KR102044692B1 - 전극 보호층을 포함하는 이차전지용 전극 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 적어도 일측 외주변으로 외향 돌출되어 있는 전극 탭을 포함하는 집전체; 상기 집전체 상에 형성되어 있는 전극 합제층; 및 상기 전극 합제층 상에 도포되어 있는 전극 보호층;을 포함하고 있고, 상기 전극 보호층은, 전극 합제층의 도전성을 보완하고 집전체로부터 전극 합제층의 탈리를 방지하도록, 도전재 및 바인더를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지용 전극을 제공한다.

Description

전극 보호층을 포함하는 이차전지용 전극 {Electrode for Secondary Battery Comprising Layer for Protecting Electrode Layer}
본 발명은 전극 보호층을 포함하는 이차전지용 전극에 관한 것이다.
최근, 화석연료의 고갈에 의한 에너지원의 가격 상승, 환경 오염의 관심이 증폭되며, 친환경 대체 에너지원에 대한 요구가 미래생활을 위한 필수 불가결한 요인이 되고 있다. 이에 원자력, 태양광, 풍력, 조력 등 다양한 전력 생산기술들에 대한 연구가 지속되고 있으며, 이렇게 생산된 에너지를 더욱 효율적으로 사용하기 위한 전력저장장치 또한 지대한 관심이 이어지고 있다.
특히, 모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 전지의 수요가 급격히 증가하고 있고, 그에 따라 다양한 요구에 부응할 수 있는 전지에 대한 많은 연구가 행해지고 있다.
대표적으로 전지의 형상 면에서는 얇은 두께로 휴대폰 등과 같은 제품들에 적용될 수 있는 각형 이차전지와 파우치형 이차전지에 대한 수요가 높고, 재료 면에서는 높은 에너지 밀도, 방전 전압, 출력 안정성 등의 장점을 가진 리튬이온 전지, 리튬이온 폴리머 전지 등과 같은 리튬 이차전지에 대한 수요가 높다.
또한, 이차전지는 양극, 음극, 및 양극과 음극 사이에 개재되는 분리막이 적층된 구조의 전극조립체가 어떠한 구조로 이루어져 있는지에 따라 분류되기도 하는 바, 대표적으로는, 긴 시트형의 양극들과 음극들을 분리막이 개재된 상태에서 권취한 구조의 젤리-롤형(권취형) 전극조립체, 소정 크기의 단위로 절취한 다수의 양극과 음극들을 분리막을 개재한 상태로 순차적으로 적층한 스택형(적층형) 전극조립체 등을 들 수 있으며, 최근에는, 상기 젤리-롤형 전극조립체 및 스택형 전극조립체가 갖는 문제점을 해결하기 위해, 상기 젤리-롤형과 스택형의 혼합 형태인 진일보한 구조의 전극조립체로서, 소정 단위의 양극과 음극들을 분리막을 개재한 상태로 적층한 단위셀들을 분리필름 상에 위치시킨 상태에서 순차적으로 권취한 구조의 스택/폴딩형 전극조립체가 개발되었다.
또한, 이차전지는 전지케이스의 형상에 따라, 전극조립체가 원통형 또는 각형의 금속 캔에 내장되어 있는 원통형 전지 및 각형 전지와, 전극조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 케이스에 내장되어 있는 파우치형 전지로 분류된다.
일반적으로, 이러한 이차전지용 전극은 집전체 상에 전극 활물질, 도전재 및 바인더가 혼합된 전극 합제용 슬러리가 도포 및 건조되어, 전극 합제층을 형성함으로써 제조된다.
그러나, 이러한 전극을 포함하는 이차전지는 충전 및 방전이 진행됨에 따라 전극의 부피 변화가 발생하고, 이에 따라 전극 합제층이 집전체로부터 탈리되면서, 상기 전극 합제층과 집전체 사이에서의 전자의 이동이 어려워져, 내부 저항이 증가하게 되는 문제점이 있으며, 나아가 이차전지의 충방전 사이클이 진행됨에 따라 용량 및 수명 특성이 급격히 감소하게 되는 문제점이 있다.
특히, 최근에는 고에너지 밀도의 이차전지를 구성하기 위해, 상기 전극 합제층의 로딩량을 증가시키고 있으며, 상기 전극 합제층 로딩량이 증가할수록, 전극 합제층과 집전체 사이의 접착력 저하로 인해 발생하는 상기 문제점은 더욱 심각해질 수 밖에 없다.
따라서, 이러한 문제점을 근본적으로 해결할 수 있는 기술에 대한 필요성이 높은 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.
본 출원의 발명자들은 심도 있는 연구와 다양한 실험을 거듭한 끝에, 이후 설명하는 바와 같이, 전극 합제층 상에 도전재 및 바인더를 포함하는 전극 보호층이 도포되도록 구성됨으로써, 상기 전극 보호층이 집전체로부터 전극 합제층의 탈리를 방지해, 상기 전극 합제층과 집전체 사이에서 발생할 수 있는 내부 저항의 증가 및 이로 인한 용량, 수명 특성의 저하를 예방할 수 있고, 상기 전극 합제층의 탈리가 국부적으로 발생하더라도, 전극 보호층이 전극 합제층과 집전체 사이의 도전성 네트워크를 형성함으로써, 상기 전극 합제층과 집전체 사이에서 전자의 이동을 원활하게 할 수 있고, 이에 따라 상기 전극 합제층의 탈리로 인해 발생할 수 있는 내부 저항의 증가 및 이로 인한 이차전지의 성능 저하를 효과적으로 방지할 수 있음을 확인하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 이차전지용 전극은,
적어도 일측 외주변으로 외향 돌출되어 있는 전극 탭을 포함하는 집전체;
상기 집전체 상에 형성되어 있는 전극 합제층; 및
상기 전극 합제층 상에 도포되어 있는 전극 보호층;
을 포함하고 있고,
상기 전극 보호층은, 전극 합제층의 도전성을 보완하고 집전체로부터 전극 합제층의 탈리를 방지하도록, 도전재 및 바인더를 포함하는 구조일 수 있다.
따라서, 상기 전극 보호층이 집전체로부터 전극 합제층의 탈리를 방지해, 상기 전극 합제층과 집전체 사이에서 발생할 수 있는 내부 저항의 증가 및 이로 인한 용량, 수명 특성의 저하를 예방할 수 있고, 상기 전극 합제층의 탈리가 국부적으로 발생하더라도, 전극 보호층이 전극 합제층과 집전체 사이의 도전성 네트워크를 형성함으로써, 상기 전극 합제층과 집전체 사이에서 전자의 이동을 원활하게 할 수 있고, 이에 따라 상기 전극 합제층의 탈리로 인해 발생할 수 있는 내부 저항의 증가 및 이로 인한 이차전지의 성능 저하를 효과적으로 방지할 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 전극 합제층은 집전체 상에서 외주변 부위에 전극 합제층 미형성 부위인 무지부를 포함하고 있는 구조일 수 있다.
다시 말해, 상기 전극 합제층은 외주변 부위에 무지부를 형성하도록, 상기 집전체 상의 중앙 부위에 형성될 수 있다.
이때, 전극 보호층은 상기 전극 합제층의 외면을 감싸면서 집전체의 무지부에 접착되어 있는 연속적인 형상으로 도포되어 있는 구조일 수 있다.
따라서, 상기 전극 보호층은 집전체의 무지부와 접착됨으로써, 집전체에 대한 전극 합제층의 접착 상태를 안정적으로 유지할 수 있으며, 상기 전극 합제층의 탈리가 국부적으로 발생하더라도, 상기 집전체와 접착된 전극 보호층이 전극 합제층과 대면해 있으므로, 상기 집전체와 전극 합제층 사이에서 도전성 네트워크를 형성해, 전자의 이동성 저하를 방지하고, 상기 전자의 이동성 저하에 따른 내부 저항의 증가 및 용량, 수명 특성 저하를 효과적으로 예방할 수 있다.
특히, 상기 전극 보호층이 무지부에 접착되어 있는 면적은, 전극 합제층이 접해 있는 집전체 부위의 면적을 기준으로, 1% 내지 5%의 크기일 수 있으며, 또한, 전극 탭을 제외한 무지부의 전체 면적에 대해, 30% 내지 100%의 크기일 수 있다.
만일, 상기 전극 보호층이 무지부에 접착되어 있는 면적이 상기 범위를 벗어나 지나치게 작을 경우에는, 상기 전극 합제층의 접착 상태를 안정적으로 유지하지 못하거나, 집전체와 전극 합제층 사이에서 전자의 안정적인 이동성을 확보할 수 있을 정도의 도전성 네트워크를 형성하지 못할 수 있다.
이와 반대로, 상기 전극 보호층이 무지부에 접착되어 있는 면적이 상기 범위를 벗어나 지나치게 클 경우에는, 집전체에 대한 상기 전극 보호층의 접촉 면적이 지나치게 큰 경우로서, 한정된 집전체 공간에서, 전극 합제층의 면적이 상대적으로 감소하므로, 이차전지의 전체적인 용량이 동일한 사이즈의 이차전지에 비해 상대적으로 적어질 수 있는 문제점이 있다.
한편, 상기 전극 보호층에서 도전재 및 바인더의 혼합 비율은 중량 기준으로 95:5 내지 85:15일 수 있다.
만일, 상기 전극 보호층에서 도전재의 비율이 상기 범위를 벗어나 지나치게 작거나, 바인더의 비율이 지나치게 클 경우에는, 상기 전극 보호층을 통한 전극 합제층과 집전체 사이의 전자의 이동성이 저하될 수 있다.
이와 반대로, 상기 전극 보호층에서 도전재의 비율이 상기 범위를 벗어나 지나치게 크거나, 바인더의 비율이 지나치게 작을 경우에는, 집전체에 대한 전극 보호층의 접착력이 저하되어, 전극 합제층의 탈리를 효과적으로 예방하지 못할 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 전극 보호층의 두께는 전극 합제층의 두께에 대해 0.5% 내지 5%일 수 있다.
만일, 상기 전극 보호층의 두께가 전극 합제층의 두께에 대해 0.5% 미만일 경우에는, 상기 전극 보호층의 두께가 지나치게 얇은 경우로서, 상기 전극 보호층을 통해 발휘하고자 하는 효과를 충분히 발휘하지 못할 수 있다.
이와 반대로, 상기 전극 보호층의 두께가 전극 합제층의 두께에 대해 5%를 초과할 경우에는, 상기 전극 보호층의 두께가 지나치게 두꺼운 경우로서, 동일한 두께의 이차전지에 비해 전극 합제층의 로딩량이 상대적으로 적어, 용량이 저하될 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 전극 보호층의 두께는 전극 탭으로부터의 이격 거리에 대응하여 연속적 또는 비연속적으로 두꺼워지는 구조일 수 있다.
더욱 구체적으로, 상기 전극 탭으로부터의 거리가 이격된 부위일 수록, 전극 탭에 인접한 부위에 비해 전자의 이동성이 상대적으로 저하될 수 있으며, 이러한 문제점은 이차전지용 전극의 면적이 증가하고 있는 최근의 경향을 고려하였을 때, 더욱 커질 수 있다.
이에 따라, 본 발명에 따른 이차전지용 전극은 상기 전극 보호층의 두께가 전극 탭으로부터의 이격 거리에 대응하여 두꺼운 구조를 형성함으로써, 상기 전극 탭으로부터의 이격 거리가 먼 부위에서도, 전극 합제층과 집전체 사이의 전자의 이동성 저하를 효과적으로 예방할 수 있다.
이때, 상기 전극 탭으로부터 최대 이격된 전극 합제층 상의 전극 보호층의 두께는, 전극 탭에 최대 인접한 전극 합제층 상의 전극 보호층의 두께에 대해, 101% 내지 110%의 크기일 수 있다.
만일, 상기 전극 탭으로부터 최대 이격된 전극 합제층 상의 전극 보호층의 두께가 상기 범위를 벗어나 지나치게 얇을 경우에는, 상기 두께의 차이를 통해 발휘하고자 하는 효과를 충분히 발휘하지 못할 수 있다.
이와 반대로, 상기 전극 탭으로부터 최대 이격된 전극 합제층 상의 전극 보호층의 두께가 상기 범위를 벗어나 지나치게 두꺼울 경우에는, 수직 단면 상에서, 상기 전극 탭에 최대 인접한 부위로부터, 상기 전극 탭으로부터 최대 이격된 부위에 형성되는 경사 구조로 인해, 상기 전극을 포함하는 이차전지가 적용될 수 있는 디바이스의 탑재 공간에 제약이 발생할 수 있으며, 이를 방지하기 위해 전극 합제층의 두께를 전극 탭으로부터의 이격 거리에 따라 상이하게 구성하는 경우, 상기 전극 탭으로부터 최대 이격된 부위에서 전극 합제층의 두께가 상대적으로 얇아짐으로써, 이차전지의 용량이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
또 다른 구체적인 예에서, 상기 전극 보호층의 두께는 모든 전극 합제층 상에서 균일한 구조일 수 있다.
이때, 상기 전극 보호층에 포함된 도전재의 함량은 전극 탭으로부터 이격될수록 연속적 또는 비연속적으로 증가하는 구조일 수 있다.
앞서 설명한 바와 마찬가지로, 상기 전극 탭으로부터의 거리가 이격된 부위일 수록, 전자의 이동성이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
이에 따라, 상기 전극 보호층에 포함된 도전재의 함량은 전극 탭으로부터 이격될수록 연속적 또는 비연속적으로 증가하는 구조로 형성됨으로써, 상기 전극 탭으로부터의 이격 거리가 먼 부위에서도, 전극 합제층과 집전체 사이의 전자의 이동성 저하를 효과적으로 예방할 수 있다.
특히, 상기 전극 탭으로부터 최대 이격된 전극 보호층 부위의 도전재의 함량은, 전극 탭에 최대 인접한 전극 보호층 부위의 도전재 함량에 대해, 101% 내지 110%일 수 있다.
만일, 상기 전극 탭으로부터 최대 이격된 전극 보호층 부위의 도전재의 함량이 상기 범위를 벗어나 지나치게 적을 경우에는, 상기 구성을 통해 소망하는 효과를 충분히 발휘하지 못할 수 있다.
이와 반대로, 상기 전극 탭으로부터 최대 이격된 전극 보호층 부위의 도전재의 함량이 상기 범위를 벗어나 지나치게 클 경우에는, 상기 도전재의 함량이 지나치게 큰 경우로서, 오히려 상기 전극 보호층에서 바인더의 함량이 감소함에 따라, 상기 전극 탭으로부터 최대 이격된 전극 보호층 부위에서 집전체에 대한 접착력을 충분히 발휘하지 못할 수 있다.
한편, 상기 전극 보호층은, 집전체의 무지부에 접착된 부위의 두께가, 전극 합제층 상에 도포된 부위의 두께에 대해, 101% 내지 110%의 크기일 수 있다.
또한, 상기 전극 보호층은, 집전체의 무지부에 접착된 부위의 바인더 함량이, 전극 합제층 상에 도포된 부위의 바인더 함량에 대해, 101% 내지 110%일 수 있다.
더욱 구체적으로, 상기 전극 보호층은 전극 합제층의 외주변 부위에서, 상기 전극 합제층의 외면을 감싸면서 집전체의 무지부에 접착되어 있는 연속적인 형상으로 도포됨으로써 소망하는 효과를 발휘할 수 있다.
이에 따라, 상기 전극 보호층은 무지부에 접착된 부위의 두께가 전극 합제층 상에 도포된 부위의 두께에 대해 상대적으로 두꺼운 구조로 형성되거나, 상기 무지부에 접착된 부위의 바인더 함량이 전극 합제층 상에 도포된 부위의 바인더 함량에 대해 상대적으로 높은 구조로 형성됨으로써, 상기 무지부에 접착된 전극 보호층 부위에서의 바인더의 함량이 상대적으로 높아져, 집전체에 대한 보다 안정적인 접착력을 발휘해, 전극 합제층의 탈리를 보다 효과적으로 방지할 수 있다.
상기 구성 내지 구조를 제외한 이차전지용 전극의 나머지 구성은 당업계에 공지되어 있으므로, 본 명세서에서는 이에 대한 자세한 설명은 생략한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 이차전지용 전극은, 전극 합제층 상에 도전재 및 바인더를 포함하는 전극 보호층이 도포되도록 구성됨으로써, 상기 전극 보호층이 집전체로부터 전극 합제층의 탈리를 방지해, 상기 전극 합제층과 집전체 사이에서 발생할 수 있는 내부 저항의 증가 및 이로 인한 용량, 수명 특성의 저하를 예방할 수 있고, 상기 전극 합제층의 탈리가 국부적으로 발생하더라도, 전극 보호층이 전극 합제층과 집전체 사이의 도전성 네트워크를 형성함으로써, 상기 전극 합제층과 집전체 사이에서 전자의 이동을 원활하게 할 수 있고, 이에 따라 상기 전극 합제층의 탈리로 인해 발생할 수 있는 내부 저항의 증가 및 이로 인한 이차전지의 성능 저하를 효과적으로 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 이차전지용 전극의 단면 구조를 개략적으로 나타낸 모식도이다;
도 2는 도 1의 전극 합제층이 국부적으로 탈리된 경우의 단면 구조를 개략적으로 나타낸 모식도이다;
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차전지용 전극의 단면 구조를 개략적으로 나타낸 모식도이다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 도면들을 참조하여 본 발명을 더욱 상술하지만, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.
도 1에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 이차전지용 전극의 단면 구조를 개략적으로 나타낸 모식도가 도시되어 있다.
도 1을 참조하면, 이차전지용 전극(100)은 집전체(110), 전극 합제층(120) 및 전극 보호층(130)을 포함하고 있다.
집전체(110)의 일측 외주변에는 전극 탭(111)이 외향 돌출되어 있다.
전극 합제층(120)은 집전체(110)의 중앙 부위에 형성되어 있으며, 이에 따라 전극 합제층(120)의 외주변 부위에는 전극 합제층(120) 미형성 부위인 무지부(112)가 형성되어 있다.
전극 보호층(130)은 전극 합제층(120) 상에 도포되어 있으며, 상세하게는, 전극 합제층(120)의 외면을 감싸면서 집전체(110)의 무지부(112)에 접착되어 있는 연속적인 형상으로 도포되어 있다.
따라서, 전극 합제층(120)은 외주변 부위의 무지부(112)에서 집전체(110)와 접착되어 있는 전극 보호층(130)에 의해 집전체(110)에 안정적으로 접착된 구조를 유지함으로써, 집전체(110)로부터의 탈리를 효과적으로 예방할 수 있다.
도 2에는 도 1의 전극 합제층이 국부적으로 탈리된 경우의 단면 구조를 개략적으로 나타낸 모식도가 도시되어 있다.
도 2를 참조하면, 전극 합제층(120)의 중앙 부위는 집전체(110)로부터 부분적으로 탈리가 발생함에 따라, 집전체(110)와 직접 접촉하지 않는 구조로 이루어져 있다.
그러나, 전극 합제층(120) 상에 도포되어 있는 전극 보호층(130)은 집전체(110)의 무지부(112)에 접착되어 있으므로, 전극 합제층(120)과 집전체(110) 사이에서 도전성 네트워크를 형성하며, 이에 따라, 전극 합제층(120)과 집전체(110) 사이의 전자는 전극 보호층(130)을 통해 이동할 수 있다.
따라서, 전극 합제층(120)의 국부적인 탈리에도 불구하고, 전극 합제층(120)과 집전체(110) 사이의 전자의 이동성 저하와 내부 저항 증가 및 이에 따른 용량 및 수명 특성 저하를 방지할 수 있다.
도 3에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차전지용 전극의 단면 구조를 개략적으로 나타낸 모식도이다.
도 3을 참조하면, 전극 보호층(330)은 전극 탭(311)에 최대 인접한 부위(301)로부터, 이에 대향해 전극 탭(311)으로부터 최대 이격된 부위(302)까지 연속적으로 두꺼워지는 구조로 이루어져 있으며, 이에 대응하여 전극 합제층(320)은 전극 탭(311)에 최대 인접한 부위(301)로부터, 이에 대향해 전극 탭(311)으로부터 최대 이격된 부위(302)까지 연속적으로 얇아지는 구조로 이루어져 있다.
따라서, 전극 탭(311)으로부터 최대 이격된 부위(302)의 전극 보호층(330)의 두께(332)는 전극 탭(311)에 최대 인접한 부위(301)의 전극 보호층(330)의 두께(331)에 비해 상대적으로 두꺼운 구조로 이루어져 있어, 상대적으로 전극 보호층(330)에 포함되는 도전재의 함량이 증가하므로, 전극 탭(311)으로부터 이격된 부위(302)에서의 전자의 이동성 저하 및 이에 따른 수명 특성 저하를 효과적으로 방지할 수 있다.
상기 구조를 제외한 이차전지용 전극(300)의 나머지 구성은 도 1의 전극과 동일하므로, 이에 대한 자세한 설명은 생략한다.
이하, 본 발명의 실시예를 참조하여 본 발명을 더욱 상술하지만, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.
<실시예 1>
양극 활물질과, PVdF 바인더, 천연 흑연 도전재를, 중량비로 96 : 2 : 2 (양극 활물질: 바인더: 도전재)가 되도록 NMP에 잘 섞어 준 후 외주변 부위에 무지부가 형성되도록, 20 ㎛ 두께의 Al 호일에 도포하여 전극 합제층을 형성하였으며, 천연 흑연 도전재와 PVdF 바인더를, 중량비로 95:5(도전재 : 바인더)가 되도록 NMP에 잘 섞어 준 후 상기 양극 합제층의 외면을 감싸면서 집전체의 무지부에 접촉되는 연속적인 형상으로 도포해 양극 보호층을 형성하고, 섭씨 130도에서 건조하여 양극을 제조하였다.
<실시예 2>
양극 보호층을 형성하는 천연 흑연 도전재와 PVdF 바인더를, 중량비로 90:10 (도전재 : 바인더)이 되도록 혼합한 점을 제외하고, 실시예 1과 동일한 양극을 제조하였다.
<실시예 3>
양극 보호층을 형성하는 천연 흑연 도전재와 PVdF 바인더를, 중량비로 85:15 (도전재 : 바인더)이 되도록 혼합한 점을 제외하고, 실시예 1과 동일한 양극을 제조하였다.
<비교예 1>
양극 보호층을 형성하지 않은 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 양극을 제조하였다.
<비교예 2>
양극 보호층을 형성하는 천연 흑연 도전재와 PVdF 바인더를, 중량비로 98:2 (도전재 : 바인더)가 되도록 혼합한 점을 제외하고, 실시예 1과 동일한 양극을 제조하였다.
<비교예 3>
양극 보호층을 형성하는 천연 흑연 도전재와 PVdF 바인더를, 중량비로 80:20 (도전재 : 바인더)이 되도록 혼합한 점을 제외하고, 실시예 1과 동일한 양극을 제조하였다.
이차전지 제조
실시예 1 내지 3, 비교예 1 내지 3에서 제조된 양극과, 음극으로는 리튬 호일을 사용하고, EC : DMC : DEC = 1 : 2 : 1 인 용매에 1M의 LiPF6가 들어있는 전해액을 사용하여 하프 코인 셀을 제조하였다.
<실험예 1>
수명 특성 분석
상기에서 제조된 하프 코인 셀들을, 25℃에서 0.5C로 상한 전압을 4.50V로 각각 충전하고 다시 1.0C으로 하한 전압 3V까지 방전하는 것을 1회 사이클로 하여, 100회 사이클의 용량 유지율을 측정하였고, 그 결과를 표 1에 나타내었다.
1 사이클 후 잔여용량 (mAh/cm2) 100 사이클 후 잔여용량 (mAh/cm2) 100 사이클 후 용량 유지율 (%)
실시예 1 5.20 4.65 89.5
실시예 2 5.19 4.71 90.8
실시예 3 5.20 4.74 91.2
비교예 1 5.16 3.68 71.4
비교예 2 5.18 3.90 75.2
비교예 3 5.22 3.85 73.8
표 1을 참조하면, 전극 보호층을 포함하고 있는 실시예 1 내지 3의 경우, 상기 전극 보호층을 포함하고 있지 않은 비교예 1에 비해 우수한 용량 유지율을 발휘함을 확인할 수 있다.
또한, 전극 보호층을 포함하는 도전재와 바인더를 소망하는 범위 내의 비율로 포함하고 있는 실시예 1 내지 3의 경우, 전극 보호층의 도전재와 바인더를 상기 범위를 벗어나는 비율로 포함하고 있는 비교예 2 및 3에 비해 우수한 용량 유지율을 발휘함을 확인할 수 있다.
이는 도전재와 바인더를 소망하는 범위 내로 포함하고 있는 전극 보호층이 집전체에 대한 전극 합제층의 접착력을 증가시킴으로써, 상기 집전체로부터 전극 합제층의 탈리를 방지할 수 있으며, 전극 합제층의 국부적인 탈리가 발생하더라도, 도전재를 충분히 포함하는 전극 보호층이 도전성 네트워크를 형성함으로써, 전극 합제층과 집전체 사이의 전자의 이동성 저하를 방지해, 상기 전극 합제층의 국부적인 탈리에도 불구하고, 이에 따른 수명 특성 저하를 예방할 수 있다는 점을 나타낸다.
이상 본 발명의 실시예 및 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하였지만, 본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 상기 내용을 바탕을 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.

Claims (14)

  1. 적어도 일측 외주변으로 외향 돌출되어 있는 전극 탭을 포함하는 집전체;
    상기 집전체 상에 형성되어 있는 전극 합제층; 및
    상기 전극 합제층 상에 도포되어 있는 전극 보호층;
    을 포함하고 있고,
    상기 전극 보호층은, 전극 합제층의 도전성을 보완하고 집전체로부터 전극 합제층의 탈리를 방지하도록, 도전재 및 바인더를 포함하고 있으며,
    상기 전극 보호층의 두께는 전극 탭으로부터의 이격 거리에 대응하여 연속적 또는 비연속적으로 두꺼워지는 것을 특징으로 하는 이차전지용 전극.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 전극 합제층은 집전체 상에서 외주변 부위에 전극 합제층 미형성 부위인 무지부를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 이차전지용 전극.
  3. 제 2 항에 있어서, 전극 보호층은 상기 전극 합제층의 외면을 감싸면서 집전체의 무지부에 접착되어 있는 연속적인 형상으로 도포되어 있는 것을 특징으로 하는 이차전지용 전극.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 전극 보호층이 무지부에 접착되어 있는 면적은, 전극 합제층이 접해 있는 집전체 부위의 면적을 기준으로, 1% 내지 5%의 크기인 것을 특징으로 하는 이차전지용 전극.
  5. 제 3 항에 있어서, 상기 전극 보호층이 무지부에 접착되어 있는 면적은, 전극 탭을 제외한 무지부의 전체 면적에 대해, 30% 내지 100%의 크기인 것을 특징으로 하는 이차전지용 전극.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 전극 보호층에서 도전재 및 바인더의 혼합 비율은 중량 기준으로 95:5 내지 85:15인 것을 특징으로 하는 이차전지용 전극.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 전극 보호층의 두께는 전극 합제층의 두께에 대해 0.5% 내지 5%인 것을 특징으로 하는 이차전지용 전극.
  8. 삭제
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 전극 탭으로부터 최대 이격된 전극 합제층 상의 전극 보호층의 두께는, 전극 탭에 최대 인접한 전극 합제층 상의 전극 보호층의 두께에 대해, 101% 내지 110%의 크기인 것을 특징으로 하는 이차전지용 전극.
  10. 삭제
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 전극 보호층에 포함된 도전재의 함량은 전극 탭으로부터 이격될수록 연속적 또는 비연속적으로 증가하는 것을 특징으로 하는 이차전지용 전극.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 전극 탭으로부터 최대 이격된 전극 보호층 부위의 도전재의 함량은, 전극 탭에 최대 인접한 전극 보호층 부위의 도전재 함량에 대해, 101% 내지 110%인 것을 특징으로 하는 이차전지용 전극.
  13. 제 1 항에 있어서, 상기 전극 보호층은, 집전체의 무지부에 접착된 부위의 두께가, 전극 합제층 상에 도포된 부위의 두께에 대해, 101% 내지 110%의 크기인 것을 특징으로 하는 이차전지용 전극.
  14. 제 1 항에 있어서, 상기 전극 보호층은, 집전체의 무지부에 접착된 부위의 바인더 함량이, 전극 합제층 상에 도포된 부위의 바인더 함량에 대해, 101% 내지 110%인 것을 특징으로 하는 이차전지용 전극.
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