KR20160046734A - 미세 다공성 금속 호일의 제조 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

(a) 표면에 다수의 고경도 미립자를 갖는 패턴롤과 경질롤 사이에 금속 호일을 가압하면서 통과시킴으로써 금속 호일에 다수의 미세 관통공을 형성할 때, 금속 호일과 패턴롤과 사이에 얇은 경질 플라스틱 필름을 개재시키는 것과 동시에, 금속 호일과 경질롤 사이에 두꺼운 연질 플라스틱 필름을 개재시켜, (b) 금속 호일, 플라스틱 필름 및 연질 플라스틱 필름에 걸리는 장력을 천공시에 금속 호일이 파단되지 않을 만큼 동일하게 설정하는 미세 다공성 금속 호일의 제조 방법 및 장치.

Description

미세 다공성 금속 호일의 제조 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR PRODUCING MICROPOROUS METAL FOIL}
본 발명은 리튬 이온 전지, 리튬 이온 캐패시터, 전기 이중층 캐패시터 등의 집 전체에 적합한 미세 다공성 알루미늄 호일 등의 미세 다공성 금속 호일을 효율적으로 제조하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
리튬 이온 전지, 리튬 이온 캐패시터, 전기 이중층 캐패시터 등의 에너지 밀도를 높이기 위해서는, 집전체에 관통공을 설치하여 양극 전위를 낮추는 것이 바람직하다. 집전체로는 알루미늄 호일이 널리 사용되고 있으며, 관통공은 다양한 방법으로 형성되고 있다.
예를 들면, 특개2011-74468호는, 다수의 관통공을 갖는 알루미늄 호일에 인장 가공 및 휨가공을 동시에 수행함으로써, 고강도 알루미늄 관통 호일을 제조하는 방법을 개시하고 있다. 관통공은 0.2 ~ 5㎛의 내경을 가지며, 염산을 주성분으로하는 전해액 중에서의 직류 에칭에 의해 에칭 피트를 형성하고, 케미컬 에칭에 의해 에칭 피트 지름을 제어함으로써 형성된다. 그러나 에칭 피트는 내경이 작기 때문에, 관통공에 충분한 양의 활물질이 들어 가지 않고, 에너지 밀도를 충분히 높게 할 수 없다. 게다가, 에칭에 의한 관통공의 형성은 생산성이 낮기 때문에 미세 다공성 금속 호일을 저렴하게 제조하는 데 적합하지 않다.
특개2011-165637호는, 양극 활물질 층의 형성에 의해 리튬 이온 전지용 양극체가 되는 양극 집전체로서, 알루미늄 합금 호일 표면(양극 활물질 층이 형성되는 측)에 복수의 구덩이 모양(pit-like)의 기공이 형성되고, 상기 기공의 평균 기공 지름이 1.0 ~ 5㎛로, 평균 기공 지름/평균 기공 깊이가 1.0 이하인 양극 집전체를 제조하는 방법으로서, 알루미늄 합금 호일 표면을 직류 전해 에칭한 후, 유기 인산 수용액으로 처리하는 방법을 개시하고 있다. 그러나 직류 전해 에칭에 의해 형성된 구덩이 모양 기공의 평균 기공 크기는 5㎛ 이하로 작기 때문에, 역시 구덩이 모양 기공에 충분한 양의 활물질이 들어 가지 않는다는 문제가 있다. 또한 특개 2011-74468호 뿐만 아니라 에칭에 의한 관통공의 형성은 생산성이 낮기 때문에 미세 다공성 금속 호일을 저렴하게 제조하는 데 적합하지 않다.
특개 2012-186142호는, 활물질이 충전된 복수의 시트 형상 알루미늄 다공체가 적층된 전기 화학 장치용 전극을 제조하는 방법으로서, 활물질을 충전한 후 압축하여 박막화한 복수의 시트 형상 알루미늄 다공체를 적층하는 것을 특징으로 하는 방법을 개시하고 있다. 시트 형상 알루미늄 다공체는, 예를 들어 삼차원 망목상 구조를 갖는 발포 수지의 골격에, 도금법, 증착법, 스퍼터링 법, CVD 법 등으로, Al의 융점 이하에서 공정 합금을 형성하는 금속 피막을 형성한 후, Al 분말, 결착제 및 유기 용제를 주성분으로 하는 페이스트에 함침하고, 이어서 비산화성 분위기에서 550 ~ 750 ℃의 온도에서 열처리를 함으로써 제조된다. 그러나 이 시트 형상 알루미늄 다공체는 제조 방법이 복잡할 뿐만 아니라 삼차원 망목상 구조 때문에 기계적 강도가 떨어진다는 문제가 있다.
상기의 방법은 모두 생산성이 낮기 때문에 미세 다공성 금속 호일을 저렴하게 제조하는 데 적합하지 않다. 미세 다공성 금속 호일을 저렴하게 생산하려면 대량 생산 방법 및 장치가 필요하다. 따라서 활물질을 보유하는 데 충분한 미세 관통공을 갖는 동시에, 높은 기계적 강도를 가지며, 리튬 이온 전지, 리튬 이온 캐패시터, 전기 이중층 캐패시터 등에 사용하기에 적합한 다공성 알루미늄 호일 등 미세 다공성 금속 호일(금속박)을 저렴하게 제조하는 방법 및 장치가 요구되고 있다.
따라서 본 발명의 목적은, 활물질을 보유하는 데 충분한 미세 관통공을 갖는 동시에, 높은 기계적 강도를 갖는 미세 다공성 금속 호일을 저렴하게 효율적으로 제조하는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 감안하여 열심히 연구한 결과, 본 발명자는 표면에 다수의 고경도 미립자를 갖는 패턴롤과 대향하는 경질롤 사이에 얇은 금속 호일을 가압하면서 통과시킴으로써 다수의 미세 관통공을 형성하는 경우, 상기 금속 호일에 직접 고경도 미립자를 직접 접촉시키면, 상기 금속 호일이 파단 될 수 있지만, 상기 금속 호일과 상기 패턴롤 사이에 얇은 경질 플라스틱 필름을 개재시키는 것과 동시에, 상기 금속 호일과 상기 경질롤 사이에 두꺼운 연질 플라스틱 필름을 개재시키면, (a) 상기 금속 호일에 파단하는 일 없이 다수의 관통공을 형성할 수 있는 동시에, (b) 천공으로 인해 발생한 상기 금속 호일 버가 상기 연질 플라스틱 필름에 부착하여 높은 개구율의 미세 다공성 금속 호일을 효율적으로 제조할 수 있는 것을 발견하고 본 발명에 상도했다.
즉, 미세 다공성 금속 호일을 제조하는 본 발명의 방법은,
표면에 다수의 고경도 미립자를 갖는 패턴롤과 경질롤 사이에 금속 호일을 가압하면서 통과시킴으로써, 상기 금속 호일에 다수의 미세 관통공을 형성할 때, 상기 금속 호일과 상기 패턴롤과 사이에 얇은 경질 플라스틱 필름을 개재시키는 것과 동시에, 상기 금속 호일과 상기 경질롤 사이에 상기 경질 플라스틱 필름보다 두꺼운 연질 플라스틱 필름을 개재시켜,
상기 금속 호일, 상기 경질 플라스틱 필름 및 상기 연질 플라스틱 필름에 걸리는 장력을 천공시에 상기 금속 호일이 파단되지 않을 만큼 동일하게 설정하는 것을 특징으로 한다.
미세 다공성 금속 호일을 제조하는 본 발명의 장치는,
표면에 다수의 고경도 미립자를 갖는 패턴롤 및 상기 패턴롤에 대향하도록 틈새를 통해 배치된 경질롤을 구비하는 천공 장치와,
상기 패턴롤과 상기 경질롤의 틈새에 금속 호일을 통과시키기 위한 제 1 가이드 수단과,
상기 패턴롤과 상기 금속 호일의 틈새에 얇은 경질 플라스틱 필름을 통과시키기 위한 제 2 가이드 수단과,
상기 경질롤과 상기 금속 호일의 틈새에 상기 경질 플라스틱 필름에 비해 두꺼운 연질 플라스틱 필름을 통과시키기 위한 제 3 가이드 수단을 구비하고,
상기 금속 호일, 상기 경질 플라스틱 필름 및 상기 연질 플라스틱 필름에 걸리는 장력을 천공시에 상기 금속 호일이 파단되지 않을 만큼 동일하게 설정하는 조절 수단이 상기 제 1 내지 제 3 가이드 수단에 설치되어 있으며,
상기 경질 플라스틱 필름, 상기 금속 호일 및 상기 연질 플라스틱 필름은, 상기 패턴롤 측에서 순서대로 겹쳐진 상태로 상기 패턴롤과 상기 경질롤의 틈새를 통과한 미세한 관통공이 형성된 미세 다공성 금속 호일이 되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 금속 호일의 두께는 5 ~ 50 ㎛인 것이 바람직하고, 상기 경질 플라스틱 필름의 두께는 6 ~ 20 ㎛인 것이 바람직하고, 상기 연질 플라스틱 필름의 두께는 25 ~ 300 ㎛이다 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서, 상기 금속 호일은 알루미늄 호일 또는 구리 호일인 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서, 상기 경질 플라스틱 필름은 폴리에스테르 필름인 것이 바람직하고, 상기 연질 플라스틱 필름은 폴리에틸렌 필름인 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서, 상기 경질 플라스틱 필름은 상기 금속 호일의 측에 금속 박막을 갖는 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서, 상기 연질 플라스틱 필름은 높은 인장 강도 및 경도를 갖는베이스 필름에 유연한 수지로 이루어진 층을 마련한 복합 필름인 것이 바람직하다. 상기 베이스 필름은 폴리에스테르 필름인 것이 바람직하고, 상기 유연한 수지층은 폴리에틸렌 층인 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서, 상기 금속 호일 대한 압력은 선압으로 50 ~ 600 kgf/cm 인 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서, 상기 금속 호일의 천공 중, 상기 패턴롤 및 상기 경질롤의 적어도 한편에 기계적 진동을 주는 것이 바람직하다. 상기 기계적 진동은 상기 금속 호일에 수직인 성분을 갖는 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서, 상기 금속 호일의 천공 중에 상기 패턴롤 및 상기 경질롤의 적어도 한편에 기계적 진동을 부여하기 위해, 상기 패턴롤 및 상기 경질롤 중 적어도 한편의 베어링에 진동 모터를 설치하는 것이 바람직하다. 상기 기계적 진동의 주파수가 30 ~ 1000 Hz 인 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서, 상기 패턴롤은 날카로운 모서리 부를 갖는 모스 경도 5 이상의 다수의 고경도 미립자를 표면에 갖는 것이 바람직하다. 상기 고경도 미립자는 100 ~ 500 ㎛ 범위 내의 입경을 갖는 것이 바람직하다. 상기 미립자는 롤 표면에 30 ~ 80 %의 면적율로 부착되어 있는 것이 바람직하다. 상기 고경도 미립자의 종횡비(aspect ratio)는 1 ~ 2 범위 내인 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서, 상기 경질롤은 금속롤 또는 경질 고무롤인 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서, 미세한 관통공의 가장자리에 남은 금속 호일의 파편을 제거하기 위해, 상기 미세 다공성 금속 호일의 표면을 상기 미세 다공성 금속 호일이 파단하지 않을 정도의 유연성을 가지는 버프롤로 슬라이딩 접촉하는 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서, 상기 천공 장치의 하류에 평탄한 표면을 갖는 한 쌍의 프레스롤이 형성되어 있고, 상기 프레스롤은 상기 미세 다공성 금속 호일을 프레스하여 평탄화하는 것이 바람직하다.
본 발명은 표면에 다수의 고경도 미립자를 갖는 패턴롤과 경질롤 사이에 금속 호일을 가압하면서 통과시킴으로써 금속 호일에 다수의 미세 관통공을 형성할 때, 상기 금속 호일과 상기 패턴롤 사이에 얇은 경질 플라스틱 필름을 개재시키고, 상기 금속 호일과 상기 경질롤 사이에 두꺼운 연질 플라스틱 필름을 개재시키므로, (a) 상기 금속 호일에 주름이나 파단 없이 미세한 관통공을 고밀도로 형성할 수 있을 뿐만 아니라, (b) 형성된 전체 관통공 중 버가 제거된 가장자리를 갖는 관통공의 비율이 높고, (c) 미세한 관통공의 형성에 의해 발생하는 미세한 금속 호일 파편의 대부분을 연질 플라스틱 필름에 트랩할 수 있다. 따라서 고밀도의 미세 관통 공이 형성된 금속 호일을 저렴하고 효율적으로 제조할 수 있다. 본 발명에 따라 제조 된 미세 다공성 금속 호일은 리튬 이온 전지, 리튬 이온 캐패시터, 전기 이중층 캐패시터 등의 집전체 등에 적합하다.
도 1은 본 발명의 제조 장치를 나타내는 개략도이다.
도 2는 도 1의 장치에 있어서의 천공 장치를 나타내는 정면도이다.
도 3은 패턴롤과 경질롤의 사이에서, 경질 플라스틱 필름 및 금속 호일을 관통한 고경도 미립자가 연질 플라스틱 필름에 진입하는 모습을 상세하가 나타내 보이는 부분 확대 단면도이다.
도 4는 실시예 1의 미세 다공성 알루미늄 호일의 광학 현미경 사진(50 배)이다.
도 5는 실시예 1의 미세 다공성 알루미늄 호일의 광학 현미경 사진(200 배)이다.
도 6은 실시예 2의 미세 다공성 구리 호일의 광학 현미경 사진(50 배)이다.
도 7은 실시예 2의 미세 다공성 구리 호일의 광학 현미경 사진(200 배)이다.
도 8은 실시예 2에서 사용된 연질 플라스틱 필름의 광학 현미경 사진(50 배)이다.
도 9는 실시예 3의 미세 다공성 구리 호일의 광학 현미경 사진(50 배)이다.
도 10은 실시예 3의 미세 다공성 구리 호일의 광학 현미경 사진(200 배)이다.
도 11은 실시예 4의 미세 다공성 구리 호일의 광학 현미경 사진(50 배)이다.
도 12는 실시예 4의 미세 다공성 구리 호일의 광학 현미경 사진(200 배)이다.
도 13은 실시예 4에서 사용된 연질 플라스틱 필름의 광학 현미경 사진(50 배)이다.
본 발명의 실시예를 첨부 도면을 참조하여 상세하게 설명하지만, 특히 다른 기재가 없으면 하나의 실시예에 대한 설명은 다른 실시예에도 적용된다. 또한 아래 설명은 한정적인 것이 아니라, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 변경을 가해도 좋다.
[1] 제조 장치
도 1과 도 2에 나타나는 미세 다공성 금속 호일의 제조 장치는, 천공 장치(패턴롤(1), 경질롤(2) 및 그들의 백업롤(11,12)를 구비한다.)와 제 1 내지 제 6의 릴(3~8)과, 제 1 내지 제 3 가이드롤(13,14,15)과 제 2 가이드롤(14)에 대향하는 버프롤(16)과, 평탄한 표면을 갖는 한 쌍의 프레스롤(17,18)을 구비한다. 제 1의 릴(3)은 금속 호일(31)을 되감아, 제 4의 릴(6)은 얻어진 미세 다공성 금속 호일(31a)를 감는다. 제 2의 릴(4)는 경질 플라스틱 필름(32)을 되감아, 제 5의 릴(7)은 사용된 경질 플라스틱 필름(32)을 감는다. 제 3의 릴(5)는 연질 플라스틱 필름(33)을 되감아, 제 6의 릴(8)은 사용한 연질 플라스틱 필름(33)을 감는다.
제 1의 릴(3)과 패턴롤(1) 및 경질롤(2)의 틈새 사이에 금속 호일(31)의 제 1 가이드 수단을 구성하는 하나 이상의 롤(131)이 설치되어 있으며, 제 2의 릴(4)과 패턴롤(1) 및 경질롤(2)의 틈새 사이에, 경질 플라스틱 필름(32)의 제 2 가이드 수단을 구성하는 하나 이상의 롤(132)이 설치되어 있으며, 패턴롤(1) 및 경질롤(2)의 틈새와 제 3의 릴(5)의 사이에 연질 플라스틱 필름(33)의 제 3 가이드 수단을 구성하는 하나 이상의 롤(133)이 설치되어 있다. 금속 호일(31), 경질 플라스틱 필름(32) 및 연질 플라스틱 필름(33)에 걸리는 장력을 실질적으로 동일하게 설정하기 위해 제 1 내지 제 3 가이드 수단을 구성하는 롤(131,132,133)에 장력 미세 조정 기능을 부여할 수 있다. 장력 미세 조정 기능은 예를 들면, 제 1 내지 제 3 가이드 수단의 롤(131,132,133)에 위치 조정 수단을 마련함으로써 얻을 수 있다.
(1) 천공 장치
도 2에 나타나는 천공 장비에서, 위로부터 순서대로 백업롤(11), 패턴롤(1), 경질롤(2) 및 백업롤(12)이 각각 베어링(27,21,22,28)을 통해 한 쌍의 프레임(30,30)에 회전 가능하게 지지되어 있다. 백업롤(11,12)은 금속롤 또는 고무롤이어도 좋다. 도시된 예에서, 패턴롤(1) 및 경질롤(2) 모두 구동롤이며, 또한 경질롤(2)의 양 베어링(22,22)에 진동 모터(42,42)가 설치되어있다. 패턴롤(1)의 베어링(21,21)은 프레임(30,30)에 고정되어 있으며, 상하의 백업롤(11,12) 및 경질롤(2)의 베어링(27,27,28,28,22,22)은 한 쌍의 프레임(30,30)에 따라 상하 운동이 자유롭다. 위쪽의 백업롤(11)의 양 베어링(27,27)에 구동 수단(44,44)이 설치되어 있으며, 아래의 백업롤(12)의 양 베어링(28,28)에 구동 수단(46,46)이 설치되어 있다. 위쪽의 백업 롤(11)은 패턴롤(1)을 아래쪽으로 가압하고, 아래쪽의 백업롤(12)은 경질롤(2)을 위쪽으로 가압한다. 백업롤(12)을 통해 경질롤(2)은 연질 플라스틱 필름(33)/금속 호일(31)/경질 플라스틱 필름(32)을 개입시켜 패턴롤(1)에 가압된다. 패턴롤(1) 및 경질롤(2)은 각각 백업롤(11,12)에 가압되므로 천공중의 탄성 변형이 방지된다.
(2) 패턴롤
패턴롤(1)은 도 3에 상세히 나타나듯이, 롤 본체(1a)의 표면에 날카로운 모서리 부를 갖는 모스 경도 5 이상의 다수의 고경도 미립자(10)를 임의로 갖는 롤이 바람직하며, 예를 들면 특개평 5-131557호, 특개평 9-57860호 및 특개 2002-59487호에 기재되어 있는 롤이 바람직하다.
날카로운 모서리 부를 갖는 고경도 미립자(10)는 다이아몬드 미립자인 것이 바람직하고, 특히 다이아몬드 분쇄 미립자가 바람직하다. 고경도 미립자(10)의 입자 크기는 100 내지 600 ㎛가 바람직하고, 200 내지 500 ㎛가 보다 바람직하고, 250 내지 400 ㎛가 가장 바람직하다. 금속 호일(31)에 미세한 관통공을 다수 형성하려면, 고경도 미립자(10)의 입자 크기는 가능한 한 균일한 것이 바람직하다. 따라서 고경도 미립자(10)에 분급 처리를 하는 것이 바람직하다. 패턴롤(1)의 고경도 미립자(10)의 면적율(고경도 미립자(10)가 롤 표면을 차지하는 비율)은 30 내지 80 %가 바람직하고, 50 내지 80 %가 보다 바람직하다. 고경도 미립자(10)는 니켈 도금층(1b) 등에 의해 롤 본체(1a)에 고착되어 있다.
금속 호일(31)의 천공 중에 패턴롤(1)이 휘는 것을 방지하기 위해, 패턴롤(1) 롤 본체(1a)는 경질 금속에 의해 형성하는 것이 바람직하다. 경질 금속으로는 SKD11와 같은 다이스 강철을 들 수 있다.
(3) 경질롤
패턴롤(1)과 대향 배치되는 경질롤(2)은 평탄한 롤면을 가진다. 금속 호일(31)의 천공 중에 롤 표면이 패이지 않을 정도의 경도를 갖는 것이면 금속롤 또는 경질 고무롤이어도 좋다. 경질롤(2)도 천공 중 편향을 방지하기 위해 다이스 강철과 같은 경질 금속에 의해 형성하는 것이 바람직하다. 경질 고무롤의 경우 쇼어 A 경도는 80 내지 95인 것이 바람직하다.
(4) 버프롤(buff roll)
천공되어있는 미세 다공성 금속 호일(31a)은 버(가장자리에 부착된 금속 호일의 파편)가 없는 완전한 관통공 뿐만 아니라 버가 남은 관통공도 있다. 가장자리에 부착된 버 중 후속 공정에서 탈락하는 것이 있으면 리튬 이온 전지나 캐패시터 등에 대하여 오작용을 할 우려가 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 탈락하기 쉬운 버는 미리 제거하여 두는 것이 바람직하다. 이것에는 도 1과 같이 가이드 롤(14)과 그에 대향하는 버프롤(16) 사이에 천공되어 있는 미세 다공성 금속 호일(31a)를 통해 버프롤(16)의 회전 속도를 미세 다공성 금속 호일(31a)의 이동 속도보다 더 빨리하고, 탈락하기 쉬운 버를 제거하는 버핑(buffing)을 실시하는 것이 바람직하다. 버의 제거 공정에서 미세 다공성 금속 호일(31a)이 파손되지 않도록 버프롤(16)의 재질 및 회전 속도를 조정해야 한다. 그러기 위해서는, 예를 들어, 미세 다공성 금속 호일(31a)이 파단하지 않을 만큼 유연한 섬유를 갖는 버프롤(16)을 미세 다공성 금속 호일(31a)이 파단하지 않을 정도의 속도로 회전시키는 것이 바람직하다.
(5) 프레스롤
버핑(buffing)한 미세 다공성 금속 호일(31b)에서도, 일부 관통공의 가장자리에 버가 확실히 부착된 상태로 있기도 하므로, 원래의 금속 호일(31)보다 외관상 두껍다. 얇은 미세 다공성 금속 호일을 원하는 경우에는, 프레스 가공에 의해 미세 다공성 금속 호일(31b)의 관통공의 버를 평탄화한다. 미세 다공성 금속 호일(31b)의 프레스 가공에는 평탄한 표면을 갖는 한 쌍의 프레스롤(17,18)을 이용하는 것이 바람직하다. 각 프레스롤(17,18)은 경질 금속으로 이루어지는 것이 바람직하다. 프레스 가공에 의해 관통공의 가장자리에 부착되어 있는 버는 평탄화 되어 미세 다공성 금속 호일(31b)보다 얇은(금속 호일 (31)와 거의 동일한 두께의) 미세 다공성 금속 호일(31c)을 얻을 수 있다. 평탄화된 미세 다공성 금속 호일(31c)은 평탄화된 버가 관통공을 부분적으로 덮기 때문에 개구율은 약간 떨어진다.
[2] 제조방법
(1) 금속 호일
천공해야 할 금속 호일(31)로는, 알루미늄 호일, 구리 또는 스테인레스 스틸 호일이 바람직하다. 특히 알루미늄 호일은 리튬 이온 전지, 리튬 이온 캐패시터, 전기 이중층 캐패시터 등의 집전체에 사용할 수도, 구리 호일은 리튬 이온 전지, 리튬 이온 캐패시터 등의 음극 또는 양극에 사용할 수 있다. 본 발명의 장치는 5 내지 50 ㎛ 정도의 두께의 금속 호일(31)의 천공에 사용할 수 있다. 미세 다공성 금속 호일(31)을 리튬 이온 전지의 집전체 등으로 사용하는데 적합한 금속 호일(31)의 두께의 상한은 바람직하게는 40 ㎛, 보다 바람직하게는 30 ㎛, 가장 바람직하게는 25 ㎛이다. 또한 금속 호일(31) 두께의 하한은 실용적으로는 10 ㎛에서도 좋다.
(2) 경질 플라스틱 필름
패턴롤(1)과 금속 호일(31) 사이에 개재하는 경질 플라스틱 필름(32)은 (a) 천공할 금속 호일(31)에 걸리는 장력에서도 늘어나지 않을 뿐만 아니라, (b) 고경도 미립자(10)가 관통하고도 거의 변형하지 않을 정도로 높은 인장 강도 및 경도, 및 적당한 두께를 가지며, (c) 가압된 고경도 미립자(10)가 쉽게 관통할 수 있는 정도의 유연성 및 두께를 가질 필요가 있다. 따라서, 경질 플라스틱 필름(32)은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 등의 폴리에스테르 류, 나일론(Ny) 등의 폴리아미드 류, 연신 폴리프로필렌(OPP) 등의 열가소성 가요성 폴리머에 의해 형성하는 것이 바람직하다.
경질 플라스틱 필름(32)의 두께는 상기 조건 (a) 내지 (c)에 맞게 경질 플라스틱의 종류에 따라 적절하게 결정하면 된다. 예를 들면 경질 플라스틱 필름(32)이 PET로부터 이루어진 경우, 그 두께는 6 내지 20 ㎛가 바람직하다. 기타 경질 플라스틱을 이용하는 경우도 고려하여, 경질 플라스틱 필름(32)의 두께는 일반적으로 5 내지 30 ㎛ 정도이면 좋다. 경질 플라스틱 필름(32)이 5 ㎛보다 얇으면, 충분한 인장 강도를 갖지 않기 때문에 금속 호일(31)에 걸리는 장력이나 천공에 걸리는 응력에 의해 변형하고, 따라서 금속 호일(31)의 파단의 원인이 될 수 있다. 한편, 경질 플라스틱 필름(32)이 30 ㎛보다 두꺼우면, 고경도 미립자(10)의 관통이 곤란하고, 금속 호일(31)에 관통공을 고밀도로 형성할 수 없다. 경질 플라스틱 필름(32)의 바람직한 두께는 8 내지 15 ㎛이다.
천공되어 있는 미세 다공성 금속 호일(31)로부터의 박리성을 향상시키기 위해, 경질 플라스틱 필름(32)의 금속 호일 측의 표면에 금속 박막을 형성하는 것이 바람직하다. 금속 박막은, 알루미늄, 니켈, 티타늄, 카본 등으로부터 이루어지는 것이 바람직하고, 저비용의 관점에서 알루미늄 박막이 보다 바람직하다. 미세 다공성 금속 호일(31a)의 박리성을 확보할 수 있는 한, 금속 박막의 두께는 제한적이지 않다. 금속 박막은 물리 증착법, 스퍼터링법, 화학 증착법 등에 의해 형성될 수 있다.
(3) 연질 플라스틱 필름
패턴롤(1)과 경질롤(2)의 사이를 통과할 때, 연질 플라스틱 필름(33)은 금속 호일(31)의 외부(경질 플라스틱 필름(32)과 반대쪽)에 위치하고, 금속 호일(31)과 경질롤(2) 사이에 개재한다. 따라서, (a) 경질 플라스틱 필름(32) 및 금속 호일(31)을 관통한 고경도 미립자(10)가 파고들 수 있는 정도의 유연성 및 두께를 가짐과 동시에, (b) 고경도 미립자(10)가 금속 호일(31)을 관통하는데 필요한 압박력을 경질롤(2)로부터 전달할 수 있는 정도의 강도 및 경도를 가질 필요가 있다. 이 같은 연질 플라스틱 필름(33)은 폴리올레핀 류, 연질 폴리염화비닐 등의 유연한 열가소성 폴리머에 의해 형성하는 것이 바람직하다. 폴리올레핀 류로는 저밀도 폴리에틸렌(LDPE), 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE), 고밀도 폴리에틸렌(HDPE), 무연신 폴리프로필렌(CPP), 에틸렌-비닐아세테이트 공중합체(EVAc) 등을 들 수 있다.
연질 플라스틱 필름(33)의 두께는 30 내지 300 ㎛인 것이 바람직하다. 연질 플라스틱 필름(33)의 두께가 30 ㎛ 미만이면, 경질 플라스틱 필름(32) 및 금속 호일(31)을 관통한 고경도 미립자(10)가 연질 플라스틱 필름(33)도 관통하여 경질 고무롤(2)에 거의 닿을 수 있다. 한편, 연질 플라스틱 필름(33)의 두께가 300 ㎛ 이상이면, 금속 호일(31)의 천공시 연질 플라스틱 필름(33)의 변형량이 너무 커서 금속 호일(31)이 파단할 우려가 있다. 연질 플라스틱 필름(33)의 두께는 보다 바람직하게는 40 내지 250 ㎛이며, 가장 바람직하게는 50 내지 200 ㎛이다.
연질 플라스틱 필름(33)은 PET나 OPP 같은 높은 인장 강도 및 경도를 갖는 베이스 필름에 LLDPE나 EVAc 같은 유연한 수지로 이루어진 층(실란트 층)을 마련한 복합 필름으로 하는 것이 바람직하다. 베이스 필름의 재질은 경질 플라스틱 필름(32)의 재질과 동일한 것이 좋다. 또한 실란트 층의 재질은 연질 플라스틱 필름(33)의 재질과 동일한 것이 좋다. 실란트 층의 두께는 20 내지 200 ㎛인 것이 바람직하다. 경질롤(2)이 금속롤인 경우, 실란트 층의 두께는 100 내지 200 ㎛가 바람직하다. 또한 경질롤(2)이 경질 고무 롤이면 실란트 층의 두께는 20 내지 100 ㎛가 바람직하다. 연질 플라스틱 필름(33)이 복합 필름의 경우, 실란트 층은 금속 호일(31)의 측에 위치한다.
(4) 장력
패턴롤(1)과 경질롤(2)로 금속 호일(31)에 관통공을 형성할 때, 금속 호일(31)에 걸리는 장력이 경질 플라스틱 필름(32) 및 연질 플라스틱 필름(33)에 걸리는 장력보다 크면 금속 호일(31)에 과중한 응력이 걸려 금속 호일(31)이 파단한다. 한편, 금속 호일(31)에 걸리는 장력이 경질 플라스틱 필름(32) 및 연질 플라스틱 필름(33)에 걸리는 장력보다 작으면 금속 호일(31)에 주름이 생긴다. 따라서 금속 호일(31), 경질 플라스틱 필름(32) 및 연질 플라스틱 필름(33)에 걸리는 장력을 실질적으로 동일하게 설정할 필요가 있다. 여기에서 「장력이 실질적으로 동일한」이란 금속 호일(31), 경질 플라스틱 필름(32) 및 연질 플라스틱 필름(33)에 걸리는 장력이 완전히 동일한 경우에 한정하지 않고, 금속 호일(31) 천공의 전공정(금속 호일(31)이 패턴롤(1)에 접촉하고 나서, 경질 플라스틱 필름(32) 및 연질 플라스틱 필름(33)을 박리 할 때까지)에서 금속 호일(31)의 파단이나 주름을 충분히 방지할 수 있을 정도로, 금속 호일(31), 경질 플라스틱 필름(32) 및 연질 플라스틱 필름(33)에 걸리는 장력이 가까운 것을 의미한다.
금속 호일(31), 경질 플라스틱 필름(32) 및 연질 플라스틱 필름(33)에 걸리는 장력을 실질적으로 동일하게 설정하기 위해 가이드 롤(131,132,133)의 축에 장력 감지 수단(미도시) 및 위치 조절 수단(미도시)를 마련하고, 감지된 장력에 따라 그들이 동일하게 가이드 롤(131,132,133)의 위치를 조절하는 것이 바람직하다. 이와 같이, 가이드 롤(131,132,133)은 장력 미세 조정을 위한 롤로 기능할 수 있다.
(5) 천공 방법
도 1에 나타나듯이, 패턴롤(1) 측으로부터 경질 플라스틱 필름(32), 금속 호일(31) 및 연질 플라스틱 필름(33)이 위치하도록, 이들을 패턴롤(1)에 접촉시킨다. 경질 플라스틱 필름(32), 금속 호일(31) 및 연질 플라스틱 필름(33)이 패턴롤(1)에 접촉하는 위치는 모두 패턴롤(1)과 경질 고무롤의 간격(금속 호일(31)의 가압 위치)보다 상류 측인 것이 바람직하다. 물론 다른 롤(미도시)에 의해 경질 플라스틱 필름(32), 금속 호일(31) 및 연질 플라스틱 필름(33)을 실질적으로 동일한 장력으로 거듭한 후, 패턴롤(1)과 경질 고무롤의 간격에 진입시켜도 좋다.
경질 플라스틱 필름(32), 금속 호일(31) 및 연질 플라스틱 필름(33)이 겹쳐진 상태에서 패턴롤(1)과 경질롤(2)의 틈새를 가압되면서 통과하면, 도 3과 같이, 패턴 롤(1)의 고경도 미립자(10)는 경질 플라스틱 필름(32)을 관통한 후 금속 호일(31)도 관통하고, 한층 더 연질 플라스틱 필름(33)에 파고든다. 관통공의 형성에 의해 생긴 금속 호일(31)의 파편(35)은 (1) 관통공의 가장자리에서 이탈하여 연질 플라스틱 필름(33)에 매설되거나, (2) 관통공의 가장자리에 부분적으로 부착되어 있는 것 중 하나이다. 고경도 미립자(10)에는 입경 분포가 있지만, 연질 플라스틱 필름(33)은 충분히 두껍기 때문에 연질 플라스틱 필름(33)에 파고든 고경도 미립자(10)가 경질롤(2)에 도달하는 것은 아니다.
금속 호일(31)에 다수의 관통공을 형성하기 위해서, 패턴롤(1)의 압박력은 선압력으로 50 내지 600 kgf/cm 인 것이 바람직하다. 압박력은 패턴롤(1)의 양축에 거는 부하를 금속 호일(31)의 폭으로 나눈 값으로, 예를 들어 패턴롤(1)의 양축에 3 톤 + 3 톤의 하중을 걸고, 폭 30 cm의 금속 호일(31)을 천공했을 때의 압박력은 (3000 + 3000)÷30 = 200 kgf/cm이다. 패턴롤(1)의 압박력이 50 kgf/cm 미만이면 충분한 수의 관통공이 형성되지 않는다. 한편, 패턴롤(1)의 압박력이 600 kgf/cm 이상이면 금속 호일(31)이 파단 될 수있다. 보다 바람직한 압박력은 100 내지 400 kgf/cm이다.
연질 플라스틱 필름(33)은 충분히 큰 내압축성을 가지므로, 고경도 미립자(10)가 진입할 때의 압박력으로 압축 변형하는 것은 아니다. 따라서 고경도 미립자(10)는 금속 호일(31)에 깨끗한 관통공을 형성하고, 그 때 금속 호일(31)에 주름을 형성하거나 파단하거나 할 것은 없다.
(6) 진동
패턴롤(1)의 고경도 미립자(10)에 의해 금속 호일(31)에 관통공을 형성할 때, 패턴롤(1) 및 경질롤(2)을 기계적으로 진동시키면, (a) 고경도 미립자(10)가 금속 호일(31)에 깊이 진입해 관통공의 수가 많아질 뿐만 아니라, 관통공의 평균 공경도 커지고, 한편 (b) 관통공의 형성에 의해 생긴 파편(버)(35)이 연질 플라스틱 필름(33) 편에 부착해 금속 호일(31)로부터 연질 플라스틱 필름(33)을 박리할 때 버가 금속 호일(31)로부터 이탈하는 경향이 있으며, 그 결과 관통공의 가장자리에 버가 적은 미세 다공성 금속 호일(31a)을 얻을 수 있는 것으로 나타났다. 상기 기계적 진동은 적어도 금속 호일(31)에 수직인 성분(패턴롤(1)의 고경도 미립자(10)가 금속 호일(31)을 관통하는 방향의 성분)을 가질 필요가 있다.
패턴롤(1) 및 경질롤(2)에 부여하는 진동은, 패턴롤(1)의 양 베어링 또는 경질 롤(2)의 양 베어링에 부착된 진동 모터로부터 얻을 수 있다. 도 2에 나타나는 예에서는 진동 모터(42,42)는 경질롤(2)의 양 베어링(22,22)에 장착되어 있다. 어쨌든, 패턴롤(1) 및 경질롤(2)의 양쪽 모두 격렬하게 진동하는 정도의 크기의 기계적 진동을 부여하는 것이 바람직하다.
도 2에 나타나는 예에서는, 진동 모터(42)는 모터의 회전축에 설치된 언밸런스 웨이트의 회전에 의해 진동을 발생시키는 구조를 가진다. 따라서 진동 모터(42)의 회전축이 경질롤(2)의 회전축과 평행이 되도록 진동 모터(42,42)를 경질롤(2)의 양 베어링(22,22)에 설치하면, 발생하는 진동은 패턴롤(1)과 경질롤(2)의 간극에 수직인 방향(패턴롤(1)의 고경도 미립자(10)를 금속 호일(31)에 수직으로 누르는 방향)의 성분을 가진다. 이러한 진동 모터(42)로서, 예를 들어 유라스테크노 주식회사의 유라스바이브레이터를 사용할 수 있다. 진동 주파수는 30 ~ 1000 Hz의 범위 내에서 적절히 설정하면 좋다.
진동에 의해 상기 효과 (a)와 (b)를 얻을 수 있는 이유는, 금속 호일(31)을 가압하는 패턴롤(1)의 고경도 미립자(10)에 기계적 진동이 부여되면, 고경도 미립자(10)가 보다 날카로운 모서리 부(엣지)를 갖도록 기능해, 금속 호일(31)에서 버 (35)의 이탈이 용이하게 되기 때문이라고 생각할 수 있다. 이러한 기능을 발휘시키기 위해 패턴롤(1) 및 경질롤(2) 전체가 진동하는 것이 바람직하다. 패턴롤(1) 및 경질롤(2)에 부여하는 고파워의 진동은, 예를 들어 초음파 진동으로는 에너지 부족으로 인해 얻을 수 없다.
(7) 미세 다공성 금속 호일의 박리
패턴롤(1)과 경질롤(2)의 사이를 가압되면서 통과한 금속 호일(31)은 미세한 기공이 형성된 미세 다공성 금속 호일(31a)이 된다. 패턴롤(1) 및 경질롤(2)로부터 이탈하는 미세 다공성 금속 호일(31a)로부터 사용된 경질 플라스틱 필름(32') 및 연질 플라스틱 필름(33')이 박리된다. 사용이 끝난 경질 플라스틱 필름(32')은 제 1 가이드롤(13)을 거쳐 제 5의 릴(7)에 감기고, 사용이 끝난 연질 플라스틱 필름(33')은 경질롤(2)을 거쳐 제 6의 릴(8)에 감긴다.
사용이 끝난 경질 플라스틱 필름(32')은 실질적으로 연신 등의 변형이 없기 때문에, 천공된 상태의 미세 다공성 금속 호일(31a)로부터 용이하게 박리된다. 또한 천공된 상태의 미세 다공성 금속 호일(31a)로부터 사용이 끝난 연질 플라스틱 필름(33')을 박리하면, 금속 호일(31)의 파편(버)(35)은 관통공의 가장자리로부터 이탈한다. 물론, 관통공의 가장자리에 비교적 견고하게 부착되어있는 버는, 사용이 끝난 연질 플라스틱 필름(33')의 박리 후에도, 천공된 상태의 미세 다공성 금속 호일(31a)에 부착된 상태이다. 그 결과, 관통공의 가장자리에 버가 부분적으로 부착되어 있기 때문에, 원래의 금속 호일(31)보다 외관상 약간 두꺼워진 미세 다공성 금속 호일(31a)을 얻을 수 있다.
(8) 버핑
패턴롤(1) 및 경질롤(2)의 하류에 설치된 제 2 가이드롤(14)에 대향하는 버프롤(16)을 미세 다공성 금속 호일(31a)의 주속보다 높은 속도로 회전시키면서, 버프롤(16)으로 제 2 가이드롤(14)과의 틈새에 천공된 상태의 미세 다공성 금속 호일(31a)을 통과시킴으로써 버핑 처리를 실시하여, 용이하게 이탈할 수 있는 버(35)를 금속 호일(31)의 관통공의 가장자리로부터 제거하는 것이 바람직하다. 물론 버핑 처리는 경우에 따라서는 생략해도 좋다.
버프롤(16)은 플라스틱 섬유, 천연 섬유 등으로 이루어지는 롤 형상의 브러시가 바람직하고, 브러쉬는, 금속 호일(31)의 관통공의 가장자리로부터 버(35)를 제거하는 과정에서, 미세 다공성 금속 호일(31a)을 파단시키지 않는 정도의 유연성을 가지고 있어야 한다. 버핑한 미세 다공성 금속 호일(31b)로부터 후속 공정으로 버(35)가 탈락하는 것이 없기 때문에, 리튬 이온 전지와 리튬 이온 캐패시터 등에 사용했을 때 미세 다공성 금속 호일의 품질이 안정된다.
(9) 프레스
관통공의 가장자리에 부분적으로 버가 부착되어 있기 때문에, 미세 다공성 금속 호일(31b)은 원래의 금속 호일(31)보다 외관상 두껍게 되어있다. 따라서 필요에 따라, 미세 다공성 금속 호일(31b)을 프레스함으로써 원래 두께의 미세 다공성 금속 호일(31c)로 하는 것이 바람직하다. 물론, 예를 들어, 리튬 이온 전지에 사용하는 경우, 양극 재료를 도포한 후 프레스하는 경우에는, 미세 다공성 금속 호일(31b)을 프레스하는 공정을 생략할 수 있다. 알루미늄이나 구리의 얇은 호일로 이루어진 미세 다공성 금속 호일(31b)은 매우 유연하기 때문에, 미세 다공성 금속 호일(31b)의 프레스는 미세 다공성 금속 호일(31b)을 파단하지 않고 버(35)를 평탄화할 수 있는 정도의 압박력으로 실시할 필요가 있다. 구체적인 프레스 압은, 금속 호일(31)의 재질 및 두께에 따라 결정하면 좋다.
[3] 미세 다공성 금속 호일
본 발명에 의해 얻어진 미세 다공성 금속 호일은 다수의 관통공을 가지고, 또한 관통공 내에서는, 버가 없는 가장자리를 가지는 것의 비율이 높다. 예를 들어 입경 100 ~ 600 ㎛의 다이아몬드 미립자(10)를 30 ~ 80 %의 면적율로 표면에 가지는 다이아몬드 롤(1)을 이용하여, 두께 6 ~ 20 ㎛의 경질 플라스틱 필름(32)과 두께 30 ~ 300 ㎛의 연질 플라스틱 필름(33) 사이에 끼운 두께 5 ~ 50 ㎛의 금속 호일(31)에 50 ~ 600 kgf/cm의 압박력으로 관통공을 형성한 경우, 얻을 수 있는 관통공의 공경은 거의 50 ~ 150 ㎛의 범위 내에 있어, 약 20 % 이상의 관통공에는 버가 없다. 그러나 가장자리에 버가 부착된 관통공도 있으므로, 미세 다공성 금속 호일(31a)의 관통공의 면적 비율을 투광률에 의해 평가하는 것이 바람직하다. 투광율(%)은 파장 660 nm의 입사광 I0에 대한 미세 다공성 금속 호일(31a)의 투과광 I의 비율(I/I0 ×100)이다. 본 발명에 따라 제조된 미세 다공성 금속 호일(31a)의 투광율은, 제조 조건에 따라 다르지만, 일반적으로 2 ~ 10 %이며, 바람직하게는 3 ~ 6.5 %이다.
본 발명을 이하의 실시예에 의해 한층 더 상세히 설명하지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
도 2에 나타나는 천공 장치에, 외경 200 mm의 SKD11제 롤에 니켈 도금하여 입경 분포가 250 ~ 350 ㎛의 다이아몬드 미립자(10)를 부착시킨 패턴롤(1) 및 외경 200 mm의 SKD11제 경질롤(2)을 설치하고, 경질롤(2)의 양베어링(22,22)에 진동 모터(유라스 테크노 주식회사의 「유라스 바이브레이터」 형식: KEE-6-2B) (32,32)를 설치했다. 각 진동 모터(42)의 회전축은 경질롤(2)의 회전축과 평행이었다. 이 진동 모터는 편심 웨이트의 회전에 의해 진동을 발생하는 구조이며, 회전하는 경질롤(2)에 부여한 진동(양 롤(1,2)의 간격에 수직)은 120 Hz의 주파수를 가지고 있었다.
금속 호일(31)로서 두께 12 ㎛의 Al 호일을 이용하고, 경질 플라스틱 필름(32)으로서 두께 12 ㎛의 PET 필름의 일면에 Al을 증착한 것을 이용하며, 연질 플라스틱 필름(33)으로서 두께 60 ㎛의 LLDPE층과 두께 12 ㎛의 PET 층으로 이루어진 복합 필름을 이용하고, 도 1에 나타나는 장치에 의해 Al 호일(31)을 천공했다. 회전하는 두 롤(1,2)의 간격을 233 kgf/cm의 압박력(선압) 및 1.5 m/s의 속도로 통과한 것은, 패턴롤(1)의 측으로부터 차례로 Al 증착 PET 필름(32)(Al 증착층은 패턴롤(1)의 반대편)과 Al 호일(31)과 LLDPE/PET 복합 필름(33)(LLDPE 층이 Al 호일(31)의 측)이었다. 이 때, Al 호일(31), Al 증착 PET 필름(32) 및 LLDPE / PET 복합 필름(33)의 어느 것에도 0.1 kgf/cm와 같은 장력(폭 1 cm 당 부하)를 걸었다.
두 롤(1,2)의 간격을 통과한 천공되어 있는 미세 다공성 Al 호일(31a)로부터, 사용이 끝난 경질 플라스틱 필름(32') 및 연질 플라스틱 필름(33')을 박리했다. 얻어진 미세 다공성 Al 호일(31a)에는 파단이나 주름 등의 결함이 나타나지 않았다.
실시예 1의 미세 다공성 Al 호일(31a)의 광학 현미경 사진(50 배 및 200 배)을 각각 도 4 및 도 5에 나타내었다. 도 4 및 도 5에서 알 수 있는 바와 같이, 실시예 1의 미세 다공성 Al 호일(31a)은 균일한 크기의 관통을 다수 가지고, 관통공의 구멍 지름 분포는 거의 150 ~ 200 ㎛였다. 또한, 가장자리에 버가 부착되어 있지 않은 완전한 관통공의 비율은 약 20 % 이상이었다. 미세 다공성 Al 호일(31a)의 투광율은 5 %였다.
비교예 1
알루미늄 호일(31)과 패턴롤(1) 사이에 경질 플라스틱 필름(32)을 개재시키지 않는 이외에 실시예 1과 동일하게 하고, 도 1 및 도 2에 나타낸 장치에 의해 미세 다공성 알루미늄 호일(31a)을 제작하였다. 그 결과, 천공 중에 알루미늄 호일(31)의 파단이 일어났다.
비교예 2
알루미늄 호일(31)과 경질롤(2) 사이에 연질 플라스틱 필름(33)을 개재시키지 않는 이외에, 실시예 1과 동일하게 하여 미세 다공성 알루미늄 호일(31a)을 제작한 결과, 다이아몬드 입자(10)가 경질롤(2)에 맞닿았기 때문에, 알루미늄 호일(31)에 형성된 관통공의 수가 매우 적었다.
비교예 3
경질 플라스틱 필름(32) 및 연질 플라스틱 필름(33)을 이용하지 않고, 알루미늄 호일(31)에 패턴롤(1) 및 경질롤(2)에 의해 천공을 실시하려고 했는데, 관통공이 거의 형성되지 않았을 뿐만 아니라, 알루미늄 호일(31)이 파단했다.
실시예 2
(1) 알루미늄 호일 대신에 두께 12 ㎛의 구리 호일을 사용하고, (2) 가압력을 333 kgf/cm로 변경하고, 또한, (3) 경질롤(2)에 부여하는 진동 주파수를 60 Hz로 변경 한 것 이외에, 실시예 1과 동일하게 하여 미세 다공성 구리 호일(31a)를 제작하였다. 두 롤(1,2)의 간격을 통과한 천공 되어있는 미세 다공성 구리 호일(31a)에서 사용이 끝난 경질 플라스틱 필름(32') 및 연질 플라스틱 필름(33')을 박리했다. 얻어진 미세 다공성 구리 호일(31a)에는 파단이나 주름 등의 결함이 나타나지 않았다.
실시예 2의 미세 다공성 구리 호일(31a)의 광학 현미경 사진(50 배 및 200 배)을 각각 도 6 및 도 7에 나타내었으며, 또한 사용이 끝난 연질 플라스틱 필름(33')의 광학 현미경 사진(50 배)를 도 8에 나타내었다. 도 6 및 도 7에서 알 수 있는 바와 같이, 실시예 2의 미세 다공성 구리 호일(31a)은 균일한 크기의 관통공을 다수 가지고 있고, 관통공의 구멍 지름 분포는 거의 150 ~ 200 ㎛였다. 또한, 가장자리에 버가 부착되어 있지 않은 완전한 관통공의 비율은 약 30 %였다. 미세 다공성 구리 호일(31a)의 투광율은 7 %였다.
도 8에서 알 수 있듯이, 사용이 끝난 연질 플라스틱 필름(33')에는 관통공의 형성에 의해 생긴 구리 호일(31)의 버가 다수 부착하고 있었다. 이로부터, 관통공의 형성에 의해 생긴 구리 호일(31) 파편의 대부분은 연질 플라스틱 필름(33)에 트랩되는 것을 알 수 있다.
실시예 3
가압력을 300 kgf/cm로 변경한 것 이외에는, 실시예 2와 동일한 방법으로 미세 다공성 구리 호일(31a)을 제작하였다. 두 롤(1,2)의 간격을 통과한 천공되어 있는 미세 다공성 구리 호일(31a)에서 사용이 끝난 경질 플라스틱 필름(32') 및 연질 플라스틱 필름(33')을 박리했다. 얻어진 미세 다공성 구리 호일(31a)에는 파단이나 주름 등의 결함이 나타나지 않았다.
실시예 3의 미세 다공성 구리 호일(31a)의 광학 현미경 사진(50 배 및 200 배)을 각각 도 9 및 도 10에 나타내었다. 도 9 및 도 10에서 알 수 있는 바와 같이, 실시예 3의 미세 다공성 구리 호일(31a)은 균일한 크기의 관통공을 다수 가지고 있고, 관통공의 구멍 지름 분포는 거의 150 ~ 200 ㎛였다. 또한, 가장자리에 금속 호일 버가 부착되어 있지 않은 완전한 관통공의 비율은 약 20 %였다. 미세 다공성 구리 호일(31a)의 투광율은 5 %였다.
실시예 4
(1) 가압력을 133 kgf/cm로 변경하고, (2) 구리 호일(31) 송급 속도를 0.5 m/s로 변경하고, 또한, (3) 경질롤(2)에 부여하는 진동 주파수를 40 Hz로 변경 한 이외에 실시예 1과 동일하게 하여 미세 다공성 구리 호일(31a)을 제작하였다. 두 롤(1,2)의 간격을 통과한 천공되어 있는 미세 다공성 구리 호일(31a)로부터 사용된 경질 플라스틱 필름(32') 및 연질 플라스틱 필름(33')을 박리했다. 얻어진 미세 다공성 구리 호일(31a)에는 파단이나 주름 등의 결함이 나타나지 않았다.
실시예 4의 미세 다공성 구리 호일(31a)의 광학 현미경 사진(50 배 및 200 배)을 각각 도 11 및 도 12에 나타내었으며, 또한 사용이 끝난 연질 플라스틱 필름(33')의 광학 현미경 사진(50 배)을 도 13에 나타내었다. 도 11 및 도 12에서 알 수 있는 바와 같이, 실시예 4의 미세 다공성 구리 호일(31a)은 균일한 크기의 관통공을 다수 가지고, 관통공의 구멍 지름 분포는 거의 150 ~ 200 ㎛였다. 또한 가장자리에 금속 호일 버가 부착되어 있지 않은 완전한 관통공의 비율은 약 20 % 이상이었다. 미세 다공성 구리 호일(31a)의 투광율은 5 %였다.
도 13에서 알 수 있듯이, 사용한 연질 플라스틱 필름(33')에는 관통공의 형성에 의해 생긴 구리 호일(31)버가 다수 부착하고 있었다. 이로부터, 관통공의 형성에 의해 생긴 구리 호일(31) 파편의 대부분은 연질 플라스틱 필름(33)에 트랩되는 것을 알 수 있다.
실시예 5
경질 플라스틱 필름(32)으로서 Al 증착층이 없는 두께 12 ㎛의 PET 필름을 이용한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 미세 다공성 Al 호일(31a)을 제작하였다. 두 롤(1,2)의 간격을 통과한 천공 되어있는 미세 다공성 Al 호일(31a)로부터 사용이 끝난 경질 플라스틱 필름(32') 및 연질 플라스틱 필름(33')을 박리했다. 얻어진 미세 다공성 Al 호일(31a)에는 파단이나 주름 등의 결함이 나타나지 않았다. 광학 현미경 관찰 결과, 미세 다공성 Al 호일(31a)은 균일한 크기의 관통공을 다수 가지고, 관통공의 구멍 지름 분포는 거의 150 ~ 200 ㎛임을 발견했다. 또한, 가장자리에 버가 부착되어 있지 않은 완전한 관통공의 비율은 약 10 %였다. 미세 다공성 Al 호일(31a)의 투광율은 2 %였다.
실시예 6
연질 플라스틱 필름(33)으로서 두께 100 ㎛의 HDPE 단일체의 필름을 이용한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 미세 다공성 Al 호일(31a)을 제작하였다. 두 롤(1,2)의 간격을 통과한 천공 되어있는 미세 다공성 Al 호일(31a)에서 사용된 경질 플라스틱 필름(32') 및 연질 플라스틱 필름(33')을 박리했다. 얻어진 미세 다공성 Al 호일(31a)에는 파단이나 주름 등의 결함이 나타나지 않았다. 광학 현미경 관찰의 결과, 미세 다공성 Al 호일(31a)은 균일한 크기의 관통공을 다수 가지고, 관통공의 구멍 지름 분포는 거의 150 ~ 200 ㎛임을 발견했다. 또한 가장자리에 버가 부착되어 있지 않은 완전한 관통공의 비율은 약 10 %였다. 미세 다공성 Al 호일(31a)의 투광율은 2 %였다.
실시예 7
경질 플라스틱 필름(32)로서 Al 증착한 두께 20 ㎛의 이축 연신 폴리프로필렌(OPP) 필름을 이용한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 미세 다공성 Al 호일(31a)을 제작하였다. 두 롤(1,2)의 간격을 통과한 천공 되어있는 미세 다공성 Al 호일(31a)로부터 사용이 끝난 경질 플라스틱 필름(32') 및 연질 플라스틱 필름(33')을 박리했다. 얻어진 미세 다공성 Al 호일(31a)에는 파단이나 주름 등의 결함이 나타나지 않았다. 광학 현미경 관찰의 결과, 미세 다공성 Al 호일(31a)은 균일한 크기의 관통공을 다수 가지고, 관통공의 구멍 지름 분포는 거의 150 ~ 200 ㎛임을 발견했다. 또한 가장자리에 버가 부착되어 있지 않은 완전한 관통공의 비율은 약 10 %였다. 미세 다공성 Al 호일(31a)의 투광율은 3 %였다.
실시예 8
연질 플라스틱 필름(33)으로서 두께 200 ㎛의 저밀도 폴리에틸렌(LDPE) 필름을 이용한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 미세 다공성 Al 호일(31a)을 제작하였다. 두 롤(1,2)의 간격을 통과한 천공 되어있는 미세 다공성 Al 호일(31a)로부터 사용이 끝난 경질 플라스틱 필름(32') 및 연질 플라스틱 필름(33')을 박리했다. 얻어진 미세 다공성 Al 호일(31a)에는 파단이나 주름 등의 결함이 나타나지 않았다. 광학 현미경 관찰의 결과, 미세 다공성 Al 호일(31a)은 균일한 크기의 관통공을 다수 가지고, 관통공의 구멍 지름 분포는 거의 150 ~ 200 ㎛임을 발견했다. 또한 가장자리에 버가 부착되어 있지 않은 완전한 관통공의 비율은 약 15 %였다. 미세 다공성 Al 호일(31a)의 투광율은 3 %였다.
참고예 1
실시예 1의 미세 다공성 알루미늄 호일의 양면에 리튬 이온 전지의 양극 재료를 도포하고, 120 ℃에서 건조한 후, 롤 프레스 했다. 양극 재료의 조성은, 활물질로 리튬 니켈 코발트 망간 옥사이드(NCM) 100 중량부, 도전조제 1로 아세틸렌 블랙(덴키 화학 공업 주식회사 제, HS-100) 3 중량부, 도전조제 2로 흑연 분말(티무칼사 제, KS6L) 3 중량부, 바인더로 폴리불화비닐리덴 PVDF 3 중량부 및 용매로 N-메틸-2-피롤리돈 61 중량부였다. 현미경 관찰의 결과, 양극 재료가 관통공에 충전되어 있는 것이 확인되었다. 이로부터, 본 발명에 의해 얻어진 미세 다공성 알루미늄 호일은 리튬 이온 전지의 집전체에 적합하다는 것을 알 수 있다.
1: 패턴롤
1a: 패턴롤 본체
1b: 패턴롤의 도금층
2: 경질롤
3 ~ 8: 제 1 ~ 제 6의 릴
10: 고경도 미립자
13，14，15: 제 1 ~ 제 3 가이드롤
16: 버프롤
17，18: 프레스롤
21，22，27，28: 베어링
30: 천공 장치의 프레임
31: 금속 호일
31a: 천공된 상태의 미세 다공성 금속 호일
31b: 버핑한 후의 미세 다공성 금속 호일
31c: 프레스한 후의 미세 다공성 금속 호일
32: 경질 플라스틱 필름
32': 사용이 끝난 경질 플라스틱 필름
33: 연질 플라스틱 필름
33': 사용이 끝난 연질 플라스틱 필름
42: 진동 모터
44，46: 구동 수단

Claims (11)

  1. 미세 다공성 금속 호일의 제조 방법에 있어서,
    표면에 다수의 고경도 미립자를 갖는 패턴롤과 경질롤 사이에 금속 호일을 가압하면서 통과시킴으로써 상기 금속 호일에 다수의 미세 관통공을 형성할 때, 상기 금속 호일과 상기 패턴롤과 사이에 얇은 경질 플라스틱 필름을 개재시키고, 상기 금속 호일과 상기 경질롤 사이에 상기 경질 플라스틱 필름보다 두꺼운 연질 플라스틱 필름을 개재시키며,
    상기 금속 호일, 상기 경질 플라스틱 필름 및 상기 연질 플라스틱 필름에 걸리는 장력을 천공시에 상기 금속 호일이 파단되지 않을 만큼 동일하게 설정하는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 금속 호일이 알루미늄 호일 또는 구리 호일인 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 경질 플라스틱 필름이 상기 금속 호일의 측에 금속 박막을 갖는 것을 특징으로하는 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 연질 플라스틱 필름은 높은 인장 강도 및 경도를 갖는 베이스 필름에 유연한 수지로 이루어진 층을 마련한 복합 필름인 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 금속 호일의 천공 중, 상기 패턴롤 및 상기 경질롤의 적어도 한편에 기계적 진동을 주는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    미세한 관통 공의 가장자리에 남아있는 금속 호일의 파편을 제거하기 위해, 상기 미세 다공성 금속 호일의 표면을, 상기 미세 다공성 금속 호일이 파단되지 않을 정도의 유연성을 가지는 버프롤에 슬라이딩 접촉하는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 미세 다공성 금속 호일을 프레스함으로써 평탄화하는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 미세 다공성 금속 호일의 제조 장치에 있어서,
    표면에 다수의 고경도 미립자를 갖는 패턴롤 및 상기 패턴롤에 대향하도록 틈새를 통해 배치된 경질롤을 구비하는 천공 장치와,
    상기 패턴롤과 상기 경질롤의 틈새에 금속 호일을 통과시키기 위한 제 1 가이드 수단과,
    상기 패턴롤과 상기 금속 호일의 틈새에 얇은 경질 플라스틱 필름을 통과시키기 위한 제 2 가이드 수단과,
    상기 경질롤과 상기 금속 호일의 틈새에 상기 경질 플라스틱 필름보다 두꺼운 연질 플라스틱 필름을 통과시키기 위한 제 3 가이드 수단을 구비하고,
    상기 금속 호일, 상기 경질 플라스틱 필름 및 상기 연질 플라스틱 필름에 걸리는 장력을 천공시에 상기 금속 호일이 파단되지 않을 만큼 동일하게 설정하는 조절 수단이 상기 제 1 내지 제 3 가이드 수단에 설치되어 있으며,
    상기 경질 플라스틱 필름, 상기 금속 호일 및 상기 연질 플라스틱 필름이 상기 패턴롤 측에서 순서대로 겹쳐진 상태에서, 상기 패턴롤과 상기 경질롤의 틈새를 통과하여 미세한 관통공이 형성된 미세 다공성 금속 호일이 되는 것을 특징으로 하는 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 금속 호일의 천공 중에 상기 패턴롤 및 상기 경질롤의 적어도 한편에 기계적 진동을 부여하기 위해, 상기 패턴롤 및 상기 경질롤 중 적어도 한편의 베어링에 진동 모터가 장착되어있는 것을 특징으로 하는 장치.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 천공 장치의 하류에 버프롤이 설치되어 있고, 상기 버프롤은 상기 미세 다공성 금속 호일의 표면에 접하고, 미세한 관통공의 가장자리에 남아있는 금속 호일의 파편을 제거하는 것을 특징으로 하는 장치.
  11. 제 8 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 천공 장치의 하류에 평탄한 표면을 갖는 한 쌍의 프레스롤이 형성되어 있고, 상기 프레스롤은 상기 미세 다공성 금속 호일을 프레스하여 평탄화하는 것을 특징으로 하는 장치.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190098684A (ko) * 2018-02-14 2019-08-22 까가와 세이지 미세다공성 플라스틱 필름 제조 장치
KR20190115365A (ko) 2018-04-02 2019-10-11 한국과학기술연구원 이차전지 음극 보호용 중간층, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 리튬금속 이차전지

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104010954B (zh) * 2011-12-27 2016-08-17 东丽株式会社 微孔塑料膜卷的制造装置及制造方法
JP5926437B1 (ja) 2015-11-17 2016-05-25 加川　清二 微多孔プラスチックフィルムの製造方法及び製造装置
CN208539000U (zh) * 2018-03-15 2019-02-22 宁德时代新能源科技股份有限公司 二次电池集流体的焊接装置及加工设备
CN108796582B (zh) * 2018-06-19 2020-01-03 新疆中亚新材料科技有限公司 一种多孔双面光铜箔的制造方法
CN112752409A (zh) * 2020-12-18 2021-05-04 广州添利电子科技有限公司 防孔铜剥离控深锣加工工艺

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5111572A (en) * 1989-03-01 1992-05-12 Austria Metall Aktiengesellschaft Method of mechanical surface treatment of a blank metal sheet
EP0502237B1 (en) * 1991-02-28 1996-08-07 Seiji Kagawa Porous film manufacturing apparatus
JP2002216775A (ja) * 2001-01-18 2002-08-02 Showa Seiko Kk 二次電池の電極用集電体箔の成形方法および成形装置
KR20110084841A (ko) * 2010-01-18 2011-07-26 세이코 엡슨 가부시키가이샤 스크린 패브릭 및 스크린
JP5551300B1 (ja) * 2013-10-30 2014-07-16 清二 加川 多孔金属箔の製造方法

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BE548755A (ko) * 1952-03-14
US2850999A (en) * 1955-08-19 1958-09-09 Sun Steel Company Method of making a coated embossed steel sheet
US3718059A (en) * 1969-12-18 1973-02-27 Mobil Oil Corp Permeable thermoplastic film product and method
LU86531A1 (fr) * 1986-07-28 1988-02-02 Centre Rech Metallurgique Produit metallique presentant une brillance apres peinture amelioree et procedes pour sa fabrication
JP2542790B2 (ja) * 1993-10-15 1996-10-09 清二 加川 多孔質フィルムの製造装置
JP3578525B2 (ja) 1995-08-21 2004-10-20 清二 加川 多孔質フィルムの製造装置
JP4074689B2 (ja) * 1997-08-14 2008-04-09 日本製箔株式会社 異形孔を持つ二次電池用集電体
JP3016769B1 (ja) * 1998-12-02 2000-03-06 片山特殊工業株式会社 電池用電極板の製造方法、該方法により製造された電極板および該電極板を備えた電池
JP2001079795A (ja) * 1999-09-07 2001-03-27 Maastone Kk 多孔金属箔シートの成形方法
JP2002059487A (ja) 2000-08-14 2002-02-26 Seiji Kagawa 多孔質フィルムの製造装置
JP4351074B2 (ja) * 2002-04-25 2009-10-28 清二 加川 直線的易裂性熱可塑性樹脂フィルム並びにその製造方法及びその製造装置
DE102007028823A1 (de) * 2007-06-20 2008-12-24 Siemens Ag Verfahren zur Herstellung eines Blechs in einer Walzstraße
JP5382911B2 (ja) * 2008-11-12 2014-01-08 東洋鋼鈑株式会社 酸化物超電導線材用金属積層基板の製造方法及び該基板を用いた酸化物超電導線材
EP2399734B1 (en) * 2009-02-13 2017-08-16 Seiji Kagawa Metal thin film-plastic film composite film with linear streaks and apparatus for producing same
JP5498750B2 (ja) 2009-09-30 2014-05-21 東洋アルミニウム株式会社 アルミニウム貫通箔及びその製造方法
KR101736042B1 (ko) 2009-09-30 2017-05-16 도요 알루미늄 가부시키가이샤 알루미늄 관통박 및 그 제조방법
JP2011165637A (ja) 2010-01-12 2011-08-25 Kobe Steel Ltd 正極集電体、その製造方法およびリチウムイオン電池用正極体
JP2012186142A (ja) 2011-02-18 2012-09-27 Sumitomo Electric Ind Ltd 電気化学デバイス用電極およびその製造方法
CN203367418U (zh) * 2013-07-02 2013-12-25 徐敖奎 一种微孔基材
JP5765460B2 (ja) * 2014-04-07 2015-08-19 大日本印刷株式会社 金属箔シートの製造方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5111572A (en) * 1989-03-01 1992-05-12 Austria Metall Aktiengesellschaft Method of mechanical surface treatment of a blank metal sheet
EP0502237B1 (en) * 1991-02-28 1996-08-07 Seiji Kagawa Porous film manufacturing apparatus
JP2002216775A (ja) * 2001-01-18 2002-08-02 Showa Seiko Kk 二次電池の電極用集電体箔の成形方法および成形装置
KR20110084841A (ko) * 2010-01-18 2011-07-26 세이코 엡슨 가부시키가이샤 스크린 패브릭 및 스크린
JP5551300B1 (ja) * 2013-10-30 2014-07-16 清二 加川 多孔金属箔の製造方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190098684A (ko) * 2018-02-14 2019-08-22 까가와 세이지 미세다공성 플라스틱 필름 제조 장치
KR20190115365A (ko) 2018-04-02 2019-10-11 한국과학기술연구원 이차전지 음극 보호용 중간층, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 리튬금속 이차전지

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