KR20210041625A - 복합 집전체, 전극 시트 및 전기 화학적 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 복합 집전체, 전극 시트 및 전기 화학적 장치를 개시하고, 상기 복합 집전체는 기판, 제1 연결층 및 제1 전도층을 구비하고, 상기 제1 연결층은 상기 제1 전도층을 상기 기판의 제1 표면에 부착시키고, 상기 제1 연결층과 가까운 상기 제1 전도층의 표면에 제1 부동태화층이 형성된다. 본 발명의 복합 집전체에 있어서, 제1 연결층에 가까운 제1 전도층의 일측면에 제1 부동태화층이 형성되어 전해질이 제1 전도층과 마주하는 제1 연결층의 일측면으로부터 진입해 제1 전도층과 접촉하여 제1 전도층이 부식 및 손상되는 것을 방지할 수 있으며, 결과적으로 집전체의 안정성이 향상될 수 있다.
Description
본 발명은 복합 집전체, 전극 시트 및 전기 화학적 장치에 관한 것이다.
전기 화학 장치는 충전 및 방전이 가능하며 소비형 제품, 디지털 제품, 전력 제품, 의료 및 보안 등 기타 분야에서 널리 사용된다. 집전체는 전기 화학 장치에서 활물질의 운반체이고, 전기 화학 장치의 중요한 부분이며 전기 화학 장치의 에너지 밀도와 밀접한 관련이 있다. 현재 집전체 제조 공정에서 금속 폴리머 박막은 일반적으로 먼저 저밀도의 폴리머 박막의 표면에 금속 물리적 기상 증착을 통해 얻어진다. 집전체가 더욱 우수한 전기 전도성을 갖도록 만들기 위해서는 폴리머 박막에 더 두꺼운 금속층을 증착해야 한다. 그러나 집전체의 두께 증가는 전기 화학 장치의 에너지 밀도를 감소시키고, 또한 이와 같이 제작된 집전체는 전해질의 부식에 대한 저항력이 낮으며, 금속층은 전기 화학 장치의 장기간 작동 중에 쉽게 이탈하여 고장을 일으킨다.
본원 발명은 종래의 기술에 존재하는 기술적 문제 중 하나를 적어도 해결하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에서 제기된 복합 집전체에 있어서, 연결층에 가까운 전도층에 부동태화층을 설치하여 전해질이 전도층과 마주하는 연결층의 일측면으로부터 진입해 전도층과 접촉하여 전도층이 부식 및 손상되는 것을 방지할 수 있으며, 결과적으로 복합 집전체의 안정성이 향상될 수 있다.
본 발명의 실시예에서 제기된 복합 집전체는 기판, 제1 연결층 및 제1 전도층을 구비하고, 상기 제1 연결층은 상기 제1 전도층을 상기 기판의 제1 표면에 부착시키고, 상기 제1 연결층과 가까운 상기 제1 전도층의 표면에 제1 부동태화층이 형성된다.
일부 실시예에 있어서, 상기 복합 집전체는 제2 연결층 및 제2 전도층을 구비하고, 상기 제2 연결층은 상기 제2 전도층을 상기 기판의 제2 표면에 부착시키고, 상기 제2 연결층과 가까운 상기 제2 전도층의 표면에 제2 부동태화층이 형성된다.
일부 실시예에 있어서, 상기 기판의 두께는 2μm-36μm이고，상기 제1 연결층의 두께는 0.2μm-2μm이며， 상기 제1 전도층의 두께는 100nm-5000nm이고， 상기 부동태화층의 두께는 5nm-200nm이다.
일부 실시예에 있어서, 상기 기판은 폴리에틸렌 박막, 폴리프로필렌 박막, 폴리에틸렌테레프탈레이트 박막, 폴리에틸렌 테레 프탈레이트 박막, 폴리(p-페닐렌 테레프탈 아미드) 박막, 폴리이미드 박막, 폴리카보네이트 박막, 폴리에테르에테르케톤 박막, POM 박막, 폴리(p-페닐렌 설파이드) 박막, 폴리(p-페닐렌 에테르) 박막, PVC 박막, 폴리아미드 박막, 폴리테트라플루오로에틸렌 박막 중 적어도 하나를 선택한다.
일부 실시예에 있어서, 상기 제1 연결층은 폴리우레탄, 에폭시 수지, 폴리 아크릴 레이트, 폴리비닐 아세테이트, 불포화 폴리에스테르, 페놀수지, 요소-포름알데히드 수지, 변성 폴리올레핀 수지, 유기 실리콘수지, 에틸렌-아크릴레이트 공중합체, 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체, 에틸렌비닐알코올 공중합체, 폴리 아미드 중 적어도 하나를 선택한다.
일부 실시예에 있어서, 상기 제1 부동태화층은 산화 알루미늄층, 산화 티타늄층, 산화 지르코늄층, 질화 알루미늄층, 질화 티타늄층, 탄화 티타늄층, 탄화 지르코늄층, 이산화규소층, 질화규소층, 탄화 실리콘층, 알루미늄 크롬산염층 중 적어도 하나를 선택한다.
일부 실시예에 있어서, 상기 제1 전도층은 알루미늄, 구리, 니켈, 철, 티타늄, 은, 금, 코발트, 크롬, 몰리브덴, 텅스텐 중 적어도 하나를 선택한다.
일부 실시예에 있어서, 상기 기판의 제1 표면에는 홈 형상 패턴이 설치되고, 상기 연결층은 상기 홈 형상 패턴에 채워진다.
일부 실시예에 있어서, 상기 홈 형상 패턴은 하나 혹은 복수 개의 홀모양 구조로 조성된다.
일부 실시예에 있어서, 적어도 하나의 상기 홀모양 구조가 상기 기판을 관통하거나 혹은 적어도 하나의 상기 홀모양 구조가 상기 기판을 관통하지 않는다.
본 발명의 또 다른 측면은 복합 집전체 및 활성 물질층을 포함하는 전극 시트를 제공하는 것이다. 복합 집전체는 기판, 제1 연결층 및 제1 전도층을 구비하고, 상기 제1 연결층은 상기 제1 전도층을 상기 기판의 제1 표면에 부착시키고, 상기 제1 연결층과 가까운 상기 제1 전도층의 표면에 제1 부동태화층이 형성된다. 활성 물질층은 상기 복합 집전체의 제1 전도층로부터 떨어진 상기 기판의 표면에 설치된다.
본 발명에서 제기된 복합 집전체에 있어서, 연결층에 가까운 전도층에 부동태화층을 설치하여 전해질이 전도층과 마주하는 연결층의 일측면으로부터 진입해 전도층과 접촉하여 전도층이 부식 및 손상되는 것을 방지할 수 있으며, 결과적으로 복합 집전체의 안정성이 향상될 수 있다.
본 발명의 상기 및/또는 추가 양태와 장점은 아래의 첨부도면과 결부한 실시예의 설명을 통해 더욱 명백해지고 쉽게 이해하게 될 것이며, 여기서
도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 복합 집전체 구조의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 다른 하나의 실시예에 따른 복합 집전체 구조의 개략도이다.
도 3은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 기판의 표면에 형성된 홈형 패턴 구조의 개략도이다.
도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 복합 집전체 구조의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 다른 하나의 실시예에 따른 복합 집전체 구조의 개략도이다.
도 3은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 기판의 표면에 형성된 홈형 패턴 구조의 개략도이다.
아래에, 본 발명의 실시예를 상세히 기재할 것이며, 상기 실시예의 예시는 도면에 도시될 것인 바, 그중 시종일관 동일하거나 유사한 부호는 동일하거나 유사한 소자 또는 동일하거나 유사한 기능을 구비한 소자를 지칭한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 기재되는 실시예는 예시적인 것으로, 본 발명을 해석하고자 하는 것이며, 본 발명을 한정하는 것으로 해석해서는 안된다.
이하, 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 복합 집전체(100)에 대해 상세히 설명한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 복합 집전체(100)는 기판(10), 제1 연결층(20), 제1 전도층(30) 및 제1 부동태화층(40) (passivation layer)을 포함한다. 제1 연결층(20)은 기판(10)와 제1 전도층(30) 사이에 위치하며, 제1 부동태화층(40)은 제1 연결층(20)과 가까운 제1 전도층(30)의 표면에 형성된다. 제1 연결층(20)의 일면은 기판(10)의 제1 표면(11)에 접착되고, 제1 연결층(20)의 다른 일면은 제1 부동태화층(40)에 접착되어 제1 연결층(20)이 제1 전도층(30)을 기판(10)의 제1 표면(11)에 접착시킬 수 있다.
예를 들어, 제1 부동태화층(40)은 화학 반응 또는 기상 증착을 통해 제1 전도층(30)의 표면에 긴밀히 밀착될 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 복합 집전체(100)는 제2 연결층(50), 제2 전도층(60) 및 제2 부동태화층(70)을 더 포함한다. 제2 연결층(50)은 기판(10)와 제2 전도층(60) 사이에 위치하며, 제2 부동태화층(70)은 제2 연결층(50)과 가까운 제2 전도층(60)의 표면에 형성된다. 제2 연결층(50)의 일면은 기판(10)의 제2 표면(11)에 접착되고, 제2 연결층(50)의 다른 일면은 제2 부동태화층(70)에 접착되어 제2 연결층(50)이 제2 전도층(60)이 기판(10)의 제2 표면(12)에 결합된다.
예를 들어, 제2 부동태화층(70)은 화학 반응 또는 기상 증착을 통해 제2 전도층(60)의 표면에 긴밀히 밀착 될 수 있다. 일부 실시 예에서, 제1 전도층(30) 및 제2 전도층(60)은 마그네트론 스퍼터링, 보우트 증발 코팅법 및 전자빔 증착 코팅법으로 이루어진 그룹으로부터 선택될 수 있는 물리적 기상 증착 공정에 의해 제조될 수 있다. 제1 전도층(30)과 제2 전도층(60)은 전자빔 증착, DC 마그네트론 스퍼터링, RF 마그네트론 스퍼터법, 표면 산화, 화학 증착, 스프레이 등과 같은 공정을 통해 제1 전도층(30)과 제2 전도층(60)의 표면에 각기 제1 부동태화층(40)과 제2 부동태화층(70)이 형성된다.
상기 제1 부동태화층(40)은 전해액이 제1 전도층(30)와 마주하는 제1 연결층(20)의 일측면으로부터 진입해 제1 전도층(30)과 접촉하여 제1 전도층(30)이 부식 및 손상되는 것을 방지할 수 있고, 제2 부동태화층(70)은 전해질이 제2 전도층(60)과 마주하는 제2 연결층(50) 의 일측면으로부터 진입해 제2 전도층(60)과 접촉하여 제2 전도층(60)이 부식 및 손상되는 것을 방지할 수 있으며, 결과적으로 복합 집전체(100)의 안정성이 향상될 수 있다.
일부 실시예에 있어서， 상기 기판(10)은 폴리에틸렌 박막, 폴리프로필렌 박막, 폴리에틸렌테레프탈레이트 박막, 폴리에틸렌 테레 프탈레이트 박막, 폴리(p-페닐렌 테레프탈 아미드) 박막, 폴리이미드 박막, 폴리카보네이트 박막, 폴리에테르에테르케톤 박막, POM 박막、폴리(p-페닐렌 설파이드) 박막, 폴리(p-페닐렌 에테르) 박막, PVC 박막、폴리아미드 박막, 폴리테트라플루오로에틸렌 박막 중 적어도 하나를 선택할 수 있다. 상기 기판(10)의 두께는 2 μm-36 μm일 수 있다.
일부 실시예에 있어서， 제1 연결층(20) 및 제2 연결층(50)의 재질은 폴리우레탄, 에폭시 수지, 폴리 아크릴 레이트, 폴리비닐 아세테이트, 불포화 폴리에스테르, 페놀수지, 요소-포름알데히드 수지, 변성 폴리올레핀 수지, 유기 실리콘수지, 에틸렌-아크릴레이트 공중합체, 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체, 에틸렌비닐알코올 공중합체, 폴리 아미드 중 적어도 하나를 선택할 수 있다. 제1 연결층(20)과 제2 연결층(50)의 두께는 모두 0.2μm-2μm일 수 있다.。
일부 실시예에 있어서，제1 전도층(30)과 제2 전도층(60)의 재질은 알루미늄, 구리, 니켈, 철, 티타늄, 은, 금, 코발트, 크롬, 몰리브덴, 텅스텐 중 적어도 하나를 선택할 수 있다. 제1 전도층(30)과 제2 전도층(60)의 두께는 모두 100nm-5000nm일 수 있다.
일부 실시예에 있어서, 제1 부동태화층(40)과 제2 부동태화층(70)은 산화 알루미늄층, 산화 티타늄층, 산화 지르코늄층, 질화 알루미늄층, 질화 티타늄층, 탄화 티타늄층, 탄화 지르코늄층, 이산화규소층, 질화규소층, 탄화 실리콘층, 알루미늄 크롬산염층 중 적어도 하나를 선택할 수 있다. 제1 부동태화층(40)과 제2 부동태화층(70)의 두께는 모두 5nm-200nm일 수 있다.
다른 실시예에서, 제1 부동태화층(40)은 부동태화액을 제1 연결층(20)에 가까운 제 1전도층(30)의 표면에 코팅함으로써 형성될 수도 있고, 제2 부동태화층(70)은 부동태화액을 제2 연결층(50)에 가까운 제2 전도층(60)의 표면에 코팅함으로써 형성될 수도 있다. 부동태화액은 금속 표면을 부동태화할 수 있는 용액을 의미하고, 부동태화액은 금속 표면을 금속의 정상적인 반응을 방지하는 표면 상태로 형성시켜 내식성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 실시예의 복합 집전체(100)는 연결층에 가까운 전도층 일측면에 부동태화층을 형성하여 전해질이 전도층과 마주하는 연결층의 일측면으로부터 진입해 전도층과 접촉하는 것을 방지하고, 전해액에 의해 전도층이 부식 및 손상되는 것을 방지하여 집전체의 안정성을 향상시킬 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 기판(10)의 제1 표면(11)에는 홈 형상 패턴(80)이 설치되고, 제1 연결층(20)은 상기 홈 형상 패턴(80)에 채워질 수 있으며, 따라서, 제1 연결층(20)과 기판(10) 사이의 접착력이 향상될 수 있고, 이는 제1 전도층(30)이 기판(10)로부터 떨어지기 어렵게 하며, 집전체의 안정성을 더욱 향상시킨다.
일부 실시 예에서, 기판(10)의 제1 표면(11)은 홈 형상 패턴(80)을 형성하기 위해 구멍 형성(造孔) 및 패터닝(
)와 같은 패턴화 처리를 진행한다. 예를 들어, 홈 형상 패턴(80)은 레이저 펀칭(laser punching), 핵 트랙-에칭법, 화학 에칭법, 광화학 에칭법과 같은 가공 방법에 의해 제1 표면(11)에 형성된다.
일부 실시예에서, 홈 형상 패턴(80)은 하나 혹은 복수 개의 홀모양 구조(81)로 구성될 수 있고, 홀 모양 구조는 실제 필요에 따라 기판(10)을 관통하거나 기판(10)을 관통하지 않도록 설정할 수 있다. 예를 들어, 상기 복수 개의 홀모양 구조(81)가 모두 기판(10)을 관통하고, 상기 복수 개의 홀모양 구조(81)가 모두 기판(10)을 관통하지 않거나 혹은 상기 복수 개의 홀모양 구조(81) 중의 홀모양 구조의 일부는 기판(10)을 관통하고, 홀모양 구조의 다른 일부는 기판(10)을 관통하지 않는다.
일부 실시예에서, 홀 모양 구조(81)의 형상은 실제 요구 사항에 따라 설정될 수 있으며, 예를 들어, 도 3에 도시된 홀모양 구조(81)은 원형 구멍이다. 홀모양 구조(81)는 삼각형 구멍, 사각형 구멍, 다각형 구멍, 불규칙한 모양 구멍 등일 수도 있다.
일부 실시예에서, 기판(10)의 제2 표면(12)에도 홈 형상 패턴(80)이 설치 될 수 있고, 제2 연결층(50)은 상기 홈 형상 패턴(80)이 채워질 수 있으며, 따라서, 제2 연결층(50)과 기판(10) 사이의 접착력이 향상될 수 있고, 이는 제2 전도층(60)이 기판(10)로부터 떨어지기 어렵다.
또한，본 발명은 상술한 경우 중 하나의 복합 집전체(100)를 포함하는 전극 시트，상기 전극 시트도 개시한다.
일부 실시예에서, 제1 연결층(20)으로부터 떨어진 제1 전도층(30)의 표면에는 활성 물질층이 설치되고, 제2 연결층(50)으로부터 떨어진 제2 전도층(60)의 표면에도 활성 물질층이 설치된다.
복합 집전체(100)가 음극 집전체인 경우, 활성 물질층은 음극 활성 물질 코팅층이다. 복합 집전체(100)가 양극 집전체인 경우, 활성 물질층은 양극 활성 물질 코팅층이다. 또한, 본 발명은 또한 상술한 경우 중 하나의 전극 시트를 포함하는 전기 화학적 장치를 개시한다. 전기 화학 장치는 리튬 이온 배터리, 리튬 폴리머 배터리 등일 수 있다.
아래에 진술된 비교예 1, 비교예 2 및 비교예 3은 모두 보호막이 없는 복합 집전체이다.
비교예1
50μm두께의 폴리이미드 박막을 보우트식(
) 진공 증발 알루미늄 도금 장치 진공실에 방치하고, 진공실을 밀봉하며, 진공 알루미늄 도금 장치의 압력을 10-3Pa로 펌핑하고, 보우트 온도를 1200-1500℃로 조정한 후 알루미늄 도금을 시작하고 알루미늄 두께가 200nm에 도달하면 알루미늄 도금을 중단한다. 12μm두께의 폴리에틸렌테레프탈레이트 박막을 코로나
) 처리하고, 그의 표면에 비스페놀 A형 에폭시 수지 및 아민류 경화제(
)의 혼합물을 코팅하며, 코팅 개방 시간 내에, 이미 전처리를 진행한 폴리에틸렌테레프탈레이트 박막과 폴리이미드 박막 상의 알루미늄 도금층을 구비하는 표면에 대하여 열압축(열압축의 온도가 85℃이고, 압력이 0.7Mpa임)을 진행하여 제1 비교 복합 집전체를 획득한다.
비교예2
50μm두께의 폴리이미드 박막을 보우트식 진공 증발 알루미늄 도금 장치 진공실에 방치하고, 진공실을 밀봉하며, 진공 알루미늄 도금 장치의 압력을 10-3Pa로 펌핑하고, 보우트 온도를 1200-1500℃로 조정한 후 알루미늄 도금을 시작하고 알루미늄 두께가 500nm에 도달하면 알루미늄 도금을 중단한다. 12μm두께의 폴리에틸렌테레프탈레이트 박막을 코로나 처리하고, 그의 표면에 비스페놀 A형 에폭시 수지 및 아민류 경화제의 혼합물을 코팅하며, 코팅 개방 시간 내에, 이미 전처리를 진행한 폴리에틸렌테레프탈레이트 박막과 폴리이미드 박막 상의 알루미늄 도금층을 구비하는 표면에 대하여 열압축(열압축의 온도가 85℃이고, 압력이 0.7Mpa임)을 진행하여 제2 비교 복합 집전체를 획득한다.
비교예3
50μm두께의 폴리이미드 박막을 보우트식 진공 증발 알루미늄 도금 장치 진공실에 방치하고, 진공실을 밀봉하며, 진공 알루미늄 도금 장치의 압력을 10-3Pa로 펌핑하고, 보우트 온도를 1200-1500℃로 조정한 후 알루미늄 도금을 시작하고 알루미늄 두께가 500nm에 도달하면 알루미늄 도금을 중단한다. 12μm두께의 폴리에틸렌테레프탈레이트 박막을 코로나 처리하고, 그의 표면에 1성분(
) 폴리우레탄 접착제을 코팅하며, 코팅 개방 시간 내에, 이미 전처리를 진행한 폴리에틸렌테레프탈레이트 박막과 폴리이미드 박막 상의 알루미늄 도금층을 구비하는 표면에 대하여 열압축(열압축의 온도가 85℃이고, 압력이 0.7Mpa임)을 진행하여 제3 비교 복합 집전체를 획득한다.
이하에서 설명하는 구체적 실시예 1 내지 6은 본 발명의 실시예의 부동태화층을 포함하는 복합 집전체를 채택한다.
실시예1
50μm두께의 폴리이미드 박막을 보우트식 진공 증발 알루미늄 도금 장치 진공실에 방치하고, 진공실을 밀봉하며, 진공 알루미늄 도금 장치의 압력을 10-3Pa로 펌핑하고, 보우트 온도를 1200-1500℃로 조정한 후， 알루미늄 도금을 시작하고 알루미늄 두께가 200nm에 도달하면 알루미늄 도금을 중단하고, 그 후， 알루미늄층 표면에 두께가 5nm인 Al2O3의 부동태화층을 한층 스퍼터링하여 대기한다.
12μm두께의 폴리에틸렌테레프탈레이트 박막을 코로나 처리하고, 그의 표면에 비스페놀 A형 에폭시 수지및 아민류 경화제의 혼합물을 코팅하며, 코팅 개방 시간 내에, 이미 전처리를 진행한 폴리에틸렌테레프탈레이트 박막과 폴리이미드 박막 상의 알루미늄 도금층이 부동태화를 진행한 표면에 대하여 열압축(열압축의 온도가 85℃이고, 압력이 0.7Mpa임)을 진행하여， 제1 복합 집전체를 획득한다.
실시예 2
50μm두께의 폴리이미드 박막을 보우트식 진공 증발 알루미늄 도금 장치 진공실에 방치하고, 진공실을 밀봉하며, 진공 알루미늄 도금 장치의 압력을 10-3Pa로 펌핑하고, 보우트 온도를 1200-1500℃로 조정한 후，알루미늄 도금을 시작하고 알루미늄 두께가 500nm에 도달하면 알루미늄 도금을 중단하고, 그 후， 알루미늄층 표면에 두께가 10nm인 Al2O3의 부동태화층을 한층 스퍼터링하여 대기한다. 12μm두께의 폴리에틸렌테레프탈레이트 박막을 코로나 처리하고, 그의 표면에 비스페놀 A형 에폭시 수지및 아민류 경화제의 혼합물을 코팅하며, 코팅 개방 시간 내에, 이미 전처리를 진행한 폴리에틸렌테레프탈레이트 박막과 폴리이미드 박막 상의 알루미늄 도금층이 부동태화를 진행한 표면에 대하여 열압축(열압축의 온도가 85℃이고, 압력이 0.7Mpa임)을 진행하여 제2 복합 집전체를 획득한다.
실시예 3
50μm두께의 폴리이미드 박막을 보우트식 진공 증발 알루미늄 도금 장치 진공실에 방치하고, 진공실을 밀봉하며, 진공 알루미늄 도금 장치의 압력을 10-3Pa로 펌핑하고, 보우트 온도를 1200-1500℃로 조정한 후，알루미늄 도금을 시작하고 알루미늄 두께가 500nm에 도달하면 알루미늄 도금을 중단하고, 그 후， 알루미늄층 표면에 두께가 20nm인 Al2O3의 부동태화층을 한층 스퍼터링하여 대기한다. 12μm두께의 폴리에틸렌테레프탈레이트 박막을 코로나 처리하고, 그의 표면에 비스페놀 A형 에폭시 수지및 아민류 경화제의 혼합물을 코팅하며, 코팅 개방 시간 내에, 이미 전처리를 진행한 폴리에틸렌테레프탈레이트 박막과 폴리이미드 박막 상의 알루미늄 도금층이 부동태화를 진행한 표면에 대하여 열압축(열압축의 온도가 85℃이고, 압력이 0.7Mpa임)을 진행하여 제3복합 집전체를 획득한다.
실시예 4
50μm두께의 폴리이미드 박막을 보우트식 진공 증발 알루미늄 도금 장치 진공실에 방치하고, 진공실을 밀봉하며, 진공 알루미늄 도금 장치의 압력을 10-3Pa로 펌핑하고, 보우트 온도를 1200-1500℃로 조정한 후，알루미늄 도금을 시작하고 알루미늄 두께가 500nm에 도달하면 알루미늄 도금을 중단하고, 그 후， 알루미늄층 표면에 두께가 20nm인 Al2O3의 부동태화층을 한층 스퍼터링하여 대기한다. 12μm두께의 폴리에틸렌테레프탈레이트 박막을 코로나 처리하고, 그의 표면에 1성분계 폴리우레탄 접착제을 코팅하며, 코팅 개방 시간 내에, 이미 전처리를 진행한 폴리에틸렌테레프탈레이트 박막과 폴리이미드 박막 상의 알루미늄 도금층이 부동태화를 진행한 표면에 대하여 열압축(열압축의 온도가 85℃이고, 압력이 0.7Mpa임)을 진행하여 제4 복합 집전체를 획득한다.
실시예 5
50μm두께의 폴리이미드 박막을 보우트식 진공 증발 알루미늄 도금 장치 진공실에 방치하고, 진공실을 밀봉하며, 진공 알루미늄 도금 장치의 압력을 10-3Pa로 펌핑하고, 보우트 온도를 1200-1500℃로 조정한 후，알루미늄 도금을 시작하고 알루미늄 두께가 500nm에 도달하면 알루미늄 도금을 중단하고, 그 후， 알루미늄층 표면에 두께가 20nm인 TiO2 부동태화층을 한층 스퍼터링하여 대기한다. 12μm두께의 폴리에틸렌테레프탈레이트 박막을 코로나 처리하고, 그의 표면에 1성분계 폴리우레탄 접착제을 코팅하며, 코팅 개방 시간 내에, 이미 전처리를 진행한 폴리에틸렌테레프탈레이트 박막과 폴리이미드 박막 상의 알루미늄 도금층이 부동태화를 진행한 표면에 대하여 열압축(열압축의 온도가 85℃이고, 압력이 0.7Mpa임)을 진행하여 제5 복합 집전체를 획득한다.
실시예 6
50μm두께의 폴리이미드 박막을 보우트식 진공 증발 알루미늄 도금 장치 진공실에 방치하고, 진공실을 밀봉하며, 진공 알루미늄 도금 장치의 압력을 10-3Pa로 펌핑하고, 보우트 온도를 1200-1500℃로 조정한 후，알루미늄 도금을 시작하고 알루미늄 두께가 500nm에 도달하면 알루미늄 도금을 중단하고, Cr3 +를 함유하는 코팅 용액을 코팅하여 약 200nm 두께의 알루미늄 크롬산염 부동태화층을 형성하여 대기한다.
12μm두께의 폴리에틸렌테레프탈레이트 박막을 코로나 처리하고, 그의 표면에 1성분계 폴리우레탄 접착제을 코팅하며, 코팅 개방 시간 내에, 이미 전처리를 진행한 폴리에틸렌테레프탈레이트 박막과 폴리이미드 박막 상의 알루미늄 도금층이 부동태화를 진행한 표면에 대하여 열압축(열압축의 온도가 85℃이고, 압력이 0.7Mpa임)을 진행하여 제6 복합 집전체를 획득한다.
일부 실시예에서, 실시예 1 내지 6 및 비교예 1 내지 3에서 획득된 복합 집전체에 대해 침윤 실험을 수행하고, 실행 과정은 다음과 같다.
매개 복합 집전체를 길이 5cm, 폭 2cm의 집전체 스플라인으로 자른 후 전해질에 담그고, 외부 환경 간섭을 제거하기 위해 알루미늄 플라스틱 필름으로 캡슐화하고, 마지막으로 85°C의 항온 건조 오븐에 72시간 동안 두었다가 꺼낸 후 각 복합 집전체의 외관을 관찰했다.
아래의 표 1에 나타난 바와 같이, 실시예 1 내지 6 및 비교예 1 내지 3과 비교한 복합 집전체의 관찰 결과를 요약하였다.
| 실시예 | 스플라인 명칭 | 전해질 침윤 결과 |
| 1 | 제1 복합 집전체 | 알루미늄층 이탈이 없음 |
| 2 | 제2 복합 집전체 | 알루미늄층 이탈이 없음 |
| 3 | 제3복합 집전체 | 알루미늄층 이탈이 없음 |
| 4 | 제4 복합 집전체 | 알루미늄층 이탈이 없음 |
| 5 | 제5복합 집전체 | 알루미늄층 이탈이 없음 |
| 6 | 제6복합 집전체 | 알루미늄층 이탈이 없음 |
| 비교예 | 스플라인 명칭 | 전해질 침윤 결과 |
| 1 | 제1 비교 복합 집전체 | 알루미늄층 귤피 현상(orange peel) |
| 2 | 제2 비교 복합 집전체 | 알루미늄층 귤피 현상 |
| 3 | 제3 비교 복합 집전체 | 알루미늄층이 조각형태로 이탈 |
상기 표 1에서, 실시예 1 내지 6의 복합 집전체의 전해질 내성이 비교예 1 내지 3보다 현저히 우수한 것을 알 수 있고, 전도층의 내면에 부동태화층을 설치하여 전해질이 전도층과 마주하는 연결층의 일측면으로부터 진입해 전도층과 접촉하여 전도층이 부식 및 손상되는 것을 방지할 수 있으며, 결과적으로 복합 집전체의 안정성이 향상될 수 있다.
본 발명의 설명에서, "중심", "종 방향", "횡 방향", "길이", "폭", "두께", "상", "하", "전", "후", "좌", "우", "수직", "수평", "위", "아래", "내", "외", "시계 방향", "시계 반대 방향", "축방향", "방사방향", "원주방향" 등 용어에 의해 지시된 방향 또는 위치 관계는 첨부 도면에 기초한 방향 또는 위치 관계이며, 단지 본 발명을 간단하고 용이하게 설명하기 위한 것일 뿐, 장치 또는 구성 요소가 반드시 특정된 방향을 가지거나 또는 특정된 방향에 따라 구성되거나 조작되어야 한다는 것을 명시 또는 암시하는 것이 아니라는 것을 이해해야 하며, 본 발명을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 설명에서, 별도로 명시하거나 구체적으로 규정하지 않은 한, "복수 개"의 의미는 두 개 이상을 가리킨다.
본 명세서의 설명에서, 참고 용어 "일 실시예", "일부 실시예", "예시", "구체적인 예시", 또는 "일부 예시" 등 설명은 당해 실시예 또는 예시를 결부하여 설명한 구체적인 특징, 구조, 재료 또는 특점이 본 출원의 적어도 하나의 실시예 또는 예시에 포함됨을 의미한다. 본 명세서에서 상기 용어에 대한 예시적 표현은 동일한 실시예 또는 예시를 반드시 가리키는 것은 아니다. 또한, 설명된 구체적인 특징, 구조, 재료 또는 특점은 임의의 하나 또는 다수의 실시예 또는 예시에서 적절한 형태로 결합될 수 있다.
비록 상술한 바와 같이 이미 본 출원의 실시예를 도시 및 기재하였지만, 상기 실시예들은 예시적인 것으로 본 출원에 대한 한정이 아니며, 본 기술분야의 일반 지식을 장악한 당업자라면 본 출원의 범위 내에서 상기 실시예에 대한 변경, 수정, 대체 또는 변형을 가할 수 있을 것이라는 점을 이해할 것이다.
10 기판
11 제1 표면
12 제2 표면
20 제1 연결층
30 제1 전도층
40 제1 부동태화층
50 제2 연결층
60 제2 전도층
70 제2 부동태화층
80 홈 형상 패턴
81 홀모양 구조
11 제1 표면
12 제2 표면
20 제1 연결층
30 제1 전도층
40 제1 부동태화층
50 제2 연결층
60 제2 전도층
70 제2 부동태화층
80 홈 형상 패턴
81 홀모양 구조
Claims (12)
- 복합 집전체에 있어서,
기판, 제1 연결층 및 제1 전도층을 구비하고,
상기 제1 연결층은 상기 제1 전도층을 상기 기판의 제1 표면에 부착시키고,
상기 제1 연결층과 가까운 상기 제1 전도층의 표면에 제1 부동태화층이 형성되는 것을 특징으로 하는 복합 집전체. - 제1항에 있어서,
상기 복합 집전체는 제2 연결층 및 제2 전도층을 구비하고,
상기 제2 연결층은 상기 제2 전도층을 상기 기판의 제2 표면에 부착시키고, 상기 제2 연결층과 가까운 상기 제2 전도층의 표면에 제2 부동태화층이 형성되는 것을 특징으로 하는 복합 집전체. - 제1항에 있어서,
상기 기판의 두께는 2μm-36μm이고, 상기 제1 연결층의 두께는 0.2μm-2μm이며， 상기 제1 전도층의 두께는 100nm-5000nm이고, 상기 부동태화층의 두께는 5nm-200nm인 것을 특징으로 하는 복합 집전체. - 제1항에 있어서,
상기 기판은 폴리에틸렌 박막, 폴리프로필렌 박막, 폴리에틸렌테레프탈레이트 박막, 폴리에틸렌 테레 프탈레이트 박막, 폴리(p-페닐렌 테레프탈 아미드) 박막, 폴리이미드 박막, 폴리카보네이트 박막, 폴리에테르에테르케톤 박막, POM 박막, 폴리(p-페닐렌 설파이드) 박막, 폴리(p-페닐렌 에테르) 박막, PVC 박막, 폴리아미드 박막, 폴리테트라플루오로에틸렌 박막 중 적어도 하나를 선택하는 것을 특징으로 하는 복합 집전체. - 제1항에 있어서,
상기 제1 연결층은 폴리우레탄, 에폭시 수지, 폴리 아크릴 레이트, 폴리비닐 아세테이트, 불포화 폴리에스테르, 페놀수지, 요소-포름알데히드 수지, 변성 폴리올레핀 수지, 유기 실리콘수지, 에틸렌-아크릴레이트 공중합체, 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체, 에틸렌비닐알코올 공중합체, 폴리 아미드 중 적어도 하나를 선택하는 것을 특징으로 하는 복합 집전체. - 제1항에 있어서,
상기 제1 부동태화층은 산화 알루미늄층, 산화 티타늄층, 산화 지르코늄층, 질화 알루미늄층, 질화 티타늄층, 탄화 티타늄층, 탄화 지르코늄층, 이산화규소층, 질화규소층, 탄화 실리콘층, 알루미늄 크롬산염층 중 적어도 하나를 선택하는 것을 특징으로 하는 복합 집전체. - 제1항에 있어서,
상기 제1 전도층은 알루미늄, 구리, 니켈, 철, 티타늄, 은, 금, 코발트, 크롬, 몰리브덴, 텅스텐 중 적어도 하나를 선택하는 것을 특징으로 하는 복합 집전체. - 상기 기판의 제1 표면에는 홈 형상 패턴이 설치되고, 상기 연결층은 상기 홈 형상 패턴에 채워지는 것을 특징으로 하는 복합 집전체.
- 제8항에 있어서,
상기 홈 형상 패턴은 하나 혹은 복수 개의 홀모양 구조로 조성되는 것을 특징으로 하는 복합 집전체. - 제9항에 있어서,
적어도 하나의 상기 홀모양 구조가 상기 기판을 관통하거나 혹은 적어도 하나의 상기 홀모양 구조가 상기 기판을 관통하지 않는 것을 특징으로 하는 복합 집전체. - 전극 시트에 있어서,
청구항 1 내지 청구항 10 중 임의의 하나의 복합 집전체 및 활성 물질층을 구비하고,
상기 활성 물질층은 상기 복합 집전체의 제1 전도층로부터 떨어진 상기 기판의 표면에 설치되는 것을 특징으로 하는 전극 시트. - 전기 화학적 장치에 있어서,
청구항 11의 상기 전극 시트를 구비하는 것을 특징으로 하는 전기 화학적 장치.
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