 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
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00—Batteries for particular applications
    • H01M2220/30—Batteries in portable systems, e.g. mobile phone, laptop
    • 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
    • H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
    • H01M4/624—Electric conductive fillers
    • H01M4/625—Carbon or graphite
    • 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
    • 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
    • H01M4/666—Composites in the form of mixed 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
    • H01M4/70—Carriers or collectors characterised by shape or form
    • H01M4/72—Grids
    • H01M4/74—Meshes or woven material; Expanded metal
    • 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
    • H01M4/70—Carriers or collectors characterised by shape or form
    • H01M4/72—Grids
    • H01M4/74—Meshes or woven material; Expanded metal
    • H01M4/747—Woven material
    • 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
    • H01M4/70—Carriers or collectors characterised by shape or form
    • H01M4/75—Wires, rods or strips
    • 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

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Cell Electrode Carriers And Collectors (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

본 발명의 실시예들은 이차 전지에 범용화할 수 있는 집전체 및 이를 이용한 전극에 관한 것이다. 상기 집전체는, 복수의 도전성 섬유들을 포함하는 도전성 섬유층을 포함한다. 상기 도전성 섬유들 각각은 복수의 금속 필라멘트들로 이루어진 도전성 코어, 및 상기 도전성 코어의 외주를 둘러싸는 도전성 바인더 매트릭스를 포함할 수 있다.

Description

이차 전지용 집전체 및 이를 이용한 전극{Current collector for rechargeable battery and electrode using the same}
본 발명은 이차 전지 기술에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 이차 전지에 범용화할 수 있는 집전체 및 이를 이용한 전극에 관한 것이다.
최근 반도체 제조 기술 및 통신 기술의 발달에 따른 휴대용 전자 장치에 관한 산업이 성장하고, 환경 보존과 자원의 고갈로 인한 대체 에너지의 개발 요구가 첨예화됨에 따라, 전지 관련 기술이 활발히 연구되고 있다. 특히, 재충전을 통하여 반복적 사용이 가능한 이차 전지에 관한 연구가 주목을 받고 있다.
상기 이차 전지는 휴대폰, 노트북형 PC, 이동형 디스플레이와 같은 소형 장치용 전지에서부터 전기 자동차용 배터리 및 하이브리드 자동차에 적용되는 중대형 전지에 이르기까지 그 적용 분야가 점차로 확대되고 있다. 이들 전지들은 기본적으로 중량 및 부피가 작으면서도 에너지 밀도가 높고, 우수한 충방전 속도, 충방전 효율 및 사이클 특성을 가질 뿐만 아니라, 높은 안정성과 경제성을 갖출 것이 요구된다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 집전체와 전기적 활물질 사이의 내부 저항을 감소시켜 전지의 충방전 효율 및 충방전 속도를 향상시키고, 전지의 반복적인 충방전에 따른 전기적 활물질의 부피 변화를 수용하여 전지의 사이클 특성과 수명을 향상시킬 수 있는 집전체를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 전술한 이점을 갖는 집전체를 이용한 전극을 제공하는 것이다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 집전체는, 복수의 도전성 섬유들을 포함하는 도전성 섬유층을 갖는 이차 전지용 집전체이다. 상기 도전성 섬유들 각각은 복수의 금속 필라멘트들로 이루어진 도전성 코어, 및 상기 도전성 코어의 외주를 둘러싸는 도전성 바인더 매트릭스를 포함한다.
일 실시예에서, 상기 집전체는, 상기 도전성 섬유층의 일 주면에 결합되는 기판을 더 포함할 수 있다. 상기 기판은 상기 도전성 바인더 매트릭스의 융착에 의해 상기 도전성 섬유층과 결합될 수 있으며, 상기 기판은 금속 포일, 메시, 고분자 수지계 절연성 필름, 금속 박막층 또는 이들의 적층 구조를 포함할 수 있다.
상기 복수의 금속 필라멘트들은, 스테인레스강, 알루미늄, 니켈, 구리, 타이타늄, 백금, 금, 은, 루테늄, 탄탈, 니오븀, 하프늄, 지르코늄, 바나듐, 인듐, 코발트, 텅스텐, 주석, 베릴륨, 몰리브덴 또는 이들의 합금이나 적층체를 포함할 수 있다. 상기 집전체는 상기 도전성 섬유층 내에 상기 복수의 금속 필라멘트들의 길이의 1 % 내지 50 % 범위 내의 길이를 갖는 보조 필라멘트들을 더 포함할 수 있다. 상기 보조 필라멘트들은 도전성 바인더 매트릭스가 없는 베어 상태의 금속 필라멘트일 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 도전성 바인더 매트릭스는 개별화된 도전성 코어들을 각각 코팅할 수 있다. 다른 실시예에서, 상기 도전성 바인더 매트릭스는 인접하는 도전성 코어들을 연속적으로 코팅할 수도 있다.
상기 도전성 바인더 매트릭스는 도전성 고분자 재료를 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 도전성 고분자 재료는, 폴라아닐린(polyaniline), 폴리옥시페닐린(polyoxyphenylene), 폴리페닐린황화물(polyphenylene sulfide), 폴리티오핀(polythiophene), 폴리퓨란(polyfuran), 폴리피롤(polypyrrole), 폴리메틸피롤(polymethylpyrrole), 폴리스틸렌, 이의 유도체 또는 이들의 공중합체를 포함할 수 있다.
상기 도전성 바인더 매트릭스는 고분자 바인더 재료 및 상기 고분자 바인더 재료에 분산된 도전재의 혼합 조성물일 수 있다. 상기 고분자 바인더 재료는, 폴리프로필렌테레프탈레이트(PPT), 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리아크릴(PA); 카르복시 메틸 셀룰로오스(CMC), 폴리부타디엔(polybutadiene), 폴리이소프렌(polyisoprene), 폴리부틸 아크릴레이트(polybutyl acrylate), 폴리부틸 메타크릴레이트(polybutyl methacrylate), 폴리하드록시에틸 메타크릴레이트(polyhydroxyethyl methacrylate), 폴리아크릴아미드(polyacrylamide), 폴리이소부틸렌(polyisobutylene), 이소부틸렌-이소프렌 고무(isobutylene-isoprene rubber), 비닐리덴플루오라이드-헥사플루오로프로필렌 코폴리머(PVDF-co-HFP), 폴리비닐리덴플루오라이드(polyvinylidenefluoride: PVDF), 폴리아크릴로니트릴 (polyacrylonitrile), 폴리메틸메타크릴레이트 (polymethylmethacrylate), 폴리테트라불화에틸렌(polytetrafluoroethylene: PTFE), 스틸렌부타디엔 고무(styrenebutadiene rubber: SBR), 부틸 아크릴레이트-스틸렌 공중합체(butyl acrylate-styrene copolymer), 부틸 아크릴레이트-아크릴릭 니트릴 공중합체(butyl acrylate-acrylic nitrile copolymer), 부틸 아크릴레이트-아크릴릭 니트릴-글리시딜 메타클릴레이트 공중합체(butyl acrylate-acrylic nitrile-glycidyl methacrylate copolymer), 이소부틸렌-스티렌 공중합체(isobutylene-styrene copolymer), 에틸렌프로필렌디엔 공중합체(ethylene-propylene-diene copolymer: EPDM), 이의 유도체, 동질 중합체, 축합 중합체, 공중합체, 블록 중합체, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 상기 도전재는, 카본 블랙, 초미세 그라파이트 입자, 아세틸렌 블랙, 파인 카본(fine carbon), 금속 입자, 금속 ITO(indium tin oxide), 탄소 나노 튜브, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
상기 다른 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 전극은, 전술한 특징을 갖는 집전체, 및 상기 도전성 섬유층에 함침된 전기적 활물질을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 상기 도전성 바인더 매트릭스의 두께는 상기 전기적 활물질의 평균 입자 크기의 10 % 내지 90 %의 범위 내일 수 있다.
또한, 상기 도전성 바인더 매트릭스는 겔화되어 상기 전기적 활물질과 상기 도전성 섬유 사이의 면접촉을 용이하게 확보할 수 있도록 한다. 상기 전극은 리튬 이차 전지용일 수 있다.
본 발명에 따르면, 집전체가 저저항의 금속 필라멘트들로 이루어진 도전성 코어를 갖는 도전성 섬유층을 포함하고, 그 내부로 전기적 활물질이 함침되어 3차원 입체 구조를 갖는 도전성 네트워크가 전기적 활물질층 내에 형성될 수 있다. 그 결과, 전극의 내부 저항이 감소됨으로써, 전지의 충방전 효율 및 충방전 속도가 향상될 수 있다. 또한, 도전성 코어의 외주에 형성된 도전성 바인더 매트릭스는, 전지의 충방전에 따른 전기적 활물질 입자와 도전성 섬유층 사이의 넓은 저저항 면접촉을 확보할 수 있을 분만 아니라, 도전성 바인더 매트릭스가 전지의 충방전에 따른 전기적 활물질의 부피 변화를 수용하는 버퍼로서 역할하여, 비가역 용량이 감소되고 전지의 수명이 향상될 수 있다.
또한, 본 발명의 따르면, 금속 필라멘트가 갖는 우수한 기계적, 섬유적 및 내화학적 성질로 인하여, 전지 제조를 위한 공정 윈도우가 넓을 뿐만 아니라, 공지의 섬유의 처리 방법이 적용될 수 있어 다양한 형태로 전지를 제조될 수 있는 이점이 있다.
도 1a은 본 발명의 일 실시예에 따른 집전체를 도시하는 사시도이며, 도 1b는 도 1a의 영역 M의 부분 확대도이다.
도 2a는 도전성 코어에 도전성 바인더 매트릭스가 프리코팅된 경우를 도시하며, 도 2b는 도전성 코어 상에 도전성 바인더 매트릭스가 포스트코팅된 경우를 도시한다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 집전체를 이용한 전극의 일부를 도시하고, 도 3b는 전기적 활물질이 집전체에 결합된 구조를 도시는 도면이다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 집전체를 도시하는 사시도들이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 부직포 집전체를 이용한 전지를 도시하는 분해도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.　 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.
또한, 이하의 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이며, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는" 는 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다.　 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다.　 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및/또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.
본 명세서에서 제 1, 제 2 등의 용어가 다양한 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들을 설명하기 위하여 사용되지만, 이들 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들은 이들 용어에 의해 한정되어서는 안됨은 자명하다. 이들 용어는 하나의 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 다른 영역, 층 또는 부분과 구별하기 위하여만 사용된다. 따라서, 이하 상술할 제 1 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분은 본 발명의 가르침으로부터 벗어나지 않고서도 제 2 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 지칭할 수 있다.
또한, 본 명세서에서 언급되는 금속 필라멘트는 금속을 섬유화하여 제조된 것으로서, 예를 들면, 0.1 ㎛ 내지 50 ㎛의 평균 직경, 바람직하게는 2 ㎛ 내지 20 ㎛의 평균 직경을 가지면서 10 mm 내지 150 mm 범위, 바람직하게는 35 mm 내지 120 mm 범위의 길이를 갖는 금속사를 지칭한다. 이 범위에서 상기 금속 필라멘트들은 금속이 갖는 내열성, 가소성 및 전기 전도성을 가지면서, 섬유 특유의 가요성(flexibility)과 직조 및 부직포 가공을 위한 기계적 이점을 동시에 가진다.
상기 금속 필라멘트들은 적합한 용기 내에서 금속 또는 합금을 용탕 상태로 유지하고, 압축 가스 또는 피스톤과 같은 가압 장치를 이용하여 용기의 사출공을 통하여 상기 용탕을 대기 중에 분출시켜 급냉 응고시키는 것에 의해 제조될 수 있다. 또는, 금속 필라멘트들은 공지의 집속 인발법에 의해 제조될 수 있다. 상기 사출공의 개수, 크기 및/또는 사출된 용융 금속의 비상을 제어함으로써 금속 필라멘트들의 두께, 균일도, 부직포와 같은 조직 및 그 종횡비를 제어할 수 있다.
본 발명의 금속 필라멘트들은 전술한 제조 방법뿐만 아니라, 다른 공지의 제조 방법에 의한 금속 필라멘트들을 포함할 수 있으며, 본 발명이 이에 의해 한정되는 것은 아니다. 본 명세서의 금속 필라멘트는 금속이 갖는 내열성, 가소성 및 전기 전도성을 가지면서, 섬유 특유의 직조 및 부직포 가공 공정이 가능한 이점을 동시에 가진다. 본 발명은 이러한 금속 필라멘트의 이점을 전지의 집전체에 적용한 특징들 및 이점들에 관한 것이다.
도 1a은 본 발명의 일 실시예에 따른 집전체(100)를 도시하는 사시도이며, 도 1b는 도 1a의 영역 M의 부분 확대도이다.
도 1a을 참조하면, 집전체(100)는 도전성 기판(10)과 도전성 섬유층(20)을 포함한다. 도전성 기판(10)은 금속 포일일 수 있다. 다른 실시예에서, 도전성 기판(10)은 금속 메시 또는 금속 포일과 금속 메시가 적층되거나 이들 사이에 바인더층과 같은 다른 층이 결합될 수도 있다. 도전성 기판(10)의 금속은 스테인레스강, 알루미늄, 니켈, 구리, 타이타늄, 백금, 금, 은, 루테늄, 탄탈, 니오븀, 하프늄, 지르코늄, 바나듐, 인듐, 코발트, 텅스텐, 주석, 베릴륨, 몰리브덴 또는 이들의 합금이나 적층체일 수 있다. 예를 들면, 음극용 집전체의 경우, 도전성 기판(10)은 구리 포일일 수 있다. 양극용 집전체의 경우에, 도전성 기판(10)은 알루미늄 포일일 수 있다.
도 1a와 함께 도 1b를 참조하면, 도전성 섬유층(20)은 1 차원적인 선형의 복수의 도전성 섬유들(20W)로 이루어진 골격 구조를 포함하는 도전성 네트워크층이다. 도전성 섬유들(20W) 사이로 기공이 형성되고, 도전성 섬유층(20)의 표면으로 기공이 노출된다. 이러한 기공은 도전성 섬유들(20W)의 표면부터 내부까지 연통될 수 있다. 상기 기공은 집전체(100)에 제공될 전기적 활물질의 저장 공간이 되거나, 전지의 산화 및 환원 반응시 이온의 이동 경로를 제공할 수 있다.
도전성 섬유들(20W)에 관하여, 도 1b의 선 II-II'를 따라 절취한 도전성 섬유들(20W)의 단면 구조를 개략적으로 도시하는 도 2a를 참조하면, 일 실시예에 따른 도전성 섬유들(20W)은 각각 내부의 도전성 코어(20C) 및 도전성 코어(20C)의 외주를 둘러싸는 도전성 바인더 매트릭스(20E)를 포함한다.
도전성 코어(20C)는 금속 필라멘트들이다. 상기 금속 필라멘트들은 도전 경로를 제공하는 1 차원 선형 구조를 가지며, 랜덤하게 서로 엉킨 부직포 구조를 가지면서 전체 도전성 섬유층(20)의 통전이 확보될 수 있다. 상기 금속 필라멘트들은 서로 개별화된 섬유체로서 그 섬유적 성질을 이용하여 교락 또는 다른 섬유 혼방 공정을 통해 3차원 다공성 섬유 구조체인 점에서 복수의 섬유체들이 일체화되거나 열간 합금화와 같은 방식으로 본딩되어 도전성 네트워크를 형성하는 메시 또는 금속 발포체와는 구별된다. 이러한 측면에서, 도전성 섬유층(20)은 전술한 금속 메시 및 금속 발포체와 달리 더 향상된 구조적 유연성을 갖고 변형 가능한 기공을 통한 전기적 활물질의 함침 공정이 용이하다.
상기 금속 필라멘트들은, 스테인레스강, 알루미늄, 니켈, 구리, 타이타늄, 백금, 금, 은, 루테늄, 탄탈, 니오븀, 하프늄, 지르코늄, 바나듐, 인듐, 코발트, 텅스텐, 주석, 베릴륨, 몰리브덴 또는 이들의 합금이나 적층체일 수 있다. 일부 실시예에서, 금속 필라멘트들(20MW)은 도전성 기판(10)의 금속과 동일한 재료일 수도 있다. 예를 들면, 음극용 집전체에서, 도전성 기판(10)이 구리 포일이면, 상기 금속 필라멘트들도 구리 섬유일 수 있다. 양극용 집전체에서, 도전성 기판(10)이 알루미늄 포일이면, 상기 금속 필라멘트들도 알루미늄 섬유일 수 있다.
다른 실시예에서, 상기 도전성 코어(20C)과 도전성 기판(10)의 금속 재료는 서로 다를 수 있다. 예를 들면, 음극용 집전체에서, 도전성 기판(10)의 금속 재료가 구리이고, 도전성 코어(20C)는 스테인레스강일 수도 있다. 마찬가지로, 양극용 집전체에서, 도전성 기판(10)이 알루미늄이고, 도전성 코어(20C)는 스텐레스강일 수도 있다.
상기 금속 필라멘트들의 평균 길이는 10 mm 내지 150 mm 범위 내의 크기를 가지며, 평균 두께는 0.1 ㎛ 내지 50 ㎛ 범위 내일 수 있다. 상기 금속 필라멘트들의 두께가 0.1 ㎛ 미만에서는, 균일한 물성, 예를 들면, 균일한 저항 또는 강도를 갖는 필라멘트들의 성형이 어렵고 전지 충방전에 따른 부피 변화에 내력을 가지면서 함침된 전기적 활물질을 속박하기 위한 충분한 기계적 강도를 확보하기도 어렵다. 상기 금속 필라멘트들의 두께가 50 ㎛를 초과하면, 금속 필라멘트들의 체적당 표면적이 감소하여 표면적 증가에 따른 전지 충방전 효율의 향상을 얻기 어렵고 에너지 밀도도 감소된다. 상기 규격을 갖는 금속 필라멘트들은 연속적인 금속사로부터 세그먼트화되어 얻어질 수 있으며, 이를 이용해 부직포 구조를 형성할 수 있다.
전술한 0.1 ㎛ 내지 50 ㎛ 두께의 금속 필라멘트는, 단위 길이당 표면적/부피의 비(예로 원형 단면을 갖는 경우, 4/직경)로 환산하면, 8×104 (1/m) 내지 4×107 (1/m)의 표면적비를 갖는다. 일반적으로 금속 포일을 사용하는 종래의 집전체는 대략 20㎛의 두께를 갖는다. 20㎛ 두께의 포일을 사용하는 종래의 집전체 대비 0.1 ㎛ 내지 50 ㎛의 두께를 갖는 금속 필라멘트는 약 1.8 배에서 400 배로 증가된 표면적을 갖는다. 집전체의 표면적은 전기적 활물질 및 전해질액과 각각 반응 계면을 형성하는 금속 필라멘트들(20W)의 부피당 표면적을 의미하는 것이어서, 이를 최대화함으로써 내부 저항이 감소되고 에너지 밀도가 비약적으로 향상된 전지를 얻을 수 있다.
또 다른 실시예에서, 도전성 네트워크를 이루는 금속 필라멘트들의 길이 및 두께 중 어느 하나 이상이 서로 다를 수도 있다. 예를 들면, 도선성 섬유층의 골격을 구성하는 금속 필라멘트들(또는 긴 필라멘트라 함, 20W)과 함께 금속 필라멘트들(20W)의 길이의 1 % 내지 50 % 범위 내의 길이를 갖는 보조 필라멘트들(미도시)이 도전성 섬유층(20) 내에 분산될 수 있다. 골격을 구성하는 금속 필라멘트들(20W)은 집전체(100)의 전체 도전률과 기계적 강도를 결정하고, 보조 필라멘트는 전기적 활물질과 긴 필라멘트 사이의 전자 전달 경로 또는 긴 필라멘트들 사이의 전기적 연결을 향상시킴으로써 전지의 내부 저항을 결정할 수 있다. 일부 실시예에서, 짧은 필라멘트들은 도전성 바인더 매트릭스로 코팅되지 않고, 베어 상태로 도전성 섬유층(20) 내에 제공되어 도전재와 같은 기능을 수행할 수도 있다.
금속 필라멘트들(20W) 상에 코팅되는 도전성 바인더 매트릭스는 도전성 섬유층(20) 형성 이전에, 복수의 도전성 섬유(20W) 각각에 프리코팅(precoating)되거나, 금속 필라멘트들(20W)로 네트워크 구조, 예를 들면, 부직포 구조를 형성한 후, 적합한 고분자 분산 용매를 이용해 포스트코팅(post coating)될 수도 있다. 도 2a는 도전성 코어(20C)에 도전성 바인더 매트릭스(20E)가 프리코팅된 경우를 도시하며, 도 2b는 도전성 코어(20C) 상에 도전성 바인더 매트릭스(20E')가 포스트코팅된 경우를 도시한다. 프리코팅된 도전성 바인더 매트릭스(20E)는 각각 해당 금속 필라멘트(20W)를 하나씩 둘러싸지만, 포스트코팅된 도전성 바인더 매트릭스(20E')는 2 이상의 인접하는 금속 필라멘트들(20W)을 연속적으로 코팅하여 둘러싼다.
다른 실시예에서, 도전성 바인더 매트릭스(20E, 20E')은 고분자 바인더 재료 및 상기 고분자 바인더 재료에 분산된 도전재의 혼합 조성물을 포함할 수도 있다. 상기 고분자 바인더 재료는, 카르복시 메틸 셀룰로오스(CMC), 폴리부타디엔(polybutadiene), 폴리이소프렌(polyisoprene), 폴리부틸 아크릴레이트(polybutyl acrylate), 폴리부틸 메타크릴레이트(polybutyl methacrylate), 폴리하드록시에틸 메타크릴레이트(polyhydroxyethyl methacrylate), 폴리아크릴아미드(polyacrylamide), 폴리이소부틸렌(polyisobutylene), 이소부틸렌-이소프렌 고무(isobutylene-isoprene rubber), 비닐리덴플루오라이드-헥사플루오로프로필렌 코폴리머(PVDF-co-HFP), 폴리비닐리덴플루오라이드(polyvinylidenefluoride: PVDF), 폴리아크릴로니트릴 (polyacrylonitrile), 폴리메틸메타크릴레이트 (polymethylmethacrylate), 폴리테트라불화에틸렌(polytetrafluoroethylene: PTFE), 스틸렌부타디엔 고무(styrenebutadiene rubber: SBR), 부틸 아크릴레이트-스틸렌 공중합체(butyl acrylate-styrene copolymer), 부틸 아크릴레이트-아크릴릭 니트릴 공중합체(butyl acrylate-acrylic nitrile copolymer), 부틸 아크릴레이트-아크릴릭 니트릴-글리시딜 메타클릴레이트 공중합체(butyl acrylate-acrylic nitrile-glycidyl methacrylate copolymer), 이소부틸렌-스티렌 공중합체(isobutylene-styrene copolymer), 에틸렌프로필렌디엔 공중합체(ethylene-propylene-diene copolymer: EPDM), 이들의 유도체 또는 이들의 조합과 같은 동질 중합체, 축합 중합체, 공중합체 및 블록 중합체와 같은 다양한 폴리머계 재료일 수 있다. 상기 열거된 고분자 바인더 재료는 예시이며, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들면, 상기 고분자 바인더 재료는, 올레핀계 폴리머, 아크릴계 폴리머, 디엔계 폴리머, 실리콘 함유 폴리머, 비닐계 폴리머, 불소 함유 폴리머, 열경화성 엘라스토머, 천연 고무, 라텍스, 폴리펩티드, 프로테인, 또는 이들의 혼합물이나 다른 고분자 전해질계 재료가 사용될 수도 있다.
상기 고분자 바인더 재료 내에는, 도전재가 분산되어 고분자 바인더 재료 전체가 도전성을 갖는다. 상기 도전재는, 카본 블랙, 아세틸렌블랙, 케첸블랙 및 초미세 그라파이트 입자와 같은 파인 카본(fine carbon), 구리 또는 은과 같은 금속 입자, ITO(indium tin oxide)와 같은 도전성 산화물 입자, 탄소 나노 튜브, 그래핀, 또는 비표면적이 크고 저항이 낮은 다른 나노 구조체일 수 있으며, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
도전성 코어(20C) 상에 도전성 바인더 매트릭스(20E, 20E')를 형성하기 위해, 도전성 고분자 재료가 용해된 용액이나 도전재와 고분자 바인더 재료가 용해된 용액 내에, 선택적으로는 중합 개시제와 같은 첨가제를 넣고, 개별화된 금속 필라멘트들 또는 쵸핑 전의 금속사를 연속적으로 침지하여 금속 필라멘트들의 외주에 액상을 코팅한 후, 이를 용액 밖으로 뺀 다음에, 결과물을 건조, 가열, 산화 또는 광조사함으로써 코팅된 재료를 중합화하여 도전성 바인더 매트릭스를 형성할 수 있다. 이와 같이, 도전성 고분자 매트릭스가 프리코팅된 금속 필라멘트를 니들 펀치법, 스펀 레이스법, 및 스티치 본드과 같은 교락이 가능한 섬유 공정을 이용하여 부직포 구조의 도전성 섬유층을 포함하는 집전체가 얻어질 수 있다.
도 2b를 참조하여 전술한 바와 같이, 도전성 바인더 매트릭스(20E')를 포스트코팅하는 경우에는, 먼저 전술한 섬유 가공 공정으로 부직포 구조를 갖는 금속 필라멘트의 섬유층을 제조한다. 이후, 상기 섬유층을 도전성 바인더 재료가 용해된 용액 내에 침지하여 액상 코팅하고, 용액 밖에서 코팅된 고분자 재료를 건조 및 중합화함으로써 도전성 바인더 매트릭스를 형성할 수도 있다.
전극 형성을 위해 제조된 집전체의 도전성 섬유층 내부 또는 그 위로 전기적 활물질이 슬러리 형태로 함침될 수 있다. 전기적 활물질이 슬러리 형태로 함침되는 경우, 일반적으로 유기 용제가 사용될 수 있다. 슬러리 함침과 같은 후속 공정에서 사용되는 유기 용제는 집전체의 도전성 바인더 매트릭스를 용해하지 않도록 선택될 수 있다. 예를 들면, 물을 용매로 하여 CMC(Carboxy Methyl Cellulose, 카복시메틸셀룰로오스)를 용해한 후 도전재로서 은 나노입자를 분산시킨 용액을 제조한 뒤, 이를 금속 필라멘트에 프리코팅한 후 도전성 섬유층을 제조하거나, 또는 제조된 도전성 섬유층에 이를 포스트 코팅함으로써 도전성 바인더 매트릭스가 코팅된 집전체를 얻을 수 있다. 이 집전체에 일반적인 양극활물질 슬러리, 예를 들면, NMP (n-methyl-2-pyrrolidone) 용매에 양극활물질이 분산된 슬러리를 함침시킴으로서 전극을 제조할 수 있다. 이때 CMC는 NMP에 용해되지 않기 때문에 양극 슬러리 함침시 도전성 바인더 매트릭스가 침식되지 않을 뿐만 아니라 도전성 섬유층의 구조가 안정하게 유지될 수 있다. 이와 반대로, 음극의 경우에는 수계 슬러리가 사용될 수 있으며, 도전성 바인더 매트릭스로서 상기 NMP에 PVdF를 용해시켜 금속 필라멘트들에 프리코팅 또는 포스트코팅시킨 후 수계 음극 활물질의 슬러리를 함침함으로써 음극을 제조할 수 있다. 선택적으로는, 슬러리용 용매는 도전성 바인더 매트릭스를 겔화할 수 있도록 도전성 바인더 매트릭스에 대한 소정 용해도를 갖는 용매가 선택될 수도 있다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 집전체(100)를 이용한 전극의 일부를 도시하고, 도 3b는 전기적 활물질(AP)이 집전체(100)에 결합된 구조를 도시하는 도면이다.
도 3a를 참조하면, 집전체(100) 내의 기공에 전기적 활물질(AP)이 함침된다. 전기적 활물질(AP)은 입자 형태를 가질 수 있지만, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들면, 전기적 활물질(AP)은 일차 입자에 한정되지 않고, 복수의 일차 입자가 응집된 이차 입자 구조 또는 클러스터 구조를 가질 수도 있다.
캐소드용 전기적 활물질은, 예를 들면, 리튬, 니켈, 코발트, 크롬, 마그네슘, 스트론튬, 바나듐, 란탄, 세륨, 철, 카드뮴, 납, 티타늄, 몰리브데늄 또는 망간을 포함하는 2 성분계 이상의 산화물(oxide), 인산염(phosphate), 황화물(sulfide), 불화물(fluoride) 또는 이들의 혼합물일 수 있다. 애노드용 전기적 활물질은, 예를 들면, 연화 탄소(soft carbon) 또는 경화 탄소(hard carbon)와 같은 저결정 탄소이거나 천연 흑연(natural graphite), 키시 흑연(Kish graphite), 열분해 탄소(pyrolytic carbon), 액정 피치계 탄소 섬유(mesophase pitch based carbon fiber), 탄소 미소 구체(meso-carbon microbeads), 중간상 피치(Mesophase pitches), 석유 또는 석탄계 코크스(petroleum or coal tar pitch derived cokes)와 같은 고온 소성 탄소와 같은 고결정 탄소일 수 있다. 이들 재료들은 예시적일 뿐, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들면, 상기 캐소드용 전기적 활물질로서 칼코겐 화합물이 사용될 수도 있으며, 상기 애노드용 전기적 활물질로서 NaS 전지에 적합한 나트륨, 또는 다른 산화물, 탄화물, 질화물, 황화물, 인화물, 셀레늄화물 및 텔레늄화물이나, 고용량화를 위해 높은 리튬 이온 흡장 및 방출 능력을 갖는, 실리콘, 게르마늄, 주석, 납, 안티몬, 비스무스, 아연, 알루미늄, 철 및 카드뮴과 같은 단원자계, 이들의 금속간 화합물(intermetallic compound), 또는 산화물계 재료와 같은 비탄소계 활물질들이 사용될 수도 있다.
일부 실시예에서는, 전기적 활물질(AP)과 함께 도전재(CA)가 가첨될 수도 있다. 도전재(CA)는, 전술한 도전성 바인더 매트릭스의 도전재와 동일한 재료일 수 있다. 그러나, 전기적 활물질(AP)에 상응하는 미세 크기를 갖는 집전체(20W)가 전기적 활물질(AP)의 사이 사이로 침투하여 이들 사이에 전기적 접촉이 확보될 수 있기 때문에 도전재(CA)는 첨가되지 않을 수 있다.
도 3b를 참조하면, 입자 형태로 함침된 전기적 활물질(AP1, AP2)은 집전체와 다양한 방식으로 전기적으로 접촉될 수 있다. 전기적 활물질(AP1, AP2)을 도전성 섬유층(도 1a의 20 참조) 내에 함침시킨 후, 자외선 조사, 가열, 열풍과 같은 에너지를 인가하여, 도전성 바인더 매트릭스(20E)를 부분적으로 유리화 또는 용융시키면서 도전성 섬유층을 가압하면, 전기적 활물질(AP1, AP2)이 도전성 바인더 매트릭스(20E)에 의해 집전체의 도전성 섬유들(20W)에 고착될 수 있다.
도전성 바인더 매트릭스(20E)는 고분자 고유의 탄성적 성질을 가질 뿐만 아니라, 전지 내에서 겔화되거나 소프트해짐으로써, 전기적 활물질(AP1, AP2)은 그 표면 일부가 도전성 바인더 매트릭스(20E)에 면접촉될 수 있다. 그 결과, 집전체와 전기적 활물질(AP1, AP2) 사이에 저저항 콘택이 얻어진다. 금속 포일과 같은 2차원 형태의 면상 집전체의 경우, 면상 집전체 상의 전기적 활물질은 집전체와 서로 점접촉을 하기 때문에 콘택 저항이 비교적 높은 것과는 대조적이다. 이러한 면접촉을 달성하기 위해, 도전성 바인더 매트릭스(20E)의 두께는 전기적 활물질(AP1, AP2)의 평균 입자 크기의 10 % 내지 90 %의 범위 내일 수 있다.
또한, 전기적 활물질(AP1)과 전기적 활물질(AP2) 사이의 직접적인 접촉에 의한 전기적 연결이 없더라도, 도전성 섬유들(20W)과 전기적 활물질들(AP1, AP2) 사이에 전기적 연결이 달성될 수 있음을 확인할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 전기적 활물질(AP1, AP2)의 접촉이 반드시 요구되지 않으므로 종래에 전기적 활물질의 표면 상에 적용되는 바인더층이 요구되지 않으므로, 이로 인해 나타나는 내부 저항의 증가와 리튬의 삽입 및 탈리와 같은 전지 화학 반응의 속도 감소가 나타나지 않는다. 또한, 도전성 바인더 매트릭스(20E)는 그 점착성과 함께 탄성적이므로, 전지의 충 방전에 따른 전기적 활물질(AP1, AP2)의 부피 변화를 흡수할 수 있다. 그 결과, 본 발명의 실시예에 따르면, 반복되는 전지의 충방전에 따른 전극의 크랙이나 전기적 개방과 같은 비가역적 현상이 감소되어, 전지의 수명이 향상될 수 있다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 집전체(200A, 200B)를 도시하는 사시도들이다. 본 도면에 도시된 구성 부재들 중 전술한 도면들과 동일한 참조 번호를 갖는 구성 부재들에 대한 설명은 모순이 없는 한 전술한 개시 사항을 참조할 수 있다.
도 4a를 참조하면, 집전체(200A)의 기판(10A)은 복합 재료일 수 있다. 예를 들면, 기판(10A)은 절연성 필름(10_1) 및 그 위의 금속 박막층(10_2)의 적층 구조를 가질 수 있다. 금속 박막층(10_2)은 스퍼터링 또는 비전해 도금법 등에 의해 형성될 수 있다. 절연성 필름(10_1)은 가요성을 갖는 수지계 기판일 수 있다. 수지계 기판은 금속에 비하여 탄성 및 기계적 강도가 더 우수하므로, 도전성 기판(10A)은 도 1a에 도시된 금속 포일로 된 도전성 기판(10) 보다 박형화될 수 있다. 금속 박막층(10_2) 상에 도전성 섬유층(20)이 제공된다. 도전성 섬유층(20)과 금속 박막층(10_2)의 결합은 가열, 광조사 또는 가압만으로 도전성 바인더 매트릭스를 유리화 또는 용해시켜 이를 이용해 도전성 섬유층(20)과 금속 박막층(10_2)을 서로 융착시킴으로서 달성될 수 있다.
도 4b를 참조하면, 집전체(200B)는 기판(10B)의 양 주면 상에 각각 상부 도전성 섬유층(20U)과 하부 도전성 섬유층(20L)을 포함할 수도 있다. 기판(10B)은 절연성 필름(10_1)의 양 주면에 박막화된 상부 금속층(10_2U)과 하부 금속층(10_2L)을 포함할 수 있다. 이들 금속층은, 도 4a를 참조하여 설명한 바와 같이 박막층일 수 있다. 다른 실시예에서, 기판(10B)은 도 1a를 참조하여 개시한 금속 포일 또는 메시와 같은 도전성 기판(10)일 수도 있다.
도시하지는 않았으나, 이들 도전성 기판(10A, 10B)이 결여되어 도전성 섬유층(20)만으로도 집전체가 제공될 수도 있다. 이 경우, 도전성 섬유층(20)은 단일층이거나 복수의 층으로 이루어질 수 있으며, 이들 사이의 층간 결합은 교락과 같은 섬유 공정을 통해 달성될 수 있다. 또한, 도전성 섬유층(20) 자체가 집전체이므로, 금속 박막층(10_2)은 생략될 수 있으며, 이 경우, 절연성 필름(10_1) 상에 도전성 섬유층(20)이 직접 적층된 집전체가 얻어질 수도 있다. 절연성 필름(10_1)은 가요성을 갖는 고분자 수지계 재료일 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 부직포 집전체를 이용한 전지(1000)를 도시하는 분해도이다.
도 5를 참조하면, 전지(1000)는 일반적인 원통형 전지일 수 있다. 전지 반응 면적을 증가시키기 위하여, 집전체(100A, 100B)를 각각 이용한 양극 및 음극은 교번하여 서로 감긴 젤리 롤 구조를 가질 수 있다. 그러나, 이는 예시적일 뿐, 양극과 음극 중 어느 하나의 전극만을 본 발명의 실시예를 따른 집전체로 구성할 수 있다. 또한, 다른 코인형 전지, 각형 전지, 또는 섬유를 이용한 다양한 형상의 플렉시블 전지로 제조될 수도 있을 것이다.
집전체(100A, 100B)는, 전술한 바와 같이, 도전성 기판(10)의 양 주면에 상부 및 하부 도전성 섬유층(20A, 20B)을 포함할 수 있다. 선택적으로는, 집전체(100A, 100B)는 도전성 섬유층만으로 이루어질 수도 있다. 전기적 활물질이 도전성 섬유층(20A, 20B) 내부에 함침되어 전극이 제공될 수 있다.
집전체들(100a, 100b)의 측부에는 탭 또는 리드(Tb_A, Tb_B)가 형성될 수 있다. 탭 또는 리드(Tb_A, Tb_B)의 개수는 내부 저항을 감소시키기 위해 적절한 개수를 가질 수 있다. 탭 또는 리드(Tb_A, Tb_B)는 하우징(800) 내부에서 전지(1000)의 양극(600)과 음극(700)에 각각 내부 체결될 수 있다.
양극(100A)과 음극(100B) 사이에는, 이들의 절연을 위하여, 분리막(separator; 500)이 배치될 수 있다. 분리막(500)은, 예를 들면, 폴리머계 미세다공막, 직포, 부직포, 세라믹, 진성 고체 고분자 전해질막, 겔 고체 고분자 전해질막 또는 이들의 조합일 수 있다. 상기 진성 고체 고분자 전해질막은, 예를 들면, 직쇄 폴리머 재료, 또는 가교 폴리머 재료를 포함할 수 있다. 상기 겔 고분자 전해질막은, 예를 들면, 염을 포함하는 가소제 함유 폴리머, 필러 함유 폴리머 또는 순 폴리머 중 어느 하나 이들의 조합일 수 있다. 상기 고체 전해질층은, 예를 들면, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리이미드, 폴리설폰, 폴리우레탄, 폴리염화비닐, 폴리스티렌, 폴리에틸렌옥사이드, 폴리프로필렌옥사이드, 폴리부타디엔, 셀룰로오스, 카르복시메틸셀룰로오스, 나일론, 폴리아크릴로니트릴, 폴리비닐리덴플루오라이드, 폴리테트라플루오로에틸렌, 비닐리덴플루오라이드와 헥사플루오로프로필렌의 공중합체, 비닐리덴플루오라드와 트리플루오로에틸렌의 공중합체, 비닐리덴플루오라이드와 테트라플루오로에틸렌의 공중합체, 폴리메틸아크릴레이트, 폴리에틸아크릴레이트, 폴리에틸아크릴레이트, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리에틸메타크릴레이트, 폴리부틸아크릴레이트, 폴리부틸메타크릴레이트, 폴리비닐아세테이트, 및 폴리비닐알콜 중 어느 하나 또는 이들의 조합으로 이루어진 고분자 메트릭스, 첨가제 및 전해액을 포함할 수 있다. 전술한 분리막(500)에 관하여 열거한 재료들은 예시적이며, 분리막(500)으로서 형상 변화가 용이하고, 기계적 강도가 우수하여 전극의 변형에도 찢어지거나 균열되지 않으며, 임의의 적합한 전자 절연성을 가지면서도 우수한 이온 전도성을 갖는 재료가 선택될 수 있다.
분리막(500)은 단층막 또는 다층막일 수 있으며, 상기 다층막은 동일 단층막의 적층체이거나 다른 재료로 형성된 단층막의 적층체일 수 있다. 예를 들면, 상기 적층체는 폴리올레핀과 같은 고분자 전해질막의 표면에 세라믹 코팅막을 포함하는 구조를 가질 수도 있다. 분리막(500)의 두께는 내구성, 셧다운 기능 및 전지의 안전성을 고려하면, 10 ㎛ 내지 300 ㎛이고, 바람직하게는, 10 ㎛ 내지 40㎛이며, 더욱 바람직하게는 10 ㎛ 내지 25 ㎛일 수 있다.
하우징(800) 내에서는 수산화칼륨(KOH), 브롬화칼륨(KBr), 염화칼륨(KCL), 염화아연(ZnCl2) 및 황산(H2SO4)과 같은 염을 포함하는 적합한 수계 전해액이 전극 구조(100A, 100B) 및/또는 분리막(500)에 흡습되어, 전지(1000)가 완성될 수 있다. 다른 실시예에서, 전지(1000)는 LiClO4 또는 LiPF6와 같은 리튬염을 포함하는 에틸렌카보네이트, 프로필렌카보네이트, 디메틸카보네이트 또는 디에틸카보네이트와 같은 비수계 전해액 비수계일 수도 있으며, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, 도시하지는 않았지만, 전지(1000) 사용 중의 안정성 및/또는 전력 공급 특성을 제어하기 위한 적합한 냉각 장치 또는 전지 운영 시스템(battery managing system)이 추가적으로 결합될 수 있다.
전술한 도전성 섬유층을 갖는 집전체를 이용한 전극은 그 섬유적 특성 때문에, 형상 변화가 용이하고, 전기적 활물질과 도전성 섬유층으로 이루어진 도전성 네트워크가 실질적으로 균일하게 혼합되어 있기 때문에, 전지의 고용량화를 위해 두께를 증가시켜도, 금속 포일 상에 활물질층을 코팅하여 얻어지는 종래의 전지 구조에서 나타나는 것과 같은 내부 저항의 증가로 인한 전지 성능의 열화가 없어 그 용량과 부피가 다양하게 선택될 수 있다.
또한, 섬유상의 전극 구조가 갖는 성형 용이성 때문에, 도 5에 도시된 바와 같은 젤리 롤 타입 외에 스택(stack) 및 굽힘 및 감음과 같은 방법으로 3 차원적으로 변형될 수 있으며, 전술한 원통형 전지가 아닌 각형, 파우치형 또는 옷 및 가방과 같은 섬유 제품에 일체화되는 다양한 부피와 형상을 가질 수 있다. 또한, 전술한 전극 구조들은 하나의 전지에서 캐소드와 애노드 전극 중 어느 하나 또는 이들 모두에 적용될 수 있음을 이해하여야 한다.
또한, 전술한 집전체들은 리튬 이온 전지뿐만 아니라 리튬 메탈 전지, 리튬 에어 전지, 또는 니켈 수소 전지, NaS 전지에도 적용될 수 있으며, 이는 예시적일 뿐, 당업자라면, 본 발명이 이에 한정되지 않음을 이해할 수 있을 것이다.
이상에서 설명한 본 발명이 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

Claims (20)

  1. 복수의 도전성 섬유들을 포함하는 도전성 섬유층을 갖는 이차 전지용 집전체로서,
    상기 도전성 섬유들 각각은 복수의 금속 필라멘트들로 이루어진 도전성 코어, 및 상기 도전성 코어의 외주를 둘러싸는 도전성 바인더 매트릭스를 포함하는 집전체.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 도전성 섬유층은 표면으로부터 내부를 연통시키는 기공을 포함하는 부직포 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 집전체.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 도전성 섬유층의 일 주면에 결합되는 기판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 집전체.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 기판은 상기 도전성 바인더 매트릭스의 융착에 의해 상기 도전성 섬유층과 결합되는 것을 특징으로 하는 집전체.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 기판은 금속 포일, 메시, 고분자 수지계 절연성 필름, 금속 박막층 또는 이들의 적층 구조를 포함하는 것을 특징으로 하는 집전체.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 금속 필라멘트들은, 스테인레스강, 알루미늄, 니켈, 구리, 타이타늄, 백금, 금, 은, 루테늄, 탄탈, 니오븀, 하프늄, 지르코늄, 바나듐, 인듐, 코발트, 텅스텐, 주석, 베릴륨, 몰리브덴 또는 이들의 합금이나 적층체를 포함하는 것을 특징으로 하는 집전체.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 도전성 섬유층 내에 상기 복수의 금속 필라멘트들의 길이의 1 % 내지 50 % 범위 내의 길이를 갖는 보조 필라멘트들을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 집전체.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 보조 필라멘트들은 도전성 바인더 매트릭스가 없는 베어(bare) 상태의 금속 필라멘트를 포함하는 것을 특징으로 하는 집전체.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 도전성 바인더 매트릭스는 개별화된 도전성 코어들을 각각 코팅하는 것을 특징으로 하는 집전체.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 도전성 바인더 매트릭스는 인접하는 도전성 코어들을 연속적으로 코팅하는 것을 특징으로 하는 집전체.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 도전성 바인더 매트릭스는 인접하는 도전성 코어들을 연속적으로 코팅하는 것을 특징으로 하는 집전체.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 도전성 고분자 재료는, 폴라아닐린(polyaniline), 폴리옥시페닐린(polyoxyphenylene), 폴리페닐린황화물(polyphenylene sulfide), 폴리티오핀(polythiophene), 폴리퓨란(polyfuran), 폴리피롤(polypyrrole), 폴리메틸피롤(polymethylpyrrole), 폴리스틸렌, 이의 유도체 또는 이들의 공중합체를 포함하는 것을 특징으로 하는 집전체.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 도전성 바인더 매트릭스는 고분자 바인더 재료 및 상기 고분자 바인더 재료에 분산된 도전재의 혼합 조성물인 것을 특징으로 하는 집전체.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 고분자 바인더 재료는, 폴리프로필렌테레프탈레이트(PPT), 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리아크릴(PA); 카르복시 메틸 셀룰로오스(CMC), 폴리부타디엔(polybutadiene), 폴리이소프렌(polyisoprene), 폴리부틸 아크릴레이트(polybutyl acrylate), 폴리부틸 메타크릴레이트(polybutyl methacrylate), 폴리하드록시에틸 메타크릴레이트(polyhydroxyethyl methacrylate), 폴리아크릴아미드(polyacrylamide), 폴리이소부틸렌(polyisobutylene), 이소부틸렌-이소프렌 고무(isobutylene-isoprene rubber), 비닐리덴플루오라이드-헥사플루오로프로필렌 코폴리머(PVDF-co-HFP), 폴리비닐리덴플루오라이드(polyvinylidenefluoride: PVDF), 폴리아크릴로니트릴 (polyacrylonitrile), 폴리메틸메타크릴레이트 (polymethylmethacrylate), 폴리테트라불화에틸렌(polytetrafluoroethylene: PTFE), 스틸렌부타디엔 고무(styrenebutadiene rubber: SBR), 부틸 아크릴레이트-스틸렌 공중합체(butyl acrylate-styrene copolymer), 부틸 아크릴레이트-아크릴릭 니트릴 공중합체(butyl acrylate-acrylic nitrile copolymer), 부틸 아크릴레이트-아크릴릭 니트릴-글리시딜 메타클릴레이트 공중합체(butyl acrylate-acrylic nitrile-glycidyl methacrylate copolymer), 이소부틸렌-스티렌 공중합체(isobutylene-styrene copolymer), 에틸렌프로필렌디엔 공중합체(ethylene-propylene-diene copolymer: EPDM), 이의 유도체, 동질 중합체, 축합 중합체, 공중합체, 블록 중합체, 또는 이들의 조합을 포함하는 것을 특징으로 하는 집전체.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 도전재는, 카본 블랙, 초미세 그라파이트 입자, 아세틸렌 블랙, 파인 카본(fine carbon), 금속 입자, 금속 ITO(indium tin oxide), 탄소 나노 튜브, 또는 이들의 조합을 포함하는 것을 특징으로 하는 집전체.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 도전성 바인더 매트릭스는 겔화되는 것을 특징으로 하는 집전체.
  17. 제 1 항 기재의 집전체; 및
    상기 도전성 섬유층에 함침된 전기적 활물질을 포함하는 전극.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 도전성 바인더 매트릭스의 두께는 상기 전기적 활물질의 평균 입자 크기의 10 % 내지 90 %의 범위 내인 것을 특징으로 하는 전극.
  19. 제 16 항에 있어서,
    상기 도전성 바인더 매트릭스는 겔화되는 것을 특징으로 하는 전극.
  20. 제 16 항에 있어서,
    상기 도전성 섬유층은 부직포 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 전극.
KR1020130072359A 2013-06-24 2013-06-24 이차 전지용 집전체 및 이를 이용한 전극 KR101586251B1 (ko)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130072359A KR101586251B1 (ko) 2013-06-24 2013-06-24 이차 전지용 집전체 및 이를 이용한 전극
CN201480036080.4A CN105493323B (zh) 2013-06-24 2014-06-24 二次电池用集电体及利用其的电极
JP2016521223A JP6395820B2 (ja) 2013-06-24 2014-06-24 二次電池用集電体及びこれを用いた電極
US14/392,221 US10164263B2 (en) 2013-06-24 2014-06-24 Current collector for secondary battery and electrode using same
PCT/KR2014/005603 WO2014208997A1 (ko) 2013-06-24 2014-06-24 이차 전지용 집전체 및 이를 이용한 전극
EP14816875.0A EP3016187B1 (en) 2013-06-24 2014-06-24 Current collector for secondary battery and electrode using same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130072359A KR101586251B1 (ko) 2013-06-24 2013-06-24 이차 전지용 집전체 및 이를 이용한 전극

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20150000203A true KR20150000203A (ko) 2015-01-02
KR101586251B1 KR101586251B1 (ko) 2016-01-18

Family

ID=52142258

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020130072359A KR101586251B1 (ko) 2013-06-24 2013-06-24 이차 전지용 집전체 및 이를 이용한 전극

Country Status (6)

Country Link
US (1) US10164263B2 (ko)
EP (1) EP3016187B1 (ko)
JP (1) JP6395820B2 (ko)
KR (1) KR101586251B1 (ko)
CN (1) CN105493323B (ko)
WO (1) WO2014208997A1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180059144A (ko) * 2016-11-25 2018-06-04 현대자동차주식회사 리튬공기전지용 집전체 및 이의 제조방법

Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6771292B2 (ja) * 2016-03-14 2020-10-21 三星エスディアイ株式会社Samsung SDI Co., Ltd. フレキシブル二次電池用集電体、フレキシブル二次電池用電極、フレキシブル二次電池用電極積層組立体、フレキシブル二次電池およびフレキシブル二次電池用電極の製造方法
KR101860996B1 (ko) * 2016-04-07 2018-05-25 주식회사 제낙스 전극 조립체 및 전극 조립체와 전지의 제조 방법
CN105914341B (zh) * 2016-05-27 2019-04-16 宁国冠宁电器有限公司 一种铜铝电池电极及其加工方法
KR20170136063A (ko) * 2016-05-30 2017-12-11 주식회사 아모그린텍 초박형 전자파 차폐시트 및 그를 구비한 전자기기
KR101861013B1 (ko) * 2016-10-18 2018-05-25 주식회사 제낙스 도파민계 단량체가 표면중합된 금속 부직포 전극 및 이를 위한 표면 개질 방법
JP7061454B2 (ja) * 2016-12-14 2022-04-28 三洋化成工業株式会社 リチウムイオン二次電池用樹脂集電体及びリチウムイオン二次電池
JP6846327B2 (ja) * 2017-11-06 2021-03-24 日本電信電話株式会社 リチウム空気二次電池
CN108336361B (zh) * 2017-12-28 2020-10-23 广州倬粤动力新能源有限公司 电镀式板栅纤维复合线
CN108987756A (zh) * 2018-06-15 2018-12-11 桑顿新能源科技有限公司 一种轻量化的电池负极片制作方法及其应用
IT201900009459A1 (it) * 2019-06-19 2020-12-19 Freebatt S R L Batteria ricaricabile
CN111180665A (zh) * 2019-06-28 2020-05-19 宁德时代新能源科技股份有限公司 一种电极极片和电化学装置
KR102267393B1 (ko) * 2019-09-24 2021-06-21 주식회사 유앤에스에너지 양극 전극용 집전체
CN110993956A (zh) * 2019-12-20 2020-04-10 中国科学院过程工程研究所 一种全固态电池用负极板及其制备方法和用途
CN113451583B (zh) * 2020-03-27 2022-08-19 宁德新能源科技有限公司 复合集流体及包含其的极片、锂离子电池和电子装置
CN113711395A (zh) * 2021-03-09 2021-11-26 宁德新能源科技有限公司 负极极片、电化学装置和电子装置
KR20240073047A (ko) * 2021-10-08 2024-05-24 내셔널 유니버시티 오브 싱가포르 전극, 조인트 및 그 제조 방법
CN114335557B (zh) * 2021-11-30 2023-07-14 蜂巢能源科技有限公司 复合箔材及制备方法、集流体和锂离子电池
CN114597514B (zh) * 2022-03-15 2024-06-25 江南大学 一种纤维状湿度电池
EP4368384A1 (en) * 2022-11-11 2024-05-15 batene GmbH Composite network structure

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100451436B1 (ko) * 1999-06-09 2004-10-06 에스케이씨 주식회사 리튬이차전지용 전극의 제조 방법
KR101088073B1 (ko) * 2010-10-16 2011-12-01 주식회사 샤인 금속 장섬유를 포함하는 전극 구조를 갖는 전지 및 이의 제조 방법
KR20120114117A (ko) * 2011-04-06 2012-10-16 주식회사 샤인 금속 섬유를 포함하는 전극 구조체를 갖는 전지 및 상기 전극 구조의 제조 방법
US20130157128A1 (en) * 2010-09-22 2013-06-20 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives Electrode for lithium batteries and its method of manufacture

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02281560A (ja) * 1989-04-24 1990-11-19 Matsushita Electric Ind Co Ltd ニッケル―水素アルカリ蓄電池
JP3608669B2 (ja) * 1993-10-01 2005-01-12 三菱レイヨン株式会社 電極基材の製造方法
JP3495814B2 (ja) * 1994-05-30 2004-02-09 キヤノン株式会社 電池用電極及び該電極を有するリチウム二次電池
JPH08213026A (ja) * 1994-11-28 1996-08-20 Katayama Tokushu Kogyo Kk 電池電極基板用金属多孔体、電池電極板およびその製造方法
JPH08329955A (ja) * 1995-05-30 1996-12-13 Toshiba Battery Co Ltd ペースト式電極及びアルカリ二次電池
JPH09143510A (ja) * 1995-11-14 1997-06-03 Kataoka Tokushu Kogyo Kk 電池電極基板用金属繊維多孔体、電池電極板およびその製造方法
JP2001155739A (ja) * 1999-11-24 2001-06-08 Nissha Printing Co Ltd 二次電池用正極および二次電池
WO2006085416A1 (ja) * 2005-02-10 2006-08-17 Hitachi Chemical Company, Ltd. エネルギーデバイス電極用バインダ樹脂エマルション及びこれを用いたエネルギーデバイス電極並びにエネルギーデバイス
AU2007240125B2 (en) * 2006-04-18 2012-05-24 Commonwealth Scientific And Industrial Research Organisation Flexible energy storage devices
US20090186276A1 (en) * 2008-01-18 2009-07-23 Aruna Zhamu Hybrid nano-filament cathode compositions for lithium metal or lithium ion batteries
JP5400304B2 (ja) * 2008-01-31 2014-01-29 株式会社オハラ 組電池
JP4844849B2 (ja) * 2008-04-23 2011-12-28 ソニー株式会社 リチウムイオン二次電池用負極およびリチウムイオン二次電池
JP5251409B2 (ja) * 2008-10-03 2013-07-31 日産自動車株式会社 双極型二次電池用集電体
JP2012509569A (ja) * 2008-11-18 2012-04-19 ジョンソン コントロールズ テクノロジー カンパニー 電力貯蔵装置
KR20110001828A (ko) 2009-06-30 2011-01-06 남맹화 쌀겨로 만든 카스테라 케익
JP2012089303A (ja) * 2010-10-18 2012-05-10 Sanyo Electric Co Ltd リチウム二次電池用電極、及びその電極を用いたリチウム二次電池
JP5466664B2 (ja) * 2011-04-08 2014-04-09 三井金属鉱業株式会社 多孔質金属箔およびその製造方法
KR101516225B1 (ko) * 2013-05-03 2015-05-04 주식회사 제낙스 부직포 집전체, 이를 이용한 전지의 제조 방법 및 이의 제조 시스템
KR101582376B1 (ko) * 2013-06-07 2016-01-04 주식회사 제낙스 전극, 이의 제조 방법 및 이를 이용한 전지

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100451436B1 (ko) * 1999-06-09 2004-10-06 에스케이씨 주식회사 리튬이차전지용 전극의 제조 방법
US20130157128A1 (en) * 2010-09-22 2013-06-20 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives Electrode for lithium batteries and its method of manufacture
KR101088073B1 (ko) * 2010-10-16 2011-12-01 주식회사 샤인 금속 장섬유를 포함하는 전극 구조를 갖는 전지 및 이의 제조 방법
KR20120114117A (ko) * 2011-04-06 2012-10-16 주식회사 샤인 금속 섬유를 포함하는 전극 구조체를 갖는 전지 및 상기 전극 구조의 제조 방법

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180059144A (ko) * 2016-11-25 2018-06-04 현대자동차주식회사 리튬공기전지용 집전체 및 이의 제조방법

Also Published As

Publication number Publication date
US20160181620A1 (en) 2016-06-23
EP3016187A1 (en) 2016-05-04
CN105493323B (zh) 2018-04-10
JP2016522562A (ja) 2016-07-28
KR101586251B1 (ko) 2016-01-18
US10164263B2 (en) 2018-12-25
CN105493323A (zh) 2016-04-13
EP3016187A4 (en) 2016-12-21
JP6395820B2 (ja) 2018-09-26
WO2014208997A1 (ko) 2014-12-31
EP3016187B1 (en) 2020-07-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101586251B1 (ko) 이차 전지용 집전체 및 이를 이용한 전극
KR101088073B1 (ko) 금속 장섬유를 포함하는 전극 구조를 갖는 전지 및 이의 제조 방법
KR101806547B1 (ko) 금속 섬유를 포함하는 전극 구조체를 갖는 전지 및 상기 전극 구조의 제조 방법
JP6165157B2 (ja) 電極組立体、その製造方法、並びに電池の充電及び放電方法
KR101900243B1 (ko) 리튬 이온 전지를 위한 나노 섬유를 포함하는 애노드 물질
KR101503572B1 (ko) 음극, 이를 포함하는 전지 및 음극의 제조 방법
JP2020109773A (ja) 電極組立体の分離膜
KR20130116420A (ko) 리튬 이차 전지용 음극 조립체 및 이의 제조 방법
KR101503571B1 (ko) 음극재, 음극 조립체, 이차 전지 및 이들의 제조 방법
JP2014519143A (ja) リチウムイオン電池用電極
CN115336049A (zh) 一种集流体、包含该集流体的电化学装置及电子装置
CN111937210A (zh) 电池的制造方法
CN111937209A (zh) 电池的制造方法
KR102408988B1 (ko) 리튬 이차전지용 음극, 이를 포함하는 리튬 이차전지, 및 이의 제조 방법
KR20130124257A (ko) 전극 조립체, 이의 제조 방법, 및 전지의 충전 및 방전 방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20191224

Year of fee payment: 5