KR101801543B1 - 리튬 일차전지의 양극 및 그의 제조방법 - Google Patents

리튬 일차전지의 양극 및 그의 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101801543B1
KR101801543B1 KR1020160062027A KR20160062027A KR101801543B1 KR 101801543 B1 KR101801543 B1 KR 101801543B1 KR 1020160062027 A KR1020160062027 A KR 1020160062027A KR 20160062027 A KR20160062027 A KR 20160062027A KR 101801543 B1 KR101801543 B1 KR 101801543B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
positive electrode
binder
coating
group
lithium primary
Prior art date
Application number
KR1020160062027A
Other languages
English (en)
Inventor
장덕례
손일
송우진
Original Assignee
한국생산기술연구원
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 한국생산기술연구원 filed Critical 한국생산기술연구원
Priority to KR1020160062027A priority Critical patent/KR101801543B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101801543B1 publication Critical patent/KR101801543B1/ko

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/04—Processes of manufacture in general
    • H01M4/0402—Methods of deposition of the material
    • H01M4/0404—Methods of deposition of the material by coating on electrode collectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/04—Processes of manufacture in general
    • H01M4/0402—Methods of deposition of the material
    • H01M4/0409—Methods of deposition of the material by a doctor blade method, slip-casting or roller coating
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/04—Processes of manufacture in general
    • H01M4/0402—Methods of deposition of the material
    • H01M4/0411—Methods of deposition of the material by extrusion
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/04—Processes of manufacture in general
    • H01M4/043—Processes of manufacture in general involving compressing or compaction
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
    • H01M4/621—Binders
    • H01M4/622—Binders being polymers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
    • H01M4/624—Electric conductive fillers
    • H01M4/625—Carbon or graphite
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/64—Carriers or collectors
    • H01M4/66—Selection of materials
    • H01M4/661—Metal or alloys, e.g. alloy coatings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/64—Carriers or collectors
    • H01M4/70—Carriers or collectors characterised by shape or form
    • H01M4/72—Grids
    • H01M4/74—Meshes or woven material; Expanded metal
    • 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
    • Y02E60/122—
    • 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
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
    • Y02P70/54—

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

본 발명은 리튬일차전지 양극 제조방법에 관한 것으로서, 양극합제가 균일하게 금속망 기재 위에 코팅된 양극을 연속적으로 제조하기 위하여, 이종바인더를 사용함으로써 양극의 성형성을 양호하게 함과 동시에 결착력을 향상시키고, 합제의 충진이 균일하며, 연속적인 전극생산이 가능할 수 있도록 고안된 일차리튬염화티오닐전지의 양극제조방법에 관한 것이다. 이로써, 전지조립 중이나 전지제조 후 양극판에서 합제의 탈리현상을 방지하여 전지내부단락의 위험요소를 줄임과 동시에 양극의 연속제조공정을 가능하게 할 수 있다.

Description

리튬 일차전지의 양극 및 그의 제조방법{CATHODE OF LITHIUM PRIMARY BATTERY AND METHOD FOR PREPARING THE SAME}
본 발명은　리튬일차전지의　양극　및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는　양극의 연속 제조공정이 가능한 리튬일차전지의　양극　및 그 제조방법에 관한 것이다.
음극 활물질에　리튬　금속 또는 그 합금을 이용한　리튬　일차전지는, 종래의 수용액계　전지에 비해서 고전압이고 에너지 밀도가 높기 때문에, 소형화 및 경량화가 용이하다. 그 때문에,　리튬　일차전지는, 소형 전자기기의 주전원이나 백업용 전원 등, 여러가지 용도로 사용되고 있다.
리튬 일차전지는 방전시 고출력 특성을 가지고 있으며, 극한 환경(온도, 습도 등)에서의 보관과 사용이 가능하여　전지의 환경 특성이 뛰어나므로 고출력 장치 산업의 대체 전원 분야에 사용된다.
일반적으로 원통형의 구조를 가지는 리튬 일차전지 중 리튬염화티오닐 전지는 전극의 형태에 따라 bobbin구조와 spiral 구조의 전지로 구분할 수 있는데 바빈구조의 전지는 주로 낮은 전류밀도가 필요한 곳에 사용되며, 스피넬구조의 전지는 나선형으로 감아서 전지셀을 제조하고, 고출력이 가능하기 때문에 군통신기기와 같은 높은 에너지밀도와 고출력특성이 필요한 특수용도에 사용되고 있다.
리튬 일차전지는 전반적으로 전해액과　양극에 용량을 의존하는 것으로 파악되며, 이러한 특성을 개선하기 위하여 최적화된　양극　개발이 필요하다. 보통 양극은 금속망 위에 카본재, 바인더 등을 섞은 양극활제를 압착시켜 제조하는데 이 과정에서 합제가 균일하게 펴지지 않고, 접착력이 떨어지는 문제가 있었다. 또한 이러한 과정은 연속적으로 수행할 수 없기 때문에 제조공정의 원가가 늘어나는 단점이 있었다.
본 발명은 결착력이 좋고 내화학성이 우수한 바인더를 첨가하여 양극합제의 결착력을 높이고, 충진 밀도를 균일하게 하고, 금속망 집전체에 연속적으로 양극을 제조할 수 있는 방법을 제공함으로써, 전지 조립 중이나 전지제조 후 양극판과 양극합제의 탈리현상을 방지하여 전지내부단락의 위험요소를 줄임과 동시에 양극의 연속제조공정을 가능하게 하기 위한 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명은 리튬일차전지에 사용하는 양극에 있어서, 상기 양극은 다공성 금속망 기재; 및 상기 다공성 금속망 기재 상에 형성된 양극합제층;을 포함하고, 상기 양극합제층은 탄소물질과 제1 바인더를 포함하는 과립형상의 응집체; 및 상기 응집체를 서로 연결하고, 하이드록시계 셀룰로오스를 포함하는 제2 바인더;를 포함하는 것인 양극을 제공한다.
상기 하이드록시계 셀룰로오스가 하이드록실 메틸셀룰로오스, 하이드록실 에틸셀룰로오스, 하이드록실 프로필셀룰로오스 중에서 선택된 1종 이상일 수 있다.
상기 제1 바인더가 에틸렌 중합체, 에틸렌 공중합체, 프로필렌 중합체, 프로필렌 공중합체, 폴리비닐피롤리돈, 폴리비닐클로라이드, 에틸렌-프로필렌-디엔 고무(EPDM), 스티렌-부타디엔 고무(SBR), 폴리테트라플루오르에틸렌(PTFE), 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVdF) 및 폴리비닐리덴 플루오라이드 공중합체로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있다.
상기 탄소물질이 수퍼피(Super P), 케첸 블랙(Ketjen black), 카본블랙, 아세틸렌블랙, 탄소섬유, 흑연 및 탄소나노튜브 중에서 선택된 1종 이상일 수 있다.
상기 다공성 금속망 기재가 니켈, 티타늄, 및 알루미늄 중에서 선택된 1종 이상의 금속을 포함할 수 있다.
상기 양극합제층이 상기 탄소물질 100중량부; 및 상기 제1 바인더 1 내지 20중량부;를 포함하고, 상기 제1 바인더와 제2 바인더의 중량비가 0.1:0.9 내지 0.9:0.1일 수 있다.
본 발명의 다른 하나의 측면에 따르면, 상기 양극을 포함하는 리튬일차전지가 제공된다.
본 발명의 다른 하나의 측면에 따르면, (a) 탄소물질과, 제1 바인더와, 물과 용매를 혼합하여 양극합제 페이스트를 제조하는 단계; (b) 상기 양극합제 페이스트를 건조시킨 후 분쇄하고, 분급하여 과립형태의 응집체를 제조하는 단계; (c)하이드록시계 셀룰로오스를 포함하는 제2 바인더와, 상기 응집체와, 물을 혼합하여 슬러리를 제조하는 단계; (d) 상기 슬러리를 다공성 금속망 기재 상에 코팅하는 단계; 및 (e) 상기 슬러리가 코팅된 다공성 금속망 기재를 건조하고 압력을 가하여 양극을 제조하는 단계;를 포함하는 양극의 제조방법이 제공된다.
단계 (b)의 건조가 50 내지 100℃의 온도에서 수행될 수 있다.
상기 분급이 1 내지 3mm 체를 이용하여 수행할 수 있다.
상기 양극의 제조방법이 단계 (b) 후에 상기 응집체를 250 내지 350℃의 온도에서 열처리하여 제1 바인더를 활성화시키는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
단계 (d)의 코팅이 캐시팅, 롤투롤코팅, 스핀 코팅, 스프레이 코팅, 닥터 블레이드 코팅, 딥 코팅, 콤마(comma) 코팅, 그라비아 코팅, 마이크로그라비아 코팅, 및 슬롯다이 코팅 중에서 선택된 어느 하나의 방법에 의해 수행할 수 있다.
상기 압력을 가하는 것이 압착 또는 압연에 의해 수행될 수 있다.
상기 용매는 이소프로필알콜(isopropylalcohol), 에틸알코올, 및 아세톤 중에서 선택된 1종 이상일 수 있다.
본 발명의 다른 하나의 측면에 따르면, 상기 양극의 제조방법을 포함하는 리튬일차전지의 제조방법이 제공된다.
본 발명은 결착력이 좋고 내화학성이 우수한 바인더를 첨가하여 양극합제의 결착력을 높이고, 충진 밀도를 균일하게 하고, 금속망 집전체에 연속적으로 양극을 제조하는 방법을 제공함으로써, 전지 조립중이나 전지제조 후 양극판의 전극합제 탈리현상을 방지하여 전지내부단락의 위험요소를 줄임과 동시에 양극의 연속제조공정이 가능하게 할 수 있다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 구현예 및 실시예를 상세히 설명한다.
그러나, 이하의 설명은 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
본원에서 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 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 본 발명의 구현예를 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않으며 본 발명은 후술할 청구범위의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
이하, 본 발명의 양극에 대해 설명하도록 한다.
본 발명의 양극은 리튬일차전지에 사용하는 양극에 사용될 수 있다. 상기 양극은 다공성 금속망 기재; 및 상기 다공성 금속망 기재 상에 형성된 양극합제층;을 포함할 수 있다. 상기 양극합제층은 탄소물질과 제1 바인더를 포함하는 과립형상의 응집체; 및 상기 응집체를 서로 연결하고, 하이드록시계 셀룰로오스를 포함하는 제2 바인더;를 포함할 수 있다.
상기 하이드록시계 셀룰로오스로서 하이드록실 메틸셀룰로오스, 하이드록실 에틸셀룰로오스, 하이드록실 프로필셀룰로오스 또는 그들의 혼합물을 사용할 수 있다.
상기 제1 바인더로서 에틸렌 중합체, 에틸렌 공중합체, 프로필렌 중합체, 프로필렌 공중합체, 폴리비닐피롤리돈, 폴리비닐클로라이드, 에틸렌-프로필렌-디엔 고무(EPDM), 스티렌-부타디엔 고무(SBR), 폴리테트라플루오르에틸렌(PTFE), 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVdF), 폴리비닐리덴 플루오라이드 공중합체 또는 그들의 혼합물을 사용할 수 있다.
상기 탄소물질로서 수퍼피(Super P), 케첸 블랙(Ketjen black), 카본블랙, 아세틸렌블랙, 탄소섬유, 흑연, 탄소나노튜브 또는 그들의 혼합물을 사용할 수 있다.
상기 다공성 금속망 기재가 니켈, 티타늄, 알루미늄 또는 이들의 합금을 사용할 수 있다.
상기 양극합제층이 상기 탄소물질 100중량부; 및 상기 제1 바인더 1 내지 20중량부;를 포함할 수 있다. 여기서 상기 제1 바인더와 제2 바인더의 중량비가 0.1:0.9 내지 0.9:0.1일 수 있다.
본 발명은 상기 양극을 포함하는 리튬일차전지를 제공할 수 있다.
본 발명의 양극의 제조방법은 (a) 탄소물질과, 제1 바인더와, 물과 용매를 혼합하여 양극합제 페이스트를 제조하는 단계; (b) 상기 양극합제 페이스트를 건조시킨 후 분쇄하고, 분급하여 과립형태의 응집체를 제조하는 단계; (c)하이드록시계 셀룰로오스를 포함하는 제2 바인더와, 상기 응집체와, 물을 혼합하여 슬러리를 제조하는 단계; (d) 상기 슬러리를 다공성 금속망 기재 상에 코팅하는 단계; 및 (e) 상기 슬러리가 코팅된 다공성 금속망 기재를 건조하고 압력을 가하여 양극을 제조하는 단계;를 포함할 수 있다.
단계 (b)의 건조가 50 내지 100℃의 온도에서 수행될 수 있다.
상기 분급이 1 내지 3mm 체를 이용하여 수행할 수 있다.
상기 양극의 제조방법이 단계 (b) 후에 상기 응집체를 250 내지 350℃의 온도에서 열처리하여 제1 바인더를 활성화시키는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
단계 (d)의 코팅이 캐시팅, 롤투롤코팅, 스핀 코팅, 스프레이 코팅, 닥터 블레이드 코팅, 딥 코팅, 콤마(comma) 코팅, 그라비아 코팅, 마이크로그라비아 코팅, 및 슬롯다이 코팅 중에서 선택된 어느 하나의 방법에 의해 수행할 수 있다.
상기 압력을 가하는 것이 압착 또는 압연에 의해 수행될 수 있다. 상기 용매는 이소프로필알콜(isopropylalcohol), 에틸알코올, 및 아세톤 중에서 선택된 1종 이상일 수 있다.
본 발명은 상기 양극의 제조방법을 포함하는 리튬일차전지의 제조방법을 제공할수 있다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명을 더욱 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐, 실시예에 의하여 본 발명의 내용이 한정되는 것은 아니다.
[실시예]
실시예 1
먼저 카본재로써 수퍼피(Supper P) 9g와 케첸블랙(ketjen black) 1g을 건식혼합 후, 여기에 증류수 50g과 이소프로필알코올 150g을 혼합 후 여기에 테프론에멀젼 (고형분 60%) 1.2g을 넣어 교반하면서 균일하게 양극합제 페이스트를 제조하였다.
다음에, 제조된 양극합제 페이스트를 80℃ 오븐에서 12시간 건조 후 2mm 분자체를 이용하여 과립상의 분말을 제조한 후 307℃ 오븐에서 30분간 PTFE을 활성화시켰다.
이렇게 제조된 과립과 제2 바인더로서 HEC(hydroxyl Ethyl Cellulose)(NATROSL 250HR, 누리켐 )를 제1바인더(PTFE) 대비 0.7:0.3 의 중량비에 해당되는 양을 증류수에 녹인 용액에 첨가한 후 일정 점도가 되도록 슬러리를 만들었다.
최종적으로 니켈망위에 캐시팅 방법에 의해 도포하고, 건조 후 압착하여 리튬일차전지 전극을 제조한다.
실시예 2
제1바인더 대비 제2바인더인 HEC 중량비를 0.7:0.3 로 한 것 대신에 중량비를 0.5 : 0.5로 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 리륨일차전지 전극을 제조하였다.
실시예 3
제1바인더 대비 제2바인더인 HEC 중량비를 0.7:0.3으로 한 것 대신에 중량비를 0.3: 0.7로 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 리륨일차전지 전극을 제조하였다.
실시예 4
수퍼피(Supper P) 9g와 케첸블랙(ketjen black) 1g을 건식 혼합한 것 대신에 수퍼피(Supper P) 7g와 케첸블랙(ketjen black) 3g을 건식혼합하고, 제1바인더 대비 제2바인더인 HEC 중량비를 0.7:0.3으로 한 것 대신에 제1바인더 대비 제2바인더인 HEC 중량비를 0.3:0.7로 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 리륨일차전지 전극을 제조하였다.
비교예 1
먼저 카본재로써 수퍼피(Supper P) 9g와 케첸블랙(ketjen black) 1g을 건식혼합 후, 여기에 증류수 50g과 이소프로필알코올 150g을 혼합 후 여기에 테프론에멀젼 (고형분 60%) 1.2g을 넣어 교반하면서 균일하게 양극합제 페이스트를 제조하였다.
다음에, 제조된 양극페이스트를 80℃ 오븐에서 12시간 건조 후 2mm 분자체를 이용하여 과립상의 분말을 제조한 후 307℃ 오븐에서 30분간 PTFE을 활성화시켰다.
이렇게 제조된 양극 분말을 길이 150mm, 폭 60mm, 두께 0.1mm인 니켈망 위에 단판식 지그(높이 3mm)에 양극분말 15g을 넣고 평평한 면이 형성되게 성형한 후 상온에서 롤프레스에 넣어 압연하여 최종 두께가 0.16cm ± 0.05 되게 양극을 제조하였다.
비교예2
실시예 1에서 제2 바인더로서 HEC(hydroxyl Ethyl Cellulose)를 사용한 것 대신에 제2 바인더로서 CMC(carboxyl methyl cellulose)(Aldrich, carboxymethylcellulose sodium salt, high viscosity)를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 양극을 제조하였다.
시험예
전극의 저항 및 비저항값 측정
실시예 1 내지 4, 비교예 1, 및 비교예2에 제조된 리튬일차전지 전극을 2cm x 2cm 일정크기로 자른 후 4-point probe 장비로부터 저항 측정값을 얻을 수 있었다. 이때 측정값과 전극의 두께를 곱하여 이로부터 얻은 비저항값을 표 1에 나타내었다. 따라서 전극의 전기전도도는 비저항의 역수이므로 비저항 값이 클수록 전극의 전기전도도는 낮은 값을 나타낸다
전극의 기공율 측정
실시예 1 내지 4, 비교예 1, 및 비교예2에 제조된 리튬일차전지 전극을 일정크기로 자른 후 Mercury Porosimeter 장비를 이용하여 전극의 기공율을 측정하여 표 1에 나타내었다.
리튬일차전지의 높은 에너지밀도를 구현하기 위해서는 액상의 활물질이 양극에서 활발한 반응을 위해 반응표면적이 커야 하며, 반응생성물의 축적공간을 제공하기 위하여 기공율이 높을수록 유리하며, 전극의 전기전도도가 높을수록 전지의 성능이 높게 구현됨이 알려져 있다.
표1에 전극의 비저항값과 기공율의 특성을 기재하였다. 표 1을 참고하면, 전극의 전기전도도는 측정된 비저항의 역수이므로 제조된 양극의 전기전도도는 제1바인더 대비 제2바인더의 함량비율이 증가할수록 비저항값은 작아지고 따라서 전극의 전기전도도는 향상되는 것을 확인할 수 있었다. 또한 전극의 기공율 역시 제2바인더인 HEC 함량이 높을수록 기공율이 높게 형성됨을 확인할 수 있다.
전극의 두께
(cm)		 저항측정값
(Ω/cm2)		 비저항
(Ωcm)		 전극의
기공율 (%)
실시예 1 0.160 2.61 0.418 51.2
실시예 2 0.155 1.96 0.304 62.8
실시예 3 0.156 1.94 0.302 85.5
실시예 4 0.164 1.66 0.273 85.3
비교예1 0.16 2.79 0.464 65.8
비교예 2 0.156 4.86 0.758 61.3

Claims (15)

  1. 리튬일차전지에 사용하는 양극에 있어서,
    상기 양극은 다공성 금속망 기재; 및 상기 다공성 금속망 기재 상에 형성된 양극합제층;을 포함하고,
    상기 양극합제층은 탄소물질과 제1 바인더를 포함하는 과립형상의 응집체; 및
    상기 응집체를 서로 연결하고, 하이드록시계 셀룰로오스를 포함하는 제2 바인더;를 포함하고,
    상기 제1 바인더가 에틸렌 중합체, 에틸렌 공중합체, 프로필렌 중합체, 프로필렌 공중합체, 폴리비닐피롤리돈, 폴리비닐클로라이드, 에틸렌-프로필렌-디엔 고무(EPDM), 스티렌-부타디엔 고무(SBR), 폴리테트라플루오르에틸렌(PTFE), 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVdF) 및 폴리비닐리덴 플루오라이드 공중합체로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것인 양극.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 하이드록시계 셀룰로오스가 하이드록실 메틸셀룰로오스, 하이드록실 에틸셀룰로오스, 및 하이드록실 프로필셀룰로오스 중에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 양극.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 탄소물질이 수퍼피(Super P), 케첸 블랙(Ketjen black), 카본블랙, 아세틸렌블랙, 탄소섬유, 흑연 및 탄소나노튜브 중에서 선택된 1종 이상인 것으로 하는 양극.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 다공성 금속망 기재가 니켈, 티타늄, 및 알루미늄 중에서 선택된 1종 이상의금속을 포함하는 것을 특징으로 하는 양극.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 양극합제층이
    상기 탄소물질 100중량부; 및 상기 제1 바인더 1 내지 20중량부;를 포함하고,
    상기 제1 바인더와 제2 바인더의 중량비가 0.1:0.9 내지 0.9:0.1인 것을 특징으로 하는 양극.
  7. 제 1항에 따른 양극을 포함하는 리튬일차전지.
  8. (a) 탄소물질과, 제1 바인더와, 물과 용매를 혼합하여 양극합제 페이스트를 제조하는 단계;
    (b) 상기 양극합제 페이스트를 건조시킨 후 분쇄하고, 분급하여 과립형태의 응집체를 제조하는 단계;
    (c)하이드록시계 셀룰로오스를 포함하는 제2 바인더와, 상기 응집체와, 물을 혼합하여 슬러리를 제조하는 단계;
    (d) 상기 슬러리를 다공성 금속망 기재 상에 코팅하는 단계; 및
    (e) 상기 슬러리가 코팅된 다공성 금속망 기재를 건조하고 압력을 가하여 양극을 제조하는 단계;를
    포함하는 양극의 제조방법
  9. 제8항에 있어서,
    단계 (b)의 건조가 50 내지 100℃의 온도에서 수행되는 것을 특징으로 하는 양극의 제조방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 분급이 1 내지 3mm 체를 이용하여 수행하는 것을 특징으로 하는 양극의 제조방법.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 양극의 제조방법이
    단계 (b) 후에 상기 응집체를 250 내지 350℃의 온도에서 열처리하여 제1 바인더를 활성화시키는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 양극의 제조방법
  12. 제8항에 있어서,
    단계 (d)의 코팅이 캐시팅, 롤투롤코팅, 스핀 코팅, 스프레이 코팅, 닥터 블레이드 코팅, 딥 코팅, 콤마(comma) 코팅, 그라비아 코팅, 마이크로그라비아 코팅, 슬롯다이 코팅 중에서 선택된 어느 하나의 방법에 의해 수행하는 것을 특징으로 하는 양극의 제조방법.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 압력을 가하는 것이 압착 또는 압연에 의해 수행하는 것을 포함하는 양극의 제조방법.
  14. 제8항에 있어서,
    상기 용매는 이소프로필알콜(isopropylalcohol), 에틸알코올, 및 아세톤 중에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 양극의 제조방법
  15. 제8항에 따른 양극의 제조방법을 포함하는 리튬일차전지의 제조방법
KR1020160062027A 2016-05-20 2016-05-20 리튬 일차전지의 양극 및 그의 제조방법 KR101801543B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160062027A KR101801543B1 (ko) 2016-05-20 2016-05-20 리튬 일차전지의 양극 및 그의 제조방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160062027A KR101801543B1 (ko) 2016-05-20 2016-05-20 리튬 일차전지의 양극 및 그의 제조방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101801543B1 true KR101801543B1 (ko) 2017-11-27

Family

ID=60810590

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160062027A KR101801543B1 (ko) 2016-05-20 2016-05-20 리튬 일차전지의 양극 및 그의 제조방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101801543B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102695900B1 (ko) 2020-05-21 2024-08-19 주식회사 엘지에너지솔루션 전극 슬러리의 건조불량 정량화 방법

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005026191A (ja) * 2003-07-03 2005-01-27 Tdk Corp 電極及び電気化学素子並びに電極の製造方法及び電気化学素子の製造方法
JP2010037569A (ja) * 2008-07-31 2010-02-18 Mitsubishi Materials Corp 金属多孔質電極基材およびその製造方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005026191A (ja) * 2003-07-03 2005-01-27 Tdk Corp 電極及び電気化学素子並びに電極の製造方法及び電気化学素子の製造方法
JP2010037569A (ja) * 2008-07-31 2010-02-18 Mitsubishi Materials Corp 金属多孔質電極基材およびその製造方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102695900B1 (ko) 2020-05-21 2024-08-19 주식회사 엘지에너지솔루션 전극 슬러리의 건조불량 정량화 방법

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20130062571A1 (en) Method for preparing electrode active material slurry and electrochemical capacitor comprising electrode using electrode active material slurry prepared by the method
CN104685674A (zh) 包含高表面积含碳材料的活性材料组合物
TW201324929A (zh) 蓄電池用集電體，蓄電池用正極，蓄電池用負極，蓄電池及此等之製造方法
CN107403904A (zh) 锂离子电池及其负极片
US20070178382A1 (en) Anode material for secondary battery, secondary batteries using the same, method for manufacturing anode material for secondary battery and secondary batteries using the same
KR20150142832A (ko) 리튬설퍼 전지용 양극조성물, 이를 포함하는 리튬설퍼 전지용 양극 및 이의 제조 방법
KR20140051325A (ko) 집전체, 전극 구조체, 비수전해질 전지 및 축전 부품
CN106602069A (zh) 锂离子电池正极材料、正极和锂离子电池
KR20160040873A (ko) 탄소 전극 제조방법, 이를 통해 제조되는 탄소 전극 및 탄소 전극을 포함하는 에너지 저장 디바이스
CN107611342B (zh) 一种使用垫层的柔性锂离子电池电极片及其制备方法
KR102120287B1 (ko) 이차전지용 양극 슬러리 및 이를 포함하는 이차전지용 양극
CN110423348B (zh) 磷钼酸-聚合物复合导电水凝胶及其制备方法以及在全固态柔性超级电容器中的应用
KR20170068492A (ko) 바인더 및 그 이용과, 전극의 제조방법
KR101693359B1 (ko) 알루미늄 집전체, 이를 구비한 전극, 및 전기화학 소자
JP2002151057A (ja) リチウム二次電池正極用ペーストの製造方法
Kang et al. High-efficiency flexible and foldable paper-based supercapacitors using water-dispersible polyaniline-poly (2-acrylamido-2-methyl-1-propanesulfonic acid) and poly (vinyl alcohol) as conducting agent and polymer matrix
KR101801543B1 (ko) 리튬 일차전지의 양극 및 그의 제조방법
KR20140122500A (ko) 이차전지용 양극 및 이의 제조 방법
KR20200054012A (ko) 리튬 이차전지용 전극의 제조 방법
KR102239685B1 (ko) 활성탄으로 이루어진 도전성 접착제, 이를 이용한 전극 집전체, 슈퍼커패시터용 전극 및 고온 성능이 우수한 슈퍼커패시터
KR20130122180A (ko) 고유전 고분자 복합 조성물 및 이를 이용한 에너지 저장 소자
CN112054158A (zh) 用于二次电池的电极的制备方法以及包含该电极的二次电池
KR20170006693A (ko) 이차 전지용 음극 및 이를 포함하는 이차 전지
WO2013169605A1 (en) Coated fluorinated carbon electrodes and coating processes
JP2015090942A (ja) 蓄電デバイス用電極の製造方法

Legal Events

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