KR20240094403A - 절연코팅층이 형성된 전극 집전체 및 이의 제조방법 - Google Patents
절연코팅층이 형성된 전극 집전체 및 이의 제조방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20240094403A KR20240094403A KR1020220176655A KR20220176655A KR20240094403A KR 20240094403 A KR20240094403 A KR 20240094403A KR 1020220176655 A KR1020220176655 A KR 1020220176655A KR 20220176655 A KR20220176655 A KR 20220176655A KR 20240094403 A KR20240094403 A KR 20240094403A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- current collector
- electrode current
- electrode
- sides
- manufacturing
- Prior art date
Links
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 title claims abstract description 26
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 20
- 238000009413 insulation Methods 0.000 title 1
- 239000011149 active material Substances 0.000 claims description 26
- ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylformamide Chemical compound CN(C)C=O ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 18
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 17
- ZWEHNKRNPOVVGH-UHFFFAOYSA-N 2-Butanone Chemical compound CCC(C)=O ZWEHNKRNPOVVGH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N N-Methylpyrrolidone Chemical compound CN1CCCC1=O SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- 229920000131 polyvinylidene Polymers 0.000 claims description 12
- 229920002301 cellulose acetate Polymers 0.000 claims description 11
- 239000007773 negative electrode material Substances 0.000 claims description 11
- 239000007774 positive electrode material Substances 0.000 claims description 11
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 claims description 10
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 10
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 claims description 10
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical group CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- YMWUJEATGCHHMB-UHFFFAOYSA-N Dichloromethane Chemical compound ClCCl YMWUJEATGCHHMB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N n-Hexane Chemical compound CCCCCC VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 8
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 8
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 claims description 8
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 8
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 claims description 7
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 claims description 7
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 claims description 7
- KXJGSNRAQWDDJT-UHFFFAOYSA-N 1-acetyl-5-bromo-2h-indol-3-one Chemical compound BrC1=CC=C2N(C(=O)C)CC(=O)C2=C1 KXJGSNRAQWDDJT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- XCKPLVGWGCWOMD-YYEYMFTQSA-N 3-[[(2r,3r,4s,5r,6r)-6-[(2s,3s,4r,5r)-3,4-bis(2-cyanoethoxy)-2,5-bis(2-cyanoethoxymethyl)oxolan-2-yl]oxy-3,4,5-tris(2-cyanoethoxy)oxan-2-yl]methoxy]propanenitrile Chemical compound N#CCCO[C@H]1[C@H](OCCC#N)[C@@H](COCCC#N)O[C@@]1(COCCC#N)O[C@@H]1[C@H](OCCC#N)[C@@H](OCCC#N)[C@H](OCCC#N)[C@@H](COCCC#N)O1 XCKPLVGWGCWOMD-YYEYMFTQSA-N 0.000 claims description 6
- 229920002134 Carboxymethyl cellulose Polymers 0.000 claims description 6
- HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N Chloroform Chemical compound ClC(Cl)Cl HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- FXHOOIRPVKKKFG-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylacetamide Chemical compound CN(C)C(C)=O FXHOOIRPVKKKFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229920003171 Poly (ethylene oxide) Polymers 0.000 claims description 6
- 239000004373 Pullulan Substances 0.000 claims description 6
- 229920001218 Pullulan Polymers 0.000 claims description 6
- WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N Tetrahydrofuran Chemical compound C1CCOC1 WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229920006217 cellulose acetate butyrate Polymers 0.000 claims description 6
- 229940113088 dimethylacetamide Drugs 0.000 claims description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 6
- 229920003229 poly(methyl methacrylate) Polymers 0.000 claims description 6
- 229920002239 polyacrylonitrile Polymers 0.000 claims description 6
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 6
- 239000004926 polymethyl methacrylate Substances 0.000 claims description 6
- 229920002689 polyvinyl acetate Polymers 0.000 claims description 6
- 239000011118 polyvinyl acetate Substances 0.000 claims description 6
- 229920000036 polyvinylpyrrolidone Polymers 0.000 claims description 6
- 239000001267 polyvinylpyrrolidone Substances 0.000 claims description 6
- 235000013855 polyvinylpyrrolidone Nutrition 0.000 claims description 6
- 235000019423 pullulan Nutrition 0.000 claims description 6
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-M Propionate Chemical compound CCC([O-])=O XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 5
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000012212 insulator Substances 0.000 claims description 4
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000004332 silver Substances 0.000 claims description 4
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- XDTMQSROBMDMFD-UHFFFAOYSA-N Cyclohexane Chemical compound C1CCCCC1 XDTMQSROBMDMFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N tetrahydrofuran Natural products C=1C=COC=1 YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- DQWPFSLDHJDLRL-UHFFFAOYSA-N triethyl phosphate Chemical compound CCOP(=O)(OCC)OCC DQWPFSLDHJDLRL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- WVLBCYQITXONBZ-UHFFFAOYSA-N trimethyl phosphate Chemical compound COP(=O)(OC)OC WVLBCYQITXONBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229920008347 Cellulose acetate propionate Polymers 0.000 claims 1
- 210000001787 dendrite Anatomy 0.000 description 8
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 description 7
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 6
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 5
- 235000019422 polyvinyl alcohol Nutrition 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 3
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 3
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 125000001731 2-cyanoethyl group Chemical group [H]C([H])(*)C([H])([H])C#N 0.000 description 1
- IMROMDMJAWUWLK-UHFFFAOYSA-N Ethenol Chemical compound OC=C IMROMDMJAWUWLK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 230000005779 cell damage Effects 0.000 description 1
- 208000037887 cell injury Diseases 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 1
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 1
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 1
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000011255 nonaqueous electrolyte Substances 0.000 description 1
- 239000004745 nonwoven fabric Substances 0.000 description 1
- 239000002952 polymeric resin Substances 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 description 1
- 229920003002 synthetic resin Polymers 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
- H01M10/4235—Safety or regulating additives or arrangements in electrodes, separators or electrolyte
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
- H01M4/139—Processes of manufacture
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/64—Carriers or collectors
- H01M4/66—Selection of materials
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
본 발명은 절연코팅층이 형성된 전극 집전체 및 이의 제조방법에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 전극 집전체로서, 상기 전극 집전체는 탭이 형성되어 있는 전극 및 분리막을 포함하고, 상기 전극 집전체의 4 면의 엣지(edge)부에 절연성 코팅층이 형성된 것인, 전극 집전체 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 절연코팅층이 형성된 전극 집전체 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
최근 휴대용 전자기기뿐만 아니라 전기자동차, 에너지저장장치와 같은 중대형 기기에 대한 수요가 증가함에 따라 높은 에너지 밀도를 가짐과 동시에 안전성이 향상된 이차전지에 대한 요구가 증가하고 있다. 이와 같은 이차전지는 양극과 음극, 양극과 음극 사이에 개재되는 분리막으로 이루어진 전극조립체에 리튬 비수계 전해질을 함침시켜 제조한다.
상기 전극 조립체 내에서 음극판은 양극판보다 큰 면적을 가지도록 설계되지만, 자동화된 적층 공정에서 양극판의 일부가 음극판의 영역 밖으로 돌출되는 경우가 발생하고, 이는 전지셀 내에서 덴드라이트 형성을 유발하여, 셀의 안전성을 저해하고 더 나아가 전지의 용량 감소를 발생시킬 수 있다는 문제점이 있다.
비록 종래기술에서 전극 탭에 절연 처리를 진행하는 방법은 흔히 진행되고 있지만, 이는 활물질이 돌출되었을 때 전극 탭에서 발생하는 덴드라이트의 형성만을 막을 수 있을 뿐 집전체 옆면에서 발생하는 덴드라이트의 형성은 막을 수 없어 한계점이 존재한다.
본 발명은 전극 정렬 불량이 발생했을 때 양극판이 돌출된 영역의 음극 집전체 옆면에서 발생하는 덴드라이트의 형성을 억제할 수 있는 전극 집전체를 제공하고자 한다.
본 발명은 전극 집전체로서, 상기 전극 집전체는 탭이 형성되어 있는 전극; 및 상기 전극 상의 일측 또는 양측에 활물질이 코팅되어 있으며, 상기 전극 집전체의 4 면의 엣지(edge)부에 절연성 코팅층이 형성된 것인, 전극 집전체를 제공한다.
본 발명의 일 양태에 따라, 상기 절연성 코팅층은 폴리비닐리덴 플루오라이드-헥사플루오로프로필렌 (polyvinylidene fluorideco-hexafluoropropylene), 폴리비닐리덴 플루오라이드-트리클로로에틸렌 (polyvinylidene fluoridecotrichloroethylene),
폴리메틸메타클릴레이트(polymethylmethacrylate), 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile),폴리비닐피롤리돈 (polyvinylpyrrolidone), 폴리비닐아세테이트 (polyvinylacetate), 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체(polyethylene-co-vinyl acetate), 폴리이미드 (polyimide), 폴리에틸렌옥사이드 (polyethylene oxide), 셀룰로오스 아세테이트 (cellulose acetate), 셀룰로오스 아세테이트 부틸레이트(cellulose acetate butyrate), 셀룰로오스 아세테이트, 프로피오네이트 (cellulose acetate propionate), 시아노에틸풀루란(cyanoethylpullulan), 시아노에틸폴리비닐알콜(cyanoethylpolyvinylalcohol), 시아노에틸셀룰로오스 (cyanoethylcellulose), 시아노에틸수크로오스(cyanoethylsucrose), 풀루란 (pullulan), 카르복실 메틸셀룰로오스 (carboxyl methyl cellulose) 및 폴리비닐알코올(polyvinylalcohol)로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상인 것을 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따라, 상기 절연성 코팅층은 전극 집전체의 4면의 엣지방향으로 각각 두께가 1 내지 100 ㎛ 인 것을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따라, 상기 활물질은 양극활물질 또는 음극활물질을 포함하는 것 일 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따라, 상기 양측에 코팅된 활물질은 각각 동일한 극성인 것일 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따라, 상기 양측에 코팅된 활물질은 각각 서로 다른 극성인 것일 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따라, 상기 전극 집전체; 상기 전극 집전체의 일면에 분리막을 포함하며, 상기 전극 집전체와 분리막이 교대로 적층된 것인, 이차전지 유닛셀을 제공할 수 있다.
본 발명은 전극의 일면 또는 양면에 활물질이 코팅된 전극 시트; 상기 전극 시트를 무지부에서 노칭(notching)하여 탭을 포함하는 전극 집전체를 제조하는 단계; 상기 전극 집전체의 4면에 절연 코팅액을 분사하는 단계; 상기 전극 집전체의 4면에 분사된 절연체를 건조하여 절연코팅층을 형성하는 단계;를 포함하는 것인, 전극 집전체의 제조방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따라, 상기 활물질은 양극활물질 또는 음극활물질인 것을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따라, 상기 양측에 코팅된 활물질은 각각 동일한 극성인 것을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따라, 상기 양측에 코팅된 활물질은 각각 서로 다른 극성인 것일 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따라, 상기 집전체는 스테인레스 스틸, 알루미늄, 니켈, 구리, 티타늄 및 알루미늄, 구리 또는 스테인레스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티타늄 또는 은으로 표면처리 한 것 중에서 선택되는 하나 이상의 재질인 것을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따라, 상기 절연 코팅액은 고분자 및 물 또는 유기 용매를 포함한 것일 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따라, 상기 고분자는 폴리비닐리덴 플루오라이드-헥사플루오로프로필렌 (polyvinylidene fluorideco-hexafluoropropylene), 폴리비닐리덴 플루오라이드-트리클로로에틸렌 (polyvinylidene fluoridecotrichloroethylene), 폴리메틸메타클릴레이트(polymethylmethacrylate), 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile),폴리비닐피롤리돈 (polyvinylpyrrolidone), 폴리비닐아세테이트 (polyvinylacetate), 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체(polyethylene-co-vinyl acetate), 폴리이미드 (polyimide), 폴리에틸렌옥사이드 (polyethylene oxide), 셀룰로오스 아세테이트 (cellulose acetate), 셀룰로오스 아세테이트 부틸레이트(cellulose acetate butyrate), 셀룰로오스 아세테이트, 프로피오네이트 (cellulose acetate propionate), 시아노에틸풀루란(cyanoethylpullulan), 시아노에틸폴리비닐알콜(cyanoethylpolyvinylalcohol), 시아노에틸셀룰로오스 (cyanoethylcellulose), 시아노에틸수크로오스(cyanoethylsucrose), 풀루란 (pullulan), 카르복실 메틸셀룰로오스 (carboxyl methyl cellulose) 및 폴리비닐알코올(polyvinylalcohol)로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상을 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따라, 상기 유기 용매는 아세톤 (acetone), 테트라하이드로퓨란 (tetrahydrofuran), 메틸렌클로라이드 (methylene chloride), 클로로포름 (chloroform), 트리메틸 포스페이트 (trimethyl phosphate), 트리에틸 포스페이트 (triethyl phosphate), 메틸에틸케톤 (methyl ethyl ketone, MEK), 톨루엔 (toluene), 헥산 (hexane), 사이클로헥산 (cyclohexane), 디메틸포름아미드 (dimethyl formamide, DMF), 디메틸아세트아미드 (dimethyl acetamide, DMAc), N-메틸-2-피롤리돈 (N-methyl-2-pyrrolidone, NMP) 중에서 선택되는 어느 하나 이상인 것을 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따라, 상기 절연 코팅액의 농도는 1 내지 90 wt%인 것일 수 있다.
본 발명은 노칭 공정 이후에 절연액 코팅 공정을 통해 전극 집전체의 모든 옆면에 절연코팅층을 형성함으로서, 전극 정렬 불량이 발생했을 때 양극판이 돌출된 영역의 음극 집전체 옆면에서 발생하는 덴드라이트의 형성을 억제할 수 있다.
또한 본 발명은 절연액 코팅을 통해 셀의 안전성을 향상시키고 전기화학적 성능 저하를 방지할 수 있다.
도 1은 절연코팅층이 형성된 전극 집전체의 제조과정 모식도이다.
도 2은 절연코팅층이 형성된 전극 집전체의 모식도이다.
도 3은 전극 집전체에 절연코팅층을 형성하는 과정을 나타낸 모식도이다.
도 2은 절연코팅층이 형성된 전극 집전체의 모식도이다.
도 3은 전극 집전체에 절연코팅층을 형성하는 과정을 나타낸 모식도이다.
이하 첨부된 도면들을 포함한 구체예 또는 실시예를 통해 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 다만 하기 구체예 또는 실시예는 본 발명을 상세히 설명하기 위한 하나의 참조일 뿐 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 여러 형태로 구현될 수 있다.
또한 달리 정의되지 않는 한, 모든 기술적 용어 및 과학적 용어는 본 발명이 속하는 당업자 중 하나에 의해 일반적으로 이해되는 의미와 동일한 의미를 갖는다. 본 발명에서 설명에 사용되는 용어는 단지 특정 구체예를 효과적으로 기술하기 위함이고 본 발명을 제한하는 것으로 의도되지 않는다.
또한 명세서 및 첨부된 특허청구범위에서 사용되는 단수 형태는 문맥에서 특별한 지시가 없는 한 복수 형태도 포함하는 것으로 의도할 수 있다.
또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 발명은 전극 집전체로서, 상기 전극 집전체는 탭이 형성되어 있는 전극 및 일측 또는 양측 상에 활물질이 코팅되어 있으며, 상기 전극 집전체의 4 면의 엣지(edge)부에 절연성 코팅층이 형성된 것인, 전극 집전체를 제공함으로써, 전극 적층 공정에서 전극판의 일부가 돌출되는 경우에 발생하는 덴드라이트의 형성을 방지하여 셀의 안전성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 사이클의 진행에 따른 용량 감소를 방지할 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따라, 상기 전극은 집전체로부터 연장된 탭을 포함하고, 상기 절연성 코팅층은 탭 상에 추가로 형성된 것일 수 있다. 구체적으로 상기 절연성 코팅층은 탭 방향으로 일부분 형성될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 집전체는 도전성 물질일 수 있으며, 상기 집전체의 재질은 스테인레스 스틸, 알루미늄, 구리, 니켈, 티타늄, 및 알루미늄, 구리 또는 스테인레스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티타늄 또는 은으로 표면처리 한 것 중에서 선택되는 어느 하나 이상일 수 있으나, 이차전지에 사용되는 통상적인 집전체라면 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, 상기 집전체는 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등의 형태일 수 있으며, 상기 집전체 표면에 나노에서 마이크로 단위의 요철을 형성하여 활물질의 접착력을 향상시킬 수 있다.
상기 절연성 코팅층의 재질은 고분자 수지를 포함할 수 있으며, 구체적으로 폴리비닐리덴 플루오라이드-헥사플루오로프로필렌 (polyvinylidene fluorideco-hexafluoropropylene), 폴리비닐리덴 플루오라이드-트리클로로에틸렌 (polyvinylidene fluoridecotrichloroethylene), 폴리메틸메타클릴레이트(polymethylmethacrylate),폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile),폴리비닐피롤리돈 (polyvinylpyrrolidone), 폴리비닐아세테이트 (polyvinylacetate), 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체(polyethylene-co-vinyl acetate), 폴리이미드 (polyimide), 폴리에틸렌옥사이드 (polyethylene oxide), 셀룰로오스 아세테이트 (cellulose acetate), 셀룰로오스 아세테이트 부틸레이트(cellulose acetate butyrate), 셀룰로오스 아세테이트, 프로피오네이트 (cellulose acetate propionate), 시아노에틸풀루란(cyanoethylpullulan), 시아노에틸폴리비닐알콜(cyanoethylpolyvinylalcohol), 시아노에틸셀룰로오스 (cyanoethylcellulose), 시아노에틸수크로오스(cyanoethylsucrose), 풀루란 (pullulan), 카르복실 메틸셀룰로오스 (carboxyl methyl cellulose) 및 폴리비닐알코올(polyvinylalcohol)로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상인 것일 수 있으나, 절연될 수 있는 고분자라면 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 일 양태에 따라, 상기 절연성 코팅층은 전극 집전체의 4면의 엣지방향으로 각각 두께가 1 내지 100 ㎛ 인 것일 수 있으며, 구체적으로 1 내지 30 ㎛일 수 있으나, 절연이 가능한 두께라면 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 절연성 코팅층이 상기 탭의 일부 또는 탭 방향 일면만 구현되는 것이 아니라 4면 전체를 코팅함에 따라 전극 적층시 활물질이 돌출되었을 때 전극 탭에서 발생하는 덴드라이트 뿐만 아니라 집전체 전면에서 발생하는 덴드라이트의 형성은 막을 수 있어, 전지의 안정성을 향상시킬 수 있다.
상기 전극 집전체는 양극활물질 또는 음극활물질이 일면만 도포된 전극 집전체 일 수 있으며, 동일한 극성의 활물질이 양면에 도포된 경우일 수 있으며, 또는 서로 다른 구성의 활물질이 양면에 도포된 경우일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 전극 집전체에 양극활물질이 도포된 양극 집전체와 상기 전극 집전체에 음극활물질이 도포된 음극 집전체를 교대로 적층하여 이차전지 유닛 셀을 제공할 수 있다.
상기 양극은 양극활물질, 바인더 및 도전재를 포함하는 전극 합제일 수 있으나, 통상적인 양극에 포함되는 물질이라면 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, 음극활물질은 그라파이트일 수 있으나, 상기 양극활물질 및 음극활물질은 통상적으로 사용하는 것이라면 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명은 전극의 일면 또는 양면에 활물질이 코팅된 전극 시트; 상기 전극 시트를 무지부에서 노칭(notching)하여 탭을 포함하는 전극 집전체를 제조하는 단계; 상기 전극 집전체의 4면에 절연 코팅액을 분사하는 단계; 상기 전극 집전체의 4면에 분사된 절연체를 건조하여 절연코팅층을 형성하는 단계;를 포함하는 것인, 전극 집전체의 제조방법 제공할 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따라, 상기 활물질은 양극 활물질 또는 음극 활물질이며, 상기 전극 시트의 일면은 양극 활물질 또는 음극 활물질이며, 상기 전극 시트의 타면은 음극 활물질 또는 양극 활물일 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따라, 상기 집전체는 스테인레스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티타늄, 구리 및 알루미늄, 구리 또는 스테인레스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티타늄 또는 은으로 표면처리 한 것 중에서 선택되는 하나 이상의 재질을 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따라, 상기 절연 코팅액은 고분자 및 물 또는 유기 용매를 포함한 용액일 수 있다. 상기 액상의 절연체를 상기 전극 집전체의 4면에 분사하고 건조하여 절연코팅층을 제공할 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따라, 상기 절연 코팅액은 폴리비닐리덴 플루오라이드-헥사플루오로프로필렌 (polyvinylidene fluorideco-hexafluoropropylene), 폴리비닐리덴 플루오라이드-트리클로로에틸렌 (polyvinylidene fluoridecotrichloroethylene),
폴리메틸메타클릴레이트(polymethylmethacrylate), 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile),폴리비닐피롤리돈 (polyvinylpyrrolidone), 폴리비닐아세테이트 (polyvinylacetate), 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체(polyethylene-co-vinyl acetate), 폴리이미드 (polyimide), 폴리에틸렌옥사이드 (polyethylene oxide), 셀룰로오스 아세테이트 (cellulose acetate), 셀룰로오스 아세테이트 부틸레이트(cellulose acetate butyrate), 셀룰로오스 아세테이트, 프로피오네이트 (cellulose acetate propionate), 시아노에틸풀루란(cyanoethylpullulan),시아노에틸폴리비닐알콜(cyanoethylpolyvinylalcohol), 시아노에틸셀룰로오스 (cyanoethylcellulose), 시아노에틸수크로오스(cyanoethylsucrose), 풀루란 (pullulan), 카르복실 메틸셀룰로오스 (carboxyl methyl cellulose) 및 폴리비닐알코올(polyvinylalcohol)로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상을 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따라, 상기 절연 코팅액의 용매는 물 또는 유기 용매인 것일 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따라, 상기 유기 용매는 아세톤 (acetone), 테트라하이드로퓨란 (tetrahydrofuran), 메틸렌클로라이드 (methylene chloride), 클로로포름 (chloroform), 트리메틸 포스페이트 (trimethyl phosphate), 트리에틸 포스페이트 (triethyl phosphate), 메틸에틸케톤 (methyl ethyl ketone, MEK), 톨루엔 (toluene), 헥산 (hexane), 사이클로헥산 (cyclohexane), 디메틸포름아미드 (dimethyl formamide, DMF), 디메틸아세트아미드 .(dimethyl acetamide, DMAc), N-메틸-2-피롤리돈 (N-methyl-2-pyrrolidone, NMP) 중에서 선택되는 어느 하나 이상인 것일 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따라, 상기 절연 코팅액의 농도는 1 내지 90wt%인 것일 수 있으며, 구체적으로 1 내지 70 wt%인 것일 수 있으며, 구체적으로 1 내지 50 wt%인 것일 수 있으나, 상기 절연 코팅층을 구현할 수 있는 정도의 농도라면 이에 제한되지 않는다.
이하 도 1 및 도 3을 바탕으로 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 다만 도 1 및 도 3은 본 발명을 더욱 상세히 설명하기 위한 하나의 예시일 뿐, 본 발명이 도 1 및 도 3에 의해 제한되는 것은 아니다.
도 1에서 전극 시트는 전극에 일면 또는 양면에 활물질이 코팅된 것으로 상기 활물질은 앞서 구체적으로 설명하였기에 여기서는 생략한다. 상기 전극 시트는 노칭장치로 이송되면서 상기 노칭장치에서 상기 전극 시트를 컷팅하여 탭을 포함하는 전극 집전체로 제조된다. 상기 노칭장치는 상형 및 하형으로 구현되어 있으며, 상기 노칭장치 구조는 도 1에 일 예로 표시되었다.
상기 컷팅된 전극 시트는 절연 코팅액 주입장치로 이송되고 상기 절연 코팅액 주입장치에서 절연 코팅액이 상기 컷팅된 전극 시트 4면에 분사된다. 상기 절연 코팅액 주입장치 및 분사과정은 도 3에 일 예로 표시되었다.
상기 절연 코팅액이 분사된 전극 시트는 건조 단계에서 건조하여 4면이 절연 코팅층으로 코팅된 도 2의 전극 집전체를 제조한다. 상기 건조는 열건조 또는 광건조 방식으로 건조될 수 있으며, 건조 과정은 도 3에 일 예로 표시되었다.
이상과 같이 본 발명에서는 특정된 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
Claims (16)
- 전극 집전체로서,
상기 전극 집전체는 탭이 형성되어 있는 전극; 및
상기 전극 상의 일측 또는 양측에 활물질이 코팅되어 있으며,
상기 전극 집전체의 4 면의 엣지(edge)부에 절연성 코팅층이 형성된 것인, 전극 집전체.
- 제1 항에 있어서,
상기 절연성 코팅층은 폴리비닐리덴 플루오라이드-헥사플루오로프로필렌 (polyvinylidene fluorideco-hexafluoropropylene), 폴리비닐리덴 플루오라이드-트리클로로에틸렌 (polyvinylidene fluoridecotrichloroethylene),
폴리메틸메타클릴레이트(polymethylmethacrylate), 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile),폴리비닐피롤리돈 (polyvinylpyrrolidone), 폴리비닐아세테이트 (polyvinylacetate), 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체(polyethylene-co-vinyl acetate), 폴리이미드 (polyimide), 폴리에틸렌옥사이드 (polyethylene oxide), 셀룰로오스 아세테이트 (cellulose acetate), 셀룰로오스 아세테이트 부틸레이트(cellulose acetate butyrate), 셀룰로오스 아세테이트, 프로피오네이트 (cellulose acetate propionate), 시아노에틸풀루란(cyanoethylpullulan), 시아노에틸폴리비닐알콜(cyanoethylpolyvinylalcohol), 시아노에틸셀룰로오스 (cyanoethylcellulose), 시아노에틸수크로오스(cyanoethylsucrose), 풀루란 (pullulan), 카르복실 메틸셀룰로오스 (carboxyl methyl cellulose) 및 폴리비닐알코올(polyvinylalcohol)로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상인 것인, 전극 집전체.
- 제1 항에 있어서,
상기 절연성 코팅층은 전극 집전체의 4면의 엣지방향으로 각각 두께가 1 내지 100 ㎛ 인 것인, 전극 집전체.
- 제1 항에 있어서,
상기 활물질은 양극활물질 또는 음극활물질인 것인, 전극 집전체.
- 제4 항에 있어서,
상기 양측에 코팅된 활물질은 각각 동일한 극성인 것인, 전극 집전체.
- 제4 항에 있어서,
상기 양측에 코팅된 활물질은 각각 서로 다른 극성인 것인, 전극 집전체.
- 제1항 내지 제6항 중에서 선택되는 어느 하나의 전극 집전체;
상기 전극 집전체의 일면에 분리막을 포함하며,
상기 전극 집전체와 분리막이 교대로 적층된 것인, 이차전지 유닛셀.
- 전극의 일면 또는 양면에 활물질이 코팅된 전극 시트;
상기 전극 시트를 무지부에서 노칭(notching)하여 탭을 포함하는 전극 집전체를 제조하는 단계;
상기 전극 집전체의 4면에 절연 코팅액을 분사하는 단계;
상기 전극 집전체의 4면에 분사된 절연체를 건조하여 절연코팅층을 형성하는 단계;를 포함하는 것인, 전극 집전체의 제조방법.
- 제8 항에 있어서,
상기 활물질은 양극활물질 또는 음극활물질인 것인, 전극 집전체의 제조방법.
- 제9 항에 있어서,
상기 양측에 코팅된 활물질은 각각 동일한 극성인 것인, 전극 집전체의 제조방법.
- 제9 항에 있어서,
상기 양측에 코팅된 활물질은 각각 서로 다른 극성인 것인, 전극 집전체의 제조방법.
- 제8 항에 있어서,
상기 집전체는 스테인레스 스틸, 알루미늄, 니켈, 구리, 티타늄 및 알루미늄, 구리 또는 스테인레스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티타늄 또는 은으로 표면처리 한 것 중에서 선택되는 하나 이상의 재질인 것인, 전극 집전체의 제조방법.
- 제8 항에 있어서,
상기 절연 코팅액은 고분자 및 물 또는 유기 용매를 포함한 것인, 전극 집전체의 제조방법.
- 제13 항에 있어서,
상기 고분자는 폴리비닐리덴 플루오라이드-헥사플루오로프로필렌 (polyvinylidene fluorideco-hexafluoropropylene), 폴리비닐리덴 플루오라이드-트리클로로에틸렌 (polyvinylidene fluoridecotrichloroethylene),
폴리메틸메타클릴레이트(polymethylmethacrylate), 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile),폴리비닐피롤리돈 (polyvinylpyrrolidone), 폴리비닐아세테이트 (polyvinylacetate), 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체(polyethylene-co-vinyl acetate), 폴리이미드 (polyimide), 폴리에틸렌옥사이드 (polyethylene oxide), 셀룰로오스 아세테이트 (cellulose acetate), 셀룰로오스 아세테이트 부틸레이트(cellulose acetate butyrate), 셀룰로오스 아세테이트, 프로피오네이트 (cellulose acetate propionate), 시아노에틸풀루란(cyanoethylpullulan), 시아노에틸폴리비닐알콜(cyanoethylpolyvinylalcohol), 시아노에틸셀룰로오스 (cyanoethylcellulose), 시아노에틸수크로오스(cyanoethylsucrose), 풀루란 (pullulan), 카르복실 메틸셀룰로오스 (carboxyl methyl cellulose) 및 폴리비닐알코올(polyvinylalcohol)로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상을 포함하는 것인, 전극 집전체의 제조방법.
- 제13 항에 있어서,
상기 유기 용매는 아세톤 (acetone), 테트라하이드로퓨란 (tetrahydrofuran), 메틸렌클로라이드 (methylene chloride), 클로로포름 (chloroform), 트리메틸 포스페이트 (trimethyl phosphate), 트리에틸 포스페이트 (triethyl phosphate), 메틸에틸케톤 (methyl ethyl ketone, MEK), 톨루엔 (toluene), 헥산 (hexane), 사이클로헥산 (cyclohexane), 디메틸포름아미드 (dimethyl formamide, DMF), 디메틸아세트아미드 (dimethyl acetamide, DMAc), N-메틸-2-피롤리돈 (N-methyl-2-pyrrolidone, NMP) 중에서 선택되는 어느 하나 이상인 것인, 전극 집전체의 제조방법.
- 제13 항에 있어서,
상기 절연 코팅액의 농도는 1 내지 90 wt%인 것인, 전극 집전체의 제조방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220176655A KR20240094403A (ko) | 2022-12-16 | 2022-12-16 | 절연코팅층이 형성된 전극 집전체 및 이의 제조방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220176655A KR20240094403A (ko) | 2022-12-16 | 2022-12-16 | 절연코팅층이 형성된 전극 집전체 및 이의 제조방법 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20240094403A true KR20240094403A (ko) | 2024-06-25 |
Family
ID=91711133
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020220176655A KR20240094403A (ko) | 2022-12-16 | 2022-12-16 | 절연코팅층이 형성된 전극 집전체 및 이의 제조방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20240094403A (ko) |
-
2022
- 2022-12-16 KR KR1020220176655A patent/KR20240094403A/ko unknown
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP3444866B1 (en) | Separator and electrochemical device including the same | |
| US10193117B2 (en) | Separator for nonaqueous secondary battery, and nonaqueous secondary battery | |
| JP2019216107A (ja) | ナノ多孔性セパレータ上に直接被膜するアノードを利用する電池 | |
| US9065119B2 (en) | Separator for nonaqueous secondary battery, and nonaqueous secondary battery | |
| KR100821102B1 (ko) | 안전성이 강화된 전극 및 이를 구비한 전기화학소자 | |
| WO2014021293A1 (ja) | 非水電解質電池用セパレータ及び非水電解質電池 | |
| KR20120108212A (ko) | 전극조립체 및 이의 제조방법 | |
| EP3367466B1 (en) | Separator and electrochemical device including the same | |
| JP5882549B1 (ja) | 非水系二次電池用セパレータ、その製造方法及び非水系二次電池 | |
| KR20090056811A (ko) | 다공성 코팅층이 형성된 세퍼레이터, 그 제조방법 및 이를 구비한 전기화학소자 | |
| KR101696625B1 (ko) | 전기화학 소자용 세퍼레이터, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 전기화학 소자 | |
| US11469476B2 (en) | Separator and electrochemical device comprising same | |
| KR20200012802A (ko) | 세퍼레이터 및 이를 포함하는 전기화학소자 | |
| CN113745759A (zh) | 一种涂层隔膜、制备方法和抑制锂枝晶的方法 | |
| KR20130137390A (ko) | 세퍼레이터 및 그를 포함하는 전기화학소자 | |
| CN109328414B (zh) | 使用溶剂层压电池单元的方法和用于执行层压的腔室装置 | |
| KR20240094403A (ko) | 절연코팅층이 형성된 전극 집전체 및 이의 제조방법 | |
| KR20120086038A (ko) | 이차전지용 전극조립체 | |
| KR102346841B1 (ko) | 바인더 패턴층이 형성된 분리막, 이를 포함하는 전기화학소자 및 이의 제조방법 | |
| US20230378605A1 (en) | Unit Cell for Secondary Battery Including Separator With Insulating Coating Layer and Manufacturing Method Thereof | |
| KR102550803B1 (ko) | 수명특성을 향상시킨 전기화학소자용 분리막 및 그 제조 방법과 이를 포함하는 전기화학소자 | |
| KR20240103441A (ko) | 다공성 버퍼층을 젤리롤 전극 조립체의 코어부에 포함하는 이차전지 및 이의 제조방법 | |
| KR20160132597A (ko) | 부직포 기재의 전기화학소자용 세퍼레이터 및 이를 포함한 전기화학소자 | |
| KR20170086911A (ko) | 스택-폴딩형 전극 조립체 | |
| KR20010092194A (ko) | 리튬 2차 전지 |