KR20240135250A - 도전성 필름의 접합체 및 이의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 인탱글형 탄소나노튜브를 높은 비율로 제조할 수 있는 인탱글형 탄소나노튜브 제조용 촉매, 및 이를 이용하여 인탱글형 탄소나노튜브를 제조할 수 있는 인탱글형 탄소나노튜브의 제조방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 2장 이상의 도전성 필름이 적층되어 접합부에 의해 서로 결합되어 있는 도전성 필름의 접합체 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차전지에 대한 수요가 급격히 증가하고 있고, 그러한 이차전지 중에서도 높은 에너지 밀도와 작동 전위를 나타내고, 사이클 수명이 길며, 자기방전율이 낮은 리튬 이차전지가 상용화되어 널리 사용되고 있다.
리튬 이차전지는 일반적으로 양극 활물질을 포함하는 양극, 음극 활물질을 포함하는 음극, 분리막 및 전해질로 구성되며 리튬 이온의 삽입-탈리(intercalation-decalation)에 의해 충전 및 방전이 이루어지는 이차전지이다. 리튬 이차전지는 에너지 밀도(energy density)가 높고, 기전력이 크며 고용량을 발휘할 수 있는 장점을 가지므로 다양한 분야에 적용되고 있다.
그러나, 리튬 이차전지는 유기 전해액을 사용하는데 따른 발화 및 폭발 등의 안전 문제가 존재하고, 제조가 까다로운 단점이 있다. 특히 리튬 이차전지는 양극 및 음극의 접촉에 의해 단락이 발생하게 되면, 단락 위치에 국부적으로 과도한 전류가 흐르게 되며 이 전류로 인해 발열이 발생한다. 국부적인 단락으로 인한 단락 전류의 크기는 저항에 반비례하므로 단락 전류는 저항이 낮은 쪽으로 많이 흐르게 되는데 주로 집전체로 사용되는 금속 호일을 통해서 전류가 흐르게 된다.
전지 내부에 발열이 생길 경우, 분리막은 수축되어 다시 양극과 음극의 단락을 유발하고, 반복되는 열발생과 분리막의 수축에 의해 단락구간이 늘어나 열폭주가 발생하거나 전지 내부를 구성하고 있는 양극, 음극 및 전해액이 서로 반응하거나 연소하게 되는데 이 반응은 매우 큰 발열 반응이므로 결국 전지가 발화되거나 폭발하게 된다. 이러한 위험성은 특히 리튬 이차전지가 고용량화되면서 에너지 밀도가 증가할수록 더욱 중요한 문제가 된다.
이와 같은 전지의 위험성을 개선하기 위해, PET와 같은 고분자 수지 필름을 중심으로 Cu, Al과 같은 기존에 집전체로 사용되던 소재를 박막으로 코팅한 금속화 필름(metalized film)이 개발되었다. 금속화 필름은 기존 집전체를 대체하여 사용되며 이상 전류 발생시 일종의 퓨즈와 같이 작동하여 전류를 차단하고 전지의 열폭주를 방지할 수 있다. 또한, 전체가 금속으로 이루어진 기존의 집전체에 비해 가볍고 저렴하다는 장점이 있다.
그러나, 금속화 필름은 물성이 다른 이종의 소재가 상존하고 있고, 수 마이크론 정도의 두께가 얇은 박판이므로 여러층을 용접하기 어려워 집전체로서의 활용이 제한적이라는 문제가 있었다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 2장 이상의 도전성 필름이 적층되어 고정되어 있고, 전도 채널을 형성하고 있는 도전성 필름의 접합체를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 해결하고자 하는 과제는, 상기 도전성 필름의 접합체를 제조하는 제조방법을 제공하는 것이다.
상기한 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 도전성 필름의 접합체 및 도전성 필름의 접합체를 제조하는 제조방법을 제공한다.
[1] 본 발명은 2장 이상의 도전성 필름이 적층되어 접합부에 의해 서로 결합되어 있는 도전성 필름의 접합체로서, 상기 접합부는, 상기 도전성 필름에 형성되어 있는 관통홀; 상기 도전성 필름의 관통홀을 통해 상기 2장 이상의 도전성 필름을 두께 방향으로 함께 관통한 뒤 고정되어 결합력을 부여하는 체결구; 및 상기 관통홀 및 상기 체결구 사이에 위치하여 전기 전도성을 향상시키기 위한 충진재를 포함하고, 상기 충진재는 유동성이고, 50 cP 내지 22,000 cP의 점도를 갖는 도전성 필름의 접합체를 제공한다.
[2] 본 발명은 상기 [1]에 있어서, 상기 도전성 필름은 수지 필름의 양면에 각각 금속 박막층이 형성되어 있는 금속화 필름인 도전성 필름의 접합체를 제공한다.
[3] 본 발명은 상기 [1] 또는 [2]에 있어서, 상기 도전성 필름의 금속 박막층은 각각 1 ㎛ 내지 20 ㎛의 두께를 가지는 도전성 필름의 접합체를 제공한다.
[4] 본 발명은 상기 [1] 내지 [3] 중 어느 하나에 있어서, 상기 체결구는 상기 2장 이상의 도전성 필름을 두께 방향으로 압착하고 있는 도전성 필름의 접합체를 제공한다.
[5] 본 발명은 상기 [1] 내지 [4] 중 어느 하나에 있어서, 상기 도전성 필름은 제1 관통홀 및 제2 관통홀을 포함하고, 상기 2장 이상의 도전성 필름들은 제1 관통홀 및 제2 관통홀들이 각각 서로 연통하고 있는 도전성 필름의 접합체를 제공한다.
[6] 본 발명은 상기 [5]에 있어서, 상기 제1 관통홀 및 제2 관통홀이 하나의 체결구에 의해 연결되어 있는 도전성 필름의 접합체를 제공한다.
[7] 본 발명은 상기 [1] 내지 [6] 중 어느 하나에 있어서, 상기 체결구는 스테이플 형상인 도전성 필름의 접합체를 제공한다.
[8] 본 발명은 상기 [1] 내지 [7] 중 어느 하나에 있어서, 상기 도전성 필름은 제1 관통홀 및 제2 관통홀을 포함하는 것이고, 상기 2장 이상의 도전성 필름의 제1 관통홀들 및 제2 관통홀들은 각각 서로 연통되고, 상기 체결구는 스테이플 형상이며, 상기 체결구의 일단은 상기 제1 관통홀들을 관통하고, 상기 체결구의 타단은 상기 제2 관통홀들을 관통하는 도전성 필름의 접합체를 제공한다.
[9] 본 발명은 상기 [1] 내지 [8] 중 어느 하나에 있어서, 상기 도전성 필름의 접합체는 상기 접합부를 2개 내지 10개 포함하는 도전성 필름의 접합체를 제공한다.
[10] 본 발명은 상기 [1] 내지 [9] 중 어느 하나에 있어서, 상기 충진재가 추가로 상기 관통홀 및 상기 관통홀을 관통한 체결구를 피복하고 있는 도전성 필름의 접합체를 제공한다.
[11] 본 발명은 상기 [1] 내지 [10] 중 어느 하나에 있어서, 상기 충진재는 수계 바인더, 150 nm 이하의 평균입경(D50)을 가지는 도전성 금속 나노 입자, 및 에틸렌 글리콜을 포함하는 도전성 필름의 접합체를 제공한다.
[12] 본 발명은 상기 [1] 내지 [11] 중 어느 하나에 있어서, 상기 충진재는 전도성 잉크이고, 상기 전도성 잉크의 점도는 50 cP 내지 300 cP인 도전성 필름 접합체를 제공한다.
[13] 본 발명은 상기 [1] 내지 [12] 중 어느 하나에 있어서, 상기 충진재는 전도성 페이스트이고, 상기 전도성 페이스트의 점도는 18,000 cP 내지 22,000 cP인 도전성 필름 접합체를 제공한다.
[14] 본 발명은 상기 [1] 내지 [13] 중 어느 하나에 있어서, 상기 도전성 필름 접합체는 집전체용 금속화 박막인 도전성 필름 접합체를 제공한다.
[15] 또한, 본 발명은 (1) 2장 이상의 도전성 필름을 적층시키는 단계; (2) 상기 적층된 2장 이상의 도전성 필름을 결합시키기 위한 체결구를 설치하기 위한 관통홀의 타공 위치를 설정하는 단계; 및 (3) 상기 관통홀을 통해 상기 체결구를 관통시키고 고정하여 접합부를 형성하는 단계를 포함하고, 상기 단계 (3)의 수행 전, 수행 후, 또는 상기 단계 (3)의 수행 전후 모두에 상기 관통홀의 타공 위치를 중심으로 전기 전도성을 향상시키기 위한 충진재를 도포하는 과정이 수행되는, 상기 [1] 내지 [14] 중 어느 하나에 따른 도전성 필름 접합체의 제조방법을 제공한다.
[16] 본 발명은 상기 [15]에 있어서, 상기 단계 (2), 단계 (3), 및 상기 충진재를 도포하는 전체 과정이 2회 내지 10회 반복 수행되는, 도전성 필름 접합체의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 도전성 필름 접합체는 2장 이상의 도전성 필름들이 물리적으로 고정되어 있으며 도전성 필름들 간에 전기 전도 채널이 형성되어 있으므로 리튬 이차전지의 집전체로서 유용하게 사용될 수 있다.
또한, 본 발명의 도전성 필름 접합체의 제조방법은 박막인 도전성 필름이 물리적으로 고정되면서도 효과적으로 전기 전도 채널이 형성될 수 있으므로, 2장 이상의 도전성 필름이 적층된 도전성 필름 접합체의 제조에 유용하게 사용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 도전성 필름 접합체의 제조방법의 일 실시예를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 도전성 필름 접합체의 제조방법의 다른 일 실시예를 나타낸 도면이다.
도 3은 실시예 1의 도전성 필름 접합체의 제조 중간체 및 제조된 도전성 필름 접합체를 나타낸 도면이다.
도 4는 실시예 2의 도전성 필름 접합체의 제조 중간체 및 제조된 도전성 필름 접합체를 나타낸 도면이다.
도 5는 실시예 3에서 제조된 도전성 필름 접합체를 나타낸 도면이다.
도 6은 실시예 4에서 제조된 도전성 필름 접합체를 나타낸 도면이다.
도 7은 실시예 5의 도전성 필름 접합체의 제조 중간체 및 제조된 도전성 필름 접합체를 나타낸 도면이다.
도 8은 실시예 6의 도전성 필름 접합체의 제조 중간체 및 제조된 도전성 필름 접합체를 나타낸 도면이다.
도 9는 실시예 7에서 제조된 도전성 필름 접합체를 나타낸 도면이다.
도 10은 실시예 8에서 제조된 도전성 필름 접합체를 나타낸 도면이다.
도 11은 비교예 3의 도전성 필름 접합체의 제조 중간체 및 제조된 도전성 필름 접합체를 나타낸 도면이다.
도 12는 비교예 4의 도전성 필름 접합체의 제조 중간체 및 제조된 도전성 필름 접합체를 나타낸 도면이다.
도 13은 도전성 필름 접합체에 대하여 멀티미터(fluke사 fluke-15B+)를 사용하여 저항 값을 측정할 때의 측정 포인트를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 도전성 필름 접합체의 제조방법의 다른 일 실시예를 나타낸 도면이다.
도 3은 실시예 1의 도전성 필름 접합체의 제조 중간체 및 제조된 도전성 필름 접합체를 나타낸 도면이다.
도 4는 실시예 2의 도전성 필름 접합체의 제조 중간체 및 제조된 도전성 필름 접합체를 나타낸 도면이다.
도 5는 실시예 3에서 제조된 도전성 필름 접합체를 나타낸 도면이다.
도 6은 실시예 4에서 제조된 도전성 필름 접합체를 나타낸 도면이다.
도 7은 실시예 5의 도전성 필름 접합체의 제조 중간체 및 제조된 도전성 필름 접합체를 나타낸 도면이다.
도 8은 실시예 6의 도전성 필름 접합체의 제조 중간체 및 제조된 도전성 필름 접합체를 나타낸 도면이다.
도 9는 실시예 7에서 제조된 도전성 필름 접합체를 나타낸 도면이다.
도 10은 실시예 8에서 제조된 도전성 필름 접합체를 나타낸 도면이다.
도 11은 비교예 3의 도전성 필름 접합체의 제조 중간체 및 제조된 도전성 필름 접합체를 나타낸 도면이다.
도 12는 비교예 4의 도전성 필름 접합체의 제조 중간체 및 제조된 도전성 필름 접합체를 나타낸 도면이다.
도 13은 도전성 필름 접합체에 대하여 멀티미터(fluke사 fluke-15B+)를 사용하여 저항 값을 측정할 때의 측정 포인트를 나타낸 도면이다.
이하, 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
본 명세서에서 사용되는 용어는 단지 예시적인 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도는 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 명세서에서, "포함하다", "구비하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 실시된 특징, 숫자, 단계, 구성 요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 구성 요소, 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본 명세서에서, "%"는 명시적인 다른 표시가 없는 한 중량%를 의미한다.
본 명세서에서, 평균 입도 "D50"은 체적 누적량이 50%에 해당하는 입도를 의미하는 것이다. 상기 D50은 예를 들어, 레이저 회절법(laser diffraction method)을 이용하여 측정할 수 있다. 상기 레이저 회절법은 일반적으로 서브미크론(submicron) 영역에서부터 수 mm 정도의 입도의 측정이 가능하며, 고 재현성 및 고 분해성의 결과를 얻을 수 있다.
도전성 필름 접합체
본 발명은 전지의 안전성을 확보할 수 있는 전극용 집전체로 사용될 수 있는 도전성 필름 접합체에 관한 것으로, 본 발명의 도전성 필름 접합체는 2장 이상의 도전성 필름이 적층되어 서로 결합되어 있는 것을 특징으로 한다.
상기 적층된 도전성 필름들은 접합부에 의해 서로 결합되어 있으며, 상기 접합부는, 상기 도전성 필름에 형성되어 있는 관통홀; 상기 도전성 필름의 관통홀을 통해 상기 2장 이상의 도전성 필름을 두께 방향으로 함께 관통한 뒤 고정되어 결합력을 부여하는 체결구; 및 상기 관통홀 및 상기 체결구 사이에 위치하여 전기 전도성을 향상시키기 위한 충진재를 포함하는 것이다. 이때 상기 충진재는 유동성이고, 50 cP 내지 22,000 cP의 점도를 갖는다.
상기 도전성 필름에 형성되어 있는 관통홀은 상기 체결구가 상기 도전성 필름을 관통하게 되는 홀(hole)로, 상기 체결구의 관통 전에 미리 홀을 형성하거나, 상기 체결구에 의해 상기 도전성 필름을 관통하는 과정에서 형성될 수도 있다.
상기 체결구는 상기 2장 이상의 도전성 필름을 두께 방향으로 압착하고 있는 것으로, 적층되어 있는 도전성 필름들을 압착하여 물리적으로 고정될 수 있도록 하고, 서로 접촉하며 전기적으로 연결될 수 있도록 하는 것이다. 상기 도전성 필름이 적층되어 있을 때, 상기 체결구는 상기 도전성 필름 적층물의 최상단면으로부터 최하단면까지 적층되어 있는 모든 도전성 필름들을 관통하며, 최소한 최상단면 및 최하단면과 고정되어 있을 수 있고 선택적으로 개재되어 있는 도전성 필름들과도 고정될 수 있다.
상기 체결구는 상기 도전성 필름 접합체에 포함된 도전성 필름들의 관통홀을 모두 통과할 수 있고, 이로써 상기 도전성 필름 접합체를 구성하는 도전성 필름들이 상기 체결구에 의해 서로 묶여 있을 수 있고, 상기 도전성 필름 접합체의 최상단면 및 최하단면을 이루는 도전성 필름과 상기 체결구가 고정되면서 그 사이에 개재되어 있는 도전성 필름들은 상기 최상단면과 최하단면 사이에 압착되어 있는 형태가 될 수 있다. 이를 통해, 상기 도전성 필름 접합체를 구성하고 있는 도전성 필름들이 서로 물리적으로 고정되면서도 전기적으로 접촉될 수 있다.
상기 체결구는 도전성의 금속 재질로 이루어진 것일 수 있고, 상기 체결구를 통해서도 상기 도전성 필름 간의 전기적 전도성을 제공할 수 있다. 이와 같이 상기 2장 이상의 도전성 필름을 상기 체결구를 통해 물리적으로 고정함으로써 전기 전도성을 띄는 물질들 간에 접촉이 이루어지므로 도전성 필름 접합체 전체에 전기 전도 채널의 형성이 가능하다.
그러나, 상기 체결구를 이용한 고정은, 상기 도전성 필름 접합체에 포함되어 있는 도전성 필름들 사이 및 상기 도전성 필름과 체결구 사이에 서로 용접되어 고정된 것은 아니므로, 이들 간에 유격이 있거나, 계면 저항 등이 발생하면서 효과적인 전기 전도 채널이 형성되지 못할 수 있다.
상기 충진재는 상기 체결구 만을 이용한 고정이 나타낼 수 있는 단점을 보완하기 위해 사용될 수 있는 것으로, 상기 도전성 필름과 체결구 사이의 유격을 메우고, 도전성 필름과 체결구 사이의 결합을 강화하며, 계면 저항을 최소화하여 상기 전기 전도 채널이 효과적으로 형성되도록 할 수 있다. 상기 충진재는 상기 도전성 필름과 상기 체결구 사이에 위치하거나, 상기 도전성 필름과 상기 체결구를 피복할 수 있고, 상기 도전성 필름과 상기 체결구 사이에 위치하면서 동시에 이들을 피복하면서 전기 전도성을 제공하고, 결합 강화 효과를 제공할 수 있다. 이에 따라 상기 도전성 필름과 체결구 간에 전기 전도 채널이 형성되면, 상기 도전성 필름 접합체에 포함되어 있는 적층된 도전성 필름들 사이에도 효과적으로 전기 전도 채널이 형성될 수 있다.
상기 도전성 필름은 기재층의 일면 또는 양면에 전도성을 갖는 전도성층이 형성되어 있는 박막인 필름일 수 있다.
상기 기재층은 수지 필름일 수 있고, 상기 수지 필름은 예컨대 폴리에틸렌(PE: polyethylene), 폴리프로필렌(PP: polypropylene), 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT: Polybutylene terephthalate), 폴리이미드(PI: Polyimide) 또는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET:polyethylene terephthalate) 등의 고분자 소재의 수지 필름일 수 있고, 구체적으로 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름일 수 있다. 상기 기재층은 전지의 단락에 의한 열 발생시 녹으며 급격한 전류의 발생을 방해할 수 있으므로 전지의 안정성을 향상시킬 수 있다.
상기 기재층의 두께는 1 ㎛ 내지 50 ㎛의 두께를 가질 수 있고, 구체적으로 1 내지 30 ㎛, 더욱 구체적으로 1 내지 10 ㎛일 수 있다. 상기 기재층이 상기 두께 범위를 만족할 경우, 도전성 필름 접합체가 집전체로 사용될 경우 금속 포일 집전체에 비해 얇은 두께와 가벼운 무게를 제공하면서도 적절한 안전성을 확보할 수 있다.
상기 전도성 층은 상기 기재층의 일면 또는 양면에 라미네이트, 도포, 코팅, 증착, 압착, 압축 또는 이들의 조합 등의 방법에 의해 형성된 전기 전도성을 나타내는 층일 수 있다. 상기 전도성 층은 알루미늄, 구리, 스테인리스 스틸, 인듐, 티탄, 주석, 니켈, 소성 탄소, 철, 텅스텐, 크롬, 코발트, 금, 및 은으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종을 포함할 수 있고, 구체적으로 알루미늄 포일일 수 있다. 상기 전도성 층의 형성을 위한 소재는 도전성 필름 접합체를 집전제로 사용시, 상기 집전체가 적용된 이차 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 높은 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되지 않는다.
상기 전도성 층의 두께는 1 ㎛ 내지 20 ㎛일 수 있고, 구체적으로 1 ㎛ 내지 15 ㎛일 수 있으며, 더욱 구체적으로 1 ㎛ 내지 10 ㎛일 수 있다. 상기 전도성 층의 두께는 도전성 필름 접합체가 집전체로 적용되는 전극의 전류량을 고려하여 상기 범위 내에서 조절될 수 있다.
본 발명의 일례에 있어서, 상기 전도성 층은 금속 박막층일 수 있다.
또한, 본 발명의 일례에 있어서, 상기 도전성 필름은 수지 필름의 양면에 각각 금속 박막층이 형성되어 있는 금속화 필름일 수 있고, 상기 도전성 필름의 금속 박막층은 각각 1 ㎛ 내지 20 ㎛의 두께를 가질 수 있고, 구체적으로 그 두께는 1 ㎛ 내지 15 ㎛일 수 있으며, 더욱 구체적으로 1 ㎛ 내지 10 ㎛일 수 있다.
상기 체결구는 상기 체결구가 관통하는 적층된 도전성 필름의 최상단에 고정될 수 있는 몸체와 상기 적층된 도전성 필름을 관통하는 관통자를 포함할 수 있고, 선택적으로 상기 관통자가 상기 적층된 도전성 필름의 최하단에 고정될 수 있도록 하는 고정부를 포함할 수 있다. 상기 체결구는 상기 관통자를 1개 또는 2개 이상 포함할 수 있다. 상기 체결구가 관통자를 1개 포함할 경우 일단은 관통자 타단은 몸체로 이루어져 있을 수 있고, 상기 체결구가 관통자를 2개 포함할 경우 체결구의 일단 및 타단에 관통자가 형성되어 있고, 상기 관통자가 몸체에 의해 연결되어 있는 형태일 수 있으며, 상기 체결구가 3개 이상의 관통자를 포함할 경우, 몸체에 3개 이상의 관통자가 연결되어 있는 형태일 수 있다. 본 발명의 일례에 있어서, 상기 체결구는 리벳 형상, 또는 'ㄷ' 형상인 스테이플 형상일 수 있고, 구체적으로 스테이플 형상일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 도전성 필름에는 상기 체결구의 2개의 관통자가 통과되는 2개의 관통홀이 포함될 수 있다. 하나의 도전성 필름에 형성된 2개의 관통홀을 제1 관통홀 및 제2 관통홀로 구분할 때, 적층되어 있는 도전성 필름들에 형성된 제1 관통홀 및 제2 관통홀은 각각 서로 연통하고 있을 수 있다. 상기 제1 관통홀 및 제2 관통홀은 하나의 체결구에 의해 연결될 수 있고, 상기 제1 관통홀 및 제2 관통홀은 예컨대 스테이플 형상인 체결구를 사용하여 연결될 수 있다. 예컨대, 상기 체결구가 스테이플 형상일 경우, 상기 체결구의 일단은 상기 제1 관통홀들을 관통하고 있고, 상기 체결구의 타단은 상기 제2 관통홀들을 관통하고 있을 수 있으며, 상기 체결구의 일단과 타단은 체결부의 몸체에 의해 연결되어 도전성 필름의 최상단면과 평행하게 위치할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 접합부는 하나의 연통된 관통홀, 상기 관통홀을 관통한 체결구 및 관통홀 및 상기 체결구 사이에 위치하는 충진재를 포함하는 것으로, 상기 도전성 필름 접합체는 상기 접합부를 1개 내지 10개, 구체적으로 2개 내지 10개 포함할 수 있다. 예컨대, 상기 도전성 필름 접합체가 접합부를 2개 포함할 경우, 상기 관통홀은 2개 포함될 수 있고, 상기 체결구는 1개 또는 2개 포함될 수 있다.
상기 충진재는 상기 관통홀 및 상기 체결구 사이에 위치하면서, 추가로 상기 관통홀 및 상기 관통홀을 관통한 체결구를 피복하여 추가적인 전기전도성과 결합력을 부여할 수 있다. 상기 충진재는 50 cP 내지 22,000 cP의 점도를 나타내는 유동성 물질일 수 있고, 상기 충진재가 유동성을 가지므로 상기 관통홀 및 상기 체결구 사이에 용이하게 침투될 수 있다.
상기 충진재는 도전성 물질을 포함하는 용액 또는 페이스트일 수 있고, 수계 바인더, 도전성 금속 나노 입자 및 지방족 디올 화합물을 포함할 수 있다.
상기 수계 바인더는 예컨대 카르복시메틸셀룰로오스, 아크릴로나이트릴-부타디엔 고무, 아크릴 고무, 스티렌-부타디엔 고무, 아크릴레이티드 스티렌-부타디엔 고무, 폴리비닐알콜, 폴리아크릴산 나트륨, 프로필렌과 탄소수 2 내지 8의 올레핀의 중합체, 및 (메타)아크릴산과 (메타)아크릴산알킬에스테르의 공중합체로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다.
상기 지방족 디올 화합물은 예컨대 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 1,2-프로판디올, 1,3-프로판디올, 및 1,4-부탄디올로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있고, 구체적으로 에틸렌글리콜일 수 있다.
상기 도전성 물질은 주석(Sn), 인듐(In), 비스무트(Bi), 은(Ag), 구리(Cu), 금(Au), 팔라듐(Pd), 아연(Zn), 니켈(Ni), 납(Pb), 카드뮴(Cd), 갈륨(Ga) 및 백금(Pt), 탈륨(Tl) 등의 금속, 또는 이들 금속의 합금일 수 있고, 구체적으로 은 또는 은을 포함하는 합금일 수 있다. 은의 전기 전도율은 다른 금속과 비교하여 높으므로, 도전성 물질로 은을 사용함으로써, 상기 충진재가 보다 높은 전기 전도성을 제공할 수 있다.
상기 도전성 물질의 형상은 특별히 한정되지 않으며 구상, 입상, 플레이크상, 또는 인편상일 수 있다.
상기 도전성 물질은 150 nm 이하의 평균입경(D50)을 가질 수 있고, 구체적으로 10 nm 내지 150 nm, 10 nm 내지 130 nm, 더욱 구체적으로 30 nm 내지 90 nm의 평균입경(D50)을 가질 수 있다. 상기 충진재가 상기 평균입경 범위의 도전성 물질을 포함할 경우, 상기 충진재가 상기 관통홀과 상기 체결구 사이에 적절하고도 균일하게 도포되어 우수한 전기 전도성을 제공할 수 있다.
상기 충진재는 50 cP 내지 22,000 cP의 점도를 나타내는 유동성 물질이고, 상기 충진재의 점도는 구체적으로 50 cP 내지 21,000 cP, 더욱 구체적으로 70 cP 내지 20,500 cP일 수 있다. 상기 충진재의 점도는 상기 충진재의 사용 목적에 따라 상기 점도 범위 내에서 적절히 조절될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 충진재가 침투되기 어려운 부위에 침투될 필요가 있거나 취급의 용이성이 필요할 경우에는 낮은 점도를 갖도록 조절될 수 있고, 상기 충진재가 많은 양 사용될 필요가 있을 경우에는 충진재가 흐르지 않고 도포된 부위에 일정량 모여 있을 수 있도록 높은 점도를 갖도록 조절될 수 있다.
상기 충진재가 낮은 점도를 갖도록 조절될 경우, 상기 충진재는 전도성 잉크일 수 있고, 이때 상기 전도성 잉크의 점도는 50 cP 내지 300 cP, 구체적으로 50 cP 내지 250 cP, 더욱 구체적으로 70 cP 내지 200 cP일 수 있다. 상기 전도성 잉크가 상기 점도 범위를 가질 경우, 상기 전도성 잉크가 흐르지 않으면서도 우수한 취급성을 발휘할 수 있고, 상기 관통홀과 상기 체결구 사이의 간격이 좁은 경우에도 적절히 상기 충진재가 침투될 수 있다. 구체적으로, 상기 전도성 잉크는 상기 도전성 필름이 수지 필름의 양면에 각각 구리 박막층이 형성되어 있는 금속화 필름일 경우 더욱 효과적으로 적용될 수 있다.
상기 충진재가 높은 점도를 갖도록 조절될 경우, 상기 충진재는 전도성 페이스트일 수 있고, 이때 상기 전도성 페이스트의 점도는 18,000 cP 내지 22,000 cP, 구체적으로 19,000 cP 내지 21,000 cP, 더욱 구체적으로 19,500 cP 내지 20,500 cP일 수 있다. 상기 전도성 페이스트가 상기 점도 범위를 가질 경우, 상기 전도성 페이스트가 유동성을 가져 적절한 수준의 취급성을 가지면서도, 다량의 전도성 페이스트가 뭉쳐 있을 수 있도록 하여, 다량의 충진재의 도포가 필요한 부분에 적절히 적용될 수 있다. 구체적으로, 상기 전도성 페이스트는 상기 도전성 필름이 수지 필름의 양면에 각각 알루미늄 박막층이 형성되어 있는 금속화 필름일 경우 더욱 효과적으로 적용될 수 있다.
본 발명에 따른 도전성 필름 접합체는 집전체용 금속화 박막으로 적용될 수 있다. 상기 집전체는 전기 화학 소자의 전극의 집전체로 사용될 수 있고, 구체적으로 리튬 이차전지의 전극의 집전체로 사용될 수 있으며, 예컨대 상기 집전체는 상기 리튬 이차전지의 양극 집전체일 수 있다.
이에 따라, 본 발명의 다른 일 구현예에 따르면, 상기 리튬 이차전지용 전극, 상기 전극을 포함하는 리튬 이차전지, 상기 리튬 이차전지를 단위 셀로 포함하는 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩이 제공될 수 있다.
도전성 필름 접합체의 제조방법
본 발명에 따른 도전성 필름 접합체는 (1) 2장 이상의 도전성 필름을 적층시키는 단계; (2) 상기 적층된 2장 이상의 도전성 필름을 결합시키기 위한 체결구를 설치하기 위한 관통홀의 타공 위치를 설정하는 단계; 및 (3) 상기 관통홀을 통해 상기 체결구를 관통시키고 고정하여 접합부를 형성하는 단계를 포함하고, 상기 단계 (3)의 수행 전, 수행 후, 또는 상기 단계 (3)의 수행 전후 모두에 상기 관통홀의 타공 위치를 중심으로 전기 전도성을 향상시키기 위한 충진재를 도포하는 과정이 수행되는 도전성 필름 접합체의 제조방법에 의해 제조될 수 있다.
본 발명에 따른 도전성 필름 접합체의 제조를 위해 우선 단계 (1)에서는 상기 도전성 필름 접합체에 포함되는 2장 이상의 도전성 필름을 적층시키는 과정이 수행된다. 상기 2장 이상의 도전성 필름을 적층시키는 과정은 상기 도전성 필름의 고정을 위한 별도의 수단 없이 단순히 상기 도전성 필름을 적층시키는 방법에 의해 수행될 수 있다.
상기 단계 (1)에서의 적층만으로는 상기 도전성 필름간에 압착이 수행되지 않으며, 상기 도전성 필름간 에는 유격을 가지고 있을 수 있다.
단계 (1)을 통해 2장 이상의 도전성 필름의 적층이 이루어지면, 단계 (2)에서는 상기 적층된 2장 이상의 도전성 필름을 결합시키기 위한 체결구를 설치하기 위한 관통홀의 타공 위치를 설정하게 된다. 상기 관통홀의 타공 위치는 상기 체결구가 상기 2장 이상의 도전성 필름을 두께 방향으로 관통하게 되는 위치이다.
단계 (2)를 통해 도전성 필름을 관통할 관통홀의 타공 위치가 설정되면, 단계 (3)에서는 상기 관통홀을 통해 상기 체결구를 관통시키고 고정하여 접합부를 형성하게 된다.
상기 단계 (3)에서는 상기 체결구를 관통시키고 고정하면서 상기 적층된 도전성 필름을 두께 방향으로 압착하여 상기 적층된 도전성 필름들간에 포함되어 있을 수 있는 유격이 제거되며, 밀접한 도전성 필름들간에 전기 전도 채널이 효과적으로 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 도전성 필름 접합체의 제조방법의 일 실시예에 있어서, 상기 관통홀의 타공 위치가 설정된 후, 상기 관통홀을 형성하기 위한 별도의 과정이 수행되지 않고, 상기 체결구를 상기 타공 위치를 통해 압력을 가해 관통시키며 상기 체결구가 통과한 위치가 곧 관통홀이 되도록 할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 도전성 필름 접합체의 제조방법의 일 실시예에 있어서, 상기 관통홀의 타공 위치가 설정된 후, 상기 적층된 도전성 필름의 두께 방향으로 상기 체결구를 통과시키기 위한 관통홀을 형성시킨 다음, 상기 체결구를 관통시킬 수 있다.
본 발명의 도전성 필름 접합체의 제조방법은 상기 단계 (3)의 상기 관통홀을 통해 상기 체결구를 관통시키기 전, 상기 단계 (3)의 상기 관통홀을 통해 상기 체결구를 관통시킨 후, 또는 상기 단계 (3)의 상기 관통홀을 통해 상기 체결구를 관통시키기 전과 후 모두에 있어서 상기 관통홀의 타공 위치를 중심으로 전기 전도성을 향상시키기 위한 충진재를 도포하는 과정이 수행될 수 있다.
본 발명에 따른 도전성 필름 접합체의 제조방법의 일 실시예에 있어서, 상기 단계 (3)의 상기 관통홀을 통해 상기 체결구를 관통시키기 전, 상기 충진재를 상기 관통홀의 타공 위치를 중심으로 먼저 도포하는 과정이 수행될 경우, 상기 충진재는 상기 체결구에 의해 적층된 도전성 필름들의 연통된 관통홀을 따라 밀려들어가면서 상기 관통홀과 상기 체결구간에 발생될 수 있는 유격을 메울 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 도전성 필름 접합체의 제조방법의 일 실시예에 있어서, 상기 단계 (3)의 상기 관통홀을 통해 상기 체결구를 관통시킨 후, 상기 충진재를 상기 관통홀의 타공 위치를 중심으로 도포하는 과정이 수행될 경우, 상기 충진재는 상기 체결구와 상기 적층된 도전성 필름들의 연통된 관통홀에 있을 수 있는 유격을 따라 흘러 들어가며 상기 유격을 메울 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 도전성 필름 접합체의 제조방법은 상기 충진재를 추가로 도포하여 상기 관통홀 및 상기 관통홀을 관통한 체결구를 피복하는 과정이 추가로 수행될 수 있다.
상기 단계 (2), 단계 (3), 및 상기 충진재를 도포하는 전체 과정을 통하여 전술한 도전성 필름 접합체의 접합부를 형성할 수 있고, 상기 단계 (2), 단계 (3), 및 상기 충진재를 도포하는 전체 과정은 2회 내지 10회 반복 수행될 수 있다.
상기 충진재의 도포 후, 선택적으로 상기 충진재의 건조 과정이 수행될 수 있으며, 예컨대 IR 램프 등을 통하여 상기 충진재를 건조하는 과정이 수행될 수 있다. 상기 건조 과정을 통하여 상기 충진재의 경화가 수행될 수 있고, 구체적으로 상기 도전성 필름 접합체의 외부 표면에 노출된 충진재의 경화 또는 건조가 수행될 수 있다. 상기 건조 과정은 예컨대 30분 내지 2시간 수행될 수 있고, 외부 표면에 노출된 충진재가 경화 또는 건조되기에 충분한 시간 동안 수행될 수 있다.
이하 본 발명에 따른 도전성 필름 접합체의 제조방법을 도면을 이용하여 설명하지만 상기 도면은 본 발명의 제조방법을 예시하기 위한 것일 뿐 이에 한정되는 것은 아니다.
도 1에는 본 발명의 도전성 필름 접합체의 제조방법의 일 실시예가 도시되어 있다. 도 1을 참조하면, 수지 필름(11)의 양면에 각각 금속 박막층(12, 13)이 형성되어 있는 도전성 필름(10)을 적층시킨 후(도 1의 (a)), 적층된 도전성 필름(10)을 결합시키기 위한 체결구(31)를 설치하기 위한 관통홀의 타공 위치를 설정하여 이를 중심으로 충진재(40)의 도포가 수행된다(도 1의 (b)). 충진재(40) 도포가 수행된 설정된 타공 위치의 관통홀(14)을 통해 체결구(31)를 관통시키고 고정부(32)와 고정하며 도전성 필름(10)들을 압착하면서 도전성 필름(10) 사이의 유격, 간격(20)을 제거하면서 도전성 필름(10)들이 두께 방향으로 압착 고정되도록 하여 도전성 필름 접합체를 제조할 수 있고, 도전성 필름 접합체의 접합부(100)가 형성될 수 있다(도 1의 (c)). 설정된 타공 위치에 형성되는 관통홀(14)은 체결구(31)가 도전성 필름(10)을 통과하면서 형성할 수 있고, 충진재(40)는 체결구(31)가 도전성 필름(10)에 관통홀(14)을 형성하는 과정에서 밀려들어가 관통홀(14)과 체결구(31) 사이, 및 관통홀(14)과 체결부에 포함되는 고정부(32) 사이에 위치하며 유격을 메우고 전기 전도 채널을 형성할 수 있다.
도 2에는 본 발명의 도전성 필름 접합체의 제조방법의 다른 일 실시예가 도시되어 있다.
도 2를 참조하면, 도전성 필름(10)을 적층시킨 후, 적층된 도전성 필름(10)을 결합시키기 위한 체결구(31)를 설치하기 위한 관통홀의 타공 위치를 설정한 다음, 체결구(31)를 이용하여 도전성 필름(10)을 관통시켜 관통홀(14)을 형성하면서 도전성 필름(10)을 압착시켜 유격, 간격(20)을 제거하여 고정부(32)와 고정하게 된다(도 1의 (a) 및 (b)). 이와 같이, 체결구(31)를 통해 관통홀(14)을 형성하면서 도전성 필름(10)을 압착시켜 도전성 필름(10)을 고정시킬 경우, 도전성 필름(10)의 관통홀(14)과 체결구(31) 사이, 및 관통홀(14)과 체결구에 포함되는 고정부(32) 사이에 유격(21)이 발생될 수 있다(도 1의 (b)). 따라서, 체결구(31)를 통해 도전성 필름(10)을 압착시켜 도전성 필름(10)을 고정시킨 후, 충진재(40)을 도포하여 도전성 필름(10)의 관통홀(14)과 체결구(31) 사이, 및 관통홀(14)과 체결구에 포함되는 고정부(32) 사이의 유격(21)을 충진재(40)가 메꾸며 위치하도록 하여 전기 전도 채널을 형성하도록 할 수 있다.
이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시예 및 실험예를 들어 더욱 상세하게 설명하나, 본 발명이 이들 실시예 및 실험예에 의해 제한되는 것은 아니다. 본 발명에 따른 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.
제조예 1
에틸렌 글리콜에 폴리비닐피롤리돈(K15)을 혼합한 다음, 이에 평균입경(D50) 90 nm의 은 나노 입자를 첨가하여 균일하게 혼합한 후, 에틸렌 글리콜을 추가로 첨가하며 은 나노 입자의 함량 및 나노 전도성 잉크의 점도를 조절하여, 20 중량%의 은 나노 입자를 포함하고 점도 90 cP인 은 나노 전도성 잉크를 제조하였다.
제조예 2
에틸렌 글리콜에 폴리비닐피롤리돈(K30)을 혼합한 다음, 이에 평균입경(D50) 90 nm의 은 나노 입자를 첨가하여 균일하게 혼합한 후, 에틸렌 글리콜을 추가로 첨가하며 은 나노 입자의 함량 및 나노 전도성 잉크의 점도를 조절하여, 20 중량%의 은 나노 입자를 포함하고, 점도 20,000 cP인 은 나노 전도성 페이스트를 제조하였다.
실시예 1
길이 2 cm, 폭 1.1 cm, 두께 50 ㎛의 PET 필름의 양면에 각각 10 ㎛의 두께의 알루미늄 포일이 합지되어 있는 도전성 필름(soteria사제) 10장을 준비하여 두께 방향으로 적층하였다, 적층된 도전성 필름의 상단면에 길이 방향으로 1.2 cm 간격으로 한쌍의 관통홀 위치를 설정하고, 설정된 관통홀 위치에 상기 제조예 1에서 제조된 점도 90 cP의 은 나노 전도성 잉크를 점 도포하였다(도 3의 (a)).
상기 은 나노 전도성 잉크가 점 도포된 한쌍의 관통홀 위치에 1개의 스테이플 형상의 리벳(체결구)을 관통시켜 고정하였다(도 3의 (b)).
상기 도전성 필름의 상단면에 남아있는 은 나노 전도성 잉크를 근적외선 램프를 1시간 동안 조사하여 건조시켜 도전성 필름 접합체를 제조하였다(도 3의 (c)).
실시예 2
제조예 1에서 제조된 은 나노 전도성 잉크를 대신하여 제조예 2에서 제조된 점도 20,000 cP의 은 나노 전도성 페이스트를 사용하고, 은 나노 전도성 잉크의 점 도포량에 비해 5배의 부피량을 점 도포 한 것을 제외하고는(도 4의 (a) 및 (b)), 상기 실시예 1과 마찬가지의 방법으로 도전성 필름 접합체를 제조하였다(도 4).
실시예 3
1.2 cm 간격으로 설정된 한쌍의 관통홀 위치를 기준으로 상기 도전성 필름의 폭 방향으로 각각 0.35 cm 떨어진 위치에 한쌍씩의 관통홀을 설정하여 적층된 도전성 필름 상단면에 총 3쌍의 관통홀 위치를 설정한 후, 상기 설정된 위치에 모두 상기 제조예 1에서 제조된 점도 90 cP의 은 나노 전도성 잉크를 점 도포하고, 3개의 스테이플 형상의 리벳을 관통시킨 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 마찬가지의 방법으로 도전성 필름 접합체를 제조하였다(도 5).
실시예 4
제조예 1에서 제조된 은 나노 전도성 잉크를 대신하여 제조예 2에서 제조된 점도 20,000 cP의 은 나노 전도성 페이스트를 사용하고, 은 나노 전도성 잉크의 점 도포량에 비해 5배의 부피량을 점 도포 한 것을 제외하고는, 상기 실시예 3과 마찬가지의 방법으로 도전성 필름 접합체를 제조하였다.
제조된 도전성 필름 접합체를 도 6에 나타내었다.
실시예 5 내지 8
도전성 필름으로서, PET 필름의 양면에 알루미늄 포일이 합지되어 있는 도전성 필름을 대신하여, 길이 2 cm, 폭 1.1 cm, 두께 50 ㎛의 PET 필름의 양면에 각각 10 ㎛의 두께의 구리 포일이 합지되어 있는 도전성 필름(soteria사제)을 사용한 것을 제외하고는, 각각 상기 실시예 1 내지 4와 마찬가지의 방법으로 도전성 필름 접합체를 제조하였다.
제조된 도전성 필름 접합체를 도 7 내지 10에 나타내었다.
비교예 1
상기 실시예 1에서 은 나노 전도성 잉크의 도포를 수행하지 않고 리벳만을 이용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 마찬가지의 방법으로 도전성 필름 접합체를 제조하였다.
비교예 2
상기 실시예 3에서 은 나노 전도성 잉크의 도포를 수행하지 않고 리벳만을 이용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 3과 마찬가지의 방법으로 도전성 필름 접합체를 제조하였다.
비교예 3
상기 실시예 1에서 도전성 필름으로서, PET 필름의 양면에 알루미늄 포일이 합지되어 있는 도전성 필름을 대신하여, 길이 2 cm, 폭 1.1 cm, 두께 50 ㎛의 PET 필름의 양면에 각각 10 ㎛의 두께의 구리 포일이 합지되어 있는 도전성 필름(soteria사제)을 사용하고, 은 나노 전도성 잉크의 도포를 수행하지 않고 리벳만을 이용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 마찬가지의 방법으로 도전성 필름 접합체를 제조하였다.
제조된 도전성 필름 접합체를 도 11에 나타내었다.
비교예 4
상기 실시예 3에서 도전성 필름으로서, PET 필름의 양면에 알루미늄 포일이 합지되어 있는 도전성 필름을 대신하여, 길이 2 cm, 폭 1.1 cm, 두께 50 ㎛의 PET 필름의 양면에 각각 10 ㎛의 두께의 구리 포일이 합지되어 있는 도전성 필름(soteria사제)을 사용하고, 은 나노 전도성 잉크의 도포를 수행하지 않고 리벳만을 이용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 3과 마찬가지의 방법으로 도전성 필름 접합체를 제조하였다.
제조된 도전성 필름 접합체를 도 12에 나타내었다.
실험예
실시예 1 내지 8, 및 비교예 1 내지 4에서 각각 제조된 도전성 필름 접합체에 대하여 멀티미터(fluke사 fluke-15B+)를 사용하여 저항 값을 측정하여 전기 전도도를 평가하였다.
도전성 필름 접합체의 최상단면에 대해 길이 방향으로 일단(측정 포인트 1)과 타단(측정 포인트 2)간의 저항을 측정하여 Top → Top (T to T) 전기 전도도를, 도전성 필름 접합체의 최상단면 일단과 적층된 5장째의 타단간의 저항 값을 측정하여 Top → Middle (T to M) 전기 전도도를, 도전성 필름 접합체의 최상단면 일단과 적층된 10장째의 타단간의 저항 값을 측정하여 Top → Bottom (T to B) 전기 전도도를 나타내었다. 저항 값을 측정할 때의 측정 포인트를 도 13에 나타내었으며, 저항 값 측정 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
| 측정 위치에 따른 저항 값 (Ω) | |||
| 측정 위치 | T to T | T to M | T to B |
| 실시예 1 | 0.8~1.4 | 2.8~5.2 | 3.1~3.8 |
| 실시예 2 | 0.7~1.0 | 1.1~1.5 | 0.9~1.6 |
| 실시예 3 | 0.6~0.7 | 1.9 | 1.5~1.6 |
| 실시예 4 | 0.5 | 0.7~0.8 | 1.5~1.6 |
| 실시예 5 | 0.3 | 0.6 | 0.5 |
| 실시예 6 | 0.3 | 0.5 | 0.7 |
| 실시예 7 | 0.3 | 0.4 | 0.6 |
| 실시예 8 | 0.3 | 0.3 | 0.4 |
| 비교예 1 | 0.7~1.2 | 9~22 | 10~50 |
| 비교예 2 | 0.6~0.8 | 4.5~8.7 | 1.6~1.7 |
| 비교예 3 | 0.2~0.3 | 0.5 | 0.6~1.0 |
| 비교예 4 | 0.3 | 0.3~0.4 | 0.5 |
실시예 1 및 2와 비교예 1은 알루미늄 포일이 합지되어 있는 금속화 필름을 포함하는 도전성 필름 접합체로서, 하나의 리벳이 적용된 것이다. 실시예 1 및 2와 비교예 1은 T to T 저항 값은 유사한 수준을 나타내었지만, 5장이 적층된 도전성 필름의 T to M 저항 값의 경우, 비교예 1에 비해 실시예 1 및 2의 경우 크게 감소된 값을 나타내었고, 저점도의 전도성 잉크가 적용된 실시예 1에 비해 고점도의 전도성 페이스트가 적용된 실시예 2의 저항 감소 정도가 더욱 컸다. 또한, 리벳만 적용된 비교예 1은 10장이 적층된 도전성 필름의 T to B 저항 값이 상기 T to M 저항 값에 비해 큰 범위를 나타내었지만, 실시예 1 및 2의 경우 T to M 저항 값과 유사한 수준을 나타내어 충진재의 적용을 통해 적층된 금속화 필름들간에 전기 전도 채널의 형성이 효과적으로 이루어졌음을 확인할 수 있었다.
한편, 실시예 3 및 4와 비교예 2는 알루미늄 포일이 합지되어 있는 금속화 필름을 포함하는 도전성 필름 접합체로서, 3개의 리벳이 적용된 것이다. 상기 비교예 1과 비교예 2의 저항 값을 비교하면 리벳의 추가 적용에 의해 저항이 크게 감소하였음을 확인할 수 있으며, 실시예 3 및 4 역시, 실시예 1 및 2에 비해 리벳의 추가 적용으로 저항 값이 감소하였음을 확인할 수 있었다.
비교예 2의 경우, 리벳만이 적용된 예로서 적층된 도전성 필름의 최상단과 최하단부는 중간에 개재된 도전성 필름에 비해 스테이플 형상인 리벳과의 접촉면이 크므로 리벳 수의 증가에 의하여도 T to B 저항 값은 감소될 수 있었지만, T to M 저항 값은 유격의 존재로 인한 전기 전도 채널 형성의 부족으로 저항 값 감소 정도가 부족하였다.
이에 비해, 실시예 3 및 4의 경우, 저점도의 전도성 잉크 및 고점도의 전도성 페이스트가 적용됨에 따라 T to M 저항 값도 효과적으로 감소되었으며, 저점도의 전도성 잉크가 적용된 실시예 3에 비해, 고점도의 전도성 페이스트가 적용된 실시예 4가 더욱 효과적으로 T to M 저항 값을 감소시킬 수 있었음을 확인할 수 있었다.
한편, 실시예 5 및 6과 비교예 3은 구리 포일이 합지되어 있는 금속화 필름을 포함하는 도전성 필름 접합체로서, 하나의 리벳이 적용된 것이다. 실시예 5 및 6과 비교예 3을 검토해보면, 모두 유사한 수준의 저항 값을 나타내고 있지만, 저점도의 전도성 잉크 및 고점도의 전도성 페이스트가 적용된 실시예 5 및 6의 경우 T to T, T to M, T to B에 걸쳐 보다 일정한 저항 값을 나타내어 낮은 저항 편차를 나타내었다. 또한, 구리 포일이 합지되어 있는 금속화 필름을 포함하는 도전성 필름 접합체에 3개의 리벳이 적용된 실시예 7 및 8과 비교예 4를 비교해 보면, 저점도의 전도성 잉크 및 고점도의 전도성 페이스트가 적용된 실시예 7 및 8의 경우 T to T, T to M, T to B에 걸쳐 보다 균일하고, 일정한 저항 값을 나타내며 낮은 저항 값을 나타내었음을 확인할 수 있었고, 이러한 효과는 고점도의 전도성 페이스트가 적용된 실시예 8에서 더욱 두드러짐을 확인할 수 있었다.
10: 도전성 필름
11: 수지 필름
12, 13: 금속 박막층 14: 관통홀
20: 간격 21: 유격
31: 체결구 32: 고정부
40: 충진재 100: 접합부
12, 13: 금속 박막층 14: 관통홀
20: 간격 21: 유격
31: 체결구 32: 고정부
40: 충진재 100: 접합부
Claims (16)
- 2장 이상의 도전성 필름이 적층되어 접합부에 의해 서로 결합되어 있는 도전성 필름 접합체로서,
상기 접합부는, 상기 도전성 필름에 형성되어 있는 관통홀; 상기 도전성 필름의 관통홀을 통해 상기 2장 이상의 도전성 필름을 두께 방향으로 함께 관통한 뒤 고정되어 결합력을 부여하는 체결구; 및 상기 관통홀 및 상기 체결구 사이에 위치하여 전기 전도성을 향상시키기 위한 충진재를 포함하고,
상기 충진재는 유동성이고, 90 cP 내지 22,000 cP의 점도를 갖는 도전성 필름 접합체.
- 제 1 항에 있어서,
상기 도전성 필름은 수지 필름의 양면에 각각 금속 박막층이 형성되어 있는 금속화 필름인 도전성 필름 접합체.
- 제 2 항에 있어서,
상기 도전성 필름의 금속 박막층은 각각 1 ㎛ 내지 20 ㎛의 두께를 가지는 도전성 필름 접합체.
- 제 1 항에 있어서,
상기 체결구는 상기 2장 이상의 도전성 필름을 두께 방향으로 압착하고 있는 도전성 필름 접합체.
- 제 1 항에 있어서,
상기 도전성 필름은 제1 관통홀 및 제2 관통홀을 포함하고, 상기 2장 이상의 도전성 필름들은 제1 관통홀 및 제2 관통홀들이 각각 서로 연통하고 있는 도전성 필름 접합체.
- 제 5 항에 있어서,
상기 제1 관통홀 및 제2 관통홀이 하나의 체결구에 의해 연결되어 있는 도전성 필름 접합체.
- 제 1 항에 있어서,
상기 체결구는 스테이플 형상인 도전성 필름 접합체.
- 제 1 항에 있어서,
상기 도전성 필름은 제1 관통홀 및 제2 관통홀을 포함하는 것이고,
상기 2장 이상의 도전성 필름의 제1 관통홀들 및 제2 관통홀들은 각각 서로 연통되고,
상기 체결구는 스테이플 형상이며, 상기 체결구의 일단은 상기 제1 관통홀들을 관통하고, 상기 체결구의 타단은 상기 제2 관통홀들을 관통하는 도전성 필름 접합체.
- 제 1 항에 있어서,
상기 도전성 필름 접합체는 상기 접합부를 2개 내지 10개 포함하는 도전성 필름 접합체.
- 제 1 항에 있어서,
상기 충진재가 추가로 상기 관통홀 및 상기 관통홀을 관통한 체결구를 피복하고 있는 도전성 필름 접합체.
- 제 1 항에 있어서,
상기 충진재는 수계 바인더, 150 nm 이하의 평균입경(D50)을 가지는 도전성 금속 나노 입자, 및 에틸렌 글리콜을 포함하는 도전성 필름 접합체.
- 제 1 항에 있어서,
상기 충진재는 전도성 잉크이고,
상기 전도성 잉크의 점도는 50 cP 내지 300 cP인 도전성 필름 접합체.
- 제 1 항에 있어서,
상기 충진재는 전도성 페이스트이고,
상기 전도성 페이스트의 점도는 18,000 cP 내지 22,000 cP인 도전성 필름 접합체.
- 제 1 항에 있어서, 상기 도전성 필름 접합체는 집전체용 금속화 박막인 도전성 필름 접합체.
- (1) 2장 이상의 도전성 필름을 적층시키는 단계;
(2) 상기 적층된 2장 이상의 도전성 필름을 결합시키기 위한 체결구를 설치하기 위한 관통홀의 타공 위치를 설정하는 단계; 및
(3) 상기 관통홀을 통해 상기 체결구를 관통시키고 고정하여 접합부를 형성하는 단계를 포함하고,
상기 단계 (3)의 수행 전, 수행 후, 또는 상기 단계 (3)의 수행 전후 모두에 상기 관통홀의 타공 위치를 중심으로 전기 전도성을 향상시키기 위한 충진재를 도포하는 과정이 수행되는, 도전성 필름 접합체의 제조방법.
- 제 15 항에 있어서,
상기 단계 (2), 단계 (3), 및 상기 충진재를 도포하는 전체 과정이 2회 내지 10회 반복 수행되는, 도전성 필름 접합체의 제조방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020230028564A KR20240135250A (ko) | 2023-03-03 | 2023-03-03 | 도전성 필름의 접합체 및 이의 제조방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020230028564A KR20240135250A (ko) | 2023-03-03 | 2023-03-03 | 도전성 필름의 접합체 및 이의 제조방법 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20240135250A true KR20240135250A (ko) | 2024-09-10 |
Family
ID=92758032
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020230028564A KR20240135250A (ko) | 2023-03-03 | 2023-03-03 | 도전성 필름의 접합체 및 이의 제조방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20240135250A (ko) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2021060742A1 (ko) | 2019-09-24 | 2021-04-01 | 주식회사 유앤에스에너지 | 양극 전극용 집전체 |
-
2023
- 2023-03-03 KR KR1020230028564A patent/KR20240135250A/ko unknown
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2021060742A1 (ko) | 2019-09-24 | 2021-04-01 | 주식회사 유앤에스에너지 | 양극 전극용 집전체 |
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