KR20180136639A - A method for preparing a composite separation plate for battery using spread tow carbon fiber fabric and a composite separation plate for battery prepared therefrom - Google Patents

A method for preparing a composite separation plate for battery using spread tow carbon fiber fabric and a composite separation plate for battery prepared therefrom Download PDF

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Abstract

Provided are a method for manufacturing a composite material separation plate for a battery by using spread tow carbon fiber fabric, and a composite material separation plate for a battery manufactured by the same. The method comprises the steps of: applying a polymer base station to spread tow carbon fiber fabric to form a pre-separation plate; placing a release layer on the pre-separation plate, and then performing a pressurization and curing process to expose the carbon fiber fabric in a pre-separation plate area being in contact with the release layer; and removing the release layer to complete the separation plate.

Description

스프레드 토우 탄소섬유 직물을 이용한 전지용 복합재료 분리판의 제조 방법 및 이로부터 제조된 전지용 복합재료 분리판{A METHOD FOR PREPARING A COMPOSITE SEPARATION PLATE FOR BATTERY USING SPREAD TOW CARBON FIBER FABRIC AND A COMPOSITE SEPARATION PLATE FOR BATTERY PREPARED THEREFROM}FIELD OF THE INVENTION [0001] The present invention relates to a method for manufacturing a composite material separator for a battery using a spread-to carbon fiber fabric, and a composite material separator for a battery, THEREFROM}

본 발명은 대형 토우로 구성된 스프레드 토우 탄소섬유 직물을 이용한 전지용 복합재료 분리판의 제조 방법 및 이로부터 제조된 전지용 복합재료 분리판에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a composite material separator plate using a spread tow carbon fiber fabric composed of large tows and a composite material separator plate made therefrom.

최근 화석연료를 변환시켜 이용하거나 햇빛, 물, 지열, 생물유기체 등을 포함하는 재생 가능한 에너지를 변환시켜 이용하는 신재생에너지(New renewable energy)는 유가의 불안정과 기후변화협약의 규제 대응 등으로 그 중요성이 커지게 되었다. 신재생에너지의 원활한 사용을 위하여 연료전지(Fuel cell)와 에너지 저장 시스템(Energy storage system)의 개발이 활발히 진행되고 있다. 대표적인 연료전지는 고분자 전해질 연료전지(Proton exchange membrane fuel cell, PEMFC)가 있고, 에너지 저장 시스템은 이차전지(Secondary cell)의 하나로 레독스 흐름 전지(Redox flow battery, RFB)가 있다.Recently, renewable energy, which uses fossil fuels to transform or convert renewable energy including sunlight, water, geothermal, and bio-organisms, has become increasingly important because of the instability of oil prices and the regulation response of the climate change convention . Fuel cells and energy storage systems have been actively developed for the smooth use of renewable energy. A representative fuel cell is a proton exchange membrane fuel cell (PEMFC), and the energy storage system is a secondary cell, a redox flow battery (RFB).

PEMFC의 단위전지는 양극(Anode), 음극(Cathode), 고분자 전해질막(Polymer electrolyte membrane), 두 개의 가스확산층(Gas diffusion layer, GDL)들, 복수의 가스킷(Gasket)들과 두 개의 분리판들로 구성되어 있다. 분리판은 전기저항이 낮고, 내화학성(Chemical resistance)과 기계적 물성이 높으며, 수소와 산소의 누설을 방지하기 위하여 가스투과율이 낮아야 한다. 또한, 인접하는 두 분리판들 사이의 전기접촉저항(Electrical contact resistance)이 낮아야 한다. 분리판의 재료는 흑연(Graphite), 팽창 카본(Expanded carbon), 스테인리스스틸(Stainless steel)로 구성되거나 고분자 기지(Polymer matrix)에 전도성 입자 또는 전도성 섬유를 보강한 고분자 기지 복합재료(Polymer matrix composite)가 사용되고 있다. The unit cell of the PEMFC includes an anode, a cathode, a polymer electrolyte membrane, two gas diffusion layers (GDLs), a plurality of gaskets and two separators . The separator has low electrical resistance, high chemical resistance and mechanical properties, and low gas permeability to prevent leakage of hydrogen and oxygen. Also, the electrical contact resistance between two adjacent separator plates should be low. The material of the separator is made of graphite, expanded carbon, stainless steel, or a polymer matrix composite reinforced with conductive particles or conductive fibers in a polymer matrix. Is used.

복합재료 분리판 중 특히 장 섬유 탄소 (Unidirectional continuous carbon fiber)를 사용한 분리판의 경우, 금속이나 흑연 분리판과 비교하여 높은 비강도, 체적 대비 낮은 전기 저항, 높은 생산성을 가져 가장 우수한 분리판으로 평가 받고 있다. 하지만 장섬유 탄소 에폭시 복합재료 분리판은 그 표면에 전기 전도도가 낮고 경도가 높은 잉여 고분자 기지 층이 형성되어 전기 접촉 저항이 높은 단점이 있다. 따라서 분리판의 접촉 저항을 감소시키기 위해 최근에는 화염(Flame treatment), 플라즈마 처리(Plasma treatment) 등을 통해 고분자 분리판 표면의 수지만을 제거하여 표면에 섬유를 노출시키는 방법, 분리판 표면에 경도가 낮은 팽창 흑연층을 코팅하는 방법이 연구되어 왔다. Particularly, in the case of the separator using the unidirectional continuous carbon fiber, the separator having the high specific resistance, low electric resistance compared to the volume and the high productivity as compared with the metal or graphite separator is evaluated as the best separator . However, the long - fiber carbon epoxy composite material separator has a disadvantage in that the electrical contact resistance is high because a surplus polymer matrix having a low electrical conductivity and a high hardness is formed on its surface. Therefore, in order to reduce the contact resistance of the separator plate, recently, a method of exposing the surface of the polymer separator plate by removing flakes (flame treatment) or plasma treatment (plasma treatment) A method of coating an expanded graphite layer having a low expansion coefficient has been studied.

한국 등록특허 제10-1353354호 "연료전지용 섬유강화 복합재료 분리판의 표면처리 방법"은 접촉저항의 감소를 위하여 섬유강화 복합재료의 표면에 잉여되어 있는 잉여 고분자 기지층을 불꽃에 의하여 가열하여 탄화시킨 탄화층을 형성하고 있다. 한편, 잉여 고분자 기지층은 플라스마 처리(Plasma treatment)에 의하여 탄화시키고도 있다. 그러나 불꽃의 가열이나 플라스마 처리에 의한 잉여 고분자 기지층의 탄화는 분리판의 제조 공정을 복잡하게 하여 분리판의 생산성을 저하시키게 된다. Korean Patent No. 10-1353354 entitled " Method for surface treatment of a fiber-reinforced composite separator for a fuel cell "discloses a method for reducing the contact resistance by heating a surplus polymer base layer surplus on the surface of a fiber- To form a carbonized layer. On the other hand, the excess polymer matrix may be carbonized by plasma treatment. However, carbonization of the surplus polymer matrix by heating the flame or plasma treatment complicates the production process of the separation plate, thereby deteriorating the productivity of the separation plate.

또한 가장 널리 사용되는 팽창 흑연 층 코팅의 경우는 VRFB의 황산 환경에서 표면에 기포가 발생하는 문제가 있다. 또한 접착 강도가 낮아 팽창 흑연이 박리되어 시스템의 성능을 저하시킬 수 있는 위험성이 있다.Also, in the case of the most widely used expanded graphite layer coating, bubbles are generated on the surface in the sulfuric acid environment of VRFB. In addition, there is a risk that the adhesive strength is low and the expanded graphite peels off, thereby deteriorating the performance of the system.

이에 최근 연구에서는 일 방향 탄소 장섬유 복합재료 제조 시에 금형과 복합재료 사이에 강성이 낮은 이형 층을 삽입하여 경화시키는 "소프트 레이어 방법(Soft layer method)"이 개발되었으며, 소프트 레이어를 사용하는 경우 분리판 표면에 전도성 탄소섬유 노출로 인해 전기적 성능이 증가할 수 있는 장점이 있다.Recently, a "soft layer method" has been developed for inserting and hardening a low-rigidity dentition layer between a mold and a composite material in the production of one-directional carbon fiber composite material. In the case of using a soft layer There is an advantage that the electrical performance can be increased by exposing the conductive carbon fiber to the separator surface.

한편, 복합재료 분리판은 면적이 클수록 일방향 탄소섬유 복합재료보다 직조 구조를 갖는 직물 형태의 복합재료가 취급 및 제조에 용이하다. 특히 VRFB의 경우 크기가 5000 cm2에 이를 정도로 대면적의 분리판이 필요하다. 하지만 직조 구조를 가지는 탄소섬유에 강성이 낮은 이형 층을 이용하여 표면에 탄소섬유를 노출시키는 소프트 레이어 방법을 적용함에 있어서 별도의 공정이 필요한 문제점이 있다. 본 발명의 발명자들은 이러한 별도의 공정 발생으로 인한 비용 및 시간의 소요를 최소화하고자 연구를 거듭한 결과 본 발명을 완성하였다.On the other hand, as the area of the composite material separator is larger, a composite material in a woven structure having a woven structure is easier to handle and manufacture than a unidirectional carbon fiber composite material. Particularly, in the case of VRFB, a large-area separator is required to have a size of 5000 cm 2 . However, there is a problem that a separate process is required in applying the soft layer method of exposing the carbon fiber to the surface by using the deformation layer having low stiffness on the carbon fiber having the woven structure. The inventors of the present invention have conducted research to minimize the cost and time required for such a separate process, and have completed the present invention.

한국 등록특허 제10-1353354호Korean Patent No. 10-1353354

본 발명은 상기와 같은 종래의 복합재료 분리판이 갖는 문제점을 고려하여 연구된 결과물로서, 기존의 분리판보다 전기전도도가 향상되고 취급용이성 또한 보유한 전지용 복합재료 분리판 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. The present invention has been accomplished in view of the problems of the conventional composite material separator as described above, and it is an object of the present invention to provide a composite material separator for a battery having improved electrical conductivity and ease of handling as compared with the conventional separator, .

또한, 본 발명은 전지의 스택에서 접촉저항의 감소로 인하여 전류손실이 줄어 효율을 향상시킬 수 있는 전지용 복합재료 분리판 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.Another object of the present invention is to provide a composite material separator for a battery and a method of manufacturing the same, which can improve efficiency by reducing a current loss due to a decrease in contact resistance in a stack of cells.

본 발명의 일 구현은, 전지용 복합재료 분리판의 제조 방법에 있어서, 스프레드 토우 탄소섬유 직물들에 고분자 기지를 도포하여 예비 분리판을 형성하는 단계; 상기 예비 분리판 상에 이형 층을 위치시킨 다음, 가압 및 경화 공정을 진행하여 상기 이형 층과 접촉하는 상기 예비 분리판 영역의 탄소섬유 직물들을 노출하는 단계; 및 상기 이형 층을 제거하여 분리판을 완성하는 단계를 포함하는 연료전지용 복합재료 분리판의 제조 방법을 제공한다.An embodiment of the present invention is a method for manufacturing a composite material separator for a battery, comprising the steps of: applying a polymer matrix to spread tow carbon fiber fabrics to form a preliminary separator; Positioning the release layer on the pre-separation plate, and then performing a pressurization and curing process to expose the carbon fiber fabrics of the pre-separation plate region in contact with the release layer; And removing the release layer to complete the separator plate. The present invention also provides a method of manufacturing a composite material separator plate for a fuel cell.

본 발명의 방법은 이형 층을 제거하기 전에 퍼징 공정을 더 포함할 수 있다.The method of the present invention may further comprise a purging process prior to removing the release layer.

상기 스프레드 토우 탄소섬유 직물들은 적어도 15k의 대형 토우로 구성될 수 있다. The spread tow carbon fiber fabrics may be composed of at least 15k large tows.

상기 고분자 기지는 전기전도도의 향상을 위해 전도성 분말을 더 포함할 수 있다.The polymer matrix may further include a conductive powder for improving electric conductivity.

상기 이형 층은 상기 예비 분리판과 서로 이형적 재질 특성을 가질 수 있다. 상기 이형 층은 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리테트라 플루오로에틸렌(PTFE) 및 실리콘 고무로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 재료로 이루어질 수 있다.The release layer may have a release material property with respect to the pre-separation plate. The release layer may be made of one or more materials selected from the group consisting of polyethylene (PE), polypropylene (PP), polytetrafluoroethylene (PTFE) and silicone rubber.

상기 고분자 기지는 수지분사 또는 수지이송성형에 의하여 상기 탄소섬유 직물에 함침될 수 있다. The polymer matrix may be impregnated into the carbon fiber fabric by resin injection or resin transfer molding.

본 발명의 방법에서 상기 탄소섬유 직물들은 롤 형태로 감겨져 구성되어 있고, 상기 롤 형태의 탄소섬유 직물을 서플라이릴로부터 풀어내면서 상기 분리판의 제조에 소요되는 길이로 절단할 수 있다.In the method of the present invention, the carbon fiber fabrics are wound in the form of rolls, and the roll type carbon fiber fabric can be cut from the supply reel to a length required for manufacturing the separator plate.

본 발명의 다른 구현 예는 고분자 기지에 덮여 있는 스프레드 토우 탄소섬유 직물들을 포함하는 연료전지용 복합재료 분리판에 있어서, 상기 복합재료 분리판은 상기 스프레드 토우 탄소섬유 직물들이 상기 고분자 기지로부터 노출된 전도성 영역 및 상기 전도성 영역의 가장자리 둘레를 따라 상기 스프레드 토우 탄소섬유 직물들이 상기 고분자 기지에 덮여 있는 비전도성 영역을 포함하고, 상기 전도성 영역과 대응되는 분리판은 상기 비전도성 영역과 대응되는 분리판의 두께보다 작게 단차를 두어 형성된 연료전지용 복합재료 분리판을 제공한다.Another embodiment of the present invention is a composite material separator for a fuel cell comprising spreadtotal carbon fiber fabrics that are covered with a polymer matrix, And a non-conductive region in which the spreadtotal carbon fiber fabrics are covered with the polymer matrix along an edge of the conductive region, wherein a separator plate corresponding to the conductive region has a thickness greater than a thickness of the separator plate corresponding to the non- A composite material separator for a fuel cell comprising a small stepped portion is provided.

상기 스프레드 토우 탄소섬유 직물들은 적어도 15k의 대형 토우로 구성될 수 있으며, 상기 고분자 기지는 전도성 분말을 더 포함할 수 있다. The spread tow carbon fiber fabrics may be composed of a large tow of at least 15k, and the polymer matrix may further comprise a conductive powder.

상기 전도성 영역은 상기 복합재료 분리판의 일면에 형성된 제1 전도성 영역과 상기 복합재료 분리판의 타면에 형성된 제2 전도성 영역을 포함할 수 있다. The conductive region may include a first conductive region formed on one side of the composite separator and a second conductive region formed on the other side of the composite separator.

상기 전도성 영역의 전기접촉저항은 상기 비전도성 영역의 전기접촉저항 보다 작을 수 있다.The electrical contact resistance of the conductive region may be less than the electrical contact resistance of the nonconductive region.

또한, 상기 고분자 기지는 페놀수지(Phenolic resin), 에폭시수지(Epoxy resin), 폴리에스테르수지(Polyester resin), 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리테트라 플루오로에틸렌(PTFE), 부틸 고무, 실리콘 고무, 불소 고무로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 재료로 이루어질 수 있다.The polymer matrix may be selected from the group consisting of a phenolic resin, an epoxy resin, a polyester resin, a polyethylene (PE), a polypropylene (PP), a polytetrafluoroethylene (PTFE) , Silicone rubber, fluororubber, and the like.

본 발명에 따른 전지용 복합재료 분리판의 제조 방법은 스프레드 토우 탄소섬유 직물을 사용함으로써 취급이 용이하고 대면적화에 우수할 뿐만 아니라, 분리판의 표면에 남는 잉여 고분자 수지층을 최소화함으로써 전기전도도가 크게 향상된 분리판을 제공할 수 있다. The method for producing a composite material separator for a battery according to the present invention is not only easy to handle and large-sized by using a spread tow carbon fiber fabric, but also minimizes a surplus polymer resin layer remaining on the surface of the separator, An improved separation plate can be provided.

또한, 본 발명의 분리판은 전지의 스택에서 접촉저항의 감소로 인하여 전류손실이 줄어 효율이 향상될 수 있다.In addition, the separator of the present invention can reduce the current loss due to the reduction of the contact resistance in the stack of the battery, thereby improving the efficiency.

도 1은 본 발명에 따른 스프레드 토우 직물의 측단면을 개략적으로 도시한다.
도 2는 직조 구조를 가지는 탄소섬유에 소프트 레이어 방법을 적용한 경우를 도시한다.
도 3은 본 발명의 일 구현 예에 따른 연료전지용 복합재료 분리판 제조 공정을 도시한다.
도 4는 본 발명의 일 구현 예에 따라 연료전지용 복합재료 분리판의 표면에 탄소섬유 직물들이 노출되는 원리를 설명하기 위한 도면이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Figure 1 schematically shows a side cross-section of a spread tow fabric according to the invention.
Fig. 2 shows a case where a soft layer method is applied to a carbon fiber having a woven structure.
3 shows a process for manufacturing a composite material separator for a fuel cell according to an embodiment of the present invention.
4 is a view for explaining the principle of exposing carbon fiber fabrics to the surface of a composite material separator for a fuel cell according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 그 밖의 목적, 특정한 장점들과 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되는 이하의 상세한 설명으로부터 더욱 분명해질 것이다. 이하, 본 발명에 따른 전지용 복합재료 분리판 및 그 제조 방법에 대한 바람직한 실시예들을 첨부된 도면들에 의거하여 상세하게 설명한다.Other objects, specific advantages and novel features of the present invention will become more apparent from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of a composite material separator for a battery and a manufacturing method thereof according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명은 도 1에 나타낸 바와 같이 대면적화에 용이한 스프레드 토우 탄소섬유 직물을 이용하여 전지용 복합재료 분리판을 제공하는 것을 특징으로 한다. 상기 스프레드 토우 탄소섬유 직물은 일반적인 직물과 비교하여 토우가 펼쳐져 있기 때문에 직물 고유의 마루-골 구조가 거의 나타나지 않는다. The present invention is characterized by providing a composite material separator for a battery using a spreadtotal carbon fiber fabric which is easy to make large-sized as shown in Fig. The spread to carbon fiber fabric has little to no floor-bone structure inherent to the fabric due to the unfolding of the tow compared to typical fabrics.

일반적으로 직물 형태의 복합재료는 섬유 다발(Bundle)로 인한 마루-골 (Peak-valley) 구조를 갖기 때문에 도 2에 도시한 바와 같이, 소프트 레이어(또는 이형 층)가 있더라도 골에는 잉여 고분자 수지 층이 발생하게 된다. 이로 인해 전기적 성능이 일방향 탄소섬유 복합재료보다 낮은 단점이 있다. 본 발명은 이러한 단점을 극복하기 위하여 발명된 것으로, 종래의 소프트 레이어 방법을 적용함에 있어서 스프레드 토우 탄소섬유 직물을 사용함으로써 일방향 복합재료의 장점인 우수한 전기적 성능과 직물형 복합재료의 장점인 취급 용이성을 모두 보유한 복합재료 분리판의 제작이 가능하다.Generally, a composite material in the form of a fabric has a peak-valley structure due to a fiber bundle. Therefore, even if there is a soft layer (or a release layer) as shown in FIG. 2, . As a result, the electrical performance is lower than that of the unidirectional carbon fiber composite material. The present invention has been made in order to overcome this disadvantage. In the application of the conventional soft layer method, by using Spread-Toot carbon fiber fabric, excellent electrical performance, which is advantage of unidirectional composite material, and easiness of handling, It is possible to manufacture a composite material separating plate having both of them.

구체적으로, 본 발명의 일 구현 예는 고분자 기지에 덮여 있는 스프레드 토우 탄소섬유 직물들을 포함하는 연료전지용 복합재료 분리판에 있어서, 상기 복합재료 분리판은 상기 스프레드 토우 탄소섬유 직물들이 상기 고분자 기지로부터 노출된 전도성 영역 및 상기 전도성 영역의 가장자리 둘레를 따라 상기 스프레드 토우 탄소섬유 직물들이 상기 고분자 기지에 덮여 있는 비전도성 영역을 포함하고, 상기 전도성 영역과 대응되는 분리판은 상기 비전도성 영역과 대응되는 분리판의 두께보다 작게 단차를 두어 형성된 연료전지용 복합재료 분리판을 제공한다.Specifically, one embodiment of the present invention is a composite material separation plate for a fuel cell comprising spread-to-carbon fiber fabrics covered with a polymer matrix, the composite material separation plate comprising: Wherein the spreadtop carbon fiber fabrics along the periphery of the conductive region and the conductive region are covered with the polymer matrix, and the separator plate corresponding to the conductive region includes a separator plate corresponding to the non- The thickness of which is smaller than the thickness of the composite separator for fuel cells.

상기 전도성 영역의 전기접촉저항은 상기 비전도성 영역의 전기접촉저항 보다 작을 수 있으며, 예를 들어, 전도성 영역의 면적 저항률(ASR)은 20 mOhm cm2　이하일 수 있다. 전도성 영역과 비전도성 영역의 비율은 이에 제한되지 않으나, 전기 화학 반응이 일어나는 영역을 전도성 영역으로, 구조적으로 맞물리는 영역을 비전도성 영역으로 하는 것이 바람직하다.The electrical contact resistance of the conductive region may be less than the electrical contact resistance of the non-conductive region, for example, the area resistivity (ASR) of the conductive region may be less than 20 mOhm cm 2 . The ratio of the conductive region to the nonconductive region is not limited thereto, but it is preferable that the region where the electrochemical reaction takes place is the conductive region, and the region where the electrochemical reaction occurs structurally is the nonconductive region.

상기 스프레드 토우 탄소섬유 직물은 5k, 10k와 같이 비교적 토우수가 작은 스프레드 토우부터 20k, 30k와 같은 중간 급 스프레드 토우, 그리고 50k 이상의 대형 스프레드 토우 등을 토우 크기와 무관하게 사용할 수 있다. 바람직하게는, 적어도 15k의 대형 토우로 구성되는 것을 특징으로 한다. 탄소섬유 직물은 두 장을 고분자 기지(polymer matrix)로 가접합하여 구성할 수 있다.The spread-to-carbon fiber fabrics can be used regardless of the tow size, such as spread tows having a relatively small number of tows, such as 5k and 10k, intermediate grade spread tows such as 20k and 30k, and large spread tows having a size of 50k or more. Preferably, it is constituted by a large tow of at least 15k. The carbon fiber fabric can be constructed by joining two sheets to a polymer matrix.

상기 고분자 기지는 열경화성 수지, 예컨대 페놀수지(Phenolic resin), 에폭시수지(Epoxy resin), 폴리에스테르수지(Polyester resin), 열가소성 수지, 예컨대 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리테트라 플루오로에틸렌(PTFE), 및 탄성중합체, 예컨대 부틸 고무, 실리콘 고무, 불소 고무로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상일 수 있다.The polymer matrix may include a thermosetting resin such as a phenolic resin, an epoxy resin, a polyester resin, a thermoplastic resin such as polyethylene (PE), polypropylene (PP), polytetrafluoroethylene (PTFE), and an elastomer such as butyl rubber, silicone rubber, and fluororubber.

복합재료 분리판의 전기전도성을 증가시키기 위하여 비금속 전도성 분말이 고분자 기지에 추가로 혼합될 수 있다. 비금속 전도성 분말은 카본블랙(Carbon black), 카본분말(Carbon powder), 탄소나노튜브(Carbon nanotube), 흑연분말(Graphite powder), 탄소 단섬유(Chopped carbon fiber)로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상일 수 있다.In order to increase the electrical conductivity of the composite separator, a nonmetallic conductive powder may be added to the polymer matrix. The non-metallic conductive powder may be at least one selected from the group consisting of carbon black, carbon powder, carbon nanotube, graphite powder, and chopped carbon fiber .

본 발명에 따른 전지용 복합재료 분리판의 제조는 핫프레스 몰딩(Hot press molding), 벌크 몰딩 컴파운드(Bulk molding compound, BMC), 시트 몰딩 컴파운드(Sheet molding compound, SMC), 레진 트랜스퍼 몰딩(Resin transfer molding, RTM) 등 다양한 방법에 의하여 실시할 수 있다.The production of the composite separator for a battery according to the present invention can be performed by hot press molding, bulk molding compound (BMC), sheet molding compound (SMC), resin transfer molding , RTM), and the like.

이하, 도 3 및 도 4을 참조하여 본 발명의 전지용 복합재료 분리판 제조 공정을 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the process for manufacturing a composite material separator for a battery of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 3 and 4. FIG.

도 3 및 도 4을 참조하면, 핫프레스 머신(120)은 제1 테이블(122), 제1 램(Ram: 124) 및 금형조립체(Mold Assembly: 130)를 포함한다. 상기 금형조립체(130)는 상기 제1 테이블(122)에 안착되는 하부금형(132)과 상기 제1 램(124)의 하면에 고정된 상부금형(134)을 포함하고, 소정의 길이로 절단된 스프레드 토우 탄소섬유 직물들은 상기 하부금형(132)의 하부 캐비티(132a) 내에 진입된다.Referring to FIGS. 3 and 4, the hot press machine 120 includes a first table 122, a first ram 124, and a mold assembly 130. The mold assembly 130 includes a lower mold 132 seated on the first table 122 and an upper mold 134 fixed on a lower surface of the first ram 124, The spread-to-carbon fiber cloths enter the lower cavity 132a of the lower mold 132.

상기 하부금형(132)의 하부 캐비티(132a)와 대응되도록 상기 상부금형(134)에도 상부 캐비티(134a)가 형성되어 있다. 또한, 상기 하부 캐비티(132a) 및 상기 상부 캐비티(134a)와 대응되는 상기 하부금형(132) 및 상기 상부금형(134) 각각의 내면에는 연료, 물, 공기의 유동을 위한 채널 형성을 위해 채널패턴(Channel pattern)들이 형성될 수 있다.An upper cavity 134a is also formed in the upper mold 134 so as to correspond to the lower cavity 132a of the lower mold 132. [ Water and air are formed on inner surfaces of the lower mold 132 and the upper mold 134 corresponding to the lower cavity 132a and the upper cavity 134a, (Channel patterns) can be formed.

상기 채널패턴들은 상기 핫프레스 머신(120)의 가압 공정시 분리판의 표면에 다수의 요철홈들을 형성시켜, 연료, 물, 공기가 유동될 수 있도록 한다.The channel patterns form a plurality of recessed and recessed grooves on the surface of the separator during the pressing process of the hot press machine 120 so that fuel, water, and air can flow.

상기와 같이, 스프레드 토우 탄소섬유 직물들이 금형조립체(130)의 하부금형(132)에 진입하면, 도면에는 도시하지 않았지만, 고분자 기지(176)를 주입하는 공정을 진행한다.As described above, when the spread-to-carbon fiber cloths enter the lower mold 132 of the mold assembly 130, the process of injecting the polymer matrix 176 is performed though not shown in the figure.

상기 고분자 기지(176)를 주입하는 공정은 상기 하부금형(132)의 캐비티(132a)에 배치된 스프레드 토우 탄소섬유 직물들 상에 수지분사를 분사하는 방식으로 이루어질 수 있다.The step of injecting the polymer matrix 176 may be performed by spraying resin spray onto the sprouted carbon fiber fabrics disposed in the cavity 132a of the lower mold 132. [

상기와 같이, 고분자 기지(176)의 수지분사에 의해 고분자 기지(176)를 스프레드 토우 탄소섬유 직물들에 함침 시킴으로써, 공정에 소요되는 시간을 단축시켜 생산성을 향상시킬 수 있다.As described above, by impregnating the polymer matrix 176 with the sprue to carbon fiber fabrics by resin injection of the polymer matrix 176, the time required for the process can be shortened and the productivity can be improved.

상기와 같이, 고분자 기지(176)가 스프레드 토우 탄소섬유 직물들에 함침되면, 상기 핫프레스 머신(120)을 작동시켜 상기 금형조립체(130)의 상부금형(134)과 상기 하부금형(132) 방향으로 압밀 및 경화 공정으로 예비 분리판(170)을 성형한다. 상기 스프레드 토우 탄소섬유 직물의 압밀은 제1 램(Ram: 124)의 하강에 의한 상부금형(134)의 가압 또는 제1 램(124)의 하강과 제1 테이블(122)의 상승에 의한 상부금형(134)과 하부금형(132)의 동시 가압에 의해 실시할 수 있다. 상기 핫프레스 머신(120)의 성형 온도는 고분자 기지(176)의 경화 온도에 맞추어 제어될 수 있다.When the polymer matrix 176 is impregnated with the spreading carbon fiber fabrics as described above, the hot press machine 120 is operated to move the upper mold 134 of the mold assembly 130 toward the lower mold 132 The preliminary separation plate 170 is formed by a consolidation and curing process. The consolidation of the spread to carbon fiber fabric is performed by pressing the upper mold 134 by the descent of the ram 124 or by lowering the first ram 124 and the elevation of the first table 122, (134) and the lower mold (132) at the same time. The molding temperature of the hot press machine 120 can be controlled in accordance with the curing temperature of the polymer matrix 176.

상기와 같이, 스프레드 토우 탄소섬유 직물의 압밀 및 경화 공정이 완료되면, 상기 상부금형(134)과 하부금형(132)을 열고 예비 분리판(170)을 상기 금형조립체(130)로부터 취출한다.The upper mold 134 and the lower mold 132 are opened and the preliminary separation plate 170 is taken out from the mold assembly 130. In this case,

한편, 상기 고분자 기지(176), 예를 들면 열경화성 수지의 경화는 주위의 온도를 80~400 정도로 상승시켜 열에너지를 부여함으로써, 모노머(Monomer) 형태의 수지가 가교 반응(Cross-linking)을 하거나 비스테이지의 수지가 일단 용융되었다가 가교 반응에 의하여 액체에서 고체로 변화하여 이루어진다. 열가소성 수지의 경화는 열에너지의 부여에 의하여 수지가 완전히 용융되어 탄소섬유 직물들의 계면에 충전되고, 온도가 낮아지면 다시 고체로 변화하여 이루어진다.On the other hand, the curing of the polymer matrix 176, for example, the thermosetting resin, is carried out by raising the ambient temperature to about 80 to 400 to impart thermal energy, whereby the resin in the form of a monomer is cross- The resin of the stage is once melted and then changed from a liquid to a solid by a crosslinking reaction. The curing of the thermoplastic resin is accomplished by the application of heat energy to completely melt the resin and fill the interface of the carbon fiber fabrics and to solid again as the temperature decreases.

또한, 상기에서 설명한 고분자 수지(176)의 함침 공정 외에 수지이송성형에 의한 함침 공정을 진행할 수 있다. 상기 수지이송형 함침 공정은 핫프레스 머신(120)의 하부금형(132)의 하부 캐비티(132a) 내에 스프레드 토우 탄소섬유 직물들을 진입시킨 후, 상기 상부금형(134)을 하강시켜, 상기 상부금형(134)과 하부금형(132)을 형폐한다.In addition to the impregnation step of the polymer resin 176 described above, the impregnation step by resin transfer molding can be carried out. The resin transfer type impregnation process is a process in which the spreading carbon fiber fabrics are introduced into the lower cavity 132a of the lower mold 132 of the hot press machine 120 and then the lower mold 134 is lowered, 134 and the lower mold 132 are closed.

그런 다음, 상기 상부금형(134)의 내면에 배치된 주입구(미도시)를 통하여 고분자 기지(176)를 주입하여 분사한 후, 상기에서 설명한 스프레드 토우 탄소섬유 직물의 압밀 및 경화 공정을 진행하여 예비 분리판(170)을 완성할 수 있다.Thereafter, the polymer matrix 176 is injected and injected through an injection port (not shown) disposed on the inner surface of the upper mold 134, and the consolidation and curing process of the spread tow carbon fiber fabric is performed, The separator plate 170 can be completed.

상기와 같이, 예비 분리판(170)이 완성되면, 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이, 트리밍 머신(Trimming machine: 150)으로 예비 분리판(170)을 로딩시킨다.As described above, when the preliminary separation plate 170 is completed, the preliminary separation plate 170 is loaded onto the trimmer machine 150 as shown in FIG. 3 (b).

상기 트리밍 머신(150)은 제2 테이블(152), 제2 램(154) 및 트리밍 금형조립체(Trimming mold assembly: 145)로 구성되어 있다. 상기 트리밍 금형조립체(145)는 상기 제2 테이블(152)에 안착된 트리밍 하부금형(142)과 트리밍 상부금형(144)으로 구성되어 있다.The trimming machine 150 includes a second table 152, a second ram 154, and a trimming mold assembly 145. The trimming mold assembly 145 includes a trimming lower mold 142 and a trimming upper mold 144 that are seated on the second table 152.

상기 트리밍 머신(150)은 상기 예비 분리판(170)에 대한 펀칭(Punching), 절단 또는 본 발명에서는 추가적으로 분리판의 전기접촉저항을 낮추기 위해 예비 분리판(170) 표면의 탄소섬유 직물들(177)을 노출시키는 공정을 진행한다.The trimming machine 150 may also be used for punching, cutting or otherwise cutting the pre-separator plate 170 to further reduce the electrical contact resistance of the separator plate, ) Is exposed.

상기 트리밍 하부금형(142)의 내측에 예비 분리판(170)이 안착되면, 상기 트리밍 상부금형(144)의 하면과 상기 예비 분리판(170) 사이에 이형 층(releasing layer) (180)을 위치시킨다. 이때, 상기 이형 층(180)은 강성이 낮은 소프트한 재질로써, 상기 트리밍 상부금형(144) 하면에 코팅되어 있거나, 상기 예비 분리판(170)의 형태와 유사한 사각형 플레이트 형태의 시트로 상기 예비 분리판(170) 상에 적층 배치될 수 있다.When a preliminary separation plate 170 is placed inside the trimming lower mold 142, a releasing layer 180 is positioned between the lower surface of the trimming upper mold 144 and the preliminary separation plate 170 . At this time, the release layer 180 is a soft material having a low rigidity, and is coated on the lower surface of the trimming upper mold 144, or is a rectangular plate shaped sheet similar to the shape of the preliminary separation plate 170, And may be stacked on the plate 170.

또한, 상기 이형 층은 분리판의 표면에 존재하는 잉여 고분자 수지층을 최소화하기 위한 것으로, 이형성이 우수한 폴리올레핀계 수지, 예컨대 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리테트라 플루오로에틸렌(PTFE), 및 탄성 중합체, 예컨대 실리콘 고무로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 사용할 수 있다.The release layer is for minimizing a surplus polymer resin layer existing on the surface of the separator. The release layer may be formed of a polyolefin resin having excellent releasability such as polyethylene (PE), polypropylene (PP), polytetrafluoroethylene (PTFE) , And an elastic polymer such as silicone rubber.

예를 들어, 상기 이형 층(180)이 상기 트리밍 상부금형(144)의 하면에 코팅된 경우에는 상기 이형 층(180)은 폴리에틸렌, 폴리프로필렌의 고분자 수지, 실리콘 또는 고무와 같은 탄성 중합체의 물질을 사용하여 형성할 수 있다.For example, when the release layer 180 is coated on the lower surface of the trimming upper mold 144, the release layer 180 may be made of an elastomeric material such as polyethylene, polypropylene, Can be formed.

상기 이형 층(180)이 상기 예비 분리판(170) 상에 적층되는 시트 구조인 경우에는 PTFE(Polytetrafluoroethylene) 필름 또는 실리콘 시트를 사용할 수 있다.In the case of a sheet structure in which the release layer 180 is laminated on the preliminary separation plate 170, a PTFE (Polytetrafluoroethylene) film or a silicon sheet can be used.

또한, 상기 이형 층(180)은 경화 전에는 상기 트리밍 상부금형(144)과 접착 또는 점착 특성이 우수하고, 경화 후에는 상기 예비 분리판(170)으로부터 상기 이형 층(180)이 용이하게 분리되는 특성이 있다.The release layer 180 is excellent in adhesion or adhesion property with the trimming upper mold 144 before curing and has a property that the release layer 180 is easily separated from the preliminary separation plate 170 after curing .

상기 예비 분리판(170)과 이형 층(180)의 용이한 분리를 위해 상기 이형 층(180)은 상기 예비 분리판(170)과 서로 이형적 재질 특성을 갖는 것이 바람직하다. 예를 들어 고분자 기지가 열경화성인 경우 열가소성 수지를 소프트 레이어로 사용할 수 있으나,　고분자 기지가 열가소성 수지일 경우 수지간의 융합(fusion)을 방지하기 위해 실리콘 고무를 소프트 레이어로 사용하는 것이 바람직하다.In order to easily separate the preliminary separation plate 170 from the release layer 180, the release layer 180 preferably has mutually different material properties from the preliminary separation plate 170. For example, when a polymer matrix is thermosetting, a thermoplastic resin can be used as a soft layer. However, when a polymer matrix is a thermoplastic resin, it is preferable to use a silicone rubber as a soft layer to prevent fusion between resins.

또한, 상기 이형 층은 필름과 같이 수 내지 수십 마이크론 두께의 필름에서부터 수 mm 두께의 시트(sheet) 형태일 수 있다. 바람직하게는, 이형 층의 두께는 탄소섬유와 탄소섬유 사이의 잉여 고분자 수지층을 용이하게 제거하기 위해 5㎛ 이상이다. 이에 제한되는 것은 아니나, 재료비나 금형 설계 등을 고려하여 최대 수 mm 정도로 적용할 수 있다.In addition, the release layer may be in the form of a sheet of several to several tens of microns thick to several mm thick, such as a film. Preferably, the thickness of the release layer is 5 占 퐉 or more to easily remove the excess polymer resin layer between the carbon fiber and the carbon fiber. Although it is not limited to this, it can be applied to a maximum of several mm in consideration of the material ratio and the mold design.

상기와 같이, 트리밍 하부금형(142)에 예비 분리판(170)과 이형 층(180)이 위치하면, 상기 트리밍 머신(150)을 작동시켜 상기 트리밍 금형조립체(145)의 트리밍 상부금형(144)을 상기 트리밍 하부금형(142) 방향으로 압밀 및 경화 공정을 진행한다.The trimming machine 150 is operated to move the trimming upper mold 144 of the trimming mold assembly 145 to the lower mold 144. [ To the trimming lower mold (142).

상기 이형 층(180)을 압밀하는 과정은 제2 램(154)의 하강에 의한 트리밍 상부금형(144)의 가압 또는 제2 램(154)의 하강과 제2 테이블(152)의 상승에 의한 트리밍 상부금형(144)과 제2 트리밍 하부금형(142)의 동시 가압에 의하여 실시할 수 있다.The process of compaction of the release layer 180 may be performed by pressing the trimming upper mold 144 by the lowering of the second ram 154 or by lowering the second ram 154 and trimming by the rise of the second table 152 It can be performed by simultaneously pressing the upper mold 144 and the second trimming lower mold 142.

도 3, 도 4의 (a) 및 (b)를 참조하면, 상기 트리밍 상부금형(144)이 상기 예비 분리판(170) 방향으로 압밀되면, 상기 트리밍 상부금형(144)의 하면은 상기 이형 층(180)과 예비 분리판(170) 방향으로 힘(F)이 가해진다.3 and 4 (a) and 4 (b), when the trimming upper mold 144 is consolidated in the direction of the preliminary separation plate 170, the lower surface of the trimming upper mold 144, The force F is applied in the direction of the pre-separation plate 180 and the pre-separation plate 170.

이때, 상기 트리밍 상부금형(144)의 하면 또는 상기 예비 분리판(170)과 상기 트리밍 상부금형(144) 사이에 위치한 이형 층(180)은 상기 예비 분리판(170)의 상부 영역에 존재하는 탄소섬유 직물들(177) 사이와 상기 탄소섬유 직물들(177)을 덮고 있는 고분자 기지(176)를 상기 트리밍 하부금형(142) 방향으로 밀어낸다.At this time, the release layer 180 located between the trimmed upper mold 144 and the trimmed upper mold 144 or between the preliminary separation plate 170 and the trimmed upper mold 144, The polymer matrix 176 covering between the textile fabrics 177 and the carbon fiber fabrics 177 is pushed toward the trimming lower mold 142.

상기 이형 층(180)과 맞닿아 있는 상기 예비 분리판(170)의 상면에는 상기 이형 층(180)에 의해 상기 예비 분리판(170)의 고분자 기지(176)가 상기 트리밍 하부금형(142) 방향으로 압밀되고(예비 분리판 하부 방향으로), 이로 인하여 상기 예비 분리판(170)의 상부 영역에 있는 탄소섬유 직물(177)의 일부가 외부로 노출된다.A polymer matrix 176 of the preliminary separation plate 170 is formed on the upper surface of the preliminary separation plate 170 in contact with the release layer 180 by the release layer 180 in the direction of the trimming lower mold 142 (In the lower direction of the preliminary separator), whereby a part of the carbon fiber fabric 177 in the upper region of the preliminary separator 170 is exposed to the outside.

상기와 같이, 예비 분리판(170)의 탄소섬유 직물(177)의 일부가 외부로 노출되는 상태에서 경화공정으로 상기 이형 층(180)이 경화되면, 도 4의 (a)에 도시된 바와 같이, 상기 이형 층(180)의 하면은 상기 탄소섬유 직물(177)에 의해 복수의 요철홈들이 형성된다.As described above, when the release layer 180 is cured by the curing process in a state where a part of the carbon fiber fabric 177 of the preliminary separation plate 170 is exposed to the outside, as shown in FIG. 4 (a) And a plurality of recessed and recessed grooves are formed by the carbon fiber fabric 177 on the lower surface of the release layer 180.

상기 이형 층(180) 하면에 형성된 복수의 요철홈들은 상기 예비 분리판(170)의 상면에 노출된 탄소섬유 직물(177)을 덮고 있는데, 상기 이형 층(180)은 경화되었기 때문에 상기 탄소섬유 직물(177)의 노출 상태는 그대로 유지된다.The plurality of recessed grooves formed on the lower surface of the release layer 180 covers the carbon fiber fabric 177 exposed on the upper surface of the preliminary separation plate 170. Since the release layer 180 is hardened, The exposed state of the light emitting element 177 remains unchanged.

그런 다음, 도 4의 (b)에 도시한 바와 같이, 상기 예비 분리판(170) 상에 경화된 이형 층(180)을 제거하면, 탄소섬유 직물(177), 고분자 기지(176) 및 상면에 노출부(175)를 갖는 분리판(178)이 완성된다.4 (b), when the cured release layer 180 is removed on the preliminary separation plate 170, the carbon fiber fabric 177, the polymer matrix 176, and the upper surface The separation plate 178 having the exposed portion 175 is completed.

상기 이형 층(180)은 경화 전에는 금형과 접착 특성이 우수하나, 경화 후에는 분리판(178)을 구성하는 탄소섬유 직물(177) 및 고분자 기지(176)와 이형적 재질로 되어 있기 때문에 상기 분리판(178)의 손상 없이 용이하게 분리될 수 있다.Since the release layer 180 is excellent in adhesion property with the mold before curing, the release layer 180 is made of a release material such as the carbon fiber fabric 177 and the polymer matrix 176, which constitute the separation plate 178, Can be easily separated without damaging the plate 178.

상기에서는 예비 분리판(170)과 트리밍 상부금형(144) 사이에 이형 층(180)을 배치한 것을 중심으로 설명하였지만, 경우에 따라서는 상기 트리밍 하부금형(142)과 예비 분리판(170) 사이에 제2 이형 층을 추가적으로 배치하여, 상기 예비 분리판(180)의 상하면에서 탄소섬유 직물들을 노출시켜 전기접촉저항을 낮출 수 있다.The trimmed lower mold 142 and the trimmed upper mold 144 are disposed between the trimmed lower mold 142 and the preliminary separation plate 170. However, A second release layer may be additionally disposed on the preliminary separation plate 180 to expose the carbon fiber fabrics on the upper and lower surfaces of the preliminary separation plate 180 to reduce electrical contact resistance.

한편, 고분자 기지 중 일부가 노출된 탄소섬유 직물(177)의 골 부분에 남아 잉여 고분자 수지층이 존재할 수 있다. 이와 같은 잉여 고분자 수지층을 제거하기 위한 하나의 방법으로서, 상기직물 분리판의 제조 단계는 압력의 퍼징 공정을 통해 잉여 고분자 수지 층을 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 퍼징 공정은, 압축 성형 시 압력을 가하다가 도중에 압력을 제거하고, 다시 압력을 인가하여 기포나 수분, 잉여 수지층을 제거하는 공정을 말한다. 특히, 상기 퍼징 공정은 수지층의 점도가 낮을 때 수행하는 것이 바람직하다. 바람직하게는, 수분을 제거할 수 있는 100℃ 이상에서 수행하나, 이에 제한되는 것은 아니다.On the other hand, a surplus polymer resin layer may exist in the valley of the carbon fiber fabric 177 in which a part of the polymer matrix is exposed. As a method for removing the surplus polymer resin layer, the manufacturing step of the fabric separator may further include removing the surplus polymer resin layer through a pressure purging process. The purging step refers to a step of applying pressure during compression molding, removing pressure on the way, and then applying pressure to remove bubbles, moisture, and excess resin layer. In particular, the purging step is preferably carried out when the viscosity of the resin layer is low. Preferably, it is carried out at a temperature of 100 ° C or higher at which water can be removed, but is not limited thereto.

이처럼 직물 분리판 표면의 섬유 다발의 골 부분에 존재하는 잉여 고분자 수지층을 최소화하고 분리판의 탄소섬유들의 노출 부분이 복합재료 분리판의 표면에 노출됨으로써 접촉저항을 감소시키게 된다. 이와 같은 PEMFC, RFB 등과 같은 전지의 스택에서 접촉저항의 감소로 인하여 전류손실이 줄어 효율을 향상시킬 수 있다.In this way, the surplus polymer resin layer existing in the valleys of the fiber bundle on the surface of the fabric separator is minimized and the exposed portion of the carbon fibers of the separator is exposed on the surface of the composite separator to reduce the contact resistance. The reduction of contact resistance in a stack of cells such as PEMFC, RFB, etc. can reduce the current loss and improve the efficiency.

이상에서 설명된 실시예는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한 것에 불과하고, 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상과 특허청구범위 내에서 이 분야의 당업자에 의하여 다양한 변경, 변형 또는 치환이 가능할 것이며, 그와 같은 실시예들은 본 발명의 범위에 속하는 것으로 이해되어야 한다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.

Claims (14)

전지용 복합재료 분리판 제조 방법에 있어서,
스프레드 토우 탄소섬유 직물들에 고분자 기지를 도포하여 예비 분리판을 형성하는 단계;
상기 예비 분리판 상에 이형 층을 위치시킨 다음, 가압 및 경화 공정을 진행하여 상기 이형 층과 접촉하는 상기 예비 분리판 영역의 탄소섬유 직물들을 노출하는 단계; 및
상기 이형 층을 제거하여 분리판을 완성하는 단계를 포함하는 전지용 복합재료 분리판의 제조 방법.A method for manufacturing a composite material separator for a battery,
Applying a polymer matrix to the spread to carbon fiber fabrics to form a pre-separator;
Positioning the release layer on the pre-separation plate, and then performing a pressurization and curing process to expose the carbon fiber fabrics of the pre-separation plate region in contact with the release layer; And
And removing the release layer to complete the separator plate. 제1항에 있어서,
상기 이형 층을 제거하기 전 퍼징 공정을 더 포함하는, 전지용 복합재료 분리판의 제조 방법.The method according to claim 1,
Further comprising a purging step before removing the release layer. 제1항에 있어서,
상기 스프레드 토우 탄소섬유 직물들은 적어도 15k의 대형 토우로 구성된, 전지용 복합재료 분리판의 제조 방법.The method according to claim 1,
Wherein the spread tow carbon fiber fabrics are composed of at least 15k large tows. 제1항에 있어서,
상기 고분자 기지는 전도성 분말을 더 포함하는, 전지용 복합재료 분리판의 제조 방법.The method according to claim 1,
Wherein the polymer matrix further comprises a conductive powder. 제1항에 있어서,
상기 이형 층은 상기 예비 분리판과 서로 이형적 재질 특성을 갖는, 전지용 복합재료 분리판의 제조 방법.The method according to claim 1,
Wherein the release layer has mutually different material properties with respect to the pre-separation plate. 제1항에 있어서,
상기 이형 층은 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리테트라 플루오로에틸렌(PTFE) 및 실리콘 고무로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 재료로 이루어진, 전지용 복합재료 분리판의 제조 방법.The method according to claim 1,
Wherein the release layer comprises at least one material selected from the group consisting of polyethylene (PE), polypropylene (PP), polytetrafluoroethylene (PTFE), and silicone rubber. 제1항에 있어서,
상기 고분자 기지는 수지분사 또는 수지이송성형에 의하여 상기 탄소섬유 직물에 함침되는, 전지용 복합재료 분리판의 제조 방법.The method according to claim 1,
Wherein the polymer matrix is impregnated into the carbon fiber fabric by resin injection or resin transfer molding. 제1항에 있어서,
상기 탄소섬유 직물들은 롤 형태로 감겨져 구성되어 있고, 상기 롤 형태의 탄소섬유 직물을 서플라이릴로부터 풀어내면서 상기 분리판의 제조에 소요되는 길이로 절단하는, 전지용 복합재료 분리판의 제조 방법.The method according to claim 1,
Wherein the carbon fiber fabrics are wound in a roll form and the carbon fiber cloth of the roll form is unwound from the supply reel and cut to a length required for manufacturing the separator plate. 고분자 기지에 덮여 있는 스프레드 토우 탄소섬유 직물들을 포함하는 전지용 복합재료 분리판에 있어서,
상기 복합재료 분리판은 상기 스프레드 토우 탄소섬유 직물들이 상기 고분자 기지로부터 노출된 전도성 영역 및 상기 전도성 영역의 가장자리 둘레를 따라 상기 스프레드 토우 탄소섬유 직물들이 상기 고분자 기지에 덮여 있는 비전도성 영역을 포함하고, 상기 전도성 영역과 대응되는 분리판은 상기 비전도성 영역과 대응되는 분리판의 두께보다 작게 단차를 두어 형성된, 전지용 복합재료 분리판.CLAIMS 1. A composite material separator for batteries comprising spread tow carbon fiber fabrics covered with a polymer matrix,
Wherein the composite separator plate includes a nonconductive region in which the spreadtotal carbon fiber fabrics are covered with the polymeric matrix along the periphery of the conductive region and the conductive region exposed from the polymer matrix, Wherein the separating plate corresponding to the conductive region is formed with a step smaller than a thickness of the separating plate corresponding to the nonconductive region. 제9항에 있어서,
상기 스프레드 토우 탄소섬유 직물들은 적어도 15k의 대형 토우로 구성된, 전지용 복합재료 분리판.10. The method of claim 9,
Wherein the spread tow carbon fiber fabrics are composed of at least 15k large tows. 제9항에 있어서,
상기 고분자 기지는 전도성 분말을 더 포함하는, 전지용 복합재료 분리판.10. The method of claim 9,
Wherein the polymer matrix further comprises a conductive powder. 제9항에 있어서,
상기 전도성 영역은 상기 복합재료 분리판의 일면에 형성된 제1 전도성 영역과 상기 복합재료 분리판의 타면에 형성된 제2 전도성 영역을 포함하는, 전지용 복합재료 분리판.10. The method of claim 9,
Wherein the conductive region comprises a first conductive region formed on one side of the composite separator plate and a second conductive region formed on the other side of the composite separator plate. 제9항에 있어서,
상기 전도성 영역의 전기접촉저항은 상기 비전도성 영역의 전기접촉저항 보다 작은, 전지용 복합재료 분리판.10. The method of claim 9,
Wherein the electrical contact resistance of the conductive region is less than the electrical contact resistance of the nonconductive region. 제9항에 있어서,
상기 고분자 기지는 페놀수지(Phenolic resin), 에폭시수지(Epoxy resin), 폴리에스테르수지(Polyester resin), 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리테트라 플루오로에틸렌(PTFE), 부틸 고무, 실리콘 고무, 불소 고무로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 재료로 이루어진, 전지용 복합재료 분리판.10. The method of claim 9,
The polymer matrix may be selected from the group consisting of a phenolic resin, an epoxy resin, a polyester resin, a polyethylene (PE), a polypropylene (PP), a polytetrafluoroethylene (PTFE) Rubber, fluorine rubber, and the like.
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