KR101378453B1 - Manufacturing method for lithium secondary battery and lithium secondary battery manufactured by the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 리튬 이차전지의 제조방법과 이에 의해 제조된 리튬 이차전지에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 리튬 이차전지의 분리막 상에 세라믹 코팅층을 형성한 후 형성된 세라믹 코팅층 위에 소정 두께의 전극활물질층을 형성한 후, 전극활물질층이 형성된 전극과 접착하여, 분리막에 형성된 세라믹 코팅층과 전극에 형성된 전극활물질층이 일체적으로 결합된 구조를 갖도록 함으로써, 특히 고온 안정성이 우수한 리튬 이차전지를 제조할 수 있는 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a method for manufacturing a lithium secondary battery and to a lithium secondary battery manufactured thereby, and more particularly, to form an electrode active material layer having a predetermined thickness on a ceramic coating layer formed after forming a ceramic coating layer on a separator of a lithium secondary battery. Then, by bonding to the electrode formed with the electrode active material layer, to have a structure in which the ceramic coating layer formed on the separator and the electrode active material layer formed on the electrode integrally bonded, a method for producing a lithium secondary battery excellent in high temperature stability in particular It is about.
최근 리튬 이차전지는 휴대폰, 노트북, 컴퓨터 등을 비롯한 휴대용 전자제품의 전원으로서 뿐만 아니라, 전동 공구(power tool), 전기자전거(e-bike), 하이브리드 전기자동차(hybrid electric vehicle HEV), 플러그인 하이브리드 전기자동차(plug-in HEV) 등의 중대형 전원으로 그 응용이 급속히 확대되고 있다.Recently, lithium secondary batteries are not only power sources for portable electronic products including mobile phones, laptops, computers, etc., but also power tools, e-bikes, hybrid electric vehicle HEVs, and plug-in hybrid electric vehicles. The application is rapidly expanding to medium and large power sources such as automotive (plug-in HEV).
이와 같은 응용분야의 확대 및 수요의 증가에 따라 전지의 외형적인 모양과 크기도 다양하게 변하고 있으며, 기존의 소형 전지에서 요구되는 특성보다 더욱 우수한 수명 특성과 안전성이 요구되고 있다.As the application field expands and the demand increases, the appearance and size of the battery are also changed in various ways, and life characteristics and safety are required to be superior to those required in conventional small batteries.
구체적으로 휴대폰의 사용 중 리튬 이차전지로 인한 폭발 또는 화재의 발생이 종종 일어나고 있어 리튬 이차전지의 열적 안정성의 개선에 대한 요구가 높아지고 있고, 특히 전기자동차와 같은 수송장치의 경우 전지의 안전성은 수송 장치를 이용하는 인명과 직결되는 문제이므로 전지의 안전성이 담보되지 않은 경우, 리튬 이차전지의 수송장치로의 적용에 제한요소가 된다. Specifically, the explosion or fire caused by the lithium secondary battery during the use of the mobile phone is often occurring, and the demand for improving the thermal stability of the lithium secondary battery is increasing. In particular, in the case of a transportation device such as an electric vehicle, the safety of the battery is a transportation device. If the safety of the battery is not secured because it is a problem directly connected to the life of using, there is a limiting factor in the application of the lithium secondary battery to the transportation device.
이에 따라, 리튬 이차전지의 안전성 증대와, 고율 충전특성과 수명특성을 개선하기 위한 연구가 활발하게 진행되고 있다.Accordingly, studies are being actively conducted to increase the safety of the lithium secondary battery and to improve the high rate charging characteristics and the life characteristics.
한편, 고분자로 이루어진 분리막을 구비한 리튬 이차전지의 경우, 진동, 낙하, 전지 조립시의 와인딩 과정 등에 의해 단위 전지의 정렬이 어긋나게 되면, 양극과 음극을 분리하는 분리막 본래의 기능을 수행하지 못하고, 양극과 음극이 맞닿는 단락이 생겨 전지로서의 기능을 할 수 없게 되는 문제가 있다.On the other hand, in the case of a lithium secondary battery having a separator made of a polymer, when the alignment of the unit cell is misaligned due to vibration, dropping, winding during battery assembly, the separator does not perform the original function of separating the positive electrode and the negative electrode, There is a problem in that a short circuit between the positive electrode and the negative electrode occurs, and the battery cannot function as a battery.
또한, 폴리올레핀으로 대표되는 고분자 분리막 자체가 100℃ 이상의 고온에서는 수축이 발생하여 전극 간의 단락을 유발시켜 고온 안정성이 떨어지는 문제점도 있다.In addition, the polymer separator itself, which is represented by a polyolefin, has a problem in that shrinkage occurs at a high temperature of 100 ° C. or higher, causing short circuits between electrodes, thereby deteriorating high temperature stability.
이러한 분리막의 문제를 해결하기 위한 방법으로, 하기 특허 문헌 1에는 양극 또는 음극 중 적어도 어느 한 면에 세라믹 코팅층을 형성함으로써, 분리막의 수축 및 팽창으로 인한 양극 및 음극 간의 단락을 방지하고, 고온 환경에서의 내열성을 향상시켜 리튬 이차전지의 안전성과 수명특성을 향상시키기 위한 기술이 개시되어 있다.As a method for solving the problem of the separator, Patent Document 1 below forms a ceramic coating layer on at least one surface of the positive electrode or the negative electrode, thereby preventing a short circuit between the positive electrode and the negative electrode due to shrinkage and expansion of the separator, in a high temperature environment A technique for improving the heat resistance of the lithium secondary battery to improve the safety and life characteristics of the lithium secondary battery is disclosed.
그런데 하기 특허문헌 1에 개시된 기술의 경우, 세라믹 코팅층을 형성하기 위해, 미세한 입도를 갖는 세라믹 분말, 분산매, 바인더, 계면활성제 등을 포함하는 저점도 슬러리를 사용하게 되는데, 이와 같은 슬러리를 전극활물질 층 상에 도포하게 되면, 전극활물질층을 구성하는 활물질의 입도에 비해 매우 작은 세라믹 분말은 전극활물질 입자들의 틈새로 침투하여 들어가게 되며, 그 결과 세라믹 분말이 침투된 부분과 그렇지 않은 부분 사이에는 세라믹 코팅층의 두께에 차이가 생겨 세라믹 코팅층에 요철부가 형성되어 균일한 두께를 갖는 세라믹 코팅층을 형성하기 어렵다. 이에 따라 세라믹 코팅층은 불균일한 절연 저항을 나타내게 되어 결과적으로 안정성을 높이고자 하는 세라믹 코팅의 목적에 부합하지 못하는 특성을 나타내기도 한다.However, in the technique disclosed in Patent Document 1 below, in order to form a ceramic coating layer, a low viscosity slurry containing ceramic powder, a dispersion medium, a binder, a surfactant, and the like having a fine particle size is used. Such a slurry is used as an electrode active material layer. When applied onto the ceramic powder, the ceramic powder, which is very small compared to the particle size of the active material constituting the electrode active material layer, penetrates into the gap between the particles of the electrode active material. Since a difference occurs in thickness, irregularities are formed in the ceramic coating layer, thereby making it difficult to form a ceramic coating layer having a uniform thickness. Accordingly, the ceramic coating layer may exhibit non-uniform insulation resistance, and as a result, may not meet the purpose of the ceramic coating to improve stability.
이러한 전극활물질 층에 형성하는 세라믹 코팅층의 문제점을 해결하기 위한 대안으로 불균일 코팅의 문제점이 없는 분리막에 세라믹 물질을 코팅하는 방법이 고려되고 있으나, 분리막을 구성하는 재료(통상 폴리올레핀계의 합성수지)와 세라믹 물질 간의 재질 차이로 인해 열 수축률에 큰 차이가 발생하고 이것이 전지의 안전성 저하로 이어지는 문제점이 있다.
As an alternative to solve the problem of the ceramic coating layer formed on the electrode active material layer, a method of coating a ceramic material on a separator having no problem of non-uniform coating is considered, but the material constituting the separator (generally polyolefin-based synthetic resin) and ceramic Due to material differences between materials, a large difference occurs in the heat shrinkage rate, which leads to a deterioration in battery safety.
본 발명은 전술한 종래기술의 문제를 해결하기 위하여 연구개발된 것으로서, 본 발명의 과제는 균일한 전기 저항성을 갖는 세라믹 코팅층을 형성할 수 있어 고온 안정성이 우수한 리튬 이차전지를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
The present invention has been researched and developed in order to solve the above problems of the prior art, the problem of the present invention can form a ceramic coating layer having a uniform electrical resistance to provide a method for producing a lithium secondary battery excellent in high temperature stability will be.
상기 과제를 해결하기 위한 수단으로 본 발명은, (a) 분리막의 적어도 일면에 세라믹 코팅용 조성물을 도포 및 건조하여 세라믹 코팅층을 형성하는 단계; (b) 상기 세라믹 코팅층 상에 제 1 전극활물질층 형성용 슬러리를 도포 및 건조하여 제 1 전극활물질층을 형성하는 단계; (c) 집전체 상에 제 2 전극활물질층 형성용 슬러리를 도포 및 건조하여 제 2 전극활물질층을 형성하는 단계; 및 (d) 상기 제 1 전극활물질층과 제 2 전극활물질층을 접합하는 단계;를 포함하는 리튬 이차전지의 제조방법을 제공하는 것이다.The present invention as a means for solving the above problems, (a) coating and drying the ceramic coating composition on at least one surface of the separator to form a ceramic coating layer; (b) applying and drying a slurry for forming a first electrode active material layer on the ceramic coating layer to form a first electrode active material layer; (c) applying and drying a slurry for forming a second electrode active material layer on the current collector to form a second electrode active material layer; And (d) bonding the first electrode active material layer and the second electrode active material layer to each other.
본 발명에 따른 리튬 이차전지의 제조방법에 있어서, 상기 분리막 상에 형성되는 제 1 전극활물질층의 두께는 제 2 전극활물질층의 두께의 1/10 ~ 1/2일 수 있다.In the method of manufacturing a lithium secondary battery according to the present invention, the thickness of the first electrode active material layer formed on the separator may be 1/10 to 1/2 of the thickness of the second electrode active material layer.
또한, 본 발명에 따른 리튬 이차전지의 제조방법에 있어서, 상기 제 1 전극활물질층과 제 2 전극활물질층은 실질적으로 동일한 물질로 형성될 수 있다.In addition, in the method of manufacturing a lithium secondary battery according to the present invention, the first electrode active material layer and the second electrode active material layer may be formed of substantially the same material.
또한, 본 발명에 따른 리튬 이차전지의 제조방법에 있어서, 상기 제 1 전극활물질층과 제 2 전극활물질층의 접합은, 제 1 전극활물질층 또는 제 2 전극활물질층에 사용된 바인더를 포함하는 물질을 통해 이루어질 수 있다.In addition, in the method of manufacturing a lithium secondary battery according to the present invention, the bonding between the first electrode active material layer and the second electrode active material layer is a material including a binder used in the first electrode active material layer or the second electrode active material layer. It can be done through.
또한, 본 발명에 따른 리튬 이차전지의 제조방법에 있어서, 상기 세라믹 코팅층의 기공률은 45 ~ 75%일 수 있다.In addition, in the method of manufacturing a lithium secondary battery according to the present invention, the porosity of the ceramic coating layer may be 45 to 75%.
또한, 본 발명에 따른 리튬 이차전지의 제조방법에 있어서, 상기 세라믹 코팅층은, 세라믹 분말과 바인더를 포함할 수 있다.In addition, in the method of manufacturing a lithium secondary battery according to the present invention, the ceramic coating layer may include a ceramic powder and a binder.
또한, 본 발명에 따른 리튬 이차전지의 제조방법에 있어서, 상기 세라믹 코팅용 조성물의 점도는 50~200cPS일 수 있다.In addition, in the method of manufacturing a lithium secondary battery according to the present invention, the viscosity of the ceramic coating composition may be 50 ~ 200cPS.
또한, 본 발명에 따른 리튬 이차전지의 제조방법에 있어서, 상기 세라믹 분말은 알루미나(Al2O3), 티타니아(TiO2), 지르코니아(ZrO2), 이산화규소(Si02),산화주석(Sn02), 산화세륨(Ce02), 산화마그네슘(MgO), 산화칼슘(CaO), 이트리아(Y2O3) 중에서 선택된 1종 이상일 수 있다.In addition, in the method of manufacturing a lithium secondary battery according to the present invention, the ceramic powder may be alumina (Al 2 O 3 ), titania (TiO 2 ), zirconia (ZrO 2 ), silicon dioxide (Si0 2 ), tin oxide (Sn0). 2 ), cerium oxide (Ce0 2 ), magnesium oxide (MgO), calcium oxide (CaO), yttria (Y 2 O 3 ) may be one or more selected from.
또한, 본 발명에 따른 리튬 이차전지의 제조방법에 있어서, 상기 세라믹 코팅층의 두께는 2 ~ 10㎛일 수 있다.In addition, in the method of manufacturing a lithium secondary battery according to the present invention, the thickness of the ceramic coating layer may be 2 ~ 10㎛.
또한, 본 발명은 상술한 방법에 의해 제조된 리튬 이차전지를 제공한다.
The present invention also provides a lithium secondary battery produced by the above-described method.
본 발명에 의해 제공되는 리튬 이차전지는, 분리막 상에 세라믹 코팅층이 형성되므로, 전극활물질층 상에 세라믹 코팅층을 형성할 때 발생하는 두께 불균일과 이에 따른 저항특성의 불균일성을 제거할 수 있으며, 동시에 세라믹 코팅층과 전극활물질층이 일체화된 형태로 제공되므로, 분리막이 변형되더라도 세라믹 코팅층과 전극활물질층 간의 형상이 유지되므로 안정성이 높은 리튬 이차전지를 제공할 수 있게 된다.
In the lithium secondary battery provided by the present invention, since the ceramic coating layer is formed on the separator, it is possible to eliminate the thickness nonuniformity and therefore the nonuniformity of resistance characteristics caused when the ceramic coating layer is formed on the electrode active material layer. Since the coating layer and the electrode active material layer are provided in an integrated form, the shape between the ceramic coating layer and the electrode active material layer is maintained even when the separator is deformed, thereby providing a highly stable lithium secondary battery.
도 1은 본 발명에 따른 리튬 이차전지를 제조함에 있어서, 분리막과 전극을 라미네이팅하는 과정을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 리튬 이차전지용 분리막에 세라믹 코팅층을 형성하기 위한 그라비아 롤의 구성을 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따라 제조한 리튬 이차전지의 단면을 보여주는 현미경 사진이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따라 제조한 리튬 이차전지와 비교예에 따라 제조한 리튬 이차전지에 대해, 60℃의 고온방전 테스트를 수행한 결과를 나타낸 것이다.1 is a view illustrating a process of laminating a separator and an electrode in manufacturing a lithium secondary battery according to the present invention.
2 is a view showing the configuration of a gravure roll for forming a ceramic coating layer in a separator for a lithium secondary battery according to the present invention.
3 is a micrograph showing a cross section of a lithium secondary battery manufactured according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 shows the result of performing a high-temperature discharge test of 60 ℃ for the lithium secondary battery prepared according to the embodiment of the present invention and the lithium secondary battery prepared according to the comparative example.
상기 세라믹 코팅층은, 양극과 음극의 이온 교환에 의한 자가 방전을 막는 분리막에 문제가 생겼을 경우를 대비하여, 양극 또는 음극의 전극활물질층 상에 도포하여 양극과 음극의 단락을 방지함으로써, 리튬 이차전지의 안전성을 높이기 위한 코팅층이다.The ceramic coating layer is coated on the electrode active material layer of the positive electrode or the negative electrode to prevent a short circuit between the positive electrode and the negative electrode, in case a problem occurs in a separator that prevents self discharge by ion exchange between the positive electrode and the negative electrode, thereby preventing a short circuit between the positive electrode and the negative electrode. The coating layer to increase the safety.
이러한 세라믹 코팅층을 형성하기 위한 코팅용 조성물은, 통상 전기 절연성이 우수한 세라믹 분말과, 도포하였을 때 세라믹 분말을 구성하는 입자 간에 결합력을 부여하는 바인더 및 상기 세라믹 분말을 분산하기 위한 액상의 분산매 등을 포함하여 이루어진다.The coating composition for forming such a ceramic coating layer usually includes a ceramic powder having excellent electrical insulation, a binder which provides a bonding force between particles constituting the ceramic powder when applied, and a liquid dispersion medium for dispersing the ceramic powder. It is done by
상기 세라믹 분말로는 예를 들어, 알루미나(Al2O3), 티타니아(TiO2), 지르코니아(ZrO2), 이산화규소(Si02),산화주석(Sn02),산화세륨(Ce02),산화마그네슘(MgO),산화칼슘(CaO),이트리아(Y2O3) 등에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있으며, 이들 물질 외에도 리튬 이차전지를 구성하는 양극과 음극의 단락을 방지할 수 있는 전기 절연성을 구현할 수 있는 물질이라면 상기 물질에 한정되지 않는다.As the ceramic powder, for example, alumina (Al 2 O 3 ), titania (TiO 2 ), zirconia (ZrO 2 ), silicon dioxide (Si0 2 ), tin oxide (Sn0 2 ), cerium oxide (Ce0 2 ), It may include one or more selected from magnesium oxide (MgO), calcium oxide (CaO), yttria (Y 2 O 3 ), etc., and in addition to these materials can prevent a short circuit between the positive electrode and the negative electrode constituting the lithium secondary battery As long as the material can realize electrical insulation, the material is not limited thereto.
상기 바인더는 세라믹 코팅층을 형성하였을 때, 세라믹 분말과의 결합 또는 상기 세라믹 코팅층 상에 형성되는 전극활물질층 간에 소정의 결합력을 부여할 수 있는 것이라면 특별히 제한되지 않고 사용될 수 있다. 예를 들면, 부틸아클리레이트 중합체, 에틸헥실아크릴레이트 중합체와 같은 아크릴계 고분자 물질이 사용될 수 있다. 이때 상기 바인더는 전체 세라믹 코팅층의 중량을 기준으로, 0.01~10%의 범위를 포함되는 것이 바람직한데, 0.01% 미만일 경우 충분한 결합력을 얻기 어렵고, 10%를 초과할 경우 전지 특성이 저하될 수 있기 때문이다.The binder may be used without particular limitation as long as it is capable of imparting a predetermined bonding force between the bonding with the ceramic powder or the electrode active material layer formed on the ceramic coating layer when the ceramic coating layer is formed. For example, acrylic polymer materials such as butyl acrylate polymer, ethylhexyl acrylate polymer can be used. At this time, the binder is preferably included in the range of 0.01 to 10% based on the weight of the entire ceramic coating layer, if less than 0.01%, it is difficult to obtain a sufficient bonding force, if it exceeds 10% battery characteristics may be degraded to be.
상기 분산매로는 상기 세라믹 분말과 바인더를 용이하게 분산 및 용해할 수 있고 코팅 후 쉽게 휘발하여 제거될 수 있는 물질이라면 특별히 제한되지 않고 사용될 수 있으며, 일례로 NMP(n-methyl-2-pyrrolidinone) 또는 사이클로 헥사논(cyclohexanone)과 같은 물질이 사용될 수 있다.As the dispersion medium, any material that can easily disperse and dissolve the ceramic powder and the binder and can be easily volatilized and removed after coating can be used without particular limitation. For example, NMP (n-methyl-2-pyrrolidinone) or Materials such as cyclohexanone can be used.
상기 세라믹 코팅용 조성물은 상기 세라믹 분말, 바인더 및 분산매를 용기에 투입한 후 혼합하는 방식으로 제조될 수 있다. 이때, 제조된 세라믹 코팅용 조성물의 점도는 50cPS~200cPS인 것이 바람직한데, 점도가 50cPS 미만이면 도포 과정에서 코팅용 조성물이 흘러내리기 쉽고, 점도가 200cPS를 초과하면 균일한 코팅층을 형성하기 어렵기 때문이다.The ceramic coating composition may be prepared by injecting the ceramic powder, the binder, and the dispersion medium into a container and mixing the same. At this time, the viscosity of the prepared ceramic coating composition is preferably 50cPS ~ 200cPS, because if the viscosity is less than 50cPS coating composition is easy to flow during the application process, if the viscosity exceeds 200cPS it is difficult to form a uniform coating layer to be.
리튬 이차전지에 사용되는 분리막은 10~30㎛ 두께의 다공성 막으로 리튬 이온이 활발하게 이동할 수 있는 통로를 제공할 뿐만 아니라, 또한 양극과 음극의 접촉을 막는 역할을 하는 것으로, 폴리올레핀 계열의 다공성 박막이 많이 사용되고 있다.The separator used in the lithium secondary battery is a porous membrane having a thickness of 10 to 30 μm, which not only provides a passage through which lithium ions can actively move, but also prevents contact between the positive electrode and the negative electrode, and is a polyolefin-based porous thin film. This is used a lot.
상기, 세라믹 코팅층의 도포는 그라비아, 테이프 캐스팅과 같이 분리막 상에 균일한 두께의 세라믹 코팅층을 형성할 수 있는 방법이면 어느 것이나 제한 없이 사용될 수 있다. 통상, 분리막, 양극판 및 음극판에 안전성을 높일 수 있는 기능성 막을 형성하는 데에는 그라비아 롤(Gravure roll)을 사용하는 그라비아 코팅법이 사용된다.The coating of the ceramic coating layer may be used without limitation as long as it can form a ceramic coating layer having a uniform thickness on the separator, such as gravure and tape casting. In general, a gravure coating method using a gravure roll is used to form a functional film capable of increasing safety in the separator, the positive electrode plate, and the negative electrode plate.
한편, 세라믹 코팅층의 형성 시, 세라믹 코팅용 조성물의 도포 두께는 2~10㎛인 것이 바람직한데, 도포 두께를 2㎛ 미만으로 하기 위한 세라믹 코팅용 조성물의 점도제어가 용이하지 않고, 도포 두께가 10㎛를 초과하면 도포하는 과정에서 세라믹 코팅층의 막 분리가 일어날 가능성이 높기 때문이다.On the other hand, in the formation of the ceramic coating layer, the coating thickness of the ceramic coating composition is preferably 2 ~ 10㎛, the viscosity control of the ceramic coating composition for making the coating thickness less than 2㎛ is not easy, the coating thickness is 10 This is because if the thickness is larger than that, the separation of the ceramic coating layer is likely to occur during the application process.
또한, 상기 세라믹 코팅층에는 전해액이 주입되므로, 전해액의 특성이 원활하게 발현되기 위해서는, 형성된 세라믹 코팅층의 기공률은 45~75%인 것이 바람직한데, 45% 미만일 경우 이온의 이동이 제한되어 용량이 저하되고,75%를 초과할 경우 세라믹 코팅층의 결합력이 저하되어 세라믹 코팅층이 탈락되기 쉽기 때문이다.In addition, since the electrolyte is injected into the ceramic coating layer, in order for the properties of the electrolyte to be smoothly expressed, the porosity of the formed ceramic coating layer is preferably 45 to 75%. If it exceeds 75%, the bonding strength of the ceramic coating layer is lowered and the ceramic coating layer is likely to fall off.
또한, 도포된 세라믹 코팅용 조성물은 건조기를 통해 가열되어 분산매를 제거하는 건조 공정을 거쳐 최종적인 세라믹 코팅층이 형성된다. 이때 건조 온도가 50℃ 미만일 경우에는 건조 속도가 지나치게 느려지고, 100℃를 초과할 경우 주로 고분자로 이루어진 분리막에 손상이 생길 수 있으므로, 50~100℃의 범위에서 건조 공정이 수행되는 것이 바람직하다.
In addition, the applied ceramic coating composition is heated through a dryer to form a final ceramic coating layer through a drying process to remove the dispersion medium. At this time, when the drying temperature is less than 50 ℃, the drying rate is too slow, if it exceeds 100 ℃ may cause damage to the separator mainly made of polymer, it is preferable that the drying process is carried out in the range of 50 ~ 100 ℃.
세라믹 코팅층 상에 제 1 First on the ceramic coating layer
전극활물질층Electrode active material layer
형성단계 Forming step
상기와 같이 분리막에 세라믹 코팅층을 형성한 후, 세라믹 코팅층 상에 추가로 소정 두께의 제 1 전극활물질층을 형성한다.After the ceramic coating layer is formed on the separator as described above, a first electrode active material layer having a predetermined thickness is further formed on the ceramic coating layer.
이때, 제 1 전극활물질층의 두께는 리튬 이차전지에 요구되는 전극활물질층의 목표 두께를 고려하여, 집전체 상에 형성되는 제 2 전극활물질층과 분리막 상에 형성되는 제 1 전극활물질층의 두께의 합이 목표 두께가 되도록 조절하여 형성한다.In this case, the thickness of the first electrode active material layer is the thickness of the second electrode active material layer formed on the current collector and the first electrode active material layer formed on the separator in consideration of the target thickness of the electrode active material layer required for the lithium secondary battery. It is formed by adjusting the sum to be the target thickness.
상기 제 1 전극활물질층은, 전극활물질 분말, 분산매, 도전재 분말 그리고 바인더를 포함하는 슬러리의 도포와 건조를 통해 형성된다.The first electrode active material layer is formed through application and drying of a slurry including an electrode active material powder, a dispersion medium, a conductive material powder and a binder.
상기 전극활물질 중, 양극 활물질로는 예를 들면, 리튬 코발트 산화물, 리튬 니켈 산화물, 리튬 망간 산화물, 리튬 동 산화물, 리튬 바나듐 산화물, 리튬 니켈 산화물, 리튬 망간 복합 산화물, 리튬철인산화물 등이 사용될 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다. 또한, 음극 활물질로는 천연 흑연, 인조 흑연, 팽창 흑연, 탄소섬유, 난흑연화성 탄소, 카본블랙, 카본나노튜브, 플러렌, 활성탄 등의 탄소 및 흑연재료나, 리튬과 합금 가능한 Al, Si, Sn, Ag, Bi, Mg, Zn, In, Ge, Pb, Pd, Pt, Ti 등의 금속 및 이러한 원소를 포함하는 화합물이나, 금속 및 그 화합물과 탄소 및 흑연재료의 복합물 등을 등이 사용될 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.Of the electrode active materials, for example, lithium cobalt oxide, lithium nickel oxide, lithium manganese oxide, lithium copper oxide, lithium vanadium oxide, lithium nickel oxide, lithium manganese composite oxide, lithium iron phosphate, etc. may be used. It is not limited only to these. In addition, the negative electrode active materials include carbon and graphite materials such as natural graphite, artificial graphite, expanded graphite, carbon fiber, non-graphitizable carbon, carbon black, carbon nanotube, fullerene and activated carbon, and Al, Si, Sn alloys capable of alloying with lithium. Metals such as Ag, Bi, Mg, Zn, In, Ge, Pb, Pd, Pt, Ti, and compounds containing these elements, and metals and composites of the compounds with carbon and graphite materials, etc. may be used. It is not limited only to these.
상기 분산매로는 전극활물질을 분산시키고 코팅 후 제거할 수 있는 것이면 어느 것이나 사용될 수 있으며, 통상 물을 사용한다.The dispersion medium may be used as long as it can disperse the electrode active material and remove it after coating, and water is usually used.
상기 바인더로는 전극활물질과 도전재 등의 결합과 전극의 구성요소인 집전체에 대한 결합력을 제공하는 성분으로, 통상적으로 전극 합제 전체 중량을 기준으로 1 내지 50 중량%로 첨가되며, 바람직하게는 폴리비닐리덴플로라이드(PVDF), 폴리비닐알코올, 카르복시메틸셀룰로우즈(CMC), 전분, 히드록시프로필셀룰로우즈, 재생 셀룰로우즈, 폴리비닐피롤리돈, 테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌-디엔 폴리머(EPDM), 술폰화-EPDM, 스티렌-부타디엔 고무, 불소 고무, 이들의 다양한 공중합체 등이 사용될 수 있다.The binder is a component that provides a bond between an electrode active material and a conductive material and a current collector, which is a component of an electrode, and is generally added in an amount of 1 to 50 wt% based on the total weight of the electrode mixture. Polyvinylidene fluoride (PVDF), polyvinyl alcohol, carboxymethyl cellulose (CMC), starch, hydroxypropyl cellulose, regenerated cellulose, polyvinylpyrrolidone, tetrafluoroethylene, polyethylene, poly Propylene, ethylene-propylene-diene polymer (EPDM), sulfonated-EPDM, styrene-butadiene rubber, fluorine rubber, various copolymers thereof, and the like can be used.
상기 도전재 분말은 전극활물질의 도전성을 향상시키기 위한 성분으로써, 전극 합제 전체 중량을 기준으로 1 내지 20중량%로 첨가될 수 있다. 이러한 도전재는 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 천연 흑연이나 인조 흑연 등의 흑연; 카본블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 채널 블랙, 퍼네이스 블랙, 램프 블랙, 서머 블랙 등의 카본블랙; 탄소 섬유나 금속 섬유 등의 도전성 섬유 등이 사용될 수 있다.The conductive material powder may be added in an amount of 1 to 20 wt% based on the total weight of the electrode mixture as a component for improving conductivity of the electrode active material. Such a conductive material is not particularly limited as long as it has electrical conductivity without causing chemical changes in the battery, for example, graphite such as natural graphite or artificial graphite; Carbon black such as carbon black, acetylene black, ketjen black, channel black, furnace black, lamp black, and summer black; Conductive fibers such as carbon fibers and metal fibers may be used.
상기 전극활물질층 형성용 슬러리의 점도는 500~1500cps로 조절되는 것이 바람직한데, 전극활물질층 형성용 슬러리의 점도가 500cps 미만이면, 5~15㎛의 두께를 갖는 전극활물질층의 형성이 어렵고, 점도가 1500cps를 초과하면 지나치게 높은 점도로 두께의 균일성을 확보할 수 없기 때문이다.It is preferable that the viscosity of the slurry for forming the electrode active material layer is adjusted to 500 to 1500 cps. If the viscosity of the slurry for forming the electrode active material layer is less than 500 cps, it is difficult to form an electrode active material layer having a thickness of 5 to 15 μm, and the viscosity This is because when the content exceeds 1500 cps, the uniformity of the thickness cannot be secured with an excessively high viscosity.
또한, 상기 제 1 전극활물질층의 두께는 집전판에 형성되는 제 2 전극활물질층의 두께의 1/10 ~ 1/2을 갖는 것이 바람직한데, 1/10 미만일 경우 균일한 두께를 형성하기 어렵고, 1/2을 초과할 경우 그 하부에 위치한 세라믹 코팅층이 깨지거나 탈락하는 문제가 발생하기 때문이다.In addition, the thickness of the first electrode active material layer preferably has 1/10 to 1/2 of the thickness of the second electrode active material layer formed on the current collector plate, when less than 1/10, it is difficult to form a uniform thickness, If more than 1/2 is the problem that the ceramic coating layer located below the crack or falling off occurs.
또한, 상기, 전극활물질층의 도포는 상기 세라믹 코팅층의 형성과 마찬가지로, 그라비아 코팅이나 테이프 캐스팅과 같이 상기 세라믹 코팅층 상에 균일한 두께의 전극활물질층을 형성할 수 있는 방법이면 어느 것이나 제한 없이 사용될 수 있다.
In addition, the coating of the electrode active material layer may be used without limitation as long as it is possible to form an electrode active material layer having a uniform thickness on the ceramic coating layer, such as gravure coating or tape casting, similarly to the formation of the ceramic coating layer. have.
집전체House
상에 제 2 On the second
전극활물질층을The electrode active material layer
형성하는 단계 Forming step
집전체는 상기 양극 또는 음극 활물질의 전기화학적 반응을 통한 전자의 이동이 일어나는 부위로서, 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 소재라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 바람직하게는, 구리, 알루미늄, 니켈, 티타늄 또는 이들의 합금이나, 스테인리스강, 소성 탄소와, 알루미늄 또는 스테인리스강의 표면에 탄소, 니켈, 티타늄, 은 등을 코팅한 것 등이 사용될 수 있다.The current collector is a site where electrons move through an electrochemical reaction of the positive electrode or the negative electrode active material, and is not particularly limited as long as it is a conductive material without causing chemical changes in the battery. Preferably, copper, aluminum, Nickel, titanium, or alloys thereof, stainless steel, calcined carbon, and carbon, nickel, titanium, silver or the like coated on the surface of aluminum or stainless steel may be used.
세라믹 코팅층 상에 제 1 전극활물질층을 형성하는 것과 동일한 방법으로, 상기 집전체 상에 제 2 전극활물질층을 형성한다.In the same manner as forming the first electrode active material layer on the ceramic coating layer, a second electrode active material layer is formed on the current collector.
이때, 제 1 전극활물질층과 제 2 전극활물질층은 실질적으로 동일한 물질로 이루어지도록 하는 것이 바람직하다.
In this case, the first electrode active material layer and the second electrode active material layer are preferably made of substantially the same material.
제 1 1st
전극활물질층과Electrode active material layer
제 2 Second
전극활물질층을The electrode active material layer
접합하는 단계 Splicing step
제 1 전극활물질층과 제 2 전극활물질층의 접합 단계는, 세라믹 코팅층과 제 1 전극활물질층이 순차적으로 형성된 분리막과, 제 2 전극활물질층이 형성된 집전체(즉, 전극판)를 접합하는 단계이다. 즉, 분리막에 음극 활물질을 코팅한 면은 음극 활물질이 코팅된 음극판과 부착되고, 양극 활물질을 코팅한 면은 양극 활물질이 코팅된 양극판과 부착된다.In the bonding step of the first electrode active material layer and the second electrode active material layer, bonding the separator in which the ceramic coating layer and the first electrode active material layer are sequentially formed, and the current collector (ie, the electrode plate) on which the second electrode active material layer is formed. to be. That is, the side coated with the negative electrode active material on the separator is attached to the negative electrode plate coated with the negative electrode active material, and the side coated with the positive electrode active material is attached to the positive electrode plate coated with the positive electrode active material.
상기 집전체 상에 형성된 제 2 전극활물질층과 세라믹 코팅층 상에 형성된 제 1 전극활물질층은 동일한 물질로 이루어져 있는 경우, 접착제를 사용하여 간단히 결합시킬 수 있다.When the second electrode active material layer formed on the current collector and the first electrode active material layer formed on the ceramic coating layer are made of the same material, the second electrode active material layer may be simply bonded using an adhesive.
이때 접착제로는 제 1 및 제 2 전극활물질층의 형성시 사용한 분산매와 바인더를 동일한 비율로 포함한 것이 가장 바람직하나, 전극활물질의 특성을 저해하지 않고 전극활물질 분말에 접착력을 제공할 수 있는 것이라면 특별히 제한되지 않는다.At this time, it is most preferable to include the dispersion medium and the binder used in the formation of the first and second electrode active material layers in the same ratio, but the adhesive is particularly limited as long as it can provide the adhesive force to the electrode active material powder without impairing the properties of the electrode active material. It doesn't work.
상기 분리막과 전극의 부착은 통상적인 라미네이팅 공정을 통해 수행될 수 있으며, 예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이, 하부에 제 2 전극활물질층(11a)이 형성된 전극판(10)을 배치하고, 상기 전극판(10) 상에 접착제(20)(바람직하게는 전극활물질 코팅용 슬러리 제조에 사용한 분산매 및 바인더 포함 물질)를 도포한 후, 상부에 세라믹 코팅층(30)과 제 1 전극활물질층(11b)이 순차적으로 형성된 분리막(40)의 상기 제 1 전극활물질층(11b)이 하방을 향하도록 배치한 후, 가압하여 부착되도록 한 후, 건조하는 방식으로 수행될 수 있다.
Attachment of the separator and the electrode may be performed through a conventional laminating process. For example, as illustrated in FIG. 1, the
[실시예][Example]
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 구체적으로 설명한다.Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described in detail.
평균입도가 0.9㎛인 알루미나(Al2O3) 분말과, 용매인 NMP와, 바인더인 아크릴로니트릴을 용기에 넣고 교반기로 혼합하여 알루미나 코팅용 조성물을 제조하였다.An alumina (Al 2 O 3 ) powder having an average particle size of 0.9 μm, NMP as a solvent, and acrylonitrile as a binder were placed in a container and mixed with a stirrer to prepare alumina coating composition.
이때 알루미나 코팅용 조성물 중에서 알루미나와 바인더의 혼합비는, 알루미나 96중량%에 아크릴로니트릴이 4중량%가 되도록 하였다. 또한, 알루미나와 아크릴로니트릴을 포함하는 고형분은 알루미나 코팅용 조성물 전체 중량에 대해 40중량%가 되도록 NMP를 혼합하였다.At this time, the mixing ratio of the alumina and the binder in the alumina coating composition was such that acrylonitrile was 4% by weight to 96% by weight of alumina. In addition, NMP was mixed in the solid content including alumina and acrylonitrile to be 40% by weight based on the total weight of the alumina coating composition.
다음으로, 이와 같이 제조한 알루미나 코팅용 조성물을 다공성 폴리에틸렌 분리막 상에 코팅하였다.Next, the alumina coating composition thus prepared was coated on the porous polyethylene separator.
분리막은 와인딩 타입의 경우에는 20㎛, 적층 타입의 경우에는 12㎛의 두께를 가진 것을 사용하였다. 그리고 상기 분리막의 내측(inside)에 건조 후 2~5㎛의 두께가 되도록 세라믹 페인트 코팅을 실시하였다.Separation membrane was used having a thickness of 20㎛ in the case of the winding type, 12㎛ in the case of lamination type. And after the drying (inside) of the separator was subjected to ceramic paint coating to have a thickness of 2 ~ 5㎛.
구체적으로 알루미나 코팅은, 도 2에 도시된 바와 같이, 알루미나 코팅용 조성물을 저장하는 저장탱크(110)와, 이 저장탱크(110)의 상부에 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전가능하게 배치된 그라비아 롤(Gravure roll)(120)을 포함하여 이루어진 마이크로 그라비아 코팅장치(100)를 통해 수행하였다.Specifically, the alumina coating, as shown in Figure 2, the
이때, 분리막(S)은 분리막(S)을 감은 공급롤(미도시)로부터 이송롤(130a, 130b)과 권취롤(미도시)을 통해 이송되면서 상기 알루미나 코팅용 조성물이 부착된 그라비아 롤(120)에 접촉되면서 알루미나 코팅용 조성물이 약 2~5㎛ 두께로 상기 분리막(S)에 도포되게 된다.At this time, the separation membrane (S) is transferred from the supply roll (not shown) wound around the separation membrane (S) through the transfer rolls (130a, 130b) and the winding roll (not shown) while the alumina coating composition is attached to the
이와 같이 도포된 알루미나 코팅용 조성물은 건조기로 가열하여 알루미나 코팅용 조성물에 포함된 NMP를 증발시켜 제거함으로써, 알루미나 코팅층이 형성되게 된다. 본 실시예에서 건조기의 가열 온도는 90~100℃로 하였다.The alumina coating composition applied as described above is heated by a dryer to remove NMP contained in the alumina coating composition by evaporation, thereby forming an alumina coating layer. In this example, the heating temperature of the dryer was set to 90 to 100 ° C.
그리고 알루미나 코팅층이 형성된 분리막에 대하여 제 1 전극활물질층 형성용 슬러리를 코팅한다. 구체적으로 제 1 전극활물질층 형성용 슬러리는, 음극 활물질로 인조흑연과, 바인더로 스티렌-부타디엔 고무와, 증점제로 카르복시메틸셀룰로오스와, 도전재로 아세틸렌 블랙을 96:1.5:1.5:1의 중량비로 혼합한 다음 물에 분산시키고 점도는 500~1500cps로 조절한 슬러리를 사용하였다.The slurry for forming the first electrode active material layer is coated on the separator in which the alumina coating layer is formed. Specifically, the slurry for forming the first electrode active material layer includes artificial graphite as a negative electrode active material, styrene-butadiene rubber as a binder, carboxymethyl cellulose as a thickener, and acetylene black as a conductive material in a weight ratio of 96: 1.5: 1.5: 1. After mixing and dispersing in water, the viscosity was used to adjust the slurry to 500 ~ 1500cps.
이 슬러리를 상술한 마이크로 그라비아 코팅장치(100)를 사용하여, 상기 알루미나 코팅층 상에 도포 및 건조한 후, 압연하여 최종적으로 두께 약 10㎛의 음극 활물질층을 형성하였다.The slurry was applied and dried on the alumina coating layer using the
또한, 집전체인 두께 15㎛의 구리 호일에 상기 제 1 전극활물질층 형성용 슬러리를 도포 및 건조한 후, 압연하여 두께 약 90㎛로 조절된 음극 활물질층을 형성하였으며, 상기 집전체에 형성된 음극 활물질층의 두께는 정상 음극보다 약 5~10㎛ 정도 얇게 조절된 것이다.In addition, after coating and drying the slurry for forming the first electrode active material layer on a copper foil having a thickness of 15 μm, which is a current collector, rolling was performed to form a negative electrode active material layer having a thickness of about 90 μm, and the negative electrode active material formed on the current collector. The thickness of the layer was adjusted to be about 5 to 10 μm thinner than the normal cathode.
이어서, 프레스 장치를 사용하여 음극판과 분리막을 접착하는데, 구체적으로, 프레스 장치의 프레스 출구 닙(press outlet nip)을 통과하기 전에 코팅된 분리막에 접착제(저비율 수계 바인더 용액, 바람직하게는 음극 활물질 슬러리에 사용된 용액)를 도포한 후 상기 분리막 상에 음극판을 배치한 후, 프레싱하고, 프레싱 후에는 80~110℃의 온도 조건에서 진공 건조하여 접착제에 포함된 용매가 제거되도록 함으로써, 접착을 완료하였다.Subsequently, the negative electrode plate and the separator are adhered using a press device, specifically, an adhesive (a low ratio aqueous binder solution, preferably a negative electrode active material slurry) is coated on the coated separator before passing through the press outlet nip of the press device. After the application of the solution), the negative electrode plate was placed on the separator, and then pressed. After pressing, the solvent was removed by drying under vacuum at a temperature of 80 to 110 ° C. to remove the solvent. .
또한, 양극 활물질로 NMC/LMO(5:5 중량비)분말과, 바인더로 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVdF)와, 도전재로 탄소 분말을 96:2:2의 중량비로 혼합한 다음, N-메틸-2-피롤리돈에 분산시켜 양극 슬러리를 제조하였다. 이 슬러리를 두께 20㎛의 알루미늄 호일에 코팅한 후 건조, 압연하여 양극판을 제조하였다.Further, NMC / LMO (5: 5 weight ratio) powder as a positive electrode active material, polyvinylidene fluoride (PVdF) as a binder, and carbon powder as a conductive material were mixed in a weight ratio of 96: 2: 2, and then N-methyl Dispersion in -2-pyrrolidone to prepare a positive electrode slurry. The slurry was coated on an aluminum foil having a thickness of 20 μm, dried, and rolled to prepare a positive electrode plate.
이상과 같이 제조한 양극과, 분리막과 음극을 접합한 것을 사용하여, 스택(Stacking)형 전극조립체를 형성하고, 리튬농도(LiPF6) 1.15몰의 EC/PC/EMC= 30:5:65(부피비)의 전해액과 함께 파우치에 넣어 리튬 이차전지를 제작하였다.A stacking electrode assembly was formed by using the anode prepared as described above, and a separator and a cathode bonded together, and EC / PC / EMC = 30: 5: 65 (volume ratio of 1.15 mol of lithium concentration (LiPF6)). The lithium secondary battery was prepared in the pouch together with the electrolyte solution.
도 3은 본 발명의 실시예에 따라 제조한 음극 전극의 단면 상태를 보여주는 현미경 사진이다.3 is a micrograph showing a cross-sectional state of a cathode electrode prepared according to an embodiment of the present invention.
도 3에서 확인되는 바와 같이, 분리막 상에 2~5㎛ 두께의 세라믹 코팅층이 형성되고, 이 세라믹 코팅층 상에 음극 활물질층이 약 10㎛ 두께로 형성되며, 이와 같이 형성된 분리막이 음극 집전체 상에 형성된 음극 활물질층과 접합되어 있음을 알 수 있다.
As shown in FIG. 3, a ceramic coating layer having a thickness of 2 to 5 μm is formed on the separator, and a negative electrode active material layer is formed to have a thickness of about 10 μm on the ceramic coating layer. It can be seen that it is bonded to the formed negative electrode active material layer.
[비교예][Comparative Example]
또한, 본 발명의 실시예에 따라 제조한 리튬 이차전지의 특성을 비교 평가하기 위하여, 통상적인 방법으로 2종류의 리튬 이차전지를 제조하였다.In addition, in order to compare and evaluate the characteristics of the lithium secondary battery manufactured according to the embodiment of the present invention, two kinds of lithium secondary batteries were manufactured by a conventional method.
구체적으로, 양극은 본 발명의 실시예와 동일하게 제조하였으며, 음극은 집전체인 두께 15㎛의 구리 호일에 본 발명의 실시예와 동일한 음극 활물질층을 약 100㎛ 두께로 형성하였다.(비교예 1)Specifically, the positive electrode was prepared in the same manner as in the embodiment of the present invention, and the negative electrode was formed in a copper foil having a thickness of 15 μm, which is a current collector, with the same negative electrode active material layer as the embodiment of the present invention having a thickness of about 100 μm. One)
그리고 음극 활물질층 상에 본 발명의 실시예와 동일한 알루미나 코팅용 조성물을 사용하여, 두께 약 2~5㎛의 알루미나 코팅층을 형성하였다.(비교예 2)And using the alumina coating composition similar to the Example of this invention, the alumina coating layer of thickness about 2-5 micrometers was formed on the negative electrode active material layer. (Comparative Example 2)
이상과 같이 제조한 양극과 알루미나가 코팅된 음극을 두께 20㎛ 폴리에틸렌 세퍼레이터를 개재하여 스택(Stacking)형 전극조립체를 형성하고, 리튬농도(LiPF6) 1.15몰의 EC/PC/EMC=30:5:65(부피비)의 전해액과 파우치에 넣어 리튬 이차전지를 제작하였다.The cathode prepared as described above and the anode coated with alumina were formed through a 20 μm thick polyethylene separator to form a stacking electrode assembly, and the lithium concentration (LiPF6) of 1.15 mol of EC / PC / EMC = 30: 5: A lithium secondary battery was prepared in an electrolyte solution and a pouch of 65 (volume ratio).
본 발명의 실시예에 따라 제조한 리튬 이차전지와 비교예에 따라 제조한 리튬 이차전지에 대해, 60℃의 고온방전 테스트를 수행하여, 본 발명의 실시예에 따른 리튬 이차전지의 특성을 비교 평가하였으며, 도 4는 그 결과를 나타낸 것이다.A lithium secondary battery manufactured according to an embodiment of the present invention and a lithium secondary battery prepared according to a comparative example were subjected to a high-temperature discharge test at 60 ° C. to evaluate and evaluate characteristics of a lithium secondary battery according to an embodiment of the present invention. 4 shows the results.
도 4에서 확인되는 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 리튬 이차전지는 비교예에 따른 리튬 이차전지에 비해 800 사이클까지 방전용량이 점진적으로 낮아져 양호하게 유지되는 반면, 비교예에 따른 리튬 이차전지는 약 530 사이클에서 방전용량이 62.2%로 급격하게 저하된다. 즉, 본 발명에 따른 리튬 이차전지의 고온 안정성이 종래의 방법에 의해 형성한 리튬 이차전지에 비해 우수함을 알 수 있다.
As confirmed in FIG. 4, the lithium secondary battery according to the embodiment of the present invention maintains good discharge capacity gradually down to 800 cycles, compared to the lithium secondary battery according to the comparative example, whereas the lithium secondary battery according to the comparative example is The discharge capacity drops sharply to 62.2% at about 530 cycles. That is, it can be seen that the high temperature stability of the lithium secondary battery according to the present invention is superior to the lithium secondary battery formed by the conventional method.
10: 전극 11a,b:전극활물질층
12: 집전체 20: 접착제
30: 세라믹 코팅층 40: 분리막
100: 마이크로 그라비아 코팅장치 110: 저장탱크
120: 그라비아 롤 130a,b: 이송롤
S: 분리막 10: electrode 11a, b: electrode active material layer
12: current collector 20: adhesive
30: ceramic coating layer 40: separator
100: micro gravure coating device 110: storage tank
120: gravure roll 130a, b: feed roll
S: separator
Claims (8)
(b) 상기 세라믹 코팅층 상에 제 1 전극활물질층 형성용 슬러리를 도포 및 건조하여 제 1 전극활물질층을 형성하는 단계;
(c) 집전체 상에 제 2 전극활물질층 형성용 슬러리를 도포 및 건조하여 제 2 전극활물질층을 형성하는 단계; 및
(d) 상기 제 1 전극활물질층과 제 2 전극활물질층을 접합하는 단계;를 포함하는 리튬 이차전지의 제조방법.(a) coating and drying the ceramic coating composition on at least one surface of the separator to form a ceramic coating layer;
(b) applying and drying a slurry for forming a first electrode active material layer on the ceramic coating layer to form a first electrode active material layer;
(c) applying and drying a slurry for forming a second electrode active material layer on the current collector to form a second electrode active material layer; And
and (d) bonding the first electrode active material layer and the second electrode active material layer to each other.
상기 제 1 전극활물질층의 두께는 상기 제 2 전극활물질층의 두께의 1/10 ~ 1/2인 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지의 제조방법.The method of claim 1,
The thickness of the first electrode active material layer is a manufacturing method of a lithium secondary battery, characterized in that 1/10 ~ 1/2 of the thickness of the second electrode active material layer.
상기 제 1 전극활물질층과 제 2 전극활물질층은 동일한 물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지의 제조방법.The method of claim 1,
The first electrode active material layer and the second electrode active material layer is a method of manufacturing a lithium secondary battery, characterized in that made of the same material.
상기 제 1 전극활물질층과 제 2 전극활물질층의 접합은, 제 1 전극활물질층 또는 제 2 전극활물질층에 사용된 바인더를 포함하는 물질을 통해 이루어지는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지의 제조방법.The method of claim 1,
Bonding of the first electrode active material layer and the second electrode active material layer is made of a material including a binder used in the first electrode active material layer or the second electrode active material layer.
상기 세라믹 코팅층의 기공률은 45 ~ 75%인 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지의 제조방법.The method of claim 1,
The porosity of the ceramic coating layer is a manufacturing method of a lithium secondary battery, characterized in that 45 to 75%.
상기 세라믹 코팅용 조성물의 점도는 50~200cPS인 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지의 제조방법.The method of claim 1,
The viscosity of the ceramic coating composition is a method of manufacturing a lithium secondary battery, characterized in that 50 ~ 200cPS.
상기 세라믹 코팅층을 구성하는 세라믹 분말은 알루미나(Al2O3), 티타니아(TiO2), 지르코니아(ZrO2), 이산화규소(Si02),산화주석(Sn02), 산화세륨(Ce02), 산화마그네슘(MgO), 산화칼슘(CaO), 이트리아(Y2O3) 중에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지의 제조방법.The method of claim 1,
Ceramic powder constituting the ceramic coating layer is alumina (Al 2 O 3 ), titania (TiO 2 ), zirconia (ZrO 2 ), silicon dioxide (Si0 2 ), tin oxide (Sn0 2 ), cerium oxide (Ce0 2 ), A method for manufacturing a lithium secondary battery, characterized in that at least one selected from magnesium oxide (MgO), calcium oxide (CaO), yttria (Y 2 O 3 ).
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109925645A (en) * | 2019-03-20 | 2019-06-25 | 南京工业大学 | Lithium battery fire extinguishing material based on porous silicon dioxide, aluminum oxide and aluminum powder mixture and application |
US11217860B2 (en) * | 2015-08-26 | 2022-01-04 | Xiamen University | Modified ceramic composite separator and manufacturing method thereof |
WO2023062089A1 (en) * | 2021-10-14 | 2023-04-20 | Saft | Dry-processed insulating film for electrode edges |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010262939A (en) | 2010-07-20 | 2010-11-18 | Sony Corp | Nonaqueous electrolyte secondary battery |
US20100330410A1 (en) | 2007-12-26 | 2010-12-30 | Panasonic Corporation | Nonaqueous electrolyte rechargeable battery |
KR20120079046A (en) * | 2012-05-31 | 2012-07-11 | 삼성에스디아이 주식회사 | Lithium secondary battery |
-
2012
- 2012-11-22 KR KR1020120132995A patent/KR101378453B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20100330410A1 (en) | 2007-12-26 | 2010-12-30 | Panasonic Corporation | Nonaqueous electrolyte rechargeable battery |
JP2010262939A (en) | 2010-07-20 | 2010-11-18 | Sony Corp | Nonaqueous electrolyte secondary battery |
KR20120079046A (en) * | 2012-05-31 | 2012-07-11 | 삼성에스디아이 주식회사 | Lithium secondary battery |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US11217860B2 (en) * | 2015-08-26 | 2022-01-04 | Xiamen University | Modified ceramic composite separator and manufacturing method thereof |
CN109925645A (en) * | 2019-03-20 | 2019-06-25 | 南京工业大学 | Lithium battery fire extinguishing material based on porous silicon dioxide, aluminum oxide and aluminum powder mixture and application |
WO2023062089A1 (en) * | 2021-10-14 | 2023-04-20 | Saft | Dry-processed insulating film for electrode edges |
FR3128317A1 (en) * | 2021-10-14 | 2023-04-21 | Saft | DRY INSULATING FILM FOR ELECTRODE EDGES |
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