KR101595605B1

KR101595605B1 - 그래핀을 포함하는 이차전지용 슬러리 및 이를 포함하는 이차전지

Info

Publication number: KR101595605B1
Application number: KR1020120076896A
Authority: KR
Inventors: 오병훈; 김제영; 정동섭; 박수진; 김예리
Original assignee: 주식회사 엘지화학
Priority date: 2012-07-13
Filing date: 2012-07-13
Publication date: 2016-02-18
Also published as: KR20140008953A

Abstract

본 발명은 그래핀을 포함하는 이차전지용 슬러리 및 이를 포함하는 이차전지에 관한 것으로, 더욱 구체적으로 Li_xM_yO_z(M은 각각 독립적으로 Ti, Sn, Cu, Pb, Sb, Zn, Fe, In, Al 또는 Zr이고; x, y 및 z는 M의 산화수(oxidation number)에 따라 결정된다)를 포함하는 음극 활물질, 바인더 및 그래핀을 포함하는 도전제를 포함하는 이차전지용 슬러리에 관한 것이다.

Description

그래핀을 포함하는 이차전지용 슬러리 및 이를 포함하는 이차전지{Slurry comprising graphene for secondary battery and secondary battery comprising the same}

본 발명은 전기전도도 및 고율 특성이 향상된 그래핀을 포함하는 이차전지용 슬러리 및 이를 포함하는 이차전지에 관한 것이다.

최근, 휴대전화, 노트북 컴퓨터, 캠코더 등의 휴대용 기기의 발전에 따라 Ni-수소(Ni-MH) 이차전지나 리튬 이차전지 등의 소형 이차전지에 대한 수요가 높아지고 있다. 특히, 리튬과 비수 용매 전해액을 사용하는 리튬 이차 전지는 소형, 경량 및 고에너지 밀도의 전지를 실현할 수 있는 가능성이 높아 활발하게 개발되고 있다.

일반적으로 리튬 이차전지의 양극(cathode)재료로는 LiCoO₂, LiNiO₂, LiMn₂O₄ 등의 전이금속산화물이 사용되며, 음극(anode)재료로는 리튬(Lithium)금속 또는 탄소(Carbon)등이 사용되고, 두 전극 사이에 전해질로서 리튬이온이 함유되어 있는 유기용매를 사용하여 리튬 이차전지가 구성된다. 그러나, 금속리튬을 음극으로 이용한 리튬 이차전지는 충방전을 반복하는 경우에 수지상(dendrite)의 결정이 발생하기 쉽고, 이로 인한 단락 쇼트의 위험성이 크므로, 음극에 탄화 또는 흑연화된 탄소재료를 이용하고 리튬이온을 함유하는 비수용매를 전해질로 하는 리튬 이차전지가 실용화되고 있다. 즉, 음극에 탄소재료를 사용하여 충전시 리튬이온이 탄소 내로 흡장되고 방전시 방출되도록 함으로써 화학적으로 활성인 리튬이온을 제어하여 안정적으로 사용하는 것을 가능하게 한 것이다.

한편, 양극 슬러리와 음극 슬러리에는 활물질의 전기전도도를 향상시키기 위하여 도전제가 첨가되고 있다. 특히, 음극 활물질로 사용하는 리튬티탄산화물은 본질적으로 전기전도도가 낮으므로, 음극 슬러리에는 도전제가 필수적으로 첨가되고 있다. 도전제 중에서도, 음극 슬러리의 전기전도도를 증가시키기 위하여 종래 사용되는 도전제들은 음극 슬러리의 두께를 감소시키기 위하여 압축하는 과정에서 로딩 밀도를 크게 하지 못하는 문제가 있다.

따라서, 종래 사용되는 카본블랙과 흑연 입자 등을 대체할 수 있는 새로운 도전제를 사용하여 이차전지의 성능을 개선할 수 있는 기술이 필요한 실정이다.

본 발명은 그래핀을 포함하는 도전제를 사용하여 전기전도도 및 고율 특성이 향상된 이차전지용 슬러리를 제공한다.

본 발명은 Li_xM_yO_z(M은 각각 독립적으로 Ti, Sn, Cu, Pb, Sb, Zn, Fe, In, Al 또는 Zr이고; x, y 및 z는 M의 산화수(oxidation number)에 따라 결정된다)를 포함하는 음극 활물질, 바인더 및 그래핀을 포함하는 도전제를 포함하는 이차전지용 슬러리를 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 이차전지용 슬러리를 포함하는 음극 및 상기 음극을 포함하는 이차전지를 제공한다.

본 발명은 그래핀을 포함하는 도전제를 소량 포함하여 전기전도도 및 고율 특성을 향상시킬 수 있다.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명의 일실시예에 따른 이차전지용 슬러리는 그래핀을 포함하는 도전제를 소량 포함하여 전기전도도를 향상시킬 수 있고, 고율 특성(high rate capability)을 향상시킬 수 있다. 상기 이차전지용 슬러리에 포함되는 그래핀은 탄소 원자로 구성된 나노미터의 구조체, 즉 탄소화합물로써 판상구조의 흑연에서 흑연의 한층을 떼어낸 것을 그래핀(graphene)이라고 하며, 2 차원 물질(높이가 없음)이다. 그래핀의 주요 특성은 한 쌍의 전자가 탄소와 탄소 사이를 견고하게 연결시켜주는 동안 결합에 참여하지 않은 전자들이 그래핀 내에서 쉽게 움직일 수 있으므로, 그래핀은 실리콘에 비해 100배 이상 전자가 자유로이 이동할 수 있다. 또한, 벌집 형상으로 이루어져 물리적인 외부 충격을 잘 견딜 수 있다. 이는 그물을 구부리거나 당기면 모양은 변하지만 그물의 연결 상태는 변하지 않는 것과 마찬가지로 육각형 구조의 빈 공간이 완충 역할을 하기 때문이다. 강도는 강철보다 100배 강하고, 면적의 20%를 늘려도 구조가 파괴되지 않는다.

본 발명의 일실시예에 따른 이차전지용 슬러리에서 음극 활물질은 전술한 바와 같이 Li_xM_yO_z를 포함할 수 있으나, Li₄Ti₅O₁₂, LiTi₂O₄, Li₂TiO₃ 및 Li₂Ti₃O₇로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 리튬티탄산화물을 포함할 수 있다.

또한, 상기 리튬티탄산화물은 1차 입자가 응집된 2차 입자일 수 있고, 전술한 1차 입자는 리튬티탄산화물 원래 입자는 나타내며, 2차 입자는 이러한 1차 입자가 모여 덩어리를 이룬 것을 나타낸다. 이때, 상기 리튬티탄산화물의 내부 공극률은 5 내지 15%이고, 크기는 3 내지 8 ㎛일 수 있다.

상기 그래핀의 두께는 0.3 내지 10 ㎚이고, 그래핀의 길이는 1 내지 15 ㎛일 수 있다. 또한, 상기 그래핀의 종횡비(aspect ratio)는 100 - 50000일 수 있다. 상기 종횡비가 100 미만인 경우에는 그래핀 고유의 물성(예를 들어, 전기전도도)이 구현되지 않는 문제가 있고, 슬러리 제조시 그래핀이 응집되는 문제가 있다.

상기 그래핀은 상기 이차전지용 슬러리 총중량의 1 내지 5 중량%로 포함될 수 있다. 상기 그래핀이 1 중량% 미만으로 포함되는 경우에는 이차전지의 전기전도도 및 고율 특성이 향상되지 않는 문제가 있고, 5 중량%를 초과하는 경우에는 슬러리 점도가 높아져 점도를 조절하기 위해 추가로 첨가제를 사용하여야 하는 문제가 있다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 이차전지용 슬러리에서, 상기 음극 활물질은 그래핀이 코팅될 수 있다. 이는 그래핀을 도전제로 사용할 시 음극 활물질 표면에 도전제가 고르게 분포하지 않아 그래핀을 사용함으로써 나타나는 효과가 미미할 수 있는 점을 보완하기 위한 것이다. 따라서, 음극 활물질에 그래핀을 미리 코팅시켜 음극 활물질 표면에 도전제가 고르게 분포되지 않아도 전기전도도 향상 및 고율 특성을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명은 상기 이차전지용 슬러리가 집전체에 도포된 이차전지용 음극을 제공한다.

본 발명의 일실시예에 따른 음극은 음극 활물질, 도전제 및 바인더를 용매에 혼합하고 교반하여 제조된 슬러리를 음극 집전체 상에 도포한 후 건조 및 프레싱하여 제조될 수 있다.

또한, 본 발명은 양극; 분리막; 상기 음극; 및 전해질을 포함하는 이차전지를 제공한다.

양극 또한, 전술한 바와 같이 양극 집전체 상에 양극 활물질, 도전제 및 바인더를 포함하는 슬러리를 상기 음극의 제조방법과 동일한 방법을 사용하여 제조될 수 있고, 필요에 따라서는 상기 슬러리에 충진제를 더 포함할 수 있다.

상기 양극 집전체는 일반적으로 3 - 50 ㎛의 두께로 만든다. 이러한 양극 집전체는, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 높은 도전성을 가지는 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 스테인레스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 또는 알루미늄이나 스테리인레스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면처리한 것 등이 사용될 수 있다. 집전체는 그것의 표면에 미세한 요철을 형성하여 양극 활물질의 접착력을 높일 수도 있으며, 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태가 가능하다.

상기 양극 활물질은 예를 들어, 리튬 코발트 산화물(LiCoO₂), 리튬 니켈 산화물(LiNiO₂) 등의 층상 화합물이나 1 또는 그 이상의 전이금속으로 치환된 화합물; 화학식 Li₁ ₊ _xMn₂ _- _xO₄(여기서, x는 0 - 0.33임), LiMnO₃, LiMn₂O₃, LiMnO₂ 등의 리튬 망간 산화물; 리튬 동 산화물(Li₂CuO₂); LiV₃O₈, LiFe₃O₄, V₂O₅, Cu₂V₂O₇ 등의 바나듐 산화물; 화학식 LiNi₁ _- _xM_xO₂ (여기서, M = Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B 또는 Ga 이고, x = 0.01 - 0.3임)으로 표현되는 Ni 사이트형 리튬 니켈 산화물; 화학식 LiMn₂ _- _xM_xO₂ (여기서, M = Co, Ni, Fe, Cr, Zn 또는 Ta 이고, x= 0.01 - 0.1임) 또는 Li₂Mn₃MO₈ (여기서, M = Fe, Co, Ni, Cu 또는 Zn임)으로 표현되는 리튬 망간 복합 산화물; 화학식의 Li 일부가 알칼리토금속 이온으로 치환된 LiMn₂O₄; 디설파이드 화합물; Fe₂(MoO₄)₃ 등을 사용할 수 있으나 바람직하게는 LiNi_xMn₂ _- _xO₄(0.01≤x≤0.6)을 사용할 수 있고 , 더욱 바람직하게는 LiNi₀ _.5Mn₁ _.5O₄ 또는 LiNi₀ _.4Mn₁ _.6O₄을 사용할 수 있다. 즉, 본 발명에서, 음극 활물질의 높은 전위로 인하여 상대적으로 고전위를 가지는 LiNi_xMn_2-xO₄(x = 0.01 - 0.6임)의 스피넬 리튬 망간 복합 산화물을 양극 활물질로 사용하는 것이 바람직하다.

상기 도전제는 전술한 그래핀 이외의 물질을 추가로 포함할 수 있다. 이러한 물질은 음극 활물질을 포함한 음극 슬러리 중량을 기준으로 1 내지 20 중량%로 첨가될 수 있으며, 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; 불화 카본, 알루미늄, 니켈 분말 등의 금속 분말; 산화아연, 티탄산 칼륨 등의 도전성 위스키; 산화 티탄 등의 도전성 금속 산화물; 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 소재 등이 사용될 수 있다.

상기 용매로는 N-메틸-2-피롤리돈, 아세톤, 물 등을 사용할 수 있다.

상기 바인더는 활물질과 도전제 등의 결합과 집전체에 대한 결합에 조력하는 성분으로서, 통상적으로 양극 활물질을 포함하는 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 내지 50 중량%로 첨가된다. 이러한 바인더의 예로는, 폴리불화비닐리덴(PVdF), 폴리비닐알코올, 카르복시메틸셀룰로오스(CMC), 전분, 히드록시프로필셀룰로오스, 재생 셀룰로오스, 폴리비닐피롤리돈, 테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌-디엔 테르 폴리머(EPDM), 술폰화 EPDM, 스티렌 브티렌 고무, 불소 고무, 다양한 공중합제 등을 들 수 있다.

상기 충진제는 양극의 팽창을 억제하는 성분으로서 선택적으로 사용되며, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 섬유상 재료라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 올리핀계 중합제; 유리섬유, 탄소섬유 등의 섬유상 물질이 사용된다.

상기 음극 집전체는 일반적으로 3 - 50 ㎛의 두께로 만들어진다. 이러한 음극 집전체는, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 구리, 스테인레스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 구리나 스테인레스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면처리한 것, 알루미늄-카드뮴 합금 등이 사용될 수 있다. 또한, 양극 집전체와 마찬가지로, 표면에 미세한 요철을 형성하여 음극 활물질의 결합력을 강화시킬 수도 있으며, 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태로 사용될 수 있다.

상기 음극 활물질은, 예를 들어, 앞서 정의한 물질을 사용할 수 있지만, 추가로 난흑연화 탄소, 흑연계 탄소 등의 탄소; Li_xFe₂O₃(0≤x≤1), Li_xWO₂(0≤x≤1), Sn_xMe_1-xMe'_yO_z(Me: Mn, Fe, Pb, Ge; Me': Al, B, P, Si, 주기율표의 1족, 2족, 3족 원소, 할로겐; 0<x≤1; 1≤y≤3; 1≤z≤8) 등의 금속 복합 산화물; 리튬 금속; 리튬 합금; 규소계 합금; 주석계 합금; SnO, SnO₂, PbO, PbO₂, Pb₂O₃, Pb₃O₄, Sb₂O₃, Sb₂O₄, Sb₂O₅, GeO, GeO₂, Bi₂O₃, Bi₂O₄, and Bi₂O₅ 등의 금속 산화물; 폴리아세틸렌 등의 도전성 고분자; Li-Co-Ni 계 재료;를 포함할 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 이차전지는 양극과 음극 사이에 분리막이 개재된 구조의 전극조립체에 리튬염 함유 전해액이 함침되어 있는 구조로 이루어질 수 있고, 리튬 이차전지일 수 있다.

상기 분리막은 양극과 음극 사이에 개재되며, 높은 이온 투과도와 기계적 강도를 가지는 절연성의 얇은 박막이 사용된다. 분리막의 기공 직경은 일반적으로 0.01 - 10 ㎛이고, 두께는 일반적으로 5 - 300 ㎛이다. 이러한 분리막으로는, 예를 들어, 내화학성 및 소수성의 폴리프로필렌 등의 올레핀계 폴리머; 유리섬유 또는 폴리에틸렌 등으로 만들어진 시트나 부직포 또는 폴리올레핀계 분리막 표면에 산화물이 코팅된 시트 등이 사용된다. 전해질로서 폴리머 등의 고체 전해질이 사용되는 경우에는 고체 전해질이 분리막을 겸할 수도 있다.

상기 리튬염 함유 전해액은 전해액과 리튬염으로 이루어져 있으며, 상기 전해액으로는 비수계 유기용매, 유기 고체 전해질, 무기 고체 전해질 등이 사용되지만 이들만으로 한정되는 것은 아니다.

상기 비수계 유기용매로는, 예를 들어, N-메틸-2-피롤리돈, 프로필렌 카르보네이트, 에틸렌 카르보네이트, 부틸렌 카르보네이트, 디메틸 카르보네이트, 디에틸 카르보네이트, 감마-부틸로락톤, 1,2-디메톡시 에탄, 테트라히드록시 프랑(franc), 2-메틸 테트라하이드로퓨란, 디메틸술폭시드, 1,3-디옥소런, 포름아미드, 디메틸포름아미드, 디옥소런, 아세토니트릴, 니트로메탄, 포름산 메틸, 초산메틸, 인산 트리에스테르, 트리메톡시 메탄, 디옥소런 유도체, 설포란, 메틸 설포란, 1,3-디메틸-2-이미다졸리디논, 프로필렌 카르보네이트 유도체, 테트라하이드로퓨란 유도체, 에테르, 피로피온산 메틸, 프로피온산 에틸 등의 비양자성 유기용매가 사용될 수 있다.

상기 유기 고체 전해질로는, 예를 들어, 폴리에틸렌 유도체, 폴리에틸렌 옥사이드 유도체, 폴리프로필렌 옥사이드 유도체, 인산 에스테르 폴리머, 폴리 에지테이션 리신(agitation lysine), 폴리에스테르 술파이드, 폴리비닐 알코올, 폴리 불화 비닐리덴, 이온성 해리기를 포함하는 중합제 등이 사용될 수 있다.

상기 무기 고체 전해질로는, 예를 들어, Li₃N, LiI, Li₅NI₂, Li₃N-LiI-LiOH, LiSiO₄, LiSiO₄-LiI-LiOH, Li₂SiS₃, Li₄SiO₄, Li₄SiO₄-LiI-LiOH, Li₃PO₄-Li₂S-SiS₂ 등의 Li의 질화물, 할로겐화물, 황산염 등이 사용될 수 있다.

상기 리튬염은 상기 비수계 전해질에 용해되기 좋은 물질로서, 예를 들어, LiCl, LiBr, LiI, LiClO₄, LiBF₄, LiB₁₀Cl₁₀, LiPF₆, LiCF₃SO₃, LiCF₃CO₂, LiAsF₆, LiSbF₆, LiAlCl₄, CH₃SO₃Li, (CF₃SO₂)₂NLi, 클로로 보란 리튬, 저급 지방족 카르본산 리튬, 4 페닐 붕산 리튬, 이미드 등이 사용될 수 있다.

또한, 전해액에는 충방전 특성, 난연성 등의 개선을 목적으로, 예를 들어, 피리딘, 트리에틸포스파이트, 트리에탄올아민, 환상 에테르, 에틸렌 디아민, n-글라임(glyme), 헥사 인산 트리 아미드, 니트로벤젠 유도체, 유황, 퀴논 이민 염료, N-치환 옥사졸리디논, N,N-치환 이미다졸리딘, 에틸렌 글리콜 디알킬 에테르, 암모늄염, 피롤, 2-메톡시 에탄올, 삼염화 알루미늄 등이 첨가될 수도 있다. 경우에 따라서는, 불연성을 부여하기 위하여, 사염화탄소, 삼불화에틸렌 등의 할로겐 함유 용매를 더 포함시킬 수도 있고, 고온 보존 특성을 향상시키기 위하여 이산화탄산 가스를 더 포함시킬 수도 있으며, FEC(Fluoro-Ethylene Carbonate), PRS(Propene sultone) 등을 더 포함시킬 수 있다.

하나의 바람직한 예에서, LiPF₆, LiClO₄, LiBF₄, LiN(SO₂CF₃)₂ 등의 리튬염을, 고유전성 용매인 EC 또는 PC의 환형 카보네이트와 저점도 용매인 DEC, DMC 또는 EMC의 선형 카보네이트의 혼합 용매에 첨가하여 리튬염 함유 비수계 전해질을 제조할 수 있다.

이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시예들은 여러가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기에서 상술하는 실시예들에 한정되는 것은 아니다.

실시예 1: 이차전지용 슬러리 제조 1

음극 활물질로 Li₄Ti₅O₁₂, 바인더로 PVdF 및 도전제로 그래핀을 86:10:4의 중량비로 혼합한 후 용매로 N-메틸-2-피롤리돈에 혼합하여 이차전지용 슬러리를 제조하였다. 이때, 상기 그래핀의 두께는 3 ㎚였고, 길이는 10 ㎛였다.

실시예 2: 이차전지용 슬러리 제조 2

음극 활물질, 바인더 및 도전제를 88:10:2의 중량비로 혼합한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 이차전지용 슬러리를 제조하였다.

비교예 1:

음극 활물질로 Li₄Ti₅O₁₂, 바인더로 PVdF 및 도전제로 카본블랙(Super P)을 86:10:4의 중량비로 혼합한 후 용매로 N-메틸-2-피롤리돈에 혼합하여 이차전지용 슬러리를 제조하였다.

실시예 3 내지 4 및 비교예 2: 이차전지의 제조

상기 실시예 1 내지 2 및 비교예 1에서 제조된 이차전지용 슬리리를 각각 구리 집전체의 일면에 65 ㎛의 두께로 코팅하고, 건조 및 압연한 후 일정 크기로 펀칭(pouching)하여 음극을 제조하였다.

에틸렌카보네이트 및 디에틸카보네이트를 30:70의 부피비로 혼합하여 제조된 비수전해액 용매에 LiPF₆를 첨가하여 1M의 LiPF₆ 비수전해액을 제조하였다.

상대 전극(counter electrode)으로 리튬 금속 호일(foil)을 사용하였으며, 양 전극 사이에 폴리올레핀 분리막을 개재시킨 후 상기 전해액을 주입하여 코인형 이차전지를 제조하였다.

하기 표 1은 이차전지용 슬러리의 조성을 나타내고, 전기전도도 및 고율 특성 결과를 나타낸 것이다.

예	슬러리 조성 (활물질:바인더:도전제)	전기전도도 (mS/㎝)	고율 특성 (10C/0.1C, %)
실시예 3	86:10:4	0.85	78
실시예 4	88:10:2	0.65	70
비교예 2	86:10:4	0.45	68

실험예 1: 전기전도도 측정 및 고율 특성 분석

실시예 3 내지 4 및 비교예 2에서 제조된 이차전지의 음극을 4 Point-Probe를 이용하여 전기전도도를 측정하였다.

상기 표 1을 참조하면, 이차전지용 슬러리에 그래핀을 포함하는 본 발명에 따른 실시예 3 내지 4는 도전제로 카본블랙을 사용한 비교예 2와 비교해보면, 전기전도도가 증가한 것을 알 수 있다. 이는 도전제 자체의 전기전도도 차이와 음극 활물질과 도전제의 접촉 형태에 따른 결과로 분석되므로, 점형의 도전제인 카본 블랙보다 선형의 그래핀이 더욱 유용한 것을 알 수 있다.

또한, 고율 특성 분석을 위해 실시예 3 내지 4 및 비교예 2에서 제조된 이차전지의 충방전 밀도를 각각 0.1, 0.2, 0.5, 1, 0.2, 2, 0.2, 5, 0.2, 10C로 순차적으로 진행하였으며, 이때 충전 종지 전압은 1.0V이고, 방전 종지 전압은 2.5V로 설정하였다. 상기 고율 특성은 10C에서의 용량을 측정하여 0.1C에서의 용량 대비 백분율 값으로 나타낸 것이다

이차전지용 슬러리에 그래핀을 포함하는 본 발명에 따른 실시예 3 내지 4는 도전제로 카본블랙을 사용한 비교예 2에 비해 고율 특성이 증가한 것을 알 수 있다. 또한, 실시예 2는 비교예 2에 비해 도전제의 함량을 적게 하더라도 전기전도도 및 고율 특성이 증가한 것을 알 수 있다.

Claims

리튬티탄산화물 Li₄Ti₅O₁₂을 포함하는 음극 활물질, 바인더 및 그래핀을 포함하는 도전제를 포함하고,
상기 리튬티탄산화물은 둘 이상의 1차 입자가 응집된 2차 입자이며,
상기 음극 활물질은 그래핀이 코팅된 것이고,
상기 그래핀의 형상은 선형이며, 상기 그래핀의 종횡비(aspect ratio)는 100 - 50000인 이차전지용 슬러리.
삭제
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 리튬티탄산화물의 내부 공극률이 5 내지 15%이고, 리튬티탄산화물의 평균 입경(D₅₀)은 3 내지 8 ㎛인 것을 특징으로 하는 이차전지용 슬러리.
청구항 1에 있어서,
상기 그래핀의 두께는 0.3 내지 10 ㎚이고, 그래핀의 길이는 1 내지 15 ㎛인 것을 특징으로 하는 이차전지용 슬러리.
삭제
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 그래핀은 상기 이차전지용 슬러리 총중량의 1 내지 5 중량%로 포함된 것을 특징으로 하는 이차전지용 슬러리.
삭제
청구항 1, 4, 5 및 8 중 어느 한 항의 이차전지용 슬러리가 집전체에 도포된 이차전지용 음극.
양극; 분리막; 청구항 10의 음극; 및 전해질을 포함하는 이차전지.