KR100875110B1 - 향상된 에너지 밀도 및 향상된 전력 밀도를 갖는 리튬 전지 - Google Patents

향상된 에너지 밀도 및 향상된 전력 밀도를 갖는 리튬 전지 Download PDF

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Abstract

본 발명에서는, 향상된 에너지 밀도 및 향상된 전력 밀도와 휴대용 전원장치로서의 간편성을 동시에 보유하는, 축전기의 기능이 내재된 리튬 전지를 제공하기 위하여, 전기화학적 축전기의 전극재료로 사용되고 있는 폴리피롤(polypyrrole)을 애노드 및 캐소드의 활물질 층에 첨가하는 방법을 제공하며, 폴리피롤을 전극의 활물질 층에 첨가하는 구체적인 방법으로서는 초기혼합방식과 인시투(in-situ)방식의 두가지를 제공한다.
리튬 전지, 전기화학적 축전기, 폴리피롤

Description

향상된 에너지 밀도 및 향상된 전력 밀도를 갖는 리튬 전지{Lithium battery having enhanced energy density and enhanced power density}
본 발명은 에너지 밀도와 전력 밀도가 향상된 리튬 전지에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 축전기의 기능을 복합시킴으로써 에너지 밀도 및 전력 밀도를 향상시킨 리튬 전지와 그 제조방법에 관한 것이다.
리튬 전지는, 다른 종류의 2차 전지와 비교할 때, 에너지 밀도 뿐만아니라 전력 밀도 측면에서도 향상된 성능을 보이고 있다. 그러나 그 사용 빈도가 급속도로 확대되고 있는 휴대용 전기/전자 장치의 다양한 전력수요를 만족시키기 위해서, 리튬 전지에 대한 에너지 밀도 및 전력 밀도의 향상은 여전히 요구되고 있다.
특히 전력 밀도는 전지의 충/방전 전류의 크기에 의존하는데, 리튬이온을 삽입/탈삽입하는 전극 활물질, 및 리튬이온 전달을 위한 매체인 전해질의 특성의 한계로 인하여, 긴 사이클 수명과 안전한 작동을 보장하는 것을 전제로 하면서 리튬 전지의 충/방전 전류의 크기를 현재의 수준보다 더욱 증대시키는 것은 매우 어려운 일이다.
일반적으로 전지는 부하단에서 고전력을 요구할 경우 즉, 짧은 시간에 많은 양의 에너지공급이 요구될 경우에는 가용에너지의 양이 감소되며 수명이 단축된다는 사실은 널리 알려져 있으며, 이러한 단점을 해결하기 위하여 전기화학적 축전기 (electrochemical capacitor)를 전지에 대한 보조 전력장치로 결합시키려는 노력이 광범위하게 시도되어 왔다. 이는 전기화학적 축전기가 전지에 비하여 에너지 밀도는 작지만 전력 밀도가 크다는 특성을 활용한 것이다.
그러나 별도의 몸체를 갖는 전지와 축전기를 결합시켜 휴대용 전기/전자 장치의 전원으로 사용하는 것은, 결합전원의 부피, 무게, 회로 구성의 복장성 등의 문제점을 노출시키고 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여, 전지와 축전기의 기능이 한 몸체에 융합되어 구현된 새로운 휴대용 전원장치를 개발하려는 시도 역시 광범위하게 이루어 지고 있다.
한편, 리튬 전지에 있어서도 에너지 밀도, 특히 전력 밀도 측면의 돌파구를 찾기 위하여 축전기의 기능을 융합시키려는 시도가 있어 왔으나 효율적인 융합방법은 아직 제시되지 않고 있는 실정이다.
따라서 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 향상된 에너지 밀도 및 향상된 전력 밀도와 휴대용 전원장치로서의 간편성을 동시에 보유하는, 축전기의 기능이 내재된 리튬 전지를 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는 축전기의 기능이 내재된 리튬 전지용 전극을 제조하는 효율적인 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명에서는 상기의 기술적 과제를 해결하기 위하여,
(a-1) 결합제를 유기용매에 용해시킴으로써 결합제 및 유기용매를 포함하는 혼합물을 제조하는 단계;
(b-1) 상기 결합제 및 유기용매를 포함하는 혼합물에 폴리피롤을 첨가하여 용해시킴으로써 결합제, 유기용매 및 폴리피롤을 포함하는 혼합물을 제조하는 단계;
(c-1) 상기 결합제, 유기용매 및 폴리피롤을 포함하는 혼합물에 리튬이온을 삽입/탈삽입 할 수 있는 전극 활물질을 첨가하는 단계; 및
(d-1) 상기 결합제, 유기용매, 폴리피롤 및 전극 활물질을 포함하는 혼합물을 전극 집전체위에 도포한 후 건조시키는 단계를 포함하는 축전기 기능이 내재된 리튬 전지용 전극 제조 방법을 제공한다.
상기 (c-1) 단계는 도전제의 부가를 더 포함할 수 있다.
상기 유기용매는 NMP (n-methyl pyrrole), 아세톤, 사이클로헥실벤젠 (cyclohexyl-benzene), 또는 이들의 혼합물인 것이 바람직하다.
상기 (d-1) 단계의 건조는 약 80 내지 약 130 ℃에서 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 전극의 활물질층의 폴리피롤의 함량은 약 2 내지 약 20 중량%인 것이 바람직하다.
또한 본 발명에서는,
(a-2) 전극 집전체 상에 리튬이온을 삽입/탈삽입할 수 있는 전극 활물질, 결 합제 및 유기용매를 포함하는 혼합물을 코팅 및 건조하여 리튬 전지용 전극판을 제조하는 단계;
(b-2) 폴리피롤(polypyrrole)을 용해시킬 수 있는 유기용매에 폴리피롤을 용해시킴으로써 폴리피롤과 상기 유기용매가 균일하게 혼합된 제 1 용액을 제조하는 단계;
(c-2) 산화제를 용해시킬 수 있는 유기용매에 산화제를 용해시킴으로써 산화제와 상기 유기용매가 균일하게 혼합된 제 2 용액을 제조하는 단계;
(d-2) 상기 전극판을 제 1 용액에 침지시킨 후 건조시키는 단계;
(e-2) 제 1 용액에 침지된 후 건조된 상기 전극판을 제 2 용액에 침지시킨 후 방치함으로써 폴리피롤의 중합을 진행시키는 단계; 및
(f-2) 상기 폴리피롤이 중합되어 있는 전극판을 세척용 유기용매로 세척한 후 건조시키는 단계를 포함하는 축전기 기능이 내재된 리튬 전지용 전극의 제조 방법을 제공한다.
상기 (a-2) 단계의 리튬이온을 삽입/탈삽입할 수 있는 전극 활물질, 결합제 및 유기용매를 포함하는 혼합물에 대한 도전제의 부가를 더 포함할 수 있다.
상기 (b-2) 단계의 폴리피롤을 용해하는 유기용매는 디클로로메탄, 아세톤, 에테르(ether) 또는 이들의 혼합물인 것이 바람직하다.
상기 산화제는 질산철, 염화철, KIO3, (NH4)2S2O8 또는 이들의 혼합물인 것이 바람직하다.
상기 (c-2) 단계의 산화제를 용해하는 유기용매는 메탄올, 에테르(ether), NMP 또는 이들의 혼합물인 것이 바람직하다.
상기 (f-2) 단계의 세척용 유기용매는 메탄올, 묽은 염산 또는 이들의 혼합물인 것이 바람직하다.
한편, 상기 (d-2), (e-2) 및 (f-2) 단계를 반복함으로써, 폴리피롤의 함량을 증가시킬 수 있다.
상기 (d-2), (e-2) 및 (f-2) 단계를 불활성 분위기에서 수행하는 것이 바람직하다.
상기 (d-2) 단계의 건조는 약 25 내지 약 80 ℃에서 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 (f-2) 단계의 건조는 약 25 내지 약 80 ℃에서 이루어지는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에서는 상기의 본 발명의 방법에 따라 제조된 축전기 기능이 내재된 리튬 전지용 전극을 제공한다.
또한 본 발명에서는 상기의 본 발명의 방법에 따라 제조된 축전기 기능이 내재된 리튬 전지용 전극을 채용한 리튬 전지를 제공한다.
이하에서는 본 발명의 기술적 구성을 더욱 상세히 설명하고자 한다.
본 발명에서는, 향상된 에너지 밀도 및 향상된 전력 밀도와 휴대용 전원장치로서의 간편성을 동시에 보유하는, 축전기의 기능이 내재된 리튬 전지를 제공하기 위하여, 전기화학적 축전기의 전극재료로 사용되고 있는 폴리피롤(polypyrrole)을 애노드 및 캐소드의 활물질 층에 첨가하는 방법을 제안하고자 하며, 폴리피롤을 전 극의 활물질 층에 첨가하는 구체적인 방법으로서는 초기혼합방식과 인시투(in-situ)방식의 두가지를 제공한다.
먼저, 초기혼합방식을 설명한다.
초기혼합방식은 전극의 활물질 층을 형성시키기 위한 활물질 조성물 슬러리를 제조하는 단계에서 폴리피롤을 첨가하는 방식이다. 즉, 축전기 기능이 내재된 리튬 전지용 전극 중 애노드는, (a-1) 결합제를 유기용매에 용해시킴으로써 결합제 및 유기용매를 포함하는 혼합물을 제조하는 단계; (b-1) 상기 결합제 및 유기용매를 포함하는 혼합물에 폴리피롤을 첨가하여 용해시킴으로써 결합제, 유기용매 및 폴리피롤을 포함하는 혼합물을 제조하는 단계; (c-1) 상기 결합제, 유기용매 및 폴리피롤을 포함하는 혼합물에 리튬이온을 삽입/탈삽입 할 수 있는 전극 활물질을 첨가하는 단계; 및 (d-1) 상기 결합제, 유기용매, 폴리피롤 및 전극 활물질을 포함하는 혼합물을 전극 집전체위에 도포한 후 건조시키는 단계를 거쳐 제조된다.
한편, 리튬 전지용 캐소드는 상술한 애노드 제조과정에서 (c-1) 단계의 상기 결합제, 유기용매 및 폴리피롤을 포함하는 혼합물에 리튬이온을 삽입/탈삽입 할 수 있는 전극 활물질을 첨가하는 단계에서 도전제를 부가하는 것을 더 포함하는 것을 제외하고는 애노드 제조과정과 동일한 과정을 거쳐 제조된다.
이때, 상기 결합제 및 폴리피롤 등을 용해시키는 유기용매로서는, 예를 들면, NMP(n-methyl pyrrole), 아세톤, 사이클로헥실벤젠 (cyclohexyl-benzene) 등과 같은 유기용매, 또는 이들의 혼합물이 사용될 수 있다.
한편, 애노드 활물질, 캐소드 활물질, 도전제, 결합제, 애노드 집전체 및 캐 소드 집전체 등은 통상적으로 리튬 전지의 제조에 사용되고 있거나 장래에 사용될 가능성이 있는 모든 물질이 사용될 수 있다.
또한, 상기 (d-1) 단계의 건조온도는, 너무 낮으면, 극판의 잔류 용매와 수분의 양이 많아지게 되고, 너무 높으면, 바인더의 물성 저하로 인한 극판 탈리 현상이 발생할 수 있다. 이러한 점을 고려하여, 상기 (d-1) 단계의 건조온도는, 예를 들면, 약 80 내지 약 130 ℃ 정도로 할 수 있다.
그리고, 전극의 활물질 층에 궁극적으로 포함되는 폴리피롤의 함량은, 너무 낮으면, 폴리피롤 첨가로 인한 극판 성능 향상의 정도가 미미할 수 있고, 너무 높으면, 극판의 활물질의 밀도가 낮아지고 따라서 고용량 실현이 어려워지며 재료비가 과도하게 상승할 수 있다. 이러한 점을 고려하여, 상기 전극의 활물질 층의 폴리피롤의 함량은 약 2 내지 약 20 중량% 정도로 할 수 있다.
이하에서는 인시투방식을 설명한다.
인시투방식은 종래의 리튬 전지용 전극판을 제조한 후에 폴리피롤을 침지시키는 방식이다. 즉, 축전기 기능이 내재된 리튬 전지용 전극 중 애노드는, (a-2) 전극 집전체 상에 리튬이온을 삽입/탈삽입할 수 있는 전극 활물질, 결합제 및 유기용매를 포함하는 혼합물을 코팅 및 건조하여 리튬 전지용 전극판을 제조하는 단계; (b-2) 폴리피롤(polypyrrole)을 용해시킬 수 있는 유기용매에 폴리피롤을 용해시킴으로써 폴리피롤과 상기 유기용매가 균일하게 혼합된 제 1 용액을 제조하는 단계; (c-2) 산화제를 용해시킬 수 있는 유기용매에 산화제를 용해시킴으로써 산화제와 상기 유기용매가 균일하게 혼합된 제 2 용액을 제조하는 단계; (d-2) 상기 전극판 을 제 1 용액에 침지시킨 후 건조시키는 단계; (e-2) 제 1 용액에 침지된 후 건조된 상기 전극판을 제 2 용액에 침지시킨 후 방치함으로써 폴리피롤의 중합을 진행시키는 단계; 및 (f-2) 상기 폴리피롤이 중합되어 있는 전극판을 세척용 유기용매로 세척한 후 건조시키는 단계를 거쳐 제조된다.
한편, 캐소드는 상술한 애노드 제조과정에서 (a-2) 단계의 전극 집전체 상에 리튬이온을 삽입/탈삽입할 수 있는 전극 활물질, 결합제 및 유기용매를 포함하는 혼합물에 도전제를 부가하는 것을 더 포함한 것을 제외하고는 동일한 과정을 거쳐 제조된다.
이때, 상기 폴리피롤을 용해하는 유기용매로서는 특별한 제한은 없으며, 예를 들면, 디클로로메탄, 아세톤, 에테르, 사이클로헥실벤젠 또는 이들의 혼합물 등이 사용될 수 있다.
상기 산화제로서는 특별한 제한은 없으며, 예를 들면, 질산철, 염화철, KIO3, (NH4)2S2O8 또는 이들의 혼합물 등이 사용될 수 있다.
상기 산화제를 용해하는 유기용매로서는 특별한 제한은 없으며, 예를 들면, 메탄올, 에테르, NMP 또는 이들의 혼합물 등이 사용될 수 있다.
상기 세척용 유기용매로서는 특별한 제한은 없으며, 예를 들면, 메탄올, 묽은 염산 또는 이들의 혼합물 등이 사용될 수 있다.
또한, 상기 제 1 용매에 침지후 건조시키는 단계, 제 2 용매에 침지후 폴리피롤을 중합시키는 단계 및 세척 단계를 반복함으로써, 폴리피롤의 함량을 증가시킬 수 있다. 폴리피롤의 함량은 적용분야에서 요구되는 에너지 밀도 및 전력 밀도 의 최적치에 따라 적절하게 결정될 수 있으며, 그 함량을 결정하는 것은 당업자에게는 용이한 일이다.
한편, 상기 제 1 용매에 침지후 건조시키는 단계, 제 2 용매에 침지후 폴리피롤을 중합시키는 단계 및 세척 단계를 불활성 분위기에서 수행할 수 있다. 이 경우에, 산소와 수분에 의한 전극 구성 성분의 오염이 방지될 수 있다.
상기 (d-2) 단계 즉, 상기 전극판을 제 1 용액에 침지시킨 후 건조시키는 단계에서의 온도는, 너무 낮으면, 용매성분의 증발이 용이하지 못할 수 있고, 너무 높으면, 극판에 함유되어 있는 폴리머의 물성이 변하거나 경화될 수 있으므로, 예를 들면, 약 25 내지 약 80 ℃ 정도로 할 수 있다.
상기 (f-2) 단계 즉, 상기 폴리피롤이 중합되어 있는 전극판을 세척용 유기용매로 세척한 후 건조시키는 단계에서의 온도는, 너무 낮으면, 용매의 증발이 용이하지 못할 수 있고, 너무 높으면, 극판에 함유되어 있는 폴리머의 물성이 변하거나 경화될 수 있으므로, 예를 들면, 약 25 내지 약 80 ℃ 정도로 할 수 있다.
본 발명은 또한, 리튬이온을 삽입/탈삽입할 수 있는 애노드 활물질, 결합제, 집전체 및 폴리피롤을 포함하는 축전기 기능이 내재된 리튬 전지용 애노드, 및 리튬이온을 삽입/탈삽입할 수 있는 캐소드 활물질, 결합제, 도전제, 집전체 및 폴리피롤을 포함하는 축전기 기능이 내재된 리튬 전지용 캐소드를 제공한다. 앞에서 설명한 초기혼합방식 또는 인시투방식에 의하여 상기 애노드 및 캐소드는 효과적으로 제공될 수 있다.
이러한 축전기 기능이 내재된 리튬 전지용 애노드 및 캐소드는 모든 종류의 리튬 전지, 예를 들면, 비수계 전해액을 사용하는 리튬 전지 또는 폴리머 전해질을 사용하는 리튬 전지 등에 적용될 수 있다.
예를 들면, 본 발명은, 본 발명에 따른 축전기 기능이 내재된 리튬 전지용 애노드; 본 발명에 따른 축전기 기능이 내재된 리튬 전지용 캐소드; 상기 애노드와 상기 캐소드 사이에 놓이는 세퍼레이터; 및 비수계 전해액을 포함하는 축전기 기능이 내재된 리튬 전지를 제공할 뿐만아니라,
본 발명에 따른 축전기 기능이 내재된 리튬 전지용 애노드; 본 발명에 따른 축전기 기능이 내재된 리튬 전지용 캐소드; 및 상기 애노드와 캐소드 사이에 놓이는 폴리머전해질을 포함하는 축전기 기능이 내재된 리튬 전지도 제공한다.
이하에서는 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 그러나 본 발명의 기술적 사상의 범위가 하기 실시예로 한정되는 것은 아니다.
비교예 1
LiCoO2 96g, 카본블랙(Super-P) 2g, PVDF(Solef 6020) 2g으로 구성되는 캐소드 활물질층 및 집전체로서 알루미늄을 사용한 캐소드극판을 종래의 전극제조방법에 따라 제조하였다.
그래파이트 98g, 바인더 (PVDF, KF1100) 2g으로 구성되는 애노드 활물질층 및 집전체로서 구리를 사용한 애노드극판을 종래의 전극제조방법에 따라 제조하였다.
상기 캐소드극판과 애노드극판을 세퍼레이터 (Tonen 사의 폴리에틸렌)와 함께 젤리롤 상태로 감은 후, ICP653450L 타입의 각형으로 전지를 구성하였다.
유기용매의 혼합비율이 EC : EMC : PC = 3 : 3 : 4 의 중량비를 가지며, 1.3M의 리튬염 (LiPF6)이 용해된 비수계 전해액 2.9g을 상기 각형전지에 주액하였다.
상기와 같이 구성된 전지에 대하여 2C조건하에서 300사이클의 충/방전을 실시하였다. 이때 방전 종지전압은 3V로 하였다.
실시예 1
앞에서 상술된 본 발명의 초기혼합방식에 따라, 궁극적으로 LiCoO2 96g, 카본블랙 (Super-P) 2g, PVDF(Solef 6020) 2g, 폴리피롤 2g으로 구성되는 활물질층과 집전체로서 알루미늄을 사용한 캐소드극판을 제조하였다.
또한, 앞에서 상술된 본 발명의 초기혼합방식에 따라, 궁극적으로 그래파이트 98g, 바인더 (KF1100) 2g, 폴리피롤 2g으로 구성되는 활물질층과 집전체로서 구리를 사용한 애노드극판을 제조하였다.
상기 캐소드극판과 애노드극판을 세퍼레이터 (Tonen 사의 폴리에틸렌)와 함께 젤리롤 상태로 감은 후, ICP653450L 타입의 각형으로 전지를 구성하였다.
유기용매의 혼합비율이 EC : EMC : PC = 3 : 3 : 4 의 중량비를 가지며, 1.3M의 리튬염 (LiPF6)이 용해된 비수계 전해액 2.9g을 상기 각형전지에 주액하였다.
상기와 같이 구성된 전지에 대하여 2C조건하에서 300사이클의 충/방전을 실시하였다. 이때 방전 종지전압은 3V로 하였다.
실시예 2
폴리피롤(20 중량%)을 디클로로메탄 (CH2Cl2)에 용해시켜 제 1 용액을 제조하였다. 산화제로서 질산철(Fe(NO3)-9H2O )를 메탄올에 용해시켜 그 농도를 1M이 되도록한 제 2 용액을 제조하였다. 비교예 1과 동일한 방법으로 극판 제조 후, 제 1 용액에 약 5초 동안 극판을 침지하고 약 5분 동안 상온 건조하였다. 이것을 다시 상기 제 2 용액에 약 4초 동안 침지 후 약 7분 동안 방치하여 폴리피롤의 중합을 유도한 후, 세척제로서 메탄올을 사용하여 세척하고 약 10분 동안 상온 건조하였다. 상기의 과정들은 비활성 분위기 하에서 수행되었다. 이러한 모든 과정을 수 차례 반복하여 극판에 충분한 양의 폴리피롤이 형성되도록 하였다.
이러한 과정을 거쳐, 본 발명의 인시투방식에 의하여 제조된, 긍극적으로 LiCoO2 96g, 카본블랙(Super-P) 2g, PVDF(Solef 6020) 2g, 폴리피롤 2g을 포함하는 캐소드 활물질층 및 집전체로서 알루미늄을 사용한 캐소드극판을 얻었다.
또한, 본 발명의 인시투방식에 의하여 제조된, 긍극적으로 그래파이트 98g, 바인더 (PVDF, KF1100) 2g, 폴리피롤 2g을 포함하는 애노드 활물질층 및 집전체로서 구리를 사용한 애노드극판을 얻었다.
상기 캐소드극판과 애노드극판을 세퍼레이터 (Tonen 사의 폴리에틸렌)와 함께 젤리롤 상태로 감은 후, ICP653450L 타입의 각형으로 전지를 구성하였다.
유기용매의 혼합비율이 EC : EMC : PC = 3 : 3 : 4 의 중량비를 가지며, 1.3M의 리튬염(LiPF6)이 용해된 비수계 전해액 2.9g을 상기 각형전지에 주액하였다.
상기와 같이 구성된 전지에 대하여 2C조건하에서 300사이클의 충/방전을 실시하였다. 이때 방전 종지전압은 3V로 하였다.
평가결과
비교예 1, 실시예 1 및 실시예 2의 전지에 대한 초기용량 및 2C조건하에서 300사이클 후의 용량을 표 1에 나타내었다.
초기용량 (mAh) 2C, 300사이클 후의 용량 (초기용량을 기준으로한 %)
비교예 1 900 96
실시예 1 940 97
실시예 2 970 98
표 1에 나타난 바와 같이, 비교예 1의 축전기 기능이 내재되어 있지 않은 종래의 리튬 전지는 초기용량이 900 mAh, 2C조건하에서 300사이클 후의 용량이 초기용량 기준으로 96%이었다.
폴리피롤의 초기혼합방식을 사용하여 제조된 애노드 및 캐소드를 포함하는 실시예 1의 축전기 기능이 내재된 리튬 전지는 초기용량이 940 mAh, 2C조건하에서 300사이클 후의 용량이 초기용량 기준으로 97%이었다. 실시예 1의 전지는 비교예 1의 전지와 전극활물질의 양이 같았음에도 불구하고 비교예 1의 전지보다 용량이 더 컸으며, 2C의 고전력 충/방전 조건에서도 사이클에 따른 용량저하가 더 적었다.
한편, 폴리피롤을 인시투방식으로 첨가하여 제조된 애노드와 캐소드를 포함하는 실시예 2의 축전기 기능이 내재된 리튬 전지는 초기용량이 970 mAh, 2C조건하에서 300사이클 후의 용량이 초기용량 기준으로 98%이었다. 실시예 2의 전지는 비교예 1의 전지와 전극활물질의 양이 같았음에도 불구하고 비교예 1의 전지보다 용 량이 더 컸으며, 2C의 고전력 충/방전 조건에서도 사이클에 따른 용량저하가 더 적었다. 더우기 실시예 2의 전지는 실시예 1의 전지보다 용량 및 사이클 특성이 더 우수함을 알 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 축전기 기능이 내재된 리튬 전지용 애노드 및 축전기 기능이 내재된 리튬 전지용 캐소드의 제조방법을 사용함으로써, 긴 사이클 수명과 안전한 작동을 보장하는 것을 전제로 하면서도 리튬 전지의 충/방전 전류의 크기 및 용량을 현재의 수준보다 더욱 증대시킬 수 있게 되었다.

Claims (17)

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  6. (a-2) 전극 집전체 상에 리튬이온을 삽입/탈삽입할 수 있는 전극 활물질, 결합제 및 유기용매를 포함하는 혼합물을 코팅 및 건조하여 리튬 전지용 전극판을 제조하는 단계;
    (b-2) 폴리피롤(polypyrrole)을 용해시킬 수 있는 유기용매에 폴리피롤을 용해시킴으로써 폴리피롤과 상기 유기용매가 균일하게 혼합된 제 1 용액을 제조하는 단계;
    (c-2) 산화제를 용해시킬 수 있는 유기용매에 산화제를 용해시킴으로써 산화 제와 상기 유기용매가 균일하게 혼합된 제 2 용액을 제조하는 단계;
    (d-2) 상기 전극판을 제 1 용액에 침지시킨 후 건조시키는 단계;
    (e-2) 제 1 용액에 침지된 후 건조된 상기 전극판을 제 2 용액에 침지시킨 후 방치함으로써 폴리피롤의 중합을 진행시키는 단계; 및
    (f-2) 상기 폴리피롤이 중합되어 있는 전극판을 세척용 유기용매로 세척한 후 건조시키는 단계를 포함하는 축전기 기능이 내재된 리튬 전지용 전극의 제조 방법.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 (a-2) 단계의 리튬이온을 삽입/탈삽입할 수 있는 전극 활물질, 결합제 및 유기용매를 포함하는 혼합물에 대한 도전제의 부가를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 축전기 기능이 내재된 리튬 전지용 전극의 제조 방법.
  8. 제 6 항에 있어서, 상기 (b-2) 단계의 폴리피롤을 용해하는 유기용매는 디클로로메탄, 아세톤, 에테르, 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제 6 항에 있어서, 상기 산화제는 질산철, 염화철, KIO3, (NH4)2S2 O8 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제 6 항에 있어서, 상기 (c-2) 단계의 산화제를 용해하는 유기용매는 메탄올, 에테르, NMP, 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제 6 항에 있어서, 상기 (f-2) 단계의 세척용 유기용매는 메탄올, 묽은 염산, 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제 6 항에 있어서, 상기 (d-2), (e-2) 및 (f-2) 단계를 반복함으로써, 폴리피롤의 함량을 증가시키는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제 6 항에 있어서, 상기 (d-2), (e-2) 및 (f-2) 단계를 불활성 분위기에서 수행하는 것을 특징으로 하는 방법.
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  16. 제 6 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 따라 제조된 축전기 기능이 내재된 리튬 전지용 전극.
  17. 제 6 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 따라 제조된 축전기 기능이 내재된 리튬 전지용 전극을 채용한 리튬 전지.
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