KR102205725B1 - 탄소 물질 코팅된 집전체의 제조방법, 그에 의해 제조된 탄소 물질 코팅된 집전체 및 탄소 물질 코팅된 집전체를 포함하는 에너지 저장 소자 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 탄소 물질 코팅된 집전체의 제조방법, 그에 의해 제조된 탄소 물질 코팅된 집전체 및 탄소 물질 코팅된 집전체를 포함하는 에너지 저장 소자에 관한 것으로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소 물질 코팅된 집전체의 제조방법은, 집전체 상에 탄소물질을 코팅하는 단계; 금속 메쉬를 이용하여 상기 탄소물질 코팅된 집전체 상에 패턴이 형성되도록 롤 프레스하는 단계; 및 상기 금속 메쉬를 제거하는 단계;를 포함한다.
Description
본 발명은 탄소 물질 코팅된 집전체의 제조방법, 그에 의해 제조된 탄소 물질 코팅된 집전체 및 탄소 물질 코팅된 집전체를 포함하는 에너지 저장 소자에 관한 것이다.
유가 상승 및 지구 온난화 문제로 인하여 대체 에너지에 분야에 대한 기술이 관심을 끌고 있으며, 전기자동차, 전기오토바이 등과 같은 고출력을 요구하는 에너지 저장 소자들이 개발됨에 따라 이들의 동력원인 에너지 저장 장치에 대한 관심이 급증하고 있다. 그 중에서 리튬이온 2차 전지를 선두로 슈퍼 커패시터와 함께 에너지 저장 소자의 기술이 급속히 발전하여 왔다.
이처럼 리튬 이차전지에 대한 수요가 증가함에 따라 리튬 이차전지의 성능 향상에 대한 관심이 높아지고 있다. 리튬 이차전지의 성능 중 고용량(High-energy type) 및 고출력(High-power type)이 동시에 가능하도록 하려는 연구가 진행되고 있다.
집전체는 리튬 이차전지 및 슈퍼커패시터와 같은 에너지 저장 소자에 사용되는 부품으로 실제 적극 소재가 로딩되는 부분이다.
그러나, 충/방전 과정 중에 집전체가 전기화학 반응에 의해 산화되어 전극이 파손되는 문제가 있다.
따라서, 이를 해결하기 위한 방법으로 집전체의 표면 조도를 향상시키고 표면 산화 방지막을 도입하는 연구가 필요한 실정이다.
지금까지 전극 소재 관점에서의 연구들은 많이 진행되었으나 집전체에 대한 연구는 미흡한 상태이다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 집전체 표면에 산화 방지막을 도입하고 표면 조도를 향상시키는 패턴을 쉽게 형성할 수 있는 탄소 물질 코팅된 집전체의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 집전체와 전극 활물질과의 접촉면적을 효과적으로 증가시켜 탈리현상을 방지하고, 물리적/화학적 안정성이 우수한 탄소 물질 코팅된 집전체를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 집전체와 전극 활물질의 접촉 면적을 증가시킴으로써 전지의 고출력, 고용량 및 용량 유지율 향상이 가능한 에너지 저장 소자를 제공하는 것이다.
그러나, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 것들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 해당 분야 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 탄소 물질 코팅된 집전체의 제조방법은, 집전체 상에 탄소물질을 코팅하는 단계; 금속 메쉬를 이용하여 상기 탄소물질 코팅된 집전체 상에 패턴이 형성되도록 롤 프레스하는 단계; 및 상기 금속 메쉬를 제거하는 단계;를 포함한다.
일 실시형태에 있어서, 상기 집전체 상에 탄소물질을 코팅하는 단계는 상기 집전체를 상기 탄소물질을 포함하는 용액에 딥코팅, 스프레이코팅, 스핀코팅, 스크린코팅, 잉크젯프린팅, 패드프린팅, 나이프코팅, 키스코팅 및 그라비아코팅으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나의 방법으로 코팅하는 것일 수 있다.
일 실시형태에 있어서, 상기 탄소물질은, 그래핀, 카본 블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 탄소 섬유 및 탄소나노튜브로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다.
일 실시형태에 있어서, 상기 집전체는, 구리; 알루미늄; 스테인리스 스틸; 니켈; 티탄, 소성탄소; 카본, 니켈, 티탄 또는 은으로 표면 처리된 스테인리스 스틸; 알루미늄-카드뮴 합금; 도전재로 표면 처리된 비전도성 고분자; 니켈, 알루미늄, 금, 은, 팔라듐/은, 크롬, 탄탈륨, 구리, 바륨 또는 ITO를 포함하는 금속분말을 포함하는 금속 페이스트; 흑연, 카본블랙 또는 탄소나노튜브를 포함하는 탄소 분말; 또는 전도성 고분자;를 포함하는 것일 수 있다.
일 실시형태에 있어서, 상기 금속 메쉬를 이용하여 상기 탄소 물질 코팅된 집전체 상에 패턴이 형성되도록 롤 프레스하는 단계는, 서로 마주하는 제1 롤과 제2 롤을 가지고, 상기 탄소 물질 코팅된 집전체 상에 금속 메쉬를 상기 제1 롤과 제2 롤 사이로 통과시키면서 가압하는 프레싱 롤에 의해 100 psi 내지 2000 psi의 압력, 20 ℃ 내지 200 ℃의 온도 및 0.1 m/min 내지 3 m/min의 이동 속도 하에서의 롤 프레스하여 상기 탄소 물질 코팅된 집전체 상에 패턴을 형성하는 것일 수 있다.
일 실시형태에 있어서, 상기 금속 메쉬는, 은(Ag), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 금(Au), 니켈(Ni), 티타늄(Ti), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 크롬(Cr) 및 백금(Pt)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다.
일 실시형태에 있어서, 상기 금속 메쉬는, 스트라이프, 웨이브, 원형, 사각형, 삼각형, 오각형 및 육각형으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나의 형상을 포함하는 패턴을 가지고, 상기 패턴의 크기는 50 ㎛ 내지 500 ㎛이고, 상기 패턴의 간격은 50 ㎛ 내지 300 ㎛인 것일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 탄소 물질 코팅된 집전체는, 일 실시예에 따른 탄소 물질 코팅된 집전체의 제조방법에 의해 제조된다.
일 실시형태에 있어서, 상기 탄소 물질 코팅된 집전체는, 스크래치 범위(scratech range) 3 mm, 스크래치 스피드(scratch speed 6) mm/min 및 로딩 속도(loading rate) 11960 N/min에서의 마이크로 스크래치 분석을 통해 3500 mN 이상의 접합력을 갖는 것일 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 에너지 저장 소자는, 일 실시예에 따른 탄소 물질 코팅된 집전체를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 탄소 물질 코팅된 집전체의 제조방법에 의하여 탄소 물질 코팅 및 집전체 표면 패터닝을 위한 압착 압력, 압착 시간을 최적화하여 탄소 코팅 속도 및 두께를 최적화할 수 있고, 탄소 물질이 집전체에 대하여 우수한 접착력을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 탄소 물질 코팅된 집전체는 전극 활물질과의 접촉면적을 효과적으로 증가시켜 탈리현상을 방지하고, 산화 및 부식을 방지할 수 있는 보호층으로 작용하여 물리적/화학적 안정성이 우수하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 저장 소자는 집전체와 전극 활물질의 접촉 면적을 증가시킴으로써 전지의 고출력, 고용량 및 용량 유지율 향상이 가능하다.
도 1 내지 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소 물질 코팅된 집전체의 제조방법을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예 1 및 실시예 2에 따른 탄소 물질 코팅된 Al 집전체 및 Cu 집전체의 표면 SEM 사진이다.
도 6은 실시예 1에 따른 Al 집전체 상에 코팅된 그래핀의 AFM 사진이다.
도 5는 본 발명의 실시예 1 및 실시예 2에 따른 탄소 물질 코팅된 Al 집전체 및 Cu 집전체의 표면 SEM 사진이다.
도 6은 실시예 1에 따른 Al 집전체 상에 코팅된 그래핀의 AFM 사진이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 용어들은 본 발명의 바람직한 실시예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하, 본 발명의 탄소 물질 코팅된 집전체의 제조방법, 그에 의해 제조된 탄소 물질 코팅된 집전체 및 탄소 물질 코팅된 집전체를 포함하는 에너지 저장 소자에 대하여 실시예 및 도면을 참조하여 구체적으로 설명하도록 한다. 그러나, 본 발명이 이러한 실시예 및 도면에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시예에 따른 탄소 물질 코팅된 집전체의 제조방법은, 집전체 상에 탄소물질을 코팅하는 단계; 금속 메쉬를 이용하여 상기 탄소물질 코팅된 집전체 상에 패턴이 형성되도록 롤 프레스하는 단계; 및 상기 금속 메쉬를 제거하는 단계;를 포함한다.
도 1 내지 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소 물질 코팅된 집전체의 제조방법을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 먼저, 집전체(110)를 준비한다.
일 실시형태에 있어서, 상기 집전체(110)는, 구리; 알루미늄; 스테인리스 스틸; 니켈; 티탄, 소성탄소; 카본, 니켈, 티탄 또는 은으로 표면 처리된 스테인리스 스틸; 알루미늄-카드뮴 합금; 도전재로 표면 처리된 비전도성 고분자; 니켈, 알루미늄, 금, 은, 팔라듐/은, 크롬, 탄탈륨, 구리, 바륨 또는 ITO를 포함하는 금속분말을 포함하는 금속 페이스트; 흑연, 카본블랙 또는 탄소나노튜브를 포함하는 탄소 분말; 또는 전도성 고분자;를 포함하는 것일 수 있다.
도 2를 참조하면, 먼저, 집전체(110) 상에 탄소물질(130)을 코팅 한다.
일 실시형태에 있어서, 상기 집전체 상에 탄소물질을 코팅하는 단계는 상기 집전체(110)를 상기 탄소물질(130)을 포함하는 용액(120)에 딥코팅, 스프레이코팅, 스핀코팅, 스크린코팅, 잉크젯프린팅, 패드프린팅, 나이프코팅, 키스코팅 및 그라비아코팅으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나의 방법으로 코팅하는 것일 수 있다.
일 실시형태에 있어서, 상기 탄소물질(130)은, 그래핀, 카본 블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 탄소 섬유 및 탄소나노튜브로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다.
일 실시형태에 있어서, 상기 탄소물질(130)을 포함하는 용액(120)의 용매는, 아세톤, 메틸에틸케톤, 메틸알콜, 에틸알콜, 이소프로필알콜, 부틸알콜, 에틸렌글라이콜, 폴리에틸렌글라이콜, 테트라하이드로푸란, 디메틸포름아미드, 디메틸아세트아마이드, N-메틸-2-피롤리돈, 헥산, 사이클로헥사논, 톨루엔, 클로로포름, 증류수, 디클로로벤젠, 디메틸벤젠, 트리메틸벤젠, 피리딘, 메틸나프탈렌, 니트로메탄, 아크릴로니트릴, 옥타데실아민, 아닐린 및 디메틸설폭사이드로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다.
일 실시형태에 있어서, 상기 코팅된 탄소물질(130)의 두께는 800 nm 내지 1100 nm인 것일 수 있다. 상기 코팅된 탄소물질(130)의 두께가 1500 nm 초과인 경우 전극 밀도가 낮아져 에너지 저장 용량이 감소하는 문제가 있을 수 있다.
일 실시형태에 있어서, 종래의 금속 상태의 집전체는 전기화학 반응 시 전해질 내에서 산화 및 부식되어 사이클 특성이 저하되는데 반해, 상기 탄소물질(130)이 상기 집전체(110) 상에 코팅되면서 집전체는 산화를 방지할 수 있고, 물리적/화학적 안정성을 가지게 할 수 있다.
도 3을 참조하면, 금속 메쉬(140)를 이용하여 상기 탄소물질 코팅된 집전체(100) 상에 패턴(160)이 형성되도록 롤 프레스한다.
일 실시형태에 있어서, 상기 금속 메쉬(140)를 이용하여 상기 탄소 물질 코팅된 집전체 상에 패턴이 형성되도록 롤 프레스하는 단계는, 서로 마주하는 제1 롤(150a)과 제2 롤(150b)을 가지고, 상기 탄소 물질 코팅된 집전체(100) 상에 금속 메쉬(140)를 상기 제1 롤(150a)과 제2 롤(150b) 사이로 통과시키면서 가압하는 프레싱 롤에 의해 패턴을 형성하는 것일 수 있다.
일 실시형태에 있어서, 제1 롤(150a)과 제2 롤(150b) 사이로 100 psi 내지 2000 psi의 압력, 20 ℃ 내지 200 ℃의 온도 및 0.1 m/min 내지 3 m/min의 이동 속도 하에서의 롤 프레스하여 상기 탄소 물질 코팅된 집전체 상에 패턴을 형성하는 것일 수 있다.
일 실시형태에 있어서, 프레싱 롤은, 탄소 물질(130)이 코팅되기 전의 집전체(110)를 가압하는 것보다, 표면에 탄소 물질(130)이 코팅된 집전체(110)를 가압하는 것이 바람직하다.
일 실시형태에 있어서, 상기 금속 메쉬(140)는, 은(Ag), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 금(Au), 니켈(Ni), 티타늄(Ti), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 크롬(Cr) 및 백금(Pt)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다.
일 실시형태에 있어서, 상기 금속 메쉬(140)는, 스트라이프, 웨이브, 원형, 사각형, 삼각형, 오각형 및 육각형으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나의 형상을 포함하는 패턴을 가지는 것일 수 있다.
일 실시형태에 있어서, 상기 금속 메쉬(140)의 패턴의 크기는 50 ㎛ 내지 500 ㎛인 것일 수 있다. 상기 금속 메쉬(140)의 패턴의 크기가 30 ㎛ 미만인 경우 패턴 효과가 미미한 문제가 있을 수 있고, 500 ㎛ 초과인 경우 집전체가 손상되는 문제가 있을 수 있다.
일 실시형태에 있어서, 상기 금속 메쉬(140)의 패턴의 간격은 50 ㎛ 내지 300 ㎛인 것일 수 있다. 상기 금속 메쉬(140)의 패턴의 간격이 50 ㎛ 미만인 경우 전극물질이 내부까지 고르게 코팅되지 않는 문제가 있을 수 있고, 300 ㎛ 초과인 경우 패턴 효과가 미미한 문제가 있을 수 있다.
일 실시형태에 있어서, 금속 매쉬(140)의 크기와 간격에 따라 미세 패턴 크기를 제어할 수 있다.
도 4를 참조하면, 상기 금속 메쉬(140)를 제거하여 패턴(160)이 형성된 탄소 물질 코팅된 집전체(100)를 제조한다.
일 실시형태에 있어서, 상기 패턴(160)이 형성된 탄소 물질 코팅된 집전체(100)는 표면의 패턴(160)으로 인해 집전체의 표면 조도를 향상시킬 수 있고, 전극과 전해질과의 접촉 면적을 증가시켜 소자의 등가 직렬 저항(ESR)을 낮출 수 있으며, 상승된 유효 용량을 구현할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 탄소 물질 코팅된 집전체의 제조방법에 의하여 탄소 물질 코팅 및 집전체 표면 패터닝을 위한 압착 압력, 압착 시간을 최적화하여 탄소 코팅 속도 및 두께를 최적화할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 탄소 물질 코팅된 집전체는, 일 실시예에 따른 탄소 물질 코팅된 집전체의 제조방법에 의해 제조된다.
일 실시형태에 있어서, 상기 탄소 물질 코팅된 집전체는, 마이크로 스크래치 분석을 통해 3500 mN 이상의 접합력 이상인 것일 수 있다.
일 실시형태에 있어서, 상기 탄소 물질 코팅된 집전체는, 상기 탄소 물질이 상기 집전체에 대하여 우수한 접착력을 갖는다. 상기 탄소 물질 코팅된 집전체는, 예를 들어, 스크래치 범위(scratech range) 3 mm, 스크래치 스피드(scratch speed 6) mm/min 및 로딩 속도(loading rate) 11960 N/min에서의 마이크로 스크래치 분석을 통해 3500 mN 이상의 접합력을 갖는 것일 수 있다. 예를 들어, 3000 mN 이상, 3100 mN 이상, 3200 mN 이상, 3300 mN 이상, 3400 mN 이상, 3500 mN 이상, 3600 mN 이상, 3700 mN 이상, 3800 mN 이상, 3900 mN 이상, 4000 mN 이상, 4100 mN 이상, 4200 mN 이상, 4300 mN 이상일 수 있다. 이러한 박리력(접착력)의 상한치는 제한되지 않으며, 예를 들어 10000 mN 이하일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 탄소 물질 코팅된 집전체는 전극 활물질과의 접촉면적을 효과적으로 증가시켜 탈리현상을 방지하고, 산화 및 부식을 방지할 수 있는 보호층으로 작용하여 물리적/화학적 안정성이 우수하다. 기존의 집전체는 집전체와 전극 소재 사이의 낮은 접촉 면적으로 사이클 특성 평가 동안 전극이 집전체에서 분리되는 박리 현상이 발생되나, 본 발명에서는 집전체에 대해 탄소 물질이 우수한 접착력을 갖는다.
본 발명의 일 실시예에 따른 탄소 물질 코팅된 집전체의 제조방법에 의하여 탄소 물질 코팅 및 집전체 표면 패터닝을 위한 압착 압력, 압착 시간을 최적화하여 탄소 코팅 속도 및 두께를 최적화할 수 있고, 탄소 물질이 집전체에 대하여 우수한 접착력을 가질 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 에너지 저장 소자는, 일 실시예에 따른 탄소 물질 코팅된 집전체를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 저장 소자는 집전체와 전극 활물질의 접촉 면적을 증가시킴으로써 전지의 고출력, 고용량 및 용량 유지율 향상이 가능하다.
본 발명의 탄소 물질 코팅된 집전체의 경우 전극 소재와 집전체 간 높은 접촉 면적, 우수한 물리적/화학적 안정성으로 고출력을 요구하는 전자 소자에 사용이 가능함. 또한, 본 기술을 통해 에너지 저장 소자뿐만 아니라 다양한 분야(반도체, 연료전지 등)에서도 사용이 가능하여 잠재력이 큰 기술이다.
이하, 실시예 및 비교예에 의하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다.
단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
[실시예 1]
20 ㎛ 두께의 Al 집전체를 그래핀이 포함된 용액에 딥코팅하여 그래핀이 900 nm 코팅된 집전체를 준비하였다. 그래핀 코팅된 집전체를 롤 프레스 사이에 넣고, 1000 psi의 압력, 30 ℃의 온도 및 2 m/min의 이동 속도 하에서의 롤 프레스하여 상기 탄소 물질 코팅된 Al 집전체 상에 100 ㎛ 크기 및 100 ㎛ 간격의 패턴을 형성하였다.
[실시예 2]
실시예 1에서 Cu 집전체를 사용한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일하게 탄소 물질 코팅된 Cu 집전체 상에 패턴을 형성하였다.
도 5는 본 발명의 실시예 1 및 실시예 2에 따른 탄소 물질 코팅된 Al 집전체 및 Cu 집전체의 표면 SEM 사진이다. 도 5를 참조하면, 탄소 물질 코팅된 Al 집전체 및 Cu 집전체 상에 100 ㎛ 크기의 패턴이 형성된 것을 확인할 수 있다.
도 6은 실시예 1에 따른 Al 집전체 상에 코팅된 그래핀의 AFM 사진이다. 도 6을 참조하면, 0.84 ㎛~1.3 ㎛의 두께로 그래핀이 코팅된 것을 확인할 수 있다.
본 발명의 실시예 1에 따른 탄소 물질 코팅된 집전체의 박리력을 측정한 결과 4100 mN 이였다. 본 발명에서는 집전체에 대해 탄소 물질이 우수한 접착력을 갖는 것을 확인할 수 있다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다. 그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.
100: 탄소 물질 코팅된 집전체
110: 집전체
120: 탄소물질 포함 용액
130: 탄소물질
140: 금속 메쉬
150a: 제1 롤
150b: 제2 롤
160: 패턴
110: 집전체
120: 탄소물질 포함 용액
130: 탄소물질
140: 금속 메쉬
150a: 제1 롤
150b: 제2 롤
160: 패턴
Claims (10)
- 집전체 상에 탄소물질을 코팅하는 단계;
금속 메쉬를 이용하여 상기 탄소물질 코팅된 집전체 상에 패턴이 형성되도록 롤 프레스하는 단계; 및
상기 금속 메쉬를 제거하는 단계;
를 포함하고,
상기 집전체 상에 탄소물질을 코팅하는 단계는 상기 집전체를 상기 탄소물질을 포함하는 용액에 딥코팅하는 것이고,
상기 금속 메쉬를 이용하여 상기 탄소 물질 코팅된 집전체 상에 패턴이 형성되도록 롤 프레스하는 단계는,
서로 마주하는 제1 롤과 제2 롤을 가지고, 상기 탄소 물질 코팅된 집전체 상에 금속 메쉬를 상기 제1 롤과 제2 롤 사이로 통과시키면서 가압하는 프레싱 롤에 의해 100 psi 내지 2000 psi의 압력, 20 ℃ 내지 200 ℃의 온도 및 0.1 m/min 내지 3 m/min의 이동 속도 하에서의 롤 프레스하여 상기 탄소 물질 코팅된 집전체 상에 패턴을 형성하는 것이고,
상기 금속 메쉬는, 스트라이프, 웨이브, 원형, 사각형, 삼각형, 오각형 및 육각형으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나의 형상을 포함하는 패턴을 가지는 것인,
탄소 물질 코팅된 집전체의 제조방법.
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 탄소물질은, 그래핀, 카본 블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 탄소 섬유 및 탄소나노튜브로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것인,
탄소 물질 코팅된 집전체의 제조방법.
- 제1항에 있어서,
상기 집전체는,
구리; 알루미늄; 스테인리스 스틸; 니켈; 티탄, 소성탄소; 카본, 니켈, 티탄 또는 은으로 표면 처리된 스테인리스 스틸; 알루미늄-카드뮴 합금; 도전재로 표면 처리된 비전도성 고분자; 니켈, 알루미늄, 금, 은, 팔라듐/은, 크롬, 탄탈륨, 구리, 바륨 또는 ITO를 포함하는 금속분말을 포함하는 금속 페이스트; 흑연, 카본블랙 또는 탄소나노튜브를 포함하는 탄소 분말; 또는 전도성 고분자;를 포함하는 것인,
탄소 물질 코팅된 집전체의 제조방법.
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 금속 메쉬는, 은(Ag), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 금(Au), 니켈(Ni), 티타늄(Ti), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 크롬(Cr) 및 백금(Pt)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것인,
탄소 물질 코팅된 집전체의 제조방법.
- 제1항에 있어서,
상기 패턴의 크기는 50 ㎛ 내지 500 ㎛이고, 상기 패턴의 간격은 50 ㎛ 내지 300 ㎛인 것인,
탄소 물질 코팅된 집전체의 제조방법.
- 제1항, 제3항, 제4항, 제6항 및 제7항 중 어느 한 항에 따른 탄소 물질 코팅된 집전체의 제조방법에 의해 제조된 탄소 물질 코팅된 집전체.
- 제8항에 있어서,
상기 탄소 물질 코팅된 집전체는, 스크래치 범위(scratech range) 3 mm, 스크래치 스피드(scratch speed 6) mm/min 및 로딩 속도(loading rate) 11960 N/min에서의 마이크로 스크래치 분석을 통해 3500 mN 이상의 접합력을 갖는 것인,탄소 물질 코팅된 집전체.
- 제8항의 탄소 물질 코팅된 집전체를 포함하는 에너지 저장 소자.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020190089609A KR102205725B1 (ko) | 2019-07-24 | 2019-07-24 | 탄소 물질 코팅된 집전체의 제조방법, 그에 의해 제조된 탄소 물질 코팅된 집전체 및 탄소 물질 코팅된 집전체를 포함하는 에너지 저장 소자 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020190089609A KR102205725B1 (ko) | 2019-07-24 | 2019-07-24 | 탄소 물질 코팅된 집전체의 제조방법, 그에 의해 제조된 탄소 물질 코팅된 집전체 및 탄소 물질 코팅된 집전체를 포함하는 에너지 저장 소자 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR102205725B1 true KR102205725B1 (ko) | 2021-01-20 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020190089609A KR102205725B1 (ko) | 2019-07-24 | 2019-07-24 | 탄소 물질 코팅된 집전체의 제조방법, 그에 의해 제조된 탄소 물질 코팅된 집전체 및 탄소 물질 코팅된 집전체를 포함하는 에너지 저장 소자 |
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| KR (1) | KR102205725B1 (ko) |
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| WO2023191275A1 (ko) * | 2022-03-29 | 2023-10-05 | 경상국립대학교산학협력단 | 아연-이온 커패시터용 음극재, 이의 제조방법 및 아연-이온 커패시터 |
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- 2019-07-24 KR KR1020190089609A patent/KR102205725B1/ko active IP Right Grant
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| WO2023191275A1 (ko) * | 2022-03-29 | 2023-10-05 | 경상국립대학교산학협력단 | 아연-이온 커패시터용 음극재, 이의 제조방법 및 아연-이온 커패시터 |
| KR20230140106A (ko) * | 2022-03-29 | 2023-10-06 | 경상국립대학교산학협력단 | 아연-이온 커패시터용 음극재, 이의 제조방법 및 아연-이온 커패시터 |
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