KR101442403B1 - 리튬 이차 전지의 제조 방법 - Google Patents

리튬 이차 전지의 제조 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101442403B1
KR101442403B1 KR1020130032543A KR20130032543A KR101442403B1 KR 101442403 B1 KR101442403 B1 KR 101442403B1 KR 1020130032543 A KR1020130032543 A KR 1020130032543A KR 20130032543 A KR20130032543 A KR 20130032543A KR 101442403 B1 KR101442403 B1 KR 101442403B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
lithium
layer
secondary battery
negative electrode
cathode
Prior art date
Application number
KR1020130032543A
Other languages
English (en)
Inventor
윤우영
황선우
Original Assignee
고려대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 고려대학교 산학협력단 filed Critical 고려대학교 산학협력단
Priority to KR1020130032543A priority Critical patent/KR101442403B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101442403B1 publication Critical patent/KR101442403B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/403—Manufacturing processes of separators, membranes or diaphragms
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

리튬 이차 전지용 분리막 구조물의 형성 방법에 있어서, 베이스를 준비하고, 상기 베이스를 리튬 분말, 바인더 및 용매로 이루어진 리튬 슬러리(lithium slurry)에 딥핑(dipping)하여 상기 베이스의 표면에 리튬층을 형성하여 분리막 구조물을 형성한다.

Description

리튬 이차 전지의 제조 방법{METHOD OF MANUFACTURING LITHIUM SECONDARY BATTERY}
본 발명은 리튬 이차 전지의 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 충전 및 방전이 가능한 이차 전지를 이루는 리튬 이차 전지의 제조 방법에 관한 것이다.
리튬 이차 전지(Lithium secondary battery)는 전지 내에서 리튬 이온의 삽입 및 탈리에 의하여 충전과 방전이 이루어지는 이차 전지의 일종으로, 충전 시에는 양극(cathode)에서 음극(anode) 쪽으로 리튬 이온이 이동하여 음극의 활물질에 삽입되며, 반대로 방전 시에는 음극에 삽입된 리튬 이온이 양극 쪽으로 이동하여 양극의 활물질에 삽입된다. 이러한 리튬 이차 전지는 에너지 밀도가 높고, 기전력이 크며, 고용량을 발휘할 수 있는 장점을 가지고 있어, 휴대전화, 노트북 등의 전원으로 많이 이용된다.
상기 리튬 이차 전지는 통상 음극, 양극, 분리판 및 전해질로 구성된다. 음극과 양극은 상기와 같이 리튬 이온의 삽입 및 탈리가 가능한 음극 활물질 및 양극 활물질을 포함한다. 분리판(separator)은 양극과 음극 사이에서 물리적인 전지 접촉을 방지한다. 대신 분리판을 통한 이온의 이동은 자유롭다. 전해액은 양극과 음극 사이에서 이온이 자유롭게 이동할 수 있는 통로 역할을 한다.
한편, 상기 음극을 이루는 물질로 실리콘 물질에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 특히, 실리콘산화물로 이루어진 음극은 상대적으로 높은 단위 면적당 충전 용량을 갖는다. 또한, 리튬 이온과의 반응시 리튬과 실리콘 사이의 주반응 뿐만 아니라, 산화물이 생성되는 부반응이 발생한다. 이때 상기 산화물은 상기 실리콘산화물로 이루어진 음극의 부피 팽창을 완화함으로써 보다 우수한 전기적인 특성, 예를 들면, 정전 용량, 수명을 가질 수 있다.
하지만, 상기 부반응은 리튬이온을 소모하며, 상기 부반응은 비가역적으로 충전 방전 반응시 재사용되지 않아 결과적으로 리튬 이온의 손실이 발생하여 결과적으로 충전 용량이 감소되는 문제가 있다.
본 발명의 일 목적은 개선된 용량 및 수명을 가질 수 있도록 하는 리튬 이차 전지의 제조 방법을 제공하는 것이다.
삭제
삭제
본 발명의 일 실시예에 따른 리튬 이차 전지용 분리막 구조물의 형성 방법에 있어서, 베이스를 준비하고, 상기 베이스를 리튬 분말, 바인더 및 용매로 이루어진 리튬 슬러리(lithium slurry)에 딥핑(dipping)하여 상기 베이스의 표면에 리튬층을 형성한다.
여기서, 상기 바인더는 폴리비닐리덴 플루오라이드(polyvinylidene fluoride; PVDF), 폴리테트라플루올로 에틸(polytetra fluoro ethylene), 스틸렌(stylene), 부타디엔 고무(butadiene rubber), 이소프렌 고무(isoprene rubber), 폴리이미드 수지 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한, 상기 용매는 트리에틸 포스페이스트(tri-ethyl phosphate, TEP)를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예 있어서, 상기 리튬 슬러리는, 바인더의 100 중량부를 기준으로 800 내지 1,200 중량부를 갖는 리튬 분말을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 리튬 이차 전지의 제조 방법에 있어서, 양극 및 실리콘산화물로 이루어진 음극을 상호 이격시켜 배치시켜 전극 구조물을 형성한다. 베이스를 리튬 분말, 바인더 및 용매로 이루어진 리튬 슬러리(Lithium Slurry)에 딥핑(dipping)하여 상기 베이스의 표면에 리튬층을 갖는 리튬 이차 전지용 분리막 구조물을 형성한다. 이어서, 상기 리튬층을 상기 음극에 접촉시키고, 상기 양극 및 상기 음극 사이를 전해액으로 채운다.
여기서, 상기 리튬층을 상기 음극에 접촉시키기 위하여, 상기 음극 및 상기 리튬층 사이에 탄소 페이스트를 개재시키고, 상기 탄소 페이스트를 건조시킬 수 있다. 이와 다르게, 상기 리튬층을 상기 음극에 접촉시키기 위하여, 상기 음극 및 상기 리튬층을 상호 압착시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 리튬 이차 전지는 양극, 상기 양극과 이격되어 배치되며, 실리콘산화물로 이루어진 음극, 상기 양극 및 음극 사이에 배치되며, 베이스 및 상기 음극에 접촉하는 리튬층을 갖는 분리막 구조물 및 상기 양극 및 상기 음극 사이에 위치한 전해액을 포함한다.
본 발명에 따른 리튬 이차전지용 분리막 구조물은 리튬분말을 포함하는 코팅층을 구비함으로써 이차 전지의 충전 반응 시 리튬이온의 비가역 반응시 손실을 보상하게 된다. 따라서, 상기 코팅층이 리튬 이온을 보상함에따라 이차 전지내의 전체적인 리튬 이온의 양이 균형을 맞추어 지게 되며, 상기 비가역 반응으로 인해 생기는 용량 감소를 억제할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 예에 따른 리튬층을 음극에 부착시키는 방법을 설명하기 위한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 다른 예에 따른 리튬층을 음극에 부착시키는 방법을 설명하기 위한 사시도이다.
도 3은 베이스 상에 균일하게 형성된 리튬 코팅막을 포함하는 분리막 구조물을 도시한 전자 현미경 사진이다.
도 4는 리튬 코팅막이 형성되지 않은 분리막 구조물, 리튬층을 탄소 페이스트로 음극에 부착된 분리막 구조물 및 압착 공정으로 리튬층을 음극에 부착된 분리막 구조물을 포함하는 이차 전지들에 대한 축방전 특성을 나타내는 그래프이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 첨부된 도면에 있어서, 대상물들의 크기와 양은 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대 또는 축소하여 도시한 것이다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "구비하다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 단계, 기능, 구성요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 다른 특징들이나 단계, 기능, 구성요소 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
한편, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
리튬 이차 전지용 분리막 구조물의 형성 방법
본 발명의 일 실시예에 따른 리튬 이차 전지용 분리막 구조물의 형성 방법에 따르면, 먼저 베이스를 준비한다. 상기 베이스는 다공성 물질로 이루어질 수 있다. 상기 베이스는 폴리에틸렌계 필름, 폴리올핀계 필름 또는 폴리프로필렌계 필름을 포함할 수 있다.
한편, 리튬 분말, 바이더 및 용매로 이루어진 리튬 슬러리를 준비한다. 상기 리튬 분말은 에멀젼 액적 기술(droplet emulsion technique; DET)으로 형성될 수 있다. 상기 에멀젼 액적 공정은 실리콘 오일을 수용하는 용기에 리튬 호일을 디핑한 후 고온에서 리튬 호일을 용해시킨다. 이후, 상기 용기를 회전시켜 상기 리튬 분말을 분산시킨다. 이어서, 상기 용매를 제거하고 헥산을 이용하여 층분리 공정을 통하여 리튬 분말을 얻을 수 있다.
상기 리튬 분말은 베이스에 도포할 경우 접착력이 약하므로 상기 리튬 분말을 슬러리화 하여 리튬 슬러리를 형성한다. 상기 리튬 슬러리는 상기 리튬을 바인더 및 용매에 혼합하여 슬러리화 할 수 있다.
상기 바인더는 결착제로서는,일반적으로 폴리 비닐리덴 플루오라이드(polyvinyliden fluoride), 폴리테트라플루오로 에틸렌(polytetra fluoro ethylene), 스틸렌(styrene)ㅇ부타디엔 고무(butadienerubber), 이소프렌 고무(isoprene rubber),폴리이미드 수지 등을 들 수 있다.
상기 용매는 상기 리튬 분말이 녹지 않는 용액이 바람직하다. 상기 용매의 예로는 트리에틸 포스페이트(tri-ethyl phosphate) 등을 들 수 있다.
상기 리튬 분말은 상기 바인더의 100 중량부를 기준으로 800 내지 1,200 중량부를 갖도록 조절될 수 있다.
이어서, 상기 베이스를 상기 리튬 슬러리에 딥핑한 후 용매를 제거함으로써 상기 베이스 상에 리튬 분말로 이루어진 리튬층을 형성한다. 이로써 상기 베이스 및 상기 리튬층으로 이루어진 분리막 구조물이 형성된다.
리튬 이차 전지의 제조 방법
본 발명의 일 실시예에 따른 리튬 이차 전지의 제조 방법에 따르면, 양극 및 실리콘산화물로 이루어진 음극을 상호 이격시켜 배치시켜 전극 구조물을 형성한다.
상기 양극은 양극활물질체를 포함한다. 예를들면, 상기 양극은 리튬코발트산화물, 리튬바나듐산화물, 탄소계 도전물질 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 리튬코발트 산화물 또는 상기 리튬바나듐산화물은 분말 형태를 가질 수 있다.
상기 탄소계 도전 물질은 카본 블랙(carbon black), 케첸 블랙(ketjen black), 아세틸렌 블랙(acetylene black) 및 카본 슈퍼 P(MMM 사 제품) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 탄소계 도전 물질이 상기 양극 활물질체에 포함됨에 따라 상기 활물질체의 전기전도도를 개선할 수 있다.
상기 바인더는 상기 리튬코발트산화물, 리튬바나듐산화물과 같은 산화물 분말 및 탄소계 도전 물질을 상호 연결한다. 상기 바인더의 예로는 카르복실 메틸 셀룰로스(carboxy methyl cellulose)를 들 수 있다.
상기 음극은 상기 양극과 마주보게 배치된다. 상기 음극은 실리콘 산화물, 예를 들면 실리콘 모노 옥사이드를 이용하여 형성된다. 실리콘 모노 옥사이드로 이루어진 상기 음극은 이론적으로 높은 단위질량당 충전용량 즉, 상기 4200mAh g-1를 가질 수 있다.
상기 실리콘 모노옥사이드는 실리콘에 산소기가 붙어있는 형태이며 상기 실리콘 모노옥사이드로 이루어진 음극의 경우 리튬과 반응시 리튬과 실리콘 사이의 주반응 외에 부반응이 발생하여 산화물이 생성될 수 있다. 이러한 상기 부반응에 따른 산화물과 같은 부산물은 음극을 이루는 실리콘의 부피팽창을 완화시키는 역할을 할 수 있다. 하지만 상기 부반응에 사용된 리튬 이온은 가역적이지 않아 충전/방전 반응 시 재사용되지 않고 결과적으로 리튬이온의 손실이 발생할 수 있다. 상기 리튬 이온의 손실을 보충하기 위하여 본 발명의 실시예들에 따른 분리막 구조물이 이용될 수 있다. 이에 대한 상세한 설명은 후술하기로 한다.
한편, 베이스를 리튬 분말, 바인더 및 용매로 이루어진 리튬 슬러리(lithium slurry)에 딥핑(dipping)하여 상기 베이스의 표면에 리튬층을 갖는 리튬 이차 전지용 분리막 구조물을 형성한다.
상기 베이스는 다공성 물질로 이루어질 수 있다. 상기 베이스는 폴리에틸렌계 필름, 폴리올핀계 필름 또는 폴리프로필렌계 필름을 포함할 수 있다. 한편, 리튬 분말, 바이더 및 용매로 이루어진 리튬 슬러리를 준비한다.
상기 리튬 분말은 에멀젼 액적 기술(droplet emulsion technique; DET)으로 형성될 수 있다.
상기 리튬 분말은 베이스에 도포할 경우 접착력이 부족하므로 상기 리튬 분말을 슬러리화 하여 리튬 슬러리를 형성한다. 상기 리튬 슬러리는 상기 리튬을 바인더 및 용매에 혼합하여 슬러리화 할 수 있다.
이어서, 상기 리튬 슬러리(lithium slurry)에 상기 베이스를 딥핑(dipping)하여 상기 베이스의 표면에 리튬층을 갖는 리튬 이차 전지용 분리막 구조물을 형성한다.
이후, 상기 리튬층을 상기 음극에 접촉시킨다. 이로써 상기 리튬층을 갖는 분리막 구조물이 상기 음극에 전기적으로 접촉되어 상기 리튬층으로부터 해리된 리튬 이온이 상기 음극에 추가적으로 공급될 수 있다. 이로써 상기 리튬층을 포함하는 분리막 구조물이 상기 부반응에 사용된 리튬 이온의 비가역성에 따른 리튬이온의 손실을 보충할 수 있다.
한편, 상기 양극 및 상기 음극 사이를 전해액으로 채움으로써 리튬 이차 전지가 완성될 수 있다. 상기 전해액의 예로는 비수성 유기 용매가 될 수 있으며, 여기에 리튬염이 포함될 수 있다. 상기 비수성 유기 용매는 환상 또는 비환상 카보네이트, 지방족 카르복실산 에스테르 등이 단독 또는 2종 이상이 혼합되어 있는 것을 이용할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 예에 따른 리튬층을 음극에 부착시키는 방법을 설명하기 위한 사시도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 있어서 상기 리튬층을 상기 음극에 접촉시키기 위하여, 상기 음극 및 상기 리튬층 사이에 탄소 페이스트를 개재시킨다. 이후, 상기 탄소 페이스트를 건조시킴으로써 상기 탄소 페이스트 내부의 용매를 제거한다. 상기 건조 공정은 상온에서 수행될 수 있다. 이로써 상기 탄소 페이스트를 이용하여 상기 리튬층 및 상기 음극이 상호 물리적으로 콘택할 수 있으며 나아가 전기적으로 콘택할 수 있다.
도 2는 본 발명의 다른 예에 따른 리튬층을 음극에 부착시키는 방법을 설명하기 위한 사시도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 있어서 상기 리튬층을 상기 음극에 접촉시키기 위하여, 상기 음극 및 상기 리튬층을 상호 압착시키는 압착 공정이 수행될 수 있다. 상기 압착 공정은 상온에서 프레스를 이용하여 수행될 수 있다. 상기 압착 공정은 20kgcm-2의 압력하에서 수행될 수 있다.
리튬 이차 전지
본 발명의 일 실시예에 따른 리튬 이차 전지는 양극, 음극, 분리막 구조물 및 전해액을 포한한다.
상기 양극은 양극활물질체를 포함한다. 예를들면, 상기 양극은 리튬코발트산화물, 리튬바나듐산화물, 탄소계 도전물질 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 리튬코발트 산화물 또는 상기 리튬바나듐산화물은 분말 형태를 가질 수 있다. 한편, 상기 탄소계 도전 물질은 카본 블랙(carbon black), 케첸 블랙(ketjen black), 아세틸렌 블랙(acetylene black) 및 카본 슈퍼 P(MMM 사 제품) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 탄소계 도전 물질이 상기 양극 활물질체에 포함됨에 따라 상기 활물질체의 전기전도도를 개선할 수 있다. 상기 바인더는 상기 리튬코발트산화물, 리튬바나듐산화물과 같은 산화물 분말 및 탄소계 도전 물질을 상호 연결한다. 상기 바인더의 예로는 카르복실 메틸 셀룰로스(carboxy methyl cellulose)를 들 수 있다.
상기 음극은 상기 양극과 마주보며 이격되어 배치된다. 상기 음극은 실리콘 산화물, 예를 들면 실리콘 모노 옥사이드를 이용하여 형성된다. 실리콘 모노 옥사이드로 이루어진 상기 음극은 이론적으로 높은 단위질량당 충전용량 즉, 상기 4200mAh g-1를 가질 수 있다.
상기 분리막 구조물은 상기 양극 및 음극 사이에 배치된다. 상기 분리막 구조물은 베이스 및 상기 음극에 접촉하는 리튬층을 갖다. 이로써 상기 리튬층을 갖는 분리막 구조물이 상기 음극에 전기적으로 접촉되어 상기 리튬층으로부터 해리된 리튬 이온이 상기 음극에 추가적으로 공급될 수 있다. 이로써 상기 리튬층을 포함하는 분리막 구조물이 상기 부반응에 사용된 리튬 이온의 비가역성에 따른 리튬이온의 손실을 보충할 수 있다.
상기 전해액은 상기 양극 및 상기 음극 사이에 위치한다. 상기 전해액의 예로는 비수성 유기 용매가 될 수 있으며, 여기에 리튬염이 포함될 수 있다. 상기 비수성 유기 용매는 환상 또는 비환상 카보네이트, 지방족 카르복실산 에스테르 등이 단독 또는 2종 이상이 혼합되어 있는 것을 이용할 수 있다.
합성예1 (리튬 분말)
실리콘 오일에 리튬 호일을 넣어주고, 190℃ 정도의 온도에서 리튬을 녹여준 후 이를 250 rpm정도의 속도로 분산시킨다. 이후 얻어지는 용매를 수거하여 헥산을 이용하여 층 분리를 하게 되면 리튬 분말을 얻어낸다
합성예2 (리튬 슬러리)
상기 합성예1에서 합성된 리튬 분말을 폴리비닐리덴 디플루오르(polyvinylidene difluoride; PVDF)로 이루어진 바인더 및 트리에틸 포스페이트(tri-ethyl phosphate; TEP) 용매에 풀려 리튬 슬러리를 얻어낸다. 이때 상기 바인더 및 리튬 분말은 1 대 10의 비율로 섞어 준다.
실시예1 (분리막 구조물)
베이스의 한쪽 면을 상기 리튬 슬러리에 디핑(dipping) 한 후 상온의 온도에서 용매를 제거주면 리튬 분말이 도포된 리튬층을 구비하는 분리막 구조물을 얻을 수 있다.
도 3은 베이스 상에 균일하게 형성된 리튬층을 포함하는 분리막 구조물을 도시한 전자 현미경 사진이다.
도 3을 참조하면, 베이스 상에 리튬 분말이 균일하게 도포되어 리튬층을 이루고 있음을 확인할 수 있다.
리튬 이차전지용 분리막 구조물의 평가
상기 실시예에서 형성된 상기 분리막 구조물이 이용되었다. 한편, 음극은 실리콘모노옥사이드를 이용하여 형성하였다. 전해액은 ethylene carbonate(EC) 및 diethyl carbonate(DEC)를 1:1의 비율로 섞은 혼합액을 이용하였삳. 또한 양극은 리튬코발트 옥사이드를 양극활물질체로 이용하였여 2032 코인셀 형태로 각각의 제작하였다. 리튬분말이 도포된 분리막이 사용된 전극의 전기화학 특성을 비교하기 위해 0.1C-rate의 정전류로 2.75~4.3V 사이에서의 충/방전을 진행하였다.
도 4는 리튬 코팅막이 형성되지 않은 분리막 구조물, 리튬층을 탄소 페이스트로 음극에 부착된 분리막 구조물 및 압착 공정으로 리튬층을 음극에 부착된 분리막 구조물을 포함하는 이차 전지들에 대한 축방전 특성을 나타내는 그래프이다.
도4를 참조하면, 리튬 분말이 도포되지 않은 분리막 구조물을 사용하여 리튬 이차 전지를 제조한 경우 초기 충전양과 방전양의 용량 감소율이 32.9% 임을 확인할 수 있다. 반면에 리튬 분말이 도포된 리튬층을 포함하는 분리막 구조물을 사용하여 탄소 페이스트를 통해 리튬층을 음극과 접촉시킨 리튬 이차 전지를 제조한 경우, 초기 충전양과 방전양의 용량 감소율이 24.2%임을 확인할 수 있다. 또한 리튬 분말이 도포된 리튬층을 포함하는 분리막 구조물을 압착 공정을 통해 리튬층을 음극과 접촉시킨 리튬 이차 전지를 제조한 경우, 초기 충전양과 방전양의 용량 감소율이 16.3% 까지 감소하는 것을 볼 수 있다.
이를 통해 알 수 있듯이 분리막 구조물에 포함된 리튬층의 리튬분말이 리튬이차 전지의 충전시 비가역 반응에 쓰여서 소모된 리튬 이온의 양을 보충해 줌을 확인할 수 있다.

Claims (8)

  1. 양극 및 실리콘산화물로 이루어진 음극을 상호 이격시켜 배치시켜 전극 구조물을 형성하는 단계;
    베이스를 리튬 분말, 바인더 및 용매로 이루어진 리튬 슬러리(Lithium Slurry)에 딥핑(dipping)하여 상기 베이스의 표면에 리튬층을 갖는 리튬 이차 전지용 분리막 구조물을 형성하는 단계;
    상기 리튬층을 상기 음극에 접촉시키는 단계; 및
    상기 양극 및 상기 음극 사이를 전해액로 채우는 단계를 포함하고,
    상기 용매는 트리에틸 포스페이스트(tri-ethyl phosphate, TEP)를 포함하고,
    상기 리튬층을 상기 음극에 접촉시키는 단계는,
    상기 음극 및 상기 리튬층 사이에 탄소 페이스트를 개재시키는 단계; 및
    상기 탄소 페이스트를 건조시키는 단계를 포함하고,
    상기 리튬 슬러리는 바인더의 100 중량부를 기준으로 800 내지 1,200 중량부를 갖는 리튬 분말을 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 바인더는 폴리비닐리덴 플루오라이드(polyvinylidene fluoride; PVDF), 폴리테트라플루올로 에틸(polytetra fluoro ethylene), 스틸렌(stylene), 부타디엔 고무(butadiene rubber), 이소프렌 고무(isoprene rubber), 폴리이미드 수지 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬 이차 전지의 제조 방법.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
KR1020130032543A 2013-03-27 2013-03-27 리튬 이차 전지의 제조 방법 KR101442403B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130032543A KR101442403B1 (ko) 2013-03-27 2013-03-27 리튬 이차 전지의 제조 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130032543A KR101442403B1 (ko) 2013-03-27 2013-03-27 리튬 이차 전지의 제조 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101442403B1 true KR101442403B1 (ko) 2014-09-23

Family

ID=51760611

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020130032543A KR101442403B1 (ko) 2013-03-27 2013-03-27 리튬 이차 전지의 제조 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101442403B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018208035A1 (ko) * 2017-05-12 2018-11-15 주식회사 엘지화학 리튬 이차전지의 제조방법

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10112307A (ja) * 1996-10-07 1998-04-28 Haibaru:Kk 非水電解液二次電池
JPH11102686A (ja) * 1997-07-17 1999-04-13 Alcatel Alsthom Co General Electricite ポリマーセパレータ、その製造方法及び該セパレータを含む電池
KR20050104625A (ko) * 2004-04-29 2005-11-03 삼성에스디아이 주식회사 리튬 이차 전지
KR20080025002A (ko) * 2006-09-14 2008-03-19 신에쓰 가가꾸 고교 가부시끼가이샤 비수전해질 이차 전지 및 그의 제조 방법

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10112307A (ja) * 1996-10-07 1998-04-28 Haibaru:Kk 非水電解液二次電池
JPH11102686A (ja) * 1997-07-17 1999-04-13 Alcatel Alsthom Co General Electricite ポリマーセパレータ、その製造方法及び該セパレータを含む電池
KR20050104625A (ko) * 2004-04-29 2005-11-03 삼성에스디아이 주식회사 리튬 이차 전지
KR20080025002A (ko) * 2006-09-14 2008-03-19 신에쓰 가가꾸 고교 가부시끼가이샤 비수전해질 이차 전지 및 그의 제조 방법

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018208035A1 (ko) * 2017-05-12 2018-11-15 주식회사 엘지화학 리튬 이차전지의 제조방법
KR20180124724A (ko) * 2017-05-12 2018-11-21 주식회사 엘지화학 리튬 이차전지의 제조방법
CN110168784A (zh) * 2017-05-12 2019-08-23 株式会社Lg化学 制造锂二次电池的方法
EP3537518A4 (en) * 2017-05-12 2020-04-29 LG Chem, Ltd. METHOD FOR PRODUCING A LITHIUM SECONDARY BATTERY
KR102488677B1 (ko) * 2017-05-12 2023-01-16 주식회사 엘지에너지솔루션 리튬 이차전지의 제조방법
US11664485B2 (en) 2017-05-12 2023-05-30 Lg Energy Solution, Ltd. Method for manufacturing lithium secondary battery

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110400932B (zh) 一种电化学电芯及其制备方法
CN103021675B (zh) 锂离子电容器及其负极极片及制备方法
Wu et al. Investigations on high energy lithium-ion batteries with aqueous binder
JP4433329B2 (ja) リチウム二次電池の正極およびその製造方法
JP5354893B2 (ja) リチウム電池
CN105869898B (zh) 一种可低温充电的锂离子电容器及其制备方法
CN104701031A (zh) 一种锂离子电容器的制作方法及锂离子电容器
CN101405898A (zh) 非水电解质二次电池
CN110518293A (zh) 一种固态锂离子电池的制备方法
He et al. Effects of current densities on the formation of LiCoO 2/graphite lithium ion battery
CN108140876A (zh) 锂离子二次电池以及锂离子二次电池的制造方法
JP2016004657A (ja) 正極、正極の製造方法、及び非水電解質二次電池
KR20110019101A (ko) 리튬 분말과 실리콘 옥사이드 이중층 음극, 그 제조 방법 및 이를 이용한 리튬 이차 전지
CN101315975A (zh) 电池正极和使用该正极的锂离子电池及它们的制备方法
TWI530009B (zh) 鋰離子儲能元件及其製造方法
JP5553169B2 (ja) リチウムイオン二次電池
KR101442403B1 (ko) 리튬 이차 전지의 제조 방법
JP2005056609A (ja) 蓄電素子およびその製造方法
JP2012146492A (ja) リチウムイオン二次電池
KR20110078307A (ko) 금속계 아연 음극 활물질 및 이를 이용한 리튬이차전지
JP2011082101A (ja) リチウムイオン二次電池の製造方法
US20120262845A1 (en) Magnesium capacitor and method for preparing the same
Zhu et al. A novel pre-lithiation strategy achieved by the capacitive adsorption in the cathode for lithium-ion capacitors
JPWO2014073217A1 (ja) 非水電解質電池の製造方法及び非水電解質電池
JP2018056170A (ja) 電極の製造方法及び電極

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170707

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180723

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190808

Year of fee payment: 6