KR101287676B1 - 에너지 저장체의 전극 및 에너지 저장체의 전극 제조방법 - Google Patents
에너지 저장체의 전극 및 에너지 저장체의 전극 제조방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 에너지 저장체의 전극 및 에너지 저장체의 전극 제조방법에 관한 것으로, 집전체; 상기 집전체의 일면 또는 양면에 구비되는 제1 전극층; 상기 제1 전극층 외면에 결합되는 제2 전극층;을 포함하며, 상기 제1 전극층과 상기 제2 전극층은 활물질, 도전재 및 바인더의 함량비와 재질이 각각 서로 다르게 형성되는 에너지 저장체의 전극을 제공할 수 있으며, 이에 따라, 에너지 저장체의 신뢰성이 증가됨과 동시에 저항이 감소될 수 있다.
Description
본 발명은 에너지 저장체의 전극 및 에너지 저장체의 전극 제조방법에 관한 것이다.
각종 전자제품에서 안정적인 에너지의 공급은 중요한 요소가 되고 있는데, 특히 모바일 전자제품에 안정적인 에너지를 공급하는 역할은 주로 전지가 수행하고 있었으며, 충전과 방전을 반복할 수 있는 이차전지의 활용도가 날로 증가하고 있다.
한편, 이차전지와 유사하게 충전과 방전을 반복하면서 전기에너지를 공급할 수 있는 전기화학 캐패시터에 대한 연구도 지속적으로 수행되고 있다.
일반적으로 전기화학 캐패시터는 이차전지에 비하여 충방전 시간이 매우 짧고 수명이 길며, 출력 밀도가 매우 높지만, 에너지 밀도가 작아 이차전지를 대체하여 사용하는데에는 한계가 있었다.
그러나, 짧은 충방전 시간 및 매우 높은 출력 밀도 등의 장점이 적용될 수 있는 자동차의 회생제동, 풍력발전의 저장 등의 분야 등 활용범위를 점차 넓혀가고 있으며, 에너지 밀도를 개선하고자 하는 노력도 계속되고 있다.
한편, 전기화학 캐패시터(electrochemical capacitor)는 의사 캐패시터(pseudocapacitor)와 전기이중층 캐패시터(Electric double layer capacitor, EDLC)로 대별될 수 있다.
의사 캐패시터는 전극활물질로 금속산화물을 사용하는 것으로, 금속산화물을 이용하는 캐패시터에 대한 개발은 지난 20여년간 지속적으로 이루어졌다.
전기이중층 캐패시터(EDLC)의 경우는 현재 전극 활물질로서 높은 전기전도성, 열전도성, 낮은 밀도, 적합한 내부식성, 낮은 열팽창률 그리고 높은 순도를 지닌 다공성 탄소계 물질이 사용되고 있다. 또한, 전기이중층 캐패시터의 성능을 높이기 위하여, 전극활물질의 이용률과 사이클 수명을 증대시키고, 고율 충방전 특성을 향상시키기 위한 새로운 전극활물질의 제조, 전극활물질의 표면개질, 분리막과 전해질의 성능향상, 유기용매 전해질의 성능향상 등에 대하여 많은 연구가 이루어지고 있다.
현재 연구되고 있는 대부분의 전기화학 캐패시터의 경우 양쪽 전극의 집전체로써, 알루미늄 또는 티타늄 박판이나, 확장된 알루미늄 또는 티타늄 박판으로 이루어진 집전체가 주로 사용되고 있으며, 그 밖에도 홀이 형성된 알루미늄 혹은 티타늄 박판 등 여러 가지 형태의 집전체가 사용되고 있다.
한편, 전기화학 커패시터에서 용량발현을 위하여 주로 사용되고 있는 활물질인 활성탄은 집전체인 알루미늄 등의 표면에 결합됨에 있어서, 활성탄 입자들 사이의 공극 및 집전체와 활물질의 접합 등의 부분에 결함이 있는 경우 저항 특성이 크게 열화된다.
도 1은 종래의 에너지 저장체 전극을 개략적으로 예시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 알루미늄 등의 금속으로 이루어지는 집전체의 표면에 다공질의 탄소재료로 이루어지는 전극재료가 접촉될 경우 공극이 형성될 수 있음을 쉽게 이해할 수 있을 것이다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 특허문헌1에서는 도전재와 바인더로 이루어지는 전기전도층을 집전체와 전극층 사이에 구비하는 방식을 제안하기도 하였다.
그러나, 이와 같은 방식은 전기전도층과 전극층 사이의 이질성에 의하여 접합강도를 오히려 감소시켜 저항이 증가되거나 신뢰성이 낮아지게 되는 역효과가 초래되는 등의 문제가 있었다.
도 2는 종래의 일반적인 권취형 에너지 저장체를 개략적으로 예시한 도면으로써, 도 2를 참조하면, 권취형 에너지 저장체의 경우에는 집전체와 전기전도층 사이 뿐만 아니라 전기전도층과 전극층 사이의 계면에서 발현되는 이질성과 더불어 권취시에 발생되는 장력(Tension)으로 인하여 계면의 박리 혹은 디라미네이션(Delamination) 현상이 더욱 심하게 발생되는 문제점이 있었다.
상기와 같은 문제점들을 해결하기 위하여 창안된 본 발명은 집전체와 전극층의 안정적인 결합을 통하여 신뢰성의 향상 및 저항의 감소를 구현할 수 있는 에너지 저장체의 전극 및 에너지 저장체의 전극 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 창안된 본 발명의 일실시예에 따른 에너지 저장체의 전극은, 집전체; 상기 집전체의 일면 또는 양면에 구비되는 제1 전극층; 상기 제1 전극층 외면에 결합되는 제2 전극층;을 포함하며, 상기 제1 전극층과 상기 제2 전극층은 활물질, 도전재 및 바인더의 함량비 및/또는 재질이 각각 서로 다르게 형성되는 것일 수 있다.
이때, 상기 제1 전극층은, 카본블랙, 아세틸렌블랙, CNT, CNF, 케티엔블랙 중 1종이상이 선택되는 적어도 한 가지의 물질로 이루어지는 제1 도전재, 스타이렌-부타디엔 고무(SBR), 부타디엔 고무, 아크릴계 고무, 이소프렌 고무, 및 카르복실릭메틸셀룰로오즈(CMC), 폴리비닐피롤리돈(PVP)로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 적어도 한 가지의 물질로 이루어지는 제1 바인더로 이루어지고, 상기 제2 전극층은, 활성탄, 탄소나노튜브(CNT), 그라파이트, 카본에어로겔, 폴리아크릴로니트릴(PAN), 탄소나노섬유(CNF), 활성화 탄소나노섬유(ACNF), 기상성장 탄소섬유(VGCF) 및 그래핀으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 적어도 한 가지의 물질로 이루어지는 제2 활물질, 카본블랙, 아세틸렌블랙, CNT, CNF, 케티엔블랙 중 1종이상이 선택되는 적어도 한 가지의 물질로 이루어지는 제2 도전재, 스타이렌-부타디엔 고무(SBR), 부타디엔 고무, 아크릴계 고무, 이소프렌 고무, 및 카르복실릭메틸셀룰로오즈(CMC)로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 적어도 한 가지의 물질과, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 폴리비닐리덴플로라이드(PVDF) 및 폴리비닐포름아마이드(PVFA)로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 적어도 한 가지의 물질이 혼합되어 적어도 한 가지의 물질로 이루어지는 제2 바인더로 이루어지는 것일 수 있다.
또한, 상기 제1 전극층은 제1 도전재 및 제1 바인더의 중량비가 60 : 40 내지 65 : 35 이고, 상기 제2 전극층은 제2 활물질, 제2 도전재 및 제2 바인더의 중량비가 88 : 5.5 : 6.5 일 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 에너지 저장체의 전극은, 집전체; 상기 집전체의 일면 또는 양면에 구비되며, 그 외면에 표면조도가 형성된 제1 전극층; 상기 표면조도가 구비된 제1 전극층 외면에 결합되는 제2 전극층;을 포함하며, 상기 제1 전극층과 상기 제2 전극층은 활물질, 도전재 및 바인더의 함량비와 재질이 각각 서로 다르게 형성되는 것일 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 에너지 저장체의 전극 제조방법은, 집전체의 일면 또는 양면에 제1 슬러리를 도포하여 제1 전극층을 형성하는 단계; 상기 제1 전극층의 외면에 제2 슬러리를 도포하여 제2 전극층을 형성하는 단계;를 포함하며, 상기 제1 전극층과 상기 제2 전극층은 활물질, 도전재 및 바인더의 함량비와 재질이 각각 서로 다르게 형성되는 것일 수 있다.
이때, 상기 제1 슬러리는, 카본블랙, 아세틸렌블랙, CNT, CNF, 케티엔블랙 중 1종이상이 선택되는 적어도 한 가지의 물질로 이루어지는 제1 도전재, 스타이렌-부타디엔 고무(SBR), 부타디엔 고무, 아크릴계 고무, 이소프렌 고무, 및 카르복실릭메틸셀룰로오즈(CMC), 폴리비닐피롤리돈(PVP)로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 적어도 한 가지의 물질로 이루어지는 제1 바인더로 이루어지고, 상기 제2 슬러리는, 활성탄, 탄소나노튜브(CNT), 그라파이트, 카본에어로겔, 폴리아크릴로니트릴(PAN), 탄소나노섬유(CNF), 활성화 탄소나노섬유(ACNF), 기상성장 탄소섬유(VGCF) 및 그래핀으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 적어도 한 가지의 물질로 이루어지는 제2 활물질, 카본블랙, 아세틸렌블랙, CNT, CNF, 케티엔블랙 중 1종이상이 선택되는 적어도 한 가지의 물질로 이루어지는 제2 도전재, 스타이렌-부타디엔 고무(SBR), 부타디엔 고무, 아크릴계 고무, 이소프렌 고무, 및 카르복실릭메틸셀룰로오즈(CMC)로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 적어도 한 가지의 물질과, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 폴리비닐리덴플로라이드(PVDF) 및 폴리비닐포름아마이드(PVFA)로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 적어도 한 가지의 물질이 혼합되어 적어도 한 가지의 물질로 이루어지는 제2 바인더로 이루어지는 것일 수 있다.
또한, 상기 제1 슬러리는 제1 도전재 및 제1 바인더의 중량비가 60 : 40 내지 65 : 35 이고, 상기 제2 슬러리는 제2 활물질, 제2 도전재 및 제2 바인더의 중량비가 88 : 5.5 : 6.5 인 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 에너지 저장체의 전극 제조방법은, 집전체의 일면 또는 양면에 제1 슬러리를 도포하여 제1 전극층을 형성하는 단계; 상기 제1 전극층의 외면에 표면조도를 형성하는 단계; 및 상기 표면조도가 형성된 제1 전극층의 외면에 제2 슬러리를 도포하여 제2 전극층을 형성하는 단계;를 포함하며, 상기 제1 전극층과 상기 제2 전극층은 활물질, 도전재 및 바인더의 함량비와 재질이 각각 서로 다르게 형성되는 것일 수 있다.
상기와 같이 구성된 본 발명은 집전체와 제1 전극층 및 제2 전극층 사이의 결합력이 종래보다 향상되므로 이종물질의 계면에서 발생되는 박리 현상 등이 감소되어 신뢰성이 증가됨과 동시에 저항이 감소된다는 유용한 효과를 제공한다.
도 1은 종래의 에너지 저장체 전극을 개략적으로 예시한 도면이다.
도 2는 종래의 일반적인 권취형 에너지 저장체를 개략적으로 예시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 에너지 저장체의 전극을 개략적으로 예시한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 에너지 저장체의 전극을 개략적으로 예시한 단면도이다.
도 5a는 본 발명의 일실시예에 따른 표면 처리 수단을 개략적으로 예시한 사시도이다.
도 5b는 도 5a의 저면도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 에너지 저장체의 전극 제조방법을 개략적으로 예시한 순서도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 에너지 저장체의 전극 제조방법을 개략적으로 예시한 순서도이다.
도 2는 종래의 일반적인 권취형 에너지 저장체를 개략적으로 예시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 에너지 저장체의 전극을 개략적으로 예시한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 에너지 저장체의 전극을 개략적으로 예시한 단면도이다.
도 5a는 본 발명의 일실시예에 따른 표면 처리 수단을 개략적으로 예시한 사시도이다.
도 5b는 도 5a의 저면도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 에너지 저장체의 전극 제조방법을 개략적으로 예시한 순서도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 에너지 저장체의 전극 제조방법을 개략적으로 예시한 순서도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 기술 등은 첨부되는 도면들과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있다. 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 함과 더불어, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공될 수 있다. 명세서 전문에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
본 명세서에서 사용된 용어들은 실시예를 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprise)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구성 및 작용효과를 더욱 상세하게 설명한다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 에너지 저장체의 전극(100)을 개략적으로 예시한 단면도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 에너지 저장체의 전극(100)은 집전체(110), 제1 전극층(120) 및 제2 전극층(130)을 포함할 수 있다.
집전체(110)는 전극을 이루는 활물질로부터 공급되는 전자를 이동시키는 도선 역할을 수행한다.
따라서, 집전체(110)가 너무 얇아질 경우 집전체(110) 자체의 저항이 증가되고, 활물질로부터 공급되는 전자를 충분히 효율적으로 이동시킬 수 있는 범위를 넘어서 더 두꺼워질 경우 에너지 저장체의 전체 크기가 불필요하게 증가되거나, 에너지 저장체의 전체 크기를 제한할 경우 전극물질이 차지하는 비중이 줄어들 수 있으므로, 집전체(110)의 두께는 10 내지 300um 정도로 구현되는 것이 바람직하다.
또한, 가급적 가볍고 전도성이 큰 알루미늄, 스텐레스, 동, 니켈 및 이들의 합금 등을 이용하여 집전체(110)를 구현하는 것이 바람직하다.
제1 전극층(120)은 집전체(110)의 일면 또는 양면에 결합되는 층으로 활물질, 도전재 및 바인더를 포함하여 이루어질 수 있다.
또한, 제2 전극층(130)은 제1 전극층(120)의 외면에 결합되는 층으로 역시, 활물질, 도전재 및 바인더를 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 주요 목적은 집전체(110)와 전극물질의 접합강도를 향상시키는 것인데, 이를 위하여, 제1 전극층(120)과 제2 전극층(130)은 다음과 같이 구현되는 것이 바람직하다.
먼저, 제1 전극층(120)과 제2 전극층(130)은 활물질, 도전재 및 바인더의 함량비 및/또는 재질이 각각 다르게 하여 구현되는 것이 바람직하다.
즉, 제1 전극층(120)을 이루는 활물질, 도전재 및 바인더를 제1 활물질, 제1 도전재, 제1 바인더로 칭하고, 제2 전극층(130)을 이루는 활물질, 도전재 및 바인더를 제2 활물질, 제2 도전재, 제2 바인더로 칭한다면, 다음과 같은 조건을 만족하는 것이 바람직하다.
제1 전극층(120)의 중량비 - 제1 도전재 : 제1 바인더 = 60: 40 내지 65 : 35
제2 전극층(130)의 중량비 - 제2 활물질 : 제2 도전재 : 제2 바인더 = 88 : 5.5 : 6.5
또한, 제2 활물질은 활성탄, 탄소나노튜브(CNT), 그라파이트, 카본에어로겔, 폴리아크릴로니트릴(PAN), 탄소나노섬유(CNF), 활성화 탄소나노섬유(ACNF), 기상성장 탄소섬유(VGCF) 및 그래핀으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 1종 이상의 탄소재료일 수 있다.
또한, 제1 도전재 및 제2 도전재는 카본블랙, 아세틸렌블랙, CNT, CNF, 케티엔블랙 중 1종이상이 선택되는 것이 바람직하다.
또한, 제1 바인더는 스타이렌-부타디엔 고무(SBR), 부타디엔 고무, 아크릴계 고무, 이소프렌 고무, 및 카르복실릭메틸셀룰로오즈(CMC), 폴리비닐피롤리돈(PVP)로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 1종 이상으로 이루어질 수 있다.
또한, 제2 바인더는 스타이렌-부타디엔 고무(SBR), 부타디엔 고무, 아크릴계 고무, 이소프렌 고무, 및 카르복실릭메틸셀룰로오즈(CMC)로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 1종 이상과, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 폴리비닐리덴플로라이드(PVDF), 폴리비닐포름아마이드(PVFA)로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 1종 이상이 혼합되어 이루어질 수 있다.
이때, PTFE, PVDF, PVFA 등은 입자들을 고리 형태로 연결하는 선형 접착성이 뛰어나므로 활물질 및 도전재의 결속력을 증가시킬 수 있다.
<실험예 1>
제1 전극층(120) - 제1 도전재 : CMC : PVP : SBR = 55.6 : 22.2 : 5.6 : 16.6
제2 전극층(130) - 제1 활물질 : 제2 도전재 : CMC : SBR : PTFE = 88 : 5.5 : 1.1 : 3.8 : 1.6
<비교예>
활성탄 : 도전재 : CMC : PVP : SBR : PTFE = 80 : 10 : 3 : 0.5 : 5 : 1.5
실험예 1 및 비교예에 따라 제조된 전극에 대하여 접착강도를 측정해 본 결과, 실험예 1은 6.7 N/m, 비교예는 4.2 N/m로 확인되어, 실험예 1에 따른 전극의 접착강도가 높은 것으로 확인되었다..
실험예 1 및 비교에 따라 제조된 전극을 포함하는 전기화학 캐패시터에 대하여 소정의 정전류로 2.8V 까지 충전한 후, 충전시 공급된 전류와 동일한 전류로 2.0V 까지 정전류를 방전시키는 과정을 5회 반복 시행한 후 초기용량 및 저항을 측정하였다.
또한, 100C rate 조건(20A 충방전)으로 충방전 사이클을 1만회 시행하여 충방전 후 용량 및 저항을 다시 측정하였다. 이때, 저항은 AC meter를 이용하여 측정하였다.
| 구분 | 초기용량(F) | 저항(mΩ) |
| 실험예 1 | 14.4 | 9.8 |
| 비교예 | 16.3 | 13.1 |
| 구분 | 용량(F) / 변화율(%) | 저항(mΩ) / 변화율(%) |
| 실험예 1 | 13.7 / - 5 | 11.8 / + 20 |
| 비교예 | 13.7 / - 16 | 22.3 / + 70 |
표 1 및 표 2를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 실험예 1의 경우 용량의 감소율 및 저항의 증가율이 비교예의 경우보다 낮은 것을 확인할 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 에너지 저장체의 전극(200)을 개략적으로 예시한 단면도이다. 한편, 전술한 내용과 중복되는 설명은 모두 생략하도록 한다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 에너지 저장체의 전극(200)은 제1 전극층(220)의 외면에 표면 조도(221)가 형성되며, 표면조도가 형성된 제1 전극층(220) 표면에 제2 전극층(230)이 결합된다.
본 발명의 주요 목적은 집전체(210)와 전극물질의 접합강도를 향상시키는 것인데, 제1 전극층(220)의 표면조도에 의하여 제1 전극층(220)과 제2 전극층(230) 사이의 접합강도가 향상될 수 있다.
도 5a는 본 발명의 일실시예에 따른 표면 처리 수단(300)을 개략적으로 예시한 사시도이고, 도 5b는 도 5a의 저면도이다.
도 5a 내지 도 5b를 참조하면, 표면 처리 수단(300)은 적어도 일면에 미세한 요철부(310)가 형성되어 있으며, 이 표면 처리 수단(300)을 제1 전극층(220)에 가압하여 제1 전극층(220)의 외면에 표면조도를 형성할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 에너지 저장체의 전극(100) 제조방법을 개략적으로 예시한 순서도이다.
도 6을 참조하면, 먼저, 제1 전극층(120)을 형성하기 위한 제1 슬러리와 제2 전극층(130)을 형성하기 위한 제2 슬러리를 준비한다(S110).
다음으로, 집전체(110)의 표면에 제1 슬러리를 도포하여 제1 전극층(220)을 형성한다(S120).
다음으로, 제1 전극층(120)의 외면에 제2 슬러리를 도포한다(S130).
이때, 제1 전극층(120)과 제2 전극층(230)은 앞서 설명한 조건을 만족하도록 함으로써 접합성을 향상시킬 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 에너지 저장체의 전극(200) 제조방법을 개략적으로 예시한 순서도이다.
도 7을 참조하면, 먼저, 제1 전극층(220)을 형성하기 위한 제1 슬러리와 제2 전극층(230)을 형성하기 위한 제2 슬러리를 준비한다(S110).
다음으로, 집전체(210)의 표면에 제1 슬러리를 도포하여 제1 전극층(220)을 형성한다(S120).
다음으로, 제1 전극층(220)의 외면에 표면 조도(221)를 형성한다(S225). 이때, 표면 조도(221)는 도 5a 및 도 5b에서 예시한 바와 같은 표면 처리 수단(300)으로 제1 전극층(220)을 가압함으로써 수행될 수 있다.
다음으로, 제1 전극층(220)의 외면에 제2 슬러리를 도포한다(S130).
이때, 제1 전극층(220)과 제2 전극층(230)은 앞서 설명한 조건을 만족하도록 함으로써 접합성을 향상시킬 수 있다.
이상의 상세한 설명은 본 발명을 예시하는 것이다. 또한 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내고 설명하는 것에 불과하며, 본 발명은 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있다. 즉, 본 명세서에 개시된 발명의 개념의 범위, 저술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당업계의 기술 또는 지식의 범위 내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 전술한 실시예들은 본 발명을 실시하는데 있어 최선의 상태를 설명하기 위한 것이며, 본 발명과 같은 다른 발명을 이용하는데 당업계에 알려진 다른 상태로의 실시, 그리고 발명의 구체적인 적용 분야 및 용도에서 요구되는 다양한 변경도 가능하다. 따라서, 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 또한 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
100, 200 : 에너지 저장체의 전극
110, 210 : 집전체
120, 220 : 제1 전극층
130, 230 : 제2 전극층
221 : 표면 조도
300 : 표면 처리 수단
310 : 요철부
110, 210 : 집전체
120, 220 : 제1 전극층
130, 230 : 제2 전극층
221 : 표면 조도
300 : 표면 처리 수단
310 : 요철부
Claims (17)
- 집전체;
상기 집전체의 일면 또는 양면에 구비되며, 제1 도전재 및 제1 바인더를 포함하는 제1 전극층;
상기 제1 전극층 외면에 결합되며, 제2 활물질, 상기 제1 도전재를 이루는 재료와 다른 재료로 이루어지는 제2 도전재 및 상기 제1 바인더를 이루는 재료와 다른 재료로 이루어지는 제2 바인더를 포함하는 제2 전극층;
을 포함하는
에너지 저장체의 전극.
- 제 1 항에 있어서,
상기 제2 도전재의 함량 기준 상기 제2 바인더의 함량은 상기 제1 도전재의 함량 기준 상기 제1 바인더의 함량과 다른 것을 특징으로 하는
에너지 저장체의 전극.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 제1 도전재는,
카본블랙, 아세틸렌블랙, CNT, CNF, 케티엔블랙 중 1종이상이 선택되는 적어도 한 가지의 물질로 이루어지고,
상기 제1 바인더는,
스타이렌-부타디엔 고무(SBR), 부타디엔 고무, 아크릴계 고무, 이소프렌 고무, 및 카르복실릭메틸셀룰로오즈(CMC), 폴리비닐피롤리돈(PVP)로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 적어도 한 가지의 물질로 이루어지며,
상기 제2 활물질은,
활성탄, 탄소나노튜브(CNT), 그라파이트, 카본에어로겔, 폴리아크릴로니트릴(PAN), 탄소나노섬유(CNF), 활성화 탄소나노섬유(ACNF), 기상성장 탄소섬유(VGCF) 및 그래핀으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 적어도 한 가지의 물질로 이루어지고,
상기 제2 도전재는,
카본블랙, 아세틸렌블랙, CNT, CNF, 케티엔블랙 중 1종이상이 선택되는 적어도 한 가지의 물질로 이루어지며,
상기 제2 바인더는,
스타이렌-부타디엔 고무(SBR), 부타디엔 고무, 아크릴계 고무, 이소프렌 고무, 및 카르복실릭메틸셀룰로오즈(CMC)로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 적어도 한 가지의 물질과, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 폴리비닐리덴플로라이드(PVDF) 및 폴리비닐포름아마이드(PVFA)로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 적어도 한 가지의 물질이 혼합되어 적어도 한 가지의 물질로 이루어지는
것을 특징으로 하는 에너지 저장체의 전극.
- 제3항에 있어서,
상기 제1 전극층은 제1 도전재 및 제1 바인더의 중량비가 60 : 40 내지 65 : 35 이고,
상기 제2 전극층은 제2 활물질, 제2 도전재 및 제2 바인더의 중량비가 88 : 5.5 : 6.5 인
에너지 저장체의 전극
- 삭제
- 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 제1 전극층의 외면에 표면조도가 구비되는 것을 특징으로 하는
에너지 저장체의 전극.
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 집전체의 일면 또는 양면에 제1 슬러리를 도포하여 제1 전극층을 형성하는 단계;
상기 제1 전극층의 외면에 제2 슬러리를 도포하여 제2 전극층을 형성하는 단계;
를 포함하되,
상기 제1 슬러리는 제1 도전재 및 제1 바인더를 포함하고,
상기 제2 슬러리는 제2 활물질 및 상기 제1 도전재를 이루는 재료와 다른 재료로 이루어지는 제2 도전재 및 상기 제1 바인더를 이루는 재료와 다른 재료로 이루어지는 제2 바인더 도전재를 포함하며,
상기 제2 도전재의 함량 기준 상기 제2 바인더의 함량은 상기 제1 도전재의 함량 기준 상기 제1 바인더의 함량과 다른 것을 특징으로 하는
에너지 저장체의 전극 제조방법.
- 제10항에 있어서,
상기 제1 도전재는,
카본블랙, 아세틸렌블랙, CNT, CNF, 케티엔블랙 중 1종이상이 선택되는 적어도 한 가지의 물질로 이루어지고,
상기 제1 바인더는,
스타이렌-부타디엔 고무(SBR), 부타디엔 고무, 아크릴계 고무, 이소프렌 고무, 및 카르복실릭메틸셀룰로오즈(CMC), 폴리비닐피롤리돈(PVP)로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 적어도 한 가지의 물질로 이루어지며,
상기 제2 활물질은,
활성탄, 탄소나노튜브(CNT), 그라파이트, 카본에어로겔, 폴리아크릴로니트릴(PAN), 탄소나노섬유(CNF), 활성화 탄소나노섬유(ACNF), 기상성장 탄소섬유(VGCF) 및 그래핀으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 적어도 한 가지의 물질로 이루어지고,
상기 제2 도전재는,
카본블랙, 아세틸렌블랙, CNT, CNF, 케티엔블랙 중 1종이상이 선택되는 적어도 한 가지의 물질로 이루어지며,
상기 제2 바인더는,
스타이렌-부타디엔 고무(SBR), 부타디엔 고무, 아크릴계 고무, 이소프렌 고무, 및 카르복실릭메틸셀룰로오즈(CMC)로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 적어도 한 가지의 물질과, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 폴리비닐리덴플로라이드(PVDF) 및 폴리비닐포름아마이드(PVFA)로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 적어도 한 가지의 물질이 혼합되어 적어도 한 가지의 물질로 이루어지는
에너지 저장체의 전극 제조방법.
- 제11항에 있어서,
상기 제1 슬러리는 제1 도전재 및 제1 바인더의 중량비가 60 : 40 내지 65 : 35 이고,
상기 제2 슬러리는 제2 활물질, 제2 도전재 및 제2 바인더의 중량비가 88 : 5.5 : 6.5 인
에너지 저장체의 전극 제조방법.
- 삭제
- 제10항에 있어서,
상기 집전체의 일면 또는 양면에 제1 슬러리를 도포하여 제1 전극층을 형성하는 단계는
상기 제1 전극층의 외면에 표면조도를 형성하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는
에너지 저장체의 전극 제조방법.
- 삭제
- 삭제
- 삭제
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