KR101613281B1 - 전극조립체의 제조방법, 그 전극조립체 및 이를 포함하는 이차전지 - Google Patents

전극조립체의 제조방법, 그 전극조립체 및 이를 포함하는 이차전지 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전극조립체의 제조방법, 그 전극조립체 및 이를 포함하는 이차전지에 관한 것이다. 본 발명의 일 측면에 따라, 제 1 전극활물질을 포함하는 제 1 전극을 형성하는 단계; 제 2 전극활물질을 포함하는 제 2 전극을 형성하는 단계; 일면에 제 1 전극활물질층을 포함하고 타면에 제 2 전극활물질층을 포함하는 다공성 분리막을 형성하는 단계; 및 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 상기 다공성 분리막을 각각 동일한 전극활물질이 마주보도록 개재하고 압연함으로써 전극조립체를 형성하는 단계를 포함하는 전극조립체의 제조방법이 제공된다. 본 발명의 방법에 따르면, 공정의 간편성 및 양 전극과 그 사이의 분리막의 결합력을 유지하면서 전지의 출력 성능이 크게 개선된 전극조립체 및 이를 포함하는 이차전지를 수득할 수 있다.

Description

전극조립체의 제조방법, 그 전극조립체 및 이를 포함하는 이차전지{Method for preparing electrode assembly, electrode assembly therefrom, and secondary battery comprising the same}
본 발명은 전극조립체의 제조방법, 그 전극조립체 및 이를 포함하는 이차전지에 관한 것이다.
최근 에너지 저장 기술에 대한 관심이 갈수록 높아지고 있다. 휴대폰, 캠코더 및 노트북 PC, 나아가서는 전기 자동차의 에너지까지 적용분야가 확대되면서 전기화학소자의 연구와 개발에 대한 노력이 점점 구체화되고 있다. 전기화학소자는 이러한 측면에서 가장 주목받고 있는 분야이고 그 중에서도 충방전이 가능한 이차전지의 개발은 관심의 초점이 되고 있다.
이차전지는 지속적인 연구에 의해 전극활물질로서 그의 여러 성능, 특히 출력이 크게 개선된 것들이 개발되어 왔다. 그러나, 이러한 전극활물질들로는 여전히 부족한 출력을 나타내고 있다. 또한, 상기 전극활물질을 포함하는 전극을 분리막에 결합시키기 위해서는 바인더층이 필요한 데, 이러한 바인더층은 양 전극 사이의 전이이온의 전달을 방해하게 되어 전지의 출력을 크게 감소시키는 결과를 가져왔다.
따라서, 더욱 우수한 출력, 특히 순간적인 파워가 요구되는 이차전지용 전극조립체 및 이를 포함하는 이차전지에 대해 여전히 요구되고 있다.
따라서, 본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것이며, 전극조립체 내의 양쪽 전극활물질들이 이들 사이의 분리막을 통하여 전이이온의 전달을 용이하게 하도록 바인더층 없이 조립함으로써 전극조립체 및 이를 포함하는 이차전지의 출력을 최대로 증가시키는 데 목적이 있다.
상기 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따라, 제 1 전극활물질을 포함하는 제 1 전극을 형성하는 단계; 제 2 전극활물질을 포함하는 제 2 전극을 형성하는 단계; 일면에 제 1 전극활물질층을 포함하고 타면에 제 2 전극활물질층을 포함하는 다공성 분리막을 형성하는 단계; 및 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 각각 동일한 전극활물질층이 마주보도록 상기 다공성 분리막을 개재하고 압연하는 단계를 포함하는 전극조립체의 제조방법이 제공된다.
본 발명의 방법에 따르면, 공정의 간편성 및 양 전극과 그 사이의 분리막의 결합력을 유지하면서 전지의 출력 성능이 크게 개선된 전극조립체 및 이를 포함하는 이차전지를 수득할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극조립체의 제조방법을 개략적으로 도시한 공정 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극활물질이 각각 도포된 상태의 양 전극 및 분리막을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극조립체의 압연 공정을 개략적으로 도시한 단면도이다.
이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어 또는 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예에 기재된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 본 발명에 따른 전극조립체의 제조방법을 개략적으로 도시한 공정 흐름도이다. 도 1을 참고하면, 본 발명의 일 측면에 따라, 전극조립체의 제조방법은 패턴화된 제 1 전극의 형성 단계(S1), 제 2 전극의 형성 단계(S2), 분리막의 형성 단계(S3) 및 전극조립체의 형성 단계(S4)를 포함한다.
S1 단계에서, 제 1 전극활물질층을 포함하는 제 1 전극을 형성한다.
제 1 전극은 당업계에 통상적으로 사용되는 방법을 사용하여 제조될 수 있다. 예를 들면, 바인더가 용매에 용해된 바인더 용액에 전극활물질을 분산시킨 슬러리를 집전체 상에 도포하고, 상기 용매를 제거함으로써 전극활물질층이 형성된 전극을 제조한다. 예컨대, 슬러리의 형성, 슬러리의 도포 및 전극활물질층의 형성과 같은 과정을 포함한다.
슬러리의 형성은 바인더 용액에 전극활물질을 분산시킴으로써 달성된다. 즉, 원하는 전극활물질에 대해 적합한 바인더를 선택하고 이 바인더를 또한 적합한 용매에 투입하여 용해시켜 바인더 용액을 생성시킨다. 그 다음, 생성된 바인더 용액에 상기 원하는 전극활물질을 첨가하고, 이 혼합물은 다시 믹서를 사용하는 교반 등의 방법에 의해 상기 전극활물질을 바인더 용액에 균일하게 분산시켜 슬러리를 제조한다.
전극활물질(즉, 양극활물질 및 음극활물질) 및 집전체(즉, 양극 집전체 및 음극 집전체)는 특별히 제한되지 않으며, 이들은 당업계에 알려진 통상적인 방법 또는 그의 변형된 방법에 따라 준비할 수 있다. 전극활물질은 통상적으로 입자 형태를 취할 수 있다.
상기 양극활물질은 리튬 코발트 산화물(LiCoO2), 리튬 니켈 산화물(LiNiO2) 등의 층상 화합물 또는 1종 이상의 전이금속으로 치환된 화합물; 화학식 Li1 + xMn2 -xO4(여기서, x 는 0 내지 0.33임), LiMnO3, LiMn2O3, LiMnO2 등의 리튬망간 산화물(LiMnO2); 리튬구리 산화물(Li2CuO2); LiV3O8, LiFe3O4, V2O5, Cu2V2O7 등의 바나듐 산화물; 화학식 LiNi1 - xMxO2(여기서, M = Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B 또는 Ga이고, x = 0.01 내지 0.3임)으로 표현되는 니켈사이트형 리튬 니켈 산화물(lithiated nickel oxide); 화학식 LiMn2 - xMxO2(여기서, M = Co, Ni, Fe, Cr, Zn 또는 Ta이고, x = 0.01 내지 0.1임) 또는 Li2Mn3MO8(여기서, M = Fe, Co, Ni, Cu 또는 Zn임)로 표현되는 리튬망간 복합 산화물; 화학식의 리튬 일부가 알칼리토금속 이온으로 치환된 LiMn2O4; 디설파이드 화합물; Fe2(MoO4)3 또는 이들의 조합에 의해 형성되는 복합 산화물 등과 같이 리튬 흡착 물질(lithium intercalation material)을 주성분으로 하며, 상기와 같은 종류들이 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
상기 양극 집전체는 예컨대 약 3 내지 약 500 ㎛의 두께를 갖는다. 이러한 양극 집전체는, 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 스테인리스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 또는 알루미늄이나 스테인리스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면처리한 것 등이 사용될 수 있다. 집전체는 그것의 표면에 미세한 요철을 형성하여 양극활물질의 접착력을 높일 수도 있으며, 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태가 가능하다.
상기 양극활물질에는 도전재가 추가로 혼합될 수 있다. 이러한 도전재는 예컨대 양극활물질을 포함한 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 내지 50 중량%로 첨가된다. 이러한 도전재는 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 높은 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 천연 흑연, 인조 흑연 등의 흑연; 카본블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 채널 블랙, 퍼네이스 블랙, 램프 블랙, 서머 블랙 등의 카본블랙; 탄소 섬유, 금속 섬유 등의 도전성 섬유; 불화 카본, 알루미늄, 니켈 분말 등의 금속 분말; 산화아연, 티탄산칼륨 등의 도전성 위스키; 산화 티탄 등의 도전성 산화물; 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 소재 등이 사용될 수 있다.
상기 바인더는 양극활물질과 도전재 등의 결합과 집전체에 대한 결합에 조력하는 성분으로서, 예를 들어 양극활물질을 포함하는 혼합물 전체 중량을 기준으로 약 1 내지 약 50 중량%로 첨가된다. 이러한 바인더의 예로는, 폴리불화비닐리덴, 폴리비닐알코올, 카르복시메틸셀룰로우즈(CMC), 전분, 히드록시프로필셀룰로우즈, 재생 셀룰로우즈, 폴리비닐피롤리돈, 테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌-디엔 테르 폴리머(EPDM), 술폰화 EPDM, 스티렌 브티렌 고무, 불소 고무, 다양한 공중합체 등을 들 수 있다.
상기 용매의 비제한적인 예로는 아세톤(acetone), 테트라하이드로퓨란(tetrahydrofuran), 메틸렌클로라이드(methylene chloride), 클로로포름(chloroform), 디메틸포름아미드(dimethylformamide), N-메틸-2-피롤리돈(N-methyl-2-pyrrolidone, NMP), 시클로헥산(cyclohexane), 물 또는 이들의 혼합체 등이 있다. 이러한 용매들은 집전체 표면에 대해 소망하는 수준으로 슬러리 도포 층이 만들어질 수 있도록 적정한 수준의 점도를 제공한다.
또한, 음극은 음극 집전체 상에 음극활물질을 도포 및 건조하여 제작되며, 필요에 따라, 앞서 본원에서 양극에 관하여 설명한 도전재, 바인더, 용매 등과 같은 성분들이 더 포함될 수 있다.
상기 음극 집전체는 예컨대 약 3 내지 약 500 ㎛의 두께를 갖는다. 이러한 음극 집전체는, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 구리, 스테인리스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 구리나 스테인리스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면처리한 것, 알루미늄-카드뮴 합금 등이 사용될 수 있다. 또한, 양극 집전체와 마찬가지로, 표면에 미세한 요철을 형성하여 음극활물질의 결합력을 강화시킬 수도 있으며, 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태로 사용될 수 있다.
상기 음극활물질은 예컨대 난흑연화 탄소, 흑연계 탄소 등의 탄소; LixFe2O3(0=x=1), LixWO2(0=x=1), SnxMe1 -xMe'yOz(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)의 금속 복합 산화물; 리튬 금속; 리튬 합금; 규소계 합금; 주석계 합금; SnO, SnO2, PbO, PbO2, Pb2O3, Pb3O4, Sb2O3, Sb2O4, Sb2O5, GeO, GeO2, Bi2O3, Bi2O4, Bi2O5 등의 산화물; 폴리아세틸렌 등의 도전성 고분자; Li-Co-Ni계 재료 등을 사용할 수 있다.
슬러리의 도포는 슬롯 다이 코팅, 슬라이드 코팅, 커튼 코팅 등 다양한 방법을 이용하여 연속적으로 또는 비연속적으로 수행할 수 있다. 특히, 생산성 측면에서 도포는 연속적으로 또는 동시에 개별적으로 수행하는 것이 바람직하다.
전극활물질층의 형성은 상기 도포된 슬러리로부터 용매를 제거하는 단계를 포함한다. 용매는 건조시킴으로써 제거될 수 있다. 집전체 위에 도포된 슬러리는 건조기 등을 사용함으로써 건조시켜 용매를 제거하여 전극을 수득한다.
S2 단계에서, 제 2 전극활물질층을 포함하는 제 2 전극을 형성한다.
이 단계는 상기 제 1 전극활물질층과 다른 성분을 사용하는 것을 제외하고는, 상기 S1 단계와 유사하거나 동일한 공정 절차를 사용할 수 있다. 즉, 상기 제 1 전극활물질층이 양극활물질을 포함하는 경우, 제 2 전극활물질층은 음극활물질을 포함할 수 있다. 반대로, 상기 제 1 전극활물질층이 음극활물질을 포함하는 경우, 제 2 전극활물질층은 양극활물질을 포함할 수 있다.
S2 단계에서 사용되는 전극활물질, 바인더, 용매 및/또는 도전제는 상기 S1 단계에서 예시된 것들을 선택하여 사용할 수 있다.
상기 S1 단계 및 S2 단계는 별도의 슬러리 및 전극활물질을 제조하는 각 단계로서 제 1 전극활물질층 및 제 2 전극활물질층을 제조할 수 있으며, 그 순서는 중요하지 않다. 즉, 상기 S1 단계 및 S2 단계의 순서는 바뀔 수 있다.
S1 단계와 S2 단계의 순서와 관계없이, 제 2 전극활물질층은 궁극적으로 제 1 전극활물질층과 서로 마주보고 위치한다.
S3 단계에서, 일면에 제 1 전극활물질층을 포함하고 타면에 제 2 전극활물질층을 포함하는 다공성 분리막을 형성한다.
상기 제 1 전극활물질층 및 제 2 전극활물질층은 앞서 본원에서 S1 단계 및 S2 단계에서 기재된 바와 같다.
다공성 분리막은 당업계에 통상적으로 제조될 수 있으며, 그 비제한적인 예로는 폴리에틸렌(polyethylene), 폴리프로필렌(polypropylene), 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethyleneterephthalate), 폴리부틸렌테레프탈레이트(polybutyleneterephthalate), 폴리에스테르(polyester), 폴리아세탈(polyacetal), 폴리아미드(polyamide), 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리이미드(polyimide), 폴리에테르에테르케톤(polyetheretherketone), 폴리아릴에테르케톤(polyaryletherketone), 폴리에테르이미드(polyetherimide), 폴리아미드이미드(polyamideimide), 폴리벤지미다졸(polybenzimidazole), 폴리에테르설폰(polyethersulfone), 폴리페닐렌옥사이드(polyphenyleneoxide), 사이클릭 올레핀 고폴리머(cyclic olefin copolymer), 폴리페닐렌설파이드(polyphenylenesulfide) 및 폴리에틸렌나프탈렌(polyethylenenaphthalene)으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나의 고분자 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물로 형성된 고분자막 또는 이들의 다중막, 직포 또는 부직포일 수 있지만 이에 국한되지 않는다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극활물질이 각각 도포된 상태의 양 전극 및 분리막을 개략적으로 도시한 단면도이다. 도 2를 참고하면 다음과 같다.
상기 제 1 전극활물질층은 제 1 전극(집전체) 및 다공성 분리막에 동시에 또는 순차적으로 형성될 수 있다. 또한, 상기 제 2 전극활물질층은 제 2 전극(집전체) 및 다공성 분리막에 동시에 또는 순차적으로 형성될 수 있다. 다르게는, 상기 제 1 전극활물질층 및 제 2 전극활물질층은 동시에 또는 순차적으로 형성될 수 있다.
상기 제 1 전극, 제 2 전극 및 다공성 분리막의 제 1 전극활물질층 또는 제 2 전극활물질층의 적재 함량은 각각 독립적으로 전극조립체 내 제 1 전극활물질층 또는 제 2 전극활물질층의 전체 함량을 기준으로 약 10 내지 약 50%, 또는 약 15 내지 약 35%일 수 있다. 상기 적재 함량이 전술된 범위에 속하는 경우, 전극과 분리막 사이의 접착력, 특히 전극활물질층과 분리막 사이의 접착력이 우수하게 나타난다.
S4 단계에서, 상기 S1 및/또는 S2 단계에서 형성된 제 1 전극과 제 2 전극 사이에 S3 단계에서 형성된 다공성 분리막을 개재하고 압연함으로써 전극조립체를 형성한다. 여기서, 상기 다공성 분리막은 그의 양면을 각각 양 전극의 전극활물질층과 동일한 전극활물질층이 마주보도록 양 전극 사이에 개재하는 것을 특징으로 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극조립체의 압연 공정을 개략적으로 도시한 단면도이다. 도 3을 참고하면 다음과 같다.
상기 전극조립체의 형성 단계에서, 압연 온도가 약 90 내지 약 130℃, 또는 약 100 내지 약 125℃일 수 있다. 상기 압연 온도가 전술된 범위에 속하는 경우, 전극과 분리막 사이의 접착력, 특히 전극활물질층과 분리막 사이의 접착력이 우수하게 나타난다. 하지만, 상기 압연 온도가 130℃를 초과하는 경우, 바인더가 가열하는 표면으로부터 먼 방향으로 덩어리(aggregation)를 형성하는 경향을 가지고 이로 인해 전극과 분리막 사이의 접착력이 크게 감소되고, 더욱이 분리막의 변형을 초래할 수 있다. 반면, 상기 압연 온도가 90℃ 미만인 경우, 전극과 분리막 사이의 접착력이 원하는 수준으로 달성되지 못한다.
상기 전극조립체의 형성 단계에서, 압연시 압력 및 시간이 각각 약 1 내지 약 3톤, 또는 약 1.5 내지 약 2톤, 및 약 1 내지 약 3분, 또는 약 1.5 내지 약 2.5분 일 수 있다. 상기 압연시 압력 및 시간이 전술된 범위에 속하는 경우, 전극과 분리막 사이의 접착력, 특히 전극활물질층과 분리막 사이의 접착력이 우수하게 나타난다. 하지만, 상기 압연시 압력이 3톤을 초과하는 경우, 분리막의 찢김과 같은 손상을 초래할 수 있고, 압연시 시간이 3분을 초과하면, 분리막의 구조적 변형을 야기시킬 수 있다. 반면, 상기 압연시 압력이 1톤 미만이거나 압연시 시간이 1분 미만인 경우, 전극과 분리막 사이의 접착력이 원하는 수준으로 달성되지 못한다.
이와 같이, 본 발명의 일 측면에 따라 제조된 전극조립체는 전극과 분리막 사이에 별도의 바인더층을 개재하지 않고서 접착할 수 있으며, 이로 인해 조립된 전극조립체는 전극과 분리막 사이에 바인더층이 존재하지 않으므로 전이이온의 전달 또는 확산 경로(diffusion path)가 효과적으로 개선될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따라, 전술된 전극조립체를 포함하는 이차전지, 특히 리튬 이차전지를 제조할 수 있다.
본 발명의 이차전지에서 사용될 수 있는 전해액은 A+B-와 같은 구조의 염으로서, A+는 Li+, Na+, K+와 같은 알칼리 금속 양이온 또는 이들의 조합으로 이루어진 이온을 포함하고 B-는 PF6 -, BF4 -, Cl-, Br-, I-, ClO4 -, AsF6 -, CH3CO2 -, CF3SO3 -, N(CF3SO2)2 -, C(CF2SO2)3 -와 같은 음이온 또는 이들의 조합으로 이루어진 이온을 포함하는 염이 프로필렌 카보네이트(PC), 에틸렌 카보네이트(EC), 디에틸카보네이트(DEC), 디메틸카보네이트(DMC), 디프로필카보네이트(DPC), 디메틸설폭사이드, 아세토니트릴, 디메톡시에탄, 디에톡시에탄, 테트라하이드로퓨란, N-메틸-2-피롤리돈(NMP), 에틸메틸카보네이트(EMC), 감마 부티로락톤 (γ-부티로락톤) 또는 이들의 혼합물로 이루어진 유기 용매에 용해 또는 해리된 것이 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
상기 전해액의 주입은 최종 제품의 제조 공정 및 요구 물성에 따라, 전지 제조 공정 중 적절한 단계에서 행해질 수 있다. 즉, 전지 조립 전 또는 전지 조립 최종 단계 등에서 적용될 수 있다.
또한, 본 발명의 전기화학소자는 전기화학 반응을 하는 모든 소자를 포함하며, 구체적인 예를 들면, 모든 종류의 1차전지, 이차전지, 연료 전지, 태양 전지 또는 수퍼 캐패시터 소자와 같은 캐퍼시터(capacitor) 등일 수 있다. 특히, 상기 이차전지 중 리튬 금속 이차전지, 리튬 이온 이차전지, 리튬 폴리머 이차전지 또는 리튬 이온 폴리머 이차전지 등을 포함하는 리튬 이차전지가 바람직하다.
이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 발명의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.
[ 실시예 1]
전극조립체의 제조
양극활물질로서 리튬, 니켈, 망간 및 코발트의 복합산화물 87 중량부, 도전재로서 카본블랙(carbon black) 8 중량부, 바인더로서 폴리비닐리덴플루로라이드(PVDF) 5 중량부를 용매인 N-메틸-2 피롤리돈(NMP) 50 중량부에 첨가하여 양극활물질 슬러리를 준비하였다. 상기 양극활물질 슬러리를 두께가 20 ㎛인 양극 집전체의 알루미늄(Al) 박막에 20 ㎛의 두께로 도포하고 건조하였다.
음극활물질로서 탄소 분말 96 중량부, 도전재로서 카본블랙(carbon black) 1 중량부, 바인더로서 SBR 2 중량부, 증점제 1중량부를 용매로서 물(H2O) 110 중량부에 첨가하여 음극활물질 슬러리를 준비하였다. 상기 음극활물질 슬러리를 두께가 10 ㎛인 음극 집전체의 구리(Cu) 박막에 20 ㎛의 두께로 도포하고 건조하였다.
상기 양극활물질 슬러리 및 음극활물질극활물질각각 두께 16 ㎛의 폴리에틸렌 다공성 기재(Celgard, EPP1611)의 양면에 도포하고 건조하였다. 상기 다공성 기재의 양면에 대한 도포 두께는 각각 약 10 ㎛로 조절하였다.
상기 건조된 양극, 다공성 기재 및 음극을 그의 전극활물질층이 동일하도록 배치한 후, 120℃ 및 2톤의 핫프레스(Hot-press)로 2분 30초 동안 실시하여 전극조립체를 제조하였다.
리튬 이차전지의 제조
앞서 제조된 전극조립체에 전해액(에틸렌카보네이트(EC)/디메틸카보네이트(DMC)/에틸메틸카보네이트(EMC) = 3/4/3 (부피비), 리튬헥사플로로포스페이트 (LiPF6) 1몰)을 주입하여 리튬 이차전지를 제조하였다.
[ 비교예 1]
전극조립체의 제조 공정에서, 분리막의 양면에 전극활물질을 별도로 도포하지 않고, 양 전극과 분리막 사이에 바인더로서 폴리비닐리덴플루로라이드(PVDF)를 두께 10 ㎛의 층으로서 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 리튬 이차전지를 제조하였다.
[ 실험예 ]
분리막의 저항성 평가
실시예 1 및 비교예 1에서 제조된 이차전지를 상온에서 1일간 방치하여 분리막의 저항을 임피던스 측정법으로 측정 평가하고, 그 결과를 하기 표 1에 제시하였다.
분리막 저항(ohm)
실시예 1 0.089
비교예 2 0.192
전지의 저항성 평가
실시예 1 및 비교예 1에서 제조된 이차전지를 상온에서 1일간 방치한 후, HPPC(Hybrid Pulse Power Characterization) 시험법를 이용하여 SOC 50%에서 저항을 측정하고, 그 결과를 하기 표 2에 제시하였다.
저항(ohm)
실시예 1 1.58
비교예 2 1.74

Claims (13)

  1. 제 1 전극활물질층을 포함하는 제 1 전극을 형성하는 단계;
    제 2 전극활물질층을 포함하는 제 2 전극을 형성하는 단계;
    일면에 제 1 전극활물질층을 포함하고 타면에 제 2 전극활물질층을 포함하는 다공성 분리막을 형성하는 단계; 및
    상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 각각 동일한 전극활물질층이 마주보도록 상기 다공성 분리막을 개재하고 압연하는 단계
    를 포함하는 전극조립체의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제 1 전극활물질층이 양극활물질을 포함하고, 상기 제 2 전극활물질층이 음극활물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 전극조립체의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제 1 전극활물질층이 음극활물질을 포함하고, 상기 제 2 전극활물질층이 양극활물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 전극조립체의 제조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제 1 전극활물질층이 제 1 전극 및 다공성 분리막에 동시에 또는 순차적으로 형성되는 것을 특징으로 하는 전극조립체의 제조방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제 2 전극활물질층이 제 2 전극 및 다공성 분리막에 동시에 또는 순차적으로 형성되는 것을 특징으로 하는 전극조립체의 제조방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제 1 전극활물질층 및 제 2 전극활물질층이 동시에 또는 순차적으로 형성되는 것을 특징으로 하는 전극조립체의 제조방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제 1 전극, 제 2 전극 및 다공성 분리막의 제 1 전극활물질층 또는 제 2 전극활물질층의 적재 함량이 각각 독립적으로 전극조립체 내 제 1 전극활물질층 또는 제 2 전극활물질층의 전체 함량을 기준으로 10 내지 50%인 것을 특징으로 하는 전극조립체의 제조방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 전극조립체의 형성 단계에서, 압연 온도가 90 내지 130℃인 것을 특징으로 하는 전극조립체의 제조방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 전극조립체의 형성 단계에서, 압연시 압력 및 시간이 각각 1 내지 3톤 및 1 내지 3분인 것을 특징으로 하는 전극조립체의 제조방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 다공성 분리막이 폴리에틸렌(polyethylene), 폴리프로필렌(polypropylene), 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethyleneterephthalate), 폴리부틸렌테레프탈레이트(polybutyleneterephthalate), 폴리에스테르(polyester), 폴리아세탈(polyacetal), 폴리아미드(polyamide), 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리이미드(polyimide), 폴리에테르에테르케톤(polyetheretherketone), 폴리아릴에테르케톤(polyaryletherketone), 폴리에테르이미드(polyetherimide), 폴리아미드이미드(polyamideimide), 폴리벤지미다졸(polybenzimidazole), 폴리에테르설폰(polyethersulfone), 폴리페닐렌옥사이드(polyphenyleneoxide), 사이클릭 올레핀 고폴리머(cyclic olefin copolymer), 폴리페닐렌설파이드(polyphenylenesulfide) 및 폴리에틸렌나프탈렌(polyethylenenaphthalene)으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나의 고분자 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물로 형성된 고분자막 또는 이들의 다중막, 직포 또는 부직포인 것을 특징으로 하는 전극조립체의 제조방법.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항의 방법에 의해 제조된 전극조립체.
  12. 제11항의 전극조립체를 포함하는 이차전지.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 이차전지가 리튬 이차전지인 것을 특징으로 하는 이차전지.
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