KR102111480B1 - Negative electrode for secondary battery and secondary battery comprising the same - Google Patents

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Abstract

본 발명에서는 집전체, 상기 집전체 상에 위치하는 제1음극활물질층, 및 상기 제1음극활물질층 상에 위치하는 제2음극활물질층을 포함하며, 상기 제1음극활물질층 및 제2음극활물질층은 각각 독립적으로 음극활물질, 스티렌-부타디엔계 고무 바인더 및 셀룰로오스계 화합물을 포함하고, 상기 제1음극활물질층은 제2음극활물질층에 비해 더 높은 함량으로 스티렌-부타디엔계 고무 바인더를 포함하며, 또, 제1음극활물질층내 포함되는 셀룰로오스계 화합물은, 제2음극활물질층내 포함되는 셀룰로오스계 화합물에 비해 구조단위내 카르복실기의 치환도가 더 낮은 이차전지용 음극 및 이를 포함하는 이차전지를 제공한다. 상기 이차전지용 음극은 음극활물질층의 위치에 따라 최적화된 조성을 갖는 2층의 활물질층을 포함함으로써, 음극활물질층과 집전체간의 접착력이 개선되고, 그 결과로서 전지의 용량 특성, 수명 특성 및 출력 특성을 크게 향상시킬 수 있다.The present invention includes a current collector, a first negative electrode active material layer positioned on the current collector, and a second negative electrode active material layer positioned on the first negative electrode active material layer, wherein the first negative electrode active material layer and the second negative electrode active material Each layer independently includes a negative electrode active material, a styrene-butadiene rubber binder and a cellulose compound, and the first negative electrode active material layer includes a styrene-butadiene rubber binder in a higher content than the second negative electrode active material layer, In addition, the cellulose-based compound included in the first cathode active material layer provides a negative electrode for a secondary battery having a lower degree of substitution of a carboxyl group in a structural unit and a secondary battery including the same, compared to the cellulose-based compound included in the second anode active material layer. The negative electrode for the secondary battery includes two layers of active material having an optimized composition according to the position of the negative electrode active material layer, thereby improving adhesion between the negative electrode active material layer and the current collector, and as a result, capacity characteristics, life characteristics and output characteristics of the battery. Can greatly improve.

Description

이차전지용 음극 및 이를 포함하는 이차전지{NEGATIVE ELECTRODE FOR SECONDARY BATTERY AND SECONDARY BATTERY COMPRISING THE SAME}A cathode for a secondary battery and a secondary battery comprising the same {NEGATIVE ELECTRODE FOR SECONDARY BATTERY AND SECONDARY BATTERY COMPRISING THE SAME}

본 발명은 고로딩시 바인더의 증가 없이도 음극활물질층과 집전체간 접착성이 향상되어, 전지 적용시 용량 특성, 수명 특성 및 출력 특성을 개선시킬 수 있는 이차전지용 음극 및 이를 포함하는 이차전지에 관한 것이다. The present invention relates to a negative electrode for a secondary battery capable of improving capacity characteristics, life characteristics, and output characteristics when applying a battery by improving the adhesion between a negative electrode active material layer and a current collector without increasing the binder during high loading, and a secondary battery including the same will be.

모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서 이차전지의 수요가 급격히 증가하고 있다. 이러한 이차전지 중 높은 에너지 밀도와 전압을 가지며, 사이클 수명이 길고, 자기방전율이 낮은 리튬 이차전지가 상용화되어 널리 사용되고 있다. 특히 최근 휴대기기에 사용하는 소형 리튬 이차전지부터 자동차에 사용되는 대형 이차전지까지 시장이 확대됨에 따라 음극활물질의 고용량 및 고출력화 기술이 요구되고 있다. 따라서 탄소계 음극활물질 보다 이론 용량이 높은 실리콘(silicon), 주석, 게르마늄, 아연, 납 등을 중심으로 비탄소계 음극활물질 개발이 진행되고 있다. As technology development and demand for mobile devices increase, the demand for secondary batteries as an energy source is rapidly increasing. Among these secondary batteries, lithium secondary batteries having high energy density and voltage, long cycle life, and low self-discharge rate have been commercialized and widely used. In particular, as the market has expanded from a small lithium secondary battery used in portable devices to a large secondary battery used in automobiles, a high capacity and high output technology of an anode active material is required. Therefore, the development of non-carbon-based anode active materials is progressing around silicon, tin, germanium, zinc, and lead, which have a higher theoretical capacity than carbon-based anode active materials.

일반적으로 리튬 이차전지의 음극은 음극활물질과 바인더를 용매에 분산시킨 음극 형성용 조성물을 음극집전체에 직접 도포 및 건조시켜 형성하거나, 또는 음극 형성용 조성물을 별도의 지지체 상에 도포 및 건조시킨 다음, 이 지지체로부터 박리한 필름을 집전체 상에 라미네이션하는 방법으로 형성한다. 이때 바인더는 음극활물질 입자들끼리의 결착은 물론, 음극활물질 입자와 집전체 사이의 결착을 유지시키는 기능을 수행하므로 전극의 성능에 큰 영향을 준다. Generally, a negative electrode of a lithium secondary battery is formed by directly applying and drying a negative electrode active composition and a binder for dispersing a negative electrode in a negative electrode current collector, or by applying and drying a negative electrode forming composition on a separate support. , It is formed by laminating the film peeled from the support on the current collector. At this time, the binder performs a function of maintaining the binding between the negative electrode active material particles as well as the binding between the negative electrode active material particles and the current collector, which greatly affects the performance of the electrode.

통상 리튬 이차 전지의 바인더로 사용되는 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVdF) 고분자는 전기화학적으로 안정하지만, NMP(N-methyl-2-pyrrolidone)와 같은 유기용매에 용해시켜 조성물을 제조해야 하는 환경적인 문제점이 있다. Polyvinylidene fluoride (PVdF) polymer, which is usually used as a binder for lithium secondary batteries, is electrochemically stable, but is an environmental problem that needs to be dissolved in an organic solvent such as NMP (N-methyl-2-pyrrolidone) to prepare a composition. There is this.

이에 따라 최근에는 물을 분산매로 사용하는 수계 바인더로서 스티렌-부타디엔 고무(SBR)를 사용하여 음극을 형성하는 방법이 이용되고 있다. SBR계 바인더는 전기 화학적으로 안정할 뿐만 아니라 접착성이 우수하여 PVdF에 비해 소량 사용에도 동등 수준의 접착력을 나타낼 수 있다. 다만, SBR계 바인더는 물을 분산매로서 사용하기 때문에 전극 형성용 조성물의 점도 조절을 위해 증점제로서 카르복시메틸셀룰로오스 (CMC)와 같은 셀룰로오스계 화합물이 사용된다. 이와 같이, 바인더로 스티렌-부타디엔 고무(SBR)를 사용하고 증점제로 셀룰로오스계 화합물을 사용하면, 전지의 파열 위험성을 감소시고, 전지용량을 증대시킬 수 있으며, 고형분 침강이 억제되어 음극 형성용 조성물의 상부 및 하부의 점도, 그리고 분산상태가 오랜 시간 지속되는 안정화를 달성할 수 있다.Accordingly, recently, a method of forming a cathode using styrene-butadiene rubber (SBR) as an aqueous binder using water as a dispersion medium has been used. The SBR-based binder is not only electrochemically stable, but also has excellent adhesiveness, so it can exhibit an equivalent level of adhesion even in small amounts compared to PVdF. However, since the SBR-based binder uses water as a dispersion medium, a cellulose-based compound such as carboxymethylcellulose (CMC) is used as a thickener to control the viscosity of the electrode-forming composition. As described above, when styrene-butadiene rubber (SBR) is used as a binder and a cellulose-based compound is used as a thickener, the risk of battery rupture is reduced, battery capacity can be increased, and solids sedimentation is suppressed to prevent the formation of a negative electrode composition. The viscosity of the upper and lower portions, and the stabilization in which the dispersion state lasts for a long time can be achieved.

한편, 리튬 이차 전지에 있어서 출력 성능을 좌우하는 것은 전지의 저항 특성으로서, 이 저항 특성은 양극 또은 음극의 활물질 층 내의 물질들의 분산 상태에 크게 영향을 받는다. 활물질층 내에 존재하는 활물질, 도전재 및 바인더가 고른 분산 상태를 갖지 못하고 뭉쳐 있는 경우에는 전극 내에 전류가 흐를 수 있는 채널이 국부적으로 형성되지 못하여 전지 내부의 저항이 증가하거나, 전류 집중 현상이 발생하여 전지의 성능 및 안정성이 저하된다. 특히 수계 음극 형성용 조성물의 경우 분산매로서 물을 사용하기 때문에, 도전재 및 음극활물질의 분산성이 크게 낮았다. On the other hand, in the lithium secondary battery, it is the resistance characteristic of the battery that determines the output performance, and this resistance characteristic is greatly influenced by the dispersion state of the materials in the active material layer of the positive electrode or the negative electrode. When the active material, the conductive material and the binder present in the active material layer do not have a uniform dispersion state and are agglomerated, a channel in which an electric current can flow in the electrode is not formed locally, thereby increasing the resistance inside the battery or generating a current concentration phenomenon. The performance and stability of the battery is deteriorated. Particularly, in the case of the composition for forming an aqueous negative electrode, since water is used as a dispersion medium, dispersibility of the conductive material and the negative electrode active material is significantly low.

통상 수계 음극 형성용 조성물에서 SBR계 바인더와 함께 사용되는 셀룰로오스계 화합물은 그 자체로도 약간의 분산성을 나타내기 때문에 음극 형성용 조성물의 분산성 개선에 보다 유리하다. 그러나, 음극 형성용 조성물내 활물질, 도전재 및 바인더의 분산성을 증가시키기 위해 셀룰로오스계 화합물의 함량을 높일 경우, 활물질의 무게비 감소가 초래되고, 그 결과로서 전극 용량의 감소 및 전지 특성의 저하가 발생한다. 또, 증점제 증가로 인한 점도 상승을 방지하기 위해 물을 사용하여 점도를 조절할 경우 고형분의 함량이 저하되는 문제가 있다.In general, the cellulose-based compound used with the SBR-based binder in the composition for forming an aqueous cathode is more advantageous in improving dispersibility of the composition for forming an anode because it exhibits some dispersibility in itself. However, when the content of the cellulose-based compound is increased in order to increase the dispersibility of the active material, the conductive material, and the binder in the composition for forming a negative electrode, the weight ratio of the active material is reduced, resulting in a decrease in electrode capacity and a decrease in battery characteristics. Occurs. In addition, there is a problem in that the content of the solid content is lowered when the viscosity is adjusted by using water to prevent the viscosity from being increased due to the increase in the thickener.

이에, 고형분 함량 및 결착력의 저하없이 음극 형성용 조성물내 구성성분을 균일하게 분산시킬 수 있는 조성물의 구성 및 그 제조방법의 개발이 요구된다.Accordingly, it is required to develop a composition of a composition capable of uniformly dispersing components in a composition for forming a negative electrode and a manufacturing method thereof without deteriorating a solid content and a binding force.

한국특허공개 제2014-0095804호 (2014.08.04 공개)Korea Patent Publication No. 2014-0095804 (2014.08.04 published)

본 발명이 해결하고자 하는 제1 기술적 과제는, 고로딩시 바인더의 증가 없이도 음극활물질층과 집전체간 접착성이 향상되어, 전지 적용시 용량 특성, 수명 특성 및 출력 특성을 개선시킬 수 있는 이차전지용 음극 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.The first technical problem to be solved by the present invention is to improve the adhesion between the negative electrode active material layer and the current collector without increasing the binder during high loading, and for secondary batteries capable of improving capacity characteristics, life characteristics and output characteristics when applying batteries. It is to provide a cathode and a method of manufacturing the same.

본 발명이 해결하고자 하는 제2 기술적 과제는, 상기 음극을 포함하는 리튬 이차전지를 제공하는 것이다.The second technical problem to be solved by the present invention is to provide a lithium secondary battery including the negative electrode.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따르면 In order to solve the above problems, according to an embodiment of the present invention

집전체; Current collector;

상기 집전체 상에 위치하는 제1음극활물질층; 및A first cathode active material layer positioned on the current collector; And

상기 제1음극활물질층 상에 위치하는 제2음극활물질층을 포함하며,It includes a second cathode active material layer located on the first cathode active material layer,

상기 제1음극활물질층 및 제2음극활물질층은 각각 독립적으로 음극활물질, 스티렌-부타디엔계 고무 바인더 및 셀룰로오스계 화합물을 포함하고,The first negative electrode active material layer and the second negative electrode active material layer each independently include a negative electrode active material, a styrene-butadiene rubber binder and a cellulose-based compound,

상기 제1음극활물질층은 제2음극활물질층에 비해 더 높은 함량으로 스티렌-부타디엔계 고무 바인더를 포함하며,The first cathode active material layer includes a styrene-butadiene rubber binder in a higher content than the second cathode active material layer,

상기 제1음극활물질층내 포함되는 셀룰로오스계 화합물은, 제2음극활물질층내 포함되는 셀룰로오스계 화합물에 비해 구조단위내 카르복실기의 치환도(degree of substitution, DS)가 더 낮은 것인 이차전지용 음극을 제공한다.The cellulose-based compound contained in the first cathode active material layer provides a negative electrode for a secondary battery having a lower degree of substitution (DS) of carboxyl groups in the structural unit than the cellulose-based compound included in the second cathode active material layer. .

또, 본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, 집전체 상에, 음극활물질, 스티렌-부타디엔계 고무 바인더 및 셀룰로오스계 화합물을 포함하는 제1음극활물질층을 준비하는 단계; 및 상기 제1음극활물질층 상에, 음극활물질, 스티렌-부타디엔계 고무 바인더 및 셀룰로오스계 화합물을 포함하는 제2음극활물질층을 형성하는 단계를 포함하며, 상기 제1음극활물질층은 제2음극활물질층에 비해 더 높은 함량으로 스티렌-부타디엔계 고무 바인더를 포함하고, 또, 제1음극활물질층내 포함되는 셀룰로오스계 화합물은, 제2음극활물질층내 포함되는 셀룰로오스계 화합물에 비해 구조단위내 카르복실기의 치환도가 더 낮은 것인, 상기한 이차전지용 음극의 제조방법을 제공한다.In addition, according to another embodiment of the present invention, preparing a first negative electrode active material layer comprising a negative electrode active material, a styrene-butadiene rubber binder and a cellulose-based compound on a current collector; And forming a second negative electrode active material layer including a negative electrode active material, a styrene-butadiene rubber binder, and a cellulose-based compound on the first negative electrode active material layer, wherein the first negative electrode active material layer is a second negative electrode active material layer. The styrene-butadiene-based rubber binder in a higher content than the layer, and the cellulose-based compound contained in the first negative electrode active material layer has a degree of substitution of the carboxyl group in the structural unit compared to the cellulose-based compound contained in the second negative electrode active material layer. It is to provide a method for manufacturing a negative electrode for a secondary battery as described above.

더 나아가 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 상기한 음극을 포함하는 리튬 이차전지를 제공한다.Furthermore, according to another embodiment of the present invention, there is provided a lithium secondary battery including the negative electrode.

본 발명에 따른 이차전지용 음극은 음극활물질층의 위치에 따라 최적화된 조성을 갖는 2층의 활물질층을 포함함으로써, 음극활물질층과 집전체간의 접착력이 개선되고, 그 결과로서 전지의 용량 특성, 수명 특성 및 출력 특성을 크게 향상시킬 수 있다.The negative electrode for a secondary battery according to the present invention includes two active material layers having an optimized composition according to the position of the negative electrode active material layer, thereby improving adhesion between the negative electrode active material layer and the current collector, and as a result, capacity characteristics and life characteristics of the battery. And the output characteristics can be greatly improved.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 전술한 발명의 내용과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 실시예 1 및 비교예 1, 2에서 제조한 음극에서의 접착력을 평가한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 2는 실시예 1 및 비교예 1, 2에서 제조한 음극의 전지에 대한 용량 특성 개선 효과를 평가한 그래프이다.
The following drawings attached to this specification are intended to illustrate preferred embodiments of the present invention, and serve to further understand the technical idea of the present invention together with the contents of the above-described invention, so the present invention is limited to those described in those drawings. It should not be construed as limited.
1 is a graph showing the results of evaluating the adhesion in the negative electrode prepared in Example 1 and Comparative Examples 1 and 2.
2 is a graph evaluating the effect of improving the capacity characteristics of the negative electrode batteries prepared in Example 1 and Comparative Examples 1 and 2.

이하, 본 발명에 대한 이해를 돕기 위해 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail to aid understanding of the present invention.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.The terms or words used in the present specification and claims should not be interpreted as being limited to ordinary or lexical meanings, and the inventor can appropriately define the concept of terms in order to best describe his or her invention. Based on the principle that it should be interpreted as meanings and concepts consistent with the technical spirit of the present invention.

본 발명에서는 음극 두께에 따라 최적화된 조성을 갖는 이종의 음극활물질층 형성용 조성물을 사용하여 다층 구조의 음극을 구현함으로써, 바인더 함량의 증가 없이도 고로딩 전극의 단점인 음극활물질층과 집전체간의 접착력을 개선시키고, 전지 적용시 용량 특성, 수명 특성 및 출력 특성을 향상시킬 수 있다. In the present invention, by implementing a negative electrode having a multi-layer structure using a composition for forming a negative electrode active material layer having a composition optimized according to the thickness of the negative electrode, the adhesive force between the negative electrode active material layer and the current collector, which is a disadvantage of the high loading electrode, is increased without increasing the binder content. It is possible to improve the capacity characteristics, life characteristics and output characteristics when applying the battery.

구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지용 음극은 Specifically, the negative electrode for a secondary battery according to an embodiment of the present invention

집전체; Current collector;

상기 집전체 상에 위치하는 제1음극활물질층; 및A first cathode active material layer positioned on the current collector; And

상기 제1음극활물질층 상에 위치하는 제2음극활물질층을 포함하며,It includes a second cathode active material layer located on the first cathode active material layer,

상기 제1음극활물질층 및 제2음극활물질층은 각각 독립적으로 음극활물질, 스티렌-부타디엔계 고무 바인더 및 셀룰로오스계 화합물을 포함하고,The first negative electrode active material layer and the second negative electrode active material layer each independently include a negative electrode active material, a styrene-butadiene rubber binder and a cellulose-based compound,

상기 제1음극활물질층은 제2음극활물질층에 비해 더 높은 함량으로 스티렌-부타디엔계 고무 바인더를 포함하며,The first cathode active material layer includes a styrene-butadiene rubber binder in a higher content than the second cathode active material layer,

상기 제1음극활물질층내 포함되는 셀룰로오스계 화합물은, 제2음극활물질층내 포함되는 셀룰로오스계 화합물에 비해 구조단위내 카르복실기의 치환도가 더 낮은 것이다.The cellulose-based compound contained in the first cathode active material layer has a lower degree of substitution of the carboxyl group in the structural unit than the cellulose-based compound contained in the second cathode active material layer.

본 발명에 있어서, 구조단위란, 고분자의 중심골격을 형성하는 단량체 유래 구조의 반복단위(repeating unit)를 의미하는 것으로, 일례로, 카르복시메틸 셀룰로오스의 경우 히드록시기의 일부가 카르복시메틸기를 치환된 글루코피라노스(glucopyranose) 단량체 유래 구조의 반복단위가 구조단위가 될 수 있다.In the present invention, the structural unit means a repeating unit of a monomer-derived structure forming a central skeleton of a polymer, and for example, in the case of carboxymethyl cellulose, a portion of the hydroxy group is substituted with a carboxymethyl group. The repeating unit of the structure derived from the lanose (glucopyranose) monomer may be a structural unit.

리튬 이차전지의 고용량화에 따라 고로딩 음극의 성능 구현이 요구된다. 종래 음극활물질층 형성용 조성물을 고로딩으로 도포하여 음극을 제조할 경우, 건조 과정에서 바인더가 전극 표면부로 편재됨에 따라 집전체와 활물질층간의 접착력이 저하되었다. 이 같은 문제를 해결하기 위하여 고로딩 전극을 제조할 경우 바인더 비율을 높게 하였으나, 이 경우 전극의 저항이 증가하는 문제가 있었다.With the high capacity of the lithium secondary battery, it is required to realize the performance of the high loading anode. When a negative electrode active material layer-forming composition was coated with high loading to prepare a negative electrode, the adhesion between the current collector and the active material layer was lowered as the binder was distributed to the electrode surface portion during the drying process. In order to solve this problem, when manufacturing a high loading electrode, the binder ratio was increased, but in this case, there was a problem that the resistance of the electrode increased.

이에 대해 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지용 음극은, 집전체 상에 위치하며, 집전체와 직접 접촉하는 제1음극활물질층에서의 바인더의 함량은 높여 집전체와 음극활물질층 간의 접착력을 증가시키고, 또 상기 제1음극활물질층 상에 위치하며, 전해질과 접촉하게 되는 제2음극활물질층에 대해서는 바인더의 함량을 감소시키는 대신 음극활물질층의 함량을 상대적으로 높여 음극의 출력특성을 향상시킬 수 있다. On the other hand, the negative electrode for a secondary battery according to an embodiment of the present invention is located on the current collector, and the content of the binder in the first negative electrode active material layer directly contacting the current collector is increased to increase the adhesion between the current collector and the negative electrode active material layer. In addition, for the second cathode active material layer located on the first cathode active material layer and coming into contact with the electrolyte, the content of the anode active material layer is relatively increased instead of reducing the content of the binder, thereby improving the output characteristics of the cathode. have.

또, 음극의 제조시 바인더 또는 증점제로서 사용되는 셀룰로오스계 화합물, 일례로 카르복시메틸 셀룰로오스는 반복되는 구조단위내에 존재하는 히드록시기를 치환한 카르복시메틸기를 셀룰로오스 반복 단위(unit)당 3개 이하로 가질 수 있다. 이와 같이 셀룰로오스의 구조단위 내에서 히드록시기를 치환한 카르복시메틸기 또는 카르복실기의 평균 개수를 치환도(degree of substitution, DS)라고 한다. 셀룰로오스계 화합물은 치환도에 따라 물에 대한 용해도가 달라진다. 통상 치환도가 높을수록 친수성의 성질을 나타내어 물에 대한 용해도가 증가하지만, 물과 친한 만큼 건조 과정에서 수분이 증발됨에 따라 마이그레이션(migration)이 심해지는 문제가 있다. 이에 반해, 치환도가 낮은 셀룰로오스계 화합물은 수분의 건조 과정에서 마이그레이션 되는 현상이 적기 때문에 보다 우수한 접착력을 나타낼 수 있다. 그러나, 치환도가 낮은 셀룰로오스계 화합물은 물에 대한 용해도가 떨어져 마이크로겔(micro gel) 상태로 존재하게 되는데, 이 같은 마이크로겔이 전극 표면에 존재할 경우, 건조 후 음극활물질이 코팅되지 않은 표면이 노출되거나, 또는 마이크로 겔 주변으로 도전재와 활물질의 응집이 발생하는 등 전극의 품질 불량을 초래할 수 있다. 또, 물에 대한 용해도가 낮기 때문에 동일한 양의 셀룰로오스계 화합물을 용해시키기 위해서는 더 많은 양의 물이 필요하게 되고, 그 결과 음극활물질층 형성용 조성물의 고형분이 감소되고, 조성물내 분산성이 저하되는 문제가 있다.In addition, a cellulose-based compound used as a binder or a thickener in the production of a negative electrode, for example, carboxymethyl cellulose, may have 3 or less carboxymethyl groups per cellulose repeating unit substituted for a hydroxy group present in a repeating structural unit. . The average number of carboxymethyl groups or carboxyl groups substituted with hydroxy groups in the structural unit of cellulose is referred to as degree of substitution (DS). The cellulose-based compound has a different solubility in water depending on the degree of substitution. In general, the higher the degree of substitution, the higher the degree of hydrophilicity, and the solubility in water increases, but as much as it is familiar with water, there is a problem in that migration becomes severe as moisture evaporates during the drying process. On the other hand, the cellulose-based compound having a low degree of substitution may exhibit better adhesion since the phenomenon of migration in the drying process of moisture is small. However, the cellulose-based compound having a low degree of substitution has poor solubility in water and exists in a microgel state. When such a microgel is present on the electrode surface, the surface on which the negative electrode active material is not coated is exposed after drying. Or, it may cause poor quality of the electrode, such as agglomeration of the conductive material and the active material around the microgel. In addition, since the solubility in water is low, a larger amount of water is required to dissolve the same amount of the cellulose-based compound, and as a result, the solid content of the composition for forming a negative electrode active material layer decreases and the dispersibility in the composition decreases. there is a problem.

이에 대해 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지용 음극은, 집전체 상에 위치하며, 집전체와 직접 접촉하는 제1음극활물질층에서는 물에 대한 용해도가 낮고 마이그레이션이 덜 일어날 수 있는, 치환도가 낮은 셀룰로오스계 화합물을 적용하고, 또 상기 제1음극활물질층 상에 위치하며, 전해질과 접촉하게 되는 제2음극활물질층에서는 물에 대한 용해도가 높고 전극 품질을 확보할 수 있는, 치환도가 높은 셀룰로오스계 화합물을 적용함으로써 출력 특성을 높일 수 있다. On the other hand, the negative electrode for a secondary battery according to an embodiment of the present invention is located on the current collector, and in the first negative electrode active material layer directly contacting the current collector, the solubility in water is low and migration is less likely to occur. A low-cellulose-based compound is applied, and located on the first negative electrode active material layer, the second negative electrode active material layer in contact with the electrolyte has high solubility in water and can secure electrode quality. The output characteristics can be improved by applying a system compound.

더 나아가 본 발명의 일 실시예에 따른 음극에서는 제1음극활물질층과 제2음극활물질층에서의 상기한 바인더 함량과, 상기 각각의 음극활물질층에 포함되는 셀룰로오스계 화합물의 치환도를 음극의 두께에 따라 최적화하여 제어함으로써 음극내 접착력, 저항특성 그리고 로딩량을 높이고, 그 결과로서 전지의 출력특성을 더욱 향상시킬 수 있다.Furthermore, in the negative electrode according to an embodiment of the present invention, the above-described binder content in the first and second negative electrode active material layers and the degree of substitution of the cellulose-based compound contained in each of the negative electrode active material layers are the thickness of the negative electrode. By optimizing and controlling accordingly, the adhesion in the negative electrode, the resistance characteristic and the loading amount can be increased, and as a result, the output characteristics of the battery can be further improved.

구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 음극에 있어서, 상기 제1음극활물질층은 제2음극활물질층내 포함되는 스티렌-부타디엔계 고무 바인더 100중량부에 대해 100중량부 초과 400중량부 이하의 함량으로 스티렌-부타디엔계 고무 바인더를 포함할 수 있으며, 보다 구체적으로는 120중량부 내지 300중량부의 함량으로 스티렌-부타디엔계 고무 바인더를 포함할 수 있다. 상기한 함량 차이를 갖도록 제1 및 제2음극활물질층이 스티렌-부타디엔계 고무를 각각 포함함으로써 종래 음극 제조시와 비교하여 바인더의 사용량 증가없이도 집전체와 음극활물질층 사이의 접착력을 증가시키는 동시에 우수한 용량특성, 수명특성 및 출력특성을 나타낼 수 있다.Specifically, in the negative electrode according to an embodiment of the present invention, the first negative electrode active material layer is more than 100 parts by weight and less than 400 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the styrene-butadiene rubber binder contained in the second negative electrode active material layer As it may include a styrene-butadiene-based rubber binder, more specifically, it may include a styrene-butadiene-based rubber binder with a content of 120 parts by weight to 300 parts by weight. The first and second negative electrode active material layers respectively contain styrene-butadiene-based rubber so as to have the above-mentioned content difference, thereby increasing the adhesive strength between the current collector and the negative electrode active material layer without increasing the amount of binder used compared to the conventional negative electrode manufacturing. It can show capacity characteristics, life characteristics and output characteristics.

보다 구체적으로는 상기 제2음극활물질층은 상기한 바인더 함량 차이를 충족하는 조건하에서 상기한 스티렌-부타디엔계 고무 바인더를 제2음극활물질층 총 중량에 대하여 0.5중량% 내지 5중량%로 포함할 수 있다. 바인더의 함량이 0.5중량% 미만이면, 전극내 필요한 부착력 효과를 나타내기 어렵고, 5중량%를 초과하면 바인더 함량 감소에 따른 전지의 용량 특성 개선효과가 미미할 수 있다.More specifically, the second cathode active material layer may include the above-mentioned styrene-butadiene-based rubber binder in 0.5 to 5% by weight based on the total weight of the second anode active material layer under conditions that satisfy the difference in the binder content. have. If the content of the binder is less than 0.5% by weight, it is difficult to exhibit the effect of the adhesion required in the electrode, and if it exceeds 5% by weight, the effect of improving the capacity characteristics of the battery according to the reduction in the binder content may be negligible.

상기 제1 및 제2음극활물질층내 포함되는 스티렌-부타디엔계 고무는, 스티렌 유래 구조단위 및 부타디엔 유래 구조단위를 포함하는 탄성 중합체이다. 상기 스티렌-부타디엔계 고무에 있어서, 부타디엔은 우수한 접착 특성을 나타내는 것으로 고무내 부타디엔 유래 구조단위 함량 제어를 통해 바인더 자체의 함량은 감소시키면서도 음극활물질 간의 결착력 및 음극활물질층과 집전체와의 접착력을 높이고, 또 음극활물질층의 구조적 안정성을 높여 전지의 제반 특성을 향상시킬 수 있다. 상기 스티렌-부타디엔계 고무는 스티렌 유래 구조단위 및 부타디엔 유래 구조단위를 1:1 내지 3:1, 구체적으로 1:1 내지 2.5:1의 중량비로 포함하는 것일 수 있다. 만일, 상기 스티렌-부타디엔계 고무에 있어서, 스티렌 유래 구조단위의 비율이 상기 범위보다 큰 경우 상대적으로 부타디엔 유래 구조단위 비율의 감소로 접착력 개선 효과가 미미할 수 있고, 반면 부타디엔 유래 구조단위의 비율이 상기 범위보다 큰 경우 음극활물질층내 구조 안정성 저하의 우려가 있다. The styrene-butadiene-based rubber contained in the first and second negative electrode active material layers is an elastic polymer containing a styrene-derived structural unit and a butadiene-derived structural unit. In the styrene-butadiene-based rubber, butadiene exhibits excellent adhesion properties, while controlling the content of the structural unit derived from butadiene in the rubber, while reducing the content of the binder itself, increasing the binding force between the negative electrode active material and the adhesion between the negative electrode active material layer and the current collector, In addition, the structural stability of the negative electrode active material layer can be improved to improve the overall characteristics of the battery. The styrene-butadiene-based rubber may include styrene-derived structural units and butadiene-derived structural units in a weight ratio of 1: 1 to 3: 1, specifically 1: 1 to 2.5: 1. If, in the styrene-butadiene-based rubber, if the proportion of styrene-derived structural units is greater than the above range, the effect of improving adhesion may be insignificant due to the relative decrease in the proportion of butadiene-derived structural units, whereas the proportion of structural units derived from butadiene is If it is larger than the range, there is a fear of lowering the structural stability in the negative electrode active material layer.

상기 스티렌-부타디엔계 고무에 있어서, 상기 부타디엔 유래 구조단위는 구체적으로 1,3-부타디엔, 이소프렌, 2,3-디메틸-1,3-부타디엔, 또는 2-에틸-1,3-부타디엔 등의 1,3-부타디엔 또는 그 유도체로부터 유래된 구조단위 일 수 있다.In the styrene-butadiene rubber, the structural unit derived from butadiene is specifically 1,3-butadiene, isoprene, 2,3-dimethyl-1,3-butadiene, or 2-ethyl-1,3-butadiene. , 3-butadiene or a derivative thereof.

또, 상기 스티렌 유래 구조단위는 스티렌, α-메틸스티렌, p-메틸 스티렌, 3-메틸스티렌, 4-메틸스티렌, 4-프로필스티렌, 1-비닐나프탈렌, 4-사이클로헥실스티렌, 4-(p-메틸페닐)스티렌, 1-비닐-5-헥실나프탈렌 등과 같은 방향족 비닐계 화합물인 스티렌 또는 그 유도체로부터 유래된 구조단위일 수 있다.In addition, the structural unit derived from styrene is styrene, α-methylstyrene, p-methyl styrene, 3-methylstyrene, 4-methylstyrene, 4-propylstyrene, 1-vinylnaphthalene, 4-cyclohexylstyrene, 4- (p -Methylphenyl) may be a structural unit derived from styrene, which is an aromatic vinyl compound such as styrene, 1-vinyl-5-hexylnaphthalene, or derivatives thereof.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 및 제2음극활물질층에 포함되는 상기 스티렌-부타디엔계 고무는 상기한 스티렌 유래 구조단위 및 부타디엔 유래 구조단위 외에 추가적으로 (메트)아크릴산 에스테르 유래 구조단위를 더 포함할 수 있다. In addition, according to an embodiment of the present invention, the styrene-butadiene-based rubber included in the first and second negative electrode active material layers is additionally a structure derived from (meth) acrylic acid ester in addition to the styrene-derived structural unit and butadiene-derived structural unit. It may further include a unit.

구체적으로, 상기 (메트)아크릴산 에스테르 유래 구조단위는 스티렌-부타디엔계 고무 총 중량에 대해 30중량% 이하, 보다 구체적으로는 25중량% 이하의 함량으로 포함될 수 있다. 이와 같이, 제1음극활물질층에서의 스티렌-부타디엔계 고무가 (메트)아크릴산 에스테르 유래 구조단위를 더 포함할 경우, (메트)아크릴산 에스테르 자체의 우수한 전도성으로 인해 스티렌-부타디엔계 고무의 저항이 감소되어 음극활물질층내 저항을 낮출 수 있다. Specifically, the structural unit derived from the (meth) acrylic acid ester may be included in an amount of 30% by weight or less, more specifically 25% by weight or less, based on the total weight of the styrene-butadiene rubber. As described above, when the styrene-butadiene-based rubber in the first cathode active material layer further includes a structural unit derived from (meth) acrylic acid ester, the resistance of the styrene-butadiene-based rubber is reduced due to the excellent conductivity of the (meth) acrylic acid ester itself. It can lower the resistance in the negative electrode active material layer.

또, 상기 (메트)아크릴산 에스테르 유래 구조단위는 구체적으로 아크릴산 에틸, 아크릴산 부틸, 아크릴산 2-에틸헥실, 메타크릴산 에틸, 메타크릴산 부틸, 메타크릴산 헥실 또는 메타크릴산 2-에틸헥실 등과 같은 (메트)아크릴산 에스테르계 화합물로부터 유래된 구조단위일 수 있다.In addition, the structural unit derived from the (meth) acrylic acid ester is specifically, such as ethyl acrylate, butyl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate, ethyl methacrylate, butyl methacrylate, hexyl methacrylate or 2-ethylhexyl methacrylate, etc. It may be a structural unit derived from a (meth) acrylic acid ester-based compound.

또, 상기와 같은 구성을 갖는 스티렌-부타디엔계 고무는 중량평균 분자량(Mw)이 500,000g/mol 내지 2,000,000g/mol인 것일 수 있다. 스티렌-부타디엔계 고무의 Mw가 500,000g/mol 미만이면 접착력이 미미하고, 2,000,000g/mol를 초과하면 조성물내 점도 증가로 도포성 저하 등의 우려가 있다. 보다 구체적으로 상기 스티렌-부타디엔계 고무는 중량평균 분자량(Mw)이 800,000g/mol 내지 1,500,000g/mol인 것일 수 있다. 본 발명에 있어서, 중량평균 분자량(Mw)는 겔 투과 크로마토그래피(GPC)로 측정한 폴리스티렌 환산 중량 평균 분자량(Mw)이다.In addition, the styrene-butadiene-based rubber having the above-described configuration may have a weight average molecular weight (Mw) of 500,000 g / mol to 2,000,000 g / mol. If the Mw of the styrene-butadiene-based rubber is less than 500,000 g / mol, the adhesive strength is insignificant, and if it exceeds 2,000,000 g / mol, there is a fear that the viscosity in the composition increases, resulting in decreased coating properties. More specifically, the styrene-butadiene rubber may have a weight average molecular weight (Mw) of 800,000 g / mol to 1,500,000 g / mol. In the present invention, the weight average molecular weight (Mw) is a polystyrene equivalent weight average molecular weight (Mw) measured by gel permeation chromatography (GPC).

또, 상기와 같은 구성을 갖는 스티렌-부타디엔계 고무는 입자상으로 사용될 수 있다. 종래 음극의 제조시 바인더를 용매 중에 용해시켜 사용하였다. 그러나 이 경우 바인더가 음극활물질 표면을 둘러싸게 됨으로써 음극활물질과 전해액의 접촉을 방해하는 문제가 있었다. 이에 대해 본 발명에서는 입자상의 스티렌-부타디엔계 고무를 사용함으로써, 음극활물질과 점 접촉을 함으로써 음극활물질과 전해액간의 접촉 가능성을 높이면서도 활물질간의 접착력을 나타낼 수 있다.In addition, styrene-butadiene-based rubber having the above-described configuration may be used in a particulate form. In the manufacture of a negative electrode, a binder was dissolved in a solvent and used. However, in this case, since the binder surrounds the surface of the negative electrode active material, there is a problem that the contact between the negative electrode active material and the electrolyte is prevented. On the other hand, in the present invention, by using a particulate styrene-butadiene-based rubber, by making point contact with the negative electrode active material, it is possible to increase the possibility of contact between the negative electrode active material and the electrolytic solution while exhibiting adhesion between the active materials.

구체적으로, 상기 스티렌-부타디엔계 고무는 음극활물질의 평균입경(D50) 대비 0.001배 내지 0.04배의 평균입경(D50)을 갖는 것일 수 있다. 음극활물질의 평균입경(D50) 대비 스티렌-부타디엔계 고무의 평균입경(D50)이 0.001배 미만이면 미세 입자상의 스티렌-부타디엔계 고무가 음극활물질 표면을 둘러싸 활물질과 전해액과의 접촉을 방해할 우려가 있고, 또 음극활물질의 평균입경(D50) 대비 0.04배를 초과할 경우, 활물질과의 점 점촉율이 낮아져 우수한 접착력 제공이 어렵다. 보다 구체적으로, 0.005배 내지 0.04배일 수 있으며, 보다 더 구체적으로는 상기 스티렌-부타디엔계 고무는 50nm 내지 600nm의 평균입경(D50)을 갖는 것일 수 있다. 상기 스티렌-부타디엔계 고무의 평균입경이 상기 범위를 초과하는 경우 큰 입경으로 인해 공정 및 접착력에 있어서 문제가 발생할 수 있으며, 상기 범위 미만인 경우 미세 입자간의 응집으로 분산성이 저하되어 음극활물질층내 균일 분산이 어렵고 이에 따른 접착 특성 저하의 우려가 있다. 보다 구체적으로, 상기 스티렌-부타디엔계 고무의 평균입경(D50)은 90nm 내지 400nm일 수 있다. Specifically, the styrene-butadiene-based rubber may have an average particle diameter (D 50 ) of 0.001 to 0.04 times the average particle diameter (D 50 ) of the negative electrode active material. Of the negative electrode active material average particle diameter (D 50) compared to a styrene-butadiene-average particle diameter (D 50) of the type rubber is less than 0.001 times the styrene of the fine particulate - the butadiene-based rubber to prevent the contact with the surrounding the negative electrode active material the surface of the active material and the electrolyte There is a concern, and when it exceeds 0.04 times the average particle diameter (D 50 ) of the negative electrode active material, the point-to-tack ratio with the active material is low, making it difficult to provide excellent adhesion. More specifically, it may be 0.005 times to 0.04 times, and more specifically, the styrene-butadiene-based rubber may have an average particle diameter (D 50 ) of 50 nm to 600 nm. If the average particle diameter of the styrene-butadiene rubber exceeds the above range, problems may occur in the process and adhesion due to the large particle diameter, and if it is less than the above range, dispersibility decreases due to agglomeration between fine particles and uniform dispersion within the anode active material layer This is difficult and there is a fear of deterioration of adhesive properties. More specifically, the average particle diameter (D 50 ) of the styrene-butadiene-based rubber may be 90 nm to 400 nm.

본 발명에 있어서, 상기 평균입경은 입경 분포의 50% 기준에서의 입경으로 정의할 수 있다. 또, 상기 스티렌-부타디엔계 고무 입자의 평균입경(D50)은 예를 들어, 레이저 회절법(laser diffraction method)을 이용하여 측정할 수 있으며, 보다 구체적으로는, 상기 바인더 입자를 용매에 분산시킨 후, 시판되는 레이저 회절 입도 측정 장치(예를 들어 Microtrac MT 3000)에 도입하여 측정 장치에 있어서의 입경 분포의 50% 기준에서의 평균입경(D50)을 산출할 수 있다.In the present invention, the average particle diameter can be defined as a particle size at 50% of the particle size distribution. In addition, the average particle diameter (D 50 ) of the styrene-butadiene-based rubber particles can be measured using, for example, a laser diffraction method, and more specifically, the binder particles are dispersed in a solvent. Then, it can be introduced into a commercially available laser diffraction particle size measuring device (for example, Microtrac MT 3000) to calculate the average particle diameter (D 50 ) at 50% of the particle size distribution in the measuring device.

상기한 제1 및 제2음극활물질층에 포함되는 스티렌-부타디엔계 고무는 서로 동일할 수도 있고, 스티렌-부타디엔계 고무내 스티렌 또는 부타디엔계 단량체 유래 구조 및 그 함량, 고무의 크기 또는 형태가 서로 다른 것일 수도 있다.The styrene-butadiene-based rubbers included in the first and second cathode active material layers may be identical to each other, and the styrene-butadiene-based rubber-derived styrene or butadiene-based monomers have a different structure and content, and different rubber sizes or shapes. It may be

각 층에 따라 요구되는 바인더의 특성 및 그 제어에 따른 개선효과의 현저함을 고려할 때, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지용 음극에 있어서 제1음극활물질층은 스티렌 유래 구조단위 및 부타디엔 유래 구조단위를 1:1 내지 3:1, 구체적으로 1:1 내지 2.5:1의 중량비로 포함하는 평균입경 50nm 내지 600nm의 제1스티렌-부타디엔계 고무를 포함할 수 있고, 또, 제2음극활물질층은 스티렌 유래 구조단위 및 부타디엔 유래 구조단위와 함께, 스티렌-부타디엔계 고무 총 중량에 대해 30중량% 이하, 보다 구체적으로는 25중량% 이하의 함량으로 (메트)아크릴산 에스테르 유래 구조단위를 더 포함하는, 평균입경 50nm 내지 600nm의 제2스티렌-부타디엔계 고무를 각각 포함할 수 있다. In consideration of the remarkable effect of the properties of the binder required for each layer and the control effect, the first negative electrode active material layer in the negative electrode for a secondary battery according to an embodiment of the present invention is a styrene-derived structural unit and a butadiene-derived structure It may include a first styrene-butadiene-based rubber having an average particle diameter of 50 nm to 600 nm, including a unit in a weight ratio of 1: 1 to 3: 1, specifically 1: 1 to 2.5: 1, and also a second negative electrode active material layer. The structural unit derived from (meth) acrylic acid ester is further included in an amount of 30% by weight or less and more specifically 25% by weight or less based on the total weight of styrene-butadiene rubber together with the structural unit derived from styrene and structural units derived from butadiene. , May include a second styrene-butadiene rubber having an average particle diameter of 50 nm to 600 nm, respectively.

또, 본 발명의 일 실시예에 따른 음극에 있어서, 상기 제1음극활물질층은 구체적으로 구조단위내 카르복실기의 치환도가 1 미만인 저치환도의 제1 셀룰로오스계 화합물을 포함하고, 제2음극활물질층은 1 이상의 고치환도의 제2 셀룰로오스계 화합물을 포함할 수 있다.In addition, in the negative electrode according to an embodiment of the present invention, the first negative electrode active material layer specifically includes a low-substituted first cellulose-based compound having a degree of substitution of less than 1 carboxyl group in the structural unit, and a second negative electrode active material The layer may include one or more highly substituted second cellulose-based compounds.

상기 제1 셀룰로오스는 물에 대한 용해도가 우수하여 증점제로서의 효과가 좋고, 활물질에 대한 친화도가 우수하여 전극의 결착력 및 내구성을 향상시킬 수 있다. 또 저치환도의 제1 셀룰로오스계 화합물은 고치환도의 제2 셀룰로오스계 화합물에 비해 점도가 높기 때문에 적은 양으로도 조성물의 점도를 향상시킬 수 있다. 이에 따라 제1음극활물질층 형성용 조성물내 셀룰로오스계 화합물의 사용량을 감소시킬 수 있고, 그 결과로 전극내 전하 및 리튬 이온의 이동성이 증가되어 전극내 저항이 감소될 수 있다. 또, 접착력도 우수하기 때문에 집전체로부터의 활물질의 탈락을 방지할 수 있으며, 음극활물질층 형성용 조성물에 대해 우수한 도포성을 부여할 수 있다. 상기 제1 셀룰로오스계 화합물은 구체적으로 구조단위내 카르복실기의 치환도가 1 미만, 보다 구체적으로는 0.7 내지 0.95인 것일 수 있다. 상기 제1 셀룰로오스계 화합물의 치환도가 1을 초과하면 고치환도의 제2 셀룰로오스계 화합물과의 혼합 사용에 따른 개선효과가 미미하다.The first cellulose has excellent solubility in water, and thus has good effect as a thickener, and has excellent affinity for an active material, thereby improving binding strength and durability of the electrode. In addition, since the viscosity of the first cellulose-based compound having a low degree of substitution is higher than that of the second cellulose-based compound having a high degree of substitution, the viscosity of the composition may be improved even in a small amount. Accordingly, the amount of the cellulosic compound in the composition for forming the first negative electrode active material layer can be reduced, and as a result, the charge in the electrode and the mobility of lithium ions are increased, so that the resistance in the electrode can be reduced. In addition, since the adhesive strength is also excellent, it is possible to prevent the active material from falling off, and it is possible to impart excellent coating properties to the composition for forming a negative electrode active material layer. The first cellulose-based compound may have a substitution degree of a carboxyl group in a structural unit of less than 1, more specifically, 0.7 to 0.95. When the degree of substitution of the first cellulose-based compound exceeds 1, the improvement effect due to the mixed use with the second cellulose-based compound having a high degree of substitution is negligible.

또, 상기 제1 셀룰로오스계 화합물은 상기한 치환도를 충족하는 동시에 중량평균 분자량(Mw) 1,500,000g/mol 내지 4,000,000g/mol인 것일 수 있다. 상기 제1 셀룰로오스계 화합물의 Mw가 1,500,000g/mol 미만이면 응집의 우려가 있고, 4,000,000g/mol를 초과하면 미용해물로 인한 전극 불량의 우려가 있다. 보다 구체적으로 상기 제1 셀룰로오스계 화합물은 중량평균 분자량(Mw)이 2,000,000g/mol 내지 4,000,000g/mol인 것일 수 있다. 본 발명에 있어서, 중량평균 분자량(Mw)는 겔 투과 크로마토그래피(GPC)로 측정한 폴리스티렌 환산 중량 평균 분자량(Mw)이다.In addition, the first cellulose-based compound may satisfy the above-described degree of substitution and at the same time have a weight average molecular weight (Mw) of 1,500,000 g / mol to 4,000,000 g / mol. If the Mw of the first cellulose-based compound is less than 1,500,000 g / mol, there is a fear of agglomeration, and if it exceeds 4,000,000 g / mol, there is a fear of electrode failure due to cosmetic debris. More specifically, the first cellulose-based compound may have a weight average molecular weight (Mw) of 2,000,000 g / mol to 4,000,000 g / mol. In the present invention, the weight average molecular weight (Mw) is a polystyrene equivalent weight average molecular weight (Mw) measured by gel permeation chromatography (GPC).

보다 구체적으로는 상기 제1 셀룰로오스계 화합물은 카르복시메틸 셀룰로오스(carboxymethyl cellulose, CMC), 카르복시에틸셀룰로오스, 메틸 셀룰로오스(methyl cellulose), 에틸셀룰로오스, 하이드록시에틸 셀룰로오스(hydroxylethyl cellulose), 하이드록시프로필 셀룰로오스(hydroxylpropyl cellulose), 또는 카르복시메틸셀룰로오스 나트륨염(CMCNa) 등일 수 있으며, 이들 중 1종 단독 또는 2종 이상의 혼합물이 사용될 수 있다. 보다 구체적으로 상기 제2 셀룰로오스계 화합물은 카르복시메틸셀룰로오스(CMC)이거나 또는 카르복시메틸셀룰로오스 나트륨염(CMCNa)일 수 있다. 카르복시메틸셀룰로오스 및 카르복시메틸셀룰로오스 나트륨염, 특히 카르복시메틸셀룰로오스는 다른 셀룰로오스계 화합물에 비하여 물에 대한 용해도가 높고, 이온화가 용이하다. 이에 따라 상기 제1 셀룰로오스계 화합물은 보다 더 구체적으로는 상기한 치환도 및 중량평균 분자량의 최적 조건을 모두 충족하는 카르복시메틸셀룰로오스일 수 있다.More specifically, the first cellulose-based compound is carboxymethyl cellulose (carboxymethyl cellulose, CMC), carboxyethyl cellulose, methyl cellulose (methyl cellulose), ethyl cellulose, hydroxyethyl cellulose (hydroxylethyl cellulose), hydroxypropyl cellulose (hydroxylpropyl cellulose), or sodium carboxymethylcellulose (CMCNa), and among these, one type alone or a mixture of two or more types may be used. More specifically, the second cellulose-based compound may be carboxymethyl cellulose (CMC) or carboxymethyl cellulose sodium salt (CMCNa). Carboxymethylcellulose and sodium salt of carboxymethylcellulose, especially carboxymethylcellulose, have higher solubility in water and easier ionization than other cellulosic compounds. Accordingly, the first cellulose-based compound may be more specifically carboxymethylcellulose that satisfies all of the optimum conditions of the substitution degree and the weight average molecular weight.

상기와 같은 제1 셀룰로오스계 화합물은 제1음극활물질층 총 중량에 대하여 0.5중량% 내지 10중량%로 포함될 수 있다. 제1 셀룰로오스계 화합물의 함량이 0.5중량% 미만이면, 부착력(Cohesion force) 증가효과가 미미하고, 10중량%를 초과하면 전지의 용량 특성 저하의 우려가 있다.The first cellulose-based compound as described above may be included in 0.5% to 10% by weight relative to the total weight of the first cathode active material layer. When the content of the first cellulose-based compound is less than 0.5% by weight, the effect of increasing the adhesion force is negligible, and when it exceeds 10% by weight, there is a fear that the capacity characteristics of the battery decrease.

한편, 상기 제2음극활물질층에 있어서의 제2 셀룰로오스계 화합물은 셀룰로오스계 화합물을 구성하는 고분자의 구조단위내 카르복실기의 치환도가 1 내지 1.2인 것일 수 있다. 상기 범위 내의 치환도를 갖는 제2 셀룰로오스계 화합물을 적용할 경우 셀룰로오스의 물에 대한 용해도가 증가하여 음극활물질 및 도전재 등 무기 입자들의 분산성이 향상되고, 그 결과로, 전극내부 저항이 감소되고 출력 특성이 향상된다. 만약 상기와 같은 범위의 높은 카르복실기 치환도를 벗어나 치환도가 1 미만일 경우 음극활물질에 대한 흡착력이 낮아 음극활물질의 분산성 개선효과가 미미하고, 1.2를 초과할 경우 전극내 전하와 리튬 이온의 이동이 어려워 전극내 저항이 증가할 수 있다.On the other hand, the second cellulose-based compound in the second cathode active material layer may have a substitution degree of 1 to 1.2 of the carboxyl group in the structural unit of the polymer constituting the cellulose-based compound. When a second cellulose-based compound having a degree of substitution within the above range is applied, the solubility of cellulose increases in water, thereby improving dispersibility of inorganic particles such as a negative electrode active material and a conductive material, and as a result, decreases internal resistance of the electrode. The output characteristics are improved. If the substitution degree is less than 1 beyond the high degree of carboxyl group substitution in the above range, the adsorption power to the anode active material is low and the dispersibility improvement effect of the anode active material is insignificant. Difficult to increase the resistance in the electrode.

또, 상기 제2 셀룰로오스계 화합물은 상기한 치환도의 조건을 충족하는 동시에, 중량평균 분자량(Mw)이 500,000g/mol 내지 1,500,000g/mol인 것일 수 있다. 셀룰로오스계 화합물의 Mw가 500,000g/mol 미만이면 음극 형성용 조성물의 증점 효과가 미미하고, 1,500,000g/mol을 초과하면 도전재 분산 효과가 저하될 우려가 있다. 보다 구체적으로 상기 제2 셀룰로오스계 화합물은 중량평균 분자량(Mw)이 800,000g/mol 내지 1,500,000g/mol인 것일 수 있다. 본 발명에 있어서, 중량평균 분자량(Mw)는 겔 투과 크로마토그래피(GPC)로 측정한 폴리스티렌 환산 중량 평균 분자량(Mw)이다.In addition, the second cellulose-based compound may satisfy the above-mentioned conditions of substitution, and may have a weight average molecular weight (Mw) of 500,000 g / mol to 1,500,000 g / mol. If the Mw of the cellulose-based compound is less than 500,000 g / mol, the thickening effect of the composition for forming a negative electrode is negligible, and if it exceeds 1,500,000 g / mol, the effect of dispersing the conductive material may be lowered. More specifically, the second cellulose-based compound may have a weight average molecular weight (Mw) of 800,000 g / mol to 1,500,000 g / mol. In the present invention, the weight average molecular weight (Mw) is a polystyrene equivalent weight average molecular weight (Mw) measured by gel permeation chromatography (GPC).

상기 제2 셀룰로오스계 화합물은 구체적으로, 카르복시메틸 셀룰로오스(CMC), 카르복시에틸셀룰로오스, 메틸 셀룰로오스, 에틸셀룰로오스, 하이드록시에틸 셀룰로오스, 하이드록시프로필 셀룰로오스, 또는 카르복시메틸셀룰로오스 나트륨염(CMCNa) 등일 수 있으며, 이들 중 1종 단독 또는 2종 이상의 혼합물이 사용될 수 있다. 보다 구체적으로 상기 제2 셀룰로오스계 화합물은 카르복시메틸셀룰로오스(CMC)이거나 또는 카르복시메틸셀룰로오스 나트륨염(CMCNa)일 수 있으며, 보다 더 구체적으로는 상기한 치환도 및 중량평균 분자량의 최적 조건을 모두 충족하는 카르복시메틸셀룰로오스일 수 있다. Specifically, the second cellulose-based compound may be carboxymethyl cellulose (CMC), carboxyethyl cellulose, methyl cellulose, ethyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, hydroxypropyl cellulose, or sodium carboxymethyl cellulose (CMCNa), One of these may be used alone or a mixture of two or more. More specifically, the second cellulose-based compound may be carboxymethylcellulose (CMC) or carboxymethylcellulose sodium salt (CMCNa), and more specifically, it satisfies all of the optimum conditions of the above substitution degree and weight average molecular weight. Carboxymethylcellulose.

상기와 같은 제2 셀룰로오스계 화합물은 제1음극활물질층 총 중량에 대하여 0.5중량% 내지 10중량%로 포함될 수 있다. 제2 셀룰로오스계 화합물의 함량이 0.5중량% 미만이면, 부착력(Cohesion force) 증가효과가 미미하고, 10중량%를 초과하면 전지의 용량 특성 저하의 우려가 있다.The second cellulose-based compound as described above may be included in 0.5% to 10% by weight relative to the total weight of the first cathode active material layer. If the content of the second cellulose-based compound is less than 0.5% by weight, the effect of increasing the adhesion force is negligible, and if it exceeds 10% by weight, there is a fear of deteriorating the capacity characteristics of the battery.

또 본 발명의 일 실시예에 따른 음극에 있어서, 상기 제1음극활물질층의 평균 두께에 대한 제2음극활물질층의 평균 두께 비가 1초과일 수 있다. 제2음극활물질층의 평균 두께가 제1음극활물질층의 평균 두께 대비 1 이하이면, 제1음극활물질층 형성에 따른 활물질층내 바인더의 마이그레이션 감소 효과 및 이에 따른 집전체와 제1음극활물질층 간의 접착력 개선효과가 미미할 수 있다. 음극 내 두께에 따라 요구되는 바인더의 함량 및 셀룰로오스계 화합물의 치환도를 조합하여 최적화 함에 따른 개선 효과의 현저함을 고려할 때 상기 제1음극활물질층과 제2음극활물질층의 평균 두께비는 보다 구체적으로 1:9 내지 1:1.5, 보다 더 구체적으로는 1:9 내지 1:2, 가장 구체적으로는 1:7 내지 3:7일 수 있다. In addition, in the negative electrode according to an embodiment of the present invention, the average thickness ratio of the second negative electrode active material layer to the average thickness of the first negative electrode active material layer may be greater than one. If the average thickness of the second anode active material layer is 1 or less compared to the average thickness of the first anode active material layer, the effect of reducing migration of the binder in the active material layer due to the formation of the first anode active material layer and thus the adhesion between the current collector and the first cathode active material layer The improvement effect may be negligible. When considering the remarkable improvement effect by optimizing by combining the content of the binder and the degree of substitution of the cellulose-based compound required according to the thickness in the negative electrode, the average thickness ratio of the first and second cathode active material layers is more specifically 1: 9 to 1: 1.5, more specifically 1: 9 to 1: 2, and most specifically 1: 7 to 3: 7.

보다 구체적으로는, 본 발명의 일 실시예에 따른 음극에 있어서, 상기 제2음극활물질층의 평균 두께는 상기한 두께비 범위를 충족하는 조건 하에서, 구체적으로 20 ㎛ 내지 500 ㎛, 보다 구체적으로는 30 ㎛ 내지 450 ㎛, 보다 더 구체적으로는 30 ㎛ 내지 300 ㎛일 수 있다.More specifically, in the negative electrode according to an embodiment of the present invention, the average thickness of the second negative electrode active material layer is in a condition that satisfies the above-mentioned thickness ratio range, specifically 20 μm to 500 μm, more specifically 30 It may be µm to 450 µm, and more specifically 30 µm to 300 µm.

또, 본 발명의 일 실시예에 따른 음극에 있어서, 상기 제1 및 제2음극활물질층은 상기한 스티렌-부타디엔계 고무 및 셀룰로오스계 화합물과 함께, 음극활물질 및 선택적으로 도전재를 더 포함할 수 있다. In addition, in the negative electrode according to an embodiment of the present invention, the first and second negative electrode active material layers may further include a negative electrode active material and optionally a conductive material together with the styrene-butadiene rubber and cellulose-based compounds described above. have.

상기 제1 및 제2음극활물질층 내에 포함되는 음극활물질은 리튬의 가역적인 인터칼레이션 및 디인터칼레이션이 가능하며, 통상 리튬 이차전지의 음극활물질로서 사용되는 것이라면 특별한 제한없이 사용가능하다. 구체적인 예로는 무정형, 판상, 인편상(flake), 구형 또는 섬유형의 천연 흑연 또는 인조 흑연 등과 같은 결정질 탄소; 소프트 카본(soft carbon: 저온 소성 탄소), 하드 카본(hard carbon), 메조페이스 피치 탄화물, 소성된 코크스 등과 같은 비정질 탄소; Si, Al, Sn, Pb, Zn, Bi, In, Mg, Ga, Cd, Si합금, Sn합금 또는 Al합금 등 리튬과 합금화가 가능한 금속질 화합물; 상기 금속질 화합물과 탄소질 재료를 포함하는 복합물; 또는 SiOx(0<x<2)의 실리콘 산화물 등을 들 수 있으며, 이들 중 1종 단독 또는 2종 이상의 혼합물이 사용될 수 있다. 상기한 음극활물질 중에서도 활물질 자체의 전지 특성 개선효과를 고려할 경우 천연 흑연, 인조 흑연 등의 흑연(graphite)계 물질일 수 있다.The negative electrode active material included in the first and second negative electrode active material layers is capable of reversible intercalation and deintercalation of lithium, and can be used without particular limitations as long as it is usually used as a negative electrode active material for lithium secondary batteries. Specific examples include crystalline carbon such as amorphous, plate-like, flake-like, spherical or fibrous natural graphite or artificial graphite; Amorphous carbon such as soft carbon (low-temperature calcined carbon), hard carbon, mesophase pitch carbide, calcined coke, and the like; Metallic compounds capable of alloying with lithium, such as Si, Al, Sn, Pb, Zn, Bi, In, Mg, Ga, Cd, Si alloy, Sn alloy or Al alloy; A composite comprising the metallic compound and a carbonaceous material; Or SiOx (0 <x <2) silicon oxide, and the like, or a mixture of two or more of them may be used. Among the negative electrode active materials, when considering the effect of improving the battery properties of the active material itself, it may be a graphite-based material such as natural graphite or artificial graphite.

상기와 같은 음극활물질은 구체적으로 각각의 음극활물질층 총 중량에 대하여 70중량% 내지 98중량%로 포함될 수 있다. 음극활물질의 함량이 70중량% 미만이면, 전지의 출력특성이 저하될 우려가 있고, 98중량%를 초과하면 전극내 결착력 저하로 인한 활물질 탈리 및 집전체와의 박리현상이 발생할 우려가 있다. 보다 구체적으로는 상기 음극활물질은 제1음극활물질층에서는 제1음극활물질층 총 중량에 대하여 70중량% 내지 96.5중량%, 제2음극활물질층에서는 80중량% 내지 97중량%로 각각 포함될 수 있으며, 각 층에 포함되는 음극활물질은 동일할 수도 상이할 수도 있다. The negative electrode active material as described above may be specifically included in 70% to 98% by weight relative to the total weight of each negative electrode active material layer. If the content of the negative electrode active material is less than 70% by weight, the output characteristics of the battery may be deteriorated, and if it exceeds 98% by weight, there is a fear that the active material is detached due to a decrease in the binding force in the electrode and peeling with the current collector. More specifically, the negative electrode active material may be included in a weight range of 70% to 96.5% by weight relative to the total weight of the first negative electrode active material layer in the first negative electrode active material layer, and 80% to 97% by weight in the second negative electrode active material layer, respectively. The negative electrode active material included in each layer may be the same or different.

또, 상기 도전재는 양극에 도전성을 부여하기 위해 사용되는 것으로서, 구성되는 전지에 있어서, 화학변화를 야기하지 않고 전자 전도성을 갖는 것이면 특별한 제한없이 사용가능하다. 구체적으로 상기 도전재는 천연 흑연이나 인조 흑연 등의 흑연; 카본 블랙, 아세틸렌블랙, 케첸블랙, 채널 블랙, 퍼네이스 블랙, 램프 블랙, 서머 블랙, 카본나노파이버, 카본나노튜브, 카본나노로드 등의 탄소계 물질; 구리, 니켈, 알루미늄, 은 등의 금속 분말 또는 금속 섬유; 산화아연 휘스커, 탄산칼슘 휘스커, 이산화티탄 휘스커, 산화규소 휘스커, 탄화규소 휘스커, 붕산 알루미늄 휘스커, 붕산 마그네슘 휘스커, 티탄산 칼륨 휘스커, 질화 규소 휘스커, 실리콘 카바이드 휘스커, 알루미나 휘스커 등의 침상 또는 가지상의 도전성 휘스커(Whisker); 산화티탄 등의 도전성 금속 산화물; 또는 폴리페닐렌 유도체 등의 전도성 고분자일 수 있으며, 이들 중 1종 단독 또는 2종 이상의 혼합물이 사용될 수 있다. 이중에서도 도전재 사용에 따른 개선효과의 현저함 및 양극 제조과정에서의 고온 건조 공정을 고려할 때 카본블랙 등의 탄소계 물질이 보다 바람직할 수 있다.In addition, the conductive material is used to impart conductivity to the positive electrode, and in the battery configured, it can be used without particular limitation as long as it has electronic conductivity without causing chemical changes. Specifically, the conductive material is graphite such as natural graphite or artificial graphite; Carbon-based materials such as carbon black, acetylene black, ketjen black, channel black, furnace black, lamp black, summer black, carbon nanofiber, carbon nanotube, and carbon nanorod; Metal powders or metal fibers such as copper, nickel, aluminum, and silver; Conductive whiskers such as zinc oxide whisker, calcium carbonate whisker, titanium dioxide whisker, silicon oxide whisker, silicon carbide whisker, aluminum borate whisker, magnesium borate whisker, potassium titanate whisker, silicon nitride whisker, silicon carbide whisker, alumina whisker, etc. (Whisker); Conductive metal oxides such as titanium oxide; Or it may be a conductive polymer such as a polyphenylene derivative, one of them may be used alone or a mixture of two or more. Among these, a carbon-based material such as carbon black may be more preferable when considering the remarkable improvement effect due to the use of a conductive material and the high-temperature drying process in the anode manufacturing process.

또, 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬 이차전지의 음극 형성용 조성물에 있어서, 상기 도전재는 1초과, 보다 구체적으로는 1초과 200이하의 종횡비(aspect ratio)를 갖는 것일 수 있다. 본 발명에서 종횡비는 길이에 대한 직경의 비를 나타내는 것으로, 종횡비가 1인 경우 구형을, 1보다 클 경우 섬유상과 같은 형태를 나타낸다. 이와 같은 특이적 형태를 가짐으로써, 입자 사이의 공간에 탄성을 부여할 수 있고, 또 음극활물질의 부피 팽창으로 인한 도전 경로의 끊김을 보완할 수 있다. 만약 도전재의 종횡비가 1 이하이면, 도전재의 길이 방향의 전자 도전성이 부족해져, 음극활물질의 충방전에 수반하는 팽창 수축시, 음극활물질간 전기적 도통을 유지하기 어렵고, 그 결과로 사이클 특성이 저하될 수 있다. 또, 도전재의 종횡비가 200을 초과할 경우, 조성물 중 균일 분산이 어려워 질 수 있으므로, 이와 같은 특이적 형태의 도전재 사용에 따른 효과의 현저함을 고려할 때 상기 도전재는 5 내지 200 종횡비를 갖는 것이 사이클 특성 개선 효과의 면에서 보다 바람직할 수 있다. 구체적으로 상기한 도전재는 상기한 종횡비 조건을 충족하는 카본나노파이버(carbon nanofiber), 카본나노튜브(carbon nanotube) 및 카본나노로드(carbon nanorod)로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 2 이상의 혼합물일 수 있다.In addition, in the composition for forming a negative electrode of a lithium secondary battery according to an embodiment of the present invention, the conductive material may have an aspect ratio of more than 1, more specifically, more than 1 and 200 or less. In the present invention, the aspect ratio represents the ratio of the diameter to the length, and when the aspect ratio is 1, it represents a spherical shape, and when it is larger than 1, it represents a fibrous form. By having such a specific shape, it is possible to impart elasticity to the space between the particles, and to compensate for the breakage of the conductive path due to the volume expansion of the negative electrode active material. If the aspect ratio of the conductive material is 1 or less, the electrical conductivity in the longitudinal direction of the conductive material becomes insufficient, and during expansion and contraction accompanying charging and discharging of the negative electrode active material, it is difficult to maintain electrical conduction between the negative electrode active materials, and as a result, cycle characteristics may deteriorate. have. In addition, when the aspect ratio of the conductive material exceeds 200, uniform dispersion in the composition may be difficult, so considering the remarkable effect of using a specific type of conductive material, the conductive material has an aspect ratio of 5 to 200 It may be more preferable in terms of the effect of improving cycle characteristics. Specifically, the conductive material may be any one or a mixture of two or more selected from the group consisting of carbon nanofibers, carbon nanotubes, and carbon nanorods that satisfy the above aspect ratio conditions. have.

상기 도전재는 각각의 음극활물질층 총 중량에 대하여 각각 0.1중량% 내지 10중량%로 포함될 수 있다. 도전재의 함량이 0.1중량% 미만이면, 도전재 사용에 따른 도전성 개선 및 그에 따른 사이클 특성 개선 효과가 미미하고, 10중량%를 초과하면 도전재의 비표면적 크기의 증가로 인해 도전재와 전해액과의 반응이 증가하여 사이클 특성이 저하될 우려가 있다.The conductive material may be included in an amount of 0.1% to 10% by weight, respectively, based on the total weight of each negative electrode active material layer. When the content of the conductive material is less than 0.1% by weight, the effect of improving the conductivity and improving the cycle characteristics according to the use of the conductive material is negligible, and when it exceeds 10% by weight, the reaction between the conductive material and the electrolyte due to the increase in the specific surface area of the conductive material There is a possibility that the cycle characteristics decrease due to the increase.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지용 음극에 있어서, 상기 음극집전체로는 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 높은 도전성을 가지는 것이라면 특별히 제한없이 사용될 수 있으며, 구체적으로는, 구리, 스테인레스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 구리나 스테인레스 스틸의 표면에 탄소, 니켈, 티탄 또는 은 등으로 표면처리한 것, 알루미늄-카드뮴 합금 등이 사용될 수 있다. 상기와 같은 음극집전체는 다양한 형태를 가질 수 있으며, 구체적으로는 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등의 형태일 수 있다. On the other hand, in the negative electrode for a secondary battery according to an embodiment of the present invention, the negative electrode current collector as long as it has a high conductivity without causing a chemical change in the battery can be used without particular limitation, specifically, copper, stainless Steel, aluminum, nickel, titanium, calcined carbon, copper or stainless steel surface-treated with carbon, nickel, titanium or silver, aluminum-cadmium alloy, or the like may be used. The negative electrode current collector as described above may have various forms, and specifically, may be in the form of a film, sheet, foil, net, porous body, foam, or nonwoven fabric.

또, 상기 집전체는 3㎛ 내지 100㎛의 두께를 갖는 것일 수 있으며, 또 음극활물질의 결합력을 강화시킬 수 있도록, 집전체의 표면에 미세한 요철 또는 패턴이 형성될 수도 있다.In addition, the current collector may have a thickness of 3 μm to 100 μm, and fine irregularities or patterns may be formed on the surface of the current collector to enhance the bonding force of the negative electrode active material.

또, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 이차전지용 음극은, 집전체 상에, 음극활물질, 스티렌-부타디엔계 고무 바인더 및 셀룰로오스계 화합물을 포함하는 제1음극활물질층을 준비하는 단계(단계 1); 및 상기 제1음극활물질층 상에, 음극활물질, 스티렌-부타디엔계 고무 바인더 및 셀룰로오스계 화합물을 포함하는 제2음극활물질층을 형성하는 단계(단계 2)를 포함하는 제조방법에 의해 제조될 수 있다. 이때, 상기 제1음극활물질층은 제2음극활물질층에 비해 더 높은 함량으로 제1스티렌-부타디엔계 고무 바인더를 포함하고, 또, 제1음극활물질층내 포함되는 셀룰로오스계 화합물은, 제2음극활물질층내 포함되는 셀룰로오스계 화합물에 비해 구조단위내 카르복실기의 치환도가 더 낮은 것일 수 있다.In addition, the negative electrode for a secondary battery according to an embodiment of the present invention, preparing a first negative electrode active material layer comprising a negative electrode active material, a styrene-butadiene rubber binder and a cellulose-based compound on a current collector (step 1) ; And forming a second cathode active material layer comprising the anode active material, a styrene-butadiene rubber binder, and a cellulose-based compound on the first cathode active material layer (step 2). . In this case, the first negative electrode active material layer includes a first styrene-butadiene rubber binder in a higher content than the second negative electrode active material layer, and the cellulose-based compound contained in the first negative electrode active material layer has a second negative electrode active material. The degree of substitution of the carboxyl group in the structural unit may be lower than that of the cellulose-based compound included in the layer.

이하 각 단계별로 상세히 설명하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지용 음극의 제조방법에 있어서 단계 1는, 집전체 상에 제1음극활물질층을 형성하는 단계이다. Hereinafter, each step will be described in detail. In the method of manufacturing a negative electrode for a secondary battery according to an embodiment of the present invention, step 1 is a step of forming a first negative electrode active material layer on the current collector.

구체적으로, 상기 제1음극활물질층은 음극활물질, 스티렌-부타디엔계 고무 바인더 및 셀룰로오스계 화합물을 용매 중에 용해 또는 분산시켜 제1음극활물질층 형성용 조성물을 제조하고, 제조한 제1음극활물질층 형성용 조성물을 집전체 상에 도포한 후 건조하여 집전체 상에 직접 형성하거나; 또는 제조한 제1음극활물질층 형성용 조성물을 별도의 지지체 상에 도포한 후 건조하여 필름상으로 제조하고, 형성된 필름을 상기 지지체로부터 박리한 후 집전체 상에 라미네이션하고 압연함으로써 형성될 수 있다.Specifically, the first negative electrode active material layer is prepared by dissolving or dispersing a negative electrode active material, a styrene-butadiene rubber binder and a cellulose compound in a solvent to prepare a composition for forming a first negative electrode active material layer, and forming the prepared first negative electrode active material layer The composition is applied to the current collector and dried to form directly on the current collector; Alternatively, the composition for forming the first cathode active material layer formed may be coated on a separate support and dried to produce a film, and the formed film may be peeled from the support and then laminated and rolled on a current collector.

이때, 상기 제1음극활물질층 형성용 조성물의 제조시 사용가능한 음극활물질, 스티렌-부타디엔계 고무 바인더 및 셀룰로오스계 화합물의 종류 및 함량은 앞서 제1음극활물질층에서 설명한 바와 동일하다.At this time, the types and contents of the negative electrode active material, styrene-butadiene rubber binder, and cellulose-based compound usable in the preparation of the composition for forming the first negative electrode active material layer are the same as described in the first negative electrode active material layer.

상기 용매로는 통상 음극 제조시 사용되는 것이라면 특별한 제한없이 사용가능하다. 구체적으로는, 디메틸셀폭사이드(dimethyl sulfoxide, DMSO), N-메틸피롤리돈(NMP), 또는 아세톤(acetone) 등의 유기용매, 또는 물, 이소프로필 알코올(isopropyl alcohol) 등의 수계 용매 등을 들 수 있으며, 이들 중 1종 단독 또는 2종 이상의 혼합물이 사용될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 용매는 수계 용매일 수 있으며, 보다 더 구체적으로는 물일 수 있다. The solvent can be used without particular limitation, as long as it is usually used in the manufacture of a negative electrode. Specifically, organic solvents such as dimethyl sulfoxide (DMSO), N-methylpyrrolidone (NMP), or acetone, or water-based solvents such as water and isopropyl alcohol These may be used alone, or a mixture of two or more of them may be used. More specifically, the solvent may be an aqueous solvent, and more specifically, water.

또, 상기 용매는 제1음극활물질층 형성용 조성물의 도포성 및 공정성을 고려하여 적절한 점도를 갖도록 하는 양으로 포함될 수 있다. 구체적으로는 상기 제1음극활물질층 형성용 조성물의 점도(B형 점도계, 23±5℃, 12rpm)가 550 cps 내지 10,000 cps이 되도록 하는 양으로 첨가될 수 있다. 만약 용매의 함량이 지나치게 많아 상기 제1음극활물질층 형성용 조성물의 점도가 550 cps 미만인 경우 공정시간이 길어질 우려가 있고, 10,000 cps를 초과하는 경우 도포성이 저하되고, 이로 인해 제1음극활물질층의 두께 불균일도가 증가할 우려가 있다. In addition, the solvent may be included in an amount to have an appropriate viscosity in consideration of the applicability and fairness of the composition for forming the first cathode active material layer. Specifically, the viscosity (B-type viscometer, 23 ± 5 ° C, 12rpm) of the composition for forming the first negative electrode active material layer may be added in an amount to be 550 cps to 10,000 cps. If the content of the solvent is too large and the viscosity of the composition for forming the first negative electrode active material layer is less than 550 cps, there is a concern that the process time may be long, and when it exceeds 10,000 cps, the applicability decreases, thereby causing the first negative electrode active material layer There is a concern that the thickness nonuniformity of the film may increase.

상기와 같은 음극활물질, 스티렌-부타디엔계 고무 바인더 셀룰로오스계 화합물, 및 선택적으로 도전재와 용매의 혼합은, 통상의 혼합 공정에 따라 실시될 수 있다.The above-mentioned negative electrode active material, styrene-butadiene-based rubber binder, cellulose-based compound, and optionally a conductive material and a solvent may be mixed according to a conventional mixing process.

구체적으로는 용매 중에 음극활물질, 스티렌-부타디엔계 고무 바인더 셀룰로오스계 화합물, 및 선택적으로 도전재를 동시에 투입하여 혼합할 수도 있고, 또는 용매 중에 셀룰로오스계 화합물 및 선택적으로 도전재의 첨가 후, 제1혼합하고, 이어서 스티렌-부타디엔계 고무 바인더를 첨가하여 제2혼합하며, 다음으로 음극활물질을 첨가하여 제3혼합하는 다단계 혼합 공정을 통해 수행될 수도 있다. 이와 같이 다단계 혼합 공정을 통해 제1음극활물질층 형성용 조성물을 제조할 경우, 조성물내 구성성분들의 분산성을 높일 수 있다. 구체적으로, 셀룰로오스계 화합물을 도전재와 함께 선분산시킴으로써, 분산성이 낮은 도전재의 분산을 촉진시킬 수 있다. 또 상기 용매 중에 선분산된 셀룰로오스계 화합물은 이후 첨가되는 음극활물질에 용이하게 흡착되어 음극활물질간 척력을 유지하도록 함으로써, 조성물내 음극활물질이 균일하게 분산되도록 한다. 또, 상기 음극활물질의 표면에 흡착된 셀룰로오스계 화합물은 음극활물질 주변에 바인더를 더 많이 잡아주게 되어 음극활물질 주변의 접착력이 다른 물질들에 비해 증가하게 된다. 이에 따라 상기 음극활물질이 실리콘 또는 실리콘 산화물과 같이 충방전에 따른 부피변화가 큰 활물질인 경우, 충방전에 따른 음극활물질의 부피 변화를 최소화하고, 전극내 기계적 탈리 및 크랙 발생을 방지하여 전지의 수명 특성을 개선시킬 수 있다.Specifically, a negative electrode active material, a styrene-butadiene rubber binder cellulose-based compound, and optionally a conductive material may be simultaneously added and mixed in a solvent, or after the addition of a cellulose-based compound and optionally a conductive material in a solvent, the first mixture is performed. Subsequently, the styrene-butadiene-based rubber binder may be added for second mixing, and then a negative electrode active material may be added for third mixing to perform a third mixing process. When preparing the composition for forming the first cathode active material layer through the multi-step mixing process as described above, dispersibility of components in the composition may be increased. Specifically, dispersion of the conductive material having low dispersibility can be promoted by pre-dispersing the cellulose-based compound together with the conductive material. In addition, the cellulose-based compound pre-dispersed in the solvent is easily adsorbed to the negative electrode active material added later to maintain repulsion between the negative electrode active materials, thereby uniformly dispersing the negative electrode active material in the composition. In addition, the cellulose-based compound adsorbed on the surface of the negative electrode active material holds more binder around the negative electrode active material, thereby increasing the adhesive force around the negative electrode active material compared to other materials. Accordingly, when the negative electrode active material is an active material having a large volume change due to charging and discharging, such as silicon or silicon oxide, the volume change of the negative electrode active material due to charging and discharging is minimized, and mechanical detachment and cracks in the electrode are prevented to prevent battery life. The properties can be improved.

또, 상기 혼합 공정은 음극활물질의 분산성을 높이기 위해 1,000 내지 25,000rpm의 회전속도로 고속회전시키며 혼합하는 공정에 의해 실시될 수도 있다.In addition, the mixing process may be performed by a high-speed rotation at a rotation speed of 1,000 to 25,000rpm and mixing to increase the dispersibility of the negative electrode active material.

또, 상기 집전체 또는 지지체에 대한 제1음극활물질층 형성용 조성물의 도포는 통상의 슬러리 코팅법을 이용하여 수행될 수 있다. 상기 슬러리 코팅법의 구체적인 예로는 바 코팅, 스핀코팅, 롤 코팅, 슬롯다이 코팅, 또는 스프레이 코팅 등을 들 수 있으며, 이들 중 1종 또는 2종 이상의 방법이 혼합 실시될 수 있다.In addition, the application of the composition for forming the first cathode active material layer to the current collector or the support may be performed using a conventional slurry coating method. Specific examples of the slurry coating method may include bar coating, spin coating, roll coating, slot die coating, or spray coating, and one or more of these methods may be mixed.

또, 상기 제1음극활물질층 형성용 조성물의 도포시, 최종 제조되는 제1음극활물질층에서의 활물질의 로딩량 및 두께를 고려하여 적절한 두께로 도포하는 것이 바람직할 수 있다. In addition, when applying the composition for forming the first negative electrode active material layer, it may be desirable to apply an appropriate thickness in consideration of the loading amount and thickness of the active material in the first manufactured negative electrode active material layer.

또, 이후 집전체 또는 지지체 상에 형성된 제1음극활물질층 형성용 조성물의 도막에 대한 건조 공정이 수행될 수 있다. In addition, a drying process may be performed on the coating film of the composition for forming the first cathode active material layer formed on the current collector or the support.

이때 건조 공정은 제1음극활물질층 형성용 조성물 중의 용매증발과 함께 음극내 포함된 수분을 제거하고, 동시에 바인더의 결착력을 높일 수 있는 온도에서의 가열처리 또는 열풍 주입 등의 방법으로 수행될 수 있다. 단, 상기 건조 공정은 제1음극활물질층 형성용 조성물내 용매가 완전히 증발 제거되기 전, 구체적으로는 용매가 용매 사용량의 100중량% 미만, 보다 구체적으로는 용매 사용량의 10중량% 내지 30중량%가 증발시킬 때까지 수행될 수 있다. 만약 제1음극활물질층 형성용 조성물의 도포 후 완전히 건조된 다음에 후속의 제2음극활물질층 형성용 조성물의 도포 공정이 수행될 경우, 건조 공정을 통해 형성된 제1음극활물질층 내 포어(pore)로 제2음극활물질층 형성용 조성물내 용매가 스며들게 되고, 이로 인해 제1음극활물질층 상에 도포되는 제2음극활물질층 형성용 조성물의 점도가 증가하고, 도포성이 저하될 우려가 있다. 구체적으로 상기 건조 공정은 용매의 비점 이상 바인더의 융점 이하의 온도에서 수행될 수 있으며, 보다 구체적으로는 100℃ 내지 150℃에서, 보다 더 구체적으로는 100℃ 내지 120℃의 온도 및 10torr 이하의 압력 하에서 1시간 내지 50시간 동안 수행될 수 있다. At this time, the drying process may be performed by a method such as heat treatment or hot air injection at a temperature to remove the moisture contained in the negative electrode together with evaporation of the solvent in the composition for forming the first negative electrode active material layer, and at the same time to increase the binding force of the binder. . However, in the drying process, before the solvent in the composition for forming the first cathode active material layer is completely evaporated and removed, specifically, the solvent is less than 100% by weight of the solvent used, more specifically, 10% to 30% by weight of the solvent used It can be carried out until evaporation. If the composition for forming the first cathode active material layer is completely dried after application, and then a subsequent application process of the composition for forming the second anode active material layer is performed, pores in the first cathode active material layer formed through the drying process As a result, the solvent in the composition for forming the second cathode active material layer is impregnated, and thus, the viscosity of the composition for forming the second anode active material layer applied on the first cathode active material layer increases, and there is a fear that the coating property is deteriorated. Specifically, the drying process may be performed at a temperature above the boiling point of the solvent and below the melting point of the binder, more specifically at 100 ° C to 150 ° C, even more specifically at a temperature of 100 ° C to 120 ° C and a pressure of 10 torr or less Under 1 hour to 50 hours.

상기한 단계 1에서의 공정을 통해 집전체 상에 음극활물질, 스티렌-부타디엔계 고무 바인더, 셀룰로오스계 화합물 및 선택적으로 도전재를 포함하는 제1음극활물질층이 형성되게 된다.Through the process in step 1 described above, a negative electrode active material, a styrene-butadiene rubber binder, a cellulose compound, and a first negative electrode active material layer including an electrically conductive material are formed on the current collector.

다음으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지용 음극에 있어서의 단계 2는 상기 단계 1에서 제조한 제1음극활물질층 상에 제2음극활물질층을 형성하는 단계이다.Next, step 2 in the negative electrode for a secondary battery according to an embodiment of the present invention is a step of forming a second negative electrode active material layer on the first negative electrode active material layer prepared in step 1 above.

구체적으로, 상기 제2음극활물질층은 음극활물질, 스티렌-부타디엔계 고무 바인더 및 셀룰로오스계 화합물을 용매 중에 용해 또는 분산시켜 제2음극활물질층 형성용 조성물을 제조하고, 제조한 제2음극활물질층 형성용 조성물을 제1음극활물질층 상에 도포한 후 건조하거나; 또는 제조한 제2음극활물질층 형성용 조성물을 별도의 지지체 상에 도포한 후 건조하여 필름상으로 제조하고, 형성된 필름을 상기 지지체로부터 박리한 후 제1음극활물질층 상에 라미네이션하고 압연함으로써 형성될 수 있다. 단, 상기 제2음극활물질층 형성 단계는 상기 단계 1에서의 제1음극활물질층 형성용 조성물의 도포 후 건조가 완전히 이루어 지기 전에 수행될 수 있다.Specifically, the second cathode active material layer is prepared by dissolving or dispersing a cathode active material, a styrene-butadiene-based rubber binder, and a cellulose-based compound in a solvent to prepare a composition for forming a second anode active material layer, and forming the prepared second cathode active material layer The composition is applied on the first cathode active material layer and then dried; Alternatively, the composition for forming the prepared second cathode active material layer is coated on a separate support and dried to produce a film, and the formed film is peeled from the support and then laminated and rolled on the first cathode active material layer to be formed. Can be. However, the step of forming the second cathode active material layer may be performed before application of the composition for forming the first cathode active material layer in step 1 and drying is completely performed.

상기 제2음극활물질층은, 제1음극활물질층 형성시 스티렌-부타디엔계 고무 바인더의 함량에 비해 더 낮은 함량으로 스티렌-부타디엔계 고무 바인더를 포함하고, 또, 셀룰로오스계 화합물의 치환도가 더 높은 것을 포함하는 제2음극활물질층 형성용 조성물을 사용하고, 또 제조한 조성물을 제1음극활물질층 상에 도포하거나 또는 라미네이션하는 것을 제외하고는 상기 제1음극활물질층의 제조시와 동일한 방법으로 수행될 수 있다. 다만, 상기 제2음극활물질층 형성용 조성물의 도포시 최종 제조되는 음극에서의 제1음극활물질층과의 평균 두께 비가 1 초과가 되도록 더 두껍게 도포 공정이 수행될 수 있다. 또, 상기 제2음극활물질층 형성용 조성물의 제조시 사용가능한 음극활물질, 스티렌-부타디엔계 고무 바인더 및 셀룰로오스계 화합물의 종류 및 함량은 앞서 설명한 바와 동일하다.The second cathode active material layer contains a styrene-butadiene rubber binder in a lower content than the content of the styrene-butadiene rubber binder when the first cathode active material layer is formed, and has a higher degree of substitution of the cellulose-based compound. Using the composition for forming a second cathode active material layer containing the same, and applying or laminating the prepared composition on the first cathode active material layer, it is carried out in the same manner as in the production of the first cathode active material layer. Can be. However, when the composition for forming the second cathode active material layer is applied, a thicker coating process may be performed so that the average thickness ratio with the first cathode active material layer in the negative electrode that is finally manufactured is greater than 1. In addition, the types and contents of the negative electrode active material, styrene-butadiene rubber binder and cellulosic compound that can be used when preparing the composition for forming the second negative electrode active material layer are the same as described above.

상기한 단계 2에서의 공정을 통해 제1음극활물질층 상에, 음극활물질, 스티렌-부타디엔계 고무 바인더, 및 선택적으로 도전재를 포함하며, 또 제1음극활물질층 형성시 스티렌-부타디엔계 고무 바인더의 함량에 비해 더 낮은 함량으로 상기 스티렌-부타디엔계 고무 바인더를 포함하고, 또, 상기 셀룰로오스계 화합물의 치환도는 제1음극활물질층에서의 셀룰로오스계 화합물의 치환도 보다 더 높다.On the first cathode active material layer through the process in step 2 described above, the anode active material, a styrene-butadiene rubber binder, and optionally a conductive material, and when forming the first cathode active material layer, a styrene-butadiene rubber binder The styrene-butadiene-based rubber binder has a lower content than the content of, and the degree of substitution of the cellulose-based compound is higher than that of the cellulose-based compound in the first cathode active material layer.

상기한 제조방법으로 제조된 음극은 음극활물질층의 위치에 따라 최적화된 조성을 갖는 2층의 활물질층을 포함함으로써, 음극활물질층과 집전체간의 접착력이 개선되고, 그 결과로서 전지의 출력 특성 및 수명특성을 향상시킬 수 있다.The negative electrode manufactured by the above-described manufacturing method includes two active material layers having an optimized composition according to the position of the negative electrode active material layer, thereby improving the adhesion between the negative electrode active material layer and the current collector, and as a result, the output characteristics and life of the battery. Characteristics can be improved.

본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 상기 음극을 포함하는 전기화학소자가 제공된다. 상기 전기화학소자는 구체적으로 전지, 커패시터 등일 수 있으며, 보다 구체적으로는 리튬 이차전지일 수 있다.According to another embodiment of the present invention, an electrochemical device including the cathode is provided. The electrochemical device may be specifically a battery, a capacitor, or the like, and more specifically, a lithium secondary battery.

상기 리튬 이차전지는 구체적으로 양극, 상기 양극과 대향하여 위치하는 음극, 상기 양극과 음극 사이에 개재되는 세퍼레이터 및 전해질을 포함하며, 상기 음극은 앞서 설명한 바와 같다. 또, 상기 리튬 이차전지는 상기 양극, 음극, 세퍼레이터의 전극 조립체를 수납하는 전지용기, 및 상기 전지용기를 밀봉하는 밀봉 부재를 선택적으로 더 포함할 수 있다.The lithium secondary battery specifically includes a positive electrode, a negative electrode facing the positive electrode, a separator and an electrolyte interposed between the positive electrode and the negative electrode, and the negative electrode is as described above. In addition, the lithium secondary battery may further include a battery container for storing the electrode assembly of the positive electrode, the negative electrode, and the separator, and a sealing member for sealing the battery container.

상기 리튬 이차전지에 있어서, 양극은 양극 집전체 및 상기 양극 집전체 상에 위치하는 양극활물질층을 포함하며, 양극활물질, 도전재, 바인더 및 용매를 혼합하여 양극활물질층 형성용 조성물을 제조한 후 이를 양극집전체에 직접 코팅하거나, 별도의 지지체 상에 캐스팅하고 이 지지체로부터 박리시킨 양극활물질 필름을 양극집전체에 라미네이션하여 양극을 제조할 수 있다. In the lithium secondary battery, the positive electrode includes a positive electrode current collector and a positive electrode active material layer located on the positive electrode current collector, and after mixing a positive electrode active material, a conductive material, a binder, and a solvent to prepare a composition for forming a positive electrode active material layer The positive electrode can be prepared by directly coating it on the positive electrode current collector or by laminating the positive electrode active material film peeled from the support on a separate support to the positive electrode current collector.

상기 양극 집전체는 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어 스테인리스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소 또는 알루미늄이나 스테인레스 스틸 표면에 탄소, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면 처리한 것 등이 사용될 수 있다. 또, 상기 양극 집전체는 3㎛ 내지 500㎛의 두께를 가질 수 있으며, 상기 집전체 표면 상에 미세한 요철을 형성하여 양극활물질의 접착력을 높일 수도 있다. 예를 들어 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태로 사용될 수 있다.The positive electrode current collector is not particularly limited as long as it does not cause a chemical change in the battery and has conductivity. For example, stainless steel, aluminum, nickel, titanium, calcined carbon, or carbon, nickel, titanium on aluminum or stainless steel surfaces , Surface treatment with silver or the like can be used. In addition, the positive electrode current collector may have a thickness of 3 μm to 500 μm, and may form fine irregularities on the surface of the current collector to increase adhesion of the positive electrode active material. For example, it can be used in various forms such as films, sheets, foils, nets, porous bodies, foams, and nonwoven fabrics.

또, 상기 양극활물질층은 양극활물질, 도전재 및 바인더를 포함할 수 있다.In addition, the positive electrode active material layer may include a positive electrode active material, a conductive material and a binder.

상기 양극활물질은 리튬 코발트 산화물(LiCoO2), 리튬 니켈 산화물(LiNiO2), Li[NixCoyMnzMv]O2(상기 식에서, M은 Al, Ga 및 In으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 원소이고; 0.3≤x<1.0, 0≤y, z≤0.5, 0≤v≤0.1, x+y+z+v=1이다), Li(LiaMb-a-b'M'b')O2 - cAc(상기 식에서, 0≤a≤0.2, 0.6≤b≤1, 0≤b'≤0.2, 0≤c≤0.2이고; M은 Mn과, Ni, Co, Fe, Cr, V, Cu, Zn 및 Ti로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하며; M'는 Al, Mg 및 B로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상이고, A는 P, F, S 및 N로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상이다.) 등의 층상 화합물이나 1 또는 그 이상의 전이금속으로 치환된 화합물; 화학식 Li1+yMn2-yO4 (여기서, y 는 0 - 0.33임), LiMnO3, LiMn2O3, LiMnO2 등의 리튬 망간 산화물; 리튬 동 산화물(Li2CuO2); LiV3O8, LiFe3O4, V2O5, Cu2V2O7 등의 바나듐 산화물; 화학식 LiNi1 - yMyO2 (여기서, M Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B 또는 Ga 이고, y = 0.01 - 0.3임)으로 표현되는 Ni 사이트형 리튬 니켈 산화물; 화학식 LiMn2 - yMyO2 (여기서, M = Co, Ni, Fe, Cr, Zn 또는 Ta 이고, y = 0.01 - 0.1임) 또는 Li2Mn3MO8 (여기서, M = Fe, Co, Ni, Cu 또는 Zn 임)으로 표현되는 리튬 망간 복합 산화물; 화학식의 Li 일부가 알칼리토금속 이온으로 치환된 LiMn2O4; 디설파이드 화합물; Fe2(MoO4)3 등을 들 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다. The positive electrode active material is lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ), lithium nickel oxide (LiNiO 2 ), Li [Ni x Co y Mn z Mv] O 2 (wherein M is selected from the group consisting of Al, Ga and In One or two or more of them; 0.3≤x <1.0, 0≤y, z≤0.5, 0≤v≤0.1, x + y + z + v = 1), Li (Li a M ba-b ' M' b ' ) O 2 - c A c (In the above formula, 0≤a≤0.2, 0.6≤b≤1, 0≤b'≤0.2, 0≤c≤0.2; M is Mn, Ni, Co , Fe, Cr, V, Cu, Zn, and one or more selected from the group consisting of Ti; M 'is one or more selected from the group consisting of Al, Mg and B, A is P, F, S and N are selected from the group consisting of one or more.) Layered compounds such as compounds substituted with one or more transition metals; Lithium manganese oxides such as the formula Li 1 + y Mn 2-y O 4 (where y is 0-0.33), LiMnO 3 , LiMn 2 O 3 , LiMnO 2 ; Lithium copper oxide (Li 2 CuO 2 ); Vanadium oxides such as LiV 3 O 8 , LiFe 3 O 4 , V 2 O 5 and Cu 2 V 2 O 7 ; Formula LiNi 1 - y M y O 2 ( wherein, Co and M, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B or Ga, y = 0.01 - 0.3 Im) Ni site type lithium nickel oxide which is represented by; Formula LiMn 2 - y M y O 2 (where M = Co, Ni, Fe, Cr, Zn or Ta, y = 0.01-0.1) or Li 2 Mn 3 MO 8 (where M = Fe, Co, Lithium manganese composite oxide represented by Ni, Cu or Zn); LiMn 2 O 4 in which part of Li in the formula is substituted with alkaline earth metal ions; Disulfide compounds; Fe 2 (MoO 4 ) 3 and the like, but are not limited to these.

상기 양극의 제조시 사용가능한 도전재는 양극에 도전성을 부여하기 위해 사용되는 것으로서, 구성되는 전지에 있어서, 화학변화를 야기하지 않고 전자 전도성을 갖는 것이면 특별한 제한없이 사용가능하다. 구체적인 예로는 천연 흑연이나 인조 흑연 등의 흑연; 카본 블랙, 아세틸렌블랙, 케첸블랙, 채널 블랙, 퍼네이스 블랙, 램프 블랙, 서머 블랙, 탄소섬유 등의 탄소계 물질; 구리, 니켈, 알루미늄, 은 등의 금속 분말 또는 금속 섬유; 산화아연 휘스커, 탄산칼슘 휘스커, 이산화티탄 휘스커, 산화규소 휘스커, 탄화규소 휘스커, 붕산 알루미늄 휘스커, 붕산 마그네슘 휘스커, 티탄산 칼륨 휘스커, 질화 규소 휘스커, 실리콘 카바이드 휘스커, 알루미나 휘스커 등의 침상 또는 가지상의 도전성 휘스커(Whisker); 산화티탄 등의 도전성 금속 산화물; 또는 폴리페닐렌 유도체 등의 전도성 고분자 등을 들 수 있으며, 이들 중 1종 단독 또는 2종 이상의 혼합물이 사용될 수 있다. 이중에서도 도전재 사용에 따른 개선효과의 현저함 및 양극 제조과정에서의 고온 건조 공정을 고려할 때 카본블랙 등의 탄소계 물질이 보다 바람직할 수 있다. 상기 도전재는 양극활물질층 형성용 조성물 총 중량에 대하여 30중량% 이하, 혹은 1중량% 내지 30중량%로 포함될 수 있다.The conductive material usable in the production of the positive electrode is used to impart conductivity to the positive electrode, and in the battery configured, it can be used without particular limitation as long as it has electronic conductivity without causing chemical changes. Specific examples include graphite such as natural graphite and artificial graphite; Carbon-based materials such as carbon black, acetylene black, ketjen black, channel black, furnace black, lamp black, summer black, and carbon fiber; Metal powders or metal fibers such as copper, nickel, aluminum, and silver; Conductive whiskers such as zinc oxide whisker, calcium carbonate whisker, titanium dioxide whisker, silicon oxide whisker, silicon carbide whisker, aluminum borate whisker, magnesium borate whisker, potassium titanate whisker, silicon nitride whisker, silicon carbide whisker, alumina whisker, etc. (Whisker); Conductive metal oxides such as titanium oxide; Or a conductive polymer, such as a polyphenylene derivative, and the like, or a mixture of two or more of them may be used. Among these, a carbon-based material such as carbon black may be more preferable when considering the remarkable improvement effect due to the use of a conductive material and the high-temperature drying process in the anode manufacturing process. The conductive material may be included in 30% by weight or less, or 1% by weight to 30% by weight based on the total weight of the composition for forming the positive electrode active material layer.

또, 상기 양극의 제조시 사용가능한 바인더는 양극활물질 입자들 간의 부착 및 양극활물질과 집전체와의 접착력을 향상시키는 역할을 한다. 구체적인 예로는 폴리비닐리덴플로라이드(PVDF), 폴리비닐알코올, 카르복시메틸셀룰로우즈(CMC), 전분, 히드록시프로필셀룰로우즈, 재생 셀룰로우즈, 폴리비닐피롤리돈, 테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌-디엔 폴리머(EPDM), 술폰화-EPDM, 스티렌-부타디엔 고무, 불소 고무 또는 이들의 다양한 공중합체 등을 들 수 있으며, 이들 중 1종 단독 또는 2종 이상의 혼합물이 사용될 수 있다. 상기 바인더는 양극활물질층 형성용 조성물 총 중량에 대하여 30중량% 이하, 혹은 1중량% 내지 30중량%로 포함될 수 있다.In addition, the binder usable in the production of the positive electrode serves to improve adhesion between the positive electrode active material particles and the adhesion between the positive electrode active material and the current collector. Specific examples include polyvinylidene fluoride (PVDF), polyvinyl alcohol, carboxymethyl cellulose (CMC), starch, hydroxypropyl cellulose, regenerated cellulose, polyvinylpyrrolidone, tetrafluoroethylene, Polyethylene, polypropylene, ethylene-propylene-diene polymer (EPDM), sulfonated-EPDM, styrene-butadiene rubber, fluorine rubber, or various copolymers thereof, and one of them alone or a mixture of two or more thereof Can be used. The binder may be included in 30% by weight or less, or 1% by weight to 30% by weight based on the total weight of the composition for forming the positive electrode active material layer.

또, 상기 용매로는 당해 기술분야에서 일반적으로 사용되는 용매가 사용될 수 있으며, 디메틸셀폭사이드(dimethyl sulfoxide, DMSO), 이소프로필 알코올(isopropyl alcohol), N-메틸피롤리돈(NMP), 아세톤(acetone) 또는 물 등을 들 수 있으며, 이들 중 1종 단독 또는 2종 이상의 혼합물이 사용될 수 있다.In addition, a solvent generally used in the art may be used as the solvent, dimethyl sulfoxide (DMSO), isopropyl alcohol, N-methylpyrrolidone (NMP), acetone ( acetone) or water, and among these, one kind alone or a mixture of two or more kinds may be used.

이후 양극집전체에 대한 양극활물질층 형성용 조성물의 도포, 건조 및 압연 공정은 앞서 음극의 제조방법에서 설명한 바와 동일한 방법으로 실시될 수 있다.Subsequently, the coating, drying, and rolling processes of the composition for forming the positive electrode active material layer on the positive electrode current collector may be performed in the same manner as described in the method for manufacturing the negative electrode.

또, 상기 양극 역시 양극활물질층 형성용 조성물을 별도의 지지체 상에 도포한 후 건조하여 제조한 양극활물질층 형성용 필름을 지지체로부터 박리하고, 양극 집전체 상에 라미네이션함으로써 제조될 수도 있다.In addition, the positive electrode may also be prepared by applying a composition for forming a positive electrode active material layer on a separate support and then drying and peeling the film for forming a positive electrode active material layer from the support and laminating on the positive electrode current collector.

한편, 상기 리튬 이차전지에 있어서, 세퍼레이터는 음극과 양극을 분리하고 리튬 이온의 이동 통로를 제공하는 것으로, 통상 리튬 이차전지에서 세퍼레이터로 사용되는 것이라면 특별한 제한없이 사용가능하며, 특히 전해질의 이온 이동에 대하여 저저항이면서 전해액 함습 능력이 우수한 것이 바람직하다. 구체적으로는 다공성 고분자 필름, 예를 들어 에틸렌 단독중합체, 프로필렌 단독중합체, 에틸렌/부텐 공중합체, 에틸렌/헥센 공중합체 및 에틸렌/메타크릴레이트 공중합체 등과 같은 폴리올레핀계 고분자로 제조한 다공성 고분자 필름 또는 이들의 2층 이상의 적층 구조체가 사용될 수 있다. 또 통상적인 다공성 부직포, 예를 들어 고융점의 유리 섬유, 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유 등으로 된 부직포가 사용될 수도 있다. 또, 내열성 또는 기계적 강도 확보를 위해 세라믹 성분 또는 고분자 물질이 포함된 코팅된 세퍼레이터가 사용될 수도 있으며, 선택적으로 단층 또는 다층 구조로 사용될 수 있다.On the other hand, in the lithium secondary battery, the separator separates the negative electrode from the positive electrode and provides a passage for lithium ions, and is usually used as a separator in a lithium secondary battery, and can be used without particular limitation. It is desirable to have low resistance and excellent electrolyte-moisturizing ability. Specifically, porous polymer films such as ethylene homopolymers, propylene homopolymers, ethylene / butene copolymers, ethylene / hexene copolymers and polyolefin polymers such as ethylene / methacrylate copolymers or the like. A laminate structure of two or more layers of may be used. In addition, a conventional porous non-woven fabric, for example, a high-melting point glass fiber, a polyethylene terephthalate fiber or the like may be used. In addition, a coated separator containing a ceramic component or a polymer material may be used to secure heat resistance or mechanical strength, and may optionally be used in a single layer or multilayer structure.

또, 본 발명에서 사용되는 전해질로는 리튬 이차전지 제조시 사용 가능한 유기계 액체 전해질, 무기계 액체 전해질, 고체 고분자 전해질, 겔형 고분자 전해질, 고체 무기 전해질, 용융형 무기 전해질 등을 들 수 있으며, 이들로 한정되는 것은 아니다. In addition, examples of the electrolyte used in the present invention include organic liquid electrolytes, inorganic liquid electrolytes, solid polymer electrolytes, gel polymer electrolytes, solid inorganic electrolytes, and molten inorganic electrolytes that can be used in the manufacture of lithium secondary batteries. It does not work.

구체적으로, 상기 전해질은 유기 용매 및 리튬염을 포함할 수 있다.Specifically, the electrolyte may include an organic solvent and a lithium salt.

상기 유기용매로는 전지의 전기 화학적 반응에 관여하는 이온들이 이동할 수 있는 매질 역할을 할 수 있는 것이라면 특별한 제한없이 사용될 수 있다. 구체적으로 상기 유기 용매로는, 메틸 아세테이트(methyl acetate), 에틸 아세테이트(ethyl acetate), γ-부티로락톤(γ-butyrolactone), ε-카프로락톤(ε-caprolactone) 등의 에스테르계 용매; 디부틸 에테르(dibutyl ether) 또는 테트라히드로퓨란(tetrahydrofuran) 등의 에테르계 용매; 시클로헥사논(cyclohexanone) 등의 케톤계 용매; 벤젠(benzene), 플루오로벤젠(fluorobenzene) 등의 방향족 탄화수소계 용매; 디메틸카보네이트(dimethylcarbonate, DMC), 디에틸카보네이트(diethylcarbonate, DEC), 메틸에틸카보네이트(methylethylcarbonate, MEC), 에틸메틸카보네이트(ethylmethylcarbonate, EMC), 에틸렌카보네이트(ethylene carbonate, EC), 프로필렌카보네이트(propylene carbonate, PC) 등의 카보네이트계 용매 등이 사용될 수 있다. 이중에서도 보다 구체적으로는 카보네이트계 용매일 수 있으며, 전지의 충방전 성능을 높일 수 있는 높은 이온전도도 및 고유전율을 갖는 환형 카보네이트(예를 들면, 에틸렌카보네이트 또는 프로필렌카보네이트 등)와, 저점도의 선형 카보네이트계 화합물(예를 들면, 에틸메틸카보네이트, 디메틸카보네이트 또는 디에틸카보네이트 등)의 혼합물일 수 있다. The organic solvent may be used without particular limitation as long as it can serve as a medium through which ions involved in the electrochemical reaction of the battery can move. Specifically, the organic solvent, methyl acetate (methyl acetate), ethyl acetate (ethyl acetate), γ-butyrolactone (γ-butyrolactone), ε-caprolactone (ε-caprolactone), such as ester-based solvents; Ether-based solvents such as dibutyl ether or tetrahydrofuran; Ketone solvents such as cyclohexanone; Aromatic hydrocarbon-based solvents such as benzene and fluorobenzene; Dimethylcarbonate (DMC), diethylcarbonate (DEC), methylethylcarbonate (MEC), ethylmethylcarbonate (EMC), ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (propylene carbonate, PC) may be used. Among them, more specifically, it may be a carbonate-based solvent, and a cyclic carbonate (for example, ethylene carbonate or propylene carbonate) having high ionic conductivity and high dielectric constant that can improve the charge and discharge performance of the battery, and a low-viscosity linearity It may be a mixture of carbonate-based compounds (for example, ethyl methyl carbonate, dimethyl carbonate or diethyl carbonate).

또, 상기 리튬염은 리튬 이차 전지에서 사용되는 리튬 이온을 제공할 수 있는 화합물이라면 특별한 제한없이 사용될 수 있다. 구체적으로 상기 리튬염은, LiPF6, LiClO4, LiAsF6, LiBF4, LiSbF6, LiAl04, LiAlCl4, LiCF3SO3, LiC4F9SO3, LiN(C2F5SO3)2, LiN(C2F5SO2)2, LiN(CF3SO2)2. LiCl, LiI, 또는 LiB(C2O4)2 등이 사용될 수 있다. 상기 리튬염은 상기 전해질 내에 대략 0.6mol% 내지 2mol%의 농도로 포함될 수 있다.In addition, the lithium salt may be used without particular limitation as long as it is a compound capable of providing lithium ions used in lithium secondary batteries. Specifically, the lithium salt is LiPF 6 , LiClO 4 , LiAsF 6 , LiBF 4 , LiSbF 6 , LiAl0 4 , LiAlCl 4 , LiCF 3 SO 3 , LiC 4 F 9 SO 3 , LiN (C 2 F 5 SO 3 ) 2 , LiN (C 2 F 5 SO 2 ) 2 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 . LiCl, LiI, or LiB (C 2 O 4 ) 2 and the like can be used. The lithium salt may be included in the electrolyte at a concentration of approximately 0.6 mol% to 2 mol%.

상기 전해질에는 상기 전해질 구성 성분들 외에도 전지의 수명특성 향상, 전지 용량 감소 억제, 전지의 방전 용량 향상 등을 목적으로 예를 들어, 피리딘, 트리에틸포스파이트, 트리에탄올아민, 환상 에테르, 에틸렌 디아민, n-글라임(glyme), 헥사인산 트리아미드, 니트로벤젠 유도체, 유황, 퀴논 이민 염료, N-치환 옥사졸리디논, N,N-치환 이미다졸리딘, 에틸렌 글리콜 디알킬 에테르, 암모늄염, 피롤, 2-메톡시 에탄올 또는 삼염화 알루미늄 등의 첨가제가 1종 이상 더 포함될 수도 있다. 이때 상기 첨가제는 전해질 총 중량에 대하여 0.1중량% 내지 5중량%로 포함될 수 있다.In addition to the components of the electrolyte, the electrolyte may include, for example, pyridine, triethylphosphite, triethanolamine, cyclic ether, ethylene diamine, n for the purpose of improving the life characteristics of the battery, suppressing the decrease in battery capacity, and improving the discharge capacity of the battery. -Glyme, hexaphosphate triamide, nitrobenzene derivative, sulfur, quinone imine dye, N-substituted oxazolidinone, N, N-substituted imidazolidine, ethylene glycol dialkyl ether, ammonium salt, pyrrole, 2 -One or more additives such as methoxy ethanol or aluminum trichloride may be included. At this time, the additive may be included in an amount of 0.1 to 5% by weight based on the total weight of the electrolyte.

상기와 같은 구성을 갖는 리튬 이차전지는, 양극과 음극 사이에 분리막을 개재하여 전극 조립체를 제조하고, 상기 전극 조립체를 케이스 내부에 위치시킨 후, 케이스 내부로 전해액을 주입함으로써 제조될 수 있다. 또는 상기 전극 조립체를 적층한 다음, 이를 전해액에 함침시키고, 얻어진 결과물을 전지 케이스에 넣어 밀봉함으로써 제조될 수도 있다.A lithium secondary battery having the above-described configuration can be manufactured by interposing a separator between an anode and a cathode to manufacture an electrode assembly, placing the electrode assembly inside a case, and injecting an electrolyte into the case. Alternatively, after laminating the electrode assembly, it may be prepared by impregnating the electrolyte solution and sealing the obtained result in a battery case.

상기한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬 이차전지는 상기한 다층 구조의 음극을 포함함으로써, 우수한 방전 용량, 출력 특성 및 수명특성을 나타낼 수 있다. 그 결과 휴대전화, 노트북 컴퓨터, 디지털 카메라 등의 휴대용 기기, 및 하이브리드 전기자동차 등의 전기 자동차 분야 등에 유용하다. As described above, the lithium secondary battery according to an embodiment of the present invention may exhibit excellent discharge capacity, output characteristics, and life characteristics by including the negative electrode having the above-described multilayer structure. As a result, it is useful for portable devices such as mobile phones, notebook computers, digital cameras, and electric vehicles such as hybrid electric vehicles.

이에 따라, 본 발명의 다른 일 구현예에 따르면, 상기 리튬 이차전지를 단위 셀로 포함하는 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩을 제공한다. Accordingly, according to another embodiment of the present invention, a battery module including the lithium secondary battery as a unit cell and a battery pack including the same are provided.

상기 전지모듈 또는 전지팩은 파워 툴(Power Tool); 전기자동차(Electric Vehicle, EV), 하이브리드 전기자동차(Hybrid Electric Vehicle, HEV), 및 플러그인 하이브리드 전기자동차(Plug-in Hybrid Electric Vehicle, PHEV)를 포함하는 전기차; 또는 전력 저장용 시스템 중 어느 하나 이상의 중대형 디바이스 전원으로 이용될 수 있다. The battery module or battery pack includes a power tool; Electric vehicles including electric vehicles (EVs), hybrid electric vehicles (HEVs), and plug-in hybrid electric vehicles (PHEVs); Alternatively, it can be used as a power supply for any one or more medium-to-large devices among power storage systems.

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail so that those skilled in the art to which the present invention pertains can easily practice. However, the present invention can be implemented in many different forms and is not limited to the embodiments described herein.

[실시예 1: 음극의 제조] [Example 1: Preparation of negative electrode]

단계 1: 제1음극활물질층의 제조Step 1: Preparation of the first cathode active material layer

음극활물질로서 천연흑연(평균입경(D50): 16㎛), 하기 표 1 기재의 저치환도 카르복시메틸셀룰로오스 및 하기 표 1 기재의 스티렌-부타디엔 고무(평균입경(D50)=110nm)를 물 중에서 96.3:1.2:2.5의 중량비로 혼합하여 제1음극활물질층 형성용 조성물(점도: 4,500cps)을 제조하였다. 이때 점도는 B형 점도계를 이용하여 25℃에서 12rpm의 전단 속도로 측정하였다.As a negative electrode active material, natural graphite (average particle diameter (D 50 ): 16 µm), low-substituted carboxymethyl cellulose as shown in Table 1, and styrene-butadiene rubber as shown in Table 1 (average particle diameter (D 50 ) = 110 nm) were watered. Among them, a composition for forming a first cathode active material layer (viscosity: 4,500 cps) was prepared by mixing in a weight ratio of 96.3: 1.2: 2.5. At this time, the viscosity was measured using a B-type viscometer at a shear rate of 12 rpm at 25 ° C.

제조한 제1음극활물질층 형성용 조성물을 구리 박 집전체의 일면에, 건조 후 평균 두께가 20 ㎛가 되도록 코팅하여 제1 음극 활물질층을 형성하였다.The prepared composition for forming a first negative electrode active material layer was coated on one surface of a copper foil current collector so that the average thickness after drying was 20 μm, thereby forming a first negative electrode active material layer.

단계 2: 제2 음극 활물질층의 제조Step 2: Preparation of the second negative electrode active material layer

음극활물질로서 천연흑연(평균입경(D50): 16㎛), 하기 표 1 기재의 고치환도 카르복시메틸셀룰로오스 및 하기 표 1 기재의 스티렌-부타디엔 고무(평균입경(D50)=110nm)를 물 중에서 96.8:1.2:2.0의 중량비로 혼합하여 제2음극활물질층 형성용 조성물(점도: 3,000cps)을 제조하였다. As a negative electrode active material, natural graphite (average particle diameter (D 50 ): 16 µm), high-substituted carboxymethyl cellulose as shown in Table 1, and styrene-butadiene rubber as shown in Table 1 (average particle diameter (D 50 ) = 110 nm) were watered. Among them, a composition for forming a second cathode active material layer (viscosity: 3,000 cps) was prepared by mixing in a weight ratio of 96.8: 1.2: 2.0.

제조한 제2음극활물질층 형성용 조성물을 상기 단계 1에서 제조한 제1음극활물질층 상에, 건조 후 평균 두께가 40 ㎛가 되도록 코팅하고 건조하여 제2 음극 활물질층을 형성하였다. 이때 상기 제2음극활물질층 형성용 조성물의 도포량은 제1음극활물질층 형성용 조성물 도포량의 4배이었으며, 제1음극활물질층이 완전히 건조되기 전, 상기 제1음극활물질층 형성용 조성물내 용매 사용량의 20중량% 정도가 제거되었을 때에 제2음극활물질층 형성용 조성물을 도포하였다. The prepared composition for forming a second cathode active material layer was coated on the first cathode active material layer prepared in step 1, dried to have an average thickness of 40 μm, and dried to form a second anode active material layer. At this time, the coating amount of the composition for forming the second anode active material layer was 4 times the coating amount of the composition for forming the first anode active material layer, and before the first cathode active material layer was completely dried, the amount of solvent used in the composition for forming the first anode active material layer When about 20% by weight of the was removed, the composition for forming the second cathode active material layer was applied.

[실시예 2 ~ 4 : 음극의 제조] [Examples 2 to 4: Preparation of negative electrode]

하기 표 1에 기재된 바와 같이 사용되는 물질의 종류, 함량 그리고 도포량 등을 다양하게 변화시켜 사용하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1에서와 동일한 방법으로 실시하여 음극을 제조하였다.A negative electrode was prepared in the same manner as in Example 1, except that various types, contents, and amounts of materials used were varied and used as described in Table 1 below.

음극활물질
Cathode active material
스티렌-부타디엔 고무 Styrene-butadiene rubber 카르복시메틸셀룰로오스Carboxymethylcellulose 두께
(㎛)
thickness
(㎛)
종류Kinds 함량
(중량부)
content
(Parts by weight)
SM,BD, 및 BA 유래 구조단위의 중량비
(SM:BD:BA)
Weight ratio of structural units derived from SM, BD, and BA
(SM: BD: BA)
Mw
(g/mol)
Mw
(g / mol)
함량
(중량부)
content
(Parts by weight)
치환도Degree of substitution Mw
(g/mol)
Mw
(g / mol)
함량
(중량부)
content
(Parts by weight)
실시예1Example 1 제1 음극 활물질층1st negative electrode active material layer 천연흑연Natural graphite 96.396.3 1:1:-1: 1:- 1,200,0001,200,000 2.52.5 0.80.8 2,300,0002,300,000 1.21.2 2020 제2 음극 활물질층Second anode active material layer 천연흑연Natural graphite 96.896.8 1:1:-1: 1:- 1,200,0001,200,000 2.02.0 1.11.1 1,260,0001,260,000 1.21.2 4040 실시예2Example 2 제1 음극 활물질층1st negative electrode active material layer 천연흑연Natural graphite 96.396.3 3:1:-3: 1:- 1,390,0001,390,000 2.52.5 0.80.8 2,300,0002,300,000 1.21.2 2020 제2 음극 활물질층Second anode active material layer 천연흑연Natural graphite 96.896.8 3:1:13: 1: 1 1,520,0001,520,000 2.02.0 1.11.1 1,260,0001,260,000 1.21.2 4040 실시예3Example 3 제 1음극 활물질층1st cathode active material layer 천연흑연Natural graphite 96.396.3 1:1:-1: 1:- 1,200,0001,200,000 2.52.5 0.950.95 2,450,0002,450,000 1.21.2 2020 제2 음극 활물질층Second anode active material layer 천연흑연Natural graphite 96.896.8 1:1:-1: 1:- 1,200,0001,200,000 2.02.0 1.21.2 1,300,0001,300,000 1.21.2 4040 실시예4Example 4 제 1음극 활물질층1st cathode active material layer 천연흑연Natural graphite 96.396.3 1:1:-1: 1:- 1,200,0001,200,000 2.52.5 0.80.8 2,300,0002,300,000 1.21.2 2020 제2 음극 활물질층Second anode active material layer 천연흑연Natural graphite 96.896.8 1:1:-1: 1:- 1,200,0001,200,000 2.02.0 1.11.1 1,260,0001,260,000 1.21.2 8080

상기 표 1에서 SM은 스티렌을, BD 부타디엔을, 그리고 BA는 부틸아크릴레이트를 각각 의미한다.In Table 1, SM means styrene, BD butadiene, and BA means butyl acrylate.

[비교예 1: 음극의 제조][Comparative Example 1: Preparation of negative electrode]

상기 실시예 1에서의 제1음극활물질층 형성용 조성물을 건조 후 평균 두께가 평균 두께가 60 ㎛가 되도록 코팅하고, 제2음극활물질층 형성 공정은 수행하지 않는 것을 제외하고는 상기 실시예 1에서와 동일한 방법으로 실시하여 음극을 제조하였다.In Example 1, except that the composition for forming the first cathode active material layer in Example 1 was coated so that the average thickness was 60 µm after drying, and the second cathode active material layer forming process was not performed. A negative electrode was prepared in the same manner as described above.

[비교예 2: 음극의 제조][Comparative Example 2: Preparation of negative electrode]

상기 실시예 1에서의 제2음극활물질층 형성용 조성물을 건조 후 평균 두께가 평균 두께가 60 ㎛가 되도록 코팅하고, 제1음극활물질층 형성 공정은 수행하지 않는 것을 제외하고는 상기 실시예 1에서와 동일한 방법으로 실시하여 음극을 제조하였다.In Example 1, except that the composition for forming the second cathode active material layer in Example 1 was coated so that the average thickness after drying was 60 μm, and the first cathode active material layer forming process was not performed. A negative electrode was prepared in the same manner as described above.

[제조예 : 리튬 이차전지의 제조][Production Example: Manufacturing lithium secondary battery]

상기 실시예 1 및 비교예 1, 2에서 제조한 음극을 각각 이용하여 리튬 이차전지를 제조하였다.A lithium secondary battery was manufactured using the negative electrode prepared in Example 1 and Comparative Examples 1 and 2, respectively.

상세하게는, Li(Ni0.6Mn0.2Co0.2)O2 양극활물질, 카본블랙 도전재 및 PVdF 바인더를 N-메틸피롤리돈 용매 중에서 중량비로 90:5:5의 비율로 혼합하여 양극합제(점도: 5000mPa·s)을 제조하고, 이를 알루미늄 집전체에 도포한 후, 건조 압연하여 양극을 제조하였다.Specifically, Li (Ni 0.6 Mn 0.2 Co 0.2 ) O 2 A positive electrode active material, a carbon black conductive material and a PVdF binder are mixed in a ratio of 90: 5: 5 by weight in an N-methylpyrrolidone solvent to prepare a positive electrode mixture (viscosity: 5000 mPa · s), which is applied to an aluminum current collector. After that, dry rolling was performed to prepare an anode.

상기에서 제조한 양극과 실시예 1 및 비교예 1, 2에서 제조한 각각의 음극 사이에 다공성 폴리에틸렌의 분리막을 개재하여 전지 조립체를 제조하고, 상기 전지 조립체를 케이스 내부에 위치시킨 후, 케이스 내부로 전해액을 주입하여 리튬 이차전지를 제조하였다. 이때 전해액은 에틸렌카보네이트/디메틸카보네이트/에틸메틸카보네이트(EC/DMC/EMC의 혼합 부피비=3/4/3)로 이루어진 유기 용매에 1.15M 농도의 리튬헥사플루오로포스페이트(LiPF6)를 용해시켜 제조하였다. A battery assembly was prepared by interposing a porous polyethylene separator between the positive electrode prepared above and each negative electrode prepared in Example 1 and Comparative Examples 1 and 2, and after the battery assembly was placed inside the case, into the case. A lithium secondary battery was prepared by injecting an electrolyte. At this time, the electrolytic solution was prepared by dissolving lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ) at a concentration of 1.15M in an organic solvent composed of ethylene carbonate / dimethyl carbonate / ethyl methyl carbonate (mixed volume ratio of EC / DMC / EMC = 3/4/3). Did.

실험예 1 : 접착력 측정Experimental Example 1: Adhesion measurement

본 발명의 실시예 1 및 비교예 1, 2에서 제조한 음극에 대해 180 o 박리테스트(peel test)로 집전체와 음극활물질층간의 접착력을 평가하였다.The adhesive strength between the current collector and the negative electrode active material layer was evaluated by a 180 ° peel test for the negative electrode prepared in Example 1 and Comparative Examples 1 and 2 of the present invention.

또, 제조한 각각의 음극의 무게와 두께 측정을 통하여 활물질 로딩량 및 기공도를 각각 측정하였다. 그 결과를 하기 표 2 및 도 1에 각각 나타내었다.In addition, the loading and porosity of the active material were measured by measuring the weight and thickness of each cathode. The results are shown in Table 2 and Fig. 1, respectively.

활물질 로딩량 (g/25cm2)Active material loading (g / 25cm 2 ) 기공도 (부피%)Porosity (% by volume) 접착력(gf)Adhesion (gf) 비교예 1Comparative Example 1 0.3500.350 2727 49.749.7 비교예 2Comparative Example 2 0.3500.350 2727 71.571.5 실시예 1Example 1 0.3500.350 2727 70.470.4

실험결과, 실시예 1의 음극은 바인더 함량이 높은 비교예 2 수준의 우수한 접착력을 나타내었다. 이 같은 결과는 비교예 1 및 2, 특히 비교예 2의 경우 바인더 함량이 높음에도 불구하고 도포된 음극활물질층 형성용 조성물의 건조과정에서 바인더의 마이그레이션이 발생하여 바인더가 음극의 상부측에 많이 위치하게 됨으로써 접착력 측정시 집전체와 활물질층의 계면에서 탈리가 발생하였다. 이에 반해 실시예 1의 음극은 집전체와 접하는 제1음극활물질층에는 바인더의 함량을 높여 도포하는 대신 두께를 작게 하는 동시에 바인더 마이크레이션을 완화할 수 있는 저치환도의 셀룰로오스계 화합물을 사용함으로써 제1음극활물질층내 바인더의 마이그레이션을 최소화하고 집전체 부근에 바인더의 존재비를 높여 보다 우수한 접착 특성을 나타내었다.As a result of the experiment, the negative electrode of Example 1 exhibited excellent adhesive strength of Comparative Example 2 having a high binder content. These results show that in the case of Comparative Examples 1 and 2, especially Comparative Example 2, although the binder content is high, migration of the binder occurs during the drying process of the composition for forming the coated negative electrode active material layer, so that the binder is located on the upper side of the negative electrode. As a result, when measuring adhesive strength, detachment occurred at the interface between the current collector and the active material layer. On the other hand, the negative electrode of Example 1 was made by using a low-substituted cellulose-based compound capable of alleviating binder migration while reducing the thickness of the first negative electrode active material layer in contact with the current collector instead of increasing the content of the binder and applying it. 1 The migration of the binder in the negative electrode active material layer was minimized, and the abundance ratio of the binder in the vicinity of the current collector was increased to show better adhesive properties.

실험예 2 : 리튬 이차전지의 전지 특성 평가Experimental Example 2: Battery characteristics evaluation of lithium secondary battery

상기 실시예 1 및 비교예 1, 2에서의 양극활물질을 각각 포함하는 반쪽 전지를 제조하고, 하기와 같은 방법으로 전지의 사이클 특성을 평가하였다. The half cells including the positive electrode active materials in Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2 were prepared, and the cycle characteristics of the cells were evaluated in the following manner.

상세하게는, 상기 실시예 1 및 비교예 1, 2에서 제조한 음극을 각각 포함하는 반쪽 전지를 제조하고, 25℃에서 0.1C의 정전류(CC) 0.005V가 될 때까지 충전하고, 이후 0.005V의 정전압(CV)으로 충전하여 충전전류가 0.005mAh가 될 때까지 1회째 충전을 행하였다. 이후 20분간 방치한 다음 0.5C의 정전류로 0.8V가 될 때까지 방전하여 1사이클째의 방전 용량을 측정하였다. 그 결과를 표 3 및 도 2에 나타내었다.Specifically, a half battery including the negative electrode prepared in Example 1 and Comparative Examples 1 and 2, respectively, was prepared, charged at a constant current (CC) of 0.1C at 25 ° C. until 0.005 V, and then 0.005 V. The battery was charged with a constant voltage (CV), and the first charging was performed until the charging current became 0.005 mAh. Thereafter, it was allowed to stand for 20 minutes, and then discharged at a constant current of 0.5C until 0.8V, and the discharge capacity at the first cycle was measured. The results are shown in Table 3 and FIG. 2.

0.5C-rate 방전용량(mAh/g)0.5C-rate discharge capacity (mAh / g) 비교예 1Comparative Example 1 346.9346.9 비교예 2Comparative Example 2 316.8316.8 실시예 1Example 1 344.8344.8

실험결과, 실시예 1에서 제조한 음극은, 바인더 함량의 감소에 따른 고로딩 전극인 비교예 1과 동등 수준의 우수한 방전 용량을 나타내었다. 이 같은 결과는, 실시예 1의 음극은 전해액과 접하는 제2음극활물질에서의 바인더 함량을 비교예 1 수준으로 낮추어 활물질 비율을 높이고, 고치환도의 셀룰로오스계 화합물을 사용하여 활물질층내 구성물질들의 분산성을 높임으로써 저항을 감소시킴으로써 보다 우수한 전지 특성을 나타내었다. As a result of the experiment, the negative electrode prepared in Example 1 exhibited an excellent discharge capacity equivalent to that of Comparative Example 1, which is a high loading electrode according to a decrease in the binder content. As a result of this, the negative electrode of Example 1 lowered the binder content in the second negative electrode active material in contact with the electrolyte to the level of Comparative Example 1 to increase the active material ratio, and the dispersibility of the constituents in the active material layer using a high-substituted cellulose-based compound By increasing the, it showed better battery characteristics by reducing the resistance.

Claims (14)

집전체;
상기 집전체 상에 위치하는 제1음극활물질층; 및
상기 제1음극활물질층 상에 위치하는 제2음극활물질층을 포함하며,
상기 제1음극활물질층 및 제2음극활물질층은 각각 독립적으로 음극활물질, 스티렌-부타디엔계 고무 바인더 및 셀룰로오스계 화합물을 포함하고,
상기 제1음극활물질층은 제2음극활물질층에 비해 더 높은 함량으로 스티렌-부타디엔계 고무 바인더를 포함하며,
상기 제1음극활물질층내 포함되는 셀룰로오스계 화합물은, 제2음극활물질층내 포함되는 셀룰로오스계 화합물에 비해 구조단위내 카르복실기의 치환도가 더 낮으며,
상기 제2음극활물질층에 포함된 상기 스티렌-부타디엔계 고무 바인더는 (메트)아크릴산 에스테르 유래 구조단위를 포함하는 이차전지용 음극.
Current collector;
A first cathode active material layer positioned on the current collector; And
It includes a second cathode active material layer located on the first cathode active material layer,
The first negative electrode active material layer and the second negative electrode active material layer each independently include a negative electrode active material, a styrene-butadiene rubber binder and a cellulose-based compound,
The first cathode active material layer includes a styrene-butadiene rubber binder in a higher content than the second cathode active material layer,
The cellulose-based compound included in the first cathode active material layer has a lower degree of substitution of the carboxyl group in the structural unit than the cellulose-based compound included in the second cathode active material layer,
The styrene-butadiene rubber binder contained in the second cathode active material layer is a negative electrode for a secondary battery including a structural unit derived from (meth) acrylic acid ester.
제1항에 있어서,
상기 제1음극활물질층은 제2음극활물질층내 포함되는 스티렌-부타디엔계 고무 바인더 100중량부에 대해 100중량부 초과 400중량부 이하의 함량으로 스티렌-부타디엔계 고무 바인더를 포함하는 것인 이차전지용 음극.
According to claim 1,
The first negative electrode active material layer is a negative electrode for a secondary battery comprising a styrene-butadiene-based rubber binder in an amount of more than 100 parts by weight and 400 parts by weight or less with respect to 100 parts by weight of the styrene-butadiene-based rubber binder contained in the second negative electrode active material layer .
제1항에 있어서,
상기 스티렌-부타디엔계 고무 바인더는 스티렌 유래 구조단위 및 부타디엔 유래 구조단위를 1:1 내지 3:1의 중량비로 포함하는 것인 이차전지용 음극.
According to claim 1,
The styrene-butadiene-based rubber binder includes a styrene-derived structural unit and a butadiene-derived structural unit in a weight ratio of 1: 1 to 3: 1.
제1항에 있어서,
상기 제1음극활물질층에 포함된 상기 스티렌-부타디엔계 고무 바인더는 (메트)아크릴산 에스테르 유래 구조단위를 포함하는 것인 이차전지용 음극.
According to claim 1,
The styrene-butadiene-based rubber binder included in the first negative electrode active material layer includes a structural unit derived from (meth) acrylic acid ester.
제1항에 있어서,
상기 제1음극활물질층은 구조단위내 카르복실기의 치환도가 1 미만인 저치환도의 제1 셀룰로오스계 화합물을 포함하고, 상기 제2음극활물질층은 치환도가 1 이상인 고치환도의 제2 셀룰로오스계 화합물을 포함하는 것인 이차전지용 음극.
According to claim 1,
The first cathode active material layer includes a first cellulose-based compound having a low degree of substitution with a substitution degree of less than 1 in the structural unit, and the second anode active material layer has a high degree of substitution of a second cellulose-based compound having a substitution degree of 1 or higher. The negative electrode for a secondary battery comprising a.
제5항에 있어서,
상기 제1셀룰로오스계 화합물은 구조단위내 카르복실기의 치환도가 0.7 내지 0.95 미만이고, 중량평균 분자량이 1,500,000g/mol 내지 4,000,000g/mol인 카르복시메틸셀룰로오스를 포함하는 것인 이차전지용 음극.
The method of claim 5,
The first cellulose-based compound is a negative electrode for a secondary battery comprising a carboxymethyl cellulose having a substitution degree of less than 0.7 to 0.95 and a weight average molecular weight of 1,500,000 g / mol to 4,000,000 g / mol in the structural unit.
제5항에 있어서,
상기 제1 셀룰로오스계 화합물은 제1음극활물질층 총 중량에 대하여 0.5중량% 내지 10중량%로 포함되는 것인 이차전지용 음극.
The method of claim 5,
The first cellulose-based compound is a negative electrode for a secondary battery that is included in 0.5% to 10% by weight relative to the total weight of the first cathode active material layer.
제5항에 있어서,
상기 제2 셀룰로오스계 화합물층은 구조단위내 카르복실기의 치환도가 1 내지 1.2이고, 중량평균 분자량이 500,000g/mol 내지 1,500,000g/mol인 카르복시메틸셀룰로오스를 포함하는 것인 이차전지용 음극.
The method of claim 5,
The second cellulose-based compound layer is a negative electrode for a secondary battery comprising a carboxymethyl cellulose having a substitution degree of 1 to 1.2 and a weight average molecular weight of 500,000 g / mol to 1,500,000 g / mol in the structural unit.
제5항에 있어서,
상기 제2 셀룰로오스계 화합물은 제2음극활물질층 총 중량에 대하여 0.5중량% 내지 10중량%로 포함하는 것인 이차전지용 음극.
The method of claim 5,
The second cellulose-based compound is a negative electrode for a secondary battery comprising 0.5% to 10% by weight relative to the total weight of the second cathode active material layer.
제1항에 있어서,
상기 제1음극활물질층의 평균 두께에 대한 제2음극활물질층의 평균 두께 비가 1초과인 것인 이차전지용 음극.
According to claim 1,
The negative electrode for a secondary battery, wherein the ratio of the average thickness of the second negative electrode active material layer to the average thickness of the first negative electrode active material layer is greater than one.
제1항에 있어서,
상기 스티렌-부타디엔계 고무 바인더는 상기 음극활물질의 평균입경(D50) 대비 0.005배 내지 0.04배의 평균입경(D50)을 갖는 이차전지용 음극.
According to claim 1,
The styrene-butadiene-based rubber binder is a secondary battery negative electrode having an average particle size (D 50) having an average particle size (D 50) 0.005 times to 0.04 times the contrast of the negative electrode active material.
집전체 상에, 음극활물질, 스티렌-부타디엔계 고무 바인더 및 셀룰로오스계 화합물을 포함하는 제1음극활물질층을 준비하는 단계; 및
상기 제1음극활물질층 상에, 음극활물질, 스티렌-부타디엔계 고무 바인더 및 셀룰로오스계 화합물을 포함하는 제2음극활물질층을 형성하는 단계를 포함하며,
상기 제1음극활물질층은 제2음극활물질층에 비해 더 높은 함량으로 스티렌-부타디엔계 고무 바인더를 포함하고,
상기 제1음극활물질층내 포함되는 셀룰로오스계 화합물은 상기 제2음극활물질층내 포함되는 셀룰로오스계 화합물에 비해 구조단위내 카르복실기의 치환도가 더 낮은 것인, 제1항에 따른 이차전지용 음극의 제조방법.
Preparing a first negative electrode active material layer comprising a negative electrode active material, a styrene-butadiene rubber binder, and a cellulose-based compound on a current collector; And
And forming a second negative electrode active material layer comprising a negative electrode active material, a styrene-butadiene rubber binder, and a cellulose-based compound on the first negative electrode active material layer,
The first cathode active material layer includes a styrene-butadiene-based rubber binder in a higher content than the second cathode active material layer,
The method of manufacturing a negative electrode for a secondary battery according to claim 1, wherein the cellulose-based compound contained in the first cathode active material layer has a lower degree of substitution of a carboxyl group in a structural unit than the cellulose-based compound contained in the second cathode active material layer.
제12항에 있어서,
상기 제1음극활물질층을 준비하는 단계는 용매를 포함하는 제1음극활물질층 형성용 조성물을 상기 집전체 상에 도포하고 건조시키는 것을 포함하며,
상기 건조는 상기 제1음극활물질층 형성용 조성물 내 용매의 10중량% 내지 30중량%가 증발될 때까지 수행되는 이차전지용 음극의 제조방법.
The method of claim 12,
The step of preparing the first negative electrode active material layer includes applying a composition for forming a first negative electrode active material layer containing a solvent on the current collector and drying it,
The drying method of the negative electrode for a secondary battery is performed until 10% to 30% by weight of the solvent in the composition for forming the first negative electrode active material layer is evaporated.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 음극을 포함하는 것인 리튬 이차전지.A lithium secondary battery comprising the negative electrode according to any one of claims 1 to 11.
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