KR101108446B1 - Conductive Agent for Surface Treatment for Hydrophobic Property and Secondary Battery Containing the Same - Google Patents

Conductive Agent for Surface Treatment for Hydrophobic Property and Secondary Battery Containing the Same

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KR101108446B1
KR101108446B1 KR1020060089903A KR20060089903A KR101108446B1 KR 101108446 B1 KR101108446 B1 KR 101108446B1 KR 1020060089903 A KR1020060089903 A KR 1020060089903A KR 20060089903 A KR20060089903 A KR 20060089903A KR 101108446 B1 KR101108446 B1 KR 101108446B1
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주식회사 엘지화학
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Abstract

본 발명은 전극활물질의 도전성을 향상시키기 위해 사용되는 도전재로서, 상기 도전재의 표면에는 높은 발수성을 발휘할 수 있도록 소수성 표면 처리가 행해진 것으로 구성된 도전재를 제공한다.The present invention is a conductive material used to improve the conductivity of an electrode active material, and provides a conductive material comprising hydrophobic surface treatment on the surface of the conductive material so as to exhibit high water repellency.

이러한 도전재는 전지 내에 침투되는 수분의 양을 감소시키면서 소정의 도전성을 확보할 수 있으므로, 이를 포함하고 있는 이차전지는 성능 및 수명 특성이 매우 우수하다. Since the conductive material can secure a predetermined conductivity while reducing the amount of water penetrated into the battery, the secondary battery including the same has excellent performance and lifespan characteristics.

Description

소수성으로 표면 처리된 도전재 및 이를 포함하는 이차전지 {Conductive Agent for Surface Treatment for Hydrophobic Property and Secondary Battery Containing the Same}Conductive Agent for Surface Treatment with Hydrophobicity and Secondary Battery Containing the Same {Conductive Agent for Surface Treatment for Hydrophobic Property and Secondary Battery Containing the Same}

본 발명은 소수성으로 표면 처리된 도전재에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 전극활물질의 도전성을 향상시키기 위해 사용되는 도전재로서, 상기 도전재의 표면에는 높은 발수성을 발휘할 수 있도록 소수성 표면 처리가 행해진 것으로 구성된 도전재 및 이를 포함하는 이차전지에 관한 것이다. The present invention relates to a hydrophobic surface-treated conductive material, and more particularly, to a conductive material used to improve the conductivity of an electrode active material, wherein the surface of the conductive material is subjected to hydrophobic surface treatment to exhibit high water repellency. It relates to a conductive material configured and a secondary battery comprising the same.

모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서 충방전이 가능한 이차전지의 수요가 급격히 증가하고 있고, 그에 따라 다양한 요구에 부응할 수 있는 이차전지에 대한 많은 연구가 행해지고 있다. 그러한 이차전지의 대표적인 예로는 리튬 이차전지를 들 수 있다.As the technology development and demand for mobile devices increase, the demand for secondary batteries capable of charging and discharging as energy sources is rapidly increasing. Accordingly, many researches on secondary batteries capable of meeting various needs have been conducted. Representative examples of such secondary batteries include lithium secondary batteries.

리튬 이차전지는 집전체 상에 각각 활물질이 도포되어 있는 양극과 음극 사이에 다공성의 분리막이 개재된 전극조립체에 리튬염을 포함하는 비수계 전해질이 함침되어 있는 구조로 이루어져 있다. 양극 활물질로는 주로 리튬 코발트계 산화 물, 리튬 망간계 산화물, 리튬 니켈계 산화물, 리튬 복합 산화물 등이 사용되고 있으며, 음극 산화물로는 주로 탄소계 물질이 사용되고 있다.The lithium secondary battery has a structure in which a non-aqueous electrolyte containing lithium salt is impregnated in an electrode assembly having a porous separator interposed between a positive electrode and a negative electrode on which an active material is coated on a current collector. Lithium cobalt oxide, lithium manganese oxide, lithium nickel oxide, lithium composite oxide, and the like are mainly used as the cathode active material, and carbonaceous materials are mainly used as the cathode oxide.

이러한 리튬 이차전지는, 예를 들어, 전지 내부에 수분 함량이 증가할 경우, 전해질의 분해를 유발하여 산을 생성시키고, 그렇게 생성된 산은 음극 SEI의 분해 및 양극 활물질의 용해 등의 부반응을 촉진시키며, 궁극적으로 전지 용량의 감소 및 내부 저항의 증가 등의 문제점을 유발한다. 즉, 리튬 이차전지의 성능은 전지 내부의 수분 함량에 의해 큰 영향을 받으므로, 전지의 제조공정에 있어서 수분의 침투를 방지하는 것이 무엇보다 중요하다.Such a lithium secondary battery, for example, when the water content in the battery increases, it causes the decomposition of the electrolyte to generate an acid, the acid generated thereby promotes side reactions such as decomposition of the negative electrode SEI and dissolution of the positive electrode active material Ultimately, problems such as a decrease in battery capacity and an increase in internal resistance are caused. That is, since the performance of the lithium secondary battery is greatly affected by the moisture content in the battery, it is important to prevent the penetration of moisture in the battery manufacturing process.

따라서, 본 발명에서는 도전재의 표면을 소수성 처리하여 전지의 구성성분이 전반적으로 소수성을 발휘하도록 함으로써, 전지의 제조과정에서 수분의 흡착 및 유입 등을 최소화시키는 기술을 제공하고 있다.Accordingly, the present invention provides a technique for minimizing the adsorption and inflow of water in the manufacturing process of the battery by hydrophobic treatment of the surface of the conductive material to exhibit the overall hydrophobicity of the components of the battery.

현재까지 도전재의 표면에 소수성 처리를 행한 기술은 존재하지 않으며, 음극 활물질 또는 음극 합제의 표면에 소수성 처리를 행하는 기술들만이 일부 존재한다. 예를 들어, 일본 특허출원공개 제2002-015728호는 전극 합제에 포함되는 리튬 금속인 음극 활물질 표면에 소수성 처리를 하여 음극에서의 수지상 성장(Dendrite)을 막고 전지의 사이클 특성을 향상시키는 기술을 개시하고 있다. 그러나, 상기 기술은 리튬 금속 음극 활물질에 소수성 표면처리를 행함으로써, 이온이 이동하는 통로인 스피넬 결정구조가 부분적으로 폐쇄될 수 있으므로, 오히려 이온의 레이트 특성이 떨어져 전지 특성에 부정적인 영향을 줄 수 있어 문제가 있다. To date, there is no technique for performing hydrophobic treatment on the surface of the conductive material, and only some techniques for performing hydrophobic treatment on the surface of the negative electrode active material or the negative electrode mixture. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-015728 discloses a technique of hydrophobic treatment on the surface of a negative electrode active material, which is lithium metal included in an electrode mixture, to prevent dendrite growth at the negative electrode and to improve cycle characteristics of the battery. Doing. However, since the spinel crystal structure, which is a passage through which ions move, may be partially closed by performing a hydrophobic surface treatment on the lithium metal anode active material, the above technique may adversely affect battery characteristics due to the poor rate characteristics of ions. there is a problem.

또한, 한국 특허출원공개 제1995-0002099호에는 음극의 표면에 소수성 층을 형성하여 전해액 분해를 막고 가스 발생으로 인한 전지의 내압을 억제하여 고율 충전 특성을 향상하는 기술을 개시하고 있다. 그러나, 상기 기술은 슬러리 상태의 음극 합제를 제조하는 과정에서 합제의 내부로 흡입될 수 있는 수분 및 이로 인한 부반응을 방지할 수는 없으므로 문제가 있다. In addition, Korean Patent Application Publication No. 195-0002099 discloses a technique of forming a hydrophobic layer on the surface of a negative electrode to prevent decomposition of an electrolyte and suppressing the internal pressure of a battery due to gas generation to improve high rate charging characteristics. However, this technique has a problem because it is not possible to prevent the moisture that can be sucked into the mixture during the preparation of the negative electrode mixture in the slurry state and the resulting side reactions.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다. SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention has been made to solve the above-mentioned problems of the prior art and the technical problems required from the past.

본 출원의 발명자들은 심도 있는 연구와 다양한 실험들을 계속한 끝에, 도전재의 표면에 소수성 표면 처리를 행하는 경우, 높은 발수성을 발휘할 수 있으므로, 전극 합제로의 수분 흡착 및 유입을 효과적으로 억제하여, 전지 내부에서 수분에 의한 부반응을 방지할 수 있고, 이와 동시에 소정의 도전성을 확보할 수 있으므로 전지의 고온 보존 특성을 향상시킬 수 있음을 확인하고, 발명을 완성하기에 이르렀다.The inventors of the present application, after continuing in-depth research and various experiments, can exhibit high water repellency when the surface of the conductive material is subjected to hydrophobic surface treatment, thereby effectively inhibiting water adsorption and inflow into the electrode mixture, thereby effectively preventing the inside of the battery. Since it was possible to prevent side reactions caused by moisture and at the same time to secure a predetermined conductivity, it was confirmed that the high temperature storage characteristics of the battery could be improved, and thus the invention was completed.

따라서, 본 발명에 따른 이차전지용 도전재는 전극활물질의 도전성을 향상시키기 위해 사용되는 도전재로서, 상기 도전재의 표면에는 높은 발수성을 발휘할 수 있도록 소수성 표면 처리가 행해진 것으로 구성되어 있다.Accordingly, the secondary battery conductive material according to the present invention is a conductive material used to improve the conductivity of an electrode active material, and is composed of hydrophobic surface treatment on the surface of the conductive material so as to exhibit high water repellency.

리튬 이차전지는 양극과 음극 및 그 사이에 개재된 분리막으로 이루어진 전 극조립체를 전지케이스 내부에 장착하고 비수계 전해액을 주입한 뒤, 상기 케이스를 밀봉하는 것으로 제조된다. 이러한 리튬 이차전지는, 특히 전극의 제조과정에서 전극 합제 또는 전해액으로 침투된 수분에 의해 부반응이 유발되고, 그로 인하여 고온에서 장기간 보존하였을 경우 성능이 저하되는 문제점을 가지고 있다. The lithium secondary battery is manufactured by mounting an electrode assembly including a cathode, an anode, and a separator interposed therebetween inside a battery case, injecting a non-aqueous electrolyte, and then sealing the case. Such lithium secondary batteries have a problem in that side reactions are caused by moisture penetrating into the electrode mixture or the electrolyte during the manufacturing of the electrode, and thus performance is degraded when stored at high temperature for a long time.

따라서, 본 발명에서는, 높은 발수성을 발휘할 수 있도록 전극 합제에 첨가되는 도전재의 표면에 소수성 표면 처리를 행함으로써, 전극의 제조과정에서 전지 내부에 수분이 흡착 또는 유입되는 것을 방지하거나, 적어도 최대한 억제하여, 전지 내부에서 수분에 의한 부반응을 방지함으로써, 고온 보존 특성을 향상시킬 수 있다. 구체적으로, 소수성 표면 처리를 행함으로써, 전지 내에서 수분의 작용으로 인한 전해질의 분해를 방지하고, 이에 따라, 산(acid)의 발생 및 음극 SEI막의 분해를 방지하며, 양극 활물질이 용해되는 현상을 최소화할 수 있다.Therefore, in the present invention, by performing a hydrophobic surface treatment on the surface of the conductive material added to the electrode mixture in order to exhibit high water repellency, the adsorption or inflow of moisture into the battery during the manufacturing process of the electrode, or at least inhibited By preventing side reactions caused by moisture inside the battery, high temperature storage characteristics can be improved. Specifically, by performing a hydrophobic surface treatment, it is possible to prevent the decomposition of the electrolyte due to the action of moisture in the battery, thereby preventing the generation of acid and decomposition of the negative electrode SEI film, and the phenomenon that the positive electrode active material is dissolved. It can be minimized.

상기 소수성 표면 처리는, 예를 들어, 소수성 물질을 도전재 입자의 표면에 코팅함으로써 달성될 수 있는 바, 코팅 방법은 특별히 제한되지 않으며, 공지 방법 중에서 선택하거나 새로운 적절한 방법으로 행할 수 있다. 예를 들어, 화학 증착법(CVD, Chemical vapor deposition) 또는 물리 증착법(PVD, Physical vapor deposition)에 의해 도전재의 표면에 소수성 물질을 코팅할 수 있으며, 이러한 화학 증착법으로는 유동상 화학 증착법, 회전 입체상 화학 증착법, 진동 화학 증착법 등이 사용될 수 있고, 물리 증착법으로는 스퍼터링, 진공 연차법, 플라즈마 코팅법 등이 사용될 수 있다.The hydrophobic surface treatment can be achieved, for example, by coating a hydrophobic material on the surface of the conductive material particles, and the coating method is not particularly limited, and may be selected from known methods or carried out by a new suitable method. For example, a hydrophobic material may be coated on the surface of the conductive material by chemical vapor deposition (CVD) or physical vapor deposition (PVD), and the chemical vapor deposition method may be a fluidized bed chemical vapor deposition method or a rotating three-dimensional image. Chemical vapor deposition, vibration chemical vapor deposition, and the like can be used, and physical vapor deposition can be used, such as sputtering, vacuum annual method, plasma coating method.

상기 소수성 물질로는 방향족 화합물이나 클로린을 함유한 용매 등의 물질이 사용될 수도 있지만, 이보다 더욱 향상된 접착력과 소수성 효과를 동시에 나타내는 실란계 화합물 및/또는 실록산계 화합물인 것이 바람직하다. As the hydrophobic material, a substance such as an aromatic compound or a chlorine-containing solvent may be used. However, the hydrophobic material is preferably a silane compound and / or a siloxane compound which simultaneously exhibits improved adhesion and hydrophobic effect.

이러한 실란계 화합물의 예로는, 비닐트리클로로실란, 비닐트리스(2-메톡시에톡시)실란, 비닐트리에톡시실란, 비닐트리메톡시실란 등의 비닐 실란 화합물; 3-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필트리에톡시실란 등의 (메타)아크릴계 실란 화합물; 2-(3,4-에폭시사이클로헥실)-에틸트리메톡시실란, 3-글리시딜옥시프로필트리메톡시실란, 3-글리시딜옥시프로필메틸디에톡시실란 등의 에폭시계 실란 화합물; N-2-(아미노에틸)-3-아미노프로필메틸디메톡시실란, N-2-(아미노에틸)-3-아미노프로필트리메톡시실란, N-페닐-3-아미노프로필트리메톡시실란, 3-아미노프로필메틸디에톡시실란, 3-아미노프로필트리메톡시실란, 3-아미노프로필트리에톡시실란 등의 아미노계 실란 화합물; 3-클로로프로필트리메톡시실란, 3-클로로프로필트리에톡시실란 등의 알콕시계 실란 화합물; 및 3-머캅토프로필트리메톡시실란, 3-머캅토프로필트리에톡시실란 등으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 또는 둘 이상일 수 있으나, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.Examples of such silane compounds include vinyl silane compounds such as vinyl trichlorosilane, vinyl tris (2-methoxyethoxy) silane, vinyltriethoxysilane, and vinyltrimethoxysilane; (Meth) acrylic silane compounds such as 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane and 3-methacryloxypropyltriethoxysilane; Epoxy silane compounds such as 2- (3,4-epoxycyclohexyl) -ethyltrimethoxysilane, 3-glycidyloxypropyltrimethoxysilane, and 3-glycidyloxypropylmethyldiethoxysilane; N-2- (aminoethyl) -3-aminopropylmethyldimethoxysilane, N-2- (aminoethyl) -3-aminopropyltrimethoxysilane, N-phenyl-3-aminopropyltrimethoxysilane, 3 Amino silane compounds such as -aminopropylmethyldiethoxysilane, 3-aminopropyltrimethoxysilane and 3-aminopropyltriethoxysilane; Alkoxy silane compounds, such as 3-chloropropyl trimethoxysilane and 3-chloropropyl triethoxysilane; And 3-mercaptopropyltrimethoxysilane, 3-mercaptopropyltriethoxysilane, and the like, but may be one or two or more selected from the group consisting of, but are not limited thereto.

또한, 상기 실록산계 화합물의 예로는, 폴리메틸실록산, 폴리디메틸실록산, 폴리메틸비닐실록산, 폴리메틸페닐실록산, 옥시에틸렌 변성실록산, 폴리메틸하이드로겐실록산, 옥타메틸사이클로테트라실록산 등으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 또는 둘 이상일 수 있다.In addition, examples of the siloxane compound may be selected from the group consisting of polymethylsiloxane, polydimethylsiloxane, polymethylvinylsiloxane, polymethylphenylsiloxane, oxyethylene-modified siloxane, polymethylhydrogensiloxane, octamethylcyclotetrasiloxane, and the like. It may be one or more than two.

하나의 바람직한 예에서, 상기 실란계 화합물 및/또는 실록산계 화합물은 HMDS(hexamethyldisilazane), TMSCL(trimethyl chlorosilane), 실리콘 오 일(silicone oil), 아미노 실란(amino silane), 알킬 실란(alkyl silane), PDMS(polydimethyl siloxane), DDS(dimethyl dichlorosilane) 등으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 또는 둘 이상인 것을 사용될 수 있다. 이러한 소수성 물질은 화학 반응성이 매우 낮은 치환기로 이루어져 있어서, 극성용매를 포함하는 전기화학적 반응계에서 부반응을 유발하지 않으므로 전지의 성능 저하 및 용량 감소를 방지할 수 있고, 우수한 발수성을 발휘하므로 전지의 고온 저장 성능을 크게 향상시킬 수 있다. In one preferred embodiment, the silane compound and / or siloxane compound is HMDS (hexamethyldisilazane), TMSCL (trimethyl chlorosilane), silicone oil (silicone oil), amino silane (amino silane), alkyl silane (alkyl silane), One or two or more selected from the group consisting of PDMS (polydimethyl siloxane) and DDS (dimethyl dichlorosilane) may be used. Since the hydrophobic material is composed of substituents having very low chemical reactivity, it does not cause side reactions in the electrochemical reaction system including a polar solvent, thereby preventing degradation of the battery and reducing capacity, and exhibiting excellent water repellency. It can greatly improve performance.

경우에 따라서는, 상기 소수성 표면 처리에 의해 도전재 입자의 표면에 소수성 작용기가 생성될 수 있다. 구체적으로, 화학적, 전기화학적 또는 물리적 방법으로 도전재의 표면을 처리한 결과, 도전재 입자의 표면에 소수성 작용기가 생성되어, 도전재 자체가 높은 소수성을 나타낼 수 있다. In some cases, hydrophobic functional groups may be generated on the surface of the conductive material particles by the hydrophobic surface treatment. Specifically, as a result of treating the surface of the conductive material by chemical, electrochemical or physical methods, hydrophobic functional groups are generated on the surface of the conductive material particles, and the conductive material itself may exhibit high hydrophobicity.

본 출원의 발명자들이 수행한 실험 결과에 따르면, 상기 소수성 물질이 전극 합제에 대해 소정의 첨가량을 초과할 경우, 수분침투 억제 효과를 발휘하기 보다는 전기저항으로 작용함으로써 전지의 속도 특성에 악영향을 미치는 것으로 확인되었다. 따라서, 전지의 속도 특성을 유지하면 방습성에 의한 고온 보존 특성을 향상시키기 위하여, 상기 소수성 물질은 바람직하게는 도전재 중량 대비 0.001 내지 5 중량%의 양으로 부가될 수 있다. According to the experimental results performed by the inventors of the present application, when the hydrophobic material exceeds the predetermined amount of the electrode mixture, it acts as an electrical resistance rather than exerting the effect of inhibiting moisture penetration, thereby adversely affecting the speed characteristics of the battery. Confirmed. Therefore, in order to improve the high temperature storage characteristics due to moisture resistance when maintaining the speed characteristic of the battery, the hydrophobic material may preferably be added in an amount of 0.001 to 5% by weight based on the weight of the conductive material.

상기 도전재는 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 천연 흑연이나 인조 흑연 등의 흑연; 카본블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 채널 블랙, 퍼네이스 블랙, 램프 블 랙, 서머 블랙 등의 카본블랙; 탄소 섬유나 금속 섬유 등의 도전성 섬유; 불화 카본, 알루미늄, 니켈 분말 등의 금속 분말; 산화아연, 티탄산 칼륨 등의 도전성 위스키; 산화 티탄 등의 도전성 금속 산화물; 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 소재 등이 사용될 수 있다. 시판되고 있는 도전재의 구체적인 예로는 아세틸렌 블랙 계열인 쉐브론 케미칼 컴퍼니(Chevron Chemical Company)나 덴카 블랙(Denka Singapore Private Limited), 걸프 오일 컴퍼니(Gulf Oil Company) 제품 등), 케첸블랙(Ketjenblack), EC 계열(아르막 컴퍼니(Armak Company) 제품), 불칸(Vulcan) XC-72(캐보트 컴퍼니(Cabot Company) 제품) 및 수퍼(Super) P(Timcal 사 제품) 또한 KS-6(Timcal) 등일 수 있으며, 이들만으로 한정되는 것은 아니다. The conductive material is not particularly limited as long as it has conductivity without causing chemical change in the battery. Examples of the conductive material include graphite such as natural graphite and artificial graphite; Carbon blacks such as carbon black, acetylene black, Ketjen black, channel black, furnace black, lamp black and summer black; Conductive fibers such as carbon fiber and metal fiber; Metal powders such as carbon fluoride powder, aluminum powder and nickel powder; Conductive whiskeys such as zinc oxide and potassium titanate; Conductive metal oxides such as titanium oxide; Conductive materials such as polyphenylene derivatives and the like can be used. Specific examples of commercially available conductive materials include Chevron Chemical Company, Denka Singapore Private Limited, Gulf Oil Company, Ketjenblack, and EC, which are acetylene black series. (Armak Company), Vulcan XC-72 (Cabot Company) and Super P (Timcal) may also be KS-6 (Timcal), etc. It is not limited only to these.

하나의 바람직한 예에서, 상기 도전재는 카본 블랙일 수 있다. 상기 카본 블랙은 천연 가스, 석유 등의 불완전 연소 또는 열분해에 의해 얻어지는 미세한 가루로 된 탄소로서, 도전성이 뛰어나고 표면적이 넓으며 화학적으로 안정하다는 특성을 갖고 있어서 전극 합제에 포함되는 도전재로 널리 사용되고 있다. 그러나, 그 표면에 페놀기, 카르보닐기, 카르복실기, 퀴논기, 락톤기 등의 반응성이 큰 작용기를 가짐으로 인해 물과 반응하는 성질을 나타내는 경향이 있다. 따라서, 이러한 카본 블랙의 표면에 소수성 표면처리를 행하여 수분과의 반응성을 저하시킴으로써, 전지 내의 수분의 양을 감소시킬 수 있다. In one preferred example, the conductive material may be carbon black. The carbon black is a fine powder of carbon obtained by incomplete combustion or pyrolysis of natural gas, petroleum, etc., and is widely used as a conductive material included in electrode mixtures because of its excellent conductivity, wide surface area, and chemical stability. . However, since it has highly reactive functional groups, such as a phenol group, a carbonyl group, a carboxyl group, a quinone group, and a lactone group, on the surface, it tends to exhibit the property to react with water. Therefore, the amount of water in the battery can be reduced by performing hydrophobic surface treatment on the surface of such carbon black to lower the reactivity with water.

상기 카본 블랙의 입경은 소정의 도전성을 확보하면서 소수성의 표면처리가 용이할 수 있도록, 단일 입자로서 그것의 1차 입자의 입경 크기가 100 nm 이하인 것이 바람직하다.The particle size of the carbon black is preferably a particle size of 100 nm or less as primary particles, so that the hydrophobic surface treatment can be easily performed while securing a predetermined conductivity.

본 발명은 또한, 전극 활물질과 상기와 같은 소수성 표면처리된 도전재를 포함하는 것으로 구성된 전극 합제를 제공한다.The present invention also provides an electrode mixture comprising an electrode active material and a hydrophobic surface-treated conductive material as described above.

상기 전극 활물질은 전극 합제에서 에너지를 저장하기 위한 물질로서 양극 활물질과 음극 활물질로 구분된다. The electrode active material is a material for storing energy in the electrode mixture is divided into a positive electrode active material and a negative electrode active material.

상기 양극 활물질은 리튬 코발트 산화물(LiCoO2), 리튬 니켈 산화물(LiNiO2) 등의 층상 화합물이나 1 또는 그 이상의 전이금속으로 치환된 화합물; 화학식 Li1 + xMn2 - xO4 (여기서, x 는 0 ~ 0.33 임), LiMnO3, LiMn2O3, LiMnO2 등의 리튬 망간 산화물; 리튬 동 산화물(Li2CuO2); LiV3O8, LiFe3O4, V2O5, Cu2V2O7 등의 바나듐 산화물; 화학식 LiNi1-xMxO2 (여기서, M = Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B 또는 Ga 이고, x = 0.01 ~ 0.3 임)으로 표현되는 Ni 사이트형 리튬 니켈 산화물; 화학식 LiMn2-xMxO2 (여기서, M = Co, Ni, Fe, Cr, Zn 또는 Ta 이고, x = 0.01 ~ 0.1 임) 또는 Li2Mn3MO8 (여기서, M = Fe, Co, Ni, Cu 또는 Zn 임)으로 표현되는 리튬 망간 복합 산화물; 화학식의 Li 일부가 알칼리토금속 이온으로 치환된 LiMn2O4; 디설파이드 화합물; Fe2(MoO4)3 등을 들 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다. The cathode active material may be a layered compound such as lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ), lithium nickel oxide (LiNiO 2 ), or a compound substituted with one or more transition metals; Li 1 + x Mn 2 - x O 4 (Where x is 0 to 0.33), lithium manganese oxides such as LiMnO 3 , LiMn 2 O 3 and LiMnO 2 ; Lithium copper oxide (Li 2 CuO 2 ); Vanadium oxides such as LiV 3 O 8 , LiFe 3 O 4 , V 2 O 5 , Cu 2 V 2 O 7 and the like; Ni-site type lithium nickel oxide represented by the formula LiNi 1-x M x O 2 , wherein M = Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B, or Ga, and x = 0.01 to 0.3; Formula LiMn 2-x M x O 2 (wherein M = Co, Ni, Fe, Cr, Zn or Ta and x = 0.01 to 0.1) or Li 2 Mn 3 MO 8 (wherein M = Fe, Co, Lithium manganese composite oxide represented by Ni, Cu or Zn); LiMn 2 O 4 in which a part of Li in the formula is substituted with alkaline earth metal ions; Disulfide compounds; Fe 2 (MoO 4 ) 3 , and the like. However, the present invention is not limited to these.

상기 음극 활물질은, 예를 들어, 난흑연화 탄소, 흑연계 탄소 등의 탄소계; LixFe2O3 (0≤x≤1), LixWO2 (0≤x≤1), SnxMe1 - xMe'yOz (Me: Mn, Fe, Pb, Ge; Me': Al, B, P, Si, 주기율표의 1족, 2족, 3족 원소, 할로겐; 0<x≤1; 1≤y≤3; 1≤z≤8) 등 의 금속 복합 산화물; 리튬 금속; 리튬 합금; 규소계 합금; 주석계 합금; SnO, SnO2, PbO, PbO2, Pb2O3, Pb3O4, Sb2O3, Sb2O4, Sb2O5, GeO, GeO2, Bi2O3, Bi2O4, and Bi2O5 등의 금속 산화물; 폴리아세틸렌 등의 도전성 고분자; Li-Co-Ni 계 재료 등을 사용할 수 있으며, 결정질 탄소, 비정질 탄소, 실리콘계 활물질, 주석계 활물질, 실리콘-탄소계 활물질 등을 사용할 수도 있다. The negative electrode active material is, for example, carbon-based, such as non-graphitized carbon, graphite carbon; Li x Fe 2 O 3 (0≤x≤1), Li x WO 2 (0≤x≤1), Sn x Me 1 - x Me ' y O z (Me: Mn, Fe, Pb, Ge; Me': Al, B, P, Si, Group 1, 2, 3 of the periodic table) Metal composite oxides such as a group element, halogen, 0 <x ≦ 1, 1 ≦ y ≦ 3, 1 ≦ z ≦ 8); Lithium metal; Lithium alloys; Silicon-based alloys; Tin-based alloys; SnO, SnO 2 , PbO, PbO 2 , Pb 2 O 3 , Pb 3 O 4 , Sb 2 O 3 , Sb 2 O 4 , Sb 2 O 5 , GeO, GeO 2 , Bi 2 O 3 , Bi 2 O 4 , and metal oxides such as Bi 2 O 5 ; Conductive polymers such as polyacetylene; Li-Co-Ni-based materials and the like can be used, and crystalline carbon, amorphous carbon, silicon-based active materials, tin-based active materials, silicon-carbon-based active materials and the like can also be used.

상기 도전재는 전극 합제 내에서 전기전도성을 부여하는 역할을 하며, 전극 합제 전체 중량을 기준으로 20% 이내로 첨가될 수 있으며, 바람직하게는 0.5 내지 10%로 포함될 수 있다. The conductive material serves to impart electrical conductivity in the electrode mixture, and may be added within 20% based on the total weight of the electrode mixture, and may preferably be included in 0.5 to 10%.

본 발명은 또한, 상기 전극 합제를 포함하는 것으로 구성된 이차전지를 제공하는 바, 바람직하게는 리튬 이차전지이다. 상기 리튬 이차전지는 양극과 음극 사이에 분리막이 개재된 구조의 전극조립체에 리튬염 함유 비수계 전해액이 함침되어 있는 구조로 이루어져 있다. The present invention also provides a secondary battery comprising the electrode mixture, preferably a lithium secondary battery. The lithium secondary battery has a structure in which a lithium salt-containing non-aqueous electrolyte is impregnated into an electrode assembly having a separator interposed between a positive electrode and a negative electrode.

상기 양극과 음극은 전류 집전체 상에 전극 합제를 도포하고 건조 및 압축하여 제작되며, 필요에 따라, 앞서 전극 합제의 구성과 관련하여 설명한 성분들 외에 바인더, 충진제 등의 성분들이 더 포함될 수도 있다. 또한, 상기 양극과 음극, 전해질 등은 당업계에 공지되어 있는 것을 그대로 사용할 수 있으며, 그러한 구성 성분들에 대하여 이하에서 상술한다.The positive electrode and the negative electrode are manufactured by coating, drying, and compressing the electrode mixture on a current collector, and if necessary, components such as a binder and a filler may be further included in addition to the components described above with respect to the composition of the electrode mixture. In addition, the positive electrode, the negative electrode, the electrolyte and the like can be used as is known in the art, such components are described in detail below.

상기 양극 집전체는 일반적으로 3 내지 500 ㎛의 두께로 만든다. 이러한 양극 집전체는, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 높은 도전성을 가지는 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 스테인리스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 또는 알루미늄이나 스테인리스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면처리한 것 등이 사용될 수 있다. 집전체는 그것의 표면에 미세한 요철을 형성하여 양극 활물질의 접착력을 높일 수도 있으며, 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태가 가능하다. The cathode current collector generally has a thickness of 3 to 500 mu m. Such a positive electrode current collector is not particularly limited as long as it has high conductivity without causing chemical changes in the battery. For example, the surface of stainless steel, aluminum, nickel, titanium, calcined carbon, or aluminum or stainless steel Surface treated with carbon, nickel, titanium, silver or the like can be used. The current collector may form fine irregularities on its surface to increase the adhesion of the positive electrode active material, and may be in various forms such as a film, a sheet, a foil, a net, a porous body, a foam, and a nonwoven fabric.

상기 음극 집전체는 일반적으로 3 내지 500 ㎛의 두께로 만들어진다. 이러한 음극 집전체는, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 구리, 스테인리스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 구리나 스테인리스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면처리한 것, 알루미늄-카드뮴 합금 등이 사용될 수 있다. 또한, 양극 집전체와 마찬가지로, 표면에 미세한 요철을 형성하여 음극 활물질의 결합력을 강화시킬 수도 있으며, 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태로 사용될 수 있다.The negative electrode collector is generally made to have a thickness of 3 to 500 mu m. Such an anode current collector is not particularly limited as long as it has conductivity without causing chemical change in the battery, and may be formed of a material such as copper, stainless steel, aluminum, nickel, titanium, fired carbon, surface of copper or stainless steel A surface treated with carbon, nickel, titanium, silver or the like, an aluminum-cadmium alloy, or the like can be used. In addition, like the positive electrode current collector, fine concavities and convexities may be formed on the surface to enhance the bonding strength of the negative electrode active material, and may be used in various forms such as a film, a sheet, a foil, a net, a porous body, a foam, and a nonwoven fabric.

상기 바인더는 활물질과 도전재 등의 결합과 집전체에 대한 결합에 조력하는 성분으로서, 통상적으로 양극 활물질을 포함하는 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 내지 50 중량%로 첨가된다. 이러한 바인더의 예로는, 폴리불화비닐리덴, 폴리비닐알코올, 카르복시메틸셀룰로우즈(CMC), 전분, 히드록시프로필셀룰로우즈, 재생 셀룰로우즈, 폴리비닐피롤리돈, 테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌-디엔 테르 폴리머(EPDM), 술폰화 EPDM, 스티렌 브티렌 고무, 불소 고무, 다양한 공중합체 등을 들 수 있다.The binder is a component that assists in bonding the active material and the conductive material to the current collector, and is generally added in an amount of 1 to 50 wt% based on the total weight of the mixture including the positive electrode active material. Examples of such binders include polyvinylidene fluoride, polyvinyl alcohol, carboxymethyl cellulose (CMC), starch, hydroxypropyl cellulose, regenerated cellulose, polyvinylpyrrolidone, tetrafluoroethylene, polyethylene , Polypropylene, ethylene-propylene-diene terpolymer (EPDM), sulfonated EPDM, styrene butylene rubber, fluorine rubber, various copolymers and the like.

상기 충진제는 양극의 팽창을 억제하는 성분으로서 선택적으로 사용되며, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 섬유상 재료라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 올리핀계 중합체; 유리섬유, 탄소섬유 등의 섬유상 물질이 사용된다.The filler is optionally used as a component for suppressing the expansion of the anode, and is not particularly limited as long as it is a fibrous material without causing a chemical change in the battery. Examples of the filler include olefin polymers such as polyethylene and polypropylene; Fibrous materials such as glass fibers and carbon fibers are used.

상기 분리막은 양극과 음극 사이에 개재되며 높은 이온 투과도와 기계적 강도를 가지는 절연성의 얇은 박막이 사용된다. 분리막의 기공 직경은 일반적으로 0.01 ~ 10 ㎛이고, 두께는 일반적으로 5 ~ 300 ㎛이다. 이러한 분리막으로는, 예를 들어, 내화학성 및 소수성의 폴리프로필렌 등의 올레핀계 폴리머, 유리섬유 또는 폴리에틸렌 등으로 만들어진 시트나 부직포 등이 사용된다. The separator is an insulating thin film interposed between the anode and the cathode and having high ion permeability and mechanical strength. The pore diameter of the separator is generally from 0.01 to 10 ㎛ ㎛, thickness is generally 5 ~ 300 ㎛. As such a separation membrane, for example, a sheet or a nonwoven fabric made of an olefin-based polymer such as polypropylene which is chemically resistant and hydrophobic, glass fiber, polyethylene or the like is used.

경우에 따라서는, 상기 분리막 위에는 전지의 안정성을 높이기 위하여 겔 폴리머 전해질이 코팅될 수 있다. 이러한 겔 폴리머 중 대표적인 것으로 폴리에틸렌옥사이드, 폴리비닐리덴플루라이드, 폴리아크릴로나이트릴 등이 있다. 전해질로서 폴리머 등의 고체 전해질이 사용되는 경우에는 고체 전해질이 분리막을 겸할 수도 있다.In some cases, a gel polymer electrolyte may be coated on the separator to increase battery stability. Representative of such gel polymers are polyethylene oxide, polyvinylidene fluoride, polyacrylonitrile and the like. When a solid electrolyte such as a polymer is used as the electrolyte, the solid electrolyte may also serve as a separator.

상기 리튬염 함유 비수계 전해질은 유기용매 전해액과 리튬염으로 이루어져 있다.The lithium salt-containing non-aqueous electrolyte is composed of an organic solvent electrolyte and a lithium salt.

상기 전해액으로는, 예를 들어, N-메틸-2-피롤리디논, 프로필렌 카르보네이트, 에틸렌 카르보네이트, 부틸렌 카르보네이트, 디메틸 카르보네이트, 디에틸 카르보네이트, 에틸메틸 카보네이트, 감마-부틸로 락톤, 1,2-디메톡시 에탄, 1,2-디에톡시 에탄, 테트라히드록시 프랑(franc), 2-메틸 테트라하이드로푸란, 디메틸술 폭시드, 1,3-디옥소런, 4-메틸-1,3-디옥센, 디에틸에테르, 포름아미드, 디메틸포름아미드, 디옥소런, 아세토니트릴, 니트로메탄, 포름산 메틸, 초산메틸, 인산 트리에스테르, 트리메톡시 메탄, 디옥소런 유도체, 설포란, 메틸 설포란, 1,3-디메틸-2-이미다졸리디논, 프로필렌 카르보네이트 유도체, 테트라하이드로푸란 유도체, 에테르, 피로피온산 메틸, 프로피온산 에틸 등의 비양자성 유기용매가 사용될 수 있다.As said electrolyte solution, N-methyl- 2-pyrrolidinone, a propylene carbonate, ethylene carbonate, butylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, ethylmethyl carbonate, Gamma-butylo lactone, 1,2-dimethoxy ethane, 1,2-diethoxy ethane, tetrahydroxy franc, 2-methyl tetrahydrofuran, dimethylsulfoxide, 1,3-dioxolon, 4-methyl-1,3-dioxene, diethyl ether, formamide, dimethylformamide, dioxolon, acetonitrile, nitromethane, methyl formate, methyl acetate, phosphate triester, trimethoxy methane, dioxolon Aprotic organic solvents such as derivatives, sulfolane, methyl sulfolane, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, propylene carbonate derivatives, tetrahydrofuran derivatives, ethers, methyl pyroionate and ethyl propionate can be used. Can be.

상기 리튬염은 상기 비수계 전해질에 용해되기 좋은 물질로서, 예를 들어, LiCl, LiBr, LiI, LiClO4, LiBF4, LiB10Cl10, LiPF6, LiCF3SO3, LiCF3CO2, LiAsF6, LiSbF6, LiAlCl4, CH3SO3Li, CF3SO3Li, LiSCN, LiC(CF3SO2)3, (CF3SO2)2NLi, 클로로 보란 리튬, 저급 지방족 카르본산 리튬, 4 페닐 붕산 리튬, 이미드 등이 사용될 수 있다.The lithium salt is a material that is readily soluble in the non-aqueous electrolyte, for example, LiCl, LiBr, LiI, LiClO 4, LiBF 4, LiB 10 Cl 10, LiPF 6, LiCF 3 SO 3, LiCF 3 CO 2, LiAsF 6, LiSbF 6, LiAlCl 4, CH 3 SO 3 Li, CF 3 SO 3 Li, LiSCN, LiC (CF 3 SO 2) 3, (CF 3 SO 2) 2 NLi, chloroborane lithium, lower aliphatic carboxylic acid lithium, 4-phenylborate, imide, and the like can be used.

또한, 비수계 전해질에는 충방전 특성, 난연성 등의 개선을 목적으로, 예를 들어, 피리딘, 트리에틸포스파이트, 트리에탄올아민, 환상 에테르, 에틸렌 디아민, n-글라임(glyme), 헥사 인산 트리 아미드, 니트로벤젠 유도체, 유황, 퀴논 이민 염료, N-치환 옥사졸리디논, N,N-치환 이미다졸리딘, 에틸렌 글리콜 디알킬 에테르, 암모늄염, 피롤, 2-메톡시 에탄올, 삼염화 알루미늄 등이 첨가될 수도 있다. 경우에 따라서는, 불연성을 부여하기 위하여, 사염화탄소, 삼불화에틸렌 등의 할로겐 함유 용매를 더 포함시킬 수도 있고, 고온 보존 특성을 향상시키기 위하여 이산화탄산 가스를 더 포함시킬 수도 있다.In addition, for the purpose of improving charge / discharge characteristics, flame retardancy, etc., for example, pyridine, triethyl phosphite, triethanolamine, cyclic ether, ethylene diamine, n-glyme, hexaphosphate triamide, etc. Nitrobenzene derivatives, sulfur, quinone imine dyes, N-substituted oxazolidinones, N, N-substituted imidazolidines, ethylene glycol dialkyl ethers, ammonium salts, pyrroles, 2-methoxy ethanol, aluminum trichloride, etc. It may be. In some cases, a halogen-containing solvent such as carbon tetrachloride or ethylene trifluoride may be further added to impart nonflammability, or a carbon dioxide gas may be further added to improve high-temperature storage characteristics.

이하, 실시예를 통해 본 발명을 더욱 상술하지만, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명의 범주가 이들만으로 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but the following Examples are provided to illustrate the present invention, and the scope of the present invention is not limited thereto.

[제조예 1][Production Example 1]

도전재인 Super-P를 150℃에서 HMDS와 반응시켜, 도전재 표면에 존재하는 작용기(functional group)에 실란기를 형성시켰으며 헥산으로 세척하여 도전재에 소수성 물질을 표면처리하였다. Super-P, a conductive material, was reacted with HMDS at 150 ° C to form a silane group in a functional group present on the surface of the conductive material, and washed with hexane to surface-treat the hydrophobic material on the conductive material.

[실시예 1]Example 1

1-1.1-1. 양극의 제조Manufacture of anode

양극 활물질로서 LiCoO2 95 중량%, 상기 제조예 1에서 표면처리된 Super-P 2.5 중량%, 및 PVdF(바인더) 2.5 중량%를 용제인 NMP(N-methyl-2-pyrrolidone)에 첨가하여 양극 혼합물 슬러리를 제조한 후, 긴 시트형 알루미늄 호일 상에 코팅, 건조 및 압착하여 양극을 제조하였다.95% by weight of LiCoO 2 as a positive electrode active material, 2.5% by weight of Super-P surface-treated in Preparation Example 1, and 2.5% by weight of PVdF (binder) were added to NMP (N-methyl-2-pyrrolidone) as a solvent to mix the positive electrode. After preparing the slurry, a positive electrode was prepared by coating, drying and pressing on a long sheet aluminum foil.

1-2.1-2. 음극의 제조Preparation of Cathode

음극 활물질로서 인조흑연 95 중량%, 상기 제조예 1에서 표면처리된 Super-P(도전재) 2.5 중량%, 및 PVdF(바인더) 2.5 중량%를 용제인 NMP에 첨가하여 음극 혼합물 슬러리를 제조한 후, 긴 시트형 구리 호일 상에 코팅, 건조 및 압착하여 음 극을 제조하였다.95% by weight of artificial graphite as a negative electrode active material, 2.5% by weight of Super-P (conductive material) and 2.5% by weight of PVdF (binder), which were surface treated in Preparation Example 1, were added to NMP as a solvent to prepare a negative electrode mixture slurry. A negative electrode was prepared by coating, drying and pressing on a long sheet copper foil.

1-3.1-3. 전지의 제조Manufacture of batteries

상기 1-1 및 1-2의 양극과 음극 사이에 분리막(Hoechst Celanese 사의 celgard 2400)을 개재시킨 상태에서 1M LiPF6 EC/EMC 전해액을 주입하여 리튬 이차전지를 제조하였다.A lithium secondary battery was manufactured by injecting a 1M LiPF 6 EC / EMC electrolyte solution with a separator (Celgard 2400 manufactured by Hoechst Celanese) interposed between the cathodes and cathodes of 1-1 and 1-2.

[실시예 2][Example 2]

소수성으로 표면처리되지 않은 도전재를 양극에 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 리튬 이차전지를 제조하였다.A lithium secondary battery was manufactured in the same manner as in Example 1, except that a conductive material, which was not hydrophobically treated, was used for the cathode.

[실시예 3]Example 3

소수성으로 표면처리되지 않은 도전재를 음극에 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 리튬 이차전지를 제조하였다.A lithium secondary battery was manufactured in the same manner as in Example 1, except that a conductive material, which was not hydrophobically treated, was used for the negative electrode.

[실시예 4]Example 4

도전재 중량 대비로 1 중량%의 HMDS로 표면 처리된 도전재를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 리튬 이차전지를 제조하였다.A lithium secondary battery was manufactured in the same manner as in Example 1, except that a conductive material surface-treated with 1 wt% HMDS based on the weight of the conductive material was used.

[실시예 5]Example 5

도전재 중량 대비로 5 중량%의 HMDS로 표면 처리된 도전재를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 리튬 이차전지를 제조하였다.A lithium secondary battery was manufactured in the same manner as in Example 1, except that a conductive material surface-treated with 5 wt% HMDS based on the weight of the conductive material was used.

[비교예 1]Comparative Example 1

양극 및 음극 모두에 소수성으로 표면 처리되지 않은 도전재를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 리튬 이차전지를 제조하였다.A lithium secondary battery was manufactured in the same manner as in Example 1, except that a conductive material that was not hydrophobically surface treated for both the positive electrode and the negative electrode was used.

[비교예 2]Comparative Example 2

도전재 중량 대비로 7 중량%의 HMDS로 표면 처리된 도전재를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 리튬 이차전지를 제조하였다.A lithium secondary battery was manufactured in the same manner as in Example 1, except that a conductive material surface-treated with 7 wt% HMDS based on the weight of the conductive material was used.

[비교예 3]Comparative Example 3

도전재 중량 대비로 10 중량%의 HMDS로 표면 처리된 도전재를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 리튬 이차전지를 제조하였다.A lithium secondary battery was manufactured in the same manner as in Example 1, except that a conductive material surface-treated with 10 wt% HMDS based on the weight of the conductive material was used.

[실험예][Experimental Example]

1.One. 수분 함량 측정 실험Moisture Content Measurement Experiment

상기 실시예 1 ~ 5과 비교예 1 ~ 3에서 각각 제조된 전극의 수분 함량을 측정하여 하기 표 1에 나타내었다.The moisture content of the electrodes prepared in Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 3, respectively, was measured and shown in Table 1 below.

2.2. 고온 보존 특성 평가 실험High Temperature Storage Characteristics Evaluation Experiment

실시예 1 ~ 5과 비교예 1 ~ 3에서 각각 제조한 전지들을 만충전 상태로 60℃에서 2 주 동안 저장한 후, 용량을 측정하여 초기 용량에 대한 비율로서, 하기 표 1에 나타내었다.The batteries prepared in Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 3, respectively, were stored at 60 ° C. for 2 weeks in a fully charged state, and then the capacity thereof was measured as shown in Table 1 below as a ratio to the initial capacity.

3.3. 속도 특성 평가 실험Speed characteristic evaluation experiment

실시예 1 ~ 5과 비교예 1 ~ 3에서 각각 제조한 전지들을 4.2 V까지 충전한 후 0.5 C의 전류 및 5 C의 전류로 각각 방전할 때의 용량을 측정하여 비율로서, 하기 표 1에 나타내었다.After charging the batteries prepared in Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 3 to 4.2 V, the capacity at the time of discharging at a current of 0.5 C and a current of 5 C, respectively, was measured and is shown in Table 1 as a ratio. It was.

<표 1>TABLE 1

Figure 112006066958217-pat00001
Figure 112006066958217-pat00001

상기 표 1에서 보는 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예의 전지들은, 양극 및 음극의 수분 함량이 크게 감소하였고, 고온 보존 후 초기용량에 대한 용량의 비율이 적어도 80% 이상으로 매우 높고, 높은 전류에 대한 낮은 전류의 용량비율이 방전시 용량 비율도 적어도 87% 이상으로 매우 높았다. 즉, 양극 합제 및/또는 음극 합제에 소수성 표면 처리한 도전재를 첨가함으로써, 고온 보존시 수분에 의한 전지 내부의 부반응을 억제하여 용량 특성이 향상되었음을 확인할 수 있다. 반면에, 비교예 1의 전지에서는, 양극 및 음극의 수분 함량이 매우 높고, 고온 보존 후 초기용량에 비하여 용량이 큰 폭으로 감소하였음을 알 수 있다.As shown in Table 1, the batteries of the embodiment according to the present invention, the water content of the positive electrode and the negative electrode is greatly reduced, the ratio of capacity to initial capacity after storage at high temperature is at least 80% or more very high, high current The capacity ratio of low current to power was very high, at least 87%. That is, by adding a hydrophobic surface-treated conductive material to the positive electrode mixture and / or negative electrode mixture, it can be confirmed that the capacity characteristics are improved by suppressing side reactions inside the battery due to moisture during high temperature storage. On the other hand, in the battery of Comparative Example 1, the moisture content of the positive electrode and the negative electrode is very high, it can be seen that the capacity is significantly reduced compared to the initial capacity after high temperature storage.

또한, 비교예 2 및 3의 전지와 같이, 소수성 입자의 함량이 5 중량%의 범위를 초과할 경우, 고온 보존의 용량비율은 더 이상 증가하지 않고, 오히려 높은 전류에 대한 낮은 전류의 용량비율이 감소하는 것을 알 수 있다. 즉, 초과된 함량의 소수성 입자는 전극의 내부에서 저항으로 작용하여 전기의 흐름을 방해한다. 따라서, 실시예 2 및 3에서와 같이 소수성 입자를 양극 또는 음극에 첨가하거나, 실시예 1, 4, 및 5에 따른 범위 내에서 소수성 입자의 함량을 조절하여 첨가하는 것이 바람직하다.Also, as in the batteries of Comparative Examples 2 and 3, when the content of the hydrophobic particles exceeds the range of 5% by weight, the capacity ratio of the high temperature storage no longer increases, but rather the capacity ratio of the low current to the high current is increased. It can be seen that the decrease. In other words, the excess content of hydrophobic particles acts as a resistance in the interior of the electrode, hindering the flow of electricity. Therefore, it is preferable to add hydrophobic particles to the positive electrode or the negative electrode as in Examples 2 and 3, or to adjust the content of the hydrophobic particles within the range according to Examples 1, 4, and 5.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 도전재는 표면에 높은 발수성을 발휘할 수 있도록 소수성 표면 처리가 행해짐으로써 전지의 제조 과정에서 내부에 침투되는 수분의 양을 감소시키면서 소정의 도전성을 확보하여 이를 포함하고 있는 이차전지의 성능 및 수명 특성을 향상시킬 수 있다. As described above, the conductive material according to the present invention is hydrophobic surface treatment is performed so as to exhibit a high water repellency on the surface by securing a predetermined conductivity while reducing the amount of moisture penetrated therein during the manufacturing process of the battery, It can improve the performance and life characteristics of the secondary battery.

본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.Those skilled in the art will appreciate that various modifications, additions and substitutions are possible, without departing from the scope and spirit of the invention as disclosed in the accompanying claims.

Claims (11)

양극과 음극 사이에 분리막이 개재된 구조의 전극조립체에 리튬염 함유 비수계 전해액이 함침되어 있는 구조로 이루어진 리튬 이차전지로서,A lithium secondary battery having a structure in which a lithium salt-containing non-aqueous electrolyte is impregnated into an electrode assembly having a separator interposed between a positive electrode and a negative electrode, 상기 양극 또는 음극 중 적어도 하나의 전극은 전극 활물질의 도전성을 향상시키기 위해 사용되는 도전재를 포함하고, 상기 도전재의 표면에는 발수성을 발휘할 수 있도록 소수성 표면 처리가 행해지며, 상기 소수성 표면 처리는 소수성 물질을 도전재 입자의 표면에 코팅함으로써 달성되고, 상기 소수성 물질은 실란계 화합물 및/또는 실록산계 화합물인 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지. At least one electrode of the positive electrode or the negative electrode includes a conductive material used to improve the conductivity of the electrode active material, and the surface of the conductive material is subjected to hydrophobic surface treatment to exhibit water repellency, the hydrophobic surface treatment is a hydrophobic material It is achieved by coating the surface of the conductive material particles, the hydrophobic material is a lithium secondary battery, characterized in that the silane compound and / or siloxane compound. 삭제delete 삭제delete 제 1 항에 있어서, 상기 소수성 물질은 HMDS(hexamethyldisilazane), TMSCL(trimethyl chlorosilane), 실리콘 오일(silicone oil), 아미노 실란(amino silane), 알킬 실란(alkyl silane), PDMS(polydimethyl siloxane), 및 DDS(dimethyl dichlorosilane)로 이루어진 군에서 선택되는 하나 또는 둘 이상인 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지.According to claim 1, wherein the hydrophobic material is hexamethyldisilazane (HMDS), trimethyl chlorosilane (TMSCL), silicone oil (silicone oil), amino silane (amino silane), alkyl silane (alkyl silane), polydimethyl siloxane (PDMS), and DDS Lithium secondary battery, characterized in that one or two or more selected from the group consisting of (dimethyl dichlorosilane). 제 1 항에 있어서, 상기 소수성 물질은 도전재 중량 대비로 0.001 내지 5 중량%의 양으로 부가되는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지.The lithium secondary battery of claim 1, wherein the hydrophobic material is added in an amount of 0.001 to 5 wt% based on the weight of the conductive material. 제 1 항에 있어서, 상기 소수성 표면 처리에 의해 도전재 입자의 표면에 소수성 작용기가 생성되는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지.The lithium secondary battery according to claim 1, wherein a hydrophobic functional group is formed on the surface of the conductive material particles by the hydrophobic surface treatment. 제 1 항에 있어서, 상기 도전재는 카본 블랙인 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지.The lithium secondary battery of claim 1, wherein the conductive material is carbon black. 제 7 항에 있어서, 상기 카본 블랙은 1차 입자의 입경이 0 nm 초과 내지 100 nm 이하인 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지.The lithium secondary battery according to claim 7, wherein the carbon black has a particle diameter of more than 0 nm and less than or equal to 100 nm. 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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