KR101506319B1 - The manufacturing method of monolith electrode for li-ion battery and the monolith electrode manufactured by the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 리튬 이온 배터리용 음극 전극(anode)의 구조 및 소재로서 금속(Cu etc)과 산화물(oxide)로 구성된 일체형(monolith) 전극에 관한 것이다. 일체형 전극은 금속과 산화물의 혼합물(mixed powder) 또는 복합물(composite)을 사용하여 제작할 수 있다. 본 발명의 일체형 전극은 기존의 전극 구조(구리 호일(foil))에 활물질, 도전체, 바인더의 혼합물을 후막(thick film) 형태로 올린 일반적인 리튬 이론 배터리의 전극 구조)에 비해 높은 단위 용량과 안정적인 사이클 특성을 보일 뿐만 아니라, 대형 배터리의 제작에 용이한 신개념의 전극이다. 본 특허는 이러한 일체형 전극의 구조 및 소재와 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a monolith electrode composed of a metal (Cu etc) and an oxide as a structure and a material of a cathode for a lithium ion battery. The integral electrode can be fabricated using a mixed powder or a composite of metal and oxide. The integrated electrode of the present invention has a higher unit capacity and stable capacity than the conventional electrode structure (copper foil) of a general lithium-based battery in which a mixture of an active material, a conductor, and a binder is thick- It is a new concept electrode that not only shows cycle characteristics but also is easy to manufacture large batteries. This patent relates to the structure, material and manufacturing method of such an integral electrode.

Description

리튬 이온 배터리용 일체형 전극 제조방법 및 그 방법에 의해 제조된 일체형 전극{THE MANUFACTURING METHOD OF MONOLITH ELECTRODE FOR LI-ION BATTERY AND THE MONOLITH ELECTRODE MANUFACTURED BY THE SAME}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing an integrated electrode for a lithium ion battery and an integrated electrode manufactured by the method. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention < RTI ID =

본 발명은 리튬 이온 배터리용 전극에 관한 것이며, 특히 대형 리튬 이온 배터리에 적합한 용량과 안정성을 갖는 전극 및 그 전극의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to an electrode for a lithium ion battery, and more particularly, to an electrode having capacity and stability suitable for a large lithium ion battery and a method for manufacturing the electrode.

일반적으로 리튬 이온 배터리에서 현재 활물질(active materials)로 사용되고 있는 물질은 흑연으로 372 mAh/g의 용량을 보인다. 그러나 기술 산업의 발달로 인해서 배터리의 용량의 향상이 요구되어, 흑연을 대체할 수 있는 고용량 재료의 연구가 활발히 진행되고 있다. 연구되고 있는 재료 중에서 대표적인 재료가 산화물이다. 그러나 산화물의 용량은 대부분이 600 mAh/g이상으로 흑연에 비해 월등히 높지만, 충/방전 시 발생하는 산화물의 부피 변화가 문제로 지적되어 왔다.In general, the active materials used in lithium-ion batteries are 372 mAh / g of graphite. However, due to the development of the technology industry, the capacity of the battery is required to be improved, and studies on high-capacity materials capable of replacing graphite have been actively conducted. Among the materials studied, typical materials are oxides. However, most of the oxide capacity is 600 mAh / g or more, which is much higher than that of graphite. However, it has been pointed out that the volumetric change of oxides occurring during charging / discharging is a problem.

위와 같은 산화물의 부피 변화로 인한 문제는 현재 사용되고 있는 전극의 구조에서 비롯된다. 현재 리튬 이온 배터리용 전극은, 전자를 이동하고 공급하는 금 속 호일(metal foil) 형태의 집전체(current collector) 위에 전극 물질을 도포하여 전극(electrode)을 구성한다. 전극 물질은 리튬 이온과의 반응이 주로 일어나 전기에너지를 발생하는 활물질(active materials)과 집전체와 물질을 고정시키기 위한 바인더(binder), 활물질의 전도도를 향상시켜 활물질에 원활한 전자 이동을 돕는 컨덕터(conductor)로 구성된 혼합물이다. 실제 전지에서 화학에너지를 전기에너지로 변환하는 화학 반응에 있어서 집전체와 바인더, 도전체가 참여하는 비중이 상대적으로 매우 적다. 따라서 이 구성요소는 기존의 전극에서 전지 구동을 위해서는 반드시 필요하지만 전체 전지 반응만 놓고 보았을 때에는, 단위 부피당, 무게당 단위 용량(specific capacity)을 감소시키는 요인으로 작용한다. The problem caused by the volume change of the oxide is derived from the electrode structure currently used. The electrode for a lithium ion battery currently forms an electrode by applying an electrode material onto a current collector in the form of a metal foil for moving and supplying electrons. The electrode material is mainly composed of active materials which react with lithium ions to generate electric energy, a binder to fix the current collector and the material, a conductor to improve the conductivity of the active material, conductor). In a chemical reaction that converts chemical energy into electrical energy in an actual cell, the proportion of the current collector, the binder, and the conductor is relatively small. Therefore, this component is necessary for driving a battery in a conventional electrode, but when the whole cell reaction alone is taken into consideration, the specific capacity per unit volume is reduced.

한편, 이러한 구조는 상용화되어 있는 흑연을 활물질로 사용할 경우에는 크게 문제가 되지 않을 수 있다. 그러나 흑연보다 고용량을 보이는 산화물을 활물질로 사용할 경우에는, 충/방전 시 일어나는 활물질의 부피변화로 인해 활물질이 집전체로부터 분리되는 문제가 발생하는 것이다. 이러한 집전체와 활물질의 분리는 충/방전 사이클 특성 저하를 일으키기 때문에 많은 연구자들이 이 문제를 해결하기 위해서 지속적으로 연구 해오고 있다. On the other hand, such a structure may not be a serious problem when commercialized graphite is used as an active material. However, when an oxide having a higher capacity than graphite is used as an active material, there arises a problem that the active material is separated from the current collector due to the volume change of the active material occurring during charging / discharging. Since the separation of the collector and the active material causes deterioration of charge / discharge cycle characteristics, many researchers have been continuing to solve the problem.

집전체와 활물질이 분리되는 문제를 해결하기 위한 연구는 대부분이 현재의 전극 구조를 그대로 유지한 상태에서 활물질을 가공하는 방법에 집중되어 있다. 그 대표적인 예가 탄소재와 같이 전기전도도와 이온전도도를 동시에 제공할 수 있는 물질들과 컴포지트(composite)를 이루는 방법이다. 그러나 현재 전극의 구조는 활물질이 부피 팽창 및 수축을 하는 한 집전체와 활물질의 분리를 완전히 피할 수 없는 구조이므로 이와 같은 연구는 근본적인 해결책이 될 수는 없다.Most studies to solve the problem of separating the active material from the current collector are mainly focused on the method of processing the active material while maintaining the current electrode structure. A typical example of this is a composite material with materials that can provide electrical and ionic conductivity simultaneously, such as carbon materials. However, the structure of the current electrode can not completely separate the active material from the current collector as long as the active material expands and shrinks. Therefore, such a study can not be a fundamental solution.

게다가 현재의 전극 구조는 그 두께가 매우 얇아서(수십~수백 μm) 대형 배터리로 제작하기엔 다소 무리가 따른다. 따라서 하이브리드 자동차 등의 분야에 사용하기 위해서 필요한 대형 리튬 이온 배터리를 개발하기 위해서는 새로운 구조의 전극 개발이 매우 시급한 실정이다. In addition, current electrode structures are very thin (tens to hundreds of μm), making it difficult to fabricate large batteries. Therefore, it is very urgent to develop a new structure electrode in order to develop a large-sized Li-ion battery required for use in a hybrid automobile field.

위와 같은 문제를 해결하기 위하여, 본 발명은 산화물의 비율을 조절하기 용이한 구조를 사용하여 용량을 향상시킴으로써 대형 리튬 이온 배터리로의 적용이 용이하도록 개발된 새로운 전극 구조의 제공을 그 기본적인 목적으로 삼았다.In order to solve the above problems, the present invention aims at providing a novel electrode structure which is developed so as to be easily applicable to a large-sized lithium ion battery by improving the capacity by using a structure which is easy to control the ratio of oxides .

본 발명의 다른 목적은 활물질의 부피변화에 잘 견디며, 안정적인 충/방전 사이클 특성을 보이는 리튬 이온 배터리의 전극 제조 방법 및 그 방법에 의해 제조된 전극을 제공함에 있다.Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing an electrode of a lithium ion battery which is resistant to changes in the volume of active material and exhibits stable charge / discharge cycle characteristics, and an electrode manufactured by the method.

즉, 고출력, 고용량을 요구하는 대형 배터리로의 적용에 유리하고, 활물질의 부피 변화에 잘 견디며, 산화물의 비율을 높임으로써 용량의 향상을 이룰 수 있는 신개념의 전극 구조 개발로 본 발명의 기술적 과제를 요약할 수 있을 것이다. That is, the development of a new concept electrode structure which is advantageous for application to a large battery requiring a high output and a high capacity, capable of withstanding the volume change of the active material, and capable of improving the capacity by increasing the ratio of the oxide, It can be summarized.

한편, 본 발명의 명시되지 않은 또 다른 목적들은 하기의 상세한 설명 및 그 효과로부터 용이하게 추론할 수 있는 범위 내에서 추가적으로 고려될 것이다.On the other hand, other unspecified purposes of the present invention will be further considered within the scope of the following detailed description and easily deduced from the effects thereof.

위와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 집전체 금속과 활물질이 독립된 층으로 분리되어 있는 종래의 음극 전극과는 달리, 이를 일체로 혼합하여 벌크 형태로 구조화함을 특징으로 하고 있다. 즉, 본 발명은, 리튬 이온 배터리용 음극 전극에 있어서,In order to achieve the above object, the present invention is characterized in that unlike a conventional cathode electrode in which a collector metal and an active material are separated into independent layers, they are integrally mixed and structured in a bulk form. That is, the present invention provides a negative electrode for a lithium ion battery,

집전체 금속과 활물질이, 독립된 층으로 구분되지 않고 일체로 혼합되고,The current collecting metal and the active material are integrally mixed without being divided into independent layers,

활물질 분자 표면에 집전체 금속 분자가 부착되어, 집전체 금속과 활물질이 일체로 형성되는 것을 특징으로 한다.Current collector metal molecules adhere to the surface of the active material molecule, and the current collector metal and the active material are integrally formed.

또한, 상기 집전체 금속의 파우더와, 이 집전체 금속 파우더보다 파티클의 크기가 큰 활물질 파우더를 혼합하여 혼합 파우더를 형성하고, 이를 열처리를 통해 성형함으로써 일체형 전극을 형성하는 것이 바람직하다.In addition, it is preferable to form a mixed powder by mixing powder of the current collector metal and active material powder having a particle size larger than that of the current collector metal powder, and forming the mixed powder by heat treatment to form the integral electrode.

또한, 본 발명의 리튬 이온 배터리용 음극 전극 제조 방법은, Further, in the method for manufacturing a negative electrode for a lithium ion battery of the present invention,

(1) 집전체 금속 파우더와 활물질 파우더의 혼합 파우더를 회전시켜 슬러리 형태의 혼합물을 만드는 공정;(1) a step of rotating a mixed powder of a current collector metal powder and an active material powder to form a slurry-like mixture;

(2) 상기 혼합물을 내열성 유리에 담아 40~150℃ 범위의 온도에서 완전 건조하는 공정;(2) completely drying the mixture at a temperature in the range of 40 to 150 DEG C in a heat resistant glass;

(3) 건조된 혼합물을 분쇄한 후 몰드에 담아 50~500㎏/㎠ 범위의 압력을 가해 디스크 형태의 시편으로 성형하는 공정; 및(3) a step of pulverizing the dried mixture, molding the mixture into a disk shaped specimen by applying a pressure in the range of 50 to 500 kg / cm 2; And

(4) 성형된 시편을 질소 기체 분위기에서 300~1000℃ 범위의 온도에서 열처리를 하는 공정;을 포함하며, 집전체 금속과 활물질이 독립된 층으로 구분되지 않고 일체로 혼합함으로써, 활물질 분자 표면에 집전체 금속 분자가 부착되어, 집전체 금속과 활물질이 일체로 전극을 형성하는 것을 특징으로 한다.(4) a step of heat-treating the molded specimen in a nitrogen gas atmosphere at a temperature in the range of 300 to 1000 DEG C, wherein the current collector metal and the active material are not separated into independent layers but are integrally mixed, All the metal molecules adhere to each other, and the current collecting metal and the active material form an electrode integrally.

또한, 바람직하게는, 상기 집전체 금속의 파우더의 크기는 상기 활물질 파우더의 크기보다 작은 것이 좋다.Preferably, the size of the powder of the current collector metal is smaller than the size of the active material powder.

또한, 바람직하게는, 상기 집전체 금속은 구리이며, 상기 활물질은 금속 산화물인 것이 좋다.Preferably, the current collector metal is copper, and the active material is a metal oxide.

또한, 더욱 바람직하게는, 상기 금속 산화물은, 코발트 산화물, 니켈 산화물, 구리 산화물, 철 산화물, 망간 산화물이 포함되는 전이 금속계 산화물 중에서 선택되는 것이 좋다.More preferably, the metal oxide is selected from among transition metal oxides including cobalt oxide, nickel oxide, copper oxide, iron oxide and manganese oxide.

위와 같은 본 발명에 따르면, 활물질과 집전체를 직접 결합시킴으로써 집전체가 바인더와 도전체의 역할을 동시에 해줄 뿐 아니라, 전지의 화학반응에 주로 참여하는 활물질의 비중을 기존 전지에 비해 획기적으로 증가시킬 수 있어 전지 전체 단위 용량을 월등히 높일 수 있는 장점이 있다.According to the present invention, the active material and the current collector are directly coupled to each other so that the current collector serves both as a binder and a conductor, and the specific gravity of the active material, which mainly participates in the chemical reaction of the battery, And the whole unit capacity of the battery can be remarkably increased.

또한, 본 발명의 위와 같은 전극 구조의 장점은 금속 산화물이 기존 음극 활물질로 쓰이는 흑연을 대체할 수 있는 가능성을 보여주었다는 것이다. 금속 산화물은 큰 부피 팽창과 수축, 낮은 전기 전도도에 의해서 충방전이 진행됨에 따라 단위 용량이 일정하게 유지되지 않고 빠르게 감소하는 경향이 있다. 그 결과, 흑연계 음극 활물질에 비해 리튬 이온에 단위 무게당 높은 반응성을 가지고 있음에도 불구하고 상용화될 수 없었던 것이다. 하지만 본 발명에 따르면, 금속 집전체와 금속 산화물 활물질이 직접 접촉하여 부피 변화에 대한 내성을 가질 수 있고, 전기 전도도를 증가시키는 역할을 함으로써, 충방전이 진행됨에 따라 비교적 높은 단위 용량을 유지할 수 있다.In addition, an advantage of the electrode structure of the present invention is that the metal oxide has the potential to replace graphite, which is used as a conventional negative electrode active material. The metal oxide tends to decrease rapidly as the unit capacity is not kept constant as charging / discharging proceeds due to large volume expansion and contraction and low electrical conductivity. As a result, lithium ion has higher reactivity per unit weight than the graphite-based negative electrode active material, so it could not be commercialized. However, according to the present invention, since the metal current collector and the metal oxide active material are in direct contact with each other to have resistance to volume change and increase the electrical conductivity, a relatively high unit capacity can be maintained as the charge and discharge proceeds .

즉, 본 발명의 일체형 전극은 리튬 이온 배터리에서 고용량의 산화물을 활물질로 사용하기에 가장 적합한 새로운 구조의 전극으로 안정된 사이클 특성을 보인 다. 뿐만 아니라 전극에서 산화물의 비율을 획기적으로 늘릴 수 있어 용량 측면에서도 월등한 발명이다. 따라서 현재 배터리 시장의 대부분을 차지하고 있는 리튬 이론 배터리 시장에 전환기를 마련할 수 있는 기술적으로 탁월한 효과가 있다. That is, the integrated electrode of the present invention exhibits a stable cycle characteristic with a new structure electrode which is most suitable for using a high-capacity oxide as an active material in a lithium ion battery. In addition, since the ratio of the oxide in the electrode can be dramatically increased, it is a superior invention in terms of capacity. Therefore, there is a technological superiority to be able to establish a transition period to the lithium theoretical battery market which occupies most of the current battery market.

나아가, 본 발명의 일체형 전극은 그 모양이 벌크 형태이므로 대형 배터리 적용에 매우 적합하다. 따라서 미래의 하이브리드 자동차 등의 새로운 대형 배터리 시장에서 리튬 이온 배터리가 그 중심에 설 수 있는 초석을 마련할 수 있다.Furthermore, since the integral electrode of the present invention has a bulk shape, it is very suitable for large battery applications. Therefore, it can lay the foundation for lithium-ion batteries to be at the center of the new large-sized battery market of future hybrid cars.

본 발명의 명세서에서 구체적으로 언급되지 않은 효과라 하더라도, 본 발명의 기술적 특징에 의해 기대되는 잠정적인 효과는 본 발명의 명세서에 기재된 것과 같이 취급됨을 첨언한다. Even if effects not specifically mentioned in the specification of the present invention are incorporated, the provisional effects expected by the technical features of the present invention are treated as described in the specification of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 설명한다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 등 이 분야의 기술자에게 자명한 사항으로서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention unclear.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 리튬 이온 배터리의 음극 전극은 집전체인 구리 파우더와 활물질인 산화물을 직접 혼합하거나 복합물로 만들어 벌크 형태의 일체형 전극으로 형성하였다. 편의상 음극 이외의 구성요소는 생략하였다. 이와 같은 '일체화'라는 개념은, 도 1에 도시된 바와 같은 분자 크기 단위에서의 구리와 산화물의 '접합'을 의미하며, 이때 구리와 산화물의 화학적 반응은 고려되지 않고 물리적인 접합만으로 고려하였다. 혼합 파우더 형성 방법으로서 이하에서는 볼밀링법을 사용하여 혼합하고 열처리를 통해 성형하는 방법에 대해 상세히 기술한다. 그러나 공지의 스터링(stirring) 등 두 물질을 혼합하는 방법으로 사용되는 일체의 방법 또는 구리 분자 단위의 표면에 산화물을 부착하거나 산화물 표면에 구리 분자를 부착하여 열처리나 화학적 반응 또는 기계적 에너지를 가하여 복합물을 형성하는 방법도 사용될 수 있음을 첨언한다. As shown in FIG. 1, the cathode electrode of the lithium ion battery of the present invention is formed into a bulk type integral electrode by directly mixing or compounding the copper powder as the current collector and the oxide as the active material. For convenience, components other than the cathode are omitted. This concept of 'integration' means the 'junction' of copper and oxide in the unit of molecular size as shown in FIG. 1, in which the chemical reaction of copper and oxide is not taken into account and only physical bonding is considered. Hereinafter, as a mixed powder forming method, a method of mixing by using the ball milling method and molding through heat treatment will be described in detail. However, there is no known method for mixing two materials such as known stirring or by attaching an oxide to the surface of a copper molecular unit or attaching a copper molecule to the surface of the oxide and applying a heat treatment, chemical reaction, May also be used.

리튬 이온 베터리의 용량을 향상시키기 위하여, 산화물 활물질의 비율을 높일 필요가 있다. 이를 위하여 구리와 산화물의 혼합 파우더 중, 구리 파우더는 최대한 작은 사이즈로, 산화물 파우더는 충/방전 용량 특성에 해가 되지 않는 범위 내에서 최대한 큰 사이즈의 파우더로 하여 혼합함으로써 산화물의 비율을 최대한 높일 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 구리 파우더의 크기를 산화물 파우더보다 작게 만들고, 산화물을 감싸는 구조를 형성함으로써 산화물의 양을 높이는 한편 구리의 양을 낮게 한다. 즉, 파티클 사이즈가 수~수백 nm 수준인 구리 파우더와 수 μm인 산화물을 선택할 경우, 표면적의 차이로 인해 산화물의 무게가 전체 무게의 약 90%까지 차지할 수 있도록 제작이 가능하다. 이와 같이 집전체로 사용되는 구리의 양을 최소화시키면 단위 무게당, 부피당 전지의 성능이 향상된다. 산화물은 전기전도도가 낮지만, 구리가 산화물을 감싸면 감쌀수록 전자가 오가는 통로를 형성해 줌으로써 전극으로서의 성능을 향상시킬 것으로 예상되며, 이러한 직접적인 부착은 충/방전이 진행될 때 발생하는 산화물의 부피의 팽창과 수축으로 인한 집전체와의 분리를 최소화하는 요인으로 연구되었다. 도 1에 도시된 바와 같이, 구리 파우더와 산화물 파우더가 혼합된 일체형 전극의 미세구조와 성분 분포에 따르면, 산화물이 집전체 금속과 직접적으로 접촉하며 균일하게 분포하고 있음을 알 수 있다. 한편, 이때 성형의 편의를 위하여 부가적으로 바인더를 첨가할 수도 있으며 이는 차후 열처리로 제거된다.In order to improve the capacity of the lithium ion battery, it is necessary to increase the ratio of the oxide active material. For this purpose, among the mixed powders of copper and oxides, the copper powder is minimized in size, and the oxide powder is mixed with as large a powder as possible within a range that does not adversely affect charge / discharge capacity characteristics, thereby maximizing the ratio of oxides have. As shown in FIG. 1, the size of the copper powder is made smaller than that of the oxide powder, and the structure for wrapping the oxide is formed, thereby increasing the amount of the oxide and reducing the amount of copper. That is, when a copper powder having a particle size of several to several hundreds nm and an oxide having a size of several micrometers are selected, the weight of the oxide can be made up to about 90% of the total weight due to the difference in surface area. By minimizing the amount of copper used as the current collector, the performance of the battery per unit weight and volume is improved. The oxide is expected to improve the performance as an electrode by forming a passage through which electrons flow as the copper is wrapped around the oxide while the electric conductivity is low. The direct attachment is a phenomenon in which the volume of the oxide generated when the charge / It was studied as a factor that minimizes the separation from the current collector due to shrinkage. As shown in FIG. 1, according to the microstructure and component distribution of the integral electrode in which copper powder and oxide powder are mixed, it can be seen that the oxide is in direct contact with the current collector metal and uniformly distributed. At this time, a binder may be additionally added for convenience of molding, which is removed by a subsequent heat treatment.

활물질로 사용가능한 산화물로는, 코발트 산화물, 니켈 산화물, 구리 산화물, 철 산화물, 망간 산화물 등 전이 금속계 산화물 중에서 선택될 수 있다. The oxide that can be used as the active material may be selected from transition metal oxides such as cobalt oxide, nickel oxide, copper oxide, iron oxide, and manganese oxide.

선택된 파우더들을 지르코니아 볼(zirconia ball)이 들어있는 나일론 자(nylon jar)에 물 혹은 알코올 등의 점성이 낮으며 낮은 온도에서(150℃ 이하) 증발되는 액체(용매)와 함께 넣고 회전시켜(ball-milling) 두 파우더를 혼합하여 혼합 슬러리를 만든다. 혼합하는 시간은 바람직하게는 10분에서 72시간 사이로 하되, 더욱 바람직하게는 24시간 이상 혼합시간을 유지한다. The selected powders are placed in a nylon jar containing zirconia balls together with a liquid (solvent) evaporated at low temperature (below 150 ° C), such as water or alcohol, milling) The two powders are mixed to form a mixed slurry. The mixing time is preferably between 10 minutes and 72 hours, more preferably 24 hours or more.

볼밀링 공정으로 혼합된 두 파우더와 용매의 슬러리(slurry) 형태 혼합물을 내열 유리 용기에 담아 오븐에서 약 40~150℃ 온도 범위에서 건조시킨다. 내열 유리용기는 두 파우더와 반응성이 없는 재질의 용기로 선택한다. 건조된 굳은 형태의 파우더를 유발 등을 사용하여 고운 파우더로 제작한 후, 소망하는 모양의 몰드(수 mm ~ 수 m 크기 범위)에 담아 압력(50~500㎏/㎠, 파우더의 종류에 따라 선택)을 가해 성형한다. 시편의 크기가 클 경우 CIP (cold isostatic press)를 사용하여 성형할 수 있다.In a ball milling process, a slurry mixture of two powders and a solvent mixed in a heat-resistant glass container is dried in an oven at a temperature of about 40 to 150 ° C. Heat-resistant glass containers are selected from two powder and non-reactive containers. The dried solidified powder is made into fine powder by using a mortar or the like and then put in a mold of a desired shape (several mm to several meters in size) and pressurized (50 to 500 kg / cm 2, ) Is added and molded. If the size of the specimen is large, it can be molded using CIP (cold isostatic press).

성형된 시편을 전기로(an electric furnace)를 사용하여 질소 기체(N2 gas) 또는 수소 기체(H2 gas) 분위기에서 구리의 입자 크기에 따라 300~1000℃ 온도 범위로 10분~10시간 동안 열처리하여 완성한다. 열처리 공정에서의 온도 범위는 구리 입자 크기가 작을수록 낮은 온도의 범위에서 이루어진다. 열처리 시 천천히 온도를 올리고 내릴수록, 장시간 열처리할수록 구리와 산화물의 접합이 향상된다.The molded specimen was immersed in an electric furnace under nitrogen gas (N 2 gas or hydrogen gas (H 2 gas), depending on the particle size of copper, at a temperature of 300 to 1000 ° C. for 10 minutes to 10 hours. The temperature range in the heat treatment process is in the range of lower temperature as the copper particle size is smaller. As the temperature is slowly raised and lowered during the heat treatment, the longer the heat treatment is, the better the bonding between the copper and the oxide is improved.

실시예Example

실시예로써 혼합물을 사용하는 방법 중 구리 파우더와 산화코발트(CoO) 파우더를 선택하여, 위와 같이 설명한 볼밀링법을 사용하여 혼합하고 열처리를 통해 성형하였다. Among the methods of using the mixture as the embodiment, the copper powder and the cobalt oxide (CoO) powder were selected, mixed using the ball milling method described above, and formed by heat treatment.

CoO 비율이 높은 시편을 제작하기 위해서, 구리 파우더는 약 300 nm사이즈의 비교적 작은 파우더(순도 > 99.9 %)로, CoO 파우더는 약 1㎛ 사이즈의 비교적 큰 파우더(순도 > 99 %)를 준비하였다. 선택된 파우더들을 무게 비 약 40% CoO 조성으로 정량하였다. 정량된 두 파우더를 각 지르코니아볼이 들어있는 나일론 자(nylon jar)에 에탄올과 함께 넣고 약 24시간 동안 회전시켜 혼합하였다. To prepare specimens with a high CoO ratio, the copper powder was prepared with a relatively small powder (purity> 99.9%) of about 300 nm size and a CoO powder with a comparatively large powder (purity> 99%) of about 1 μm size. The selected powders were quantitatively determined with a CoO composition of about 40% by weight. The two pulverized powders were put into a nylon jar containing zirconia balls together with ethanol and mixed by rotating for about 24 hours.

혼합된 슬러리 형태 혼합물을 내열성 유리인 파이렉스 디쉬(pyrex dish)에 담아 오븐에서 약 80℃ 온도로 완전 건조시킨 후, 건조된 혼합물을 유발을 사용하여 고운 파우더로 제작하였다. 파우더를 10 mm지름의 원통형 몰드에 담아 100㎏/㎠의 압력을 가해 디스크 형태의 시편으로 성형하였다. The mixed slurry form mixture was placed in a heat resistant glass pyrex dish, completely dried in an oven at a temperature of about 80 DEG C, and then the dried mixture was made into a fine powder using a mortar. The powder was placed in a cylindrical mold having a diameter of 10 mm, and a pressure of 100 kg / cm 2 was applied to form a disk-shaped specimen.

성형된 시편을 전기로를 사용하여 질소 기체 분위기에서 구리의 입자 크기를 고려하여 500℃에서 2 시간 동안 열처리하여 일체형 전극 시편을 완성하였다. 완성된 시편은 지름은 약 9.5 mm, 두께는 약 250㎛의 원기둥 형 디스크 시편이었다. 완성된 시편의 미세구조와 성분분포를 SEM(Scanning Electron Microscope)과 EPMA(Electron Probe X-ray Micro Analyzer)로 확인해 본 결과, 도 2에 나타낸 바와 같이 CoO가 구리 사이사이에 비교적 균일하게 배치되었음을 확인할 수 있었다. (EPMA 이미지에서 색깔은 빨간색일수록 해당 성분이 많은 영역을, 파란색 혹은 검은색일수록 해당 성분이 적은 영역을 나타낸다.)The specimens were annealed at 500 ℃ for 2 hours in an atmosphere of nitrogen gas using an electric furnace. The finished specimen was a cylindrical disk specimen with a diameter of about 9.5 mm and a thickness of about 250 μm. As a result of confirming the microstructure and component distribution of the finished specimen by SEM (Scanning Electron Microscope) and EPMA (Electron Probe X-ray Micro Analyzer), it was confirmed that CoO was relatively uniformly arranged between copper I could. (In the EPMA image, the color indicates the region where the component is red, and the region where the component is less in blue or black.)

일체형 전극과 기존 전극의 용량 특성을 비교하기 위해 CoO의 이론 용량으로 계산하여, 현재 상용화된 흑연과 각각 비교해 보았다. 계산된 일체형 전극은 CoO의 무게비가 20% 이상일 때를 계산하여 데이터화 하였고, 기존 전극은 전극의 두께를 60~300㎛ 범위로 (활물질)/(바인더+도전체)의 비율을 7/3~9/1 범위로 계산하였다. 계산하여 비교한 결과, 도 3에 도시된 바와 같이, 기존전극 구조에 비해 본 발명의 일체형 전극이 용량 측면에서도 월등함을 확인할 수 있었다.In order to compare the capacity characteristics of the integrated electrode with the conventional electrode, the theoretical capacity of CoO was calculated and compared with the graphite commercialized at present. The calculated integrated electrode was calculated by calculating the weight ratio of CoO to 20% or more. The conventional electrode had a ratio of the thickness of the electrode to the range of 60 to 300 μm (active material) / (binder + conductor) / 1. ≪ / RTI > As a result, as shown in FIG. 3, it was confirmed that the integrated electrode of the present invention is superior to the conventional electrode structure in terms of capacity.

도 3의 윗부분은 전극 전체 무게당 용량을 비교한 것이다. 집전체와 활물질을 비롯한 바인더, 컨덕터 등 전체 전극의 무게에 대비하여 얻을 수 있는 이론적인 용량을 표시한 것이다. 기존의 구조는 바인더와 컨덕터가 존재하여 전극 무게 대비 이론 용량이 떨어진다. 또한, 같은 무게에 대하여 상용화되어 있는 흑연 활물질에 비해 CoO가 리튬 이온과 반응하여 더 많은 전기 에너지를 얻어낼 수 있어 기 존 전지에 비해 더 높은 용량이 나타남을 알 수 있다. A는 현재 상용화된 흑연에 비해 CoO가 리튬 이온과 반응하여 더 많은 전기 에너지를 얻어낼 수 있어 기존 전지에 비해 더 높은 용량이 나타남을 알 수 있다. 'A'는 현재 상용화된 흑연을 음극 활물질로 쓸 경우 이용하여 활물질로 쓸 경우의 용량을 나타낸 것이다. 'B'는 CoO를 사용하여 기존의 전극 구조를 제조한 경우의 용량을 나타낸 것이다. 'C'는 CoO를 사용하여 본 발명의 실시예에서 개발된 구조를 제작한 경우로, 개발된 구조에서도 CoO가 증감함에 따라 단위 무게당 이론 용량은 증가하기 때문에 위와 같은 범위가 가능하다.The upper part of FIG. 3 compares the capacity per weight of the entire electrode. It shows the theoretical capacity that can be obtained against the weight of the whole electrode such as the binder and the conductor including the current collector and the active material. The existing structure has a binder and a conductor, and the theoretical capacity is lower than the electrode weight. In addition, CoO can react with lithium ions to obtain more electric energy than the graphite active material that is commercialized for the same weight, so that a higher capacity is obtained compared with the conventional battery. A is able to obtain more electric energy by reacting CoO with lithium ion compared with commercialized graphite, which shows that the capacity is higher than that of the conventional battery. &Quot; A " represents the capacity when the commercialized graphite is used as an anode active material and is used as an active material. And 'B' represents the capacity when a conventional electrode structure is manufactured using CoO. 'C' is the case where the structure developed in the embodiment of the present invention is manufactured using CoO, and since the theoretical capacity per unit weight increases as CoO increases or decreases in the developed structure, the above range is possible.

도 3의 아랫부분은 활물질 무게당 용량을 비교한 것이다. 활물질만의 무게를 고려했을 때 이론 용량은 리튬과 반응하는 물질의 고유 특성이기 때문에, 전극 구조에 상관없이 물질에 따라 결정된다. 상용화되어 있는 흑연은 약 375mAh/g을 갖는다고 보고되어 있고, CoO의 경우 약 715mAh/g으로 알려져 있다. The lower portion of FIG. 3 compares the capacity per active material weight. Considering the weight of only the active material, the theoretical capacity depends on the material, regardless of the electrode structure, since it is an intrinsic property of the material that reacts with lithium. Commercial graphite has been reported to have about 375 mAh / g, and for CoO it is known to be about 715 mAh / g.

상기 실시예와 같은 방법으로 완성된 일체형 전극 시편을 사용하여 충/방전 사이클 특성을 측정해 보았다. The charge / discharge cycle characteristics were measured using the integrated electrode specimen which was completed in the same manner as in the above example.

충/방전 사이클 특성을 측정하기 위해서, 제작된 일체형 전극(지름 9.5mm, 두께 250㎛의 원형 디스크, 40% CoO)을 사용하여 코인 셀(coin cell, 2016 사이즈)을 제작하였다. 세퍼레이터(separator)는 셀가드 #2400을 사용하였고, 전해질은 LiPF6 EC/DEC (1/1 by volume)을 사용하였다. 제작된 코인 셀은 하프 셀(half cell) 형태이다. 아르곤 분위기의 글러브 박스에서 완성된 코인 셀을 12시간 동안 aging (공기 중에 방치) 시킨 후, 0.001~3.000V 범위에서의 충/방전 사이클 특성을 multi-channel battery cycler™ (Toyo System Co., Ltd)를 사용하여 0.2C rate로 측정하였다. A coin cell (2016 size) was fabricated using the fabricated integrated electrode (9.5 mm diameter, 250 μm thick circular disk, 40% CoO) to measure charge / discharge cycle characteristics. The separator was Cell Guard # 2400 and the electrolyte was LiPF 6 EC / DEC (1/1 by volume). The fabricated coin cell is half cell type. The charge / discharge cycle characteristics in the range of 0.001 to 3.000 V were measured by multi-channel battery cycler (TM) (Toyo System Co., Ltd.) after aging the coin cell in an argon atmosphere glove box for 12 hours At a rate of 0.2C.

그 결과 도 4에 나타낸 바와 같이 CoO의 이론 용량 715 mAh/g보다 다소 낮은 약 600 mAh/g을 보이는데, 이는 본 발명의 실시예에 따라 제작된 전극의 다소 낮은 공극률(porosity)(약 24%, 기존 전극 : 약 40~60%) 때문이었다. 그러나 기존 전극보다 월등히 안정된 사이클 특성을 보임을 확인할 수 있었다. As a result, as shown in FIG. 4, it shows about 600 mAh / g, which is somewhat lower than the theoretical capacity of 715 mAh / g of CoO. This shows a somewhat lower porosity of the electrode prepared according to the embodiment of the present invention (about 24% Conventional electrode: about 40 ~ 60%). However, it was confirmed that the cycle characteristics are much more stable than the conventional electrode.

이와 같은 안정된 사이클 특성은 집전체 분자 표면에 활물질 분자를 직접적으로 부착함으로 인해 생기는 장점이라고 할 수 있다. 구리를 포함한 전극 전체 무게당 용량은 CoO의 비율이 40% 일 때 이론적으로 약 286 mAh/g로 계산이 되는데, 도 4에서 알 수 있듯이 측정된 용량은 다소 낮은 공극률로 인해 계산치보다는 다소 낮은 약 240 mAh/g로 측정되었다. 그러나 이와 같은 전극 전체 무게당 용량은 기존 구조에서는 거의 불가능한 고용량이다. 또한, CoO의 양을 증가시킴에 따라서, 60~90%의 CoO에서는 약 429~644 mAh/g으로 계산되는 등 CoO 양이 증가함에 따라 전극 전체 무게당 충/방전 용량 또한 증가할 것이라는 것을 예측할 수 있다.Such stable cycle characteristics can be said to be caused by directly attaching the active material molecule to the surface of the collector molecule. The capacity per total weight of the electrode including copper is theoretically calculated to be about 286 mAh / g when the CoO ratio is 40%. As shown in FIG. 4, the measured capacity is about 240 mAh / g. However, such a capacity per weight of the electrode is a high capacity which is almost impossible in the conventional structure. Further, it can be predicted that as the amount of CoO increases, the charge / discharge capacity per weight of the electrode will also increase as the amount of CoO increases, such as about 429 to 644 mAh / g in 60 to 90% CoO have.

따라서 본 발명의 일체형 전극은 활물질을 집전체에 직접 부착하여 안정된 사이클 특성을 보이고, 활물질 비율을 증가시킴으로써 용량의 획기적인 향상도 꾀할 수 있을 뿐만 아니라, 그 모양이 벌크 형태이므로 대형 배터리 적용에 매우 적 합한 새로운 구조의 전극이라고 할 수 있다.Therefore, the integrated electrode of the present invention can stably improve the capacity by directly attaching the active material to the current collector to exhibit stable cycle characteristics and increase the ratio of the active material. In addition, since the shape is a bulk shape, It can be said that the electrode has a new structure.

한편, 본 발명의 보호범위가 이상에서 명시적으로 설명한 실시례에 의해 제한되는 것은 아니다. 또한, 본 발명이 속하는 기술분야에서의 자명한 변경이나 치환으로 말미암아 본 발명의 보호범위가 제한될 수도 없음을 첨언한다.On the other hand, the scope of protection of the present invention is not limited by the embodiments explicitly described above. Further, it should be noted that the scope of protection of the present invention can not be limited by obvious changes or substitutions in the technical field to which the present invention belongs.

도 1은 본 발명에 따른 일체형 전극의 미세구조 단면도 및 충방전 모식도이다.1 is a cross-sectional view of a microstructure of a monolithic electrode according to the present invention and a schematic diagram of charge and discharge thereof.

도 2는 본 발명에 따라 제작된 일체형 전극의 미세구조 및 성분 분포도이다.2 is a microstructure and a component distribution diagram of the integral electrode manufactured according to the present invention.

도 3은 본 발명에 따른 일체형 전극의 용량과 종래 전극의 용량을 비교한 도면이다.FIG. 3 is a view showing a comparison between the capacity of the integrated electrode according to the present invention and the capacity of the conventional electrode.

도 4는 본 발명의 실시예에 따라 제작된 일체형 전극의 충방전 사이클 특성을 나타낸 도면이다. FIG. 4 is a diagram illustrating charge-discharge cycle characteristics of the integral electrode manufactured according to the embodiment of the present invention.

※ 첨부된 도면은 본 발명의 기술사상에 대한 이해를 위하여 참조로서 예시된 것임을 밝히며, 그것에 의해 본 발명의 권리범위가 제한되지는 아니한다.* The accompanying drawings illustrate examples of the present invention in order to facilitate understanding of the technical idea of the present invention, and thus the scope of the present invention is not limited thereto.

Claims (8)

리튬 이온 배터리용 음극 전극에 있어서,In a cathode electrode for a lithium ion battery, 집전체 금속과 활물질이, 독립된 층으로 구분되지 않고 일체로 혼합되어,The current collecting metal and the active material are integrally mixed without being divided into independent layers, 활물질 분자 표면에 집전체 금속 분자가 부착되어, 집전체 금속과 활물질이 일체로 형성되도록 하며, 상기 집전체 금속의 파우더와, 이 집전체 금속 파우더보다 파티클의 크기가 큰 활물질 파우더를 혼합하여 혼합 파우더를 형성하고, 이를 열처리를 통해 성형함으로써 일체형 전극을 형성하는 것을 특징으로 하는, 리튬 이온 배터리용 일체형 음극 전극.The current collector metal powder and the active material powder having a larger particle size than that of the current collector metal powder are mixed with each other to form a mixed powder, And forming the integrated electrode by heat treatment to form an integral electrode. 제 1 항에 있어서, 상기 집전체 금속은 구리이며, 상기 활물질은 금속 산화물인 것을 특징으로 하는, 리튬 이온 배터리용 일체형 음극 전극.The integrated negative electrode for a lithium ion battery according to claim 1, wherein the current collector metal is copper and the active material is a metal oxide. 제 2 항에 있어서, 상기 금속 산화물은, 코발트 산화물, 니켈 산화물, 구리 산화물, 철 산화물, 망간 산화물이 포함되는 전이 금속계 산화물 중에서 선택되는, 리튬 이온 배터리용 일체형 음극 전극.The integrated anode electrode for a lithium ion battery according to claim 2, wherein the metal oxide is selected from transition metal oxides including cobalt oxide, nickel oxide, copper oxide, iron oxide, and manganese oxide. 삭제delete 리튬 이온 배터리용 음극 전극 제조 방법에 있어서,A method of manufacturing a negative electrode for a lithium ion battery, (1) 집전체 금속 파우더와 활물질 파우더의 혼합 파우더를 회전시켜 슬러리 형태의 혼합물을 만드는 공정;(1) a step of rotating a mixed powder of a current collector metal powder and an active material powder to form a slurry-like mixture; (2) 상기 혼합물을 내열성 유리에 담아 40~150℃ 범위의 온도에서 완전 건조하는 공정;(2) completely drying the mixture at a temperature in the range of 40 to 150 DEG C in a heat resistant glass; (3) 건조된 혼합물을 분쇄한 후 몰드에 담아 50~500㎏/㎠ 범위의 압력을 가해 디스크 형태의 시편으로 성형하는 공정; 및(3) a step of pulverizing the dried mixture, molding the mixture into a disk shaped specimen by applying a pressure in the range of 50 to 500 kg / cm 2; And (4) 성형된 시편을 질소 또는 수소 기체 분위기에서 300~1000℃ 범위의 온도에서 열처리를 하는 공정;을 포함하며, 집전체 금속과 활물질이 독립된 층으로 구분되지 않고 일체로 혼합함으로써, 활물질 분자 표면에 집전체 금속 분자가 부착되어, 집전체 금속과 활물질이 일체로 전극을 형성하는 것을 특징으로 하는, 리튬 이온 배터리용 일체형 음극 전극 제조 방법.(4) a step of heat-treating the molded specimen in a nitrogen or hydrogen gas atmosphere at a temperature in the range of 300 to 1000 ° C, wherein the current collector metal and the active material are not separated into independent layers but are integrally mixed, And the collector metal and the active material form an electrode together with the collector metal and the active material. 제 5 항에 있어서, 상기 집전체 금속은 구리이며, 상기 활물질은 금속 산화물인, 리튬 이온 배터리용 일체형 음극 전극 제조 방법.6. The method according to claim 5, wherein the current collector metal is copper and the active material is a metal oxide. 제 6 항에 있어서, 상기 금속 산화물은, 코발트 산화물, 니켈 산화물, 구리 산화물, 철 산화물, 망간 산화물이 포함되는 전이 금속계 산화물 중에서 선택되는, 리튬 이온 배터리용 일체형 음극 전극 제조 방법.7. The method according to claim 6, wherein the metal oxide is selected from transition metal oxides including cobalt oxide, nickel oxide, copper oxide, iron oxide, and manganese oxide. 제 5 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 집전체 금속의 파우더의 크기는 상기 활물질 파우더의 크기보다 작은, 리튬 이온 배터리용 일체형 음극 전극 제조 방법.The method of any one of claims 5 to 7, wherein the powder of the current collector metal is smaller than the size of the active material powder.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11144708A (en) * 1997-11-04 1999-05-28 Tdk Corp Electrode structure for electrochemical element

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11144708A (en) * 1997-11-04 1999-05-28 Tdk Corp Electrode structure for electrochemical element

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020149679A1 (en) * 2019-01-16 2020-07-23 주식회사 엘지화학 Lithium secondary battery and method for manufacturing same

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