KR100359054B1 - Metal oxide electrodes modified by conductive slurries and lithium secondary batteries - Google Patents

Metal oxide electrodes modified by conductive slurries and lithium secondary batteries Download PDF

Info

Publication number
KR100359054B1
KR100359054B1 KR1020000021490A KR20000021490A KR100359054B1 KR 100359054 B1 KR100359054 B1 KR 100359054B1 KR 1020000021490 A KR1020000021490 A KR 1020000021490A KR 20000021490 A KR20000021490 A KR 20000021490A KR 100359054 B1 KR100359054 B1 KR 100359054B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
lithium secondary
secondary battery
positive electrode
conductive
conductive material
Prior art date
Application number
KR1020000021490A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20010097422A (en
Inventor
윤경석
조병원
조원일
김형선
김운석
이승원
강태혁
김계민
Original Assignee
한국과학기술연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국과학기술연구원 filed Critical 한국과학기술연구원
Priority to KR1020000021490A priority Critical patent/KR100359054B1/en
Publication of KR20010097422A publication Critical patent/KR20010097422A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR100359054B1 publication Critical patent/KR100359054B1/en

Links

Classifications

    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Abstract

본 발명은 양극활물질과, 도전재 및/또는 결합제를 포함하는 통상의 리튬이차전지용 양극을 기저층으로 갖고, 상기 기저층 상에 피복된 도전재 및 결합제를 포함하고, 그 중량비가 10 - 100 배인 도전층을 포함하는 리튬이차전지용 양극, 그 제조방법 및 이를 포함하는 리튬이차전지를 제공한다.The present invention includes a conductive material and a binder coated on the base layer, the conductive layer having a positive electrode active material and a conventional lithium secondary battery positive electrode containing a conductive material and / or a binder as a base layer, the weight ratio of 10 to 100 times It provides a lithium secondary battery positive electrode, a manufacturing method and a lithium secondary battery comprising the same.

본 발명의 제조방법은 양극활물질과, 도전재 및/또는 결합제를 포함하고, 집전체 상에 코팅, 건조 및 압연된 리튬이차전지용 양극 상에 도전재의 성분이 강화된 도전성 슬러리를 코팅, 건조 및 압연시키는 첫번째 방법과, 양극활물질과, 도전재 및/또는 결합제를 포함하는 혼합물을 집전체 상에 코팅시키고, 그 위에 도전재 성분이 강화된 도전성 슬러리를 코팅시킨 후, 건조 및 압연시키는 두번째 방법이 있다.The manufacturing method of the present invention includes a cathode active material, a conductive material and / or a binder, and coats, dries, and rolls a conductive slurry on which a component of the conductive material is reinforced on a cathode for a lithium secondary battery coated, dried, and rolled on a current collector. And a second method of coating a mixture comprising a cathode active material, a conductive material and / or a binder on a current collector, coating a conductive slurry reinforced with a conductive material component thereon, and then drying and rolling. .

도전성 슬러리로 표면처리된 본 발명의 양극에 의해 전극의 전위분포 및 계면 특성이 향상되었고, 이것에 의해 리튬이차전지의 용량, 고율 충방전특성 및 수명특성이 크게 향상되었다. 따라서, 도전성 슬러리로 표면처리된 본 발명의 양극을 포함하는 리튬이차전지는 각종 소형 전자기기, 통신기기 및 전기자동차의 전원용 등 다양한 산업분야에 응용될 수 있다.The potential distribution and interfacial characteristics of the electrode were improved by the positive electrode of the present invention, which was surface treated with a conductive slurry, thereby greatly improving the capacity, high rate charge / discharge characteristics, and lifetime characteristics of the lithium secondary battery. Therefore, the lithium secondary battery including the positive electrode of the present invention surface-treated with a conductive slurry may be applied to various industrial fields such as various small electronic devices, communication devices, and power supplies for electric vehicles.

Description

도전성 슬러리로 표면처리된 금속산화물 양극, 그 제조방법 및 이를 이용한 리튬이차전지{METAL OXIDE ELECTRODES MODIFIED BY CONDUCTIVE SLURRIES AND LITHIUM SECONDARY BATTERIES}Metal oxide anode surface-treated with conductive slurry, manufacturing method and lithium secondary battery using the same {METAL OXIDE ELECTRODES MODIFIED BY CONDUCTIVE SLURRIES AND LITHIUM SECONDARY BATTERIES}

본 발명은 양극활물질과, 도전재 및/또는 결합제를 포함하는 리튬이차 전지용 양극에 있어서, 상기 양극이 도전층을 추가로 갖는 것을 특징으로 리튬이차전지용 양극, 그 제조방법 및 이를 이용한 리튬 이차전지에 관한 것이다.The present invention is a lithium secondary battery positive electrode comprising a positive electrode active material, a conductive material and / or a binder, characterized in that the positive electrode further comprises a conductive layer to a positive electrode for a lithium secondary battery, a manufacturing method and a lithium secondary battery using the same It is about.

리튬이차전지용 양극은 통상 리튬을 탈삽입시킬 수 있는 양극활물질과 전도성을 부여하기 위해 첨가해주는 도전재, 그리고 이들을 집전체(예: 알루미늄)에 고정시키는 결합제로 구성되어 있다. 그 중에 리튬이차전지용 양극활물질로 사용되는 것은 통상 금속산화물이며, 이것은 그 재료적 특성으로 인해 전기전도도가 좋지 않기 때문에 패킹된 양극활물질들 상호간, 그리고 집전체와 활물질 표면 사이의 원활한 전자 공급을 위해 도전재가 요구되며, 이것의 역할이 매우 중요하다(D. Linden, Handbook of Batteries, McGRAW-HILL INC., New York(1995)). 그러나, 도전재의 첨가량을 증가시키려면, 결합제의 양도 함께 늘어야 하므로 결국은 첨가되는 도전재와 결합제의 양에 대한 최적화가 필요하다. 예를 들어, 양극활물질, 도전재, 결합제의 혼합상태가 불균일한 경우에는 전극성능의 불균일화가 일어나서 전지 성능을 저하시키고, 신뢰성 면에서 문제를 야기시킨다. 결합제는 양극활물질의 탈리를 막고 양극활물질 간의 결합력을 높이는 역할을 하지만 필요 이상으로 첨가하게 되면 전극에 사용되는 양극활물질의 감소 및 내부저항의 증가로 전지성능이 저하된다. 따라서 도전재 양을 증가시키는 것만으로 전지성능을 높이는 데에는 한계가 있다.The positive electrode for a lithium secondary battery is generally composed of a positive electrode active material capable of inserting lithium, a conductive material added to impart conductivity, and a binder for fixing them to a current collector (eg, aluminum). Among them, a metal oxide is usually used as a cathode active material for a lithium secondary battery, and since it is poor in electrical conductivity due to its material properties, it is challenging for smooth electron supply between the packed cathode active materials and between the current collector and the surface of the active material. Ash is required and its role is very important (D. Linden, Handbook of Batteries, McGRAW-HILL INC., New York (1995)). However, in order to increase the amount of the conductive material added, the amount of the binder must be increased as well, and thus, optimization of the amount of the conductive material and the binder added is necessary. For example, when the mixed state of the positive electrode active material, the conductive material, and the binder is nonuniform, nonuniformity of electrode performance occurs, resulting in deterioration of battery performance and problems in reliability. The binder prevents the detachment of the positive electrode active material and increases the bonding force between the positive electrode active materials. However, when the binder is added more than necessary, the battery performance decreases due to the decrease of the positive electrode active material used for the electrode and the increase of internal resistance. Therefore, there is a limit in increasing the battery performance only by increasing the amount of the conductive material.

도전재가 리튬이차전지의 성능에 미치는 영향에 대한 연구 문헌으로는 LiCoO2전극에서 도전재에 대한 특성을 연구한 문헌(전기화학회지, 제2권 제2호, 1999)과 리튬이온전지용 양극과 음극에서의 도전재 특성에 대한 보고(제2회 전지기술 심포지움, 79-88쪽, 한국공업화학회(1998)) 등이 있으며, 상기 문헌들에 따르면, 도전제의 첨가량은 양극활물질에 대해 통상 3 - 20 중량%이다.The literature on the effect of conductive materials on the performance of lithium secondary batteries includes literatures on the characteristics of conductive materials in LiCoO 2 electrodes (Electrochemical Journal, Vol. 2, No. 2, 1999) and positive and negative electrodes for lithium ion batteries. Reports on the characteristics of conductive materials in Korea (2nd Battery Technology Symposium, pp. 79-88, Korean Institute of Industrial Chemistry (1998)). 20 wt%.

본 발명의 목적은 양극의 표면특성을 변화시킴으로써 리튬이차전지의 성능을 향상시키는 것이다. 구체적으로는 양극활물질과, 도전재 및/또는 결합제를 포함하는 리튬이차전지용 양극에 있어서, 상기 양극 상에 도전층을 추가로 피복시킴으로서 우수한 전지특성을 얻기 위한 것이다.An object of the present invention is to improve the performance of a lithium secondary battery by changing the surface characteristics of the positive electrode. Specifically, in a lithium secondary battery positive electrode comprising a positive electrode active material, a conductive material and / or a binder, it is to obtain excellent battery characteristics by further coating a conductive layer on the positive electrode.

본 발명의 또 다른 목적은 도전층이 추가로 피복된 리튬이차전지용 양극을 제조하는 방법을 제공하는 것이다. 본 발명의 제조방법 중 일예는 양극활물질과, 도전재 및/또는 결합제를 포함하고, 집전체 상에 코팅, 건조 및 압연된 리튬이차전지용 양극 상에 도전재의 성분이 강화된 도전성 슬러리를 코팅, 건조 및 압연하는 것으로 구성된다. 또 다른 제조방법은 양극활물질과, 도전재 및/또는 결합제를 포함하는 혼합물을 집전체 상에 코팅시키고, 그 위에 도전재 성분이 강화된 도전성 슬러리를 코팅시킨 후, 건조 및 압연하는 것으로 구성된다,Still another object of the present invention is to provide a method of manufacturing a cathode for a lithium secondary battery, further coated with a conductive layer. One example of the manufacturing method of the present invention includes a cathode active material, a conductive material and / or a binder, and coated and dried a conductive slurry reinforced with a conductive material component on the positive electrode for a lithium secondary battery coated, dried and rolled on a current collector And rolling. Another manufacturing method consists of coating a mixture comprising a cathode active material and a conductive material and / or a binder on a current collector, coating a conductive slurry reinforced with a conductive material component thereon, followed by drying and rolling.

본 발명의 또 다른 목적은 도전층이 추가로 피복된 양극을 전지의 일부로 갖는 리튬이차전지를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a lithium secondary battery having a positive electrode further coated with a conductive layer as part of the battery.

도 1은 본 발명의 양극을 도시한 것이며,1 illustrates an anode of the present invention,

도 2는 본 발명에 따라 금속 산화물 양극 물질을 표면처리하는 공정을 도시한 것이며,2 illustrates a process of surface treating a metal oxide anode material in accordance with the present invention,

도 3은 본 발명에 따라 표면처리된 금속산화물을 양극으로 갖는 리튬이차전지와 비교예 1에서 제조된 리튬이차전지의 전극용량 및 수명 시험 결과를 비교한 그래프이며,Figure 3 is a graph comparing the electrode capacity and the life test results of the lithium secondary battery prepared in Comparative Example 1 and a lithium secondary battery having a surface-treated metal oxide according to the present invention,

도 4는 본 발명에 따라 표면처리된 금속산화물을 양극으로 갖는 리튬이차전지와 비교예 1에서 제조된 리튬 이차전지의 고율 방전특성을 비교한 그래프이다.Figure 4 is a graph comparing the high rate discharge characteristics of the lithium secondary battery prepared in Comparative Example 1 and a lithium secondary battery having a surface-treated metal oxide according to the present invention.

본 발명은 양극활물질과, 도전재 및/또는 결합제를 포함하는 기저층과 이 기저층 상에 피복된 도전층을 포함하는 리튬이차전지용 양극에 관한 것이다. 즉, 통상의 리튬이차전지용 양극은 양극활물질과, 도전재 및/또는 결합제를 포함하는 기저층만으로 구성되어 있으나, 본 발명의 리튬이차전지용 양극은 이 기저층 상에 도전층을 추가로 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 명세서에 있어서, 기저층이라 함은 양극활물질과, 도전재 및/또는 결합제를 포함하는 통상의 리튬이차전지 용 양극을 말하며, 도전층이라 함은 도전재와 결합제를 필수성분으로 함유하고, 임의로 양극활물질을 함유할 수 있으며, 도전재를 결합제에 대해 10 - 100배의 중량비로 함유하는 층을 말한다.The present invention relates to a cathode for a lithium secondary battery comprising a base layer comprising a cathode active material, a conductive material and / or a binder, and a conductive layer coated on the base layer. That is, a typical lithium secondary battery positive electrode is composed of only a base layer containing a positive electrode active material and a conductive material and / or a binder, the lithium secondary battery positive electrode of the present invention is characterized in that it further comprises a conductive layer on the base layer do. In the present specification, the base layer refers to a conventional lithium secondary battery positive electrode containing a positive electrode active material, a conductive material and / or a binder, the conductive layer contains a conductive material and a binder as an essential component, optionally a positive electrode The layer may contain an active material and contains a conductive material in a weight ratio of 10 to 100 times the binder.

통상의 리튬이차전지는 Al 집전체 양면에 양극 활물질 등이 코팅되어 있는 양극, 전해질층, Cu 집전체 양면에 음극 활물질 등이 코팅되어 있는 음극을 포함한다. 그리고, 상기 양극은 통상 양극 활물질 외에도 도전재 및/또는 결합제를 포함하고 있다. 그러나 이러한 양극은 전술한 바와 같이 충분한 전지 용량을 가지고 있지 못하며, 충방전 싸이클 특성도 낮다는 문제점이 있어 왔었다. 도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 양극(1)은 집전체(103) 양면에 양극활물질과, 도전재 및/또는 결합제가 코팅되어 있는 통상의 양극을 기저층(101)으로 하고, 이 기저층(101) 상에 도전층(102)이 추가로 피복되어 있는 것을 특징으로 한다. 실시예에서 알 수 있는 바와 같이, 도전층(102)을 추가로 도입함으로써, 전지 용량이 증가되고, 싸이클 특성이 향상되었다.A typical lithium secondary battery includes a positive electrode having a positive electrode active material coated on both surfaces of an Al current collector, an electrolyte layer, and a negative electrode having a negative electrode active material coated on both surfaces of a Cu current collector. In addition, the positive electrode generally includes a conductive material and / or a binder in addition to the positive electrode active material. However, such a positive electrode has not had sufficient battery capacity as described above, and there has been a problem that the charge and discharge cycle characteristics are low. As shown in FIG. 1, the positive electrode 1 of the present invention is a base layer 101 which is formed of a conventional positive electrode having a positive electrode active material and a conductive material and / or a binder coated on both surfaces of a current collector 103. The conductive layer 102 is further coated on the 101. As can be seen from the embodiment, by further introducing the conductive layer 102, the battery capacity was increased and the cycle characteristics were improved.

본 발명의 도전층은 전술한 바와 같이, 도전재와 결합제를 필수성분으로 함유하고, 임의로 양극활물질을 함유할 수 있으며, 도전재를 결합제에 대해 10 - 100배의 중량비로 함유하며, 그 두께는 1 ㎛ ∼ 100 ㎛인 것이 바림직하다.As described above, the conductive layer of the present invention contains a conductive material and a binder as essential components, and may optionally contain a positive electrode active material, and contains a conductive material in a weight ratio of 10 to 100 times the binder, and the thickness thereof is It is preferable that they are 1 micrometer-100 micrometers.

기저층 또는 도전층에 사용되는 도전재는 특별히 제한되지 아니하며, 금속, 탄소물질, 전도성 금속산화물의 혼합물 등이 있을 수 있다. 도전재로 사용되는 금속의 예로는 알루미늄, 주석, 비스무트, 실리콘, 안티몬, 니켈, 구리, 티타늄, 바나듐, 크롬, 망간, 철, 코발트, 아연, 몰리브데늄, 텅스텐, 은, 금, 란타늄, 루테니움, 백금 및 이리듐 등이 있으며, 이들의 합금도 사용될 수 있다. 도전성 탄소물질의 예로는 흑연, 코크스, 하드카본, 아세틸렌 블랙(AB), 카본 블랙, 활성탄 또는 이들의 혼합물을 들 수 있다. 도전성이 우수한 금속 산화물의 예로는 CrOx, CoOx, CuOx, NiOx, SnOx, AgOx, LaOx, InOx, RuOx, PtOx, IrOx 및 이들의 혼합산화물 또는 초전도성 금속산화물을 들 수 있다.The conductive material used for the base layer or the conductive layer is not particularly limited and may be a mixture of metal, carbon material, conductive metal oxide, and the like. Examples of the metal used as the conductive material include aluminum, tin, bismuth, silicon, antimony, nickel, copper, titanium, vanadium, chromium, manganese, iron, cobalt, zinc, molybdenum, tungsten, silver, gold, lanthanum, and ru Tenium, platinum, iridium, and the like, and alloys thereof may also be used. Examples of the conductive carbon material include graphite, coke, hard carbon, acetylene black (AB), carbon black, activated carbon or mixtures thereof. Examples of the metal oxide having excellent conductivity include CrOx, CoOx, CuOx, NiOx, SnOx, AgOx, LaOx, InOx, RuOx, PtOx, IrOx and mixed oxides or superconducting metal oxides thereof.

기저층 또는 도전층에 사용되는 양극활물질은 통상의 리튬이차전지에 사용되는 금속산화물이면 특별히 제한되지 아니하며, 그 예로는 LiCoO2, LiMn2O4, LiNiO2, LiNiCoO2, V6O13, V2O5또는 이들의 혼합물을 들 수 있다.The positive electrode active material used in the base layer or the conductive layer is not particularly limited as long as it is a metal oxide used in a conventional lithium secondary battery, and examples thereof include LiCoO 2 , LiMn 2 O 4 , LiNiO 2 , LiNiCoO 2 , V 6 O 13 , and V 2. O 5 or a mixture thereof.

기저층 또는 도전층에 사용되는 결합제의 예로는 PVdF, PTFE, EPDM 또는 이들의 혼합물을 들 수 있으나, 반드시 이들에 한정되는 것은 아니다.Examples of the binder used in the base layer or the conductive layer include, but are not limited to, PVdF, PTFE, EPDM, or mixtures thereof.

본 발명의 리튬이차전지용 양극을 제조하는 방법은 양극활물질과, 도전재 및/또는 결합제의 혼합물을 코팅, 건조 및 압연에 의해 집전체 상에 피복시켜 기저층을 형성하고, 이 기저층 상에 도전재 성분이 강화된 도전성 슬러리를 코팅, 건조 및 압연에 의해 피복시키는 첫번째 방법과, 양극활물질과, 도전재 및/또는 결합제의 혼합물을 집전체 상에 코팅시킨 후, 그 위에 도전재 성분이 강화된 도전성 슬러리를 코팅시키고, 건조 및 압연시켜 기저층과 도전층을 형성시키는 두번째 방법이 있다. 도 2는 상기 2가지 제조방법을 도식적으로 표현한 공정도이다.In the method for producing a cathode for a lithium secondary battery of the present invention, a mixture of a cathode active material and a conductive material and / or a binder is coated on a current collector by coating, drying, and rolling to form a base layer, and a conductive material component on the base layer. The first method of coating the reinforced conductive slurry by coating, drying and rolling, and coating the mixture of the positive electrode active material, the conductive material and / or the binder on the current collector, and then the conductive slurry reinforced with the conductive material component thereon Is coated, dried and rolled to form a base layer and a conductive layer. 2 is a process diagram schematically illustrating the two manufacturing methods.

도전층을 추가로 갖는 본 발명의 리튬전지용 양극은 금속산화물 전극 표면에도전성이 우수한 다공성 금속산화물층, 금속층 또는 탄소층이 피복되어 있음으로 인해 전기 전도성이 향상되어 전류 및 전위분포도가 일정하게 되어 국부적인 과충전 반응을 억제하게 되므로 전극의 이용율 및 싸이클 수명이 증대되고, 다공성 피막이기 때문에 리튬이동속도를 저하시키지 않고 고율 충방전특성이 향상되는 장점이 있으며, 특히 대형 전지에는 그 효과가 크게 된다. 또한 양극의 전류 및 전위분포도를 일정하게 함으로써 리튬금속을 사용하는 리튬금속 전지의 덴드라이트(dendrite) 석출을 억제하여 수명을 증가시킬 수 있는 장점이 있다. 본 발명에 의한 금속산화물 전극은 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌(PE) 등의 분리막을 사용하는 리튬 이온전지나, 고분자전해질을 사용하는 리튬 고분자전지, 고체전해질을 사용하는 전고체형 리튬 이차전지의 양극으로 사용할 수 있는 장점이 있다.Lithium battery positive electrode of the present invention having a conductive layer further has improved electrical conductivity due to coating of a porous metal oxide layer, a metal layer, or a carbon layer having excellent conductivity on the surface of the metal oxide electrode, resulting in a constant current and potential distribution. Since the phosphorus overcharge reaction is suppressed, the utilization rate and cycle life of the electrode are increased, and the porous film has the advantage of improving the high rate charge / discharge characteristics without lowering the lithium transfer rate, and particularly, the effect is great for large batteries. In addition, by making the current and potential distribution of the positive electrode constant, there is an advantage of increasing the lifetime by suppressing dendrite deposition of a lithium metal battery using lithium metal. The metal oxide electrode according to the present invention is a positive electrode of a lithium ion battery using a separator such as polypropylene (PP) and polyethylene (PE), a lithium polymer battery using a polymer electrolyte, and an all-solid-state lithium secondary battery using a solid electrolyte. There is an advantage to use.

다음은 본 발명의 제조방법을 사용하여 도전성이 우수한 다공성 금속산화물, 금속 또는 탄소가 피복된 금속산화물 전극 및 리튬 이차전지를 제조하고 성능시험을 실시한 실시예 및 비교예로써, 이에 의하여 본 발명을 보다 명확하게 이해할 수 있을 것이다.The following are examples and comparative examples in which a porous metal oxide, a metal or carbon-coated metal oxide electrode and a lithium secondary battery having excellent conductivity and performance tests were performed using the manufacturing method of the present invention. It will be clearly understood.

실시예Example

실시예 1Example 1

LiMn2O4양극은 LiMn2O45.7g, AB 0.6g, 폴리비닐리덴 디플루오라이드(이하 "PVdF") 0.4g의 조성을 적당량의 N-메틸-2-피롤리돈(이하 "NMP") 및 아세톤에 혼합한 후 적당한 점도가 얻어졌을 때 알루미늄 박판 위에 캐스팅하여 건조시킨 후 압연하여 얻었다. LiCoO25.0g, AB 1.3g, PVdF 0.4g의 조성을 적당량의 NMP 및 아세톤에 혼합한 후 적당한 점도가 얻어졌을 때 상기의 양극 위에 10 ㎛의 두께로 캐스팅하여 건조시킨 후 압연하여 도전재가 증가된 금속산화물 슬러리로 피복된 금속산화물 전극을 얻었다. 탄소 음극은 Gr. 6g, AB 0.3g, PVdF 0.4g의 조성을 적당량의 NMP 및 아세톤에 혼합한 후 적당한 점도가 얻어졌을 때 구리박판 위에 캐스팅하여 건조시킨 후 압연하여 얻었다. 리튬 이차전지는 도전재가 증가된 금속산화물 슬러리로 피복된 금속산화물 양극, PP 분리막, 탄소 음극을 적층하여 구성하고 1M LiPF6가 용해된 에틸렌카보네이트:디에틸카보네이트(EC:DEC) 용액을 주입하여 제조하였다.The LiMn 2 O 4 positive electrode has a composition of 5.7 g of LiMn 2 O 4 , AB 0.6 g, and 0.4 g of polyvinylidene difluoride (hereinafter “PVdF”) in an appropriate amount of N-methyl-2-pyrrolidone (hereinafter “NMP”). And mixed with acetone and then cast on an aluminum thin plate when the proper viscosity was obtained, dried, and rolled. After mixing the composition of LiCoO 2 5.0g, AB 1.3g, 0.4g PVdF in an appropriate amount of NMP and acetone, when a suitable viscosity was obtained, cast to a thickness of 10 ㎛ on the anode, dried and rolled to increase the conductive material A metal oxide electrode coated with an oxide slurry was obtained. The carbon cathode is Gr. 6 g, 0.3 g of AB, and 0.4 g of PVdF were mixed with an appropriate amount of NMP and acetone, and then cast on a copper foil, dried, and rolled when a suitable viscosity was obtained. The lithium secondary battery is manufactured by stacking a metal oxide cathode, a PP separator, and a carbon anode coated with a metal oxide slurry having an increased conductive material, and injecting an ethylene carbonate: diethyl carbonate (EC: DEC) solution in which 1M LiPF 6 is dissolved. It was.

비교예 1Comparative Example 1

LiMn2O4양극은 LiMn2O45.7g, AB 0.6g, PVdF 0.4g의 조성을 적당량의 NMP 및 아세톤에 혼합한 후 적당한 점도가 얻어졌을 때 알루미늄 박판 위에 캐스팅하여 건조시킨 후 압연하여 얻었다. 탄소 음극은 Gr. 6g, AB 0.3g, PVdF 0.4g의 조성을 적당량의 NMP 및 아세톤에 혼합한 후 적당한 점도가 얻어졌을 때 구리박판 위에 캐스팅하여 건조시킨 후 압연하여 얻었다. 리튬 이차전지는 LiMn2O4양극, PP 분리막, 탄소 음극을 적층하여 구성하고 1M LiPF6가 용해된 EC-DEC 용액을 주입하여 제조하였다.The LiMn 2 O 4 positive electrode was obtained by mixing LiMn 2 O 4 5.7 g, AB 0.6 g, and PVdF 0.4 g in an appropriate amount of NMP and acetone, then casting on a thin aluminum sheet, drying, and rolling after a suitable viscosity was obtained. The carbon cathode is Gr. 6 g, 0.3 g of AB, and 0.4 g of PVdF were mixed with an appropriate amount of NMP and acetone, and then cast on a copper foil, dried, and rolled when a suitable viscosity was obtained. The lithium secondary battery was prepared by stacking a LiMn 2 O 4 positive electrode, a PP separator, and a carbon negative electrode, and injecting an EC-DEC solution in which 1M LiPF 6 was dissolved.

실시예 2Example 2

LiMn2O45.7g, AB 0.6g, PVdF 0.4g의 조성을 적당량의 NMP 및 아세톤에 혼합한 후 적당한 점도가 얻어졌을 때 알루미늄 박판 위에 캐스팅하여 건조시킨 후 압연하여 기저층을 얻었다. AB 6g, PVdF 0.4g의 조성을 적당량의 NMP 및 아세톤에 혼합한 후 적당한 점도가 얻어졌을 때 상기의 전극 위에 5 ㎛의 두께로 캐스팅하여 건조시킨 후 압연하여 도전재가 적층된 금속산화물 전극을 얻었다. 탄소 음극은 Gr. 6g, AB 0.3g, PVdF 0.4g의 조성을 적당량의 NMP 및 아세톤에 혼합한 후 적당한 점도가 얻어졌을 때 구리박판 위에 캐스팅하여 건조시킨 후 압연하여 얻었다. 리튬 이차전지는 AB가 피복된 금속산화물 양극, PP 분리막, 탄소 음극을 적층하여 구성하고 1M LiPF6가 용해된 EC:DEC 용액을 주입하여 제조하였다.The composition of 5.7 g of LiMn 2 O 4 , 0.6 g of AB, and 0.4 g of PVdF was mixed with an appropriate amount of NMP and acetone, and then cast on an aluminum sheet, dried, and rolled to obtain a base layer when a suitable viscosity was obtained. The composition of AB 6g and PVdF 0.4g was mixed with an appropriate amount of NMP and acetone, and when a suitable viscosity was obtained, cast to a thickness of 5 μm on the electrode, dried, and rolled to obtain a metal oxide electrode having a conductive material laminated thereon. The carbon cathode is Gr. 6 g, 0.3 g of AB, and 0.4 g of PVdF were mixed with an appropriate amount of NMP and acetone, and then cast on a copper foil, dried, and rolled when a suitable viscosity was obtained. The lithium secondary battery was prepared by stacking an AB-coated metal oxide cathode, a PP separator, and a carbon anode, and injecting an EC: DEC solution in which 1M LiPF 6 was dissolved.

실시예 3Example 3

LiMn2O45.7g, AB 0.6g, PVdF 0.4g의 조성을 적당량의 NMP 및 아세톤에 혼합한 후 적당한 점도가 얻어졌을 때 알루미늄 박판 위에 캐스팅하여 건조시킨 후 압연하여 기저층을 얻었다. Cu 10g, PVdF 0.4g의 조성을 적당량의 NMP 및 아세톤에 혼합한 후 적당한 점도가 얻어졌을 때 상기의 전극 위에 5 ㎛의 두께로 캐스팅하여 건조시킨 후 압연하여 도전재가 피복된 금속산화물 전극을 얻었다. 탄소 음극은 Gr. 6g, AB 0.3g, PVdF 0.4g의 조성을 적당량의 NMP 및 아세톤에 혼합한 후 적당한 점도가 얻어졌을 때 구리박판 위에 캐스팅하여 건조시킨 후 압연하여 얻었다. 리튬 이차전지는 Cu가 피복된 금속산화물 양극, PP 분리막, 탄소 음극을 적층하여 구성하고 1M LiPF6가 용해된 EC:DEC 용액을 주입하여 제조하였다.The composition of 5.7 g of LiMn 2 O 4 , 0.6 g of AB, and 0.4 g of PVdF was mixed with an appropriate amount of NMP and acetone, and then cast on an aluminum sheet, dried, and rolled to obtain a base layer when a suitable viscosity was obtained. 10 g of Cu and 0.4 g of PVdF were mixed with an appropriate amount of NMP and acetone, and when a suitable viscosity was obtained, a metal oxide electrode coated with a conductive material was obtained by casting, drying, and rolling a thickness of 5 μm on the electrode. The carbon cathode is Gr. 6 g, 0.3 g of AB, and 0.4 g of PVdF were mixed with an appropriate amount of NMP and acetone, and then cast on a copper foil, dried, and rolled when a suitable viscosity was obtained. The lithium secondary battery was manufactured by stacking a metal oxide cathode, a PP separator, and a carbon anode coated with Cu, and injecting an EC: DEC solution in which 1M LiPF 6 was dissolved.

실시예 4Example 4

LiMn2O4양극은 LiMn2O45.7g, AB 0.6g, PVdF 0.4g의 조성을 적당량의 NMP 및 아세톤에 혼합한 후 적당한 점도가 얻어졌을 때 알루미늄 박판 위에 캐스팅하고, RuOx 10g 및 PVdF 0.4g을 적당량의 NMP 및 아세톤에 혼합한 후 적당한 점도가 얻어졌을 때 상기의 전극 위에 10 ㎛의 두께로 캐스팅하고 건조시킨 후 압연하여 얻었다. 탄소 음극은 Gr. 6g, AB 0.3g, PVdF 0.4g의 조성을 적당량의 NMP 및 아세톤에 혼합한 후 적당한 점도가 얻어졌을 때 구리박판 위에 캐스팅하여 건조시킨 후 압연하여 얻었다. 리튬 이차전지는 RuOx가 피복된 금속산화물 양극, PP 분리막, 탄소 음극을 적층하여 구성하고 1M LiPF6가 용해된 EC:DEC 용액을 주입하여 제조하였다.The LiMn 2 O 4 anode was mixed with a composition of 5.7 g of LiMn 2 O 4 , 0.6 g of AB, and 0.4 g of PVdF in an appropriate amount of NMP and acetone, and then cast on an aluminum sheet when a suitable viscosity was obtained, and RuOx 10 g and PVdF 0.4 g were mixed. After mixing with an appropriate amount of NMP and acetone, when a suitable viscosity was obtained, it was cast on a thickness of 10 µm on the electrode, dried, and rolled. The carbon cathode is Gr. 6 g, 0.3 g of AB, and 0.4 g of PVdF were mixed with an appropriate amount of NMP and acetone, and then cast on a copper foil, dried, and rolled when a suitable viscosity was obtained. The lithium secondary battery was manufactured by stacking a metal oxide cathode, a PP separator, and a carbon anode coated with RuOx, and injecting an EC: DEC solution in which 1M LiPF 6 was dissolved.

실시예 5Example 5

상기 실시예 1-4 및 비교예 1에서 제조한 리튬이차전지를 사용하여 충방전 회수에 따른 방전 용량을 측정하였으며, 그 결과를 도 3에 나타내었다. 도 3에서 알 수 있는 바와 같이, 도전층을 갖는 양극에 의해 싸이클 수명이 향상되었다.Discharge capacities were measured according to the number of charge and discharge cycles using the lithium secondary batteries prepared in Examples 1-4 and Comparative Example 1, and the results are shown in FIG. 3. As can be seen in FIG. 3, the cycle life is improved by the anode having the conductive layer.

실시예 6Example 6

실시예 2에서 제조한 리튬이차전지와 비교예 1에서 제조한 리튬이차전지를 사용하여 고율 방전 특성을 측정하였으며, 그 결과를 도 4에 나타내었다(단, 도 4a는 실시예 2에서 제조된 리튬이차전지의 고율 방전 특성을 측정한 그래프이며, 도 4b는 비교예 1에서 제조한 리튬이차전지의 고율 방전 특성을 측정한 그래프이다). 도 4a 및 4b에서 알 수 있는 바와 같이, 실시예 2에서 제조한 리튬 이차전지가 비교예 1에서 제조한 리튬이차전지 보다 고율 방전 특성이 우수하였다. 이것은 도전층을 갖는 양극에 의해 고율 방전 특성이 향상됨을 증명하는 것이다.The high-rate discharge characteristics were measured using the lithium secondary battery prepared in Example 2 and the lithium secondary battery prepared in Comparative Example 1, and the results are shown in FIG. 4 (However, FIG. 4A shows lithium manufactured in Example 2). It is a graph measuring the high rate discharge characteristics of the secondary battery, Figure 4b is a graph measuring the high rate discharge characteristics of the lithium secondary battery manufactured in Comparative Example 1). As can be seen in Figures 4a and 4b, the lithium secondary battery prepared in Example 2 was superior to the high rate discharge characteristics than the lithium secondary battery prepared in Comparative Example 1. This proves that the high rate discharge characteristic is improved by the anode having the conductive layer.

상술한 바와 같이, 통상의 양극 상에 도전층을 피복시킴으로써 전극의 전위분포 및 계면 특성이 향상되었고, 이것에 의해 리튬이차전지의 용량, 고율 충방전특성 및 수명특성이 크게 향상되었다. 따라서, 도전성 슬러리로 표면처리된 본 발명의 양극을 포함하는 리튬이차전지는 각종 소형 전자기기, 통신기기 및 전기자동차의 전원용 등 다양한 산업분야에 응용될 수 있으며, 각종 기기의 국산화, 수입대체 및 수출증대 효과를 가져올 수 있다.As described above, the potential distribution and the interfacial characteristics of the electrode were improved by coating the conductive layer on the normal anode, thereby greatly improving the capacity, high rate charge and discharge characteristics, and the life characteristics of the lithium secondary battery. Therefore, the lithium secondary battery including the positive electrode of the present invention surface-treated with a conductive slurry can be applied to various industrial fields, such as for various small electronic devices, communication devices and power supplies of electric vehicles, localization, import replacement and export of various devices May have augmentation effect.

Claims (10)

양극활물질과, 도전재 및/또는 결합제를 포함하는 통상의 리튬이차전지용 양극을 기저층으로 갖고, 상기 기저층 상에 피복된, 도전재 및 결합제를 포함하고 도전재 및 결합제의 중량비가 10-100:1인 도전층을 포함하는 리튬이차전지용 양극.A conventional lithium secondary battery positive electrode containing a positive electrode active material and a conductive material and / or a binder as a base layer, comprising a conductive material and a binder, coated on the base layer, the weight ratio of the conductive material and the binder is 10-100: 1. A lithium secondary battery positive electrode containing a phosphorus conductive layer. 제1항에 있어서, 상기 도전층의 두께가 1 ㎛ ∼ 100 ㎛인 것을 특징으로 하는 리튬이차전지용 양극.The positive electrode for a lithium secondary battery according to claim 1, wherein the conductive layer has a thickness of 1 µm to 100 µm. 제1항에 있어서, 도전층에 사용되는 도전재가 알루미늄, 주석, 비스무트, 실리콘, 안티몬, 니켈, 구리, 티타늄, 바나듐, 크롬, 망간, 철, 코발트, 아연, 몰리브데늄, 텅스텐, 은, 금, 란타늄, 루테니움, 백금, 이리듐 또는 이들의 합금인 것을 특징으로 하는 리튬이차전지용 양극.The conductive material used for the conductive layer is aluminum, tin, bismuth, silicon, antimony, nickel, copper, titanium, vanadium, chromium, manganese, iron, cobalt, zinc, molybdenum, tungsten, silver, gold , Lanthanum, ruthenium, platinum, iridium or an alloy thereof. 제1항에 있어서, 도전층에 사용되는 도전재가 흑연, 코크스, 하드카본, 아세틸렌 블랙, 카본 블랙, 활성탄 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 리튬이차전지용 양극.The cathode for a lithium secondary battery according to claim 1, wherein the conductive material used for the conductive layer is graphite, coke, hard carbon, acetylene black, carbon black, activated carbon, or a mixture thereof. 제1항에 있어서, 도전층에 사용되는 도전재가 CrOx, CoOx, CuOx, NiOx,SnOx, AgOx, LaOx, InOx, RuOx, PtOx, IrOx, 이들의 혼합산화물 또는 초전도성 금속산화물인 것을 특징으로 하는 리튬이차전지용 양극.The lithium secondary battery according to claim 1, wherein the conductive material used for the conductive layer is CrOx, CoOx, CuOx, NiOx, SnOx, AgOx, LaOx, InOx, RuOx, PtOx, IrOx, mixed oxides thereof, or superconducting metal oxides. Battery positive electrode. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 도전층이 추가로 양극활물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬이차전지용 양극.The cathode for a lithium secondary battery according to any one of claims 1 to 5, wherein the conductive layer further comprises a cathode active material. 제6항에 있어서, 상기 양극활물질이 LiCoO2, LiMn2O4, LiNiO2, LiNiCoO2, V6O13, V2O5또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 리튬이차전지용 양극.The cathode for a lithium secondary battery according to claim 6, wherein the cathode active material is LiCoO 2 , LiMn 2 O 4 , LiNiO 2 , LiNiCoO 2 , V 6 O 13 , V 2 O 5, or a mixture thereof. 양극활물질과, 도전재 및/또는 결합제의 혼합물을 코팅, 건조 및 압연에 의해 집전체 상에 피복시키고, 그 위에 도전재 성분이 강화된 도전성 슬러리를 코팅, 건조 및 압연시키는 것으로 구성된 제1항에 따른 리튬이차전지용 양극의 제조방법.The method of claim 1 comprising coating a cathode active material and a mixture of a conductive material and / or a binder on a current collector by coating, drying, and rolling, and coating, drying, and rolling a conductive slurry on which the conductive material component is reinforced thereon. Method of manufacturing a positive electrode for a lithium secondary battery according to. 삭제delete 제1항의 리튬이차전지용 양극을 포함하는 리튬이차전지.A lithium secondary battery comprising the positive electrode for a lithium secondary battery of claim 1.
KR1020000021490A 2000-04-22 2000-04-22 Metal oxide electrodes modified by conductive slurries and lithium secondary batteries KR100359054B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020000021490A KR100359054B1 (en) 2000-04-22 2000-04-22 Metal oxide electrodes modified by conductive slurries and lithium secondary batteries

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020000021490A KR100359054B1 (en) 2000-04-22 2000-04-22 Metal oxide electrodes modified by conductive slurries and lithium secondary batteries

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20010097422A KR20010097422A (en) 2001-11-08
KR100359054B1 true KR100359054B1 (en) 2002-11-07

Family

ID=19666359

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020000021490A KR100359054B1 (en) 2000-04-22 2000-04-22 Metal oxide electrodes modified by conductive slurries and lithium secondary batteries

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100359054B1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018208035A1 (en) * 2017-05-12 2018-11-15 주식회사 엘지화학 Method for manufacturing lithium secondary battery

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5167703B2 (en) * 2007-06-20 2013-03-21 日産自動車株式会社 Battery electrode
KR101123060B1 (en) * 2007-07-23 2012-03-15 주식회사 엘지화학 High Power Secondary Battery
US9991507B2 (en) 2013-07-26 2018-06-05 Lg Chem, Ltd. Electrode for secondary battery having improved energy density and lithium secondary battery including the same
CN107240721B (en) * 2017-05-27 2020-01-31 深圳市雄韬电源科技股份有限公司 Bipolar electrode, lithium ion battery and manufacturing method of lithium ion battery

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07161382A (en) * 1993-12-13 1995-06-23 Toshiba Battery Co Ltd Nonaqueous electrolyte secondary battery

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07161382A (en) * 1993-12-13 1995-06-23 Toshiba Battery Co Ltd Nonaqueous electrolyte secondary battery

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018208035A1 (en) * 2017-05-12 2018-11-15 주식회사 엘지화학 Method for manufacturing lithium secondary battery
US11664485B2 (en) 2017-05-12 2023-05-30 Lg Energy Solution, Ltd. Method for manufacturing lithium secondary battery

Also Published As

Publication number Publication date
KR20010097422A (en) 2001-11-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3469648B1 (en) High energy density, high power density, high capacity, and room temperature capable "anode-free" rechargeable batteries
US6800397B2 (en) Non-aqueous electrolyte secondary battery and process for the preparation thereof
KR100450109B1 (en) Non-aqueous electrolyte secondary battery and production method thereof
US7157184B2 (en) Method for producing electrode sheets for electrochemical elements
WO2001097304A1 (en) Multi-layered lithium electrode, its preparation and lithium batteries comprising it
KR101108185B1 (en) Anode for an lithium secondary battery and lithium secondary battery containing same
KR20080088360A (en) Nonaqueous electrolyte battery
KR20190060719A (en) Anode Having Double Active Material Layers, Method of Preparing the Same, and Secondary Battery Comprising the Same
US8563178B2 (en) Negative electrode for lithium secondary battery including a multilayer film on a tin based current collector and manufacturing method thereof
CN114402464A (en) Negative electrode for lithium secondary battery comprising primer-coated current collector and method for manufacturing same
KR100404733B1 (en) Current collector coated with metal, electrodes comprising it, and lithium batteries comprising the electrodes
KR100359054B1 (en) Metal oxide electrodes modified by conductive slurries and lithium secondary batteries
CN110911647B (en) Method for manufacturing lithium ion single cell
JP2023513815A (en) Anode piece, battery and electronic device employing said electrode piece
KR100432669B1 (en) Negative active material for rechargeable lithium batteries and preparing for same
KR100471983B1 (en) Electrode for lithium battery
WO2014128844A1 (en) Lithium ion secondary battery
EP4009394B1 (en) Anti-dendrite negative electrodes, and the electrochemical cells containing them
KR20190110348A (en) Method for Preparing Anode and Anode Prepared Therefrom
US20220166003A1 (en) Anode for All-Solid-State Battery Including Coating Layer Containing Magnesium-Based Particles
US20230032580A1 (en) Current collector for lithium metal battery, preparing method of the same, and lithium metal battery comprising the same
US20220393180A1 (en) Anode-free all-solid-state battery including solid electrolyte having high ion conductivity and surface-roughened anode current collector
US20220059844A1 (en) Electrode for Secondary Battery and Method for Preparing the Same
KR20230060758A (en) Anode for all solid state battery and manufacturing method thereof
KR20220170627A (en) Anodeless all solid state battery capable of operating at low temperature and manufacturing method thereof

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20070928

Year of fee payment: 6

LAPS Lapse due to unpaid annual fee