KR20180087985A - Method of manufacturing electrode using porous current collector - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 다공성 집전체를 이용한 전극 제조 방법에 관한 것으로, 특히 전극물질을 다수개의 관통공이 형성된 다공성 집전체에 도포 시 점도가 낮은 전극물질이 관통공을 통해 흘러내리는 것을 방지할 수 있는 다공성 집전체를 이용한 전극 제조 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method of manufacturing an electrode using a porous current collector. More particularly, the present invention relates to a method of manufacturing an electrode using a porous current collector, The present invention relates to a method of manufacturing an electrode.
전기 이중층 커패시터(EDLC; Electric Double Layer Capacitor)와 같은 슈퍼 커패시터나 2차 전지는 집전체가 사용된다. 슈퍼 커패시터나 2차 전지는 집전체와 전극물질 사이의 결착력이 시간에 따라 감소하여 용량이나 출력이 감소하는 것을 방지하기 위해 다수개의 관통공이 형성된 집전체가 사용된다. 다수개의 관통공이 형성된 집전체는 집전체와 전극물질 사이의 결착력을 증가시킴과 아울러 전해액 흡수성 증가시켜 경시변화에 따른 슈퍼 커패시터나 2차 전지의 용량이나 출력이 감소하는 것을 방지한다. 이러한 다수개의 관통공이 형성된 집전체에 관련된 기술이 한국공개특허공보 제10-2015-0140903호(특허문헌 1)에 공개되어 있다. A current collector is used for a super capacitor such as an electric double layer capacitor (EDLC) or a secondary battery. A supercapacitor or a secondary battery is used as a collector in which a plurality of through holes are formed in order to prevent the capacity of the collector and the electrode material from decreasing with time and decreasing the capacity or output. The current collector formed with a plurality of through holes increases the binding force between the current collector and the electrode material and increases the absorbency of the electrolyte solution to prevent the capacity and the output of the super capacitor or the secondary battery from decreasing with time. A technique related to such a current collector in which a plurality of through holes are formed is disclosed in Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2015-0140903 (Patent Document 1).
한국공개특허공보 제10-2015-0140903호는 전기 이중층 커패시터의 고밀도 전극 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 전기 이중층 커패시터의 고밀도 전극은 관통형 알루미늄 시트, 다수개의 제1중공형 돌출부재, 다수개의 제2중공형 돌출부재, 제1활물질 시트 및 제2활물질 시트로 구성된다. 다수개의 제1중공형 돌출부재는 관통형 알루미늄 시트의 일측으로 돌출되도록 형성되며, 다수개의 제2중공형 돌출부재는 관통형 알루미늄 시트의 타측으로 돌출되도록 형성된다. 제1활물질 시트는 관통형 알루미늄 시트의 일측면에 접착되며, 제2활물질 시트는 관통형 알루미늄 시트의 타측면에 접착된다. Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2015-0140903 relates to a high density electrode of an electric double layer capacitor and a method of manufacturing the same, wherein the high density electrode of the electric double layer capacitor comprises a through aluminum sheet, a plurality of first hollow protruding members, A second hollow protruding member, a first active material sheet, and a second active material sheet. The plurality of first hollow protruding members are formed to protrude from one side of the through-hole type aluminum sheet, and the plurality of second hollow protruding members protrude from the other side of the through-hole type aluminum sheet. The first active material sheet is bonded to one side of the through-hole type aluminum sheet, and the second active material sheet is bonded to the other side surface of the through-hole type aluminum sheet.
한국공개특허공보 제10-2015-0140903호와 같은 관통형 알루미늄 시트는 다수개의 제1중공형 돌출부재나 다수개의 제2중공형 돌출부재에 의해 관통형 알루미늄 시트와 제1활물질 시트 사이의 접촉면적이나 관통형 알루미늄 시트와 제2활물질 시트 사이의 접촉면적을 증가시켜 고밀도 전극을 구현할 수 있다. 이와 같이 한국공개특허공보 제10-2015-0140903호와 같은 종래의 관통형 알루미늄 시트 즉, 다공성 집전체는 전극물질을 도포 시 전극물질의 점도 조절이 요구된다. 즉, 전극물질은 점도가 높은 경우에 다공성 집전체에 형성된 관통공을 통해 흘러내려 도포가 용이하지 않은 어려운 문제점이 있다. A through-hole type aluminum sheet such as Korean Patent Laid-Open No. 10-2015-0140903 has a contact area between a through-hole type aluminum sheet and a first active material sheet by a plurality of first hollow projecting members or a plurality of second hollow projecting members Or the contact area between the through-hole type aluminum sheet and the second active material sheet is increased to realize a high-density electrode. Thus, the conventional through-type aluminum sheet such as Korean Patent Laid-Open No. 10-2015-0140903, that is, the porous current collector, is required to control the viscosity of the electrode material when applying the electrode material. That is, when the viscosity of the electrode material is high, it flows through the through hole formed in the porous current collector and is difficult to apply.
본 발명의 목적은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 전극물질을 다수개의 관통공이 형성된 다공성 집전체에 도포 시 점도가 낮은 전극물질이 관통공을 통해 흘러내리는 것을 방지할 수 있는 다공성 집전체를 이용한 전극 제조 방법을 제공함에 있다.An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to solve the above-mentioned problems by using a porous current collector capable of preventing an electrode material having a low viscosity from flowing down through a through hole when the electrode material is applied to a porous current collector having a plurality of through- And an electrode manufacturing method.
본 발명의 다른 목적은 점도가 낮은 전극물질이 관통공을 통해 흘러내리는 것을 방지할 수 있도록 함으로써 전극물질의 점도 사용범위를 확대할 수 있는 다공성 집전체를 이용한 전극 제조 방법을 제공함에 있다.Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing an electrode using a porous current collector which can increase the viscosity range of electrode material by preventing low-viscosity electrode material from flowing down through the through-hole.
본 발명의 또 다른 목적은 점도가 낮은 전극물질이 관통공을 통해 흘러내리는 것을 방지할 수 있도록 함으로써 다공성 집전체의 상부면과 하부면에 각각 전극물질을 도포 시 어느 한 면을 도포한 후 나머지 한 면을 도포하는 공정에 사용할 수 있는 다공성 집전체를 이용한 전극 제조 방법을 제공함에 있다.It is a further object of the present invention to provide a method of manufacturing a semiconductor device in which an electrode material having a low viscosity is prevented from flowing down through a through hole so that one surface is coated on an upper surface and a lower surface of a porous current collector, The present invention provides a method of manufacturing an electrode using a porous current collector that can be used in a process of applying a surface.
본 발명의 또 다른 목적은 점도가 낮은 전극물질이 관통공을 통해 흘러내리는 것을 방지할 수 있도록 함으로써 관통공의 직경에 크기에 관계없이 다공성 집전체에 전극물질을 용이하게 도포할 수 있어 전극 제조의 생산성 및 제조원가를 절감할 수 있는 다공성 집전체를 이용한 전극 제조 방법을 제공함에 있다.It is another object of the present invention to provide a method of manufacturing an electrode manufacturing method capable of easily preventing electrode material having low viscosity from flowing down through a through hole and easily applying the electrode material to the porous current collector regardless of the diameter of the through hole. And to provide a method of manufacturing an electrode using a porous current collector capable of reducing productivity and manufacturing cost.
본 발명의 다공성 집전체를 이용한 전극 제조 방법은 다수개의 관통공이 배열되도록 형성된 다공성 집전체의 하부면에 다수개의 관통공의 각각 일단이 폐쇄되도록 커버 필름을 접착시키는 단계; 상기 커버 필름이 접착되면 커버 필름에 의해 일단이 폐쇄된 상기 다수개의 관통공에 채워지도록 다공성 집전체의 상부면에 전극물질을 도포하는 단계; 상기 다공성 집전체의 상부면에 전극물질이 도포되면 상부면에 도포된 전극물질을 건조하는 단계; 상기 상부면에 도포된 전극물질이 건조되면 상기 커버 필름을 제거하는 단계; 상기 커버 필름이 제거되면 다수개의 관통공에 채워진 전극물질과 연결되도록 하부면에 전극물질을 도포하는 단계; 및 상기 하부면에 전극물질이 도포되면 하부면에 도포된 전극물질을 건조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.A method of manufacturing an electrode using a porous current collector according to the present invention comprises the steps of: bonding a cover film so that one end of each of a plurality of through holes is closed on a lower surface of a porous current collector formed so that a plurality of through holes are arranged; Applying an electrode material to an upper surface of the porous collector so that the cover film is filled in the plurality of through holes whose one end is closed by the cover film when the cover film is adhered; Drying the electrode material applied on the upper surface of the porous collector when the electrode material is applied to the upper surface of the porous collector; Removing the cover film when the electrode material applied on the upper surface is dried; Applying an electrode material to a lower surface of the through hole to connect the electrode material to the plurality of through holes when the cover film is removed; And drying the electrode material applied on the lower surface when the electrode material is applied to the lower surface.
본 발명의 다공성 집전체를 이용한 전극 제조 방법은 전극물질을 다수개의 관통공이 형성된 다공성 집전체에 도포 시 점도가 낮은 전극물질이 관통공을 통해 흘러내리는 것을 방지할 수 있는 이점이 있고, 점도가 낮은 전극물질이 관통공을 통해 흘러내리는 것을 방지할 수 있도록 함으로써 전극물질의 점도 사용범위를 확대할 수 있는 이점이 있으며, 점도가 낮은 전극물질이 관통공을 통해 흘러내리는 것을 방지할 수 있도록 함으로써 다공성 집전체의 상부면과 하부면에 각각 전극물질을 도포 시 어느 한 면을 도포한 후 나머지 한 면을 도포하는 공정에 사용할 수 있는 이점이 있으며, 점도가 낮은 전극물질이 관통공을 통해 흘러내리는 것을 방지할 수 있도록 함으로써 관통공의 직경에 크기에 관계없이 다공성 집전체에 전극물질을 용이하게 도포할 수 있어 이점이 있다.The electrode manufacturing method using the porous current collector of the present invention has an advantage in that the electrode material can be prevented from flowing down through the through hole when the electrode material is applied to the porous current collector having a plurality of through holes formed therein, It is possible to prevent the electrode material from flowing down through the through hole, thereby increasing the range of viscosity of the electrode material, and it is possible to prevent the low viscosity electrode material from flowing down through the through hole, There is an advantage that it can be used in the process of applying one surface to the upper surface and the lower surface of the whole and then applying the other surface after coating one surface of the electrode material and prevents the low viscosity electrode material from flowing down through the through hole It is possible to easily apply the electrode material to the porous current collector regardless of the diameter of the through-hole There are advantages.
도 1은 본 발명의 다공성 집전체를 이용한 전극 제조 방법을 나타낸 공정 흐름도,
도 2는 도 1에 도시된 커버 필름을 접착시키는 단계에서 다공성 집전체에 커버 필름이 접착되기 전 상태를 나타낸 단면도,
도 3은 도 1에 도시된 커버 필름을 접착시키는 단계에서 다공성 집전체에 커버 필름이 접착된 상태를 나타낸 단면도,
도 4는 도 1에 도시된 상부면에 전극물질을 도포하는 단계에서 다공성 집전체에 전극물질이 도포된 상태를 나타낸 단면도,
도 5는 도 1에 도시된 커버 필름을 제거하는 단계에서 다공성 집전체에 접착된 커버 필름이 제거된 상태를 나타낸 단면도,
도 6은 도 5에 도시된 커버 필름을 제거된 다공성 집전체의 하부면이 상측을 바라보도록 나타낸 단면도,
도 7은 상부면에 전극물질을 도포하는 단계에서 다공성 집전체의 하부면에 전극물질이 도포된 상태를 나타낸 단면도,
도 8은 도 1에 도시된 본 발명의 다공성 집전체를 이용한 전극 제조 방법을 수행하기 위한 제조 장치의 실시예의 개략적인 구성을 나타낸 도.
도 9는 도 1에 도시된 본 발명의 다공성 집전체를 이용한 전극 제조 방법을 수행하기 위한 제조 장치의 다른 실시예의 개략적인 구성을 나타낸 도.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a flow chart showing a method of manufacturing an electrode using a porous current collector according to the present invention;
FIG. 2 is a sectional view showing a state before the cover film is adhered to the porous current collector in the step of adhering the cover film shown in FIG. 1,
3 is a cross-sectional view showing a state in which a cover film is adhered to a porous current collector in a step of adhering the cover film shown in FIG. 1,
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a state in which an electrode material is applied to a porous current collector in a step of applying an electrode material to the upper surface shown in FIG. 1;
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a state in which the cover film adhered to the porous current collector is removed in the step of removing the cover film shown in FIG. 1;
FIG. 6 is a cross-sectional view of the lower side of the porous collector in which the cover film shown in FIG. 5 is removed,
7 is a cross-sectional view showing a state in which an electrode material is applied to the lower surface of the porous current collector in the step of applying an electrode material on the upper surface,
FIG. 8 is a schematic view showing an embodiment of a manufacturing apparatus for performing an electrode manufacturing method using the porous current collector of the present invention shown in FIG. 1;
FIG. 9 is a schematic view showing another embodiment of a manufacturing apparatus for performing an electrode manufacturing method using the porous current collector of the present invention shown in FIG. 1;
이하, 본 발명의 다공성 집전체를 이용한 전극 제조 방법의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, an embodiment of a method of manufacturing an electrode using a porous current collector of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 1, 도 3 및 도 7에서와 같이 본 발명의 다공성 집전체를 이용한 전극 제조 방법은 먼저, 다수개의 관통공(11)이 배열되도록 형성된 다공성 집전체(10)의 하부면(10b)에 다수개의 관통공(11)의 각각 일단이 폐쇄되도록 커버 필름(20)을 접착시킨다(S10). 커버 필름(20)이 접착되면 커버 필름(20)에 의해 일단이 폐쇄된 다수개의 관통공(11)에 채워지도록 다공성 집전체(10)의 상부면(10a)에 전극물질(30)을 도포한다(S20). 다공성 집전체(10)의 상부면(10a)에 전극물질(30)이 도포되면 상부면(10a)에 도포된 전극물질(30)을 건조한다(S30). 상부면(10a)에 도포된 전극물질(30)이 건조되면 커버 필름(20)을 제거한다(S40). 커버 필름(20)이 제거되면 다수개의 관통공(11)에 채워진 전극물질(30)과 연결되도록 하부면(10b)에 전극물질(30)을 도포한다(S50). 하부면(10b)에 전극물질(30)이 도포되면 하부면(10b)에 도포된 전극물질(30)을 건조한다(S60).As shown in FIGS. 1, 3 and 7, a method of manufacturing an electrode using a porous current collector according to the present invention comprises: forming a plurality of through
본 발명의 다공성 집전체를 이용한 전극 제조 방법을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다. The method of manufacturing an electrode using the porous current collector of the present invention will be described in more detail as follows.
본 발명의 다공성 집전체를 이용한 전극 제조 방법은 먼저, 도 1 내지 도 3에서와 같이 다공성 집전체(10)의 하부면(10b)에 다수개의 관통공(11)의 각각 일단이 폐쇄되도록 커버 필름(20)을 접착시킨다(S10).1 to 3, a method of manufacturing an electrode using a porous current collector according to the present invention comprises the steps of forming a cover film (not shown) such that one end of each of a plurality of through
다공성 집전체(10)에 커버 필름(20)을 접착하기 위해 다공성 집전체(10)를 준비한다. 다공성 집전체(10)는 순도가 98.0 내지 99.7%인 알루미늄을 두께(T1)가 5 내지 30㎛가 되도록 압연가공하여 알루미늄박(도시 않음)으로 형성한 후 알루미늄박이 형성되면 알루미늄박에 다수개의 관통공(11)이 배열되도록 형성하여 제조한다. 여기서, 다수개의 관통공(11)의 직경(Sd)은 10 내지 500㎛가 되도록 형성되며, 각각의 사이의 간격(Sp)은 50 내지 1000㎛가 되도록 형성된다. 이러한 다공성 집전체(10)의 제조방법은 먼저, 압연 가공을 이용해 두께(T1)가 5 내지 30㎛가 되도록 알루미늄박을 제조한 후 알루미늄 박이 관통되도록 다수개의 관통공(11)을 형성하여 제조한다. 여기서, 압연가공은 공지된 기술이 적용되므로 설명을 생략한다. A porous
다수개의 관통공(11)이 배열되도록 형성된 다공성 집전체(10)가 준비되면 다공성 집전체(10)의 하부면(10b)에 커버 필름(20)을 접착시킨다. 커버 필름(20)은 도 3에서와 같이 접착제층(21)을 이용해 다공성 집전체(10)의 하부면(10b)에 접착되어 다수개의 관통공(11)의 일단이 폐쇄되도록 한다. 즉, 커버 필름(20)은 상부면(20a)에 접착제층(21)이 형성되며, 접착제층(21)을 이용하여 다공성 집전체(10)의 하부면(10b)에 접착되어 다수개의 관통공(11)의 일단이 폐쇄되도록 한다. 이러한 커버 필름(20)의 두께(T2)는 12 내지 75㎛이며, 재질은 EVA(ethylene vinyl acetate), PC(poly carbonate), PVC(polyvinyl chloride), PS(polystyrene), PET(polyethylene terephthalate) 및 PP(polypropylene) 중 하나가 사용된다. The
전술한 재질로 형성되는 커버 필름(20)은 다공성 집전체(10)의 하부면(10b)에 접착제층(21)을 이용해 접착되며, 접착제층(21)은 표면처리층이나 실리콘 접착 필름이 사용된다. The
접착제층(21)으로 표면처리층이 사용되면 표면처리층은 표면처리 슬러리를 커버 필름(20)의 상부면(20a)에 도포한 후 100 내지 120℃에서 30 내지 90초(second) 동안 열처리하여 두께(T3)가 0.5 내지 1㎛가 되도록 형성된다. 표면처리 슬러리는 표면처리재료에 점도조절액을 혼합하여 점도가 수 내지 수십 cps(centi Poise)가 되도록 형성되고, 표면처리재료는 도전제 10 내지 38wt%와 표면개질제 62 내지 90wt%로 이루어진다. 여기서, 도전제는 카본 블랙이 사용되고, 표면개질제는 키토산(chitosan), PMA(Pyromellitic)와 MA(Maleate) 중 하나 이상이 선택되어 사용되며, 점도조절액은 IPA(isopropyl alcohol)가 사용된다. 이와 같이 표면처리층은 커버 필름(20)의 상부면(20a)에 형성된 후 이 표면처리층을 이용해 커버 필름(20)을 다공성 집전체(10)의 하부면(10b)에 접착시킴으로써 표면처리층에 의해 다수개의 관통공(11)의 일단 즉, 하측의 끝단을 용이하게 폐쇄시킬 수 있으며, 다공성 집전체(10)와 이 후 도포될 전극물질(30) 사이의 계면 특성을 개선시킬 수 있게 된다. 여기서, 계면 특성은 공지된 전기적인 특성, 예를 들어 접촉 저항 등을 의미한다. When the surface treatment layer is used as the
접착제층(21)으로 실리콘 접착 필름이 사용되면 실리콘 접착 필름은 두께(T3)가 1 내지 25㎛가 되도록 형성되며, 커버 필름(20)의 상부면(20a)에 커버 필름(20)이 5 내지 10gf/㎝(gram-force/centimeter)의 접착력으로 다공성 집전체(10)의 하부면(10b)에 접착되도록 한다. 즉, 실리콘 접착 필름은 커버 필름(20)의 상부면(20a)에 접착되며, 커버 필름(20)은 이 실리콘 접착 필름를 이용해 다공성 집전체(10)의 하부면(10b)에 접착된다. 예들 들어, 커버 필름(20)의 상부면(20a)에 실리콘 접착 필름이 접착되면 커버 필름(20)은 실리콘 접착 필름을 매개로 다공성 집전체(10)의 하부면(10b)에 접착된다. 이와 같이 실리콘 접착 필름은 실리콘계 접착재질로 형성되며, 실리콘계 접착재질은 공지된 재질이 사용된다. When the silicone adhesive film is used as the
커버 필름(20)이 접착되면 도 1 및 도 4에서와 같이 커버 필름(20)에 의해 일단이 폐쇄된 다수개의 관통공(11)에 채워지도록 다공성 집전체(10)의 상부면(10a)에 전극물질(30)을 도포한다(S20). When the
전극물질(30)은 점도가 1000 내지 10000cps(centi Poise)인 것을 사용하여 다수개의 관통공(11)에 채워지도록 다공성 집전체(10)의 상부면(10a)에 도포한다. 전극물질(30)의 도포 방법은 전극물질(30)의 점도가 1000cps로 낮은 경우에는 전극물질(30)을 분시켜 도포하는 디스펜싱(dispensing) 방법도 가능하며, 점도가 10000cps로 높은 경우에는 콤마 인쇄(comma coating) 방법 등을 이용해 도포한다. 전극물질(30)은 점도가 낮은 경우에도 커버 필름(20)이 다수개의 관통공(11)의 일단을 폐쇄시킴에 의해 관통공(11)을 통해 전극물질(30)이 흘러내리는 것을 방지한 상태에서 다수개의 관통공(11)에 용이하게 채워 도포할 수 있다. 반대로, 전극물질(30)의 점도가 높은 경우에 커버 필름(20)이 다수개의 관통공(11)의 일단을 폐쇄시킨 상태에서 지지함에 의해 높은 압력을 이용해 수개의 관통공(11)에 전극물질(30)을 채워 도포할 수 있게된다. 즉, 커버 필름(20)은 다수개의 관통공(11)의 일단을 폐쇄시킴에 의해 다공성 집전체(10)의 상부면(10a)에 전극물질(30)의 도포 시 전극물질(30)의 점도의 사용 범위를 확대시킬 수 있게 된다. The
다공성 집전체(10)의 상부면(10a)에 전극물질(30)이 도포되면 도 1 및 도 4에서와 같이 상부면(10a)에 도포된 전극물질(30)을 건조한다(S30). 전극물질(30)의 건조 방법은 건조 오븐(122: 도 8 및 도 9에 도시됨)을 이용해 건조한다. 하부면(10b)에 도포된 전극물질(30)이 건조되면 도 1 및 도 5에서와 같이 커버 필름(20)을 제거한다(S40). 커버 필름(20)의 제거 방법은 다공성 집전체(10)의 하부면(10b)으로부터 벗겨서 제거한다. 커버 필름(20)의 제거 방법은 도 8 및 도 9에 각각 도시된 본 발명의 다공성 집전체(10)를 이용한 전극 제조 방법을 수행하기 위한 제조 장치를 이용한다. When the
다공성 집전체(10)의 하부면(10b)에 접착된 커버 필름(20)이 제거되면 도 1 및 도 6에서와 같이 다수개의 관통공(11)에 채워진 전극물질(30)과 연결되도록 다공성 집전체(10)의 하부면(10b)에 전극물질(30)을 도포한다(S50). 다공성 집전체(10)의 하부면(10b)에 도포되는 전극물질(30)은 다공성 집전체(10)의 상부면(10a)에 도포된 전극물질(30)과 동일한 재질, 점도 및 도포방법을 이용해 도포함으로 상세한 설명을 생략한다. 하부면(10b)에 전극물질(30)이 도포되면 하부면(10b)에 도포된 전극물질(30)을 건조한다(S60). 하부면(10b)에 도포된 전극물질(30)의 건조 방법은 건조 오븐(125: 도 8 및 도 9에 도시됨)을 이용해 건조한다.When the
다공성 집전체(10)의 상부면(10a)과 하부면(10b)에 각각 도포되는 전극물질(30)은 서로 동일한 재질, 점도 및 도포 방법이 이용해 도포되며, 전극물질(30)의 재질은 주재료와 점도조절물을 혼합하여 형성된다. 주재료는 전극주재료 85 내지 95wt%, 도전제 3 내지 8wt% 및 바인더 2 내지 7wt%을 혼합하여 형성되며, 전극 주재료는 활성탄, Li4Ti5O12, LiCoO2, LiMn2O4 및 LiFePO4, 중 하나가 선택되어 사용된다. 점도조절물은 주재료에 주재료의 점도가 1000 내지 10000cps가 되도록 혼합되며, 점도조절물은 알코올 30 내지 60wt%와 순수 40 내지 70wt%로 이루어진다.The
이러한 본 발명의 다공성 집전체(10)를 이용한 전극 제조 방법의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, an embodiment of a method of manufacturing an electrode using the porous
도 8은 접착제층(21)으로 표면처리층을 적용한 다공성 집전체(10)를 이용한 전극 제조 방법의 실시예를 나타낸 것이다. 여기서, 도 8은 롤 투 롤(roll to roll) 장비를 도시하고 있으며, 도 8에 도시된 롤 투 롤 장비는 커버 필름 접착부(110)와 전극 도포부(120)로 이루어진다. 8 shows an embodiment of an electrode manufacturing method using a porous
커버 필름 접착부(110)는 권취롤러(111,114), 슬러리 디스펜싱 기구(112), 건조 오븐(113) 및 한 쌍의 압착롤러(115,116)으로 이루어진다. 권취롤러(111)는 커버 필름(20)이 권취되어 수납되며, 권취롤러(114)는 다공성 집전체(10)가 권취되어 수납된다. 이 상태에서 권취롤러(111,114)에 권취된 커버 필름(20)은 화살표방향으로 이송되어 상부면(20a: 도 3에 도시됨)으로 슬러리 디스펜싱 기구(112)에 의해 표면처리 슬러리가 분사되면 건조 오븐(113)에 의해 100 내지 120℃에서 30 내지 90초(second) 동안 열처리되어 두께(T3: 도 3에 도시됨)가 0.5 내지 1㎛인 표면처리층 즉, 접착제층(21)이 커버 필름(20)의 상부면(20a)의 전면을 커버하도록 형성된다. 표면처리층인 접착제층(21)이 커버 필름(20)의 상부면(20a)에 형성되면 커버 필름(20)과 권취롤러(114)는 권취된 다공성 집전체(10)은 각각 한 쌍의 압착롤러(115,116)로 이송되어 한 쌍의 압착롤러(115,116)에 의해 다공성 집전체(10)의 하부면(10b: 도 3에 도시됨)에 접착제층(21)인 표면처리층에 의해 커버 필름(20)이 접착되도록 한다. The cover
다공성 집전체(10)의 하부면(10b)에 커버 필름(20)이 도포되면 다공성 집전체(10)는 다수개의 관통공(11)의 일단이 커버 필름(20)에 의해 폐쇄된 상태로 화살표방향을 따라 전극 도포부(120)로 이송된다. 전극 도포부(120)는 콤마 인쇄장치(121,124), 건조 오븐(122,125) 및 회수롤러(123,126)로 이루어진다. When the
커버 필름(20)에 의해 다수개의 관통공(11)의 일단이 폐쇄된 상태로 다공성 집전체(10)가 이송되면 다공성 집전체(10)는 콤마 롤러(121a)가 구비된 콤마 인쇄장치(121)에 의해 상부면(10a)에 전극물질(30)이 도포된 후 건조 오븐(122)에 의해 전극물질(30)을 건조한다. 전극물질(30)의 건조 조건은 전극물질(30)의 점도에 따라 설정되며, 건조 오븐(122)에 의해 전극물질(30)이 건조되면 회수롤러(123)에 의해 다공성 집전체(10)의 하부면(10b)으로부터 커버 필름(20)이 제거된다. 즉, 회수롤러(123)는 커버 필름(20)을 권취한 상태로 회전하여 커버 필름(20)을 회수함에 의해 회수롤러(123)가 회전하는 물리적인 힘에 의해 다공성 집전체(10)의 하부면(10b)으로부터 커버 필름(20)을 제거할 수 있게 된다. 커버 필름(20)이 제거되면 다공성 집전체(10)는 화살표 방향을 따라 콤마 인쇄장치(124), 건조 오븐(125) 및 회수롤러(126)로 이송된다. When the
커버 필름(20)이 제거된 다공성 집전체(10)는 하부면(10b)에 전극물질(30)을 도포하기 위해 다공성 집전체(10)의 하부면(10b)이 Z축방향을 기준으로 상부를 바라보도록 위치를 반전시킨다. 즉, 다공성 집전체(10)는 가이드 롤러(127c,127d)에 의해 가이드되어 수직방향으로 이송된 후 콤마 인쇄장치(124) 및 건조 오븐(125)이 배치된 방향으로 이송됨에 의해 하부면(10b)이 Z축방향 즉, 수직방향을 기준으로 상부를 바라보도록 위치가 반전되어 이송된다. 이와 같이 반전은 다공성 집전체(10)의 하부면(10b)이 상부를 바라보도록 함으로써 하부면(10b)에 전극물질(30)을 용이하게 도포할 수 있도록 한다. 다공성 집전체(10)의 위치가 반전되면 콤마 롤러(124a)가 구비된 콤마 인쇄장치(124)에 의해 전극물질(30)을 하부면(10b)에 도포한 후 건조 오븐(125)에서 전극물질(30)이 건조한다. 건조 오븐(125)에 의해 전극물질(30)이 건조되면 다공성 집전체(10)는 회수롤러(126)에 권취되어 회수된다. 여기서, 전극 도포부(120)에서 미설명된 가이드 롤러(127a,127b,127c,127d,127e,127f,127g)는 각각 다공성 집전체(10)의 이송을 가이드한다. The
도 9는 접착제층(21)으로 실리콘 접착 필름을 적용한 다공성 집전체(10)를 이용한 전극 제조 방법의 실시예를 나타낸 것이다. 여기서, 도 9는 롤 투 롤(roll to roll) 장비를 도시하고 있으며, 도 9에 도시된 롤 투 롤 장비는 전극 도포부(120)와 커버 필름 접착부(130)로 이루어진다. 전극 도포부(120)는 도 8에 도시된 전극 도포부(120)와 동일함으로 설명을 생략한다. 9 shows an embodiment of a method of manufacturing an electrode using a porous
도 9에 도시된 커버 필름 접착부(130)는 권취롤러(131,132,136), 한 쌍의 제1압착롤러(134,135) 및 한 쌍의 제2압착롤러(137,138)로 이루어진다. 권취롤러(131,132,136) 중 권취롤러(131)는 커버 필름(20)이 권취되어 수납되고, 권취롤러(132)는 접착제층(21)인 실리콘 접착 필름이 권취되어 수납되며, 권취롤러(136)는 다공성 집전체(10)가 권취되어 수납된다. 이 상태에서 권취롤러(131,132)에 각각 권취된 커버 필름(20)과 접착제층(21)인 실리콘 접착 필름은 한 쌍의 제1압착롤러(134,135)로 이송되며, 한 쌍의 제1압착롤러(134,135)는 커버 필름(20)의 상부면(20a)에 접착제층(21)인 실리콘 접착 필름이 접착되도록 압착시킨다. 커버 필름(20)에 실리콘 접착 필름이 접착되면 커버 필름(20)은 권취롤러(136)에 권취된 다공성 집전체(10)와 함께 한 쌍의 제2압착롤러(137,138)로 이송된다. 즉, 커버 필름(20)은 다공성 집전체(10)의 하부면(10b)에 위치되도록 다공성 집전체(10)와 함께 한 쌍의 제2압착롤러(137,138)로 이송되어 한 쌍의 제2압착롤러(137,138)에 의해 다공성 집전체(10)의 하부면(10b)에 접착된다. 다공성 집전체(10)의 하부면(10b)에 실리콘 접착 필름을 매개로 커버 필름(20)에 접착되면 다공성 집전체(10)는 전극 도포부(120)로 이송되어 상부면(10a)과 하부면(10b)에 전극물질(30)이 도포되며, 도 9에 도시된 전극 도포부(120)는 도 8에 도시된 전극 도포부(120)와 동일함으로 설명을 생략하며, 가이드 롤러(139)는 커버 필름(20)이 제2압착롤러(137,138)로 이송되는 것을 가이드한다.The cover
이상과 같이 본 발명의 다공성 집전체를 이용한 전극 제조 방법은 전극물질을 다수개의 관통공이 형성된 다공성 집전체에 도포 시 점도가 낮은 전극물질이 관통공을 통해 흘러내리는 것을 방지할 수 있고, 점도가 낮은 전극물질이 관통공을 통해 흘러내리는 것을 방지할 수 있도록 함으로써 전극물질의 점도 사용범위를 확대할 수 있으며, 점도가 낮은 전극물질이 관통공을 통해 흘러내리는 것을 방지할 수 있도록 함으로써 다공성 집전체의 상부면과 하부면에 각각 전극물질을 도포 시 어느 한 면을 도포한 후 나머지 한 면을 도포하는 공정에 사용할 수 있으며, 점도가 낮은 전극물질이 관통공을 통해 흘러내리는 것을 방지할 수 있도록 함으로써 관통공의 직경에 크기에 관계없이 다공성 집전체에 전극물질을 용이하게 도포할 수 있다.As described above, the electrode manufacturing method using the porous current collector of the present invention can prevent the electrode material having a low viscosity from flowing down through the through hole when the electrode material is applied to the porous current collector having a plurality of through holes, It is possible to prevent the electrode material from flowing down through the through hole, thereby making it possible to expand the viscosity range of the electrode material and to prevent the low viscosity electrode material from flowing down through the through hole, It is possible to apply the electrode material on the surface and the lower surface and to apply the other surface after coating one surface of the electrode material and to prevent the low viscosity electrode material from flowing down through the through hole, It is possible to easily apply the electrode material to the porous current collector regardless of the diameter of the electrode material.
본 발명의 다공성 집전체를 이용한 전극 제조 방법은 슈퍼 커패시터나 2차 전지의 제조 산업 분야에 적용할 수 있다.INDUSTRIAL APPLICABILITY The electrode manufacturing method using the porous current collector of the present invention can be applied to a manufacturing industry of a super capacitor or a secondary battery.
10: 다공성 집전체
11: 관통공
20: 커버 필름
30: 전극물질10: Porous collector
11: Through hole
20: Cover film
30: Electrode material
Claims (9)
상기 커버 필름이 접착되면 커버 필름에 의해 일단이 폐쇄된 상기 다수개의 관통공에 채워지도록 다공성 집전체의 상부면에 전극물질을 도포하는 단계;
상기 다공성 집전체의 상부면에 전극물질이 도포되면 상부면에 도포된 전극물질을 건조하는 단계;
상기 상부면에 도포된 전극물질이 건조되면 상기 커버 필름을 제거하는 단계;
상기 커버 필름이 제거되면 다수개의 관통공에 채워진 전극물질과 연결되도록 하부면에 전극물질을 도포하는 단계; 및
상기 하부면에 전극물질이 도포되면 하부면에 도포된 전극물질을 건조하는 단계를 포함하는 다공성 집전체를 이용한 전극 제조 방법.Bonding a cover film such that one end of each of the plurality of through holes is closed on the lower surface of the porous current collector formed so that a plurality of through holes are arranged;
Applying an electrode material to an upper surface of the porous collector so that the cover film is filled in the plurality of through holes whose one end is closed by the cover film when the cover film is adhered;
Drying the electrode material applied on the upper surface of the porous collector when the electrode material is applied to the upper surface of the porous collector;
Removing the cover film when the electrode material applied on the upper surface is dried;
Applying an electrode material to a lower surface of the through hole to connect the electrode material to the plurality of through holes when the cover film is removed; And
And drying the electrode material applied to the lower surface of the electrode when the electrode material is applied to the lower surface.
상기 커버 필름을 접착시키는 단계에서 상기 다공성 집전체는 순도가 98.0 내지 99.7%인 알루미늄을 두께가 5 내지 30㎛가 되도록 압연가공하여 알루미늄박으로 형성한 후 상기 알루미늄박에 다수개의 관통공이 배열되도록 형성하여 제조되며, 상기 다수개의 관통공의 직경은 10 내지 500㎛가 되도록 형성되며, 각각의 사이의 간격은 50 내지 1000㎛가 되도록 형성되는 다공성 집전체를 이용한 전극 제조 방법.The method according to claim 1,
In the step of adhering the cover film, the porous current collector is formed by rolling aluminum to have a purity of 98.0 to 99.7% to have a thickness of 5 to 30 탆 to form an aluminum foil, and then forming a plurality of through holes Wherein the plurality of through holes are formed to have a diameter of 10 to 500 탆 and an interval between the through holes is 50 to 1000 탆.
상기 커버 필름을 접착시키는 단계에서 상기 커버 필름은 상부면에 접착제층이 형성되며, 상기 접착제층을 이용하여 다공성 집전체의 하부면에 접착되어 다수개의 관통공의 일단이 폐쇄되도록 하고, 두께는 12 내지 75㎛이며, 재질은 EVA(ethylene vinyl acetate), PC(poly carbonate), PVC(polyvinyl chloride), PS(polystyrene), PET(polyethylene terephthalate) 및 PP(polypropylene) 중 하나가 사용되는 다공성 집전체를 이용한 전극 제조 방법.The method according to claim 1,
Wherein the cover film has an adhesive layer formed on an upper surface thereof and is bonded to a lower surface of the porous current collector by using the adhesive layer so that one end of the plurality of through holes is closed, To 75 탆 and made of a porous material using one of ethylene vinyl acetate (EVA), poly carbonate, PVC, polystyrene, PET, and polypropylene Wherein
상기 접착제층은 표면처리층이 사용되며, 상기 표면처리층은 표면처리 슬러리를 커버 필름의 상부면에 도포한 후 100 내지 120℃에서 30 내지 90초(second) 동안 열처리하여 두께가 0.5 내지 1㎛가 되도록 형성되는 다공성 집전체를 이용한 전극 제조 방법.The method of claim 3,
Wherein the adhesive layer is a surface treatment layer and the surface treatment layer is applied to the upper surface of the cover film and then heat treated at 100 to 120 DEG C for 30 to 90 seconds to form a layer having a thickness of 0.5 to 1 mu m Wherein the porous collector is formed of a porous material.
상기 표면처리 슬러리는 표면처리재료에 점도조절액을 혼합하여 점도가 수 내지 수십 cps(centi Poise)가 되도록 형성되고, 상기 표면처리재료는 도전제 10 내지 38wt%와 표면개질제 62 내지 90wt%로 이루어지며, 상기 도전제는 카본 블랙이 사용되며, 상기 표면개질제는 키토산(chitosan), PMA(Pyromellitic)와 MA(Maleate) 중 하나 이상이 선택되어 사용되며, 상기 점도조절액은 IPA(isopropyl alcohol)가 사용되는 다공성 집전체를 이용한 전극 제조 방법.5. The method of claim 4,
Wherein the surface treatment slurry is formed to have a viscosity ranging from several centimeters to several tens of cps (centi Poise) by mixing the surface treatment material with a viscosity adjusting agent, and the surface treatment material is composed of 10 to 38 wt% of the conductive agent and 62 to 90 wt% Wherein at least one of chitosan, pyromellitic acid (PMA) and maleate (MA) is selected and used as the surface modifier, and the viscosity modifier is IPA (isopropyl alcohol) A method of manufacturing an electrode using a porous collector used.
상기 접착제층은 실리콘 접착 필름이 사용되며, 상기 실리콘 접착 필름은 두께가 1 내지 25㎛이며, 커버 필름의 상부면에 커버 필름이 5 내지 10gf/㎝(gram-force/centimeter)의 접착력으로 다공성 집전체의 하부면에 접착되도록 하는 다공성 집전체를 이용한 전극 제조 방법.The method of claim 3,
The silicone adhesive film has a thickness of 1 to 25 占 퐉, and the cover film is applied to the upper surface of the cover film with an adhesive strength of 5 to 10 gf / cm (gram-force / centimeter) And adheres to the entire lower surface of the electrode.
상기 상부면에 전극물질을 도포하는 단계와 상기 하부면에 전극물질을 도포하는 단계에서 각각 전극물질은 점도가 1000 내지 10000cps(centi Poise)인 다공성 집전체를 이용한 전극 제조 방법.The method according to claim 1,
Wherein the electrode material has a viscosity of 1000 to 10,000 cps (centi-poise) at the step of applying the electrode material to the upper surface and applying the electrode material to the lower surface.
상기 상부면에 전극물질을 도포하는 단계와 상기 하부면에 전극물질을 도포하는 단계에서 각각 전극물질은 주재료와 점도조절물을 혼합하여 형성되고, 상기 주재료는 전극주재료 85 내지 95wt%, 도전제 3 내지 8wt% 및 바인더 2 내지 7wt%을 혼합하여 형성되며, 상기 전극 주재료는 활성탄, Li4Ti5O12, LiCoO2, LiMn2O4 및 LiFePO4, 중 하나가 선택되어 사용되며, 상기 점도조절물은 상기 주재료에 주재료의 점도가 1000 내지 10000cps가 되도록 혼합되며, 상기 점도조절물은 알코올 30 내지 60wt%와 순수 40 내지 70wt%로 이루어지는 다공성 집전체를 이용한 전극 제조 방법.The method according to claim 1,
In the step of applying the electrode material to the upper surface and the step of applying the electrode material to the lower surface, the electrode material is formed by mixing the main material and the viscosity control material, and the main material is composed of 85 to 95 wt% of the main material of the electrode, To 8 wt% of the binder and 2 to 7 wt% of the binder. The electrode main material is selected from activated carbon, Li 4 Ti 5 O 12 , LiCoO 2 , LiMn 2 O 4 and LiFePO 4 , The water is mixed with the main material so that the viscosity of the main material is 1000 to 10000 cps, and the viscosity control material is composed of 30 to 60 wt% of alcohol and 40 to 70 wt% of pure water.
상기 커버 필름을 제거하는 단계에서 상기 커버 필름은 다공성 집전체의 하부면으로부터 벗겨서 제거하는 다공성 집전체를 이용한 전극 제조 방법.The method according to claim 1,
Wherein the cover film is peeled off from a lower surface of the porous current collector in the step of removing the cover film.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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KR1020170012447A KR101901776B1 (en) | 2017-01-26 | 2017-01-26 | Method of manufacturing electrode using porous current collector |
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KR1020170012447A KR101901776B1 (en) | 2017-01-26 | 2017-01-26 | Method of manufacturing electrode using porous current collector |
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