KR100625958B1 - Lithium secondary battery and manufacturiing method therefor - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따르면, 양극 활물질 및 양극 집전체로 형성된 양극 극판과; 음극 활물질 및 음극 집전체로 형성된 음극 극판과; 상기 양극 극판과 상기 음극 극판 사이에 개재된 세퍼레이터;를 적층시켜서 이루어진 리튬 2 차 전지에 있어서, 상기 양극 극판 및 상기 음극 극판은 포말 금속 재료로 형성된 집전체를 슬러리 상태의 양극 활물질 및 음극 활물질에 각각 통과시킴으로써, 상기 포말 금속 재료의 공극에 상기 슬러리 상태의 양극 활물질 및 음극 활물질이 각각 충전되도록한 것을 특징으로 하는 리튬 2 차 전지가 제공된다. 본 발명에 따른 리튬 2 차 전지 및 그 제조 방법은 포말 금속을 집전체로 사용함으로써 집전체와 활물질의 접착이 개선되고 계면 저항이 감소되는 효과가 있으며, 그에 따라서 전지의 율별 성능(rate capability)이 향상된다는 장점이 있다.According to the invention, the positive electrode plate formed of a positive electrode active material and a positive electrode current collector; A negative electrode plate formed of a negative electrode active material and a negative electrode current collector; In the lithium secondary battery formed by stacking the separator interposed between the positive electrode plate and the negative electrode plate, wherein the positive electrode plate and the negative electrode plate is a current collector formed of a foam metal material to the positive electrode active material and the negative electrode active material in the slurry state, respectively By passing through, the lithium secondary battery is provided so that the space | gap of the said foam metal material is filled with the positive electrode active material and negative electrode active material of the said slurry state, respectively. The lithium secondary battery according to the present invention and a method for manufacturing the same have an effect of improving the adhesion between the current collector and the active material and reducing the interfacial resistance by using foam metal as a current collector. It has the advantage of being improved.

Description

리튬 2차 전지 및 그 제조 방법{Lithium secondary battery and manufacturiing method therefor}Lithium secondary battery and manufacturing method therefor {Lithium secondary battery and manufacturiing method therefor}

도 1은 통상적인 리튬 2차전지의 적층 구조를 개략적으로 나타낸 사시도이다.1 is a perspective view schematically showing a laminated structure of a conventional lithium secondary battery.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬 2 차 전지의 적층 구조를 개략적으로 나타낸 사시도이다.2 is a perspective view schematically showing a laminated structure of a lithium secondary battery according to an embodiment of the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

11. 양극 집전체 12. 양극 활물질 11. Positive electrode current collector 12. Positive electrode active material

13. 세퍼레이터 14. 음극 활물질13. Separator 14. Anode Active Material

15. 음극 집전체 21.24. 포말 집전체 15. Negative current collector 21.24. Foam current collector

22. 양극 활물질 23. 세퍼레이터22. Positive electrode active material 23. Separator

25. 음극 활물질25. Anode active material

본 발명은 리튬 2 차 전지 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 포말 금속을 집전체로 사용한 리튬 2 차 전지 및 그 제조 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a lithium secondary battery and a method for producing the same, and more particularly, to a lithium secondary battery using a foam metal as a current collector and a method for producing the same.

휴대용 전기 전자 기기의 경량화 및 고기능화가 진행됨에 따라, 그 구동용 전원으로 사용되는 2차 전지에 대해서 많은 연구가 이루어지고 있다. 지금까지 개발된 2차전지의 예로서 니켈카드뮴전지, 니켈수소전지, 니켈아연전지, 리튬 2차전지 등을 들 수 있지만, 이중에서 리튬 2차 전지는 장수명, 고용량 등의 우수한 특성으로 인하여 차세대 동력원으로서 가장 주목을 받고 있다. As the weight reduction and the high functionalization of portable electric and electronic devices have progressed, many studies have been made on the secondary battery used as the driving power source. Examples of secondary batteries developed so far include nickel cadmium batteries, nickel hydrogen batteries, nickel zinc batteries, and lithium secondary batteries. Among them, lithium secondary batteries are the next generation power source due to their excellent characteristics such as long life and high capacity. As the most attention.

도 1은 통상적인 리튬 2차 전지의 적층 구조를 개략적으로 나타낸 사시도이다. 이를 참조하면, 리튬 2차전지는 양극 집전체(11), 양극 극판 필름(12), 세퍼레이터(13), 음극 극판 필름(14) 및, 음극 집전체(15)가 순차적으로 적층되어 있는 구조를 갖는다. 1 is a perspective view schematically showing a laminated structure of a conventional lithium secondary battery. Referring to this, the lithium secondary battery has a structure in which the positive electrode current collector 11, the positive electrode plate film 12, the separator 13, the negative electrode plate film 14, and the negative electrode current collector 15 are sequentially stacked. .

통상적으로 리튬 2차전지의 양극 활물질에는 리튬코발트산화물(LiCoO2), 리튬니켈산화물(LiNiO2), 리튬망간산화물(LiMn2O4) 등이 이용되고 있고, 음극 활물질에는 리튬 금속이나 그 합금, 탄소재료 등이 이용된다. 그리고 전해질로는 유기 액체 전해질이나 고체 전해질이 사용된다. Typically, lithium cobalt oxide (LiCoO 2), lithium nickel oxide (LiNiO 2), lithium manganese oxide (LiMn 2 O 4 ), or the like is used as a positive electrode active material of a lithium secondary battery. Etc. are used. As the electrolyte, an organic liquid electrolyte or a solid electrolyte is used.

한편, 상기 양극 집전체로는 알루미늄 포일(foil) 또는 그리드(grid)를 주로 사용하고, 음극 집전체로는 구리 또는 니켈 포일(foil) 또는 그리드(grid)를 주로 사용하고 있다. 그런데 집전체로 사용되는 포일 또는 그리드 형태의 구리나 알루미늄은 극판 필름과의 접착이 잘 이루어지지 않기 때문에 집전체 표면을 결착제등으로 처리하여야만 한다. 이처럼 결착제를 이용하여 집전체 표면을 처리하게 되면 계면 저항이 증가하므로 전지의 효율 특성을 저하시키게 된다. 따라서 이를 극복하기 위해서 결착제에 탄소 분말을 혼합시킨 혼합물로 집전체를 코팅하게 되는데, 이러 한 해결 방법은 전지의 효율을 향상시키는데 한계가 있다. 더욱이 탄소 분말을 결착제에 혼합시켜서 집전체 표면에 열간 압착하는 공정등은 제조 방법의 면에서도 곤란하다는 단점이 있다.On the other hand, the positive electrode current collector is mainly used aluminum foil (foil) or grid (grid), and the negative electrode current collector is mainly used copper or nickel foil (foil) or grid (grid). By the way, copper or aluminum in the form of foil or grid used as the current collector is not well adhered to the electrode film, so the surface of the current collector must be treated with a binder or the like. As such, when the surface of the current collector is treated using a binder, the interface resistance increases, thereby lowering the efficiency characteristics of the battery. Therefore, in order to overcome this, the current collector is coated with a mixture of carbon powder mixed with a binder. This solution has a limitation in improving the efficiency of the battery. In addition, a process of hot pressing the carbon powder on the surface of the current collector by mixing the carbon powder with a binder has a disadvantage in that it is difficult in terms of the manufacturing method.

본 발명은 위와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 포말 금속(foam metal) 및 활물질 슬러리를 이용하여 집전체 및 극판 필름을 구성한 리튬 2 차 전지를 제공하는 것이다.The present invention has been made to solve the above problems, it is an object of the present invention to provide a lithium secondary battery comprising the current collector and the electrode plate film using a foam metal and the active material slurry.

본 발명의 다른 목적은 포말 금속 및 활물질 슬러리를 이용하여 리튬 2 차 전지를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a method for producing a lithium secondary battery using the foam metal and the active material slurry.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따르면, 양극 활물질 및 양극 집전체로 형성된 양극 극판과; 음극 활물질 및 음극 집전체로 형성된 음극 극판과; 상기 양극 극판과 상기 음극 극판 사이에 개재된 세퍼레이터;를 적층시켜서 이루어진 리튬 2 차 전지에 있어서, 상기 양극 극판 및 상기 음극 극판은 포말 금속 재료로 형성된 집전체를 슬러리 상태의 양극 활물질 및 음극 활물질에 각각 통과시킴으로써, 상기 포말 금속 재료의 공극에 상기 슬러리 상태의 양극 활물질 및 음극 활물질이 각각 충전되도록한 것을 특징으로 하는 리튬 2 차 전지가 제공된다.In order to achieve the above object, according to the present invention, a positive electrode plate formed of a positive electrode active material and a positive electrode current collector; A negative electrode plate formed of a negative electrode active material and a negative electrode current collector; In the lithium secondary battery formed by stacking the separator interposed between the positive electrode plate and the negative electrode plate, wherein the positive electrode plate and the negative electrode plate is a current collector formed of a foam metal material to the positive electrode active material and the negative electrode active material in the slurry state, respectively By passing through, the lithium secondary battery is provided so that the space | gap of the said foam metal material is filled with the positive electrode active material and negative electrode active material of the said slurry state, respectively.

본 발명의 일 특징에 따르면, 상기 슬러리 상태의 양극 활물질은, 리튬 코발트 산화물(LiCoO2) 또는 리튬 니켈 산화물(LiNiO2) 또는 리튬 망간 산화물(LiMn2O4)의 분말과; 폴리비닐리덴 플로우라이드-헥사플로로프로필렌 공중합체(PVdF-HFP copolymer : KYNAR 2801)와; 아세틸렌 블랙;을 포함하는 조성물을 아세톤과 혼합함으로써 제조되고, 상기 슬러리 상태의 음극 활물질은, 메조카본 마이크로비드(mezocarbon microbeads:MCMB)2528 분말과; 폴리비닐리덴 플로우라이드-헥사플로로프로필렌 공중합체(PVdF-HFP copolymer)와; 아세틸렌 블랙(acethylene black);을 포함하는 조성물을 아세톤과 혼합함으로써 제조된다.According to one feature of the invention, the positive electrode active material in the slurry state, the powder of lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ) or lithium nickel oxide (LiNiO 2 ) or lithium manganese oxide (LiMn 2 O 4 ); Polyvinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer (PVdF-HFP copolymer: KYNAR 2801); It is prepared by mixing a composition containing acetylene black with acetone, the negative electrode active material in the slurry state, mezocarbon microbeads (MCMB) 2528 powder; Polyvinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer (PVdF-HFP copolymer); It is prepared by mixing a composition containing acetone; acetylene black (acethylene black).

본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 양극 활물질 및 상기 음극 활물질에는 각각 디부틸 프탈레이트(Dibutyl phtalate)가 더 포함된다.According to another feature of the invention, each of the positive electrode active material and the negative electrode active material further includes dibutyl phthalate (Dibutyl phtalate).

또한 본 발명에 따르면, 양극 활물질 및 양극 집전체로 형성된 양극 극판과; 음극 활물질 및 음극 집전체로 형성된 음극 극판과; 상기 양극 극판과 상기 음극 극판 사이에 개재된 세퍼레이터;를 적층시켜서 이루어진 리튬 2 차 전지에 있어서, 상기 양극 극판 및 음극 극판은, 슬러리 상태의 양극 활물질 및 음극 활물질을 베이스 필름에 캐스팅시킴으로써 각각 양극 필름 및 음극 필름을 형성하고, 상기의 각 양극 필름 및 음극 필름을 포말 금속 재료의 양극 집전체 및 음극 집전체에 대하여 압연함으로써 제조된 것을 특징으로 하는 리튬 2 차 전지가 제공된다.In addition, according to the present invention, a positive electrode plate formed of a positive electrode active material and a positive electrode current collector; A negative electrode plate formed of a negative electrode active material and a negative electrode current collector; In the lithium secondary battery formed by laminating a separator interposed between the positive electrode plate and the negative electrode plate, the positive electrode plate and the negative electrode plate, the positive electrode film and the negative electrode active material in the slurry state by casting the base film, respectively, A lithium secondary battery is produced by forming a negative electrode film and rolling each of the positive electrode film and the negative electrode film with respect to the positive electrode current collector and the negative electrode current collector of foam metal material.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 양극 집전체는 알루미늄 포말 금속 재료로 제조되고, 상기 음극 집전체는 니켈 또는 구리의 포말 금속 재료로 제조된다.According to another feature of the invention, the positive electrode current collector is made of an aluminum foam metal material, and the negative electrode current collector is made of a foam metal material of nickel or copper.

또한 본 발명에 따르면, 슬러리 상태의 양극 활물질 및 음극 활물질을 각각 준비하는 단계, 상기 슬러리 상태의 양극 활물질 및 음극 활물질을 포말 금속 재료의 양극 집전체 및 음극 집전체에 각각 통과시킴으로써, 상기 포말 금속 재료의 공극에 양극 활물질 및 음극 활물질을 충전시키는 단계, 상기 양극 집전체 및 음극 집전체에 충전된 슬러리 상태의 활물질을 가열 건조시킴으로써 양극 극판 및 음극 극판을 형성하는 단계 및, 상기 양극 극판 및 음극 극판에 세퍼레이터를 열압착시킨후에 서로에 대하여 접합하는 단계를 구비하는 리튬 2 차 전지의 제조 방법이 제공된다.In addition, according to the present invention, by preparing a positive electrode active material and a negative electrode active material in the slurry state, respectively, the positive electrode active material and the negative electrode active material in the slurry state by passing through the positive electrode collector and the negative electrode current collector of the foam metal material, respectively, Filling a gap with a positive electrode active material and a negative electrode active material, forming a positive electrode plate and a negative electrode plate by heating and drying an active material in a slurry state filled in the positive electrode current collector and the negative electrode current collector, and in the positive electrode plate and the negative electrode plate A method for producing a lithium secondary battery is provided, which comprises the steps of bonding the separator to each other after thermocompression bonding.

또한 본 발명에 따르면, 슬러리 상태의 양극 활물질 및 음극 활물질을 각각 준비하는 단계, 상기 슬러리 상태의 양극 활물질 및 음극 활물질을 베이스 필름상에 각각 캐스팅한 후에 가열 건조시킴으로써 양극 필름 및 음극 필름을 형성하는 단계, 상기 양극 필름 및 음극 필름을 포말 금속 재료의 양극 집전체 및 음극 집전체에 각각 압연시킴으로써 양극 극판 및 음극 극판을 형성하는 단계 및, 상기 양극 극판 및 음극 극판에 세퍼레이터를 열압착시킨후에 서로에 대하여 접합하는 단계를 구비하는 리튬 2 차 전지의 제조 방법이 제공된다.In addition, according to the present invention, preparing a positive electrode active material and a negative electrode active material in the slurry state, respectively, casting the slurry active material and negative electrode active material on the base film, respectively, and then forming a positive electrode film and a negative electrode film by heat drying Forming a positive electrode plate and a negative electrode plate by rolling the positive electrode film and the negative electrode film to a positive electrode current collector and a negative electrode current collector of foam metal material, respectively, and after the thermocompression bonding of the separator on the positive electrode plate and the negative electrode plate, Provided is a method of manufacturing a lithium secondary battery having the step of bonding.

이하 본 발명을 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 보다 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to an embodiment shown in the accompanying drawings.

도 2에 도시된 것은 본 발명에 따른 리튬 2 차 전지에 대한 개략적인 구성도이다. 2 is a schematic configuration diagram of a lithium secondary battery according to the present invention.

도면을 참조하면, 리튬 2 차 전지는 포말(foam) 형태인 금속으로 제조된 집전체(21,22)의 공극에 슬러리 형태의 양극 또는 음극 활물질(22,25)을 충전함으로써 형성된 양극 극판 또는 음극 극판과, 상기 양극 극판과 음극 극판 사이에 개재된 세퍼레이터(23)를 구비한다. 다른 실시예에서, 양극 극판 또는 음극 극판은 활물질 슬러리를 필름 형태로 제조하여 집전체의 표면에 압연함으로써 제조될 수 있 다.Referring to the drawings, a lithium secondary battery is a positive electrode plate or a negative electrode formed by filling a slurry of the positive electrode or negative electrode active material (22,25) in the pores of the current collector (21,22) made of metal in the form of foam (foam) The electrode plate and the separator 23 interposed between the positive electrode plate and the negative electrode plate are provided. In another embodiment, the positive electrode plate or the negative electrode plate may be prepared by preparing the active material slurry in the form of a film and rolling it on the surface of the current collector.

포말 금속(foamed metal)의 형태로 제조된 집전체는 3 차원의 망목 구조를 가진다. 포말 금속의 재료로서는 알루미늄, 니켈, 또는 구리를 사용할 수 있는데, 여기에서 알루미늄 재료로 제조된 포말 집전체는 양극 집전체(21)로 사용되고, 니켈 또는 구리 재료로 제조된 포말 집전체는 음극 집전체(24)로 사용되는 것이 바람직스럽다. The current collector manufactured in the form of foamed metal has a three-dimensional network structure. As the material of the foam metal, aluminum, nickel, or copper may be used, wherein the foam current collector made of aluminum material is used as the positive electrode current collector 21, and the foam current collector made of nickel or copper material is the negative electrode current collector. It is preferable to use as (24).

포말 금속은 당해 기술 분야에서 공지된 바와 같이 다양한 방법을 통해서 제조될 수 있다. 예를 들면, 도금 방법에 의해서 포말 금속이 만들어질 수 있는데, 우레탄 포말과 같은 포말 수지의 표면을 탄소 분말로 피복함으로써 도전성을 가지게 하고, 다음에 금속 재료를 전기 도금에 의해 전기 증착시키게 된다. 이후에 포말 수지 및 탄소 분말 피복을 연소시키게 되면 다공성의 3 차원 망목 구조를 가지는 포말 금속이 획득될 수 있다. 또 다른 예에서는 소결 방법에 의해서 포말 금속이 획득될 수 있는데, 이것은 우레탄 포말과 같은 포말 수지의 표면을 금속 분말의 슬러리에 담가서 피복시킨후, 금속 분말을 소결시키도록 가열함으로써 이루어진다.Foam metals can be prepared through a variety of methods, as known in the art. For example, a foam metal can be made by the plating method, which makes the surface of the foam resin such as urethane foam covered with carbon powder to be conductive, and then the metal material is electrodeposited by electroplating. Later, when the foam resin and the carbon powder coating are burned, a foam metal having a porous three-dimensional network structure can be obtained. In another example, foam metal can be obtained by a sintering method, which is accomplished by dipping and coating the surface of a foam resin, such as urethane foam, in a slurry of metal powder, and then heating to sinter the metal powder.

위와 같은 공지의 방법을 통해서 제작된 포말 금속 집전체는 비표면적인 매우 큰 다공성 물질이므로 그 공극에 각각 양극 활물질(22) 또는 음극 활물질(25)을 슬러리 형태로써 충전시킬 수 있다. Since the foam metal current collector manufactured by the above-mentioned known method is a very large porous material having a specific surface, the positive electrode active material 22 or the negative electrode active material 25 may be respectively filled in the pores in the form of a slurry.

본 발명의 제 1 실시예에 따르면, 양극 활물질 슬러리는 리튬 코발트 산화물(LiCoO2) 또는 리튬 니켈 산화물(LiNiO2) 또는 리튬 망간 산화물(LiMn2O4)의 분말을 60g, 폴리비닐리덴 플로우라이드-헥사플로로프로필렌 공중합체(PVdF-HFP copolymer : KYNAR 2801)을 10g, 아세틸렌 블랙을 8g 으로써, 아세톤 100 ml와 혼합하여 제조한다. 한편, 음극 활물질 슬러리는 메조카본 마이크로비드(mezocarbon microbeads:MCMB)2528 분말을 60g, PVdF-HFP 공중합체를 15g, 아세틸렌 블랙(acethylene black)을 5g 으로써 아세톤 150ml 와 혼합하여 음극 슬러리를 제조한다. According to the first embodiment of the present invention, the positive electrode active material slurry is 60 g of a powder of lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ) or lithium nickel oxide (LiNiO 2 ) or lithium manganese oxide (LiMn 2 O 4 ), polyvinylidene fluoride- 10 g of hexafluoropropylene copolymer (PVdF-HFP copolymer: KYNAR 2801) and 8 g of acetylene black are prepared by mixing with 100 ml of acetone. On the other hand, the negative electrode active material slurry is prepared by mixing 60 g of mesocarbon microbeads (MCMB) 2528 powder, 15 g of PVdF-HFP copolymer, and 150 g of acetone with 5 g of acetylene black to prepare a negative electrode slurry.

위와 같이 제조된 양극 활물질 슬러리는 포말 알루미늄 집전체를 통과함으로써 그 공극에 슬러리가 충전될 수 있고, 또한 음극 활물질 슬러리가 구리나 니켈 포말 집전체를 통과함으로써 그 공극에 슬러리가 충전될 수 있다. 이후에 섭씨 50 도에서 건조하며, 다시 압연 과정을 거쳐서 양극 및 음극 극판이 완성된다. 완성된 극판에 대한 세퍼레이터(23)의 부착은 열압착에 의해 수행되며, 다시 세퍼레이터가 부착된 각각의 양극 극판과 음극 극판을 서로에 대하여 접합함으로써 도 2에 도시된 바와 같은 리튬 이온 전지의 적층 구조가 이루어진다.The cathode active material slurry prepared as described above may be filled with the slurry by passing through the foam aluminum current collector, and the slurry may be filled with the void by passing the anode active material slurry through the copper or nickel foam current collector. After drying at 50 degrees Celsius, the positive and negative electrode plates are completed by rolling again. The attachment of the separator 23 to the completed electrode plate is carried out by thermocompression bonding, and the laminated structure of the lithium ion battery as shown in FIG. 2 by bonding each of the positive electrode plate and the negative electrode plate, to which the separator is attached, to each other. Is done.

본 발명에 따른 제 2 실시예에서는 양극 및 음극의 활물질 조성이 상이하게 이루어진다. 즉, 양극 활물질 슬러리는 리튬 코발트 산화물(LiCoO2) 또는 리튬 니켈 산화물(LiNiO2) 또는 리튬 망간 산화물(LiMn2O4) 분말을 60g, 폴리비닐리덴 플로우라이드-헥사플로로프로필렌 공중합체(PVdF-HFP copolymer : KYNAR 2801)을 10g, 아세틸렌 블랙을 8g, 디부틸 프탈레이트(Dibutyl phtalate)를 18g 으로써, 아세톤 100 ml와 혼합하여 제조한다. 한편, 음극 활물질 슬러리는 메조카본 마이크로비드(mezocarbon microbeads:MCMB)2528 분말을 60g, PVdF-HFP 공중합체를 15g, 아세틸렌 블랙(acethylene black)을 5g, 디부틸 프탈레이트를 18g 으로써 아세톤 150ml 와 혼합하여 음극 슬러리를 제조한다. In the second embodiment according to the present invention, the active material composition of the positive electrode and the negative electrode is different. That is, the positive electrode active material slurry is 60 g of lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ) or lithium nickel oxide (LiNiO 2 ) or lithium manganese oxide (LiMn 2 O 4 ) powder, polyvinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer (PVdF- HFP copolymer: 10 g of KYNAR 2801), 8 g of acetylene black, and 18 g of dibutyl phthalate (Dibutyl phtalate) were prepared by mixing with 100 ml of acetone. Meanwhile, the negative electrode active material slurry was mixed with 150 ml of acetone using 60 g of mezocarbon microbeads (MCMB) 2528 powder, 15 g of PVdF-HFP copolymer, 5 g of acetylene black, and 18 g of dibutyl phthalate. Prepare a slurry.

위와 같이 제조된 각 슬러리는 포말 알루미늄 집전체 또는 구리/니켈 포말 집전체를 통과함으로써 그 공극에 슬러리가 충전될 수 있으며, 이후에 섭씨 50 도에서 건조하며, 다시 압연 과정을 거쳐서 극판이 완성된다. 완성된 극판에 대한 세퍼레이터(23)의 부착은 열압착에 의해 수행되며, 다시 각각의 양극 극판과 음극 극판을 접합함으로써 도 2에 도시된 바와 같은 리튬 이온 전지의 적층 구조가 이루어진다.Each slurry prepared as described above may be filled with the slurry by passing through a foamed aluminum current collector or a copper / nickel foam current collector, and then dried at 50 degrees Celsius, and the electrode plate is completed by rolling again. Attachment of the separator 23 to the completed electrode plate is performed by thermocompression bonding, and the laminated structure of the lithium ion battery as shown in FIG. 2 is formed by bonding each positive electrode plate and the negative electrode plate again.

본 발명에 따른 제 3 실시예에서는 양극 활물질 슬러리 및 음극 활물질 슬러리를 PET 필름과 같은 베이스 필름상에 소정 두께로 캐스팅한 후에 건조시킴으로써 활물질 필름을 제조한다. 이렇게 제조된 활물질 필름은 포말 집전체에 대하여 압연됨으로써 양극 극판 또는 음극 극판으로서 완성된다. In the third embodiment according to the present invention, the active material film is prepared by casting the positive electrode active material slurry and the negative electrode active material slurry onto a base film such as a PET film to a predetermined thickness and then drying. The thus prepared active material film is rolled with respect to the foam current collector to be completed as a positive electrode plate or a negative electrode plate.

예를 들면, 리튬 코발트 산화물(LiCoO2 ) 또는 리튬 니켈 산화물(LiNiO2) 또는 리튬 망간 산화물(LiMn2O4) 분말을 60g, 폴리비닐리덴 플로우라이드-헥사플로로프로필렌 공중합체(PVdF-HFP copolymer : KYNAR 2801)을 10g, 아세틸렌 블랙을 8g, 디부틸 프탈레이트(Dibutyl phtalate)를 18g 으로써, 아세톤 100 ml와 혼합하여 양극 활물질 슬러리를 제조하고, 이것을 PET 필름상에 100 마이크론의 두께로 캐스팅하여 섭씨 50 도의 온도에서 건조시킴으로써 양극 필름을 제조한다. For example, 60 g of lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ) or lithium nickel oxide (LiNiO 2 ) or lithium manganese oxide (LiMn 2 O 4 ) powder, polyvinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer (PVdF-HFP copolymer : 10 g of KYNAR 2801), 8 g of acetylene black, and 18 g of dibutyl phthalate were mixed with 100 ml of acetone to prepare a cathode active material slurry, which was cast on a PET film to a thickness of 100 microns to 50 degrees Celsius. A positive electrode film is prepared by drying at a temperature of degrees.

한편, 음극 필름은 메조카본 마이크로비드(mezocarbon microbeads:MCMB)2528 분말을 60g, PVdF-HFP 공중합체를 15g, 아세틸렌 블랙(acethylene black)을 5g, 디 부틸 프탈레이트를 18g 으로써 아세톤 150ml 와 혼합하여 음극 활물질 슬러리를 제조하고, 상기 음극 활물질 슬러리를 PET 필름상에 150 마이크론의 두께로 캐스팅하여 섭씨 50 도의 온도에서 건조시킴으로써 음극 필름을 제조한다. 이와 같이 제조된 양극 필름은 위에 설명된 포말 알루미늄 집전체에 대하여 압연됨으로써 양극 극판이 구성된다. 또한 음극 필름은 포말 니켈 집전체 또는 포말 구리 집전체에 대하여 압연됨으로써 음극 극판이 구성된다. 제조된 양극 극판과 음극 극판은 그 사이에 세퍼레이터가 개재됨으로써 전지의 적층 구조가 완성된다.Meanwhile, the negative electrode film was mixed with 150 ml of acetone using 60 g of mesocarbon microbeads (MCMB) 2528 powder, 15 g of PVdF-HFP copolymer, 5 g of acetylene black, and 18 g of dibutyl phthalate. A slurry was prepared, and the anode active material slurry was cast to a thickness of 150 microns on a PET film to prepare a cathode film by drying at a temperature of 50 degrees Celsius. The positive electrode film thus produced is rolled with respect to the foam aluminum current collector described above to constitute a positive electrode plate. In addition, the negative electrode film is rolled with respect to the foam nickel current collector or the foam copper current collector to form a negative electrode plate. In the manufactured positive electrode plate and negative electrode plate, separators are interposed therebetween to complete the laminated structure of the battery.

본 발명에 따른 리튬 2 차 전지 및 그 제조 방법은 포말 금속을 집전체로 사용함으로써 집전체와 활물질의 접착이 개선되고 계면 저항이 감소되는 효과가 있으며, 그에 따라서 전지의 율별 성능(rate capability)이 향상된다는 장점이 있다.The lithium secondary battery according to the present invention and a method for manufacturing the same have an effect of improving the adhesion between the current collector and the active material and reducing the interfacial resistance by using foam metal as a current collector. It has the advantage of being improved.

본 발명은 첨부된 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 여타의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 범위는 첨부된 청구 범위에 의해 정해져야만 한다. Although the present invention has been described with reference to the embodiments illustrated in the accompanying drawings, it will be understood by those skilled in the art that various modifications and equivalent other embodiments are possible. Therefore, the true scope of the invention should be defined by the appended claims.

Claims (8)

양극 활물질 및 양극 집전체로 형성된 양극 극판과; 음극 활물질 및 음극 집전체로 형성된 음극 극판과; 상기 양극 극판과 상기 음극 극판 사이에 개재된 세퍼레이터;를 적층시켜서 이루어진 리튬 2 차 전지에 있어서,A positive electrode plate formed of a positive electrode active material and a positive electrode current collector; A negative electrode plate formed of a negative electrode active material and a negative electrode current collector; In the lithium secondary battery formed by laminating a separator interposed between the positive electrode plate and the negative electrode plate, 상기 양극 극판 및 상기 음극 극판은 포말 금속 재료로 형성된 집전체를 슬러리 상태의 양극 활물질 및 음극 활물질에 각각 통과시킴으로써, 상기 포말 금속 재료의 공극에 상기 슬러리 상태의 양극 활물질 및 음극 활물질이 각각 충전되도록하며, The positive electrode plate and the negative electrode plate respectively pass through a current collector formed of a foam metal material through a positive electrode active material and a negative electrode active material in the slurry state, so that the positive electrode active material and the negative electrode active material in the slurry state is respectively filled in the voids of the foam metal material , 상기 슬러리 상태의 양극 활물질은, 리튬 코발트 산화물(LiCoO2) 또는 리튬 니켈 산화물(LiNiO2) 또는 리튬 망간 산화물(LiMn2O4)의 분말과; 폴리비닐리덴 플로우라이드-헥사플로로프로필렌 공중합체(PVdF-HFP copolymer : KYNAR 2801)와; 아세틸렌 블랙;을 포함하는 조성물을 아세톤과 혼합함으로써 제조되고,The positive electrode active material in the slurry state may include a powder of lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ) or lithium nickel oxide (LiNiO 2 ) or lithium manganese oxide (LiMn 2 O 4 ); Polyvinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer (PVdF-HFP copolymer: KYNAR 2801); It is prepared by mixing a composition containing acetone; acetylene black; 상기 슬러리 상태의 음극 활물질은, 메조카본 마이크로비드(mezocarbon microbeads:MCMB)2528 분말과; 폴리비닐리덴 플로우라이드-헥사플로로프로필렌 공중합체(PVdF-HFP copolymer)와; 아세틸렌 블랙(acethylene black);을 포함하는 조성물을 아세톤과 혼합함으로써 제조되는 것을 특징으로 하는 리튬 2 차 전지.The slurry active material may include mesocarbon microbeads (MCMB) 2528 powder; Polyvinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer (PVdF-HFP copolymer); Lithium secondary battery, characterized in that it is prepared by mixing acetone with a composition containing acetylene black (acethylene black). 삭제delete 제 1 항에 있어서, 상기 양극 활물질 및 상기 음극 활물질에는 각각 디부틸 프탈레이트(Dibutyl phtalate)가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 리튬 2 차 전지. The lithium secondary battery of claim 1, wherein each of the positive electrode active material and the negative electrode active material further includes dibutyl phthalate. 양극 활물질 및 양극 집전체로 형성된 양극 극판과; 음극 활물질 및 음극 집전체로 형성된 음극 극판과; 상기 양극 극판과 상기 음극 극판 사이에 개재된 세퍼레이터;를 적층시켜서 이루어진 리튬 2 차 전지에 있어서,A positive electrode plate formed of a positive electrode active material and a positive electrode current collector; A negative electrode plate formed of a negative electrode active material and a negative electrode current collector; In the lithium secondary battery formed by laminating a separator interposed between the positive electrode plate and the negative electrode plate, 상기 양극 극판 및 음극 극판은, 슬러리 상태의 양극 활물질 및 음극 활물질을 베이스 필름에 캐스팅시킴으로써 각각 양극 필름 및 음극 필름을 형성하고, 상기의 각 양극 필름 및 음극 필름을 포말 금속 재료의 양극 집전체 및 음극 집전체에 대하여 압연함으로써 제조되며, The positive electrode plate and the negative electrode plate each form a positive electrode film and a negative electrode film by casting a positive electrode active material and a negative electrode active material in a slurry state, and the positive electrode current collector and the negative electrode of each of the positive electrode film and the negative electrode film are foamed metal materials. Manufactured by rolling against a current collector, 상기 슬러리 상태의 양극 활물질은, 리튬 코발트 산화물(LiCoO2) 또는 리튬 니켈 산화물(LiNiO2) 또는 리튬 망간 산화물(LiMn2O4)의 분말과; 폴리비닐리덴 플로우라이드-헥사플로로프로필렌 공중합체(PVdF-HFP copolymer : KYNAR 2801)와; 아세틸렌 블랙과; 디부틸 프탈레이트(Dibutyl phtalate);를 포함하는 조성물을 아세톤과 혼합함으로써 제조되고,The positive electrode active material in the slurry state may include a powder of lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ) or lithium nickel oxide (LiNiO 2 ) or lithium manganese oxide (LiMn 2 O 4 ); Polyvinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer (PVdF-HFP copolymer: KYNAR 2801); Acetylene black; It is prepared by mixing a composition containing a dibutyl phthalate (Dibutyl phtalate) with acetone, 상기 슬러리 상태의 음극 활물질은, 메조카본 마이크로비드(mezocarbon microbeads:MCMB)2528 분말과; 폴리비닐리덴 플로우라이드-헥사플로로프로필렌 공중합체(PVdF-HFP copolymer)와; 아세틸렌 블랙(acethylene black)과; 디부틸 프탈레이트;를 포함하는 조성물을 아세톤과 혼합함으로써 제조되는 것을 특징으로 하는 리튬 2 차 전지.The slurry active material may include mesocarbon microbeads (MCMB) 2528 powder; Polyvinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer (PVdF-HFP copolymer); Acetylene black; A lithium secondary battery, which is prepared by mixing a composition containing dibutyl phthalate with acetone. 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서, 상기 양극 집전체는 알루미늄 포말 금속 재료로 제조되고, 상기 음극 집전체는 니켈 또는 구리의 포말 금속 재료로 제조되는 것을 특징으로 하는 리튬 2 차 전지.The lithium secondary battery according to claim 1 or 4, wherein the positive electrode current collector is made of an aluminum foam metal material, and the negative electrode current collector is made of a foam metal material of nickel or copper. 삭제delete 슬러리 상태의 양극 활물질 및 음극 활물질을 각각 준비하는 단계,Preparing a positive electrode active material and a negative electrode active material in a slurry state, respectively 상기 슬러리 상태의 양극 활물질 및 음극 활물질을 포말 금속 재료의 양극 집전체 및 음극 집전체에 각각 통과시킴으로써, 상기 포말 금속 재료의 공극에 양극 활물질 및 음극 활물질을 충전시키는 단계,Filling the positive electrode active material and the negative electrode active material into the pores of the foam metal material by passing the positive electrode active material and the negative electrode active material in the slurry state through the positive electrode current collector and the negative electrode current collector, respectively; 상기 양극 집전체 및 음극 집전체에 충전된 슬러리 상태의 활물질을 가열 건조시킴으로써 양극 극판 및 음극 극판을 형성하는 단계 및,Forming a positive electrode plate and a negative electrode plate by heating and drying an active material in a slurry state filled in the positive electrode current collector and the negative electrode current collector; 상기 양극 극판 및 음극 극판에 세퍼레이터를 열압착시킨후에 서로에 대하여 접합하는 단계를 구비하고, Bonding the separators to each other after thermocompression bonding the separator to the positive electrode plate and the negative electrode plate; 상기 슬러리 상태의 양극 활물질은, 리튬 코발트 산화물(LiCoO2) 또는 리튬 니켈 산화물(LiNiO2) 또는 리튬 망간 산화물(LiMn2O4)의 분말과; 폴리비닐리덴 플로우라이드-헥사플로로프로필렌 공중합체(PVdF-HFP copolymer : KYNAR 2801)와; 아세틸렌 블랙;을 포함하는 조성물을 아세톤과 혼합함으로써 제조되고,The positive electrode active material in the slurry state may include a powder of lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ) or lithium nickel oxide (LiNiO 2 ) or lithium manganese oxide (LiMn 2 O 4 ); Polyvinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer (PVdF-HFP copolymer: KYNAR 2801); It is prepared by mixing a composition containing acetone; acetylene black; 상기 슬러리 상태의 음극 활물질은, 메조카본 마이크로비드(mezocarbon microbeads:MCMB)2528 분말과; 폴리비닐리덴 플로우라이드-헥사플로로프로필렌 공중합체(PVdF-HFP copolymer)와; 아세틸렌 블랙(acethylene black);을 포함하는 조성물을 아세톤과 혼합함으로써 제조되는 것을 특징으로 하는 리튬 2 차 전지의 제조 방법. The slurry active material may include mesocarbon microbeads (MCMB) 2528 powder; Polyvinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer (PVdF-HFP copolymer); A method of manufacturing a lithium secondary battery, characterized in that it is prepared by mixing acetone with a composition containing acetylene black (acethylene black). 슬러리 상태의 양극 활물질 및 음극 활물질을 각각 준비하는 단계,Preparing a positive electrode active material and a negative electrode active material in a slurry state, respectively 상기 슬러리 상태의 양극 활물질 및 음극 활물질을 베이스 필름상에 각각 캐스팅한 후에 가열 건조시킴으로써 양극 필름 및 음극 필름을 형성하는 단계,Forming the positive electrode film and the negative electrode film by casting the slurry active material and the negative electrode active material in the slurry state on a base film, and then drying them by heating; 상기 양극 필름 및 음극 필름을 포말 금속 재료의 양극 집전체 및 음극 집전체에 각각 압연시킴으로써 양극 극판 및 음극 극판을 형성하는 단계 및, Rolling the positive electrode film and the negative electrode film to a positive electrode current collector and a negative electrode current collector of foam metal material, respectively, to form a positive electrode plate and a negative electrode plate; 상기 양극 극판 및 음극 극판에 세퍼레이터를 열압착시킨후에 서로에 대하여 접합하는 단계를 구비하고,Bonding the separators to each other after thermocompression bonding the separator to the positive electrode plate and the negative electrode plate; 상기 슬러리 상태의 양극 활물질은, 리튬 코발트 산화물(LiCoO2) 또는 리튬 니켈 산화물(LiNiO2) 또는 리튬 망간 산화물(LiMn2O4)의 분말과; 폴리비닐리덴 플로우라이드-헥사플로로프로필렌 공중합체(PVdF-HFP copolymer : KYNAR 2801)와; 아세틸렌 블랙과; 디부틸 프탈레이트(Dibutyl phtalate);를 포함하는 조성물을 아세톤과 혼합함으로써 제조되고,The positive electrode active material in the slurry state may include a powder of lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ) or lithium nickel oxide (LiNiO 2 ) or lithium manganese oxide (LiMn 2 O 4 ); Polyvinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer (PVdF-HFP copolymer: KYNAR 2801); Acetylene black; It is prepared by mixing a composition containing a dibutyl phthalate (Dibutyl phtalate) with acetone, 상기 슬러리 상태의 음극 활물질은, 메조카본 마이크로비드(mezocarbon microbeads:MCMB)2528 분말과; 폴리비닐리덴 플로우라이드-헥사플로로프로필렌 공중합체(PVdF-HFP copolymer)와; 아세틸렌 블랙(acethylene black)과; 디부틸 프탈레이트;를 포함하는 조성물을 아세톤과 혼합함으로써 제조되는 것을 특징으로 하는는 리튬 2 차 전지의 제조 방법.The slurry active material may include mesocarbon microbeads (MCMB) 2528 powder; Polyvinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer (PVdF-HFP copolymer); Acetylene black; A method for producing a lithium secondary battery, characterized in that it is prepared by mixing a composition containing dibutyl phthalate with acetone.
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