KR101760581B1 - Reversible crosslinking binder using host-guest interaction, electrode comprising the same, and lithium ion battery comprising the same - Google Patents

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Abstract

리튬 이온전지 음극용 바인더로서, 호스트 바인더; 및 상기 호스트 내에서 상기 호스트와 결합하는 게스트 링커를 포함하며, 상기 게스트 링커는 상기 호스트 바인더와 초분자 결합체를 형성하는 것을 특징으로 하는 리튬 이온전지 음극용 바인더가 제공된다. A binder for a lithium ion battery negative electrode, comprising: a host binder; And a guest linker that binds with the host in the host, wherein the guest linker forms a supramolecular combination with the host binder.

Description

호스트-게스트 상호작용을 이용한 가역적 가교 바인더, 이를 포함하는 리튬 이온전지 음극 및 이를 포함하는 리튬 이온전지{Reversible crosslinking binder using host-guest interaction, electrode comprising the same, and lithium ion battery comprising the same}[0001] The present invention relates to a reversible crosslinking binder using a host-guest interaction, a lithium ion battery cathode comprising the same, and a lithium ion battery including the same,

본 발명은 호스트-게스트 상호작용을 이용한 가역적 가교 바인더, 이를 포함하는 리튬 이온전지 음극 및 이를 포함하는 리튬 이온전지에 관한 것으로, 보다 상세하게는 가역성 때문에 실리콘 부피팽창에 의해 바인더간 가교들이 끊기게 되더라도, 다시 가교가 형성(셀프힐링,self-healing) 되기 때문에 전극의 구조를 오랫동안 유지할 수 있어서 실리콘 음극의 성능을 향상되게 하는, 호스트-게스트 상호작용을 이용한 가역적 가교 바인더, 이를 포함하는 리튬 이온전지 음극 및 이를 포함하는 리튬 이온전지에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a reversible crosslinked binder using a host-guest interaction, a lithium ion battery anode comprising the same, and a lithium ion battery including the same. More particularly, A reversible crosslinking binder using a host-guest interaction, which improves the performance of the silicon cathode by maintaining the structure of the electrode for a long period of time due to self-healing, and a lithium ion battery cathode And a lithium ion battery including the same.

리튬 이온전지의 음극으로 사용되는 실리콘은 높은 이론용량 (4200 mAh/g for Li4.4Si). 기존의 흑연전극의 용량 372 mAh/g을 감안하면 10배이상으로 이론 용량을 가지고 있는 장점이 있다. Silicon used as a cathode of a lithium ion battery has a high theoretical capacity (4200 mAh / g for Li 4.4 Si). Considering the capacity of 372 mAh / g of existing graphite electrode, it is advantageous to have the theoretical capacity more than 10 times.

하지만, 리튬이온과 실리콘은 충방전과정(Si + 4.4Li+ + 4.4e- Li4.4Si) 중에 실리콘 입자의 부피가 ~300% 정도 팽창/축소를 반복하게 되며, 충방전 중에 발생하는 실리콘전극의 지속적인 부피변화는 전극물질들을 집전체(구리포일)에서 벗겨지게 만들고 결국 전극 용량감소로 이어지게 된다. However, the lithium ion and the silicon is the charge-discharge procedure - is repeated a (Si + 4.4Li + + 4.4e Li 4.4 Si) - 300% of the volume expansion / contraction of the silicon particles in a, of the silicon electrode, generated during the charge and discharge The constant volume change causes the electrode materials to peel away from the current collector (copper foil) and eventually leads to electrode capacity reduction.

이러한 문제점을 해결하기 위한 하나의 방법으로 실리콘의 부피 팽창에도 견딜 수 있는 새로운 바인더의 개발이 있는데, 예를 들어 대한민국 공개특허 10-2007-0102765호는 폴리비닐알콜과 폴리우레탄의 혼합물을 바인더로 사용한다. As a method for solving such a problem, there has been developed a new binder which can withstand the volume expansion of silicon. For example, Korean Patent Laid-Open No. 10-2007-0102765 discloses a method of using a mixture of polyvinyl alcohol and polyurethane as a binder do.

하지만, 팽창에 따라 바인더 결합이 끊어진 경우, 이를 다시 회복시키기 어렵다는 문제가 있으며, 이를 해결하는 바인더는 아직까지 제공되지 못한 상황이다. However, when the binder is broken due to the expansion, there is a problem that it is difficult to recover the binder again, and a binder for solving the problem has not yet been provided.

따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 리튬이온전지 실리콘 음극에 적용할 수 있는 새로운 바인더 가역-가교 시스템에 기반한 바인더와 이를 포함하는 음극 및 이를 포함하는 리튬 이온전지를 제공하는 것이다. Therefore, a problem to be solved by the present invention is to provide a binder based on a new binder reversible-crosslinking system applicable to a lithium ion battery silicon anode, a cathode including the same, and a lithium ion battery including the same.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 리튬 이온전지 음극용 바인더로서, 호스트 바인더; 및 상기 호스트 내에서 상기 호스트와 결합하는 게스트 링커를 포함하며, 상기 게스트 링커는 상기 호스트 바인더와 초분자 결합체를 형성하는 것을 특징으로 하는 리튬 이온전지 음극용 바인더를 제공한다. In order to solve the above problems, the present invention provides a binder for a lithium ion battery anode, comprising: a host binder; And a guest linker that binds with the host in the host, wherein the guest linker forms a supramolecular combination with the host binder.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 호스트 바인더 및 게스트 링커간 결합은 가역성을 갖는다. In one embodiment of the present invention, the binding between the host binder and the guest linker is reversible.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 게스트 링커의 내부에는 공동(Cavity)이 형성되며, 상기 게스트 링커의 내측은 상기 게스트 링커의 외측보다 소수성이다 .In one embodiment of the present invention, a cavity is formed inside the guest linker, and the inside of the guest linker is more hydrophobic than the outside of the guest linker.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 게스트 링커 내부의 공동에 상기 게스트 링커가 위치된다. In one embodiment of the present invention, the guest linker is located in a cavity inside the guest linker.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 초분자 결합체는 상기 호스트 바인더 내부에 상기 게스트 링커가 포접(including complex)된다. In one embodiment of the present invention, the supramolecular assembly is inclusive of the guest linker inside the host binder.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 호스트 바인더는 β-싸이클로덱스트린(cyclodextrin(β-CD))이며, 상기 게스트 링커는 아다만틴(adamantane(AD))을 포함한다. In one embodiment of the present invention, the host binder is cyclodextrin (beta -CD) and the guest linker comprises adamantane (AD).

본 발명의 일 실시예에서, 상기 게스트 링커는 6개의 아다만틴을 포함한다. In one embodiment of the invention, the guest linker comprises six adamantines.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 게스트 링커는 상기 리튬 이온전지 음극용 바인더의 4.2 내지 17 중량%이다. In one embodiment of the present invention, the guest linker is 4.2 to 17 wt% of the binder for the lithium ion battery negative electrode.

본 발명은 또한 상술한 리튬 이온전지 음극용 바인더를 포함하는 리튬 이온전지 음극을 제공한다. The present invention also provides a lithium ion battery anode comprising the above-described binder for a lithium ion battery anode.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 리튬 이온전지 음극은 실리콘을 포함한다. In one embodiment of the present invention, the lithium ion battery cathode comprises silicon.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 호스트 바인더는 상기 실리콘을 감싸고 있으며, 상기 게스트 링커가 적어도 둘 이상의 상기 호스트 바인더를 가역적으로 가교시킨다. In one embodiment of the present invention, the host binder surrounds the silicon, and the guest linker reversibly bridges at least two host binders.

본 발명은 또한 상술한 리튬 이온전지 음극을 포함하는 리튬 이온전지를 제공한다. The present invention also provides a lithium ion battery including the above-described lithium ion battery negative electrode.

본 발명에 따르면, 호스트-게스트 상호작용을 이용한 새로운 가역적 가교 시스템을 제공하며, 바인더의 가역성으로 인하여 실리콘 부피팽창에 의해 바인더간 가교들이 끊기게 되더라도, 다시 가교가 형성(셀프힐링,self-healing) 되기 때문에 전극의 구조를 오랫동안 유지할 수 있수 있어서 실리콘 음극의 성능이 향상된다. According to the present invention, there is provided a novel reversible crosslinking system using host-guest interaction, and even if crosslinking between the binders is broken due to the expansion of the silicone volume due to the reversibility of the binder, crosslinking is again formed (self-healing) Therefore, the structure of the electrode can be maintained for a long time, thereby improving the performance of the silicon cathode.

도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 바인더의 β-싸이클로덱스트린(cyclodextrin(β-CDp))와 아다만틴(adamantane(AD))의 화학구조식을 설명하는 도면이고, 도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 바인더의 작동원리를 설명하는 도면이고, 도 1c는 본 발명의 일 실시예에 따른 게스트 링커인 6AD의 합성루트를 설명하는 도면이다.
도 2는 수용액에서의 β-CDp와 1AD의 호스트-게스트 작용 분석결과이다.
도 3은 수용액에서의 β-CDp와 6AD의 호스트-게스트 작용 분석결과이다.
도 4는 극성 유기용매에서의 β-CDp와 6AD의 호스트-게스트 작용 분석결과이다.
도 5는 전해질에서의 β-CDp와 6AD의 호스트-게스트 작용 분석결과이다.
도 6은 β-CDp와 6AD의 최적 비율 확인 실험 결과이다.
도 7은 향상된 전기화학적 전지 특성이 본 발명에 따른 바인더의 호스트-게스트 상호작용을 통한 가교에서 나온것임을 증명하는 실험결과이다.
도 8은 포접은 되지만 가교가 없는 1AD(즉, 아다만틴 1개를 포함하는 물질)을 사용한 경우의 실험결과이다. 1A is a view for explaining a chemical structural formula of cyclodextrin (β-CDp) and adamantane (AD) of a binder according to an embodiment of the present invention, and FIG. FIG. 1C is a view for explaining a synthetic route of a guest linker 6AD according to an embodiment of the present invention. FIG.
Fig. 2 shows the result of analyzing the host-guest action of? -CDp and 1AD in aqueous solution.
Figure 3 shows the result of host-guest action analysis of? -CDp and 6AD in aqueous solution.
Fig. 4 shows the results of the host-guest action analysis of? -CDp and 6AD in a polar organic solvent.
Figure 5 shows the result of host-guest action analysis of? -CDp and 6AD in the electrolyte.
Fig. 6 shows the results of experiments for confirming the optimum ratio of? -CDp and 6AD.
Figure 7 is an experimental result demonstrating that the improved electrochemical cell characteristics result from bridging through host-guest interaction of the binder according to the present invention.
Fig. 8 shows experimental results in the case of using 1AD (i.e., a material containing adamantine) which is folded but not crosslinked.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본원의 구현예 및 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments and examples of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, which will be readily apparent to those skilled in the art to which the present invention pertains.

그러나 본원은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 구현예 및 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.It should be understood, however, that the present invention may be embodied in many different forms and is not limited to the embodiments and examples described herein. In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and similar parts are denoted by like reference characters throughout the specification.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout this specification, when an element is referred to as "including " an element, it is understood that the element may include other elements as well, without departing from the other elements unless specifically stated otherwise.

본 명세서에서 사용되는 정도의 용어 "약", "실질적으로" 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본원의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다. 또한, 본원 명세서 전체에서, "~ 하는 단계" 또는 "~의 단계"는 "~를 위한 단계"를 의미하지 않는다.As used herein, the terms "about," " substantially, "and the like are used herein to refer to or approximate the numerical value of manufacturing and material tolerances inherent in the stated sense, Accurate or absolute numbers are used to prevent unauthorized exploitation by unauthorized intruders of the mentioned disclosure. Also, throughout the present specification, the phrase " step "or" step "does not mean" step for.

본원 명세서 전체에서, 마쿠시 형식의 표현에 포함된 "이들의 조합"의 용어는 마쿠시 형식의 표현에 기재된 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 혼합 또는 조합을 의미하는 것으로서, 상기 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것을 의미한다.Throughout this specification, the term "combination thereof" included in the expression of the machine form means one or more combinations or combinations selected from the group consisting of the constituents described in the expression of the machine form, And the like.

본원 명세서 전체에서, "A 및/또는 B"의 기재는, "A 또는 B, 또는, A 및 B"를 의미한다. Throughout this specification, the description of "A and / or B" means "A or B, or A and B".

리튬 이온전지 바인더Lithium ion battery binder

본 발명은 상술한 문제를 해결하기 위하여, 가역성을 갖는 새로운 바인더 시스템을 제공한다. 이를 위하여 호스트-게스트 구조의 바인더를 제공하며, 상기 호스트-게스트간 결합에 따라 초분자 복합체(supramolecular complex)를 형성한다. The present invention provides a novel binder system having reversibility in order to solve the above-mentioned problems. To this end, a binder of the host-guest structure is provided, and a supramolecular complex is formed according to the binding between the host and the guest.

본 발명의 일 실시예에 따른 상기 게스트 링커는 상기 호스트 바인더 내부에 형성된 공동(Cavity) 내에 포접되는 물질을 적어도 둘 이상 포함하며, 이로써 상기 게스트 링커는 상기 호스트 바인더를 적어도 둘 이상 가교시킨다. The guest linker according to an embodiment of the present invention includes at least two materials that are contained in a cavity formed inside the host binder, whereby the guest linker bridges at least two of the host binders.

또한 외측보다 내측이 보다 높은 소수성을 가짐으로써 친수 환경에서 내측에 공동을 가지는 호스트 바인더는, 리튬 이온전지의 음극물질을 감싸게 되며, 이로써 충방전에 따른 실리콘의 팽창과 수축에도 불구하고 가역성을 갖는 호스트-게스트 기반 결합에 의하여 실리콘을 연결시키는 가교 결합의 분리와 결합이 반복적으로 진행될 수 있다. In addition, the host binder having an inner cavity in a hydrophilic environment has a higher hydrophilicity on the inner side than on the outer side, thereby covering the negative electrode material of the lithium ion battery. As a result, a host having reversibility - Separation and bonding of crosslinking linking silicon by guest-based bonding can be repeatedly performed.

본 발명의 일 실시예에서 상기 호스트 바인더는 β-싸이클로덱스트린(cyclodextrin(β-CDp))이며, 상기 게스트 링커는 아다만틴을 6개 포함하는 화합물(6AD)이었으나, 본 발명의 범위는 이에 제한되지 않는다. In one embodiment of the present invention, the host binder is cyclodextrin (β-CDp) and the guest linker is a compound (6AD) comprising six adamantines, the scope of the present invention is limited thereto It does not.

도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 바인더의 β-싸이클로덱스트린(cyclodextrin(β-CDp))와 아다만틴(adamantane(AD))의 화학구조식을 설명하는 도면이고, 도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 바인더의 작동원리를 설명하는 도면이고, 도 1c는 본 발명의 일 실시예에 따른 게스트 링커인 6AD의 합성루트를 설명하는 도면이다. 1A is a view for explaining a chemical structural formula of cyclodextrin (β-CDp) and adamantane (AD) of a binder according to an embodiment of the present invention, and FIG. FIG. 1C is a view for explaining a synthetic route of a guest linker 6AD according to an embodiment of the present invention. FIG.

도 1a를 참조하면, 본 명세서에서 상기 호스트 바인더는 β-싸이클로덱스트린(cyclodextrin(β-CDp))이고, 상기 게스트 링커는 6개의 아다만틴(adamantane(AD))을 갖는 화합물이었다. 대조군으로 α-CDp, γ-CDp, 1개 아다만틴(AD)을 가지고 있는 링커(1AD)를 사용하였다. 1A, the host binder is cyclodextrin ([beta] -CDp) and the guest linker is a compound having six adamantane (AD). As a control, α-CDp, γ-CDp and a linker (1AD) having one adamantine (AD) were used.

도 1b를 참조하면, 실리콘과 전도체인 SuperP를 본 발명의 일 실시예에 따른 호스트 바인더인 β-CDp가 감싸고 있고, 링커인 6AD의 아다만틴이 상기 β-싸이클로덱스트린(cyclodextrin(β-CDp)) 내부의 공동에 포접되어 상기 호스트 바인더인 β-CDp를 가교결합시킨다. 이로써 호스트 바인더와 게스트 링커간 호스트-게스트 상호작용을 통한 가역적 가교결합이 형성되며, 충방전 중에 실리콘의 부피팽창으로 가교가 끊기더라도 다시 새로운 가교를 형성시킴으로써 구조적 안정성을 부여하고, 성능을 향상시킨다.Referring to FIG. 1B, supercapacitor SuperP, which is a silicone and a conductor, is surrounded by β-CDp, a host binder according to an embodiment of the present invention, and adamantine of a linker 6AD encodes cyclodextrin (β-CDp) ) To crosslink the host binder β-CDp. This forms reversible cross-linking between the host binder and the guest linker through host-guest interaction and provides structural stability and improved performance by forming a new cross-link again even if the cross-linking is broken due to the volume expansion of silicon during charging and discharging.

음극제조Cathode manufacture

본 발명의 일 실시예에 따른 바인더를 이용한 리튬 이온전지 음극 제조방법은 다음과 같다. A method of manufacturing a lithium ion battery anode using a binder according to an embodiment of the present invention is as follows.

실리콘 나노입자 분말(직경: ∼50nm)를 활물질로 사용하였고, SuperP를 전도성 물질로 사용하였다. 셀 제조를 위하여, 2032 타입 스테인레스 스틸 코인 셀을 사용하였다. 리튬 금속을 상대 및 카운터 전극으로 정렬하였고, 폴리에틸렌 필름을 분리막으로 사용하였다. 1M의 리튬 헥사풀루오로포스페이트(LiPF6)가 용해된 1: 1 부피비의 에틸렌 카보네이트와 디에틸렌카보네이트 혼합용매에 풀루오로에틸렌 카보네이트(FEC)를 5 중량%로 용해시켜 전해액을 제조하였다. Silicon nanoparticle powder (diameter: ~ 50nm) was used as active material and SuperP was used as conductive material. For cell fabrication, a 2032-type stainless steel coin cell was used. Lithium metal was aligned with counter and counter electrodes, and a polyethylene film was used as a separator. An electrolytic solution was prepared by dissolving 5 wt% of fluoroethylene carbonate (FEC) in a 1: 1 volume ratio of ethylene carbonate and diethylene carbonate mixed solvent in which 1M of lithium hexafluorophosphate (LiPF6) was dissolved.

이후 실리콘 분말 중량 대비 본 발명에 따른 바인더를 1/3 중량비로 혼합하여 음극을 제조하였으며, 이때 호스트 (β-CDp 20 mg) 대비 게스트(6AD, 1.7 mg)의 중량이 8.5%이었다. Thereafter, the binder according to the present invention was mixed at a weight ratio of 1/3 with respect to the weight of the silicon powder to prepare a negative electrode. At this time, the weight of the guest (6AD, 1.7 mg) relative to the host (β-CDp 20 mg) was 8.5%.

분석결과Analysis

도 2는 수용액에서의 β-CDp와 1AD의 호스트-게스트 작용 분석결과이다. Fig. 2 shows the result of analyzing the host-guest action of? -CDp and 1AD in aqueous solution.

본 실험에서는 β-CDp와 1AD의 호스트-게스트의 작용을 정량적으로 알아보기 위해 수용액에서 isothermal titration calorimetry (ITC)를 측정하였다. In this experiment, isothermal titration calorimetry (ITC) was measured in aqueous solution to quantitatively determine the action of β-CDp and 1AD host-guest.

도 2를 참조하면, 기존 문헌과 일치하게 β-CDp와 1AD는 높은 결합상수(K) 5.29 x 10-4 M-1 를 가지며 자발적으로 결합함을 알 수 있었다. ITC 측정은 모든 물질이 녹아야만 측정할 수 있기 때문에, 상대적으로 용해도가 낮은 6AD는 측정할 수가 없었다.Referring to Figure 2, in line with the literature β-CDp 1AD and has a 5.29 x 10 -4 M -1 high binding constant (K) was found to be combined voluntarily. Because the ITC measurement can only be measured when all the materials are dissolved, the relatively low-solubility 6AD could not be measured.

도 3은 수용액에서의 β-CDp와 6AD의 호스트-게스트 작용 분석결과이다. Figure 3 shows the result of host-guest action analysis of? -CDp and 6AD in aqueous solution.

본 실험에서는 6AD는 ITC 측정을 할 수가 없어서 직접 β-CDp를 수용액에서 섞어서 젤을 형성시켜 보았다. In this experiment, 6AD was not able to measure ITC, so we directly mixed β-CDp in aqueous solution to form a gel.

도 3을 참조하면, β-CDp 수용액은 점도가 있는 용매가 형성되었음을 알 수 있고, β-CDp/6AD는 강한 젤이 형성됨을 확인할 수 있었다. 이것은 6AD의 6개의 adamantane unit들이 β-CDp에 결합함으로써 가교를 형성함을 알 수 있었다.Referring to FIG. 3, it was found that a solution having a viscosity of β-CDp was formed and a strong gel was formed of β-CDp / 6AD. This indicates that the 6 adamantane units of 6AD bind to β-CDp to form a bridge.

도 4는 극성 유기용매에서의 β-CDp와 6AD의 호스트-게스트 작용 분석결과이다. Fig. 4 shows the results of the host-guest action analysis of? -CDp and 6AD in a polar organic solvent.

본 실험에서는 수용액에서 뿐만 아니라 극성 유기용매와 전해질 유사체에서도 가교가 일어난다는 것을 보이기 위해 젤형성 실험을 Dimethylsulfoxide (DMSO)와 Electrolyte/DMSO 용매에서 동일하게 진행하였다. In this experiment, gel formation experiments were carried out in dimethylsulfoxide (DMSO) and Electrolyte / DMSO solvents in order to show that crosslinking occurs not only in aqueous solutions but also in polar organic solvents and electrolyte analogues.

도 4를 참조하면, β-CDp/6AD는 젤이 되어 흘러내리지 않았지만, α-CDp/6AD(가교가 일어나지 않음)는 흘러내림을 확인할 수 있었다. 이 결과로 6AD는 선택적으로 β-CDp를 가교 시킨다는 것을 알 수 있다.Referring to FIG. 4, β-CDp / 6AD did not flow down as a gel, but α-CDp / 6AD (no cross-linking) was observed to flow down. As a result, it can be seen that 6AD selectively crosslinks? -CD.

도 5는 전해질에서의 β-CDp와 6AD의 호스트-게스트 작용 분석결과이다. Figure 5 shows the result of host-guest action analysis of? -CDp and 6AD in the electrolyte.

본 실험에서는 궁극적으로 배터리의 전해질과 동일한 환경에서도 호스트-게스트 상호작용이 일어난다는 것을 보여주기 위해, 전해질에 6AD를 녹이고 α-CDp와 β-CDp(CDp들은 녹지 않음)를 넣고 필터를 하여 1H NMR를 측정하여 6AD가 검출되는지 확인하였다.In this experiment, ultimately, electrolyte same environment hosted on the battery - to show that the guest interaction takes place, dissolving the 6AD the electrolyte α-CDp and β-CDp 1 H by the put (CDp are not green) filter NMR was measured to confirm that 6AD was detected.

도 5를 참조하면, α-CDp 의 경우에는 6AD와 호스트-게스트 결합을 하지 않으므로 필터 중에 다 투과하여 1H NMR에서는 검출되지 않았다. 반면 β-CDp의 경우 6AD와 호스트-게스트 결합을 하기 때문에 필터를 할지라도 β-CDp에서 6AD가 검출되었다. 따라서 전해질 상태에서도 6AD는 가역적으로 β-CDp와 호스트-게스트 상호작용을 한다고 결론지을 수 있다.Referring to FIG. 5, since α-CDp does not bind host-guest with 6AD, it permeates through the filter and was not detected by 1H NMR. On the other hand, in the case of β-CDp, 6AD was detected in β-CDp even when the filter was used because of host-guest binding with 6AD. Thus, it can be concluded that 6AD reversibly interacts with β-CDp in host-guest interaction even in the electrolytic state.

도 6은 β-CDp와 6AD의 최적 비율 확인 실험 결과이다. Fig. 6 shows the results of experiments for confirming the optimum ratio of? -CDp and 6AD.

도 6을 참조하면, β-CDp와 6AD사이 최적의 비율을 확인하기 위해 비율을 바꿔서 충방전 싸이클 테스트를 해본 결과, β-CDp:6AD = 100:8.5 wt%일 때 가장 좋은 용량 유지 특성을 나타내었다. 즉, 게스트 링커인 6AD의 중량비가 4.2 내지 17 중량%인 경우 게스트 링커인 6AD가 사용되지 않은 경우보다 높은 용량 유지특성을 보였으며, 최고는 8.5 중량%인 경우에서였다. Referring to FIG. 6, the charge / discharge cycle test was conducted to determine the optimum ratio between β-CDp and 6AD. As a result, the best capacity retention characteristic was obtained when β-CDp: 6AD = 100: 8.5 wt% . That is, in the case where the weight ratio of the guest linker 6AD was 4.2 to 17 wt%, the capacity retaining property was higher than that when the guest linker 6AD was not used, and the maximum was 8.5 wt%.

도 7은 향상된 전기화학적 전지 특성이 본 발명에 따른 바인더의 호스트-게스트 상호작용을 통한 가교에서 나온것임을 증명하는 실험결과이다. Figure 7 is an experimental result demonstrating that the improved electrochemical cell characteristics result from bridging through host-guest interaction of the binder according to the present invention.

도 7을 참조하면, α-CDp/6AD (가교가 일어나지 않음), γ-CDp/6AD (약한 가교가 일어남)과 비교했을 때 β-CDp/6AD(강한 가교가 일어남)만 본래의 CDp보다 향상됨을 확인할 수 있으며, 대조군들은 오히려 성능이 하락했음을 볼 수 있었다. Referring to FIG. 7, only β-CDp / 6AD (strong cross-linking occurs) is improved compared to the original CDp as compared to α-CDp / 6AD (no cross-linking) and γ-CDp / 6AD , And the control group could see that the performance was lowered.

도 8은 포접은 되지만 가교가 없는 1AD(즉, 아다만틴 1개를 포함하는 물질)을 사용한 경우의 실험결과이다. Fig. 8 shows experimental results in the case of using 1AD (i.e., a material containing adamantine) which is folded but not crosslinked.

도 8을 참조하면, β-CDp/6AD는 향상되지만 β-CDp/1AD는 오히려 감소함을 볼 수 있다. 따라서 β-CDp/6AD의 성능향상은 호스트-게스트 상호작용을 기반으로 한 가교현상 때문에 발생한다고 판단된다. Referring to FIG. 8, it can be seen that β-CDp / 6AD is improved, but β-CDp / 1AD is rather reduced. Therefore, it is considered that the performance improvement of β-CDp / 6AD is caused by the crosslinking phenomenon based on the host-guest interaction.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The foregoing description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and various changes and modifications may be made by those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are intended to illustrate rather than limit the scope of the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas within the scope of equivalents should be construed as falling within the scope of the present invention.

Claims (12)

리튬 이온전지 음극용 바인더로서,
내부에는 공동(Cavity)이 형성된 호스트 바인더; 및
상기 호스트 바인더 내부에 형성된 공동에 결합된 게스트 링커를 포함하며, 상기 게스트 링커는 상기 호스트 바인더와 초분자 결합체를 형성하며, 상기 호스트 바인더 및 게스트 링커간 결합은 가역성을 가지며,
상기 게스트 링커는 상기 호스트 바인더 내부에 형성된 공동(Cavity) 내에 포접(including complex)되는 물질을 적어도 둘 이상 포함하며, 이로써 상기 게스트 링커는 상기 호스트 바인더를 적어도 둘 이상 가교시키며,
상기 호스트 바인더는 β-싸이클로덱스트린(cyclodextrin(β-CD))이며, 상기 게스트 링커는 아다만틴(adamantane(AD))을 포함하고,
상기 게스트 링커는 6개의 아다만틴을 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬 이온전지 음극용 바인더.A binder for a negative electrode of a lithium ion battery,
A host binder having a cavity formed therein; And
And a guest linker coupled to a cavity formed in the host binder, wherein the guest linker forms a supramolecular combination with the host binder, the binding between the host binder and the guest linker is reversible,
Wherein the guest linker includes at least two materials that are included complex in a cavity formed inside the host binder, whereby the guest linker bridges at least two of the host binders,
Wherein the host binder is cyclodextrin (beta -CD), the guest linker comprises adamantane (AD)
Wherein the guest linker comprises six adamantine. ≪ RTI ID = 0.0 > 8. < / RTI > 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제 1항에 있어서,
상기 게스트 링커는 상기 리튬 이온전지 음극용 바인더의 4.2 내지 17 중량%인 것을 특징으로 하는 리튬 이온전지 음극용 바인더.The method according to claim 1,
Wherein the guest linker is 4.2 to 17 wt% of the binder for the lithium ion battery negative electrode. 제 1항 또는 제 8항에 따른 리튬 이온전지 음극용 바인더를 포함하는 리튬 이온전지 음극. A lithium ion battery negative electrode comprising a binder for a lithium ion battery negative electrode according to any one of claims 1 to 8. 제 9항에 있어서,
상기 리튬 이온전지 음극은 실리콘을 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬 이온전지 음극.
10. The method of claim 9,
Wherein the lithium ion battery negative electrode comprises silicon.
삭제delete 삭제delete
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