KR101834324B1 - Electrode using lithium secondary battery and lithium secondary battery including the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전극활물질, 도전재 및 분산매를 포함하는 전극 슬러리로, 상기 도전재는 BET 질소 표면적이 50 내지 100 ㎡/g이며, 표면에 아밀로오스, 아밀로펙틴 및 사이클로덱스트린에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 친수성 고분자가 코팅되고, 라만 분광을 통한 G 밴드에 대한 D 밴드의 강도비(ID/IG)가 0.05 미만인 것을 특징으로 하는 리튬 이차 전지용 전극 슬러리에 관한 것이다.The present invention provides an electrode slurry comprising an electrode active material, a conductive material and a dispersion medium, wherein the conductive material has a BET nitrogen surface area of 50 to 100 m < 2 > / g and at least one hydrophilic polymer selected from amylose, amylopectin and cyclodextrin And the intensity ratio (ID / IG) of the D band to the G band through Raman spectroscopy is less than 0.05. The present invention relates to an electrode slurry for a lithium secondary battery.

Description

리튬 이차 전지용 전극 슬러리 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지{Electrode using lithium secondary battery and lithium secondary battery including the same}[0001] The present invention relates to an electrode slurry for a lithium secondary battery and a lithium secondary battery including the electrode slurry.

본 발명은 리튬 이차 전지용 전극 슬러리 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지에 관한 것으로, 상세하게는 도전재인 탄소 성분의 순도를 높여 이차전지의 용량을 높이며, 동시에 수계 분산매와의 혼화성이 우수하고 제조가 용이한 이차전지용 전극 슬러리 및 이를 포함하는 리튬 이차전지에 관한 것이다.The present invention relates to an electrode slurry for a lithium secondary battery and a lithium secondary battery including the electrode slurry. More particularly, the present invention relates to an electrode slurry for a lithium secondary battery, which increases the purity of a carbonaceous material as a conductive material to increase the capacity of the secondary battery, An electrode slurry for a secondary battery, and a lithium secondary battery including the electrode slurry.

화석연료 사용의 급격한 증가로 인하여 대체 에너지나 청정에너지의 사용에 대한 요구가 증가하고 있으며, 그 일환으로 가장 활발하게 연구되고 있는 분야가 전기화학을 이용한 발전, 축전 분야이다.Due to the rapid increase in the use of fossil fuels, the demand for the use of alternative energy or clean energy is increasing. As a part of this, the most active field of research is electric power generation and storage.

현재 이러한 전기화학적 에너지를 이용하는 전기화학 소자의 대표적인 예로 이차전지를 들 수 있으며, 점점 더 그 사용 영역이 확대되고 있는 추세이다.At present, a typical example of an electrochemical device utilizing such electrochemical energy is a secondary battery, and the use area thereof is gradually increasing.

최근에는 스마트폰, 노트북, 웨어러블 기기, 카메라 등의 휴대용 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서 이차전지의 수요가 급격히 증가하고 있고, 그러한 이차전지 중 높은 에너지 밀도와 작동 전위를 나타내고 사이클 수명이 길며 자기방전율이 낮은 리튬 이차전지에 대해 많은 연구가 행해져 왔고, 또한 상용화되어 널리 사용되고 있다.Recently, as technology development and demand for portable devices such as smart phones, notebooks, wearable devices, and cameras have increased, the demand for secondary batteries as energy sources has increased rapidly, and the secondary batteries have high energy density and operating potential A lot of research has been conducted on a lithium secondary battery having a long cycle life and low self-discharge rate, and it has been commercialized and widely used.

또한, 환경 문제에 대한 관심이 커짐에 따라 대기오염의 주요 원인의 하나인 가솔린 차량, 디젤 차량 등 화석연료를 사용하는 차량을 대체할 수 있는 전기자동차, 하이브리드 전기자동차 등에 대한 연구가 많이 진행되고 있으며, 리튬 이차전지는 이러한 전기자동차, 하이브리드 전기자동차 등의 동력원으로도 사용되고 있다.In addition, as the interest in environmental issues grows, researches on electric vehicles and hybrid electric vehicles that can replace fossil fuel-based vehicles such as gasoline vehicles and diesel vehicles, which are one of the main causes of air pollution, , Lithium secondary batteries are also used as power sources for such electric vehicles and hybrid electric vehicles.

이러한 리튬 이차전지는 전극 활물질로서 리튬 전이금속 산화물을 포함하는 양극과 카본계 활물질을 포함하는 음극 및 분리막으로 이루어진 전극조립체에 리튬 전해질이 함침되어 있는 구조로 이루어져 있다. 양극은 리튬 전이금속 산화물을 포함하는 양극 합제를 알루미늄 호일에 코팅하여 제조되며, 음극은 카본계 활물질을 포함하는 음극 합제를 구리 호일에 코팅하여 제조된다. 상기 전극 합제는 에너지를 저장하기 위한 전극 활물질과, 전기전도성을 부여하기 위한 도전재, 및 이를 전극 호일에 접착하기 위한 바인더(PVdF)로 구성된 전극 합제를 물 및 NMP(N-methyl pyrrolidone) 등의 분산매에 혼합하여 제조된다.Such a lithium secondary battery has a structure in which a lithium electrolyte is impregnated into an electrode assembly composed of a cathode including a lithium transition metal oxide as an electrode active material, a cathode including a carbonaceous active material, and a separator. The positive electrode is prepared by coating a positive electrode mixture containing a lithium transition metal oxide on an aluminum foil, and the negative electrode is prepared by coating a copper foil with a negative electrode mixture containing a carbonaceous active material. The electrode mixture is prepared by mixing an electrode mixture composed of an electrode active material for storing energy, a conductive material for imparting electrical conductivity, and a binder (PVdF) for adhering it to an electrode foil, in water and NMP (N-methyl pyrrolidone) And a dispersion medium.

일반적으로, 도전재는 양극 합제와 음극 합제에는 활물질의 전기전도성을 향상시키기 위한 목적에서 첨가되고 있다. 이러한 도전재는 전극 합제의 중량을 기준으로 대략 0 중량% 내지 20 중량% 정도로 첨가되고 있으며, 너무 적게 사용하는 경우에는 전극의 내부 저항 증가로 전지의 성능이 저하되고, 반대로 너무 많이 사용되는 경우에는 그에 따라 결착제(binder)의 함량을 함께 증가시켜야 하므로 전극 활물질의 감소로 인한 전지 용량의 감소 등의 문제를 초래한다.Generally, the conductive material is added to the positive electrode mixture and the negative electrode mixture for the purpose of improving the electrical conductivity of the active material. The conductive material is added in an amount of about 0% by weight to 20% by weight based on the weight of the electrode material mixture. If the conductive material is used in too small an amount, the internal resistance of the electrode increases and the performance of the battery deteriorates. The content of the binder must be increased at the same time, which leads to a problem such as a reduction in the battery capacity due to the reduction of the electrode active material.

이러한 도전재로는 천연 흑연이나 인조 흑연 등의 흑연; 카본 블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 채널 블랙, 퍼네이스 블랙, 램프 블랙, 서머 블랙 등의 카본 블랙; 탄소 나노튜브나 플러렌 등의 탄소 유도체, 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.Examples of the conductive material include graphite such as natural graphite and artificial graphite; Carbon black such as carbon black, acetylene black, ketjen black, channel black, furnace black, lamp black, and summer black; Carbon fibers such as carbon nanotubes and fullerene; conductive fibers such as carbon fibers and metal fibers; Metal powders such as carbon fluoride, aluminum, and nickel powder; Conductive whiskey such as zinc oxide and potassium titanate; Conductive metal oxides such as titanium oxide; Conductive materials such as polyphenylene derivatives and the like can be used.

보편적으로 적용하고 있는 구형 카본 블랙의 경우, 소수성 표면을 가지며 비중이 낮고, 나노 수준으로 작다. 따라서 수계 슬러리 제조 시 분산매와의 혼화성이 낮아 고형분 분산 및 확산 속도가 저하되어 균일한 슬러리 제조를 확보하기 어렵다. 이러한 특성을 보완하기 위해 분산매의 양을 늘려 전극 슬러리를 제조하는 경우, 점도가 낮아져 도포에 어려움이 있고, 전극의 건조 과정에서 증발량이 늘어나, 물보다 가벼운 도전재가 위로 뜨거나, 전극의 불균일이 심화되어 전지 특성을 저하시키는 문제점이 있다.In the case of spherical carbon black which is generally applied, it has a hydrophobic surface, low specific gravity, and small nano-level. Therefore, when the aqueous slurry is prepared, the miscibility with the dispersion medium is low, so that the dispersion of the solid content and the diffusion rate are lowered, and it is difficult to secure uniform slurry production. When the electrode slurry is prepared by increasing the amount of the dispersion medium to compensate for these characteristics, it is difficult to coat the electrode slurry due to low viscosity, and the amount of evaporation increases in the drying process of the electrode, so that the light conductive material becomes higher than water, Thereby deteriorating the battery characteristics.

이러한 문제점을 해결하기 위한 방안으로, 종래에는 탄소나노튜브(CNT: Carbon nanotube)를 도전재로 사용하는 시도가 있었다. 그러나 상기 탄소나노튜브 또한 물보다 가벼워 수계 분산매를 사용하는 경우 여전히 분산이 고르지 못하며, 전극에서 국부적으로 활물질 입자와 닿지 않는 영역이 생겨 기존의 문제점을 여전히 내포하고 있다. 여기에 탄소나노튜브는 대량 생산을 위해 합성을 통해 제조되고 있는 바, 합성이 끝난 상태의 탄소나노튜브에는 금속 입자, 탄소 불순물 등이 존재하는데, 이러한 불순물은 도전재로서의 효율을 크게 떨어뜨리는 인자로 작용하게 된다.In order to solve such a problem, conventionally, there has been an attempt to use a carbon nanotube (CNT) as a conductive material. However, when the carbon nanotubes are also lighter than water, dispersion of the carbon nanotubes is still uneven when using an aqueous dispersion medium, and there arises an area in which the particles are not in contact with the active material particles locally. Carbon nanotubes are manufactured through synthesis for mass production. In the synthesized carbon nanotubes, metal particles, carbon impurities, and the like are present. These impurities are factors that degrade efficiency as a conductive material .

상기와 같은 문제점은 도전재의 고로딩 영역에서 심화되며, 슬러리의 코팅 대기시간을 증가시키는 단점을 가져오므로, 이러한 문제점을 근본적으로 해결할 수 있는 기술에 대한 개발욕구가 점점 높아지고 있다.The above problems are exacerbated in the high loading region of the conductive material and have a disadvantage of increasing the waiting time for coating the slurry. Therefore, there is an increasing need to develop a technology capable of fundamentally solving such problems.

대한민국 공개특허 제10-2015-0083635호 (2015년 07월 20일)Korean Patent Publication No. 10-2015-0083635 (July 20, 2015) 대한민국 공개특허 제10-2013-0030660호 (2013년 03월 27일)Korean Patent Publication No. 10-2013-0030660 (March 27, 2013)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 도전재인 탄소 성분의 순도를 높여 이차전지의 용량을 높이며, 동시에 수계 분산매와의 혼화성이 우수하고 제조가 용이하도록 도전재의 표면에 친수성 고분자를 코팅한 이차전지용 전극 슬러리 및 이를 포함하는 리튬 이차전지에 관한 것이다.Disclosure of the Invention The present invention has been conceived to solve the problems as described above. It is an object of the present invention to increase the purity of the carbon component, which is the conductive material, to increase the capacity of the secondary battery, and to provide a hydrophilic polymer And a lithium secondary battery comprising the electrode slurry.

본 발명은 리튬 이차전지용 전극 슬러리 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지에 관한 것이다.The present invention relates to an electrode slurry for a lithium secondary battery and a lithium secondary battery comprising the same.

본 발명의 일 양태는 전극활물질, 도전재 및 분산매를 포함하는 전극 슬러리로, 상기 도전재는 BET 질소 표면적이 50 내지 100 ㎡/g이며, 표면에 아밀로오스, 아밀로펙틴 및 사이클로덱스트린에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 친수성 고분자가 코팅되고, 라만 분광을 통한 G 밴드에 대한 D 밴드의 강도비(ID/IG)가 0.05 미만인 것을 특징으로 하는 리튬 이차 전지용 전극 슬러리에 관한 것이다.One aspect of the present invention is an electrode slurry comprising an electrode active material, a conductive material and a dispersion medium, wherein the conductive material has a BET nitrogen surface area of 50 to 100 m < 2 > / g and one or two selected from amylose, amylopectin and cyclodextrin (ID / IG) of the D band to the G band through Raman spectroscopy is less than 0.05. The present invention relates to an electrode slurry for a lithium secondary battery.

본 발명에서 상기 분산매는 물, N-메틸 피롤리딘, 메탄올, 에탄올, n-프로판올, 이소프로판올에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상이며, 아밀라아제, 아밀로글루코시다아제 및 사이클로덱스트린 글로코노트란스피라아제에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 효소가 포함된 것일 수 있다. In the present invention, the dispersion medium is any one or more selected from water, N-methylpyrrolidine, methanol, ethanol, n-propanol and isopropanol, and amylase, amyloglucosidase and cyclodextrin Glokoton And the enzyme may be one or two or more enzymes selected from the group consisting of < RTI ID = 0.0 >

또한 상기 도전재는 천연 흑연, 인조 흑연, 카본 블랙, 아세틸렌블랙, 케첸블랙, 탄소섬유, 탄소나노튜브, 그래핀 및 풀러렌에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상일 수 있다.The conductive material may be any one or more selected from natural graphite, artificial graphite, carbon black, acetylene black, ketjen black, carbon fiber, carbon nanotube, graphene and fullerene.

본 발명에서 상기 활물질은 양극활물질 또는 음극활물질일 수 있으며, 더 상세하게 상기 양극활물질은 하기 화학식 1, 화학식 2 또는 이들의 혼합물일 수 있다.In the present invention, the active material may be a cathode active material or an anode active material, and more specifically, the cathode active material may be represented by the following general formula (1), (2), or a mixture thereof.

<화학식 1>&Lt; Formula 1 >

Li[LiaM11-a]O2+d Li [Li a M 1-a ] O 2 + d

<화학식 2>(2)

Li[LibM1cM2e]O2+d Li [Li b M1 c M 2 e ] O 2 + d

(상기 식에서, 0<a<1, b+c+e=1; 0<b<1, 0<c<1, 0≤d≤0.1, 0<e<0.1이며,0 <b <1, 0 <c <1, 0? D? 0.1, 0 <e <0.1, where 0 <a <1, b + c + e = 1,

상기 M1 및 M2는 각각 Ni, Co, Mn, Fe, Na, Ca, Ti, V, Cr, Cu, Zn, Ge, Sr, Ag, Ba, Zr, Nb, Mo, Al, Ga, B에서 선택되는 어느 하나이다.)Wherein M1 and M2 are selected from Ni, Co, Mn, Fe, Na, Ca, Ti, V, Cr, Cu, Zn, Ge, Sr, Ag, Ba, Zr, Nb, Mo, Al, It is either.)

본 발명에서 상기 음극활물질은 리튬금속, 리튬과 합금 가능한 금속, 전이금속 산화물, 비전이금속산화물 및 탄소계 재료에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상일 수 있으며, 더 상세하게는 Si, Sn, Al, Ge, Pb, Bi, Sb-Si-Z 합금, Sn-Z 합금, 리튬 티탄 산화물, 바나듐 산화물, 리튬 바나듐 산화물, SnO2, SiOx(0<x<2), 천연 흑연, 인조 흑연, 소프트 카본, 하드 카본, 메조페이스 피치 탄화물 및 소성된 코크스로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 또는 둘 이상을 포함하며,In the present invention, the negative electrode active material may be any one or more selected from the group consisting of lithium metal, lithium-alloyable metal, transition metal oxide, non-transition metal oxide, and carbon- SnO 2 , SiO x (0 < x < 2), natural graphite, artificial graphite, soft carbon, graphite, Hard carbon, mesophase pitch carbide, and fired coke,

상기 Z는 Mg, Ca, Sr, Ba, Ra, Sc, Y, Ti, Zr, Hf, Rf, V, Nb, Ta, Db, Cr, Mo, W, Sg, Tc, Re, Bh, Fe, Pb, Ru, Os, Hs, Rh, Ir, Pd, Pt, Cu, Ag, Au, Zn, Cd, B, Al, Ga, Sn, In, Ti, Ge, P, As, Sb, Bi, S, Se, Te, Po에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.Z is at least one element selected from the group consisting of Mg, Ca, Sr, Ba, Ra, Sc, Y, Ti, Zr, Hf, Rf, V, Nb, Ta, Db, Cr, Mo, W, Sg, Pd, Pt, Cu, Ag, Au, Zn, Cd, B, Al, Ga, Sn, In, Ti, Ge, P, As, Sb, Bi, S, Se , Te, and Po, respectively.

또한 상기 친수성 고분자는 코팅 두께가 1Å 내지 10㎚일 수 있다.The hydrophilic polymer may have a coating thickness of 1 to 10 nm.

본 발명의 다른 양태는 상기 리튬 이차 전지용 전극 슬러리를 포함하는 리튬 이차 전지에 관한 것이다.Another aspect of the present invention relates to a lithium secondary battery comprising the electrode slurry for the lithium secondary battery.

본 발명에 따른 리튬 이차 전지용 전극 슬러리는 표면에 친수성 고분자를 코팅한 도전재를 포함함으로써 소수성인 도전재의 단점인 수계 분산매와의 혼화성을 높일 수 있으며, 분산매의 점도를 높일 필요가 없어 작업성을 크게 높일 수 있다. 또한 분산매에 상기 친수성 고분자를 분해할 수 있는 효소를 더 포함함으로써 필요에 따라 친수성 고분자를 쉽게 제거할 수 있어 도전재의 성능을 높일 수 있다.The electrode slurry for a lithium secondary battery according to the present invention includes a conductive material having a surface coated with a hydrophilic polymer, thereby improving compatibility with a water-based dispersion medium, which is a disadvantage of a hydrophobic conductive material, and it is not necessary to increase the viscosity of the dispersion medium, Can greatly increase. In addition, the dispersion medium further contains an enzyme capable of decomposing the hydrophilic polymer, whereby the hydrophilic polymer can be easily removed, if necessary, so that the performance of the conductive material can be enhanced.

또한 도전재의 후공정으로 불활성기체 또는 진공 분위기에서 가열함으로써 도전재에 포함된 불순물을 쉽게 제거할 수 있으며, 이를 통해 비표면적 및 순도를 높여 전지의 성능을 크게 높일 수 있다.In addition, impurities contained in the conductive material can be easily removed by heating in an inert gas or a vacuum atmosphere in a subsequent step of the conductive material, thereby increasing the specific surface area and purity and greatly improving the performance of the battery.

본 발명에 따른 리튬 이차 전지용 전극 슬러리는 상기와 같은 특성으로 고로딩의 전극 제조에 용이하며, 고형분의 함량을 증가시킬 수 있어 고용량의 우수한 리튬 이차 전지를 제공할 수 있다.The electrode slurry for a lithium secondary battery according to the present invention is easy to manufacture electrodes with high loading due to the above characteristics and can increase the content of solid content, thereby providing a lithium rechargeable battery having a high capacity.

이하 구체예들을 참조하여 본 발명에 따른 금속 기판을 포함하는 리튬 이차 전지용 전극 슬러리 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지를 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 구체예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다.Hereinafter, an electrode slurry for a lithium secondary battery including a metal substrate according to the present invention and a lithium secondary battery including the electrode slurry will be described in detail with reference to specific examples. The following specific embodiments are provided by way of example so that those skilled in the art can fully understand the spirit of the present invention.

따라서 본 발명은 이하 제시되는 구체예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있으며, 이하 제시되는 구체예들은 본 발명의 사상을 명확히 하기 위해 기재된 것일 뿐, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. Therefore, the present invention is not limited to the embodiments shown below, but may be embodied in other forms. The embodiments shown below are only for clarifying the spirit of the present invention, and the present invention is not limited thereto.

이때, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다.Here, unless otherwise defined, technical terms and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. In the following description, the gist of the present invention is unnecessarily blurred And a description of the known function and configuration will be omitted.

또한 명세서 및 첨부된 특허청구범위에서 사용되는 단수 형태는 문맥에서 특별한 지시가 없는 한 복수 형태도 포함하는 것으로 의도할 수 있다.Also, the singular forms as used in the specification and the appended claims are intended to include the plural forms as well, unless the context clearly indicates otherwise.

또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.In describing the components of the present invention, terms such as first, second, A, B, (a), and (b) may be used. These terms are intended to distinguish the constituent elements from other constituent elements, and the terms do not limit the nature, order or order of the constituent elements. When a component is described as being "connected", "coupled", or "connected" to another component, the component may be directly connected to or connected to the other component, It should be understood that an element may be "connected," "coupled," or "connected."

본 발명의 발명자들은 기존의 리튬 이차 전지에 포함되는 도전재의 단점으로 비중이 작고 소수성으로 수계 분산매와의 혼화성이 좋지 못하며, 합성 후에 포함되는 불순물이 전지의 효율을 감소시키는 문제를 해결하기 위해 예의 연구를 거듭하던 중, 도전재의 표면에 친수성 고분자를 코팅하여 수계 분산매와의 혼화성을 높이고, 진공 또는 불활성기체 분위기에서 고온으로 어닐링(annealing)할 경우 도전재의 구조적 파괴 없이도 불순물이 효과적으로 제거되며, 리튬 이차 전지의 효율이 증가하는 것을 발견하여 본 발명을 완성하게 되었다.The inventors of the present invention have found that the disadvantage of the conductive material included in the conventional lithium secondary battery is that the specific gravity is small and the compatibility with the aqueous dispersion medium is poor due to hydrophobicity and that the impurities contained after the synthesis reduce the efficiency of the battery, In the course of research, it has been found that when the hydrophilic polymer is coated on the surface of the conductive material to enhance the compatibility with the aqueous dispersion medium and annealing is performed at a high temperature in a vacuum or an inert gas atmosphere, the impurities are effectively removed without structural destruction of the conductive material, The efficiency of the secondary battery is increased, and the present invention has been completed.

본 발명에 따른 리튬 이차 전지용 전극 슬러리는 전극 활물질, 도전재 및 분산매를 포함할 수 있다.The electrode slurry for a lithium secondary battery according to the present invention may include an electrode active material, a conductive material, and a dispersion medium.

본 발명에서 상기 전극활물질은 가역적인 리튬의 흡장 및 방출이 가능한 물질로, 양극활물질 및 음극활물질을 포함한다. In the present invention, the electrode active material is a material capable of reversibly storing and releasing lithium, and includes a cathode active material and an anode active material.

본 발명에서 상기 양극활물질은 리튬 전이금속 산화물일 수 있다. 상기 리튬 전이금속 산화물은 리튬전지의 양극에 사용할 수 있는 것으로서 당해 기술분야에서 사용할 수 있는 것이라면 모두 가능하다. 일예로, 상기 리튬 전이금속 산화물은 스피넬구조, 층상구조 또는 올리빈 구조를 가질 수 있다.In the present invention, the cathode active material may be a lithium transition metal oxide. The lithium transition metal oxide can be used for the positive electrode of a lithium battery, and any lithium metal can be used as long as it can be used in the related art. For example, the lithium transition metal oxide may have a spinel structure, a layered structure, or an olivine structure.

상기 리튬 전이금속 산화물을 단일 조성물 또는 2 이상의 조성을 가지는 화합물을 복합체일 수 있다. 예를 들어 2 이상의 층상구조를 가지는 화합물의 복합체일 수 있으며, 층상구조를 가지는 화합물과 스피넬 구조를 가지는 화합물의 복합체일 수 있다.The lithium transition metal oxide may be a single composition or a compound having two or more compositions. For example, a complex of a compound having two or more layered structures, and may be a complex of a compound having a layered structure and a compound having a spinel structure.

상기 리튬 전이금속 산화물에서 리튬 외 전이금속의 원료 물질은 니켈(Ni), 코발트(Co), 망간(Mn), 철(Fe), 나트륨(Na), 칼슘(Ca), 티타늄(Ti), 바나듐(V), 크롬(Cr), 구리(Cu), 아연(Zn), 게르마늄(Ge), 스트론튬(Sr), 은(Ag), 바륨(Ba), 지르코늄(Zr), 니오븀(Nb), 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 갈륨(Ga), 붕소(B) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나 이상의 원소의 금속염이 포함될 수 있다. 또한 금속염은 황산염, 질산염, 초산염, 할라이드, 수산화물 등이 사용될 수 있으며, 용매에 용해될 수 있는 것이라면 특별히 한정되지 않는다.In the lithium transition metal oxide, the raw material of the lithium transition metal is at least one selected from the group consisting of Ni, Co, Mn, Fe, Na, Ca, Ti, (V), Cr, Cu, Zn, Ge, Sr, Ag, Ba, Zr, Nb, A metal salt of at least one element selected from the group consisting of molybdenum (Mo), aluminum (Al), gallium (Ga), boron (B) and combinations thereof. The metal salt may be sulfate, nitrate, acetate, halide, hydroxide or the like, and is not particularly limited as long as it can be dissolved in a solvent.

상기 양극활물질로 더 상세하게는 하기 화학식 1, 화학식 2 또는 이들의 혼합물일 수 있다.More specifically, the cathode active material may be represented by the following general formula (1), (2), or a mixture thereof.

<화학식 1>&Lt; Formula 1 >

Li[LiaM11-a]O2 +d Li [Li a M 1-a ] O 2 + d

<화학식 2>(2)

Li[LibM1cM2e]O2 +d Li [Li b M1 c M 2 e ] O 2 + d

(상기 식에서, 0<a<1, b+c+e=1; 0<b<1, 0<c<1, 0≤d≤0.1, 0<e<0.1이며,0 <b <1, 0 <c <1, 0? D? 0.1, 0 <e <0.1, where 0 <a <1, b + c + e = 1,

상기 M1 및 M2는 각각 Ni, Co, Mn, Fe, Na, Ca, Ti, V, Cr, Cu, Zn, Ge, Sr, Ag, Ba, Zr, Nb, Mo, Al, Ga, B에서 선택되는 어느 하나이다.)Wherein M1 and M2 are selected from Ni, Co, Mn, Fe, Na, Ca, Ti, V, Cr, Cu, Zn, Ge, Sr, Ag, Ba, Zr, Nb, Mo, Al, It is either.)

상기 양극활물질로 더욱 상세하게는 상기 M1은 니켈, M2는 코발트, M3는 망간일 수 있다. 또한 전이금속 원료 물질은 고용량 특성을 가지도록 몰 비를 조절하여 혼합할 수 있다. 이러한 몰 비는 얻고자 하는 중심부의 금속 조성에 따라 용이하게 조절할 수 있다.More specifically, M1 may be nickel, M2 may be cobalt, and M3 may be manganese. Further, the transition metal raw material can be mixed by adjusting the molar ratio so as to have a high capacity characteristic. This molar ratio can be easily controlled according to the metal composition of the center portion to be obtained.

상기 양극활물질은 제조방법을 한정하지 않으며, 일예로 리튬 원료 물질, 하나 이상의 전이금속 원료 물질, 킬레이팅제 및 염기성 수용액을 동시 혼합한 후, 이를 소성하여 제조할 수 있다. 특히 상기 물질들을 동시 혼합할 때 공침법을 적용하여 슬러리 형태로 수득할 수 있다.The cathode active material is not limited to the production method. For example, the cathode active material may be prepared by simultaneously mixing a lithium source material, at least one transition metal source material, a chelating agent, and a basic aqueous solution, followed by firing the same. Particularly, when co-mixing the above materials, coprecipitation can be applied to obtain a slurry.

본 발명에서 상기 양극활물질은 평균입경이 10㎚ 내지 100㎛일 수 있다. 상기 평균입경 범위에서 작업성이 개선되며, 2차 전지의 충방전 효율이 최대가 되어 바람직하다.In the present invention, the cathode active material may have an average particle diameter of 10 nm to 100 탆. The workability is improved in the above-mentioned average particle size range, and the charging / discharging efficiency of the secondary battery is maximized.

본 발명에서 상기 음극활물질은 리튬 이온을 흡장 및 탈리할 수 있는 물질로 일반적으로 사용되는 탄소재료 이외에 리튬 금속, 리튬과 다른 원소의 합금, 전이금속 산화물, 비전이금속산화물 등이 사용될 수 있다.In the present invention, the negative electrode active material may be a lithium metal, an alloy of lithium and other elements, a transition metal oxide, a non-transition metal oxide, etc., in addition to a carbon material generally used as a material capable of absorbing and desorbing lithium ions.

상기 음극활물질로 예를 들면, Si, Sn, Al, Ge, Pb, Bi, Sb-Si-Z 합금, Sn-Z합금, 리튬 티탄 산화물, 바나듐 산화물, 리튬 바나듐 산화물, SnO2, SiOx(0<x<2), 천연 흑연, 인조 흑연, 소프트 카본, 하드 카본, 메조페이스 피치 탄화물 및 소성된 코크스로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 또는 둘 이상을 포함할 수 있다.Sn-Z alloy, lithium titanium oxide, vanadium oxide, lithium vanadium oxide, SnO 2 , SiO x (0, 0, 0, <x <2), natural graphite, artificial graphite, soft carbon, hard carbon, mesophase pitch carbide, and fired cokes.

또한 본 발명에서 상기 Z의 예를 들면, 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 스트론튬(Sr), 바륨(Ba), 라듐(Ra), 스칸듐(Sc), 이트륨(Y), 티타늄(Ti), 지르코늄(Zr), 하프늄(Hf), 러더포듐(Rf), 바나듐(V), 나이오븀(Nb), 탄탈륨(Ta), 더브늄(Db), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 시보??(Sg), 테크네튬(Tc), 레늄(Re), 보륨(Bh), 철(Fe), 납(Pb), 루비듐(Ru), 오스뮴(Os), 하슘(Hs), 로듐(Rh), 이리듐(Ir), 팔라듐(Pd), 백금(Pt), 구리(Cu), 은(Ag), 금(Au), 아연(Zn), 카드뮴(Cd), 붕소(B), 알루미늄(Al), 갈륨(Ga), 주석(Sn), 인듐(In), 티타늄(Ti), 게르마늄(Ge), 인(P), 비소(As), 안티몬(Sb), 비스무트(Bi), 황(S), 셀레륨(Se), 텔레늄(Te), 폴로늄(Po)에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.In the present invention, examples of Z include Mg, Ca, Sr, Ba, Ra, Sc, Y, Ti, (Zr), hafnium (Hf), ruthenium (Rf), vanadium (V), niobium (Nb), tantalum (Ta), dibonium (Db), chromium (Cr), molybdenum (Si), technetium (Tc), rhenium (Re), boron (Bh), iron (Fe), lead (Pb), rubidium (Ru), osmium (Os) (Rh), Ir, Ir, Pd, Pt, Cu, Ag, Au, Zn, (Al), Ga, Sn, In, Ti, Ge, Ph, As, Sb, Bi, , Sulfur (S), selenium (Se), telenium (Te), and polonium (Po).

본 발명에서 상기 음극활물질로 더욱 상세하게는 LTO(Li4Ti5O12)인 것이 좋다. 상기 LTO는 리튬이온이 음극 내부로 흡수될 때 이동 속도가 빨라 급속충전 및 상온, 저온에서의 고출력 특성 구현에 유리하며, 충전과 방전 시 원래의 결정구조를 유지하여 전해액과의 부반응이 적게 발생하여 리튬 이차 전지의 수명이 증가하는 장점을 가지기 때문이다. In the present invention, the negative electrode active material is more preferably LTO (Li 4 Ti 5 O 12 ). The LTO is advantageous for fast charging and high output characteristics at room temperature and low temperature when lithium ions are absorbed into the cathode because the lithium ions are absorbed into the cathode and maintains the original crystal structure during charging and discharging, This is because the life of the lithium secondary battery is increased.

상기 음극활물질이 리튬-금속 산화물인 경우에도 상기 양극활물질과 유사한 방법으로 제조하는 것이 좋다. 일예로 LTO의 경우, 리튬 원료 물질, 티타늄 원료 물질, 킬레이팅제 및 염기성 수용액을 동시 혼합한 후, 이를 소성하여 제조할 수 있다. 특히 상기 물질들을 동시 혼합할 때 공침법을 적용하여 슬러리 형태로 수득할 수 있다.Even when the negative electrode active material is a lithium-metal oxide, it is preferable to manufacture the negative electrode active material in a similar manner to the positive electrode active material. For example, in the case of LTO, a lithium raw material, a titanium raw material, a chelating agent, and a basic aqueous solution may be simultaneously mixed and then fired. Particularly, when co-mixing the above materials, coprecipitation can be applied to obtain a slurry.

본 발명에서 상기 도전재는 전극 활물질간, 또는 활물질과 집전체 간의 전기전도성을 개선하기 위한 역할을 수행하는 것으로, 이러한 도전재의 양이 충분하지 않거나 혹은 그 역할을 제대로 수행하지 못하게 되면 전극 활물질 중 반응하지 못하는 부분이 증가하면서 전지 용량이 감소하며, 고속 충방전 특성, 충방전 효율, 특히 초기 충방전 효율에도 악영향을 미치게 된다.In the present invention, the conductive material plays a role to improve the electrical conductivity between the electrode active material or between the active material and the current collector. If the amount of the conductive material is insufficient or does not act properly, The capacity of the battery is decreased, the fast charge / discharge characteristics, the charge / discharge efficiency, especially the initial charge / discharge efficiency are adversely affected.

상기 도전재는 탄소계 물질로, 형태를 기준으로 탄소 대표면적 구조체와 탄소 소표면적 구조체로 나눌 수 있다.The conductive material is a carbon-based material, and can be divided into a carbon representative area structure and a carbon sub-surface structure based on the shape.

본 발명에서 사용하는 용어 ‘탄소 대표면적 구조체’는 6각형으로 배열된 탄소 원자들로 이루어진 입자 하나의 표면적이 5000㎚2 이상인 물질을 의미하며, 주로 2차원의 면 또는 3차원의 원기둥과 같이 점 형상을 가지지 않는 모든 탄소 구조체를 포함할 수 있다.The term "carbon representative area structure" used in the present invention means a material having a surface area of at least 5000 nm 2 of a particle composed of carbon atoms arranged in a hexagonal shape and is mainly composed of a two-dimensional surface or a three- And may include any carbon structure that does not have a shape.

또한 본 발명에서 사용하는 용어 ‘탄소 소표면적 구조체’는 6각형으로 배열된 탄소 원자들로 이루어진 입자 하나의 표면적이 5000㎚2 미만인 물질을 의미하며 상기 탄소 대표면적 구조체가 아닌 점 형상의 모든 탄소 구조체를 포함할 수 있다.The term &quot; carbon sub-surface structure &quot; used in the present invention means a material having a surface area of one particle of carbon atoms arranged in a hexagonal shape of less than 5000 nm 2, . &Lt; / RTI &gt;

본 발명에서 탄소 대표면적 구조체의 일예로는 그래핀, 단일벽 탄소나노튜브, 다층벽 탄소나노튜브에서 선택되는 어느 하나 이상일 수 있다.In the present invention, an example of the carbon representative area structure may be at least one selected from graphene, single-walled carbon nanotubes, and multi-walled carbon nanotubes.

본 발명에서 탄소 소표면적 구조체의 일예로는 풀러렌; 그래파이트, 천연 흑연, 인조 흑연 등의 흑연; 카본 블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 덴카 블랙, 써멀 블랙, 채널 블랙, 퍼네이스 블랙, 램프 블랙, 서머 블랙 및 슈퍼-P에서 선택되는 어느 하나 이상일 수 있다.Examples of the carbon sub-surface structure in the present invention include fullerene; Graphite such as graphite, natural graphite, and artificial graphite; Carbon black, acetylene black, ketjen black, denka black, thermal black, channel black, furnace black, lamp black, summer black and super-P.

본 발명에서는 도전재 원료물질로 탄소 대표면적 구조체 및 탄소 소표면적 구조체 이외에 탄소 섬유, 금속 섬유 등의 도전성 섬유; 불화 카본; 알루미늄, 니켈 분말 등의 금속 분말; 산화 아연, 티탄산 칼륨 등의 도전성 위스키; 산화 티탄 등의 도전성 산화물; 및 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 고분자;를 단독으로 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.In the present invention, conductive materials such as carbon fibers and metal fibers, in addition to the carbon representative area structure and the carbon sub-surface structure, may be used as the conductive material raw material. Carbon fluoride; Metal powders such as aluminum and nickel powder; Conductive whiskey such as zinc oxide and potassium titanate; Conductive oxides such as titanium oxide; And polyphenylene derivatives may be used singly or in combination of two or more, but the present invention is not limited thereto.

본 발명에서 사용되는 도전재 원료 물질로 더욱 상세하게는 탄소나노튜브와 카본 블랙의 혼합물일 수 있다. 이는 서로 다른 구조적 특징을 가지는 도전재를 혼합함으로써 도전재 간의 점, 선, 면 접촉을 함께 형성하여 3차원 네트워크 구조 형성을 유도하기 위한 것이다. 즉, 탄소나노튜브의 형상이 원통형이고 넓은 비표면적을 가짐에 반해, 카본 블랙의 형상이 나노 크기의 구형이므로 탄소나노튜브의 표면에 카본블랙이 쉽게 흡착되어 3차원 네트워크 구조를 형성할 수 있다. 이러한 3차원 네트워크 구조를 형성하는 경우 도전재 원료 물질간의 π-π 상호작용이 감소될 수 있고, 그 결과 각각의 도전재 원료 물질들이 재응집되어 전기적 특성이 오히려 감소하는 것을 억제할 수 있다.As the conductive material raw material used in the present invention, more specifically, it may be a mixture of carbon nanotubes and carbon black. This is to induce formation of a three-dimensional network structure by forming point, line and surface contact between conductive materials by mixing conductive materials having different structural characteristics. That is, the shape of the carbon nanotubes is cylindrical and has a large specific surface area, whereas the shape of the carbon black is a nanoscale spherical shape, so that carbon black can be easily adsorbed on the surface of the carbon nanotubes to form a three-dimensional network structure. In the case of forming such a three-dimensional network structure, the π-π interaction between the conductive material materials can be reduced, and as a result, it is possible to inhibit the electrical characteristics from being reduced due to the re-agglomeration of the respective conductive material materials.

본 발명에서 도전재 원료물질의 혼합비는 탄소 대표면적 구조체와 탄소 소표면적 구조체가 70 내지 10 : 30 내지 90 중량비로, 더 상세하게는 탄소 대표면적 구조체와 탄소 소표면적 구조체가 40 내지 20 : 60 내지 80 중량비로 혼합될 수 있다. 탄소 대표면적 구조체가 10 중량비 미만 또는 탄소 소표면적 구조체가 90 중량비 초과 첨가되는 경우 도전재와 활물질 간의 접촉성이 떨어져 방전 출력 및 저온 특성이 감소하게 되며, 탄소 대표면적 구조체의 함량이 70 중량비 초과 또는 탄소 소표면적 구조체가 30 중량비 미만 첨가되는 경우에도 도전재와 활물질 간의 접촉성이 저하되어 바람직하지 않다.In the present invention, the mixing ratio of the conductive material raw material is in the range of 70 to 10:30 to 90 weight ratio of the carbon representative area structure and the carbon sub-surface structure, more specifically, the carbon representative area structure and the carbon sub- 80 weight ratio. When the carbon representative area structure is less than 10 parts by weight or the carbon sub-surface structure is added in an amount greater than 90 parts by weight, the contact between the conductive material and the active material is lowered and the discharge output and the low temperature characteristics are decreased. Even when the carbon sub-surface structure is added in an amount of less than 30 parts by weight, contact between the conductive material and the active material decreases, which is not preferable.

상기 도전재는 BET 질소 표면적이 50 내지 100 ㎡/g인 것이 바람직하다. 상기 범위에서 도전재 자체의 표면적이 증가하여 도전재와 활물질간의 접촉성을 유지할 수 있으며, 용매의 과도한 사용을 막을 수 있어 작업성이 개선된다.The conductive material preferably has a BET nitrogen surface area of 50 to 100 m &lt; 2 &gt; / g. In this range, the surface area of the conductive material itself is increased, so that the contact between the conductive material and the active material can be maintained, excessive use of the solvent can be prevented, and workability is improved.

상기 도전재는 제조 후 잔존하는 금속불순물을 완전히 제거하기 위해 슬러리에 혼합하기 전에 가열하는 단계를 포함할 수 있다.The conductive material may include heating before mixing into the slurry to completely remove metal impurities remaining after the production.

일반적으로 도전재, 특히 탄소나노튜브를 합성하기 위해서는 금속 촉매가 반드시 필요하다. 그러나 이러한 금속 촉매는 탄소나노튜브를 합성하는 과정에서 탄소층 속에 남아 불순물로 작용하게 되며, 이러한 불순물이 많아질수록 탄소 구조의 격자 변형을 일으켜 전지의 용량을 감소시키는 인자로 작용하게 된다.In general, metal catalysts are indispensable for synthesizing conductive materials, particularly carbon nanotubes. However, such a metal catalyst remains in the carbon layer during the synthesis of carbon nanotubes, and acts as an impurity. As the impurity increases, lattice strain of the carbon structure becomes a factor to decrease the capacity of the cell.

이러한 불순물을 제거하기 위해 보통 도전재를 산을 이용하여 산화하는 방법을 사용하나, 불순물이 탄소층 속에 있는 경우 화학적 산 처리로는 금속불순물을 모두 제거하기는 불가능하다.In order to remove these impurities, a method of oxidizing the conductive material with an acid is generally used. However, when impurities are present in the carbon layer, it is impossible to remove all metal impurities by the chemical acid treatment.

본 발명은 이러한 단점을 해결하기 위해 고온 어닐링 방법을 제시한다. 탄소는 진공 또는 불활성기체 분위기에서는 1,400℃ 이상의 고온을 가하여도 그 구조가 변하지 않는데 반해 금속은 증발온도 이상에서는 증발하여 제거되므로, 도전재 구조의 파괴 없이도 효과적으로 금속불순물을 제거할 수 있다.The present invention proposes a high temperature annealing method to solve this disadvantage. Carbon can be effectively removed without destroying the conductive material structure because the metal is removed by evaporation at a temperature above the evaporation temperature, while the structure is not changed even if a high temperature of 1,400 ° C or more is applied in a vacuum or an inert gas atmosphere.

본 발명에서 상기 도전재는 진공 또는 질소, 아르곤 등의 불활성 기체 분위기에서 1,400 내지 3,000℃로 가열하는 것이 바람직하며 상기 온도에서 10분 내지 2시간 가열하는 것이 좋다. 상기 범위에서 금속불순물의 증발 및 제거를 달성할 수 있어 바람직하다.In the present invention, the conductive material is preferably heated in an inert gas atmosphere such as vacuum or nitrogen or argon to 1,400 to 3,000 DEG C, and is preferably heated at the above temperature for 10 minutes to 2 hours. It is possible to achieve evaporation and removal of metal impurities in the above range.

또한 상기 도전재는 분산매와의 친화성을 높이기 위해 표면에 친수성 고분자로 코팅될 수 있다. 이를 상세히 설명하면, 일반적으로 도전재는 소수성으로 수계 용매와 혼합이 제대로 이루어지지 않는다. 또한 비중이 작아 분산매와 혼합할 경우 분산매의 표면에 떠오르게 되는데, 이럴 경우 도전재가 한쪽으로 쏠려 전극의 효율이 크게 떨어지게 된다. 이를 해소하기 위해 기존에는 슬러리에 바인더를 부가하였으나, 바인더가 기본적으로 절연체이므로 전극의 효율이 떨어지는 단점이 있다.In addition, the conductive material may be coated with a hydrophilic polymer on its surface to improve affinity with the dispersion medium. In detail, in general, the conductive material is hydrophobic and does not mix well with an aqueous solvent. In addition, when the specific gravity is small, it floats on the surface of the dispersion medium when it is mixed with the dispersion medium. In this case, the efficiency of the electrode is greatly decreased because the conductive material is stuck to one side. In order to solve this problem, a binder is conventionally added to the slurry. However, since the binder is basically an insulator, the efficiency of the electrode deteriorates.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 도전재 표면에 친수성 고분자를 코팅하여 분산매와의 친화성을 부여함과 동시에 도전재의 비중을 높여 분산매가 슬러리에 골고루 혼합될 수 있도록 하였다. 여기에 필요에 따라 분산매에 상기 친수성 고분자를 분해할 수 있는 효소를 더 첨가하여 절연체인 친수성 고분자를 제거하여 전극의 효율 감소를 막을 수 있다.In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a hydrophilic polymer on the surface of a conductive material to impart affinity to the dispersion medium and to increase the specific gravity of the conductive material so that the dispersion medium can be uniformly mixed with the slurry. If necessary, an enzyme capable of decomposing the hydrophilic polymer may be further added to the dispersion medium to remove the hydrophilic polymer, which is an insulator, to prevent reduction in the efficiency of the electrode.

상기 친수성 고분자는 분산매와의 친화성이 높은 친수성 고분자로, 효소를 통해 가수분해될 수 있는 다당류라면 종류에 한정하지 않는다. 바람직한 일예로 아밀로오스, 아밀로펙틴 및 사이클로덱스트린 등을 들 수 있으며, 이외에도 효소를 통해 가수분해가 가능한 모든 친수성 고분자를 사용할 수 있다.The hydrophilic polymer is a hydrophilic polymer having a high affinity with a dispersion medium, and is not limited to a polysaccharide that can be hydrolyzed through an enzyme. Amylose, amylopectine and cyclodextrin can be mentioned as preferred examples, and all hydrophilic polymers capable of hydrolyzing through enzymes can be used.

본 발명에서 상기 친수성 고분자는 도전재 표면에 1Å 내지 10㎚의 두께로 코팅될 수 있다. 상기 범위에서 분산매에 효소를 투입하였을 때 도전재 표면에 친수성 고분자가 남지 않고 깨끗하게 제거될 수 있다.In the present invention, the hydrophilic polymer may be coated on the surface of the conductive material to a thickness of 1 to 10 nm. When the enzyme is added to the dispersion medium in the above range, the hydrophilic polymer can be removed without leaving a hydrophilic polymer on the surface of the conductive material.

상기 친수성 고분자는 비공유결합을 이용하여 도전재 표면에 코팅될 수 있다. 따라서 다른 바인더나 특수 처리 없이 도전재와 친수성 고분자를 혼합하는 것만으로도 자연스럽게 친수성 고분자가 도전재의 표면을 감쌀 수 있다.The hydrophilic polymer may be coated on the surface of the conductive material by non-covalent bonding. Therefore, even if the conductive material and the hydrophilic polymer are mixed without any other binder or special treatment, the hydrophilic polymer can naturally cover the surface of the conductive material.

상기 분산매는 상온, 상압에서 액체인 것이면 특별히 제한되지 않으며, 물, 알코올계 화합물, 케톤계 화합물, 에테르계 화합물 및 락탐계 화합물에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물일 수 있다.,The dispersion medium may be any one or a mixture of two or more selected from water, an alcohol compound, a ketone compound, an ether compound, and a lactam compound, provided that the dispersion medium is a liquid at normal temperature and normal pressure.

상기 분산매의 일예로 물; 메탄올, 에탄올, 프로판올, 이소프로판올, 부탄올, 이소부탄올, s-부탄올, t-부탄올, 펜타놀, 이소펜타놀, 헥사놀 등의 알코올류; 아세톤, 메틸에틸케톤, 메틸프로필케톤, 에틸프로필케톤, 시클로펜타논, 시클로헥사논, 시클로헵타논 등의 케톤류; 메틸에틸에테르, 디에틸에테르, 디프로필에테르, 디이소프로필에테르, 디부틸에테르, 디이소부틸에테르, 디n-아밀에테르, 디이소아밀에테르, 메틸프로필에테르, 메틸이소프로필에테르, 메틸부틸에테르, 에틸프로필에테르, 에틸이소부틸에테르, 에틸n-아밀에테르, 에틸이소아밀에테르, 테트라하이드로퓨란 등의 에테르류; 감마-부틸로락톤, 델타-부틸로락톤 등의 락톤류; 베타-락탐 등의 락탐류; 등을 들 수 있지만 이들만으로 한정되는 것은 아니며, 이들을 2종 이상 혼합하여도 무방하다. 그러나 비용 및 활물질의 종류를 고려하여 상기 분산매는 수계 분산매인 것이 바람직하다.Examples of the dispersion medium include water; Alcohols such as methanol, ethanol, propanol, isopropanol, butanol, isobutanol, s-butanol, t-butanol, pentanol, isopentanol and hexanol; Ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, methyl propyl ketone, ethyl propyl ketone, cyclopentanone, cyclohexanone, and cycloheptanone; Methyl ethyl ether, diethyl ether, dipropyl ether, diisopropyl ether, dibutyl ether, diisobutyl ether, di-n-amyl ether, diisobutyl ether, methylpropyl ether, methylisopropyl ether, Ethers such as ethyl propyl ether, ethyl isobutyl ether, ethyl n-amyl ether, ethyl isoamyl ether and tetrahydrofuran; Lactones such as gamma-butylolactone and delta-butylolactone; Lactams such as beta-lactam; , But they are not limited to these, and two or more kinds of them may be mixed. However, considering the cost and the kind of the active material, the dispersion medium is preferably an aqueous dispersion medium.

상기 용매는 서술한 바와 같이 필요에 따라 도전재 표면의 친수성 고분자를 제거할 수 있는 효소를 포함할 수 있다.The solvent may include an enzyme capable of removing the hydrophilic polymer on the surface of the conductive material as required.

상기 효소는 소량의 첨가량으로도 상기 친수성 고분자인 다당류를 가수분해할 수 있는 것이라면 종류에 한정치 않는다. 일예로 아밀라아제, 아밀로글루코시다아제 및 사이클로덱스트린 글로코노트란스피라아제에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상을 사용할 수 있다. 또한 본 발명에서 첨가량을 한정하지 않으며, 친수성 고분자의 분해속도를 고려하여 적절하게 조절하는 것이 좋다.The enzyme is not limited to any kind as long as it can hydrolyze the polysaccharide, which is the hydrophilic polymer, even in a small amount. For example, one or two or more selected from amylase, amyloglucosidase and cyclodextrin glucokonate can be used. In the present invention, the addition amount is not limited, and it is preferable to appropriately adjust the rate in consideration of the decomposition rate of the hydrophilic polymer.

또한 본 발명은 상기 전극 슬러리가 집전체 상에 도포되고, 이를 건조하여 제조된 이차전지용 전극을 포함하는 리튬 이차 전지를 제공한다.The present invention also provides a lithium secondary battery comprising the electrode for a secondary battery, wherein the electrode slurry is coated on a current collector and dried.

본 발명에서 상기 이차전지용 전극은 슬러리에 포함되는 활물질에 따라 양극 또는 음극으로 제조될 수 있다. 이때 상기 슬러리는 활물질, 도전재 및 용매를 포함하여 제조된 뒤, 집전체 상에 직접 코팅 및 건조하여 제조할 수 있으며, 이외에도 슬러리를 별도의 지지체 상에 캐스팅한 다음, 이 지지체로부터 박리하여 얻은 필름을 집전체 상에 라미네이팅하여 제조할 수도 있다.In the present invention, the electrode for a secondary battery may be manufactured as an anode or a cathode according to an active material contained in the slurry. The slurry may be prepared by including an active material, a conductive material, and a solvent, and then directly coating and drying the slurry on a current collector. Alternatively, the slurry may be cast on a separate support, May also be produced by laminating on a current collector.

상기 집전체는 전기화학적 반응에서 전자의 이동이 일어나는 부위로서, 전극의 종류에 따라 양극 집전체와 음극 집전체가 존재한다.The current collector is a region where electrons move in an electrochemical reaction, and a positive electrode collector and a negative electrode collector exist depending on the type of the electrode.

상기 양극 집전체는 일반적으로 3 ㎛ 내지 500 ㎛의 두께로 만들어진다. 이러한 양극 집전체는, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 높은 도전성을 가지는 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 스테인리스(Stainless), 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 티탄(Ti), 소성 탄소, 또는 알루미늄이나 스테인리스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면 처리한 것 등이 사용될 수 있다.The cathode current collector is generally made to have a thickness of 3 to 500 mu m. For example, stainless steel, aluminum (Al), nickel (Ni), titanium (Ti), or the like may be used as the positive electrode current collector as long as it has high conductivity without causing chemical changes in the battery. , Fired carbon, or a surface treated with carbon, nickel, titanium, or silver on the surface of aluminum or stainless steel, or the like may be used.

상기 음극 집전체는 일반적으로 3 ㎛ 내지 500 ㎛의 두께로 만들어진다. 이러한 음극 집전체는, 당해 전지에 화학적변화를 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 표면 처리한 것, 알루미늄-카드뮴 합금 등이 사용될 수 있다.The negative electrode current collector is generally made to have a thickness of 3 [mu] m to 500 [mu] m. Such an anode current collector is not particularly limited as long as it has conductivity without causing chemical change in the battery, and may be formed of a material such as copper, stainless steel, aluminum, nickel, titanium, fired carbon, surface of copper or stainless steel A surface treated with carbon, nickel, titanium, silver or the like, an aluminum-cadmium alloy, or the like can be used.

이들 집전체들은 그것의 표면에 미세한 요철을 형성하여 전극 활물질의 결합력을 강화시킬 수도 있으며, 필름,시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태로 사용될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.These current collectors may be used in various forms such as a film, a sheet, a foil, a net, a porous body, a foam, a nonwoven fabric, or the like, by forming minute irregularities on the surface of the current collectors to enhance the binding force of the electrode active material no.

또한, 상기 전극에서, 전극 슬러리의 건조에 의해 얻어진 전극 합제가 두꺼운 경우, 비교적 균일하게 분산되고 높은 도전성을 갖는 동시에, 고용량의 우수한 전지를 확보할 수 있는 바, 상기 전극 합제의 로딩량은 6.5 내지 20 ㎎/㎠인 고로딩 전극인 것이 바람직하다.When the electrode slurry obtained by drying the electrode slurry in the electrode is thick, the electrode slurry can be dispersed relatively uniformly, have high conductivity, and can secure a high-capacity excellent battery. 20 mg / cm &lt; 2 &gt;.

본 발명에 따른 리튬 이차 전지는 분리막을 사이에 두고 서로 대향하는 양극과 음극이 다수 개 적층된 전극 적층체가 전해질에 함침된 구조일 수 있다.The lithium secondary battery according to the present invention may have a structure in which an electrode stacked body in which a plurality of positive and negative electrodes opposed to each other with a separator interposed therebetween is impregnated with an electrolyte.

구체적으로, 본 발명에 따른 리튬이차전지는 분리막을 사이에 두고 서로 대향하는 양극 및 음극이 교번 적층된 전극조립체, 전극조립체가 함침되는 전해질 및 전극조립체와 전해질을 밀봉하는 전지 케이스를 포함할 수 있다.Specifically, the lithium secondary battery according to the present invention may include an electrode assembly in which an anode and a cathode are stacked alternately with each other with a separator interposed therebetween, an electrolyte in which the electrode assembly is impregnated, and a battery case for sealing the electrolyte and the electrolyte assembly .

전극조립체의 각 양극은 서로 직렬, 병렬 또는 직병렬로 연결될 수 있으며, 각 음극 또한 직렬, 병렬 또는 직병렬로 연결될 수 있다. 이때, 양극은 집전체 및 집전체상 양극활물질을 함유하는 양극활물질층을 포함할 수 있으며, 양극은 집전체 상 양극활물질층이 형성되지 않은 무지부를 포함할 수 있다. 음극 또한, 집전체 및 집전체상 음극활물질을 함유하는 음극활물질층을 포함할 수 있으며, 음극활물질층이 형성되지 않은 무지부를 포함할 수 있다. 전극조립체의 각 양극 또는 각 음극간의 전기적 연결은 이러한 무지부를 통해 이루어질 수 있다.Each anode of the electrode assembly may be connected in series, parallel, or series-parallel, and each cathode may be connected in series, parallel, or series-parallel. The positive electrode may include a current collector and a positive electrode active material layer containing the positive electrode active material on the current collector. The positive electrode may include an uncoated portion on which the positive electrode active material layer is not formed. The negative electrode may further include a current collector and a negative electrode active material layer containing the negative electrode active material on the current collector, and may include an uncoated portion in which the negative electrode active material layer is not formed. Electrical connection between each anode or each cathode of the electrode assembly can be accomplished through this igniter.

전극조립체 각 양극 및/또는 각 음극의 집전체는 다공성 전도체일 수 있으며, 보다 상세하게, 집전체는 전도성 물질의 폼(foam), 박(film), 메쉬(mesh), 펠트(felt) 또는 다공성 박(perforated film)일 수 있다. 보다 더 상세하게, 집전체는 전도도가 우수하며 전지의 충방전 시 화학적으로 안정한 그라파이트, 그래핀, 티타늄, 구리, 플라티늄, 알루미늄, 니켈, 은, 금, 또는 카본나노튜브를 포함하는 전도성 물질일 수 있으며, 이러한 전도성 물질의 폼(foam), 박(film), 메쉬(mesh), 펠트(felt) 또는 다공성(perforated) 박의 형태일 수 있으며, 서로 상이한 전도성 물질로 코팅 또는 적층된 복합체일 수 있다.Electrode Assembly The collector of each anode and / or cathode may be a porous conductor, and more particularly the collector may be a foam, a film, a mesh, a felt or a porous Or may be a perforated film. More specifically, the current collector may be a conductive material including graphite, graphene, titanium, copper, platinum, aluminum, nickel, silver, gold, or carbon nanotubes that is excellent in conductivity and chemically stable at the time of charge / And may be in the form of a foam, a film, a mesh, a felt or a perforated foil of such a conductive material, or may be a composite coated or laminated with a different conductive material .

전극조립체 각 음극의 음극활물질은 이차전지의 음극에 통상적으로 사용되는 활물질이면 사용 가능하다. 리튬이차전지의 일 예로, 음극활물질은 리튬 인터칼레이션 가능한 물질이면 족하다. 비 한정적인 일 예로, 음극활물질은 리튬(금속 리튬), 이흑연화성 탄소, 난흑연화성 탄소, 그라파이트, 실리콘, Sn 합금, Si 합금, Sn 산화물, Si 산화물, Ti 산화물, Ni 산화물, Fe 산화물(FeO) 및 리튬-티타늄 산화물(LiTiO2, Li4Ti5O12)의 음극활물질 군에서 하나 이상 선택된 물질일 수 있으며, 음극활물질 군 적어도 둘 이상 선택된 물질(제1음극활물질 및 제2음극활물질)의 복합체일 수 있다. 이러한 복합체는 제1음극활물질 및 제2음극활물질이 단순 혼합된 구조, 제1음극활물질의 코어-제2음극활물질의 쉘인 코어쉘 구조, 제1음극활물질의 매트릭스에 제2음극활물질이 담지된 구조, 0차원, 1차원 내지 2차원 나노 구조의 제1음극활물질에 제2음극활물질이 코팅 또는 담지된 구조 또는 제1음극활물질과 제2음극활물질이 적층된 구조일 수 있다.Electrode Assembly The negative electrode active material of each negative electrode can be used as an active material conventionally used for a negative electrode of a secondary battery. As an example of the lithium secondary battery, the negative electrode active material may be a lithium intercalable material. As a non-limiting example, the negative electrode active material may be selected from the group consisting of lithium (metal lithium), graphitizable carbon, graphitizable carbon, graphite, silicon, Sn alloy, Si alloy, Sn oxide, Si oxide, Ti oxide, Ni oxide, FeO) and a lithium-titanium oxide (LiTiO 2, Li 4 Ti 5 O 12) can be one or more selected materials in the negative electrode active material group, and the negative electrode active material group the selected materials (at least two first cathode active material and second cathode active material) Lt; / RTI &gt; Such a composite body may have a structure in which a first anode active material and a second anode active material are simply mixed, a core shell structure of a core of a first anode active material and a shell of a second anode active material, a structure in which a second anode active material is supported on a matrix of the first anode active material , A structure in which a second negative electrode active material is coated or supported on a first negative electrode active material having a zero-dimensional or one-dimensional or two-dimensional nanostructure, or a structure in which a first negative electrode active material and a second negative electrode active material are stacked.

전극조립체에서, 서로 인접하는 양극과 음극 사이에 위치하는 분리막은 양극과 음극의 적층 방향에 따라 위치별로 서로 상이하거나 동일할 수 있으며, 통상의 이차전지에서 음극과 양극의 단락을 방지하기 위해 통상적으로 사용되는 분리막이면 족하다. 리튬 이차전지를 기준한, 비 한정적인 일 예로, 분리막은 폴리에틸렌계, 폴리프로필렌계, 폴리올레핀계 및 폴리에스테르계서 하나 이상 선택되는 물질일 수 있으며, 미세 다공막 구조일 수 있다. 이때, 미세 다공막은 무기물이 코팅되어 있을 수 있으며, 또한, 과전류 방지기능, 전해질 유지 기능, 물리적 강도 향상을 위해 폴리에틸렌막, 폴리프로필렌막, 부직포등의 다수개의 유기막이 적층된 적층구조를 가질 수 있다.In the electrode assembly, the separation membrane positioned between the anodes and the cathodes adjacent to each other may be different from or different from each other depending on the stacking direction of the anodes and the cathodes, and in order to prevent shorting between the cathodes and the anodes in a conventional secondary battery, The separator used is sufficient. As a non-limiting example of a lithium secondary battery, the separation membrane may be a material selected from one or more of polyethylene, polypropylene, polyolefin, and polyester, and may be a microporous membrane structure. In this case, the microporous membrane may be coated with an inorganic material, and may have a laminated structure in which a plurality of organic films such as a polyethylene membrane, a polypropylene membrane, and a nonwoven fabric are laminated for the purpose of preventing overcurrent, have.

상술한 전극 조립체는 통상의 젤리롤형 전극 조립체의 제조방법을 통해 제조될 수 있는데, 일 예로, 분리막의 일면에 서로 교번되어 이격 배치되는 다수개의 양극과 음극이 롤링(rolling)되어 형성될 수 있다. 그러나, 본 발명이 상술한 전극 조립체의 제조방법에 의해 한정될 수 없음은 물론이다.The electrode assembly may be manufactured by a conventional method of manufacturing a jelly roll type electrode assembly. For example, a plurality of anodes and cathodes alternately and alternately disposed on one surface of a separator may be formed by rolling. However, it goes without saying that the present invention can not be limited by the above-described method of manufacturing an electrode assembly.

전극 조립체가 함침되는 전해질은 통상의 리튬 이차전지에서, 전지의 충전 및 방전에 관여하는 리튬 이온을 원활히 전도시키며 장기간 안정적으로 전지 특성을 유지할 수 있는 통상의 수계 또는 비수계 전해질이면 족하다.The electrolyte in which the electrode assembly is impregnated may be a conventional aqueous or non-aqueous electrolyte capable of smoothly conducting lithium ions involved in charging and discharging of the battery and maintaining battery characteristics for a long period of time in a conventional lithium secondary battery.

본 발명에서 전해질의 일예로는 비수계 전해질일 수 있으며, 비수계 전해질은 비수계 용매 및 리튬염을 포함할 수 있다. 비 한정적인 일 예로, 전해질에 함유되는 리튬염은 리튬 양이온 및 NO3 -, N(CN)2 -, BF4 -, ClO4 -, PF6 -, (CF3)2PF4 -, (CF3)3PF3 -, (CF3)4PF2 -, (CF3)5PF-, (CF3)6P-, CF3SO3 -, CF3CF2SO3 -, (CF3SO2)2N-, (FSO2)2N-, CF3CF2(CF3)2CO-, (CF3SO2)2CH-, (SF5)3C-, (CF3SO2)3C-, CF3(CF2)7SO3 -, CF3CO2 -, CH3CO2 -, SCN- 및 (CF3CF2SO2)2N-에서 하나 이상 선택되는 음이온을 제공하는 염일 수 있다. Examples of the electrolyte in the present invention may be a non-aqueous electrolyte, and the non-aqueous electrolyte may include a non-aqueous solvent and a lithium salt. As a non-limiting example, the lithium salt contained in the electrolyte may be a lithium cation and a cation selected from the group consisting of NO 3 - , N (CN) 2 - , BF 4 - , ClO 4 - , PF 6 - , (CF 3 ) 2 PF 4 - 3) 3 PF 3 -, ( CF 3) 4 PF 2 -, (CF 3) 5 PF -, (CF 3) 6 P -, CF 3 SO 3 -, CF 3 CF 2 SO 3 -, (CF 3 SO 2) 2 N -, (FSO 2) 2 N -, CF 3 CF 2 (CF 3) 2 CO -, (CF 3 SO 2) 2 CH -, (SF 5) 3 C -, (CF 3 SO 2) 3 C -, CF 3 (CF 2) 7 SO 3 -, CF 3 CO 2 -, CH 3 CO 2 -, SCN - , and (CF 3 CF 2 SO 2) 2 N - providing an anion selected at least one from It can be a salt.

전해질의 용매는 에틸렌 카보네이트(ethylene carbonate), 프로필렌 카보네이트, 1,2-부틸렌 카보네이트, 2,3-부틸렌 카보네이트, 1,2-펜틸렌 카보네이트, 2,3-펜틸렌 카보네이트, 비닐렌 카보네이트, 디메틸 카보네이트, 디에틸 카보네이트, 디(2,2,2-트리플루오로에틸) 카보네이트, 디프로필 카보네이트, 디부틸 카보네이트, 에틸메틸 카보네이트, 2,2,2-트리플루오로에틸 메틸카보네이트, 메틸프로필 카보네이트, 에틸프로필카보네이트, 2,2,2-트리플루오로에틸 프로필 카보네이트, 메틸포르메이트(methyl formate), 에틸 포르메이트, 프로필 포르메이트, 부틸 포르메이트, 디메틸 에테르(dimethyl ether), 디에틸 에테르, 디프로필 에테르, 메틸에틸 에테르, 메틸프로필 에테르, 에틸프로필 에테르, 메틸 아세테이트(methyl acetate), 에틸 아세테이트, 프로필 아세테이트, 부틸 아세테이트, 메틸 프로피오네이트, 에틸프로피오네이트(ethyl propionate), 프로필 프로피오네이트, 부틸 프로피오네이트, 메틸 부티레이트(methyl butyrate), 에틸 부티레이트, 프로필 부티레이트, 부틸 부티레이트, γ-부티로락톤(γ-butyrolactone), 2-메틸-γ-부티로락톤, 3-메틸-γ-부티로락톤, 4-메틸-γ-부티로락톤, γ-티오부티로락톤, γ-에틸-γ-부티로락톤, β-메틸-γ-부티로락톤, γ-발레로락톤(γ-valerolactone), σ-발레로락톤, γ-카프로락톤(γ-caprolactone), ε-카프로락톤, β-프로피오락톤(β-propiolactone), 테트라하이드로퓨란 (tetrahydrofuran), 2-메틸 테트라하이드로퓨란, 3-메틸테트라하이드로퓨란, 트리메틸 포스페이트(trimethyl phosphate), 트리에틸 포스페이트, 트리스(2-클로로에틸) 포스페이트, 트리스(2,2,2-트리플루오로에틸) 포스페이트, 트리프로필 포스페이트, 트리이소프로필 포스페이트, 트리부틸 포스페이트, 트리헥실 포스페이트, 트리페닐 포스페이트, 트리톨릴 포스페이트, 메틸 에틸렌 포스페이트, 에틸 에틸렌 포스페이트, 디메틸 설폰(dimethyl sulfone), 에틸 메틸 설폰, 메틸 트리플루오로메틸 설폰, 에틸 트리플루오로메틸 설폰, 메틸 펜타플루오로에틸 설폰, 에틸 펜타플루오로에틸 설폰, 디(트리플루오로메틸)설폰, 디(펜타플루오로에틸) 설폰, 트리플루오로메틸 펜타플루오로에틸 설폰, 트리플루오로메틸 노나플루오로부틸 설폰, 펜타플루오로에틸 노나플루오로부틸 설폰, 술포란(sulfolane), 3-메틸술포란, 2-메틸술포란, 3-에틸술포란 및 2-에틸술포란 그룹에서 하나 이상 선택된 용매를 들 수 있다.The solvent of the electrolyte is selected from the group consisting of ethylene carbonate, propylene carbonate, 1,2-butylene carbonate, 2,3-butylene carbonate, 1,2-pentylene carbonate, 2,3-pentylene carbonate, Dimethyl carbonate, diethyl carbonate, di (2,2,2-trifluoroethyl) carbonate, dipropyl carbonate, dibutyl carbonate, ethyl methyl carbonate, 2,2,2-trifluoroethyl methyl carbonate, methyl propyl carbonate , Ethyl propyl carbonate, 2,2,2-trifluoroethyl propyl carbonate, methyl formate, ethyl formate, propyl formate, butyl formate, dimethyl ether, diethyl ether, di Propyl ether, methyl ethyl ether, methyl propyl ether, ethyl propyl ether, methyl acetate, ethyl acetate, propyl acetate, butyl acetate Butyrate, butyl butyrate, gamma -butyrolactone (gamma-butyrolactone), ethyl propionate, propyl propionate, butyl propionate, methyl butyrate, ethyl butyrate, butyrolactone, 2-methyl- gamma -butyrolactone, 3-methyl- gamma -butyrolactone, 4-methyl- gamma -butyrolactone, gamma -thiobutyrolactone, ? -valerolactone,? -valerolactone,? -caprolactone,? -caprolactone,? -propiolactone (? -caprolactone,? -caprolactone, propiolactone), tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, 3-methyltetrahydrofuran, trimethylphosphate, triethylphosphate, tris (2-chloroethyl) 2-trifluoroethyl) phosphate, tripropyl phosphate, triisopropyl &lt; RTI ID = 0.0 &gt; But are not limited to, sulfates, triesters, tributyl phosphate, trihexyl phosphate, triphenyl phosphate, tritolyl phosphate, methyl ethylene phosphate, ethyl ethylene phosphate, dimethyl sulfone, ethyl methyl sulfone, methyl trifluoromethyl sulfone, Sulfone, methylpentafluoroethylsulfone, ethyl pentafluoroethylsulfone, di (trifluoromethyl) sulfone, di (pentafluoroethyl) sulfone, trifluoromethylpentafluoroethylsulfone, trifluoromethyl nonafluoro One or more selected solvents selected from butyl sulfone, pentafluoroethyl nonafluorobutyl sulfone, sulfolane, 3-methyl sulfolane, 2-methyl sulfolane, 3-ethyl sulfolane and 2- .

이하 실시예 및 비교예를 들어 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 다만 하기 실시예는 본 발명의 가장 바람직한 일예를 설명하기 위한 것일 뿐, 본 발명이 하기 실시예 및 비교예에 제한되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples and Comparative Examples. However, the following examples are intended to illustrate the most preferred embodiments of the present invention, but the present invention is not limited to the following examples and comparative examples.

실시예 및 비교예를 통해 제조된 시편의 물성은 하기와 같이 측정하였으며, 각각의 전지는 다음과 같이 제조하였다. The physical properties of the specimens prepared through Examples and Comparative Examples were measured as follows, and each battery was prepared as follows.

(방전 출력)(Discharge output)

실시예 및 비교예를 통해 제조된 전지를 HPPC(Hybrid Pulse Power Characterization by FreedomCar Battery Test Manual) 방식으로 출력특성을 측정하였다.The output characteristics of the batteries manufactured through Examples and Comparative Examples were measured by HPPC (Hybrid Pulse Power Characterization by Freedom Car Battery Test Manual).

(저온 특성)(Low temperature characteristics)

실시예 및 비교예를 통해 제조된 전지를 상온(25℃) 및 상온 대비 -20℃에서 0.5C 충전, 0.5C 방전 용량 비교를 통해 저온 특성을 측정하였다.The batteries prepared in Examples and Comparative Examples were tested for low temperature characteristics at room temperature (25 ° C) and at room temperature (-20 ° C) at 0.5 ° C and 0.5C discharge capacity.

(전해액)(Electrolytic solution)

에틸렌카보네이트(EC)/에틸메틸카보네이트(EMC)/디에틸카보네이트(DEC)를 25/45/30 부피비로 혼합한 용매를 이용하여 1M의 LiPF6용액을 제조한 후, 비닐렌카보네이트(VC) 1 중량%, 1,3-프로펜설톤(PRS), 0.5 중량% 및 비스(옥살레이토)보레이트(LiBOB) 0.5 중량%를 첨가하였다.A 1M LiPF6 solution was prepared by mixing ethylene carbonate (EC) / ethylmethyl carbonate (EMC) / diethyl carbonate (DEC) in a volume ratio of 25/45/30 by volume, and then 1 weight part of vinylene carbonate (VC) , 0.5% by weight of 1,3-propensulfone (PRS), and 0.5% by weight of bis (oxalate) borate (LiBOB).

(전지)(battery)

양극 극판과 음극 극판을 각각 노칭(notching)하여 적층하고 양극 극판과 음극 극판 사이에 세퍼레이터(폴리에틸렌, 두께 25㎛)를 개재하여 셀을 구성하고, 양극의 탭부분과 음극의 탭부분을 각각 용접하였다. The positive electrode plate and the negative electrode plate were each laminated by notching, and a cell was formed between the positive electrode plate and the negative electrode plate through a separator (polyethylene, thickness: 25 μm), and the tab portions of the positive electrode and the negative electrode were respectively welded .

다음으로 용접된 양극/세퍼레이터/음극의 조합체를 파우치 안에 넣고 전해액의 주액부면을 제외한 3면을 실링하였다. 이때 탭이 있는 부분은 실링 부위에 포함시켰으며, 다른 한 부분으로 전해액을 주액하고 주액부면을 실링하고 12시간 동안 함침시켰다. Next, the welded anode / separator / cathode combination was put into the pouch, and the three sides of the electrolytic solution except for the liquid injection side were sealed. At this time, the portion with the tab was included in the sealing portion, the electrolyte was injected into the other portion, and the injection portion was sealed and impregnated for 12 hours.

이후 0.25C에 해당하는 전류(2.5A)로 36분간 프리차징을 실시하였다. 프리차징이 끝난 후 가스를 제거하고 24시간 동안 에이징을 실시한 후 충전조건 CC-CV 0.2C 4.2V 0.05C Cut-off, 방전조건 CC 0.5C 2.5V Cut-off의 조건으로 화성충방전을 실시하였으며, 다음으로 표준 충방전(충전조건 CC-CV 0.5C 4.2V Cut-off, 방전조건 CC 0.5C 2.5V Cut-off)을 실시하였다.Thereafter, pre-charging was carried out for 36 minutes at a current of 0.25C (2.5 A). After precharging, the gas was removed and aging was performed for 24 hours. Then, charge-discharge was performed under the condition of charging condition CC-CV 0.2C 4.2V 0.05C cut-off, discharge condition CC 0.5C 2.5V cut-off (Charging condition CC-CV 0.5C 4.2V cut-off, discharge condition CC 0.5C 2.5V cut-off).

(실시예 1)(Example 1)

도전재로 덴카블랙(Denka 사)을 준비하였으며, 상기 덴카블랙을 가열로에 투입하고 가열로 내에 질소를 장입한 후, 1500℃의 온도에서 1시간 가열하였다. 가열이 끝난 덴카블랙은 중량평균분자량 30,000의 아밀로오스 수용액(농도 5 %)에 혼합한 후 산소 분위기 하의 상온에서 30분간 500 rpm의 속도로 교반하여 친수성 고분자 코팅 공정을 수행하였다.Denken black (Denka) was prepared as a conductive material. The denka black was charged into a heating furnace, and nitrogen was charged into the furnace, followed by heating at a temperature of 1500 캜 for one hour. The heated Denka black was mixed with an aqueous amylose solution (concentration 5%) having a weight average molecular weight of 30,000 and stirred at room temperature for 30 minutes at 500 rpm in an oxygen atmosphere to perform a hydrophilic polymer coating process.

상기와 같이 코팅된 덴카블랙에 양극활물질로 LiNi0 . 8Co0 . 1Mn0 . 1O2, 바인더로 중량평균분자량 750,000의 폴리비닐리덴플로라이드, 분산매로 물을 사용하여 양극용 슬러리를 제조하였으며, 이때 고형분의 중량비는 양극활물질 92 : 덴카블랙 5 : 바인더 3이었다. 그리고 고형분의 함량은 전체 슬러리 100 중량% 중 56 중량%였다.As a cathode active material in the coating Denka Black as described above LiNi 0. 8 Co 0 . 1 Mn 0 . 1 O 2 , polyvinylidene fluoride having a weight average molecular weight of 750,000 as a binder, and water as a dispersion medium. The weight ratio of the solids was 92: DENKA BLACK 5: Binder 3. The content of the solid content was 56% by weight in 100% by weight of the total slurry.

또한 상기 코팅된 덴카블랙에 음극활물질로 LTO(Li4Ti5O12), 바인더로 양극과 동일한 폴리비닐리덴플로라이드, 분산매로 물을 사용하여 음극용 슬러리를 제조하였으며, 이때 고형분의 중량비는 음극활물질 92 : 덴카블랙 5 : 바인더 3이었다. 그리고 고형분의 함량은 전체 슬러리 100 중량% 중 56 중량%였다. Also, slurry for negative electrode was prepared by using LTO (Li 4 Ti 5 O 12 ) as a negative electrode active material, polyvinylidene fluoride as a positive electrode as a binder, and water as a dispersion medium in the coated denka black, Active material 92: Denka black 5: Binder 3. The content of the solid content was 56% by weight in 100% by weight of the total slurry.

상기와 같이 제조된 양극 슬러리는 알루미늄 기재 위에 140㎛ 두께로 코팅, 건조 및 프레스하여 양극 극판을 제조하였으며, 음극 슬러리는 구리 기재 위에 140㎛ 두께로 코팅, 건조 및 프레스하여 음극 극판을 제조하였다. The positive electrode slurry thus prepared was coated on an aluminum substrate to a thickness of 140 탆, dried and pressed to prepare a positive electrode plate, and the negative electrode slurry was coated on a copper substrate to a thickness of 140 탆, dried and pressed to produce a negative electrode plate.

(실시예 2)(Example 2)

상기 양극 슬러리 및 음극 슬러리 제조 시 분산매에 아밀라아제를 각각 0.035 g/100 ㎖ 더 첨가한 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 양극 극판과 음극 극판을 제조하였다.A positive electrode plate and a negative electrode plate were prepared in the same manner as in Example 1, except that 0.035 g / 100 ml of amylase was further added to the dispersion medium in preparing the positive electrode slurry and negative electrode slurry.

(실시예 3)(Example 3)

상기 실시예 2에서 양극 슬러리 및 음극 슬러리 제조 시 도전재로 덴카블랙과 카본나노튜브를 각각 60 중량% 및 40 중량%의 조성비로 혼합한 것을 사용하였다. 이외에는 실시예 2와 동일한 방법으로 양극 극판과 음극 극판을 제조하였다.In the preparation of the positive electrode slurry and the negative electrode slurry in Example 2, the mixture of the conductive material rode black and the carbon nanotube was mixed at a composition ratio of 60 wt% and 40 wt%, respectively. A positive electrode plate and a negative electrode plate were prepared in the same manner as in Example 2. [

(실시예 4)(Example 4)

상기 실시예 3에서 도전재로 덴카블랙과 카본나노튜브를 각각 90 중량% 및 10 중량% 사용한 것을 제외하고 동일한 방법으로 양극 극판과 음극 극판을 제조하였다.A positive electrode plate and a negative electrode plate were prepared in the same manner as in Example 3 except that 90% by weight and 10% by weight of carbon black and carbon nanotubes were used as the conductive material.

(실시예 5)(Example 5)

상기 실시예 3에서 도전재로 덴카블랙과 카본나노튜브를 각각 30 중량% 및 70 중량% 사용한 것을 제외하고 동일한 방법으로 양극 극판과 음극 극판을 제조하였다.A positive electrode plate and a negative electrode plate were prepared in the same manner as in Example 3 except that 30% by weight and 70% by weight of carbon black and carbon nanotubes were used as the conductive material, respectively.

(비교예 1)(Comparative Example 1)

상기 실시예 1에서 가열처리를 거치지 않은 덴카블랙을 사용한 것을 제외하고 동일한 방법으로 양극 극판과 음극 극판을 제조하였다.A positive electrode plate and a negative electrode plate were prepared in the same manner as in Example 1, except that Denka black not subjected to heat treatment was used.

(비교예 2)(Comparative Example 2)

상기 비교예 1에서 표면에 친수성 고분자를 코팅하지 않은 덴카블랙을 사용한 것을 제외하고 동일한 방법으로 양극 극판과 음극 극판을 제조하였다.A positive electrode plate and a negative electrode plate were prepared in the same manner as in Comparative Example 1, except that Denka black not coated with a hydrophilic polymer was used.

[표 1][Table 1]

Figure 112016073422245-pat00001
Figure 112016073422245-pat00001

상기 표 1과 같이 가열 처리한 도전재를 사용한 실시예는 그렇지 않은 비교예에 비해 방전출력 및 저온특성, 즉 저온에서의 용량 유지율이 향상된 것을 알 수 있다. 이는 실시예를 통해 제조된 리튬 이차 전지가 기존의 리튬 이차 전지에 비해 훨씬 우수한 안정성을 가짐을 확인할 수 있다.It can be seen that the discharge power and the low temperature characteristic, that is, the capacity retention ratio at low temperature, are improved in the embodiment using the conductive material subjected to the heat treatment as shown in Table 1, as compared with the comparative example. It can be confirmed that the lithium secondary battery manufactured through the example has much better stability than the conventional lithium secondary battery.

또한 분산매에 친수성 고분자 분해효소를 더 첨가한 실시예 2는 그렇지 않은 실시예 1에 비해 친수성 고분자 제거에 따른 도전재 간, 도전재와 활물질 간의 접촉 면적 증가로 방전출력이 향상되었으며, 도전재로 덴카블랙과 탄소나노튜브를 혼합한 실시예 3은 튜브 모양의 탄소나노튜브와 구형의 나노입자인 덴카블랙이 적절한 비율로 혼합되어 활물질간의 연결을 높이고 전도성 경로를 증가시켜 결과적으로 이차전지의 효율이 증가하는 것을 확인할 수 있다. 다만 덴카블랙이나 탄소나노튜브가 일정 이상 과도하게 첨가되는 경우 오히려 도전재와 양극활물질 간의 효과적인 접촉을 방해하여 전도성이 떨어지는 것을 알 수 있다.In Example 2 in which a hydrophilic polymer degrading enzyme was further added to the dispersion medium, the discharge output was improved due to the increase of the contact area between the conductive material and the active material due to the removal of the hydrophilic polymer, compared with Example 1, Example 3 in which black and carbon nanotubes were mixed showed that the tube-shaped carbon nanotube and the spherical nanoparticle, denka black, were mixed at an appropriate ratio, thereby increasing the connection between the active materials and increasing the conduction path. As a result, . However, when denser black or carbon nanotubes are added in excess of a certain amount, the conductive material is deteriorated by interfering with effective contact between the conductive material and the cathode active material.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, It will be obvious to those of ordinary skill in the art.

Claims (10)

양극활물질 및 음극활물질을 포함하는 전극활물질, 도전재 및 분산매를 포함하는 전극 슬러리로,
상기 음극활물질은 Si, Sn, Al, Ge, Pb, Bi, Sb-Si-Z 합금, Sn-Z 합금, 리튬티탄 산화물, 바나듐 산화물, 리튬 바나듐 산화물, SnO2, 천연 흑연, 인조 흑연, 소프트 카본, 하드 카본, 메조페이스 피치 탄화물 및 소성된 코크스로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 또는 둘 이상을 포함하며, 상기 Z는 Mg, Ca, Sr, Ba, Ra, Sc, Y, Ti, Zr, Hf, Rf, V, Nb, Ta, Db, Cr, Mo, W, Sg, Tc, Re, Bh, Fe, Pb, Ru, Os, Hs, Rh, Ir, Pd, Pt, Cu, Ag, Au, Zn, Cd, B, Al, Ga, Sn, In, Ti, Ge, P, As, Sb, Bi, S, Se, Te, Po에서 선택되는 어느 하나이며,
상기 도전재는 1,400 내지 3,000℃에서 10분 내지 2시간 동안 어닐링하였으며, BET 질소 표면적이 50 내지 100 ㎡/g인 천연 흑연, 인조 흑연, 카본 블랙, 아세틸렌블랙, 케첸블랙, 탄소섬유, 탄소나노튜브, 그래핀 및 풀러렌에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상이며, 표면에 아밀로오스, 아밀로펙틴 및 사이클로덱스트린에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 친수성 고분자가 코팅되고,
상기 분산매는 물, 알코올계 화합물, 케톤계 화합물, 에테르계 화합물 및 락탐계 화합물에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상에 아밀라아제, 아밀로글루코시다아제 및 사이클로덱스트린 글로코노트란스피라아제에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 친수성 고분자 분해 효소가 포함되며,
상기 전극 슬러리는 라만 분광을 통한 G 밴드에 대한 D 밴드의 강도비(ID/IG)가 0.05 미만인 것을 특징으로 하는 리튬 이차 전지용 전극 슬러리.
An electrode slurry comprising an electrode active material including a cathode active material and a cathode active material, a conductive material and a dispersion medium,
The negative electrode active material is Si, Sn, Al, Ge, Pb, Bi, Sb-Si-Z alloy, Sn-Z alloy, lithium-titanium oxide, vanadium oxide, lithium vanadium oxide, SnO 2, natural graphite, artificial graphite, soft carbon Ba, Ra, Sc, Y, Ti, Zr, Hf, Rf, Zr, Cr, Cr, Cr, Cu, Ag, Au, Zn, Cd, Cr, Mo, W, Sg, Tc, Re, Bh, Fe, Pb, Ru, Os, Hs, Rh, Ir, Pd, , B, Al, Ga, Sn, In, Ti, Ge, P, As, Sb, Bi, S, Se, Te,
The conductive material was annealed at 1,400 to 3,000 占 폚 for 10 minutes to 2 hours to obtain a graphite material having a BET nitrogen surface area of 50 to 100 m &lt; 2 &gt; / g, natural graphite, artificial graphite, carbon black, acetylene black, Graphene, and fullerene, and the surface is coated with one or two or more hydrophilic polymers selected from amylose, amylopectin and cyclodextrin,
The dispersion medium may be any one selected from water, an alcohol compound, a ketone compound, an ether compound, and a lactam compound, and at least one selected from amylase, amyloglucosidase and cyclodextrin glucokonotran spirase Or two or more hydrophilic polymer degrading enzymes,
Wherein the electrode slurry has an intensity ratio (ID / IG) of D band to G band through Raman spectroscopy of less than 0.05.
삭제delete 삭제delete 제 1항에 있어서,
상기 도전재는 천연 흑연, 인조 흑연, 카본 블랙, 아세틸렌블랙, 케첸블랙, 탄소섬유, 탄소나노튜브, 그래핀 및 풀러렌에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상인 리튬 이차 전지용 전극 슬러리.
The method according to claim 1,
Wherein the conductive material is at least one selected from natural graphite, artificial graphite, carbon black, acetylene black, ketjen black, carbon fiber, carbon nanotube, graphene and fullerene.
삭제delete 제 1항에 있어서,
상기 양극활물질은 하기 화학식 1, 화학식 2 또는 이들의 혼합물인 리튬 이차 전지용 전극 슬러리.
<화학식 1>
Li[LiaM11-a]O2+d
<화학식 2>
Li[LibM1cM2e]O2+d
(상기 식에서, 0<a<1, b+c+e=1; 0<b<1, 0<c<1, 0≤d≤0.1, 0<e<0.1이며,
상기 M1 및 M2는 각각 Ni, Co, Mn, Fe, Na, Ca, Ti, V, Cr, Cu, Zn, Ge, Sr, Ag, Ba, Zr, Nb, Mo, Al, Ga, B에서 선택되는 어느 하나이다.)
The method according to claim 1,
Wherein the cathode active material is represented by the following general formula (1), (2), or a mixture thereof.
&Lt; Formula 1 >
Li [Li a M 1-a ] O 2 + d
(2)
Li [Li b M1 c M 2 e ] O 2 + d
0 <b <1, 0 <c <1, 0? D? 0.1, 0 <e <0.1, where 0 <a <1, b + c + e = 1,
Wherein M1 and M2 are selected from Ni, Co, Mn, Fe, Na, Ca, Ti, V, Cr, Cu, Zn, Ge, Sr, Ag, Ba, Zr, Nb, Mo, Al, It is either.)
삭제delete 삭제delete 제 1항에 있어서,
상기 친수성 고분자의 코팅 두께가 1Å 내지 10㎚인 리튬 이차 전지용 전극 슬러리.
The method according to claim 1,
Wherein the coating thickness of the hydrophilic polymer is 1 to 10 nm.
제 1항, 제 4항, 제 6항 및 제 9항에서 선택되는 어느 한 항의 전극 슬러리로부터 얻어진 전극을 포함하는 리튬 이차 전지.A lithium secondary battery comprising an electrode obtained from the electrode slurry of any one of claims 1, 4, 6, and 9.
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