KR101122938B1 - Preparation method of electrode active material particle - Google Patents

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Abstract

본 발명은 결합제가 용해되어 있는 용매에 전극활물질 분말을 분산시키는 제 1단계; 상기 분산액 중의 용매를 일부 증발시키는 제 2단계; 상기의 수득물에 원심력을 가하여 전극활물질 분말과 결합제가 일정한 크기로 응집된 응집체를 형성하는 제 3단계; 및 상기의 응집체 입자를 열처리하여 조립화된 전극활물질 입자를 형성하는 제 4단계; 를 포함하여 조립화된 전극활물질 입자를 제조하는 방법, 상기의 방법에 의해 제조된 전극활물질 입자, 상기의 전극활물질을 포함하는 전극 및 2차전지를 제공한다. The present invention comprises a first step of dispersing the electrode active material powder in a solvent in which the binder is dissolved; A second step of partially evaporating the solvent in the dispersion; Applying a centrifugal force to the obtained product to form an aggregate in which the electrode active material powder and the binder are aggregated to a predetermined size; And a fourth step of forming the granulated electrode active material particles by heat treating the aggregated particles. It provides a method for producing a granulated electrode active material particles, including the electrode active material particles prepared by the above method, the electrode and the secondary battery comprising the electrode active material.

본 발명은 전극활물질 입자를 결합제와 용매를 사용하여 페이스트화 한 후, 이에 원심력을 가하여 조립화하고 열처리함으로써, 비교적 간단한 방법을 통해 조립화된 전극활물질 입자를 제조할 수 있다. According to the present invention, the electrode active material particles are pasted using a binder and a solvent, and then granulated and heat treated by applying centrifugal force thereto, thereby producing granulated electrode active material particles through a relatively simple method.

전극활물질, 조립화, 원심력, 2차전지 Electrode active material, granulation, centrifugal force, secondary battery

Description

전극활물질 입자의 제조방법{PREPARATION METHOD OF ELECTRODE ACTIVE MATERIAL PARTICLE}Method for producing electrode active material particles {PREPARATION METHOD OF ELECTRODE ACTIVE MATERIAL PARTICLE}

도 1은 실시예 1의 방법으로 제조된 전극활물질 입자의 SEM(Scanning Electron Microscope) 사진이다. (배율 200배)1 is a SEM (Scanning Electron Microscope) photograph of the electrode active material particles prepared by the method of Example 1. (200x magnification)

도 2는 실시예 1의 방법으로 제조된 전극활물질 입자의 SEM(Scanning Electron Microscope) 사진이다. (배율 2000배)2 is a SEM (Scanning Electron Microscope) photograph of the electrode active material particles prepared by the method of Example 1. (2000x magnification)

도 3은 실시예 1의 방법으로 제조된 리튬이온전지의 충방전 곡선이다. 3 is a charge and discharge curve of a lithium ion battery prepared by the method of Example 1.

본 발명은 이차전지용 전극 활물질 입자를 조립화하여 제조하는 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method for producing a granulated electrode active material particles for secondary batteries.

최근, 휴대전화, 노트북 컴퓨터, 캠코더 등의 휴대용 기기의 발전에 따라 Ni-수소(Ni-MH) 이차전지나 리튬 이차전지 등의 이차전지에 대한 수요가 높아지고 있다. 특히, 리튬과 비수용매 전해액을 사용하는 리튬 이차전지는 소형, 경량 및 고에너지 밀도의 전지를 실현할 수 있는 가능성이 높아 활발하게 개발되고 있다. 일반적으로 리튬 이차전지의 양극(cathode)재료로는 LiCoO2, LiNiO2, LiMn2O4 등의 전이금속산화물이 사용되며, 음극(anode)재료로는 리튬(Lithium) 금속 또는 탄소(Carbon)등이 사용되고, 두 전극사이에 전해질로서 리튬 이온이 함유되어 있는 유기용매를 사용하여 리튬 이차전지가 구성된다. Recently, with the development of portable devices such as mobile phones, notebook computers, camcorders, etc., demand for secondary batteries such as Ni-MH (Ni-MH) secondary batteries and lithium secondary batteries is increasing. In particular, lithium secondary batteries using lithium and nonaqueous electrolytes have been actively developed due to the high possibility of realizing small, lightweight and high energy density batteries. Generally, a transition metal oxide such as LiCoO 2 , LiNiO 2 , LiMn 2 O 4 is used as a cathode material of a lithium secondary battery, and lithium metal or carbon is used as an anode material. This is used, and a lithium secondary battery is comprised using the organic solvent which contains lithium ion as electrolyte between two electrodes.

일반적으로 전극활물질은 분말상의 물질인 것이 보통이며, 이 분말상의 물질을 도전제 및 결합제와 함께 용매에 분산하여 슬러리화 한 후, 금속 등의 집전체 상에 도포하는 방법으로 전극을 제조하게 된다. 이 때, 전극활물질로 사용되는 분말의 입자 형상이 불균일한 경우, 전극의 성형성이 좋지 않고, 제조된 전극의 성능이 저하되는 문제점이 있다. 특히 활물질 입자의 모양이 구형이 아닌, 날카로운 부분을 포함한 형태인 경우에 전극의 성형성이 좋지 못하며, 전지 제작 후 전극과 접촉하고 있는 분리막 등이 미세하게 찢어 질 수도 있다. 또한 입자의 날카로운 부분에서 표면의 전하 밀도가 높아지게 되어 이러한 활물질을 음극 재료로 사용하는 경우, 충전시 리튬의 수지상(dendrite)결정이 형성될 수 있는 문제점이 있다. 이러한 문제점은 특히 높은 파워와 에너지를 요구하는 HEV(Hybrid Electric Vehicle)용 전지의 전극재료로 사용하였을 때 더욱 더 중요해진다. In general, the electrode active material is usually a powdery substance, and the powdery substance is dispersed in a solvent together with a conductive agent and a binder to be slurry, and then the electrode is manufactured by applying a powder onto a current collector such as a metal. At this time, when the particle shape of the powder used as the electrode active material is non-uniform, the formability of the electrode is not good, there is a problem that the performance of the manufactured electrode is lowered. Particularly, when the shape of the active material particles is not spherical but includes a sharp part, the formability of the electrode may not be good, and a separator or the like contacting the electrode may be minutely torn after fabrication of the battery. In addition, the charge density of the surface is increased at the sharp part of the particles, when using such an active material as a negative electrode material, there is a problem that a dendrite crystal of lithium can be formed during charging. This problem becomes even more important when used as an electrode material for a battery for a hybrid electric vehicle (HEV), which requires high power and energy.

그러므로 이러한 입자의 형태로 인한 문제를 줄이기 위해서 일반적으로는 전극활물질 입자의 조립화 (粗粒化, coarsening) 처리를 하게 된다. 종래의 조립화 공정에서는 바인더 역할을 하는 피치, 레진 등의 물질과 섞어주고 이를 단일체(monolith)로 만드는 단계, 이를 약 400 ~ 500℃의 비교적 낮은 온도에서 탄화시 키는 단계, 단일체를 밀링 등으로 분쇄하여 조립화된 입자를 만드는 단계, 다시 코팅 재료로 표면을 코팅하고 1000℃ 이상의 고온에서 탄화시키는 공정들을 거쳐 조립화된 입자를 제조하게 된다. 그러나 이러한 공정은 복잡하고 시간이 많이 들며 비용이 많이 소요되는 단점이 있다. Therefore, in order to reduce the problems caused by the morphology of the particles, the electrode active material particles are generally coarsened. In the conventional granulation process, mixing with a material such as pitch, resin, etc., which acts as a binder and making it into a monolith, carbonizing it at a relatively low temperature of about 400 ~ 500 ℃, milling the monolith The granulated particles are prepared by pulverizing to form granulated particles, followed by coating the surface with a coating material and carbonizing at a high temperature of 1000 ° C. or higher. However, this process has the disadvantage of being complicated, time-consuming and expensive.

본 발명에서는 전극활물질 입자를 결합제와 용매를 사용하여 페이스트화 한 후, 이에 원심력을 가하여 조립화하고 열처리함으로써, 비교적 간단한 방법을 통해 조립화된 전극활물질 입자를 제조할 수 있다는 것을 밝혀 내었다. In the present invention, it was found that the electrode active material particles may be pasted using a binder and a solvent, and then granulated and heat treated by applying centrifugal force to prepare granulated electrode active material particles by a relatively simple method.

이에 본 발명은 조립화된 전극활물질 입자의 제조방법, 상기의 방법으로 제조된 전극활물질, 상기의 전극활물질을 포함하는 전극 및 상기 전극을 구비한 2차전지를 제공하는 것을 목적으로 한다. Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for producing granulated electrode active material particles, an electrode active material prepared by the above method, an electrode including the electrode active material, and a secondary battery having the electrode.

본 발명은 결합제가 용해되어 있는 용매에 전극활물질 분말을 분산시키는 제 1단계; 상기 분산액 중의 용매를 일부 증발시키는 제 2단계; 상기의 수득물에 원심력을 가하여 전극활물질 분말과 결합제가 일정한 크기로 응집된 응집체를 형성하는 제 3단계; 및 상기의 응집체 입자를 열처리하여 조립화된 전극활물질 입자를 형성하는 제 4단계; 를 포함하여 조립화된 전극활물질 입자를 제조하는 방법 및 상기 방법에 의해 제조된 전극활물질을 제공한다. The present invention comprises a first step of dispersing the electrode active material powder in a solvent in which the binder is dissolved; A second step of partially evaporating the solvent in the dispersion; Applying a centrifugal force to the obtained product to form an aggregate in which the electrode active material powder and the binder are aggregated to a predetermined size; And a fourth step of forming the granulated electrode active material particles by heat treating the aggregated particles. It provides a method for producing a granulated electrode active material particles including, and an electrode active material prepared by the method.

또한, 본 발명은 상기의 전극활물질을 포함하는 전극 및 상기 전극을 구비한 2차전지를 제공한다. The present invention also provides an electrode including the electrode active material and a secondary battery having the electrode.

이하 본 발명을 상세히 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described in detail.

<조립화된 전극활물질 입자의 제조방법><Method of producing granulated electrode active material particles>

본 발명은 비교적 간단한 방법을 통하여 조립화된 전극활물질 입자를 제조할 수 있으며, 상기와 같이The present invention can produce a granulated electrode active material particles through a relatively simple method, as described above

1) 결합제가 용해되어 있는 용매에 전극활물질 분말을 분산시키는 제 1단계; 1) a first step of dispersing the electrode active material powder in a solvent in which the binder is dissolved;

2) 상기 분산액 중의 용매를 일부 증발시키는 제 2단계; 2) a second step of partially evaporating the solvent in the dispersion;

3) 상기의 수득물에 원심력을 가하여 전극활물질 분말과 결합제가 일정한 크기로 응집된 응집체를 형성하는 제 3단계; 및 3) a third step of applying a centrifugal force to the obtained product to form agglomerated aggregates of the electrode active material powder and the binder to a certain size; And

4) 상기의 응집체 입자를 열처리하여 조립화된 전극활물질 입자를 형성하는 제 4단계;4) a fourth step of forming the granulated electrode active material particles by heat-treating the aggregated particles;

를 통하여 이루어 진다. This is done through.

본 발명에 있어서 결합제는 불균일한 모양의 전극활물질 입자간의 결합력을 증대시킬 수 있도록 점착성 있는 물질이라면 특별히 제한되지는 않으며, 그 비제한적인 예로는 석유 피치, 석탄 피치, 퓨란레진, 페놀레진, 젤라틴, 셀룰로우스 등이 될 수 있다. In the present invention, the binder is not particularly limited as long as it is a tacky material so as to increase the bonding force between the particles of the electrode active material having a non-uniform shape, and non-limiting examples thereof include petroleum pitch, coal pitch, furan resin, phenol resin, gelatin, Cellulose, and the like.

상기의 결합제의 양은 제 1단계의 용매의 중량 대비 5중량% 내지 50중량% 범위인 것이 바람직하다. 결합제의 양이 너무 적을 경우, 이후 조립화 과정에서 전극활물질 입자간의 결합력이 약하여 원하는 대로 조립화가 이루어지지 않을 수 있으며, 결합제의 양이 너무 많은 경우에는 전체 활물질 대비 차지하는 비율이 너무 많아져서 전극활물질로서의 특성이 저하될 우려가 있다. The amount of the binder is preferably in the range of 5% by weight to 50% by weight relative to the weight of the solvent of the first step. If the amount of the binder is too small, the cohesion between the particles of the electrode active material may not be as desired in the subsequent granulation process, and if the amount of the binder is too large, the ratio of the binder to the active material is too large, as an electrode active material There is a risk of deterioration of characteristics.

본 발명에 있어서, 용매는 전극활물질과 결합제가 균일하게 혼합될 수 있도록 페이스트에 충분한 유동성을 주는 역할을 하며, 당업자에게 알려진 일반적인 용매라면 특별히 제한되지는 않고, 그 비제한적인 예로는 THF(tetrahydrofuran), 아세톤, 에탄올, 물, 메탄올, 벤젠, 페놀, 시클로헥산, 톨루엔, 피리딘, 퀴놀린 등이 될 수 있다. In the present invention, the solvent serves to provide sufficient fluidity to the paste so that the electrode active material and the binder can be uniformly mixed, and is not particularly limited as long as it is a general solvent known to those skilled in the art, and a non-limiting example is tetrahydrofuran (THF). , Acetone, ethanol, water, methanol, benzene, phenol, cyclohexane, toluene, pyridine, quinoline and the like.

상기의 용매의 양은 전극활물질 중량 대비 50중량% 내지 500중량%의 범위인 것이 바람직하다. 용매의 양이 너무 적을 경우에는 전극활물질과 결합제에 충분한 유동성을 주지 못하여 균일한 혼합을 기대하기 힘들며, 용매의 양이 너무 많을 경우에는 이후 제 2단계에서 용매를 증발시키는 데에 너무 많은 시간과 에너지가 소모될 수 있다. The amount of the solvent is preferably in the range of 50% by weight to 500% by weight based on the weight of the electrode active material. If the amount of solvent is too small, it is difficult to expect uniform mixing because it does not give sufficient fluidity to the electrode active material and the binder. If the amount of solvent is too large, too much time and energy is required to evaporate the solvent in the second step. Can be consumed.

본 발명에서는 제 1단계에서 제조된 분산액 중의 용매를 일부 증발시키는 제 2단계를 거치게 되며, 이는 가열 또는 자연증발 등 당업자에게 알려진 모든 방법을 이용할 수 있다. In the present invention, the second step of partially evaporating the solvent in the dispersion prepared in the first step, which can be used for all methods known to those skilled in the art, such as heating or spontaneous evaporation.

다만, 상기의 증발 후 용매의 잔류량은 전극활물질 중량 대비 1중량 % 내지 20중량%인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 0.5중량% 내지 20중량%일 수 있다. 용매를 완전히 제거하여 건조상태가 되는 경우, 입자간의 결합력이 약해지고 입자를 조립화할 수 없으므로 용매를 부분적으로 제거하여 습윤하면서도 점착성 있는 페이스트 상태를 유지하는 것이 바람직하다. However, the residual amount of the solvent after the evaporation is preferably 1% by weight to 20% by weight relative to the weight of the electrode active material, and more preferably 0.5% by weight to 20% by weight. In the case where the solvent is completely removed to become dry, it is preferable that the bonding force between the particles becomes weak and the particles cannot be granulated, so that the solvent is partially removed to maintain a wet and sticky paste state.

또한, 용매가 너무 많이 잔류하여 유동성이 큰 경우, 조립화단계에서 입자간에 결합이 되지 않고 분산되어 버리기 쉬우므로, 조립화된 입자의 형상을 유지하기 위해서는 용매를 충분히 증발시켜 고농도로 만들어 줄 필요가 있다. In addition, when too much solvent is left and the fluidity is large, it is easy to be dispersed without being bound between particles in the granulation step, so that the solvent needs to be sufficiently evaporated to a high concentration in order to maintain the shape of the granulated particles. have.

상기의 제 3단계에서는 부분적으로 용매가 제거된 페이스트 상태의 전극활물질, 결합제 및 용매의 혼합물에 강한 원심력을 가하여 혼합하게 되고, 이 과정에서 원심력에 의해 전극활물질 입자들이 결합제에 의해 서로 결합되어 구형에 가까운 조립체를 형성하게 된다. 이 때 원심력을 가하기 위해 사용되는 장치의 비제한적인 예로는 henshel mixer, mechanofusion mixer, v-mixer, w-type mixer, QMY type quick mill 등이 있다. 또한, 원심력 가하는 조건은 100 ~ 5000rpm에서 5 ~ 30시간 동안 행하는 것이 바람직하다. In the third step, a strong centrifugal force is applied to the mixture of the electrode active material, the binder, and the solvent in which the solvent is partially removed, and in this process, the electrode active material particles are bound to each other by the binder by the centrifugal force. To form a close assembly. Non-limiting examples of the apparatus used to apply the centrifugal force at this time is a henshel mixer, mechanofusion mixer, v-mixer, w-type mixer, QMY type quick mill. The centrifugal force is preferably applied at 100 to 5000 rpm for 5 to 30 hours.

상기와 같이 원심력을 가하여 조립화된 전극활물질 입자의 크기는 용매의 잔류량(즉, 페이스트의 점도), 조립화시의 rpm등에 따라 조절될 수 있다. 즉, 용매의 잔류량이 적어 입자간의 접착력이 약한 경우에는 입자크기가 작아지는 경향이 있으며, 조립화시의 rpm을 높이는 경우에도 입자크기가 작아지는 경향이 있다. The size of the particles of the electrode active material granulated by applying the centrifugal force as described above may be adjusted according to the residual amount of the solvent (ie, the viscosity of the paste), rpm during the granulation. That is, when the residual amount of solvent is small and the adhesion between the particles is weak, the particle size tends to be small, and even when the rpm during granulation is increased, the particle size tends to be small.

상기의 제 4단계에서는 제 3단계에서 조립화된 입자를 열처리하여 결합력을 강화시킬 수 있다. 즉, 환원분위기에서 열처리하는 경우, 핏치나 레진 등의 결합제가 탄화되어, 전극활물질 입자들이 탄소에 의해 강하게 결합되어 있는 형태가 될 수 있으며, 공기중에서 열처리하는 경우, 결합제는 산소와 반응하여 이산화탄소로 연소되어 버리므로, 전극활물질 입자들 만이 서로 결합되어 있는 형태가 될 수 있다. In the fourth step, the bonding strength may be strengthened by heat-treating the granulated particles in the third step. That is, when the heat treatment in the reducing atmosphere, the binder such as pitch or resin is carbonized, the particles of the electrode active material may be strongly bonded by carbon, when the heat treatment in air, the binder reacts with oxygen to carbon dioxide Since it is burned, only the particles of the electrode active material may be bonded to each other.

따라서, 상기의 열처리는 환원분위기 또는 공기중에서 행해질 수 있으며, 열처리온도는 500℃ 내지 1000℃ 인 것이 바람직하다. Therefore, the heat treatment may be carried out in a reducing atmosphere or air, the heat treatment temperature is preferably 500 ℃ to 1000 ℃.

한편, 본 발명의 방법에 의해 조립화될 수 있는 전극활물질은 흑연계재료, 코크스, 또는 하드카본 등 탄소계 음극활물질 뿐만 아니라, Si, SnO2, Li4Ti5O12, CoO, Co3O4, LiCoO2, LiMnO2, LiNi0.5Mn0.5O2, LiMn2O4, LiNiO2, Li(MnNiCo)1/3O2 등의 음극 또는 양극활물질에 적용될 수 있으며, 상기의 예에 특별히 한정되지 않고, 불균일한 입자 모양을 갖는 전극활물질이라면 모두 본 발명의 방법이 적용될 수 있다. On the other hand, the electrode active material that can be assembled by the method of the present invention is not only carbon-based negative electrode active material such as graphite-based material, coke, or hard carbon, but also Si, SnO 2 , Li 4 Ti 5 O 12 , CoO, Co 3 O 4 , LiCoO 2 , LiMnO 2 , LiNi 0.5 Mn 0.5 O 2 , LiMn 2 O 4 , LiNiO 2 , Li (MnNiCo) 1/3 O 2 and the like can be applied to the negative electrode or positive electrode active material, and is not particularly limited to the above examples Instead, the method of the present invention can be applied to any electrode active material having a non-uniform particle shape.

본 발명의 방법에 의하여 조립화된 전극활물질 입자를 제조하는 경우,다음과 같은 장점이 있다. When preparing the electrode active material particles assembled by the method of the present invention, there are the following advantages.

① 제조조건을 적절히 제어함으로써 조립화된 입자의 크기 조절이 용이하다. ① It is easy to control the size of granulated particles by controlling the manufacturing conditions properly.

② 조립화 공정이 간단하여 비용이 적게 든다.② The assembly process is simple and the cost is low.

<전극 및 2차전지의 제조><Production of Electrode and Secondary Battery>

본 발명에 의해, 조립화된 물질을 전극활물질로 포함하는 전극은 당업자에게 알려진 방법에 의하여 제조될 수 있다. 예컨대, 상기 전극은 본 발명에 따라 상기의 물질을 활물질로 사용하는 이외에도 전기 전도성을 주기 위한 도전제와 재료와 집전체 사이에서 접착을 가능하게 해주는 결합제를 추가 사용할 수 있다. 단, 전극 제조시의 결합제는 상기의 조립화된 전극활물질 입자의 제조시에 사용되는 결합제와는 다른 것이다. According to the present invention, an electrode including the assembled material as an electrode active material can be prepared by a method known to those skilled in the art. For example, in addition to using the material as an active material according to the present invention, the electrode may further use a conductive agent for providing electrical conductivity and a binder that enables adhesion between the material and the current collector. However, the binder at the time of manufacturing an electrode is different from the binder used at the time of manufacturing the said granulated electrode active material particle | grains.

상기와 같은 방법으로 제조된 전극 활물질에 대하여 도전제를 1 내지 30 % 중량비로, 결합제를 1 내지 10 %의 중량비로 혼합하여 분산제에 첨가 및 교반하여 페이스트를 제조한 후, 이를 금속 재료의 집전체에 도포하고 압축한 뒤 건조하여 라미네이트 형상의 전극을 제조한다. The paste was prepared by adding and stirring a conductive agent in a weight ratio of 1 to 30% by weight and a binder in a weight ratio of 1 to 10% with respect to the electrode active material prepared by the above method, and then stirring the mixture. After coating, compressing and drying, the laminate electrode is manufactured.

도전제는 일반적으로 카본블랙 (carbon black)을 사용한다. 현재 도전제로 시판되고 있는 상품으로는 아세틸렌 블랙계열 (쉐브론 케미컬 컴퍼니(Chevron Chemical Company) 또는 걸프 오일 컴퍼니 (Gulf Oil Company) 제품 등), 케트젠블랙 (Ketjen Black) EC 계열(아르막 컴퍼니 (Armak Company) 제품), 불칸 (Vulcan) XC-72(캐보트 컴퍼니(Cabot Company) 제품) 및 수퍼 P (엠엠엠(MMM)사 제품)등이 있다. The conducting agent generally uses carbon black. Products currently marketed as conductive agents include acetylene black series (Chevron Chemical Company or Gulf Oil Company), Ketjen Black EC series (Armak Company ), Vulcan XC-72 (manufactured by Cabot Company), and Super P (manufactured by MMM).

상기 결합제의 대표적인 예로는 폴리테트라플루오르에틸렌 (PTFE), 폴리비닐리덴 플루오라이드 (PVdF) 또는 그 공중합체, 셀룰로오즈(cellulose)등이 있으며, 분산제의 대표적인 예로는 아이소프로필 알코올, N-메틸피롤리돈 (NMP), 아세톤 등이 있다. Representative examples of the binder include polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PVdF) or copolymers thereof, cellulose, and the like, and representative examples of the dispersant are isopropyl alcohol and N-methylpyrrolidone. (NMP), acetone and the like.

상기 금속 재료의 집전체는 전도성이 높은 금속으로, 상기 재료의 페이스트가 용이하게 접착할 수 있는 금속으로 전지의 전압 범위에서 반응성이 없는 것이면 어느 것이라도 사용할 수 있다. 대표적인 예로, 알루미늄 또는 스테인레스 스틸 등의 메쉬 (mesh), 호일 (foil)등이 있다. The current collector of the metal material is a metal having high conductivity, and any metal can be used as long as the paste of the material is easily adhered and is not reactive in the voltage range of the battery. Representative examples include meshes, foils, and the like, such as aluminum or stainless steel.

또한, 본 발명은 상기 본 발명의 전극을 포함하는 2차 전지를 제공한다. 본 발명의 2차 전지는 당 기술 분야에 알려져 있는 방법을 이용하여 제조할 수 있으며, 특별히 한정되지 않는다. 예컨대, 양극과 음극 사이에 분리막을 넣고 비수 전해액을 투입하여 제조할 수 있다. 또한, 상기 전극, 분리막 및 비수 전해액과 필요 한 경우 기타의 첨가제는 당 기술 분야에 알려져 있는 것을 사용할 수 있다.The present invention also provides a secondary battery comprising the electrode of the present invention. The secondary battery of the present invention can be produced using a method known in the art, and is not particularly limited. For example, the separator may be placed between the positive electrode and the negative electrode to add a nonaqueous electrolyte. In addition, the electrode, the separator and the non-aqueous electrolyte and, if necessary, other additives may be used as known in the art.

또한, 본 발명의 전지 제조시에는 분리막으로서 다공성 분리막을 사용할 수 있으며, 예컨대 폴리프로필렌계, 폴리에틸렌계, 폴리올레핀계 다공성 분리막을 사용할 수 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.In addition, a porous separator may be used as a separator in manufacturing a battery of the present invention, and for example, a polypropylene-based, polyethylene-based, or polyolefin-based porous separator may be used, but is not limited thereto.

본 발명에서 사용할 수 있는 2차 전지의 비수전해액은 환형 카보네이트 및/또는 선형 카보네이트를 포함할 수 있다. 상기 환형 카보네이트의 예로는 에틸렌 카보네이트 (EC), 프로필렌 카보네이트 (PC), 감마부티로락톤(GBL) 등이 있다. 상기 선형 카보네이트의 예로는 디에틸 카보네이트 (DEC), 디메틸 카보네이트 (DMC), 에틸메틸카보네이트 (EMC), 메틸 프로필 카보네이트 (MPC) 등이 있다. 또한, 본 발명의 2차 전지의 비수전해액은 상기 카보네이트 화합물과 함께 리튬염을 포함한다. 리튬염의 구체적인 예로는 LiClO4, LiCF3SO3, LiPF6, LiBF4, LiAsF6, 및 LiN(CF3SO2)2 등이 있다.The nonaqueous electrolyte of the secondary battery that can be used in the present invention may include a cyclic carbonate and / or a linear carbonate. Examples of the cyclic carbonates include ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC), gamma butyrolactone (GBL), and the like. Examples of the linear carbonates include diethyl carbonate (DEC), dimethyl carbonate (DMC), ethylmethyl carbonate (EMC), methyl propyl carbonate (MPC), and the like. In addition, the nonaqueous electrolyte of the secondary battery of the present invention contains a lithium salt together with the carbonate compound. Specific examples of lithium salts include LiClO 4 , LiCF 3 SO 3 , LiPF 6 , LiBF 4 , LiAsF 6 , and LiN (CF 3 SO 2 ) 2 .

이하, 실시예 및 비교예를 들어 본 발명을 보다 자세히 설명할 것이다. 그러나 본 발명이 이로써 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples and comparative examples. However, the present invention is not limited thereto.

[실시예 1] Example 1

카본 핏치 5g을 용매인 THF 500g에 용해시킨 후, 평균 입자크기가 10㎛ 정도인 하드카본(Kureha Chemical Industry) 100g을 첨가하여 균일하게 분산시켰다. 상기의 분산액을 가열하여 THF 용매가 최초 부피의 20% 정도 잔류하는 상태까지 증발시켜 페이스트 상태를 만들었다. 상기의 페이스트는 henshel mixer를 이용하여 1000 rpm 에서 1시간 동안 원심력을 가하여 혼합 및 조립화를 거쳤다. 그 후, N2 분위기에서 1000℃, 1시간 동안 열처리하여 카본핏치를 탄화시킴으로써 조립화된 하드카본 입자를 얻을 수 있었다. After dissolving 5 g of carbon pitch in 500 g of THF as a solvent, 100 g of hard carbon (Kureha Chemical Industry) having an average particle size of about 10 μm was added and uniformly dispersed. The dispersion was heated to evaporate to a state where the THF solvent remained about 20% of the initial volume to form a paste state. The paste was mixed and granulated by centrifugal force at 1000 rpm for 1 hour using a henshel mixer. Then, the granulated hard carbon particles were obtained by carbonizing the carbon pitch by heat treatment at 1000 ° C. for 1 hour in an N 2 atmosphere.

도 1에서 보듯이 조립화 후, 하드카본 입자가 균일하고 구형에 가까운 형태를 띄고 있다는 것을 알 수 있었다.As shown in Figure 1, after granulation, it was found that the hard carbon particles had a uniform and nearly spherical shape.

도 2는 도 1을 확대한 사진이며, 작은 입자가 서로 뭉쳐져서 큰 입자를 형성함을 알 수 있고, 이로 미루어 조립화가 잘 이루어졌다는 것을 알 수 있었다.Figure 2 is an enlarged photo of Figure 1, it can be seen that the small particles agglomerate with each other to form a large particle, it was found that the granulation was well made.

제조된 전극 물질을 음극으로 하고, 리튬 금속호일을 양극으로 하며, 전해질로서 1몰 농도의 LiPF6-EC:DMC(부피비 1:2)을 사용하고 다공성의 폴리프로필렌 막을 분리막으로 사용하여 코인 타입의 전지를 제조하여 그 충방전 실험을 수행하였다. 충방전 조건은 0.1C 정전류로 충방전하고 충전시에 5mV에서 정전압 충전을 실시하였다.The electrode material was used as a cathode, lithium metal foil was used as an anode, and 1 mol of LiPF 6 -EC: DMC (volume ratio 1: 2) was used as an electrolyte, and a porous polypropylene membrane was used as a separator. The battery was produced and the charge / discharge experiment was performed. The charging and discharging conditions were charged and discharged at a constant current of 0.1 C, and constant voltage charging was performed at 5 mV during charging.

도 3에서는 조립화된 하드카본을 음극활물질로 포함하는 리튬이온전지의 충방전 곡선을 보여주고 있다. 초기 충방전 효율이 74%정도이고 방전 용량이 260 mAh/g 정도임을 알 수 있다. 하기의 비교예 1의 경우와 비교하여 충방전 효율면에서도 증가되었음을 알 수 있다. 3 shows a charge / discharge curve of a lithium ion battery including the assembled hard carbon as a negative electrode active material. It can be seen that the initial charge and discharge efficiency is about 74% and the discharge capacity is about 260 mAh / g. Compared with the case of Comparative Example 1 below it can be seen that the increase in charge and discharge efficiency.

[비교예 1] Comparative Example 1

실시예 1에서와 동일한 하드카본을 사용하되, 조립화하지 않은 하드카본을 음극재료로 하여, 실시예 1과 동일한 방법으로 리튬 이차전지를 제조하였으며, 동 일한 방법으로 충방전 실험을 수행하였다. Using the same hard carbon as in Example 1, but using a non-assembled hard carbon as a negative electrode material, a lithium secondary battery was prepared in the same manner as in Example 1, the charge and discharge experiments were performed in the same manner.

비교예 1에서 제조된 이차전지의 충방전 시험 결과, 초기효율이 72% 정도 나타났으며, 방전 용량도 약 250mAh/g정도가 발현되었다. As a result of the charge and discharge test of the secondary battery prepared in Comparative Example 1, the initial efficiency was about 72%, the discharge capacity was about 250mAh / g was expressed.

본 발명은 전극활물질 입자를 결합제와 용매를 사용하여 페이스트화 한 후, 이에 원심력을 가하여 조립화하고 열처리함으로써, 비교적 간단한 방법을 통해 조립화된 전극활물질 입자를 제조할 수 있다. According to the present invention, the electrode active material particles are pasted using a binder and a solvent, and then granulated and heat treated by applying centrifugal force thereto, thereby producing granulated electrode active material particles through a relatively simple method.

본 발명의 방법에 의하는 경우, 조립화된 입자의 크기 조절이 용이하고,조립화 공정이 간단하여 비용이 적게 드는 장점이 있다. According to the method of the present invention, it is easy to control the size of the granulated particles, there is an advantage that the assembly process is simple and low cost.

Claims (11)

결합제가 용해되어 있는 용매에 전극활물질 분말을 분산시키는 제 1단계; 상기 분산액 중의 용매를 일부 증발시키는 제 2단계; 상기의 수득물에 원심력을 가하여 전극활물질 분말과 결합제가 일정한 크기로 응집된 응집체를 형성하는 제 3단계; 및 상기의 응집체 입자를 열처리하여 조립화된 전극활물질 입자를 형성하는 제 4단계; 를 포함하여 조립화된 전극활물질 입자를 제조하는 방법.A first step of dispersing the electrode active material powder in a solvent in which the binder is dissolved; A second step of partially evaporating the solvent in the dispersion; Applying a centrifugal force to the obtained product to form an aggregate in which the electrode active material powder and the binder are aggregated to a predetermined size; And a fourth step of forming the granulated electrode active material particles by heat treating the aggregated particles. Method for producing a granulated electrode active material particles, including. 제 1항에 있어서, 결합제는 석유 피치, 석탄 피치, 퓨란레진, 페놀레진, 젤라틴, 셀룰로우스 로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것이 특징인 제조방법.The method according to claim 1, wherein the binder is at least one selected from the group consisting of petroleum pitch, coal pitch, furan resin, phenol resin, gelatin, and cellulose. 제 1항에 있어서, 결합제의 양은 상기 제 1단계에서의 용매의 중량 대비 5중량% 내지 50중량% 범위인 것이 특징인 제조방법.The method of claim 1, wherein the amount of the binder is in the range of 5% to 50% by weight relative to the weight of the solvent in the first step. 제 1항에 있어서, 용매는 THF(tetrahydrofuran), 아세톤, 에탄올, 물, 메탄올, 벤젠, 페놀, 시클로헥산, 톨루엔, 피리딘, 퀴놀린으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것이 특징인 제조방법.The method according to claim 1, wherein the solvent is at least one selected from the group consisting of tetrahydrofuran (THF), acetone, ethanol, water, methanol, benzene, phenol, cyclohexane, toluene, pyridine, quinoline. 제 1항에 있어서, 상기 제 1단계에서의 용매의 양은 전극활물질 중량 대비 50중량% 내지 500중량%의 범위인 것이 특징인 제조방법.The method of claim 1, wherein the amount of the solvent in the first step is in the range of 50% to 500% by weight based on the weight of the electrode active material. 제 1항에 있어서, 상기 제 2단계에서 증발 후 용매의 잔류량은 전극활물질 중량 대비 0.5 중량 % 내지 20중량% 범위 내인 것이 특징인 제조방법.The method of claim 1, wherein the residual amount of the solvent after evaporation in the second step is in the range of 0.5% to 20% by weight based on the weight of the electrode active material. 제 1항에 있어서, 상기 제 3단계에서 원심력을 가하는 수단은 henssel mixer, mechanofusion mixer, v-mixer, w-type mixer, qmy type quick mill으로 이루어진 군에서 선택된 1종인 것이 특징인 제조방법.The method according to claim 1, wherein the means for applying the centrifugal force in the third step is one selected from the group consisting of a henssel mixer, a mechanofusion mixer, a v-mixer, a w-type mixer, and a qmy type quick mill. 제 1항에 있어서, 상기 제 3단계는 100 ~ 5000 rpm에서 5 ~ 30시간 동안 원심력을 가하는 것이 특징인 제조방법.The method of claim 1, wherein the third step is centrifugal force applied for 5 to 30 hours at 100 to 5000 rpm. 전극활물질 일차입자들이 결합제, 또는 결합제의 열처리 후 잔류물질에 의해 결합되어 이차입자를 형성한 전극활물질로서, 제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항의 방법에 의해 제조된 전극활물질. Electrode active material An electrode active material in which primary particles are bonded by a binder or a residual material after heat treatment of the binder to form secondary particles, wherein the electrode active material prepared by the method of any one of claims 1 to 8. 제 9항의 전극활물질을 포함하는 전극.An electrode comprising the electrode active material of claim 9. 제 10항의 전극을 구비한 2차전지.A secondary battery having the electrode of claim 10.
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