KR101198672B1 - Method for synthesizing electrode for secondary cell, electrode synthesized by the method, and secondary cell comprising the electrode - Google Patents

Method for synthesizing electrode for secondary cell, electrode synthesized by the method, and secondary cell comprising the electrode Download PDF

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Abstract

본 발명은 이차전지에 관한 것으로서, 종래의 전극 구성재료를 그대로 사용하면서 전극의 안정성, 즉 결착력 및 접착력을 저해하지 않으면서도 전기전도도 등 성능을 저해하는 결합제의 사용량을 줄이고 활물질의 함량을 증가시켜 이차전지용 전극을 제조할 수 있는 방법에 관한 것이다. 이러한 본 발명에서는 종래 공정의 일부 변경 및 추가만으로 전극 활물질의 함량을 늘릴 수 있고 에너지 증대가 가능해지고, 전기전도도를 저해하는 결합제의 함량을 줄임으로써 전극 및 전지 성능의 향상 등 효과도 기대할 수 있게 된다. 또한 상전환 단계에서 용매의 추출, 고분자 결합제와 비용매의 상분리가 일어나고 이후 건조 공정에서 비용매가 제거되면서 비용매의 자리에 공극이 형성되므로, 기본적으로 결합제의 함량이 축소됨에 따라 얻어지는 효과와 더불어, 극판의 기공도가 향상되거나 보다 유효한 다공성 구조를 얻을 수 있는 효과도 기대할 수 있다. The present invention relates to a secondary battery, while using a conventional electrode constituent material as it is, while reducing the amount of the binder and reducing the amount of the active material and increasing the content of the active material without inhibiting the stability of the electrode, that is, binding and adhesion It is related with the method which can manufacture a battery electrode. In the present invention, it is possible to increase the content of the electrode active material and to increase the energy by only a partial change and addition of the conventional process, and to improve the electrode and battery performance by reducing the content of the binder that inhibits the electrical conductivity. . In addition, in the phase inversion step, solvent extraction, phase separation of the polymer binder and the nonsolvent occurs, and after the nonsolvent is removed in the drying process, voids are formed at the nonsolvent site, so that the effect of the binder content is reduced as well. The effect of improving the porosity of the plate or obtaining a more effective porous structure can also be expected.

Description

이차전지용 전극의 제조방법, 이에 의해 제조되는 이차전지용 전극, 및 이를 포함하는 이차전지{Method for synthesizing electrode for secondary cell, electrode synthesized by the method, and secondary cell comprising the electrode}A method for manufacturing a secondary battery electrode, a secondary battery electrode produced thereby, and a secondary battery comprising the same {Method for synthesizing electrode for secondary cell, electrode synthesized by the method, and secondary cell comprising the electrode}

본 발명은 이차전지에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전극의 안정성을 저해하지 않으면서도 결합제의 사용량을 줄이고 활물질의 함량을 증가시킬 수 있도록 하여 우수한 성능을 가지는 이차전지용 전극을 제조할 수 있는 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a secondary battery, and more particularly, to a method for manufacturing a secondary battery electrode having excellent performance by reducing the amount of binder and increasing the content of the active material without impairing the stability of the electrode. will be.

최근 전자산업, 이동통신을 포함한 각종 정보통신 등 커뮤니케이션 산업의 급속한 발전과 더불어 전자기기의 경박단소화 요구에 부응하여, 노트북, 넷북, 태블릿 PC, 휴대폰, 스마트폰, PDA, 디지털 카메라, 캠코더 등과 같은 휴대용 전자제품 및 통신 단말기가 널리 보급되고 있으며, 이에 이들 기기의 구동 전원인 전지의 개발에 대해서도 관심이 높아지고 있다. In response to the rapid development of the communication industry such as the electronics industry and various information and communication including mobile communication, in response to the demand for thin and short electronic devices, notebooks, netbooks, tablet PCs, mobile phones, smartphones, PDAs, digital cameras, camcorders, etc. BACKGROUND ART Portable electronic products and communication terminals have been widely used. Accordingly, interest in development of batteries which are driving power sources for these devices has been increasing.

또한 순수 전기자동차나 하이브리드 자동차, 연료전지 자동차와 같은 전기자동차의 개발에 따라 고성능, 대용량, 고밀도 및 고출력, 고안정성을 갖는 전지의 개발에 큰 관심이 집중되고 있으며, 빠른 충방전 속도 특성을 갖는 전지의 개발 또한 커다란 이슈로 자리 잡고 있다. In addition, according to the development of electric vehicles such as pure electric vehicles, hybrid vehicles, fuel cell vehicles, a great deal of attention is focused on the development of high performance, large capacity, high density, high output, high stability, and a battery having a fast charge and discharge characteristics Development is also a big issue.

화학에너지를 전기에너지를 바꾸는 장치인 전지는 기본 구성재료의 종류와 특징에 따라 일차전지, 이차전지, 연료전지, 그리고 태양전지 등으로 구분된다.Batteries, a device that converts chemical energy into electrical energy, are classified into primary cells, secondary batteries, fuel cells, and solar cells, depending on the types and characteristics of basic materials.

이 중에서 일차전지는 망간 전지, 알칼리 전지, 수은 전지 등과 같이 비가역 반응을 통해 에너지를 생산하므로 용량은 크지만 재활용이 불가능하다는 단점이 있어 에너지 비효율성, 환경오염 등과 같은 각종 문제점을 내재하고 있다. Among them, primary batteries produce energy through irreversible reactions such as manganese batteries, alkaline batteries, and mercury batteries, and thus have a disadvantage in that they have a large capacity but are not recycled, and thus have various problems such as energy inefficiency and environmental pollution.

이차전지에는 납축전지, 니켈-메탈하이드라이드 전지, 니켈-카드뮴 전지, 리튬이온 전지, 리튬 폴리머 전지, 리튬 금속 전지 등이 있고, 화학에너지와 전기에너지의 가역적 상호변환을 이용하여 충전과 방전을 반복할 수 있는 화학전지로서,가역반응에 의해 작동하므로 재활용 및 환경친화적인 장점이 있다. Secondary batteries include lead-acid batteries, nickel-metal hydride batteries, nickel-cadmium batteries, lithium-ion batteries, lithium polymer batteries, and lithium metal batteries, and the charging and discharging are repeated using a reversible interconversion between chemical and electrical energy. As a chemical battery that can be, it operates by a reversible reaction has the advantages of recycling and environmentally friendly.

이차전지는 양극(positive electrode)과 음극(negative electrode), 분리막(separator)과 전해질(electrolyte)이라는 네 가지의 기본적인 구성요소를 가진다. The secondary battery has four basic components: a positive electrode, a negative electrode, a separator, and an electrolyte.

상기 양극과 음극은 산화/환원 등 에너지의 변환과 저장이 일어나는 전극으로서, 각각 양과 음의 전위를 갖게 된다. 분리막은 양극과 음극 사이에 위치하여 전기적인 절연을 유지하며, 전하의 이동통로를 제공한다. 또한 전해질은 전하 전달의 매개체 역할을 한다.The anode and the cathode are electrodes in which energy is converted and stored, such as oxidation / reduction, and have positive and negative potentials, respectively. The separator is positioned between the positive electrode and the negative electrode to maintain electrical insulation and provide a path for charge movement. The electrolyte also serves as a medium for charge transfer.

상기 각 전극의 구성재료 중에서도 실제로 반응을 일으키는 재료를 활물질(active material)이라 칭하고 있고, 리튬 이차전지의 예를 들어 전극의 구성재료와 이차전지의 구성재료에 대해 설명하면 다음과 같다. Among the constituent materials of the respective electrodes, a material that actually causes a reaction is called an active material, and the constituent material of the electrode and the constituent material of the secondary battery will be described as examples of the lithium secondary battery.

양극 활물질로는 리튬이온의 층간 삽입이 가능한 재료가 대부분이며, 리튬코발트산화물(LixCoO2), 리튬니켈산화물(LixNiO2), 리튬니켈코발트산화물(Lix(NiCo)O2), 리튬니켈코발트망간산화물(Lix(NiCoMn)O2), 스피넬형 리튬망간산화물(LixMn2O4), 이산화망간(MnO2) 등과 같은 산화물, 또는 리튬철인산염(LixFePO4), 리튬망간인산염(LixMnPO4) 등과 같은 올리빈(Olivine)형이나 NASICON형 인산염(phosphates), 규산염(silicates), 황산염(sulfates), 또는 고분자 재료 등을 사용할 수 있다. Most of the positive electrode active material is a material capable of intercalating lithium ions, and lithium cobalt oxide (Li x CoO 2 ), lithium nickel oxide (Li x NiO 2 ), lithium nickel cobalt oxide (Li x (NiCo) O 2 ), Oxides such as lithium nickel cobalt manganese oxide (Li x (NiCoMn) O 2 ), spinel-type lithium manganese oxide (Li x Mn 2 O 4 ), manganese dioxide (MnO 2 ), or lithium iron phosphate (Li x FePO 4 ), lithium Olivine type, such as manganese phosphate (Li x MnPO 4 ), NASICON type phosphates, silicates (silicates), sulfates (sulfates), or polymer materials may be used.

음극 활물질로는 리튬 금속이나 그 합금 또는 리튬이온이 층간 삽입(intercalation)될 수 있는 화합물이 사용될 수 있는데, 고분자 재료나 탄소 재료가 사용될 수 있으며, 인조 또는 천연 흑연(graphite) 등의 흑연계, 난(難) 흑연화성 탄소(non-graphitizable carbon, hard-carbon), 또는 이(易) 흑연화성 탄소(graphitizable carbon, soft-carbon), 탄소나노튜브(carbon nanotube, CNT), 탄소나노섬유(carbon nanofiber, CNF), 탄소나노월(carbon nanowall, CNW) 등과 같은 탄소계 등이 사용될 수 있다.As the negative electrode active material, a lithium metal, an alloy thereof, or a compound in which lithium ions may be intercalated may be used. A polymer material or a carbon material may be used, and a graphite or egg such as artificial or natural graphite may be used. (I) non-graphitizable carbon, hard-carbon, or graphitizable carbon (soft-carbon), carbon nanotube (CNT), carbon nanofiber (carbon nanofiber) , CNF), carbon nanowall (carbon nanowall, CNW) and the like can be used.

분리막은 대체로 폴리에틸렌(polyethylene), 폴리프로필렌(polypropylene) 등의 폴리올레핀(polyolefin) 계열, 폴리에스테르(polyester) 계열, 천연고분자인 펄프(pulp), 셀룰로오스(cellulose), 코르크(cork) 등의 다공성 고분자 막 또는 부직포 형태가 사용될 수 있고, 단층(single layer)막 또는 다층(multi layer)막의 구조가 바람직하게 사용될 수 있다.Separation membranes are generally porous polymer membranes such as polyolefin-based, polyester-based, and natural polymers such as pulp, cellulose, and cork, such as polyethylene and polypropylene. Alternatively, a nonwoven form may be used, and a structure of a single layer film or a multi layer film may be preferably used.

또는 폴리에틸렌이나 폴리프로필렌 등의 열가소성 폴리올레핀 고분자 다공성 다층막(Tm 100 내지 150 ℃)이나 고분자량 내지 초고분자량 열가소성 내열 폴리올레핀 고분자 다공성 막(Tm 150 내지 200℃)이 더욱 바람직하게 사용될 수 있다.Alternatively, a thermoplastic polyolefin polymer porous multilayer membrane (T m 100 to 150 ° C.) such as polyethylene or polypropylene, or a high molecular weight to ultra high molecular weight thermoplastic heat resistant polyolefin polymer porous membrane (T m 150 to 200 ° C.) may be more preferably used.

여기에 유기용매(solvent)와 염(salt)으로 구성된 액체 전해질을 도입하면 전지의 충방전 과정에서 양극과 음극 사이를 움직이는 이온의 이동통로를 제공할 수 있다.The introduction of a liquid electrolyte composed of an organic solvent and a salt may provide a movement path for ions moving between the positive electrode and the negative electrode during the charge and discharge of the battery.

유기용매는 전해질의 극성을 높여 이온의 해리도를 향상시키며, 이온 주변의 국부적인 점도를 낮춤으로써 이온의 전도를 용이하게 하기 위하여, 극성이 크고 리튬 금속에 대한 반응성이 없는 것이 사용될 수 있다. The organic solvent can be used to increase the polarity of the electrolyte to improve the dissociation of the ions, and to facilitate the conduction of the ions by lowering the local viscosity around the ions.

유기용매의 예로는 에틸렌카보네이트(ethylene carbonate), 프로필렌카보네이트(propylene carbonate), 디메틸카보네이트(dimethylcarbonate), 디에틸카보네이트(diethylcarbonate), 에틸메틸카보네이트(ethylmethylcarbonate), 감마-부티로락톤(γ-butyrolactone), 디메틸술폭시드(dimethylsulfoxide), 술포란(sulforane), 에틸아세테이트(ethyl acetate), 1,3-디옥센(1,3-dioxane), 테트라히드로푸란(tetrahydrofuran), 2-메틸테트라히드로푸란(2-methyltetrahydrofuran), N,N-디메틸포름아미드(N,N-dimethylformamide), 디글림(diglyme), 트리글림(triglyme), 테트라글림(tetraglyme) 등이 있다. 특히, 유기용매는 고점도 용매와 저점도 용매로 구성되는 두 가지 이상의 혼합용액을 사용하는 것이 바람직하다.Examples of organic solvents include ethylene carbonate, propylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, gamma-butyrolactone, Dimethylsulfoxide, sulforane, ethyl acetate, 1,3-dioxane, tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran (2- methyltetrahydrofuran, N, N-dimethylformamide, diglyme, triglyme, tetraglyme and the like. In particular, it is preferable to use two or more mixed solutions composed of a high viscosity solvent and a low viscosity solvent as the organic solvent.

리튬염으로는 격자에너지가 작아 해리도가 큰 것이 바람직하며, LiClO4, LiBF4, LiPF6, LiAsF6, LiCF3SO3, LiC(CF3SO2)3, LiN(CF3SO2)2, LiSCN 등이 더욱 바람직하게 사용될 수 있고, 이들의 선택적 혼합물도 사용될 수 있다. Lithium salts preferably have a small dissociation degree due to their lattice energy. LiClO 4 , LiBF 4 , LiPF 6 , LiAsF 6 , LiCF 3 SO 3 , LiC (CF 3 SO 2 ) 3 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiSCN and the like can be used more preferably, and optional mixtures thereof can also be used.

종래의 알려진 전극의 제조 공정은 일반적으로 재료 계량(weighing), 혼합(mixing), 도포(coating), 건조(drying), 압연(pressing) 등의 5 단계로 진행된다.Conventionally known electrode manufacturing processes generally proceed in five steps: material weighing, mixing, coating, drying, pressing, and the like.

재료 계량은 상기한 활물질 및 결합제를 포함하는 전극 구성재료를 일정 조성비에 따라 계량하는 단계이고, 혼합은 상기한 전극 구성재료를 일정 순서에 따라 투입하여 용해, 분산 및 혼련하는 단계이다. 일반적으로 혼합 공정 후 슬러리(slurry) 형태로 완료되어 도포 공정에 투입되게 된다. 즉, 혼합 슬러리(전극 슬러리, 즉 음극 슬러리, 양극 슬러리)는 전극 구성재료와 분산매로 구성되며, 전극 구성재료는 상기한 활물질, 도전재, 결합제, 기타 첨가제로 구성된다.Material metering is a step of measuring the electrode constituent material including the active material and the binder according to a predetermined composition ratio, mixing is a step of dissolving, dispersing and kneading by introducing the electrode constituent material in a certain order. In general, after the mixing process is completed in the form of a slurry (slurry) to be put into the coating process. That is, the mixed slurry (electrode slurry, i.e., negative electrode slurry, positive electrode slurry) is composed of an electrode component and a dispersion medium, and the electrode component is composed of the above-described active material, conductive material, binder, and other additives.

도전재(conducting agent)는 전극의 전기전도성을 향상시키기 위한 재료로서, 흑연, 카본 블랙(carbon black), 활성탄(activated carbon), 탄소나노튜브, 탄소나노섬유 등 비표면적, 전기전도성, 액체 전해질 흡수성이 우수한 탄소계가 바람직하게 사용될 수 있다.The conducting agent is a material for improving the electrical conductivity of the electrode. Specific surface area such as graphite, carbon black, activated carbon, carbon nanotubes and carbon nanofibers, electrical conductivity, and liquid electrolyte absorption This excellent carbon system can be preferably used.

결합제(binder)는 전극 활물질, 도전재 등 전극 구성재료 간의 결착력 및 전극 구성재료와 전극 집전체 간의 접착력을 향상시키기 위한 재료로서, 고분자 등이 사용될 수 있고, 비닐리덴플로라이드(vinylidene fluoride) 계열, 비닐클로라이드(vinylchloride) 계열, 비닐알콜(vinylalcohol) 계열, 아크릴레이트(acrylate) 계열, 에테르(ether) 계열, 아크릴로니트릴(acrylonitrile) 계열, 이미드(imide) 계열, 고무(rubber) 계열, 실록산(siloxane) 계열, 실리콘 고분자 등이 바람직하게 사용될 수 있다.A binder is a material for improving binding force between electrode constituent materials such as an electrode active material and a conductive material and adhesion between the electrode constituent material and the electrode current collector, and a polymer may be used, and a vinylidene fluoride-based, Vinyl chloride series, vinyl alcohol series, acrylate series, ether series, acrylonitrile series, imide series, rubber series, siloxane ( siloxane series, silicone polymer, and the like may be preferably used.

분산매는 상기한 결합제를 용해시키거나 분산시킬 수 있는 재료로서, 피롤리디논(pyrolidinone) 계열, 푸란(furan) 계열, 아마이드(amide) 계열, 니트릴(nitrile) 계열, 케톤(ketone) 계열, 알코올(alcohol) 계열, 물(water) 등이 사용될 수 있다.The dispersion medium is a material capable of dissolving or dispersing the above-described binders, and includes pyrolidinone-based, furan-based, amide-based, nitrile-based, ketone-based, and alcohol ( alcohol series, water, etc. may be used.

혼합 단계는 상기한 전극 구성재료를 용해, 분산 및 혼련시키는 공정인 바, 분말상의 전극 구성재료, 즉 활물질, 도전재 및 고분자 결합제 등을 밀폐된 용기에서 건식 혼합한 다음, 고분자 결합제의 용매 또는 분산매에 용해 및 분산시킨다. The mixing step is a process of dissolving, dispersing, and kneading the electrode constituent material, and dryly mixing the powdery electrode constituent material, that is, the active material, the conductive material, the polymer binder, and the like in a closed container, and then using a solvent or a dispersion medium of the polymer binder. Dissolved in and dispersed.

고분자 결합제의 용해를 원활히 하고 전극 구성재료가 서로 뭉치는 것을 방지하기 위하여 자석 교반기(magnetic stirrer)나 기계식 교반기(mechanical stirrer), 유성 교반기(planetary mixer), 초음파 교반기(ultrasonic agitator) 등을 이용하여 교반할 수도 있다. In order to facilitate the dissolution of the polymer binder and to prevent the electrode components from agglomerating with each other, stirring using a magnetic stirrer, a mechanical stirrer, a planetary mixer, an ultrasonic agitator, and the like is performed. You may.

도포 및 건조 단계는 상기한 재료를 혼합하여 얻어진 슬러리를 전극 집전체에 코팅하고 건조하여 고형분만으로 이루어진 전극을 얻는 단계이며, 도포 단계에서는 막의 형태로 제조할 수 있는 방법을 이용하는 것이 바람직한데, 컴마(comma) 방식, 슬릿다이(slit-die) 방식, 그라비아(gravure) 방식, 닥터 블레이드(doctor blade) 방식, 실크스크린(silk screen) 방식, 옵셋(offset) 방식, 스프레이(spray) 방식, 딥(dip) 방식 등이 이용될 수 있다. The coating and drying step is a step of coating the slurry obtained by mixing the above materials on the electrode current collector and drying to obtain an electrode consisting of only solid content, in the coating step it is preferable to use a method that can be produced in the form of a film, comma method, slit-die method, gravure method, doctor blade method, silk screen method, offset method, spray method, dip method ) May be used.

건조 단계는 상기한 분산매를 휘발시켜 제거하는 단계이며, 열풍 방식, 직접가열 방식, 유도가열 방식 등이 이용될 수 있다. The drying step is a step of removing the dispersion medium by volatilization, hot air method, direct heating method, induction heating method and the like can be used.

전극 집전체(current collector)는 활물질의 산화/환원 반응으로부터 얻어지는 전자를 모아 외부 도선으로 흐르도록 하는 구성부로서, 금속 포일(foil), 폼(foam), 그리드(grid), 익스팬디드 메탈(expanded metal) 등이 사용될 수 있고, 양극일 경우 알루미늄, 음극일 경우 알루미늄 또는 구리 재질의 집전체가 바람직하게 사용될 수 있다.A current collector is a component that collects electrons obtained from an oxidation / reduction reaction of an active material and flows to an external conductive line, and includes a metal foil, a foam, a grid, and an expanded metal ( expanded metal) and the like, and an anode in the case of an anode, and an aluminum or copper current collector in the case of a cathode may be preferably used.

압연 단계는 도포 및 건조 공정을 거쳐 얻어진 완전 건조 또는 반건조 상태의 전극을 일정 두께 및 압력으로 가압하여 두께, 표면상태, 밀도, 결착력, 접착력 등을 원하는 수준으로 조정하는 단계이며, 플레이트(plate) 방식, 롤 (roll) 방식이 이용될 수 있고, 냉간(cold) 또는 열간(hot) 롤 방식이 더욱 바람직하게 이용될 수 있다. Rolling step is to adjust the thickness, surface condition, density, binding force, adhesive strength, etc. to a desired level by pressing the electrode in a completely dry or semi-dry state obtained by applying and drying to a certain thickness and pressure, plate Method, roll method can be used, cold or hot roll method can be used more preferably.

상기와 같이 재료 계량, 혼합, 도포, 건조, 압연 단계를 거쳐 최종적으로 전극을 완성하게 된다. As described above, the electrode is finally completed through the material metering, mixing, coating, drying, and rolling steps.

종래의 전극 제조, 특히 음극 제조의 경우에 있어서, 음극 활물질 90 중량% 내외, 결합제 5 내지 10 중량%, 및 기타 구성재료 등의 조성과 함량비로 구성하는데, 음극 활물질의 함량은 용량과 에너지 증대와 직결되므로 많을수록 바람직하고, 결합제는 전극의 안정성, 즉 결착력, 접착력을 위해 필요한 재료이나 전기전도를 방해할 수 있으므로 적을수록 바람직하다. In the case of the conventional electrode manufacturing, in particular the negative electrode manufacturing, the composition and the content ratio of about 90% by weight of the negative electrode active material, about 5 to 10% by weight of the binder, and other constituent materials, etc., the content of the negative electrode active material is increased in capacity and energy It is more preferable because it is directly connected, and the binder is less preferable because it may interfere with the material or electrical conductivity necessary for the stability of the electrode, that is, the binding force, the adhesion.

음극 활물질과 기타 구성재료는 트레이드오프(tradeoff)(상반) 관계를 가지므로, 그 중 결합제의 함량을 줄이거나 없애고 상대적으로 음극 활물질의 함량을 늘릴수록 전기적 성능면에서 유리해진다. 이러한 경우 결합제의 역할, 즉 전극 구성재료 간의 결착력 및 전극 구성재료와 전극 집전체 간의 접착력이 저하될 우려가 있으므로 적절한 수준에서 조정하게 된다. Since the negative electrode active material and other constituent materials have a tradeoff relationship, the lower the content of the binder and the higher the content of the negative electrode active material, the better the electrical performance. In this case, since the role of the binder, that is, the binding force between the electrode components and the adhesion between the electrode components and the electrode current collector may be lowered, adjustment is made at an appropriate level.

이러한 근거로 대체적으로 결합제의 함량을 전체 중량 대비 5 내지 10 중량%로 설정하고 있으나, 보다 높은 에너지와 성능을 얻기 위하여 결착력 및 접착력을 해치지 않은 범위 내에서 최대한 결합제의 함량을 줄이고자 하는 요구가 있는 실정이다.
For this reason, the binder content is generally set at 5 to 10% by weight based on the total weight, but in order to obtain higher energy and performance, there is a demand to reduce the content of the binder as much as possible without impairing the binding force and the adhesive force. It is true.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 점을 고려하여 발명한 것으로서, 종래의 전극 구성재료를 그대로 사용하면서 전극의 안정성, 즉 결착력 및 접착력을 저해하지 않으면서도 전기전도도 등 성능을 저해하는 결합제의 사용량을 줄이고 활물질의 함량을 증가시킬 수 있도록 하여 우수한 성능을 가지는 이차전지용 전극을 제조할 수 있는 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
Accordingly, the present invention has been invented in view of the above, and while using a conventional electrode component as it is, while reducing the amount of the binder that inhibits the performance, such as electrical conductivity without impairing the stability of the electrode, that is, binding and adhesion It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a secondary battery electrode having excellent performance by allowing the content of the active material to be increased.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 활물질과 고분자 결합제를 포함하는 전극 구성재료를 고분자 결합제의 용매에 용해, 분산 및 혼합하여 혼합 슬러리를 제조하는 단계와; 상기 혼합 슬러리를 전극 집전체에 막의 형태로 도포하는 단계와; 상기 혼합 슬러리가 도포된 전극 집전체를 상기 고분자 결합제를 녹이지 않는 비용매에 침지시켜, 상기 고분자 결합제의 용매와 상기 비용매의 상호 교환 및 용매와 비용매의 상호 확산에 의한 혼합 슬러리의 조성 변화를 야기하면서 액체-액체 상분리 현상을 포함한 고분자의 고형화를 발생시키는 상전환이 이루어지도록 하는 단계와; 상기 상전환 후 혼합 슬러리로부터 형성된 전극층과 전극 집전체의 결합물을 건조로에서 건조시키는 단계와; 상기 건조 후 압연하여 기공을 가진 전극층이 전극 집전체에 적층된 전극을 완성하는 단계;를 포함하는 이차전지용 전극의 제조방법을 제공한다. In order to achieve the above object, the present invention comprises the steps of dissolving, dispersing and mixing an electrode component material containing an active material and a polymer binder in a solvent of the polymer binder to prepare a mixed slurry; Applying the mixed slurry to an electrode current collector in the form of a film; The electrode current collector to which the mixed slurry is applied is immersed in a non-solvent that does not dissolve the polymer binder, thereby changing the composition of the mixed slurry due to the exchange of the solvent and the non-solvent of the polymer binder and the mutual diffusion of the solvent and the non-solvent. Causing a phase inversion to cause solidification of the polymer including the liquid-liquid phase separation phenomenon while causing a; Drying the combination of the electrode layer and the electrode current collector formed from the mixed slurry after the phase inversion in a drying furnace; It provides a method for producing a secondary battery electrode comprising a; after the drying and rolling the electrode layer having pores to complete the electrode laminated on the electrode current collector.

여기서, 상기 고분자 결합제의 용매는 N-메틸피롤리디논(N-methylpyrolidinone), 디메틸포름아마이드(dimethylformamide), 디메틸아세트아마이드(dimethylacetamide), 헥사메틸포스포아마이드(hexamethylphosphoramide), 아세토니트릴(acetonitrile), 아세톤(acetone), 시클로헥산온(cyclohexanone), 디메틸술폭시드(dimethylsulfoxide), 테트라히드로푸란(tetrahydrofuran), 디옥센(dioxane), 클로로포름(chloroform), 디클로로메탄(dichloromethane) 및 물로 이루어진 군에서 선택된 하나 또는 둘 이상의 혼합물인 것을 특징으로 한다.Here, the solvent of the polymer binder is N-methylpyrrolidinone (N-methylpyrolidinone), dimethylformamide (dimethylformamide), dimethylacetamide, hexamethylphosphoramide (hexamethylphosphoramide), acetonitrile (acetonitrile), acetone one or two selected from the group consisting of (acetone), cyclohexanone, dimethylsulfoxide, tetrahydrofuran, dioxane, chloroform, chloroform, dichloromethane and water It is characterized by the above mixture.

또한 상기 비용매는 N-메틸피롤리디논, 물, 에탄올(ethanol), 프로판올(propanol), 부탄올(butanol), 펜탄올(pentanol), 헥산올(hexanol), 에틸렌글리콜(ethylene glycol), 글리세롤(glycerol), 아세톤, 디메틸에테르(dimethylether), 디에틸에테르(diethylether), 에틸아세테이트(ethylacetate) 및 디클로로메탄으로 이루어진 군에서 선택된 하나 또는 둘 이상의 혼합물인 것을 특징으로 한다.In addition, the non-solvent is N-methylpyrrolidinone, water, ethanol (ethanol), propanol, butanol, butanol, pentanol, hexanol, ethylene glycol, glycerol ), Acetone, dimethylether (dimethylether), diethylether (diethylether), ethyl acetate (ethylacetate) and dichloromethane is characterized in that one or two or more mixtures selected from the group consisting of.

또한 상기 활물질은 음극 활물질이고, 상기 음극 활물질을 사용하여 상기의 각 단계를 순차적으로 진행함으로써 이차전지용 음극으로 제조하는 것을 특징으로 한다.In addition, the active material is a negative electrode active material, characterized in that to produce a negative electrode for secondary batteries by sequentially performing the above steps using the negative electrode active material.

또한 상기 활물질은 양극 활물질이고, 상기 양극 활물질을 사용하여 상기의 각 단계를 순차적으로 진행함으로써 이차전지용 양극으로 제조하는 것을 특징으로 한다.In addition, the active material is a positive electrode active material, it characterized in that the production of a positive electrode for a secondary battery by sequentially performing each step using the positive electrode active material.

또한 상기 비용매에 침지시키는 시간은 1분 ~ 1시간으로 하고, 이때의 온도는 10 ℃ ~ 70 ℃로 유지시키는 것을 특징으로 한다.In addition, the time to be immersed in the non-solvent is 1 minute to 1 hour, characterized in that the temperature at this time is maintained at 10 ℃ to 70 ℃.

또한 상기 건조시키는 단계에서 고분자 결합제의 용매와 교환된 전극층 내 비용매가 완전히 제거되도록 건조온도 50 ℃ ~ 200 ℃에서 건조시키는 것을 특징으로 한다.In addition, the drying step is characterized in that the drying at 50 ℃ ~ 200 ℃ so that the non-solvent in the electrode layer exchanged with the solvent of the polymer binder is completely removed.

그리고, 본 발명은 상기한 제조방법에 의해 제조된 이차전지용 전극을 포함하며, 또한 상기한 제조방법에 의해 제조된 이차전지용 전극을 구비한 이차전지를 포함한다.
In addition, the present invention includes a secondary battery electrode manufactured by the above-described manufacturing method, and further includes a secondary battery having a secondary battery electrode manufactured by the above-described manufacturing method.

이에 따라, 본 발명에 따른 이차전지용 전극 및 제조방법에서는 혼합 및 도포 공정, 특히 용매-비용매 상호 작용에 기초한 상전환법을 이용하는 보다 개선된 도포 공정을 적용함으로써 결합제의 사용량은 줄이는 대신에 전극 활물질의 함량은 대폭 증가시킬 수 있게 된다.Accordingly, in the electrode and manufacturing method for a secondary battery according to the present invention, by applying a more improved coating process using a mixing and coating process, in particular a phase inversion method based on solvent-non-solvent interaction, the amount of binder active material instead of reducing the amount of binder active material The content of can be significantly increased.

종래의 경우 음극을 제조함에 있어서 음극 활물질 90 중량% 내외, 결합제 5 내지 10 중량%, 및 기타 구성재료의 조성 및 함량비로 제조할 수 있었으나, 본 발명에서는 음극 활물질을 95 내지 98 중량%, 결합제를 2 내지 4 중량%로 사용하여 제조할 수 있는 바, 음극 활물질의 함량을 대폭 늘리는 것이 가능해진다. In the conventional case, in the preparation of the negative electrode, about 90 wt% of the negative electrode active material, 5 to 10 wt% of the binder, and the composition and content ratio of other constituent materials could be prepared, but in the present invention, 95 to 98 wt% of the negative electrode active material, and the binder Since it can manufacture using 2 to 4 weight%, it becomes possible to significantly increase content of a negative electrode active material.

즉, 종래 공정의 일부 변경 및 추가만으로 전극 활물질의 함량을 늘릴 수 있고 에너지 증대가 가능해지는 것이다. 이와 더불어 전기전도도를 저해하는 결합제의 함량을 줄임으로써 전극 및 전지 성능의 향상 등 부수적인 장점도 기대할 수 있게 된다. That is, only a partial change and addition of the conventional process may increase the content of the electrode active material and increase energy. In addition, by reducing the amount of the binder that inhibits the electrical conductivity, it is possible to expect additional advantages such as improvement of electrode and battery performance.

또한 결합제의 함량이 대폭 저감되더라도 본 발명에 따른 변경 및 추가되는 공정에 의하여 전극의 구조적 안정성, 즉 결착력 및 접착력의 유지가 가능해진다.In addition, even if the content of the binder is significantly reduced, it is possible to maintain the structural stability of the electrode, that is, the binding force and the adhesive force, by the process of modification and addition according to the present invention.

또한 상전환 단계에서 용매의 추출, 고분자 결합제와 비용매의 상분리가 일어나고 이후 건조 공정에서 비용매가 제거되면서 비용매의 자리에 공극이 형성되므로, 기본적으로 결합제의 함량이 축소됨에 따라 얻어지는 효과와 더불어, 종래기술에 비해 극판의 기공도가 향상되거나 보다 유효한 다공성 구조를 얻을 수 있는 효과도 기대할 수 있다.
In addition, in the phase inversion step, solvent extraction, phase separation of the polymer binder and the nonsolvent occurs, and after the nonsolvent is removed in the drying process, voids are formed at the nonsolvent site, so that the effect of the binder content is reduced as well. Compared with the prior art, the porosity of the electrode plate may be improved or an effect of obtaining a more effective porous structure may be expected.

도 1은 전극의 제조 공정을 예시한 개략도로서, (a)은 종래기술에 따른 공정을 나타내고, (b)는 본 발명의 실시예에 따른 공정을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 전극을 사용한 이차전지의 모식도로서, 음극 및 음극 집전체, 분리막, 양극 및 양극 집전체가 적층된 구조를 나타내는 단면도이다.
도 3은 음극의 SEM 사진으로서, (a)는 본 발명에 따른 실시예의 음극이며, (b)는 종래기술에 따른 비교예의 음극을 나타낸다.
도 4는 본 발명에 따른 실시예1 및 실시예2와 종래기술에 따른 비교예의 음극을 사용한 이차전지에 대하여 충전-방전 반복에 따른 용량 유지 및 수명 특성 실험을 실시한 결과를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 실시예1 및 실시예2와 종래기술에 따른 비교예의 음극을 사용한 이차전지에 대하여 방전 전류 인가치에 따른 용량 발현 실험을 실시한 결과를 나타내는 도면이다.
1 is a schematic diagram illustrating a manufacturing process of an electrode, (a) shows a process according to the prior art, and (b) shows a process according to an embodiment of the present invention.
2 is a schematic view of a secondary battery using the electrode according to the present invention, a cross-sectional view showing a structure in which a negative electrode and a negative electrode current collector, a separator, a positive electrode and a positive electrode current collector are stacked.
Figure 3 is a SEM photograph of the negative electrode, (a) is a negative electrode of the embodiment according to the present invention, (b) shows a negative electrode of the comparative example according to the prior art.
4 is a view showing the results of the capacity retention and life characteristics test according to the charge-discharge iteration for the secondary battery using the negative electrode of Example 1 and Example 2 and the comparative example according to the prior art according to the present invention.
5 is a view showing the results of the capacity expression experiment according to the discharge current applied value for the secondary battery using the negative electrode of Example 1 and Example 2 according to the present invention and the comparative example according to the prior art.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, which will be readily apparent to those skilled in the art to which the present invention pertains.

본 발명은 종래의 전극 구성재료를 그대로 사용하면서 전극의 안정성, 즉 결착력 및 접착력을 저해하지 않으면서도 결합제의 함량을 줄일 수 있는 이차전지용 전극의 제조방법에 관한 것이며, 특히 혼합 및 도포 공정을 개선하여 종래의 문제점을 해결하고자 한 이차전지용 전극의 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method for manufacturing a secondary battery electrode that can reduce the content of the binder without impairing the stability of the electrode, that is, binding and adhesion while using the conventional electrode constituent material, in particular by improving the mixing and coating process The present invention relates to a method for manufacturing a secondary battery electrode to solve the problems.

이러한 본 발명의 제조방법은 이차전지용 음극과 양극을 제조하는데 모두 적용될 수 있으며, 이차전지용 음극을 제조하기 위해서는 종래와 마찬가지로 음극 활물질, 도전재, 결합제 및 기타 첨가제가 필요하며, 이밖에 음극 슬러리의 제조를 위한 분산매 및 음극 집전체가 필요하다. Such a manufacturing method of the present invention can be applied to both manufacturing a negative electrode and a positive electrode for a secondary battery, and to prepare a negative electrode for a secondary battery, a negative electrode active material, a conductive material, a binder and other additives are required as in the prior art, and in addition to the preparation of a negative electrode slurry There is a need for a dispersion medium and a negative electrode current collector.

또한 제조 과정에서도 종래와 마찬가지로 재료 계량, 혼합, 혼합 슬러리(음극 슬러리, 양극 슬러리) 도포, 건조, 압연 단계를 거쳐 최종적으로 전극을 완성하게 된다. In the manufacturing process, the electrode is finally completed through the steps of material metering, mixing, and application of a slurry (cathode slurry and cathode slurry), drying, and rolling as in the prior art.

다만 종래의 전극 구성재료 조성을 유지하면서 결합제의 함량을 줄이고 상대적으로 활물질의 함량을 늘리기 위해서는 기존 공정의 일부 변경 내지 추가가 필요한데, 본 발명에서는 혼합 및 도포 공정, 특히 용매-비용매 상호 작용에 기초한 상전환법(phase inversion method)을 이용하는 보다 개선된 도포 공정을 이용한다.However, in order to reduce the content of the binder and to increase the content of the active material while maintaining the composition of the conventional electrode components, some modifications or additions to the existing processes are required. A more advanced application process using a phase inversion method is used.

이와 같은 본 발명에서는 전극을 제조함에 있어서 결합제의 함량을 대폭 줄일 수 있는 대신 활물질의 함량을 대폭 증가시킬 수 있는 등 여러 장점이 있게 된다. In the present invention as described above, there are various advantages in that the amount of the active material can be greatly increased instead of greatly reducing the content of the binder in preparing the electrode.

이하, 본 발명의 제조 과정에 대해 음극의 예를 들어 좀더 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, the manufacturing process of the present invention will be described in more detail with reference to the negative electrode.

본 발명에 따른 음극의 제조 과정에서 전극 구성재료는 음극 활물질, 도전재, 결합제 및 기타 첨가제로 구성되며, 이러한 전극 구성재료를 계량하고 음극 슬러리(혼합 슬러리, 양극인 경우 양극 슬러리) 제조를 위한 분산매와 혼합하여 음극 집전체(전극 집전체, 양극인 경우 양극 집전체)에 도포한 뒤 건조, 압연 단계를 거쳐 최종적으로 전극을 완성하게 된다. In the process of manufacturing the negative electrode according to the present invention, the electrode constituent material is composed of a negative electrode active material, a conductive material, a binder, and other additives. After mixing with and applied to the negative electrode current collector (electrode current collector, in the case of a positive electrode current collector), the electrode is finally completed through the drying and rolling steps.

이 과정에서 상전환법(phase inversion method)을 이용할 수 있다. 바람직하게는 음극 활물질, 도전재, 고분자 결합제 및 기타 첨가제를 고분자 결합제의 용매(solvent)에 용해, 분산 및 혼합하여 음극 슬러리를 제조하고 이 음극 슬러리를 막의 형태로 음극 집전체에 도포한 뒤 상기 고분자 결합제의 용매를 고분자 결합제를 녹이지 않는 비용매(non-solvent)로 교환하여 제조하는 습식법(wet process)을 이용할 수 있다.The phase inversion method can be used in this process. Preferably, a negative electrode slurry is prepared by dissolving, dispersing, and mixing a negative electrode active material, a conductive material, a polymer binder, and other additives in a solvent of the polymer binder, and applying the negative electrode slurry to a negative electrode current collector in the form of a film, followed by A wet process can be used in which the solvent of the binder is exchanged with a non-solvent that does not dissolve the polymer binder.

또는 음극 활물질, 도전재, 고분자 결합제 및 기타 첨가제를 고분자 결합제를 녹이는 휘발성 용매와 고분자 결합제를 녹이지 않는 비휘발성 비용매, 기공 형성제(pore former)가 혼합된 혼합물에 분산되도록 하여 음극 슬러리를 제조하고 이 음극 슬러리를 막의 형태로 음극 집전체에 도포한 뒤 용매와 비용매가 완전 제거되도록 건조하여 제조하는 건식법(dry process)을 이용할 수 있다. Alternatively, the negative electrode slurry may be prepared by dispersing a negative electrode active material, a conductive material, a polymer binder, and other additives in a mixture of a volatile solvent that dissolves the polymer binder, a nonvolatile non-solvent that does not dissolve the polymer binder, and a pore former. Then, the negative electrode slurry may be applied to the negative electrode current collector in the form of a film, and then a dry process may be used in which the solvent and the nonsolvent are dried to completely remove the negative electrode slurry.

즉, 음극 슬러리를 도포한 후 건조 단계에서 고분자 매트릭스를 미세 다공화시키는 습식법이나, 고분자 막을 캐스팅하기 전 음극 슬러리에 다공성이 도입될 수 있는 비용매와 기공 형성제를 첨가하는 건식법을 이용할 수 있는 것이다.That is, a wet method for applying a negative electrode slurry to the microporous microporous polymer matrix in a drying step, or a dry method for adding a non-solvent and a pore-forming agent capable of introducing porosity into the negative electrode slurry before casting the polymer membrane.

상전환법은 용매와 비용매의 상호 교환에 의한 고분자의 고형화를 유도할 수 있는 것으로서, 고분자 소재를 적절한 용매에 용해시켜 균일한 용액을 제조한 뒤, 고분자 용액을 비용매에 침지시키면, 용매와 비용매의 상호 확산에 의한 고분자 용액의 조성 변화를 야기하게 되고, 이에 액체-액체 상분리 현상을 포함한 고분자의 고형화 현상이 발생하게 되며, 결국 용매와 비용매가 차지하고 있던 부분의 일부분이 기공으로 형성되어 막의 형상을 이루게 된다. The phase inversion method can induce the solidification of a polymer by the exchange of a solvent and a non-solvent. The polymer material is dissolved in an appropriate solvent to prepare a uniform solution, and the polymer solution is immersed in the non-solvent. The non-solvent cross-diffusion leads to a change in the composition of the polymer solution, which leads to solidification of the polymer including a liquid-liquid phase separation phenomenon. As a result, a part of the portion occupied by the solvent and the non-solvent is formed into pores to form a membrane. Shape.

이에 따라 음극 제조시 고분자 결합제가 용해되지 않는 비용매를 사용하는 상전환법을 이용하여 혼합 및 도포 공정을 실시하는 경우, 기공도를 향상시킬 수 있고, 고분자 결합제의 결정화를 억제하여 분산성 및 접착성, 결착성을 높일 수 있는 바, 고분자 결합제의 함량은 낮추면서 전극의 안정성을 유지할 수 있는 동시에 성능을 높일 수 있게 된다. Accordingly, when the mixing and coating processes are carried out using a phase inversion method using a non-solvent in which a polymer binder is not dissolved in the preparation of the negative electrode, porosity can be improved, and crystallinity of the polymer binder is suppressed to disperse and bond. It is possible to increase the properties and binding properties, while maintaining the stability of the electrode while increasing the content of the polymer binder can be improved performance.

음극 활물질로는 동일 목적으로 이차전지, 특히 리튬 이차전지에 통상적으로 사용하는 재료라면 어떠한 것이라도 무방하다. 리튬 금속이나 그 합금 또는 리튬이온이 층간 삽입(intercalation)될 수 있는 화합물이 사용될 수 있는데, 고분자 재료나 탄소 재료가 사용될 수 있다. 바람직하게는 인조 또는 천연 흑연(graphite) 등의 흑연계, 난(難) 흑연화성 탄소(non-graphitizable carbon, hard-carbon), 또는 이(易) 흑연화성 탄소(graphitizable carbon, soft-carbon), 탄소나노튜브(carbon nanotube, CNT), 탄소나노섬유(carbon nanofiber, CNF), 탄소나노월(carbon nanowall, CNW) 등과 같은 탄소계가 사용될 수 있다.Any material may be used as the negative electrode active material as long as it is a material commonly used in secondary batteries, particularly lithium secondary batteries, for the same purpose. Lithium metal, alloys thereof, or compounds in which lithium ions may be intercalated may be used, and polymer materials or carbon materials may be used. Preferably, graphite-based, such as artificial or natural graphite, non-graphitizable carbon (hard-carbon), or graphitizable carbon (soft-carbon), Carbon systems such as carbon nanotubes (CNT), carbon nanofibers (CNF), carbon nanowalls (carbon nanowall, CNW), and the like may be used.

도전재는 동일 목적으로 이차전지, 특히 리튬 이차전지에 통상적으로 사용하는 재료라면 어떤 것이라도 무방하며, 흑연, 카본 블랙, 활성탄, 탄소나노튜브, 탄소나노섬유 등의 탄소계가 바람직하나, 경우에 따라서는 첨가하지 않을 수도 있다.The conductive material may be any material commonly used for secondary batteries, particularly lithium secondary batteries, for the same purpose. Carbon-based materials such as graphite, carbon black, activated carbon, carbon nanotubes, and carbon nanofibers are preferred. It may not be added.

고분자 결합제로는 보통의 고분자들을 거의 모두 사용할 수 있는데, 그 중 폴리비닐리덴플로라이드(polyvinylidene fluoride), 폴리비닐리덴플로라이드와 헥사플로로프로필렌(hexafluoropropylene)의 공중합체, 비닐리덴플로라이드와 헥사플로로프로필렌의 공중합체, 비닐리덴플로라이드와 무수말레이산(maleic anhydride)의 공중합체, 폴리비닐클로라이드(polyvinylchloride), 폴리비닐알콜(polyvinylalcohol), 폴리비닐포르말(polyvinyl formal), 폴리메틸메타아크릴레이트(polymethylmethacrylate), 폴리메타아크릴레이트(polymethacrylate), 테트라에틸렌글리콜디아크릴레이트(tetra(ethylene glycol) diacrylate), 셀룰로즈 트리아세테이트(cellulose triacetate), 폴리우레탄(polyurethane), 폴리술폰(polysulfone), 폴리에테르(polyether), 폴리에틸렌(polyethylene) 및 폴리프로필렌(polypropylene)과 같은 폴리올레핀(polyolefine), 폴리에틸렌옥사이드, 폴리이소부틸렌(polyisobutylene), 폴리부틸디엔(polybutyldiene), 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile), 폴리이미드(polyimide), 아크릴로니트릴-부틸디엔 고무(acrylonitrile-butadiene rubber), 스티렌-부타디엔 고무(styrene-butadiene rubber), 에틸렌-프로필렌-디엔 단량체(ethylene-propylene-diene monomer), 폴리디메틸실록산(polydimethylsiloxane) 및 실리콘 고분자(polysilicone)으로 이루어진 군에서 선택된 하나 또는 둘 이상의 혼합물 또는 이들의 공중합체가 바람직하다. Almost all ordinary polymers can be used as the polymer binder, including polyvinylidene fluoride, a copolymer of polyvinylidene fluoride and hexafluoropropylene, vinylidene fluoride and hexafluoro Copolymers of low-propylene, copolymers of vinylidene fluoride and maleic anhydride, polyvinylchloride, polyvinylalcohol, polyvinyl formal, polymethylmethacrylate (polymethylmethacrylate), polymethacrylate, tetra (ethylene glycol) diacrylate, cellulose triacetate, polyurethane, polysulfone, polyether polyolefins such as polyether, polyethylene and polypropylene, Lithium oxide, polyisobutylene, polybutyldiene, polyacrylonitrile, polyimide, acrylonitrile-butadiene rubber, styrene-butadiene One or more mixtures or copolymers thereof selected from the group consisting of styrene-butadiene rubber, ethylene-propylene-diene monomer, polydimethylsiloxane, and polysilicone Is preferred.

고분자 결합제의 용매로는 N-메틸피롤리디논(N-methylpyrolidinone), 디메틸포름아마이드(dimethylformamide), 디메틸아세트아마이드(dimethylacetamide), 헥사메틸포스포아마이드(hexamethylphosphoramide), 아세토니트릴(acetonitrile), 아세톤(acetone), 시클로헥산온(cyclohexanone), 디메틸술폭시드(dimethylsulfoxide), 테트라히드로푸란(tetrahydrofuran), 디옥센(dioxane), 클로로포름(chloroform), 디클로로메탄(dichloromethane) 및 물로 이루어진 군에서 선택된 하나 또는 둘 이상의 혼합물이 바람직하다. The solvent for the polymer binder may be N-methylpyrolidinone, dimethylformamide, dimethylacetamide, hexamethylphosphoramide, acetonitrile, acetone ), Cyclohexanone, dimethylsulfoxide, tetrahydrofuran, dioxane, dioformane, chloroform, dichloromethane and water or mixtures of two or more selected from the group consisting of This is preferred.

고분자 결합제의 비용매로는 N-메틸피롤리디논, 물, 에탄올(ethanol), 프로판올(propanol), 부탄올(butanol), 펜탄올(pentanol), 헥산올(hexanol), 에틸렌글리콜(ethylene glycol), 글리세롤(glycerol), 아세톤, 디메틸에테르(dimethylether), 디에틸에테르(diethylether), 에틸아세테이트(ethylacetate) 및 디클로로메탄으로 이루어진 군에서 선택된 하나 또는 둘 이상의 혼합물이 바람직하다.Non-solvents for polymer binders include N-methylpyrrolidinone, water, ethanol, propanol, butanol, pentanol, hexanol, ethylene glycol, One or more mixtures selected from the group consisting of glycerol, acetone, dimethylether, diethylether, ethylacetate and dichloromethane are preferred.

기공 형성제로는 메탄올, 트리플로로에탄올(trifluoroethanol), 2-프로판올(2-propanol), 시클로헥산올(cyclohexanol), 레소시놀(resorcinol), 헥사플로로이소프로판올(hexafluoroisopropanol), 및 말레익산(maleic acid)과 헥사플로로아세톤(hexafluoroacetone)과의 반응으로 얻어진 헤미아세탈(hemiacetal)로 이루어진 군에서 선택된 하나 또는 둘 이상의 혼합물이 바람직하다.Pore formers include methanol, trifluoroethanol, 2-propanol, cyclohexanol, resorcinol, hexafluoroisopropanol, and maleic acid. one or two or more mixtures selected from the group consisting of hemiacetal obtained by the reaction of acid) with hexafluoroacetone.

또한 본 발명은 상기의 제조 과정을 통해 제조되는 전극, 즉 양극이나 음극, 또는 양극 및 음극과, 이 전극을 사용한 이차전지를 포함하며, 이때 이차전지는 리튬 이차전지가 될 수 있다.In addition, the present invention includes an electrode manufactured through the manufacturing process, that is, a positive electrode or a negative electrode, or a positive electrode and a negative electrode, and a secondary battery using the electrode, wherein the secondary battery may be a lithium secondary battery.

상기 도포, 건조 이후 압연 단계를 거치면 음극으로 사용할 수 있으며, 이렇게 제조된 음극과 함께 별도로 제조된 양극, 분리막을 조립한 뒤 여기에 이온전도성 액체 전해질을 흡수시키는 과정 등을 거치면 이차전지를 제조할 수 있다.After the coating and drying, the rolling step may be used as a negative electrode. The secondary battery may be manufactured by assembling a positive electrode and a separator separately prepared together with the negative electrode thus prepared and absorbing an ion conductive liquid electrolyte thereto. have.

양극의 구성재료는 음극과 유사하게 양극 활물질, 도전재, 결합제 및 기타 첨가제로 구성되며, 이밖에 슬러리 제조를 위한 분산매 및 양극 집전체가 필요하다. 또한 음극과 마찬가지로 재료 계량, 혼합, 슬러리 도포, 건조, 압연 단계를 거쳐 최종적으로 양극으로 완성된다. The material of the positive electrode is composed of a positive electrode active material, a conductive material, a binder, and other additives similarly to the negative electrode. In addition, a dispersion medium and a positive electrode current collector are required for slurry production. Like the cathode, the material is finally weighed, mixed, slurry coated, dried, and rolled into a cathode.

양극을 제조함에 있어서 양극 슬러리를 제조한 뒤 양극 슬러리를 양극 집전체에 도포하는 공정은 음극과 마찬가지로 습식법 또는 건식법으로 실시할 수 있다.In preparing the positive electrode, a process of preparing the positive electrode slurry and then applying the positive electrode slurry to the positive electrode current collector may be performed by a wet method or a dry method similarly to the negative electrode.

양극 활물질은 동일 목적으로 이차전지, 특히 리튬 이차전지에 통상적으로 사용하는 재료라면 어떤 것이라도 무방하며, 전이금속-산화물계, 전이금속-인산염계, 전이금속-규산염계, 전이금속-황산염계 또는 고분자 재료 등이 바람직하다.The positive electrode active material may be any material commonly used for secondary batteries, particularly lithium secondary batteries, for the same purpose, and may be transition metal-oxide type, transition metal-phosphate type, transition metal-silicate type, transition metal-sulfate type or Polymeric materials and the like are preferable.

예컨대, 리튬이온의 층간 삽입이 가능한 재료로서, 리튬코발트산화물(LixCoO2), 리튬니켈산화물 (LixNiO2), 리튬니켈코발트산화물 (Lix(NiCo)O2), 리튬니켈코발트망간산화물(Lix(NiCoMn)O2), 스피넬형 리튬망간산화물(LixMn2O4), 이산화망간(MnO2) 등과 같은 산화물, 또는 리튬철인산염(LixFePO4), 리튬망간인산염(LixMnPO4) 등과 같은 올리빈(Olivine)형이나 NASICON형 인산염(phosphates), 규산염(silicates), 황산염(sulfates), 또는 고분자 재료 등을 사용할 수 있다. For example, as a material capable of intercalating lithium ions, lithium cobalt oxide (Li x CoO 2 ), lithium nickel oxide (Li x NiO 2 ), lithium nickel cobalt oxide (Li x (NiCo) O 2 ), lithium nickel cobalt manganese Oxides such as oxides (Li x (NiCoMn) O 2 ), spinel type lithium manganese oxide (Li x Mn 2 O 4 ), manganese dioxide (MnO 2 ), or lithium iron phosphate (Li x FePO 4 ), lithium manganese phosphate (Li Olivine type or NASICON type phosphates, silicates, sulfates, or polymer materials such as x MnPO 4 ) may be used.

양극을 제조하기 위한 도전재와 결합제, 슬러리 분산매는 음극의 경우와 동일한 재료군 중에서 선택할 수 있으며, 음극의 경우와 동일한 재료를 선정하는 것이 공정 및 재료 관리 측면에서 유리하나, 반드시 일치해야만 하는 것은 아니다.The conductive material, binder and slurry dispersion medium for producing the positive electrode can be selected from the same material group as the negative electrode, and selecting the same material as the negative electrode is advantageous in terms of process and material management, but it is not necessarily identical. .

본 발명에서 음극 및 양극의 전극 구성재료 중 도전재나 기타 첨가제, 또는 도전재 및 기타 첨가제 모두가 경우에 따라서는 첨가되지 않을 수도 있다. In the present invention, the conductive material or other additives or all of the conductive material and other additives in the electrode components of the cathode and the anode may not be added in some cases.

전극 집전체는 음극 집전체 및 양극 집전체 모두 동일 목적으로 이차전지, 특히 리튬 이차전지에 통상적으로 사용하는 것이라면 어떤 것이라도 무방하며, 종래와 마찬가지로 금속 포일, 폼, 그리드, 익스팬디드 메탈 등이 사용될 수 있고, 포일일 경우 더욱 바람직하다. 양극일 경우 알루미늄, 음극일 경우 알루미늄 또는 구리 재질의 전극 집전체가 바람직하게 사용될 수 있다. The electrode current collector may be any one commonly used in a secondary battery, especially a lithium secondary battery, for the same purpose, and the negative electrode current collector and the positive electrode current collector may be any metal foil, foam, grid, expanded metal, and the like. It can be used and more preferred if it is a foil. In the case of the positive electrode, an electrode current collector made of aluminum or copper may be preferably used in the case of the negative electrode.

분리막은 동일 목적으로 이차전지, 특히 리튬 이차전지에 통상적으로 사용하는 재료라면 어떤 것이라도 무방하며, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등 열가소성 폴리올레핀 고분자 다공성 다층막(Tm 100 ~ 150 ℃) 또는 고분자량 내지 초고분자량 열가소성 내열 폴리올레핀 고분자 다공성 막(Tm 150 ~ 200 ℃)이 바람직하다.Membrane if a material commonly used in the secondary battery, particularly a lithium secondary battery with the same purpose mubang if any, and polyethylene, polypropylene, thermoplastic polyolefin polymer porous multi-layer film (T m 100 ~ 150 ℃) or high molecular weight to ultra high molecular weight thermoplastic Heat resistant polyolefin polymer porous membranes (T m 150-200 ° C.) are preferred.

액체 전해질은 동일 목적으로 이차전지, 특히 리튬 이차전지에 통상적으로 사용하는 재료라면 어떤 것이라도 무방하다. 유기용매로는 고점도 용매와 저점도 용매로 구성되는 두 가지 이상의 혼합용액을 사용하며, 카보네이트계 등이 바람직하다. 리튬염은 LiClO4, LiBF4, LiPF6, LiAsF6, LiCF3SO3, LiC(CF3SO2)3, LiN(CF3SO2)2, LiSCN 등에서 선택된 하나 또는 이들의 선택적 혼합물이 바람직하다. 액체 전해질 중의 리튬염의 농도는 0.5 M ~ 2 M이 바람직하다.The liquid electrolyte may be any material commonly used for secondary batteries, particularly lithium secondary batteries, for the same purpose. As the organic solvent, two or more mixed solutions composed of a high viscosity solvent and a low viscosity solvent are used, and a carbonate type or the like is preferable. The lithium salt is preferably one selected from LiClO 4 , LiBF 4 , LiPF 6 , LiAsF 6 , LiCF 3 SO 3 , LiC (CF 3 SO 2 ) 3 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiSCN, or an optional mixture thereof. . The concentration of lithium salt in the liquid electrolyte is preferably 0.5 M to 2 M.

이하, 본 발명에 따라 전극(음극 및 양극)을 제조하기 위하여 활물질, 도전재, 고분자 결합제 및 기타 첨가제의 계량, 용해, 분산 및 혼합, 도포, 상전환 및 건조, 압연의 단계를 거쳐 제조하는 습식법과; 활물질, 도전재, 고분자 결합제 및 기타 첨가제의 계량, 용해, 분산 및 혼합, 비용매 및 기공 형성제의 첨가, 도포 및 건조, 압연의 단계를 거쳐 제조하는 건식법에 대해서 보다 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, a wet method prepared through the steps of metering, dissolving, dispersing and mixing, coating, phase inversion and drying, and rolling of an active material, a conductive material, a polymer binder, and other additives in order to manufacture electrodes according to the present invention. and; The dry method of manufacturing through the steps of metering, dissolving, dispersing and mixing the active material, conductive material, polymeric binder and other additives, adding non-solvent and pore former, applying and drying and rolling will be described in more detail.

1) 습식법1) Wet method

도 1은 본 발명에 따른 전극 제조 공정을 종래기술과 비교하여 개략적으로 나타낸 것으로, 도 1의 (a)는 종래기술의 공정이며, (b)는 본 발명의 습식법을 따르는 공정을 나타낸 것이다. 도면부호 1은 전극 집전체(21)가 공급되는 공급 롤을 나타내고, 도면부호 2는 안내롤러를, 도면부호 3은 혼합 슬러리(22)를 전극 집전체(21)에 도포하기 위한 도포롤러(3)를, 도면부호 4는 권취 롤을 각각 나타낸다.Figure 1 schematically shows the electrode manufacturing process according to the present invention compared with the prior art, Figure 1 (a) is a prior art process, (b) shows a process according to the wet method of the present invention. Reference numeral 1 denotes a supply roll to which the electrode current collector 21 is supplied, reference numeral 2 denotes a guide roller, and reference numeral 3 denotes an application roller 3 for applying the mixed slurry 22 to the electrode current collector 21. ) And 4 denote winding rolls, respectively.

혼합 슬러리(음극 또는 양극 슬러리)(22)가 도포롤러(3)로 투입되고, 전극 집전체(21)가 권취 롤(4)에 의해 당겨져 혼합 슬러리가 투입된 도포롤러를 통과하게 되면, 전극 집전체(음극 또는 양극 집전체)가 혼합 슬러리를 통과하게 되면서 전극 집전체 위로 혼합 슬러리가 일정한 두께로 도포되며, 종래기술의 공정에서는 혼합 슬러리가 도포된 상태의 전극 집전체가 건조로(10)로 바로 이송되어 건조 단계를 거치게 된다. When the mixed slurry (cathode or positive electrode slurry) 22 is introduced into the application roller 3 and the electrode current collector 21 is pulled by the winding roll 4 to pass through the application roller in which the mixed slurry is introduced, the electrode current collector As the negative electrode or the positive electrode current collector passes through the mixed slurry, the mixed slurry is applied to the electrode current collector to a predetermined thickness. In the process of the related art, the electrode current collector in which the mixed slurry is applied is directly transferred to the drying furnace 10. It is transferred and goes through a drying step.

반면, 본 발명에서는 상전환을 위하여 고분자 결합제를 용해시키지 않는 비용매가 저장된 비용매조(non-solvent bath)(9)를 거친 후 건조로(10)로 이송되므로 상전환 후에 건조 단계를 거치게 된다.On the other hand, in the present invention, the non-solvent which does not dissolve the polymer binder for phase inversion is passed through the stored non-solvent bath (9) and then transferred to the drying furnace 10, and thus undergoes a drying step after phase inversion.

먼저 습식법에서는 분말상의 전극 재료, 즉 활물질과 도전재, 고분자 결합제를 밀폐된 용기에서 건식 혼합한 다음, 고분자 결합제의 용매에 용해 및 분산시켜 혼합 슬러리를 제조한다. 이 과정에서 고분자 결합제의 용해를 원활히 하고 전극 구성재료가 서로 뭉치는 것을 방지하기 위하여 자석 교반기나 기계식 교반기, 유성 교반기, 초음파 교반기 등을 이용할 수 있다. First, in the wet method, a powdery electrode material, that is, an active material, a conductive material, and a polymer binder are dry mixed in a sealed container, and then dissolved and dispersed in a solvent of the polymer binder to prepare a mixed slurry. In this process, a magnetic stirrer, a mechanical stirrer, a planetary stirrer, an ultrasonic stirrer, or the like may be used to facilitate the dissolution of the polymer binder and prevent the electrode component materials from agglomerating with each other.

고분자 결합제가 완전히 용해되고 전극 구성재료가 균일하게 분산, 혼합되면 혼합 슬러리를 전극 집전체인 포일 위에 공급하고 일정한 두께가 되도록 조절하여 막 형태로 도포하는데, 전극 집전체를 혼합 슬러리가 공급된 도 1의 도포롤러로 통과시켜 도포하는 것이 가능하다. When the polymer binder is completely dissolved and the electrode constituent materials are uniformly dispersed and mixed, the mixed slurry is supplied onto the foil, which is the electrode current collector, and adjusted to have a constant thickness, and then applied in the form of a film. It is possible to apply by passing through a coating roller of.

물론, 도포 공정으로는 막 형태로 제조할 수 있는 방법이면 어떤 것이든 무방하고, 컴마 방식, 슬릿다이 방식, 그라비아 방식, 닥터 블레이드 방식, 실크스크린 방식, 옵셋 방식, 스프레이 방식, 딥 방식 등이 이용될 수 있다.Of course, any method that can be produced in the form of a film may be used as the coating process, and a comma method, a slit die method, a gravure method, a doctor blade method, a silk screen method, an offset method, a spray method, and a dip method are used. Can be.

이후 혼합 슬러리(22)가 도포된 상태의 전극 집전체(21)를 고분자 결합제의 비용매(고분자 결합제가 녹지 않는 비용매)가 들어있는 비용매조(9)에 침지하여 고분자 결합제의 용매를 추출해 낸다. 비용매조에 담가 주는 침지 시간은 용매와 비용매의 종류에 따라 1분 ~ 1시간 정도가 바람직하다. 시간이 짧을 경우 용매-비용매 간의 충분한 교환이 이루어지지 못하며, 반대로 시간이 길 경우 생산성이 떨어지므로 바람직하지 못하다. 이때의 온도는 10 ℃ ~ 70 ℃가 바람직하며, 더욱 바람직하게는 20℃ ~ 50 ℃로 유지시키는 것이 좋다. 온도가 너무 낮을 경우 충분한 교환이 이루어지지 못하며, 온도가 너무 높을 경우 혼합 슬러리로부터 형성된 전극층의 기계적 강도가 떨어지므로 바람직하지 못하다.Thereafter, the electrode current collector 21 in which the mixed slurry 22 is applied is immersed in the non-solvent tank 9 containing the non-solvent (non-solvent in which the polymer binder does not melt) of the polymer binder, thereby extracting the solvent of the polymer binder. . Immersion time soaked in the nonsolvent is preferably about 1 minute to 1 hour depending on the type of solvent and nonsolvent. If the time is short, sufficient exchange between the solvent and the non-solvent may not be achieved. On the contrary, if the time is long, the productivity is lowered, which is not preferable. 10 degreeC-70 degreeC is preferable at this time, More preferably, it is good to maintain at 20 degreeC-50 degreeC. If the temperature is too low, sufficient exchange is not achieved, and if the temperature is too high, the mechanical strength of the electrode layer formed from the mixed slurry falls, which is undesirable.

용매의 추출이 끝나고 비용매조(9)로부터 전극, 즉 전극 집전체 및 혼합 슬러리로부터 형성된 전극층의 결합물을 꺼내어 건조로로 옮긴 다음, 전극층을 완전히 건조하여 고분자 결합제의 용매와 교환된 전극층 내 비용매를 완전히 제거한다. 건조는 비용매가 휘발할 정도의 온도에서 열풍 방식, 직접가열 방식, 유도가열 방식 등을 상황에 맞춰 적용한다. 이때, 건조온도는 50 ℃ ~ 200 ℃가 바람직하며, 너무 낮을 경우 비용매 건조에 장시간이 소요되거나 불완전할 수 있으며, 너무 높을 경우 전극 구성재료, 전극 집전체에 손상을 입힐 수 있다. After the extraction of the solvent, the binder of the electrode layer formed from the electrode, that is, the electrode current collector and the mixed slurry, was removed from the nonsolvent 9 and transferred to a drying furnace. The electrode layer was completely dried to remove the nonsolvent in the electrode layer exchanged with the solvent of the polymer binder. Remove it completely. Drying is applied to hot air method, direct heating method, induction heating method, etc. according to the situation at non-solvent temperature. At this time, the drying temperature is preferably 50 ℃ ~ 200 ℃, if it is too low may take a long time or incomplete to dry the non-solvent, if too high may damage the electrode component material, the electrode current collector.

2) 건식법2) dry method

먼저 분말상의 활물질, 도전재 및 고분자 결합제를 밀폐된 용기에서 건식 혼합한 다음, 고분자 결합제의 용매에 용해 및 분산시킨다. 이상의 혼합 공정은 상기 습식법과 동일하다.First, the powdery active material, the conductive material, and the polymer binder are dry mixed in an airtight container, and then dissolved and dispersed in the solvent of the polymer binder. The above mixing process is the same as the said wet method.

고분자 결합제가 완전히 용해되고 전극 구성재료와 균일하게 분산, 혼합되고 나면, 고분자 결합제를 용해시키지 않는 비용매를 고분자 결합제의 응고, 침전이 생기지 않는 범위 내에서 서서히 첨가한다. 이때, 다공성 구조를 원활히 생성하게 하기 위하여 기공 형성제 등을 첨가하는 것이 바람직할 수 있다.After the polymer binder is completely dissolved and uniformly dispersed and mixed with the electrode constituent material, a nonsolvent which does not dissolve the polymer binder is gradually added within the range where coagulation and precipitation of the polymer binder do not occur. At this time, it may be desirable to add a pore-forming agent, etc. in order to smoothly create a porous structure.

이들 첨가물이 균일하게 분산, 혼합된 후 슬러리를 전극 집전체인 포일 위로 공급하고 일정한 두께가 되도록 조절하여 막 형태로 도포한다. 도포 공정은 상기 습식법과 동일하다.After these additives are uniformly dispersed and mixed, the slurry is supplied onto the foil, which is an electrode current collector, and adjusted to a constant thickness to be applied in the form of a film. The application step is the same as the wet method.

그 다음 건조로로 옮겨 전극 집전체 위의 전극층을 완전히 건조하여 용매와 비용매를 제거한다. 건조 공정은 상기 습식법과 동일하다.Then transfer to a drying furnace to completely dry the electrode layer on the electrode current collector to remove the solvent and non-solvent. The drying process is the same as the wet method.

상기한 방법으로 제조한 건조 상태의 음극을, 이와는 별도로 제조된 양극 및 분리막과 함께 음극-분리막-양극의 순서로 적층하여 전지의 형태로 조립한 뒤, 액체 전해질을 흡수시키고, 통상의 패키징하는 단계를 거쳐 이차전지를 완성한다. Drying the negative electrode of the dry state prepared by the above-described method, together with a positive electrode and a separator separately prepared in the order of a negative electrode-membrane-anode, assembled in the form of a battery, absorbing the liquid electrolyte, and the usual packaging step Finish the secondary battery through.

본 발명의 전극을 사용한 이차전지의 단면 모식도를 도 2에 나타내었다. 상기의 과정으로부터 얻어진 음극(101)을 아래에 두고, 분리막(105)과 양극(104)을 차례로 적층시켜 전지를 구성한다. 음극(101)의 전극층(101a)은 음극 집전체(102)와, 양극(104)의 전극층(104a)은 양극 집전체(103)와 전기적으로 연결된다. 이렇게 구성된 어셈블리에 액체 전해질을 흡수시키는 단계를 거치면 전지로 동작할 수 있는 상태가 된다.The cross-sectional schematic diagram of the secondary battery using the electrode of this invention is shown in FIG. With the negative electrode 101 obtained from the above process below, the separator 105 and the positive electrode 104 are laminated in this order to constitute a battery. The electrode layer 101a of the negative electrode 101 is electrically connected to the negative electrode current collector 102, and the electrode layer 104a of the positive electrode 104 is electrically connected to the positive electrode current collector 103. After the step of absorbing the liquid electrolyte in the assembly thus configured is a state capable of operating as a battery.

이하, 실시예에서는 본 발명에 따른 전극, 특히 음극의 제조 방법을 상세히 설명한다. 그러나, 이들 실시예가 본 발명의 내용을 한정하는 것은 아니며, 본 발명의 기본 취지를 벗어나지 않는 범위 내에서 변형이 가능하다. 예를 들어, 음극 대신 동일하게 양극에 적용이 가능하며, 양극과 음극에 모두 적용하는 것도 가능하다.
In the following, the method for producing an electrode, in particular a cathode according to the present invention will be described in detail. However, these examples do not limit the content of the present invention, and modifications may be made without departing from the basic spirit of the present invention. For example, it is possible to apply to the positive electrode instead of the negative electrode, it is also possible to apply to both the positive electrode and the negative electrode.

실시예Example

- 실시예1 : 음극 제조 - 습식법 적용Example 1 Preparation of Negative Electrode-Wet Method Application

음극 활물질로 흑연 분말 97 중량%, 결합제로 폴리비닐리덴플로라이드 3 중량%로 구성된 혼합물에 결합제의 용매인 N-메칠피롤리돈을 첨가하여 유성 교반기에서 4시간 동안 혼합함으로써 고형분 50%인 음극 슬러리를 제조하였다. 상기 음극 슬러리를 닥터 블레이드 방식으로 음극 집전체인 두께 10 ㎛의 구리 포일에 150 ㎛의 두께로 도포하여 젖은 상태의 음극을 제조하였다. 그 다음 젖은 음극을 결합제의 비용매인 초순수가 담겨 있는 수조에 침지하여 용매-비용매 간의 교환이 일어나도록 하였다. 이때, 수온은 30 ℃, 침지 시간은 10 분으로 하였다. 슬러리가 응고되는 등 충분한 교환이 일어났다고 판단된 뒤 음극을 수조로부터 꺼내어 120 ℃의 열풍 건조로에서 5 분간 건조하고, 이어 롤 프레스를 실시하여 음극을 제조하였다.N-methylpyrrolidone, a solvent of the binder, was added to a mixture consisting of 97% by weight of graphite powder as a negative electrode active material and 3% by weight of polyvinylidene fluoride as a binder, followed by mixing for 4 hours in an oil-based stirrer to obtain a solid slurry of 50% solids. Was prepared. The negative electrode slurry was applied to a copper foil having a thickness of 10 μm, which is a negative electrode current collector, by a doctor blade method to a thickness of 150 μm to prepare a negative electrode in a wet state. The wet cathode was then immersed in a bath containing ultrapure water, the nonsolvent of the binder, to allow for a solvent-nonsolvent exchange. At this time, water temperature was 30 degreeC and immersion time was 10 minutes. After it was judged that sufficient exchange occurred, such as solidification of the slurry, the negative electrode was taken out of the water bath, dried in a hot air drying furnace at 120 ° C. for 5 minutes, and then roll-pressed to prepare a negative electrode.

- 실시예2 : 음극 제조 - 건식법 적용Example 2 Preparation of Cathode-Dry Method Application

음극 활물질로 흑연 분말 96.5 중량%, 도전재로 카본블랙 0.5 중량%, 결합제로 폴리비닐리덴플로라이드-헥사플로로프로필렌 공중합체(PVdF-HFP) 3 중량%로 구성된 혼합물을 자석 교반기에서 5 분 정도 건식 혼합하였다. 여기에 결합제의 용매인 아세톤을 첨가하여 유성 교반기에서 4 시간 동안 혼합하여 고형분 50%인 음극 슬러리를 제조하였다. 이 음극 슬러리에 추가로 고분자 결합제의 비용매인 10 중량%의 초순수를 고분자 결합제가 응고, 침전되지 않도록 조심스럽게 적가하고, 충분히 분산되도록 유성 교반기에서 추가 1 시간 동안 혼합하였다. 상기 음극 슬러리를 닥터 블레이드 방식으로 음극 집전체인 두께 10 ㎛의 구리 포일에 150 ㎛의 두께로 도포하여 젖은 상태의 음극을 제조하였다. 그 다음 80 ℃의 대기 중에서 2시간 동안 건조하고, 이어 120 ℃의 열풍 건조로에서 5 분간 건조한 후, 롤 프레스를 실시하여 음극을 제조하였다. A mixture of 96.5 wt% graphite powder as the negative electrode active material, 0.5 wt% carbon black as the conductive material, and 3 wt% polyvinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer (PVdF-HFP) as the binder was placed in a magnetic stirrer for about 5 minutes. Dry mix. Acetone, which is a solvent of the binder, was added thereto and mixed in an oil stirrer for 4 hours to prepare a negative electrode slurry having a solid content of 50%. In addition to this negative electrode slurry, 10% by weight of ultrapure water, which is a non-solvent of the polymer binder, was carefully added dropwise so that the polymer binder did not coagulate and settle, and mixed for an additional 1 hour in a planetary stirrer to sufficiently disperse. The negative electrode slurry was applied to a copper foil having a thickness of 10 μm, which is a negative electrode current collector, by a doctor blade method to a thickness of 150 μm to prepare a negative electrode in a wet state. Then, the resultant was dried for 2 hours in an air at 80 ° C., followed by drying for 5 minutes in a hot air drying furnace at 120 ° C., and then subjected to roll press to prepare a negative electrode.

비교예 - 음극 제조 Comparative Example -Cathode Preparation

음극 활물질로 흑연 분말 91 중량%, 도전재로 카본블랙 1 중량%, 결합제로 폴리비닐리덴플로라이드 8 중량%로 구성된 혼합물에 결합제의 용매인 N-메칠피롤리돈을 첨가하여 유성 교반기에서 4 시간 동안 혼합함으로써 고형분 50%인 음극 슬러리를 제조하였다. 상기 음극 슬러리를 닥터 블레이드 방식으로 음극 집전체인 두께 10 ㎛의 구리 포일에 150 ㎛의 두께로 도포하고, 120 ℃의 열풍 건조로에서 5 분간 건조한 후, 롤 프레스를 실시하여 음극을 제조하였다.N-methylpyrrolidone, a solvent of the binder, was added to the mixture consisting of 91 wt% graphite powder as the negative electrode active material, 1 wt% carbon black as the conductive material, and 8 wt% polyvinylidene fluoride as the binder. A negative electrode slurry having 50% solids was prepared by mixing for a while. The negative electrode slurry was applied to a copper foil having a thickness of 10 μm, which is a negative electrode current collector, by a doctor blade method at a thickness of 150 μm, dried in a hot air drying furnace at 120 ° C. for 5 minutes, and then roll-pressed to prepare a negative electrode.

실시예1과 다른 점은 음극 슬러리를 도포한 후 비용매에 침지하는 상전환 과정을 거치지 않았다는 것이며, 실시예2와 다른 점은 음극 슬러리에 추가로 비용매 등을 첨가하지 않았다는 것이다.The difference from Example 1 is that the phase inversion process of immersing in the non-solvent after applying the negative electrode slurry is not performed, and the difference from Example 2 is that no non-solvent or the like is added to the negative electrode slurry.

도 3은 음극의 SEM 사진으로서, (a)는 본 발명에 의해 제조된 실시예1의 음극이며, (b)는 종래기술에 따른 비교예의 음극을 나타낸다. 도 3에서와 같이 본 발명에 의해 제조된 음극은 상전한 효과에 의해 미세 기공이 균일하게 형성되었음을 알 수 있었다. 반면, 종래기술에 의한 음극은 열풍 건조에 의해 용매가 휘발되면서 국부적 활물질 입자 뭉침 및 불균일한 기공이 형성되어 표면이 매우 불균일함을 알 수 있었다.Figure 3 is a SEM photograph of the negative electrode, (a) is a negative electrode of Example 1 prepared by the present invention, (b) shows a negative electrode of a comparative example according to the prior art. As shown in FIG. 3, the negative electrode manufactured by the present invention was found to have fine pores uniformly formed by the phase change effect. On the other hand, the negative electrode according to the prior art was volatilized by the hot air drying, it was found that the surface of the surface is very uneven because the local active material particles are aggregated and non-uniform pores are formed.

제조예Manufacturing example  And 비교제조예Comparative Production Example

- 제조예1 : 이차전지 제조 - 실시예1의 음극 사용Preparation Example 1 Preparation of Secondary Battery-Use of Negative Electrode of Example 1

- 제조예2 : 이차전지 제조 - 실시예2의 음극 사용 Preparation Example 2 Preparation of Secondary Battery-Use of Negative Electrode of Example 2

- 비교제조예 : 이차전지 제조 - 비교예의 음극 사용-Comparative Production Example: Secondary Battery Manufacturing-Comparative Example

양극 활물질로 리튬-니켈-코발트-망간 복합산화물(LiNi1 /3Co1 /3Mn1 /3O2) 94 중량%, 도전재로 카본블랙 3 중량%, 결합제로 폴리비닐리덴플로라이드 3 중량%로 구성된 혼합물에 결합제의 용매인 N-메칠피롤리돈을 첨가하여 비교예의 음극과 동일한 방식으로 유성 교반기에서 4시간 동안 혼합함으로써 고형분 50%인 양극 슬러리를 제조하였다. 상기 양극 슬러리를 닥터 블레이드 방식으로 양극 집전체인 두께 20 ㎛의 알루미늄 박막에 100 ㎛의 두께로 도포하고, 120 ℃의 열풍 건조로에서 5분간 건조한 후, 롤 프레스를 실시하여 양극을 제조하였다.Lithium as a cathode active material-nickel-cobalt-manganese composite oxide (LiNi 1/3 Co 1/ 3 Mn 1/3 O 2) 94 wt%, 3 wt% of carbon black as a conductive material, a binder polyvinylidene fluoride 3 parts by weight A positive electrode slurry having a solid content of 50% was prepared by adding N-methylpyrrolidone as a solvent of the binder to the mixture composed of% and mixing for 4 hours in the planetary stirrer in the same manner as the negative electrode of the comparative example. The positive electrode slurry was applied to an aluminum thin film having a thickness of 20 μm, which is a positive electrode current collector, by a doctor blade method at a thickness of 100 μm, dried in a hot air drying furnace at 120 ° C. for 5 minutes, and rolled to prepare a positive electrode.

상기 실시예1, 실시예2, 및 비교예에 의해 각각 제조된 음극과, 상기의 과정에 의해 제조된 양극을 소정의 치수로 절단하여 각각의 음극판과 양극판을 얻고, 상기 각 음극판과 양극판, 일반적인 이차전지용 분리막을 음극-분리막-양극 순으로 순차적으로 적층하여 조립하였다. 상기 적층물을 외장재인 알루미늄 파우치(pouch)에 집어넣고, 에틸렌 카보네이트(EC) 및 디에틸 카보네이트(DEC)(부피비 3:7 조성) 혼합 유기용매에 LiPF6 리튬염이 1.1 M 농도로 용해된 유기용액으로 구성된 일반적인 전해액을 주입 및 밀봉하여, 제조예1(실시예1의 음극 사용), 제조예2(실시예2의 음극 사용), 및 비교제조예(비교예의 음극 사용)의 이차전지를 제조하였다.The negative electrode manufactured by Example 1, Example 2, and Comparative Example, and the positive electrode produced by the above process were cut to predetermined dimensions to obtain respective negative electrode plates and positive electrode plates, and the negative electrode plates, positive electrode plates, and general The secondary battery separators were assembled by sequentially stacking the cathode-separator-anode. The laminate was placed in an aluminum pouch, an exterior material, and organic in which LiPF 6 lithium salt was dissolved at a concentration of 1.1 M in an organic solvent mixed with ethylene carbonate (EC) and diethyl carbonate (DEC) (volume ratio 3: 7). A secondary battery of Preparation Example 1 (using the negative electrode of Example 1), Preparation Example 2 (using the negative electrode of Example 2), and Comparative Production Example (using the negative electrode of Comparative Example) were prepared by injecting and sealing a general electrolyte solution composed of a solution. It was.

실시예1, 실시예2, 비교예, 제조예1, 제조예2, 비교제조예에 따른 주요사항을 하기 표 1과 같이 정리하였다.The main points according to Example 1, Example 2, Comparative Example, Preparation Example 1, Preparation Example 2, Comparative Preparation Example are summarized as shown in Table 1 below.

Figure 112010037469600-pat00001
Figure 112010037469600-pat00001

실험예Experimental Example

- 실험예1Experimental Example 1

<이차전지의 충전-방전 반복에 따른 용량유지율 및 수명특성 실험><Capacity maintenance rate and life characteristics test by repeated charge-discharge cycle of secondary battery>

상기 제조예1, 제조예2, 및 비교제조예에서 제조한 이차전지의 수명특성을 하기 조건 및 방법에 의해 실험하였고, 그 결과는 도 4에 그래프로 나타내었다.The life characteristics of the secondary batteries prepared in Preparation Example 1, Preparation Example 2, and Comparative Preparation Example were tested by the following conditions and methods, and the results are shown graphically in FIG. 4.

ㆍ 충전 : 전압 4.2 V로 상승할 때까지 정전류 1.0C 속도로 충전한 후, 전류치가 0.1C 값으로 떨어질 때까지 정전압 4.2V를 인가ㆍ Charging: Charge at constant current 1.0C speed until voltage rises to 4.2V, then apply constant voltage 4.2V until current value drops to 0.1C value

ㆍ 방전 : 정전류 1.0C 속도로 전압 3.0 V로 하강할 때까지 방전ㆍ Discharge: Discharge until it drops to 3.0V at constant current 1.0C

도 4를 통하여 본 발명에 따른 실시예1 내지 실시예2의 음극을 사용하여 제조한 이차전지(제조예1, 제조예2)가 종래기술에 따른 비교예의 음극을 사용하여 제조한 이차전지(비교제조예)와 비교할 때 동등 또는 동등 이상의 성능을 발현함을 알 수 있다.Secondary batteries (Preparation Example 1, Preparation Example 2) prepared using the negative electrodes of Examples 1 to 2 according to the present invention through FIG. 4 were manufactured using the negative electrode of the comparative example according to the prior art (comparatively Compared with the preparation example), it can be seen that the equivalent or more than equivalent performance is expressed.

- 실험예2Experimental Example 2

<이차전지의 방전 전류 인가치에 따른 용량 발현><Capacity expression according to the discharge current applied value of the secondary battery>

상기 제조예1, 제조예2, 및 비교제조예에서 제조한 이차전지의 고율 방전특성을 하기 조건 및 방법에 의해 실험하였고, 그 결과는 도 5의 그래프로 나타내었다.The high rate discharge characteristics of the secondary batteries prepared in Preparation Example 1, Preparation Example 2, and Comparative Preparation Example were tested by the following conditions and methods, and the results are shown in the graph of FIG. 5.

ㆍ 충전 : 전압 4.2 V로 상승할 때까지 정전류 1.0C 속도로 충전한 후, 전류치가 0.1C 값으로 떨어질 때까지 정전압 4.2 V를 인가ㆍ Charging: Charge at constant current 1.0C speed until voltage rises to 4.2V, then apply constant voltage 4.2V until current value drops to 0.1C value

ㆍ 방전 : 정전류 0.5C, 1.0C, 2C, 5C의 각 속도로 전압 3.0 V로 하강할 때까지 방전ㆍ Discharge: Discharge until it drops to 3.0V at constant speed of 0.5C, 1.0C, 2C, 5C

도 5를 통하여 본 발명에 따른 실시예1 내지 실시예2의 음극을 사용하여 제조한 이차전지(제조예1, 제조예2)가 종래기술에 따른 비교의 음극을 사용하여 제조한 이차전지(비교제조예)와 비교할 때 동등 또는 동등 이상의 성능을 발현함을 알 수 있다.Secondary batteries (Manufacture Example 1, Preparation Example 2) prepared using the negative electrode of Example 1 to Example 2 according to the present invention through Figure 5, the secondary battery produced using a negative electrode of the comparison according to the prior art (comparative Compared with the preparation example), it can be seen that the equivalent or more than equivalent performance is expressed.

이와 같이 실험예1 내지 실험예2를 통하여 본 발명의 이차전지용 음극은 낮은 결합제 함량과 높은 음극 활물질 함량으로도 종래기술 대비 성능 측면에서 동등 또는 동등 이상을 발휘하였으며, 전극의 결착력, 접착력 등의 안정성도 저해되지 않음을 확인할 수 있었다.As described above, the negative electrode for the secondary battery of the present invention through Experimental Examples 1 to 2 exhibited the same or more equivalents in terms of performance compared to the prior art even with a low binder content and a high negative electrode active material content, and the stability of the binding force and adhesion of the electrode, etc. It was confirmed that no inhibition.

이와 같이 하여, 본 발명에서는 혼합 및 도포 공정, 특히 용매-비용매 상호 작용에 기초한 상전환법을 이용하는 보다 개선된 도포 공정을 적용함으로써 결합제의 함량은 줄이는 대신에 전극 활물질의 함량은 대폭 증가시킬 수 있게 된다.Thus, in the present invention, by applying a more improved application process using a mixing and application process, in particular a phase inversion method based on solvent-non-solvent interaction, the content of the electrode active material can be greatly increased instead of reducing the content of the binder. Will be.

종래의 경우 음극을 제조함에 있어서 음극 활물질 90 중량% 내외, 결합제 5 ~ 10 중량%, 및 기타 구성재료의 조성 및 함량비로 제조할 수 있었으나, 본 발명에서는 음극 활물질을 95 ~ 98 중량%, 결합제를 2 ~ 4 중량%로 사용하여 제조할 수 있는 바, 음극 활물질의 함량을 대폭 늘리는 것이 가능해진다. In the conventional case, in the preparation of the negative electrode, about 90 wt% of the negative electrode active material, 5 to 10 wt% of the binder, and the composition and content ratio of other constituent materials could be prepared, but in the present invention, 95 to 98 wt% of the negative electrode active material, and the binder It can be produced using 2 to 4% by weight, it is possible to significantly increase the content of the negative electrode active material.

즉, 종래 공정의 일부 변경 및 추가만으로 전극 활물질의 함량을 늘릴 수 있고 에너지 증대가 가능해지는 것이다. 이와 더불어 전기전도도를 저해하는 결합제의 함량을 줄임으로써 전극 및 전지 성능의 향상 등 부수적인 장점도 기대할 수 있게 된다. That is, only a partial change and addition of the conventional process may increase the content of the electrode active material and increase energy. In addition, by reducing the amount of the binder that inhibits the electrical conductivity, it is possible to expect additional advantages such as improvement of electrode and battery performance.

또한 결합제의 사용량이 대폭 저감되더라도 본 발명에 따른 변경 및 추가되는 공정에 의하여 전극의 구조적 안정성, 즉 결착력 및 접착력의 유지가 가능해진다.In addition, even if the amount of the binder is drastically reduced, the structural stability of the electrode, that is, the binding force and the adhesive force, can be maintained by the modified and added process according to the present invention.

본 발명에서 결합제의 낮은 함량으로도 전극 및 전지의 성능과 안정성을 동등 또는 동등 이상으로 유지할 수 있는 이유는, 본 발명에서 제시하는 상전환(용매-비용매 교환) 단계를 거치면서 결합제가 결정화되는 것이 억제되어 비정질(amorphous) 형태로 응고되거나, 기타 전극 구성재료와 더 잘 분산되거나 결착 또는 접착되었기 때문으로 추정할 수 있다. In the present invention, the reason why it is possible to maintain the performance and stability of the electrode and the battery even with a low content of the binder is equal or higher than that, the binder is crystallized through the phase inversion (solvent-non-solvent exchange) step proposed in the present invention Presumably because it is suppressed and solidified in an amorphous form, or better dispersed, bound or adhered to other electrode components.

또한 상전환 단계에서 용매의 추출, 고분자 결합제와 비용매의 상분리가 일어나고 이후 건조 공정에서 비용매가 제거되면서 비용매의 자리에 공극이 형성되므로, 기본적으로 결합제의 함량이 축소됨에 따라 얻어지는 효과와 더불어, 종래기술에 비해 극판의 기공도가 향상되거나 보다 유효한 다공성 구조를 얻을 수 있는 효과도 기대할 수 있다. In addition, in the phase inversion step, solvent extraction, phase separation of the polymer binder and the nonsolvent occurs, and after the nonsolvent is removed in the drying process, voids are formed at the nonsolvent site, so that the effect of the binder content is reduced as well. Compared with the prior art, the porosity of the electrode plate may be improved or an effect of obtaining a more effective porous structure may be expected.

이상으로 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명하였는 바, 본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 다음의 특허청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the scope of the present invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. Modified forms are also included within the scope of the present invention.

1 : 공급 롤 2 : 안내롤러
3 : 도포롤러 4 : 권취 롤
9 : 비용매조 10 : 건조로
21 : 전극 집전체 22 : 혼합 슬러리
101 : 음극 101a : 전극층
102 : 음극 집전체 103 : 양극 집전체
104 : 양극 104a : 전극층
105 : 분리막
1: supply roll 2: guide roller
3: coating roller 4: winding roll
9: cost selling 10: drying furnace
21 electrode collector 22 mixed slurry
101: cathode 101a: electrode layer
102: negative electrode current collector 103: positive electrode current collector
104: anode 104a: electrode layer
105: separator

Claims (16)

활물질과 고분자 결합제를 포함하는 전극 구성재료를 고분자 결합제의 용매에 용해, 분산 및 혼합하여 혼합 슬러리를 제조하는 단계와;
상기 혼합 슬러리를 전극 집전체에 막의 형태로 도포하는 단계와;
상기 혼합 슬러리가 도포된 전극 집전체를 상기 고분자 결합제를 녹이지 않는 비용매에 침지시켜, 상기 고분자 결합제의 용매와 상기 비용매의 상호 교환 및 용매와 비용매의 상호 확산에 의한 혼합 슬러리의 조성 변화를 야기하면서 액체-액체 상분리 현상을 포함한 고분자의 고형화를 발생시키는 상전환이 이루어지도록 하는 단계와;
상기 상전환 후 혼합 슬러리로부터 형성된 전극층과 전극 집전체의 결합물을 건조로에서 건조시키는 단계와;
상기 건조 후 압연하여 기공을 가진 전극층이 전극 집전체에 적층된 전극을 완성하는 단계;
를 포함하는 이차전지용 전극의 제조방법.
Preparing a mixed slurry by dissolving, dispersing and mixing an electrode component material including an active material and a polymer binder in a solvent of the polymer binder;
Applying the mixed slurry to an electrode current collector in the form of a film;
The electrode current collector to which the mixed slurry is applied is immersed in a non-solvent that does not dissolve the polymer binder, thereby changing the composition of the mixed slurry due to the exchange of the solvent and the non-solvent of the polymer binder and the mutual diffusion of the solvent and the non-solvent. Causing a phase inversion to cause solidification of the polymer including the liquid-liquid phase separation phenomenon while causing a;
Drying the combination of the electrode layer and the electrode current collector formed from the mixed slurry after the phase inversion in a drying furnace;
Rolling after the drying to complete an electrode in which an electrode layer having pores is laminated on an electrode current collector;
Method of manufacturing an electrode for a secondary battery comprising a.
청구항 1에 있어서,
상기 고분자 결합제의 용매는 N-메틸피롤리디논(N-methylpyrolidinone), 디메틸포름아마이드(dimethylformamide), 디메틸아세트아마이드(dimethylacetamide), 헥사메틸포스포아마이드(hexamethylphosphoramide), 아세토니트릴(acetonitrile), 아세톤(acetone), 시클로헥산온(cyclohexanone), 디메틸술폭시드(dimethylsulfoxide), 테트라히드로푸란(tetrahydrofuran), 디옥센(dioxane), 클로로포름(chloroform), 디클로로메탄(dichloromethane) 및 물로 이루어진 군에서 선택된 하나 또는 둘 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 이차전지용 전극의 제조방법.
The method according to claim 1,
The solvent of the polymer binder is N-methylpyrrolidinone (N-methylpyrolidinone), dimethylformamide (dimethylformamide), dimethylacetamide (dimethylacetamide), hexamethylphosphoramide (hexamethylphosphoramide), acetonitrile (acetonitrile), acetone (acetone) ), Cyclohexanone, dimethylsulfoxide, tetrahydrofuran, dioxane, dioformane, chloroform, dichloromethane and water or mixtures of two or more selected from the group consisting of Method for producing a secondary battery electrode, characterized in that.
청구항 1에 있어서,
상기 비용매는 N-메틸피롤리디논, 물, 에탄올(ethanol), 프로판올(propanol), 부탄올(butanol), 펜탄올(pentanol), 헥산올(hexanol), 에틸렌글리콜(ethylene glycol), 글리세롤(glycerol), 아세톤, 디메틸에테르(dimethylether), 디에틸에테르(diethylether), 에틸아세테이트(ethylacetate) 및 디클로로메탄으로 이루어진 군에서 선택된 하나 또는 둘 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 이차전지용 전극의 제조방법.
The method according to claim 1,
The non-solvent is N-methylpyrrolidinone, water, ethanol, propanol, butanol, butanol, pentanol, hexanol, ethylene glycol, glycerol Acetone, dimethyl ether (dimethylether), diethyl ether (diethylether), ethyl acetate (ethylacetate) and dichloromethane a method for producing a secondary battery electrode, characterized in that at least one mixture selected from the group consisting of.
청구항 1에 있어서,
상기 활물질은 음극 활물질이고, 상기 음극 활물질을 사용하여 상기의 각 단계를 순차적으로 진행함으로써 이차전지용 음극으로 제조하는 것을 특징으로 하는 이차전지용 전극의 제조방법.
The method according to claim 1,
The active material is a negative electrode active material, the secondary battery electrode manufacturing method, characterized in that to produce a secondary battery negative electrode by sequentially performing the above steps using the negative electrode active material.
청구항 1에 있어서,
상기 활물질은 양극 활물질이고, 상기 양극 활물질을 사용하여 상기의 각 단계를 순차적으로 진행함으로써 이차전지용 양극으로 제조하는 것을 특징으로 하는 이차전지용 전극의 제조방법.
The method according to claim 1,
The active material is a positive electrode active material, the method of manufacturing a secondary battery electrode, characterized in that to produce a positive electrode for a secondary battery by sequentially performing each step using the positive electrode active material.
청구항 1에 있어서,
상기 비용매에 침지시키는 시간은 1분 ~ 1시간으로 하고, 이때의 온도는 10 ℃ ~ 70 ℃로 유지시키는 것을 특징으로 하는 이차전지용 전극의 제조방법.
The method according to claim 1,
The time for the immersion in the non-solvent is 1 minute to 1 hour, the temperature of the manufacturing method of the secondary battery electrode, characterized in that maintained at 10 ℃ ~ 70 ℃.
청구항 1에 있어서,
상기 건조시키는 단계에서 고분자 결합제의 용매와 교환된 전극층 내 비용매가 완전히 제거되도록 건조온도 50 ℃ ~ 200 ℃에서 건조시키는 것을 특징으로 하는 이차전지용 전극의 제조방법.
The method according to claim 1,
The drying method of the secondary battery electrode, characterized in that for drying at a drying temperature 50 ℃ ~ 200 ℃ to completely remove the non-solvent in the electrode layer exchanged with the solvent of the polymer binder in the drying step.
활물질과 고분자 결합제를 포함하는 전극 구성재료를 고분자 결합제의 용매에 용해, 분산 및 혼합한 다음, 고분자 결합제를 녹이지 않는 비용매와 다공성 구조를 생성하기 위한 기공 형성제를 첨가 및 분산, 혼합하여 혼합 슬러리를 제조하는 단계와;
상기 혼합 슬러리를 전극 집전체에 막의 형태로 도포하는 단계와;
상기 혼합 슬러리가 도포된 전극 집전체를 건조로에서 건조시키는 단계와;
상기 건조 후 압연하여 기공을 가진 전극층이 전극 집전체에 적층된 전극을 완성하는 단계;
를 포함하는 이차전지용 전극의 제조방법.
After dissolving, dispersing and mixing the electrode constituent material including the active material and the polymer binder in the solvent of the polymer binder, adding, dispersing and mixing the non-solvent which does not dissolve the polymer binder and the pore former for producing the porous structure. Preparing a slurry;
Applying the mixed slurry to an electrode current collector in the form of a film;
Drying the electrode current collector to which the mixed slurry is applied in a drying furnace;
Rolling after the drying to complete an electrode in which an electrode layer having pores is laminated on an electrode current collector;
Method of manufacturing an electrode for a secondary battery comprising a.
청구항 8에 있어서,
상기 고분자 결합제의 용매는 N-메틸피롤리디논(N-methylpyrolidinone), 디메틸포름아마이드(dimethylformamide), 디메틸아세트아마이드(dimethylacetamide), 헥사메틸포스포아마이드(hexamethylphosphoramide), 아세토니트릴(acetonitrile), 아세톤(acetone), 시클로헥산온(cyclohexanone), 디메틸술폭시드(dimethylsulfoxide), 테트라히드로푸란(tetrahydrofuran), 디옥센(dioxane), 클로로포름(chloroform), 디클로로메탄(dichloromethane) 및 물로 이루어진 군에서 선택된 하나 또는 둘 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 이차전지용 전극의 제조방법.
The method according to claim 8,
The solvent of the polymer binder is N-methylpyrrolidinone (N-methylpyrolidinone), dimethylformamide (dimethylformamide), dimethylacetamide (dimethylacetamide), hexamethylphosphoramide (hexamethylphosphoramide), acetonitrile (acetonitrile), acetone (acetone) ), Cyclohexanone, dimethylsulfoxide, tetrahydrofuran, dioxane, dioformane, chloroform, dichloromethane and water or mixtures of two or more selected from the group consisting of Method for producing a secondary battery electrode, characterized in that.
청구항 8에 있어서,
상기 기공 형성제는 메탄올, 트리플로로에탄올(trifluoroethanol), 2-프로판올(2-propanol), 시클로헥산올(cyclohexanol), 레소시놀(resorcinol), 헥사플로로이소프로판올(hexafluoroisopropanol), 및 말레익산(maleic acid)과 헥사플로로아세톤(hexafluoroacetone)과의 반응으로 얻어진 헤미아세탈(hemiacetal)로 이루어진 군에서 선택된 하나 또는 둘 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 이차전지용 전극의 제조방법.
The method according to claim 8,
The pore formers are methanol, trifluoroethanol, 2-propanol, cyclohexanol, cyclohexanol, resorcinol, hexafluoroisopropanol, and maleic acid ( A method for manufacturing a secondary battery electrode, characterized in that one or more mixtures selected from the group consisting of hemiacetal (hemiacetal) obtained by the reaction of maleic acid) and hexafluoroacetone.
청구항 8에 있어서,
상기 비용매는 N-메틸피롤리디논, 물, 에탄올(ethanol), 프로판올(propanol), 부탄올(butanol), 펜탄올(pentanol), 헥산올(hexanol), 에틸렌글리콜(ethylene glycol), 글리세롤(glycerol), 아세톤, 디메틸에테르(dimethylether), 디에틸에테르(diethylether), 에틸아세테이트(ethylacetate) 및 디클로로메탄으로 이루어진 군에서 선택된 하나 또는 둘 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 이차전지용 전극의 제조방법.
The method according to claim 8,
The non-solvent is N-methylpyrrolidinone, water, ethanol, propanol, butanol, butanol, pentanol, hexanol, ethylene glycol, glycerol Acetone, dimethyl ether (dimethylether), diethyl ether (diethylether), ethyl acetate (ethylacetate) and dichloromethane a method for producing a secondary battery electrode, characterized in that at least one mixture selected from the group consisting of.
청구항 8에 있어서,
상기 활물질은 음극 활물질이고, 상기 음극 활물질을 사용하여 상기의 각 단계를 순차적으로 진행함으로써 이차전지용 음극으로 제조하는 것을 특징으로 하는 이차전지용 전극의 제조방법.
The method according to claim 8,
The active material is a negative electrode active material, the secondary battery electrode manufacturing method, characterized in that to produce a secondary battery negative electrode by sequentially performing the above steps using the negative electrode active material.
청구항 8에 있어서,
상기 활물질은 양극 활물질이고, 상기 양극 활물질을 사용하여 상기의 각 단계를 순차적으로 진행함으로써 이차전지용 양극으로 제조하는 것을 특징으로 하는 이차전지용 전극의 제조방법.
The method according to claim 8,
The active material is a positive electrode active material, the method of manufacturing a secondary battery electrode, characterized in that to produce a positive electrode for a secondary battery by sequentially performing each step using the positive electrode active material.
청구항 8에 있어서,
상기 건조시키는 단계에서 전극층 내 용매와 비용매가 완전히 제거되도록 건조온도 50 ℃ ~ 200 ℃에서 건조시키는 것을 특징으로 하는 이차전지용 전극의 제조방법.
The method according to claim 8,
Method of manufacturing a secondary battery electrode, characterized in that for drying at 50 ℃ ~ 200 ℃ drying temperature so that the solvent and non-solvent in the electrode layer is completely removed in the drying step.
청구항 1 내지 청구항 14 중 어느 한 항에 의해 제조된 것을 특징으로 하는 이차전지용 전극.
A secondary battery electrode manufactured by any one of claims 1 to 14.
청구항 1 내지 청구항 14 중 어느 한 항에 의해 제조된 전극을 사용하여 제조된 것을 특징으로 하는 이차전지.A secondary battery prepared by using the electrode produced by any one of claims 1 to 14.
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