JP7114155B2 - リチウム二次電池用負極スラリー、及びこの製造方法 - Google Patents
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Description
本出願は、2018年6月8日付韓国特許出願第10-2018-0066079号に基づく優先権の利益を主張し、当該韓国特許出願の文献に開示された全ての内容は、本明細書の一部として含まれる。
本発明の負極スラリーは、リチウム二次電池用水系負極スラリーであって、リチウムチタン酸化物(Lithium titanium oxide、LTO)、カルボン酸含有高分子分散剤、バインダー及び水系溶媒を含むものであって、前記カルボン酸含有高分子分散剤は、2,500から500,000g/molの重量平均分子量(Mw)を有し、前記リチウムチタン酸化物100重量部に対して1.5から20重量部の量で含まれるものである。
LixTiyO4
前記化学式1において、0.5≦x≦3、1≦y≦2.5であってよく、具体的には0.8≦x≦2.8、1.3≦y≦2.3であってよい。前記リチウムチタン酸化物の具体的な例としては、Li0.8Ti2.2O4、Li2.67Ti1.33O4、LiTi2O4、Li1.33Ti1.67O4及びLi1.14Ti1.71O4からなる群から選択されたいずれか一つまたはこれらのうち2種以上の混合物などであってよいが、これらだけに限定されるものではない。
次に、本発明に係る負極スラリーの製造方法に対して説明する。
以下、本発明を具体的に説明するために実施例及び実験例を挙げてさらに詳しく説明するが、本発明がこれら実施例及び実験例によって制限されるものではない。本発明に係る実施例は、いくつか異なる形態に変形されてよく、本発明の範囲が下記で詳述する実施例に限定されるものと解釈されてはならない。本発明の実施例は、当業界で平均的な知識を有する者に本発明をより完全に説明するために提供されることである。
<予備混合スラリーの製造>
カルボキシメチルセルロース(CMC、Daicel 1205、Daicel社製)3.56gを水200gに溶解させた溶液に粒径(D50)0.75μm、比表面積6.3m2/gのLi4Ti5O12296.44gを添加し、直径80mmののこぎり形インペラ(saw type impeller)(VMA-GETZMANNGMBH社製、DISPERMAT CN20)を用いて5,000rpmで30分間ミキシングし、LTO予備混合スラリーを製造した。
125mLナルゲンチューブ(nalgene tube)に前記LTO予備混合スラリー44.7gを入れ、分散剤として重量平均分子量(Mw)5,000g/molのポリアクリル酸(wako pure chemical社製)及び水を添加して50gを合わせた。
前記分散剤が適用された予備混合スラリーに粒径3mmのジルコニアビーズ100gを添加し、シェーカーを用いて300rpmで2時間振とう(shaking)し、分散させて負極スラリーを製造した。
前記実施例1で分散剤として重量平均分子量(Mw)5,000g/molのポリアクリル酸の代わりにそれぞれ下記表1に示したような種類の分散剤を下記示したような含量で使用したことを除き、実施例1と同じ方法で負極スラリーを製造した。
前記実施例1から7、及び比較例1及び8でそれぞれ製造された負極スラリーを1,000倍希釈した後、レーザー回折器(Malvern社製、Mastersizer 3000)を用いて負極スラリーに含まれた粒子の平均粒径(D50)を測定して下記表2に示した。
Claims (13)
- リチウムチタン酸化物(Lithium titanium oxide、LTO)、カルボン酸含有高分子分散剤、バインダー及び水系溶媒を含み、50重量%から80重量%の固形分含量を有する負極スラリーであって、
前記カルボン酸含有高分子分散剤は、2,500から500,000g/molの重量平均分子量(Mw)を有し、前記リチウムチタン酸化物100重量部に対して1.5から20重量部の量で含まれ、
前記リチウムチタン酸化物は、リチウムチタン酸化物を含む1次粒子が集合して形成された2次粒子であり、
前記2次粒子の平均粒径(D 50 )は、0.01μmから1μmであり、
前記平均粒径(D 50 )は、レーザー回折法により測定される、負極スラリー。 - 前記リチウムチタン酸化物は、BET(Brunauer-Emmett-Teller;BET)法で測定した比表面積が0.1m2/gから50m2/gである、請求項1に記載の負極スラリー。
- 前記リチウムチタン酸化物は、下記化学式1で表される、請求項1または2に記載の負極スラリー。
[化学式1]
LixTiyO4
前記化学式1において、0.5≦x≦3、1≦y≦2.5である。 - 前記カルボン酸含有高分子分散剤は、高分子鎖内にアクリル酸、マレイン酸、及びマレイン酸無水物から由来した繰り返し単位を含むものである、請求項1から3の何れか一項に記載の負極スラリー。
- 前記カルボン酸含有高分子分散剤は、ポリアクリル酸、ポリ(アクリル酸-マレイン酸)共重合体、ポリ(マレイン酸-スチレン)共重合体、ポリ(無水マレイン酸-イソブチレン)共重合体、及びポリ(マレイン酸-ビニルエーテル)共重合体からなる群から選択された1種以上である、請求項4に記載の負極スラリー。
- 前記カルボン酸含有高分子分散剤は、3,000から250,000g/molの重量平均分子量(Mw)を有する、請求項1から5の何れか一項に記載の負極スラリー。
- 前記カルボン酸含有高分子分散剤は、前記リチウムチタン酸化物100重量部に対して2から10重量部の量で含まれる、請求項1から6の何れか一項に記載の負極スラリー。
- 前記負極スラリーは、25℃で前記リチウムチタン酸化物を50重量%以上含む際の粘度が4.4Pa・s以下である、請求項1から7の何れか一項に記載の負極スラリー。
- 前記負極スラリーが含む前記リチウムチタン酸化物の平均粒径(D50)は、0.2μmから1.5μmであり、
前記平均粒径(D 50 )は、レーザー回折法により測定される、請求項1から8の何れか一項に記載の負極スラリー。 - (1)リチウムチタン酸化物(LTO)、カルボン酸含有高分子分散剤、バインダー及び水系溶媒を混合して予備混合スラリーを製造する段階;及び
(2)前記分散剤が添加された予備混合スラリーを撹拌して分散させる段階
を含み、
前記カルボン酸含有高分子分散剤は、2,500から500,000g/molの重量平均分子量(Mw)を有し、前記リチウムチタン酸化物100重量部に対して1.5から20重量部の量で含まれる、請求項1から9の何れか一項に記載の負極スラリーの製造方法。 - 前記段階(1)は、(1-1)バインダー、リチウムチタン酸化物(LTO)、及び水系溶媒を混合する段階;及び(1-2)前記段階(1-1)で得られた混合物にカルボン酸含有高分子分散剤を添加して予備混合スラリーを製造する段階を含む、請求項10に記載の負極スラリーの製造方法。
- 請求項1から9の何れか一項に記載の負極スラリーを用いて製造され、リチウムチタン酸化物(LTO)及びカルボン酸含有高分子分散剤を含む、リチウム二次電池用負極。
- 請求項12に記載の負極を含むリチウム二次電池。
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