KR102156864B1 - Electrode - Google Patents

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Abstract

본 출원은, 전극 및 전극의 제조 방법에 대한 것이다. 본 출원에서는 집전체와 활성층을 포함하는 구조에서 상기 양자간의 밀착성이 우수하고, 기타 전극에서 요구되는 성능도 탁월한 전극과 그러한 전극을 제조하는 방법을 제공할 수 있다.The present application relates to an electrode and a method of manufacturing an electrode. In the present application, an electrode having excellent adhesion between the two in a structure including a current collector and an active layer and excellent in performance required by other electrodes, and a method of manufacturing such an electrode can be provided.

Description

전극{ELECTRODE}Electrode {ELECTRODE}

본 출원은 전극 및 그 제조 방법에 대한 것이다.The present application relates to an electrode and a manufacturing method thereof.

배터리 등에 사용되는 전극은 일반적으로 활물질, 도전재 및 분산 바인더를 사용하여 제조한 슬러리를 집전체에 코팅한 후에 건조 및 압연 공정을 거쳐서 활성층을 형성함으로써 제조된다.An electrode used for a battery or the like is generally manufactured by coating a slurry prepared using an active material, a conductive material, and a dispersion binder on a current collector, followed by drying and rolling processes to form an active layer.

집전체와 활성층의 밀착력이 충분하지 못하면, 전극의 성능이 저하될 수 있고, 되는 문제를 유발할 수 있고, 이에 따라 상기 집전체와 활성층간의 밀착력을 개선하기 위한 기술들이 제안되어 있다.If the adhesion between the current collector and the active layer is not sufficient, the performance of the electrode may be degraded, causing a problem, and accordingly, techniques for improving the adhesion between the current collector and the active layer have been proposed.

일본공개특허 제2006-107780호Japanese Patent Publication No. 2006-107780

본 출원은, 전극 및 그 제조 방법을 제공한다. 본 출원에서는 집전체와 그 표면에 형성되어 있는 활성층을 포함하는 구조에서 상기 집전체와 활성층간의 밀착성이 우수한 전극과 그러한 전극을 제조하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present application provides an electrode and a manufacturing method thereof. An object of the present application is to provide an electrode having excellent adhesion between the current collector and the active layer in a structure including a current collector and an active layer formed on the surface thereof, and a method of manufacturing such an electrode.

본 출원의 전극은 집전체와 그 집전체의 표면에 형성되어 있는 활성층을 포함할 수 있다. 이러한 전극은 예를 들면, 판 형상 또는 시트 형상일 수 있다. 도 1은, 예시적인 전극으로서, 집전체(100)와 활성층(200)을 포함하는 구조를 나타낸다. 상기 구조에서 집전체와 활성층은 서로 접하고 있을 수 있다.The electrode of the present application may include a current collector and an active layer formed on the surface of the current collector. Such electrodes may be, for example, plate-shaped or sheet-shaped. 1 shows a structure including a current collector 100 and an active layer 200 as an exemplary electrode. In the above structure, the current collector and the active layer may be in contact with each other.

본 출원에서 용어 활성층은, 후술하는 압연 공정을 거친 후의 층을 의미하고, 활성층 전구체는 후술하는 상기 압연 공정을 거치기 전의 층으로서, 후술하는 슬러리층 또는 건조 공정을 거친 후의 슬러리층을 의미할 수 있다.In the present application, the term active layer means a layer after a rolling process described later, and the active layer precursor is a layer before going through the rolling process described later, and may mean a slurry layer described later or a slurry layer after a drying process. .

본 출원의 전극에서는 상기 집전체와 활성층간의 우수한 밀착성이 확보된다. 본 발명자들은, 슬러리층의 형성, 건조 및 압연 공정으로 이어지는 전극의 제조 과정에서 상기 건조 공정 시에 건조된 슬러리층의 다공도(porosity)를 제어함으로써 상기 우수한 밀착성이 달성되는 점을 확인하였다.In the electrode of the present application, excellent adhesion between the current collector and the active layer is secured. The present inventors have confirmed that the excellent adhesion is achieved by controlling the porosity of the slurry layer dried during the drying process in the manufacturing process of the electrode leading to the formation, drying and rolling process of the slurry layer.

이에 따라서 상기 전극에서 상기 집전체와 활성층간의 박리력은 40 gf/15mm 이상, 41 gf/15mm 이상, 42 gf/15mm 이상, 43 gf/15mm 이상, 44 gf/15mm 이상, 45 gf/15mm 이상 또는 46 gf/15mm 이상일 수 있다. 상기 박리력의 수치는, 높을수록 집전체와 활성층간의 우수한 밀착성이 확보되는 것이기 때문에, 상기 수치의 상한은 특별히 제한되지 않는다. 하나의 예시에서 상기 박리력은 100 gf/15mm 이하, 90 gf/15mm 이하, 80 gf/15mm 이하, 70 gf/15mm 이하, 60 gf/15mm 이하 또는 50 gf/15mm 이하일 수 있다.Accordingly, the peeling force between the current collector and the active layer in the electrode is 40 gf/15mm or more, 41 gf/15mm or more, 42 gf/15mm or more, 43 gf/15mm or more, 44 gf/15mm or more, 45 gf/15mm or more, or It may be more than 46 gf/15mm. Since the higher the value of the peeling force is, the better the adhesion between the current collector and the active layer is secured, and thus the upper limit of the above value is not particularly limited. In one example, the peeling force may be 100 gf/15mm or less, 90 gf/15mm or less, 80 gf/15mm or less, 70 gf/15mm or less, 60 gf/15mm or less, or 50 gf/15mm or less.

상기 박리력은 180도의 박리 각도와 0.3 m/min의 박리 속도로 측정한 수치이다. 예를 들면, 전극을 가로 및 세로가 각각 15 mm 및 150 mm가 되도록 재단한 후에 상기 박리 각도 및 박리 속도로 박리력을 측정할 수 있다.The peeling force is a value measured by a peeling angle of 180 degrees and a peeling speed of 0.3 m/min. For example, after cutting the electrode so that the width and length are 15 mm and 150 mm, respectively, the peel force may be measured by the peel angle and the peel rate.

본 출원에서 특별히 달리 언급하지 않는 한, 상기 박리력, 후술하는 함침성 등의 물성은 상온에서 평가한 것이다. 용어 상온은 가온 또는 감온되지 않은 자연 그대로의 온도이고, 예를 들면, 약 10℃ 내지 30℃, 약 25℃ 또는 약 23℃ 정도의 온도일 수 있다.Unless otherwise specifically stated in the present application, physical properties such as peeling force and impregnation to be described later were evaluated at room temperature. The term room temperature is a natural temperature that is not heated or reduced, and may be, for example, about 10°C to 30°C, about 25°C, or about 23°C.

전극에 포함되는 집전체의 종류는 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면, 2차 전지 등의 배터리의 전극의 제조에 사용되는 일반적인 종류를 적용할 수 있다.The type of the current collector included in the electrode is not particularly limited. For example, a general type used in the manufacture of an electrode of a battery such as a secondary battery can be applied.

집전체로는, 예를 들면, 스테인리스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소 또는 구리 등이 사용될 수 있다. 경우에 따라서 상기 스테인리스 스틸 등의 표면에는 카본, 니켈, 티탄 또는 은 등을 사용한 표면처리가 수행되어 있을 수도 있다.As the current collector, for example, stainless steel, aluminum, nickel, titanium, calcined carbon or copper may be used. In some cases, the surface of stainless steel or the like may have been subjected to surface treatment using carbon, nickel, titanium, or silver.

집전체의 표면에는 미세한 요철 등이 형성되어 있는 경우도 있다. 이러한 요철은, 상기 활성층과 밀착성 개선에 도움이 될 수 있다. 본 출원의 집전체 표면을 조면화 처리하는 경우에 그 방식은 특별히 제한되지 않고, 예를 들면, 기계적 연마법, 전해연마 법 또는 화학 연마법 등의 공지의 방식이 적용될 수 있다. In some cases, fine irregularities or the like are formed on the surface of the current collector. These irregularities may help to improve adhesion to the active layer. When the surface of the current collector of the present application is roughened, the method is not particularly limited, and for example, a known method such as a mechanical polishing method, an electrolytic polishing method, or a chemical polishing method may be applied.

집전체는, 예를 들면, 필름, 시트, 호일(foil), 네트(net), 다공질체, 발포체 또는 부직포체 등의 다양한 형태를 가질 수 있다.The current collector may have various forms such as a film, a sheet, a foil, a net, a porous body, a foam or a nonwoven fabric.

집전체의 두께는 특별히 제한되지 않고, 기계적 강도, 생산성, 전지의 용량 등을 고려하여 적절 범위로 설정할 수 있다. 일반적으로 집전체는 3 ㎛ 내지 500 ㎛, 10 ㎛ 내지 400㎛ 또는 50 ㎛ 내지 300㎛의 범위 내의 두께를 가질 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.The thickness of the current collector is not particularly limited, and may be set in an appropriate range in consideration of mechanical strength, productivity, and capacity of a battery. In general, the current collector may have a thickness within the range of 3 μm to 500 μm, 10 μm to 400 μm, or 50 μm to 300 μm, but is not limited thereto.

전극에 포함되는 활성층의 종류도 특별히 제한되지 않고, 일반적인 성분이 사용될 수 있다. 본 출원에서는 일반적인 성분을 사용하여 활성층을 형성하는 과정에서 해당 활성층 전구체의 다공도(porosity)를 제어함으로써 목적하는 밀착성을 확보할 수 있음을 확인하였다.The type of the active layer included in the electrode is also not particularly limited, and general components may be used. In the present application, it was confirmed that the desired adhesion can be secured by controlling the porosity of the active layer precursor in the process of forming the active layer using a general component.

활성층은, 예를 들면, 바인더를 포함할 수 있다. 활성층에 포함될 수 있는 바인더로는, 일반적인 바인더가 사용될 수 있고, 예를 들면, 폴리테트라플루오로에틸렌 또는 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF) 등의 불소 바인더, 폴리비닐알코올, 카르복시메틸셀룰로우즈(CMC), 히드록시프로필셀룰로우즈 또는 재생 셀룰로우즈 등의 셀룰로오즈 바인더, 폴리비닐피롤리돈, 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌 등의 폴리올레핀 바인더, 에틸렌-프로필렌-디엔 테르 폴리머(EPDM) 또는 술폰화 에틸렌-프로필렌-디엔 테르 폴리머(EPDM), 스티렌 브티렌 고무 또는 불소 고무 등의 러버계 바인더 또는 아크릴계 바인더 등일 수 있다. The active layer may contain, for example, a binder. As a binder that may be included in the active layer, a general binder may be used. For example, a fluorine binder such as polytetrafluoroethylene or polyvinylidene fluoride (PVDF), polyvinyl alcohol, carboxymethylcellulose (CMC ), cellulose binders such as hydroxypropylcellulose or recycled cellulose, polyolefin binders such as polyvinylpyrrolidone, polyethylene or polypropylene, ethylene-propylene-diene terpolymer (EPDM) or sulfonated ethylene-propylene- It may be a diene terpolymer (EPDM), a rubber-based binder such as styrene butylene rubber or fluorine rubber, or an acrylic binder.

일 예시에서 바인더로는, 불소 바인더 또는 아크릴 바인더가 사용될 수 있다. 본 출원에서 용어 불소 바인더는, 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF) 등과 같은 불소 수지를 주성분으로 포함하는 바인더를 의미하고, 아크릴 바인더는, 아크릴 공중합체와 같이 아크릴 단량체의 중합 단위를 주성분으로 포함하는 수지를 주성분으로 포함하는 바인더를 의미할 수 있다. 본 출원에서 어떤 성분이 주성분으로 포함된다는 것은 해당 성분의 중량 비율이 55% 이상, 60% 이상, 65% 이상, 70% 이상, 75% 이상, 80% 이상, 85% 이상, 90% 이상 또는 95% 이상인 경우를 의미할 수 있다. 상기 비율의 상한은 예를 들면, 100%일 수 있다. In one example, as the binder, a fluorine binder or an acrylic binder may be used. In the present application, the term fluorine binder means a binder containing a fluorine resin such as polyvinylidene fluoride (PVDF) as a main component, and the acrylic binder is a resin containing a polymerized unit of an acrylic monomer as a main component, such as an acrylic copolymer. It may mean a binder including as a main component. In the present application, that a component is included as a main component means that the weight ratio of the component is 55% or more, 60% or more, 65% or more, 70% or more, 75% or more, 80% or more, 85% or more, 90% or more, or 95 It can mean more than %. The upper limit of the ratio may be, for example, 100%.

본 출원에서 용어 아크릴 단량체는, 아크릴산, 메타크릴산 또는 그 유도체를 의미한다. In the present application, the term acrylic monomer means acrylic acid, methacrylic acid or a derivative thereof.

활성층은, 도전재를 추가로 포함할 수 있다. 도전재로는, 공지의 것이 제한 없이 이용할 수 있다. 도전재의 예로는, 천연 또는 인조 흑연 등의 흑연; 카본블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 패널 블랙, 퍼네이스 블랙, 램프 블랙 또는 서머 블랙 등의 카본 블랙; 탄소 또는 금속 섬유 등의 도전성 섬유; 불화 카본, 알루미늄 또는 니켈 분말 등의 금속 분말; 산화아염 또는 티탄산 칼륨 등의 도전성 위스키; 산화 티탄 등의 도전성 금속 산화물; 또는 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 소재 등이 사용될 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. The active layer may further contain a conductive material. As the conductive material, a known one can be used without limitation. Examples of the conductive material include graphite such as natural or artificial graphite; Carbon blacks such as carbon black, acetylene black, ketjen black, panel black, furnace black, lamp black, or summer black; Conductive fibers such as carbon or metal fibers; Metal powders such as carbon fluoride, aluminum or nickel powder; Conductive whiskey such as chlorine oxide or potassium titanate; Conductive metal oxides such as titanium oxide; Alternatively, a conductive material such as a polyphenylene derivative may be used, but is not limited thereto.

도전재의 비율은, 목적하는 전지의 성능 등을 고려하여 선택될 수 있고, 특별히 제한되지 않는다. 일반적으로 도전제는 상기 바인더 100 중량부 대비 1 내지 10000 중량부의 범위 내의 비율에서 포함될 수 있다.The ratio of the conductive material may be selected in consideration of the performance of a target battery and the like, and is not particularly limited. In general, the conductive agent may be included in a ratio within the range of 1 to 10000 parts by weight based on 100 parts by weight of the binder.

활성층은 활물질을 추가로 포함할 수 있다. 예를 들면, 양극으로 사용되는 경우에 활성층은, 활물질로서 리튬 코발트 산화물(LiCoO2) 또는 리튬 니켈 산화물(LiNiO2) 등의 화합물; 하나 이상의 전이금속으로 치환된 화합물; 화학식 Li(1+x)Mn(2-x)O4(상기에서 x는 0 내지 0.33의 범위 내의 수), LiMnO3, LiMn2O3 또는 LiMnO2 등으로 나타나는 리튬 망간 산화뮬; 리튬 구리 산화물(Li2CuO2); LiV3O8, LiFe3O4, V2O5 또는 Cu2V2O7 등의 바나듐 산화뮬; 화학식 LiNi1-xMxO2(상기에서 M은 Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B 또는 Ga이고, x는 0.01 내지 0.3의 범위 내의 수)로 표현되는 Ni 사이트형 리튬 니켈 산화물; 화학식 LiMn2-xMxO2(상기에서 M은 Co, Ni, Fe, Cr, Zn 또는 Ta이고, x는 0.01 내지 0.1의 범위 내의 수) 또는 Li2Mn3MO8(상기에서 M은, Fe, Co, Ni, Cu 또는 Zn)으로 표현되는 리튬 망간 복합 산화물; LiNixMn2-xO4(상기에서 x는 0.01 내지 0.6의 범위 내의 수)등과 같은 스피넬 구조의 리튬 망간 복합 산화물; LiMn2O4; 디설파이드 화합물; 또는 Fe2(MoO4)3 등이 사용될 수 있고, LiNi0.4Mn1.6O4 등도 사용될 수 있다. 이러한 활물질은 모두 전극의 제조 분야에서 공지된 성분이다.The active layer may further include an active material. For example, when used as a positive electrode, the active layer may include a compound such as lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ) or lithium nickel oxide (LiNiO 2 ) as an active material; Compounds substituted with one or more transition metals; Lithium manganese oxide mules represented by the formula Li (1+x) Mn (2-x) O 4 (wherein x is a number in the range of 0 to 0.33), LiMnO 3 , LiMn 2 O 3 or LiMnO 2 ; Lithium copper oxide (Li 2 CuO 2 ); Vanadium oxide mules such as LiV 3 O 8 , LiFe 3 O 4 , V 2 O 5 or Cu 2 V 2 O 7 ; Ni site type lithium nickel oxide represented by the formula LiNi 1-x M x O 2 (wherein M is Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B or Ga, and x is a number in the range of 0.01 to 0.3) ; Formula LiMn 2-x M x O 2 (wherein M is Co, Ni, Fe, Cr, Zn or Ta, x is a number in the range of 0.01 to 0.1) or Li 2 Mn 3 MO 8 (where M is, Lithium manganese composite oxide represented by Fe, Co, Ni, Cu or Zn); A lithium manganese composite oxide having a spinel structure such as LiNi x Mn 2-x O 4 (wherein x is a number in the range of 0.01 to 0.6); LiMn 2 O 4 ; Disulfide compounds; Alternatively, Fe 2 (MoO 4 ) 3 or the like may be used, and LiNi 0.4 Mn 1.6 O 4 may also be used. All of these active materials are known components in the field of electrode manufacturing.

음극으로 사용하는 경우, 예를 들면 리튬 이온의 흡장과 탈리가 가능한 활물질이 이용될 수 있다. 이러한 활물질은, 천연 흑연, 인조 흑연, 리튬, 규소, 주석, 게르마늄 또는 티탄산 리튬 등이나 상기의 혼합물 또는 합금 등이 예시될 수 있다. When used as a negative electrode, for example, an active material capable of occluding and desorbing lithium ions may be used. Examples of such an active material include natural graphite, artificial graphite, lithium, silicon, tin, germanium or lithium titanate, or mixtures or alloys thereof.

활물질의 비율은, 목적하는 전지의 성능 등을 고려하여 선택될 수 있다. 일반적으로 활물질은, 상기 바인더 100 중량부 대비 700 내지 100000 중량부의 비율로 활성층에 포함될 수 있다.The ratio of the active material may be selected in consideration of the performance of a target battery. In general, the active material may be included in the active layer in a ratio of 700 to 100000 parts by weight based on 100 parts by weight of the binder.

활성층은, 상기 바인더, 도전재 및 활물질을 주성분으로 포함할 수 있다. 즉, 활성층 내에서 상기 바인더, 도전재 및 활물질의 합계 중량 비율은, 55% 이상, 60% 이상, 65% 이상, 70% 이상, 75% 이상, 80% 이상, 85% 이상, 90% 이상 또는 95% 이상일 수 있으며, 상기 비율의 상한은 예를 들면, 100%일 수 있다.The active layer may include the binder, a conductive material, and an active material as main components. That is, the total weight ratio of the binder, the conductive material and the active material in the active layer is 55% or more, 60% or more, 65% or more, 70% or more, 75% or more, 80% or more, 85% or more, 90% or more, or It may be 95% or more, and the upper limit of the ratio may be, for example, 100%.

활성층은, 전술한 성분 이외에 전극의 물성을 해치지 아니하는 범위 내에서 각종 첨가제를 더 포함할 수 있다. 첨가제로는 안정화제, 분산제, 계면활성제, 탈포제 또는 가교제 등이 예시될 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.In addition to the above-described components, the active layer may further contain various additives within a range that does not impair the physical properties of the electrode. As the additive, a stabilizer, a dispersant, a surfactant, a defoaming agent or a crosslinking agent may be exemplified, but is not limited thereto.

활성층의 두께도 특별히 제한되지 않고, 목적하는 성능을 고려하여 적정 범위로 조절할 수 있다.The thickness of the active layer is also not particularly limited, and may be adjusted to an appropriate range in consideration of the desired performance.

본 출원은 또한 전극에 대한 것으로서, 집전체 및 상기 집전체의 표면에 형성된 활성층 전구체를 가지는 전극에 대한 것이다. 상기에서 활성층 전구체는 상기 기술한 바와 같이 압연 공정을 거치기 전의 층으로서, 후술하는 슬러리층 또는 건조 공정을 거친 후의 슬러리층이다.The present application also relates to an electrode, and relates to an electrode having a current collector and an active layer precursor formed on the surface of the current collector. As described above, the active layer precursor is a layer before the rolling process, as described above, and is a slurry layer described later or a slurry layer after a drying process.

상기 구조에서 상기 활성층 전구체는 하기 수식 1에 의해 규정되는 함침성 파라미터(f)가 0.04 이하일 수 있다.In the above structure, the active layer precursor may have an impregnation parameter (f) defined by Equation 1 below of 0.04 or less.

[수식 1][Equation 1]

V/Area = A + f×t0.5 V/Area = A + f×t 0.5

수식 1에서 f는 함침성 파라미터이며, V/Area는 상기 활성층 전구체상에서의 프로필렌 카보네이트 액적(drop)의 시간에 따른 부피 변화(V) 및 접촉 면적의 변화(Area)의 비율이고, t는 상기 프로필렌 카보네이트 액적이 60% 함침되기 까지는 시간의 변화이고, A는 상수이다.In Equation 1, f is an impregnation parameter, V/Area is the ratio of the volume change (V) and the contact area change (Area) over time of the propylene carbonate droplets on the active layer precursor, and t is the propylene carbonate It is the change in time until the carbonate droplets are impregnated by 60%, and A is a constant.

상기에서 접촉 면적은, 프로필렌 카보네이트 액적이 활성층 전구체와 접하고 있는 면적이다.In the above, the contact area is an area in which the propylene carbonate droplets are in contact with the active layer precursor.

상기 함침성 파라미터(f)는 다른 예시에서 0.035 이하 또는 0.03 이하일 수 있다. 또한, 상기 함침성 파라미터는, 예를 들면, 약 0.001 이상, 약 0.005 이상, 약 0.01 이상, 0.015 이상 또는 약 0.02 이상일 수 있다. 본 발명자들은 활성층 전구체가 상기와 같은 함침성 파라미터를 나타낼 경우, 그 다공도(porosity)가 제어되고, 그에 의해 우수한 밀착성이 확보되며, 이러한 밀착성은 압연 공정을 거치면서 보다 증가하는 점을 확인하였다.The impregnation parameter (f) may be 0.035 or less or 0.03 or less in another example. In addition, the impregnation parameter may be, for example, about 0.001 or more, about 0.005 or more, about 0.01 or more, 0.015 or more, or about 0.02 or more. The present inventors have confirmed that when the active layer precursor exhibits the above impregnation parameter, its porosity is controlled, thereby ensuring excellent adhesion, and this adhesion is further increased through the rolling process.

함침성 파라미터는, 상기 전극, 즉 집전체와 그 집전체의 표면에 형성된 활성층 전구체를 가지는 전극을 가로의 길이가 1 cm이고, 세로의 길이가 4 cm가 되도록 재단한 후에, 그 활성층 전구체의 표면에 프로필렌 카보네이트액 약 0.3 μL를 적하시키고, Drop Shape Analysis System(KRUSS, DSA100)을 사용하여 확인할 수 있다. 상기 프로필렌 카보네이트의 적하와 동시에 상기 Drop Shape Analysis System을 사용하여 프로필렌 카보네이트 액적(PC drop) 동영상의 녹화를 진행하여, 시간의 변화에 따른 접촉각(Contact angle), 접촉 면적 및 액적의 부피의 변화를 측정한다. 이러한 측정은 상기 액적이 완전하게 함침 또는 증발하여 Drop Shape Analysis System으로 상기 액적을 관측하기 어려워질 때까지 수행한다. 상기 관측 후에 액적의 부피와 접촉 면적으로부터 시간에 따른 변화 그래프(x축은 시간, y축은 액적 부피/접촉 면적)를 Washburn’ equation에 따라 fitting하고, 그 그래프이 기울기(함침성 파라미터: f)를 상기 함침성 파라미터로 지정할 있다.The impregnability parameter is, after cutting the electrode, that is, the electrode having the current collector and the active layer precursor formed on the surface of the current collector so that the horizontal length is 1 cm and the vertical length is 4 cm, the surface of the active layer precursor About 0.3 μL of propylene carbonate solution was added dropwise, and it can be confirmed using a Drop Shape Analysis System (KRUSS, DSA100). Simultaneously with the dropping of the propylene carbonate, a PC drop video was recorded using the Drop Shape Analysis System to measure the change in contact angle, contact area, and volume of the droplet with time. do. This measurement is carried out until the droplet is completely impregnated or evaporated to make it difficult to observe the droplet with the Drop Shape Analysis System. After the observation, a graph of change over time (x-axis is time, y-axis is droplet volume/contact area) from the droplet volume and contact area is fitted according to the Washburn' equation, and the graph is impregnated with the slope (impregnability parameter: f). Can be specified as a surname parameter.

상기 수식에서 A는 V/Area 및 시간(t)의 관계를 그래프로 도시하는 경우에 나타나는 상수이며, 예를 들면, 약 0 내지 0.2, 약 0 내지 0.15, 약 0 내지 0.1 또는 약 0 내지 0.05의 범위 내의 어느 한 수일 수 있다.In the above formula, A is a constant that appears when a graph shows the relationship between V/Area and time (t), for example, about 0 to 0.2, about 0 to 0.15, about 0 to 0.1, or about 0 to 0.05. It can be any number within the range.

상기 구조에서 상기 집전체와 활성층 전구체간의 박리력은 40 gf/15mm 이상, 41 gf/15mm 이상, 42 gf/15mm 이상, 43 gf/15mm 이상, 44 gf/15mm 이상, 45 gf/15mm 이상 또는 46 gf/15mm 이상일 수 있다. 상기 박리력의 수치는, 높을수록 압연 공정 후에 집전체와 활성층간의 우수한 밀착성이 확보되는 것이기 때문에, 상기 수치의 상한은 특별히 제한되지 않는다. 하나의 예시에서 상기 박리력은 100 gf/15mm 이하, 90 gf/15mm 이하, 80 gf/15mm 이하, 70 gf/15mm 이하, 60 gf/15mm 이하 또는 50 gf/15mm 이하일 수 있다.In the above structure, the peeling force between the current collector and the active layer precursor is 40 gf/15mm or more, 41 gf/15mm or more, 42 gf/15mm or more, 43 gf/15mm or more, 44 gf/15mm or more, 45 gf/15mm or more, or 46 It may be more than gf/15mm. Since the higher the value of the peeling force is, the better the adhesion between the current collector and the active layer is secured after the rolling process, and thus the upper limit of the above value is not particularly limited. In one example, the peeling force may be 100 gf/15mm or less, 90 gf/15mm or less, 80 gf/15mm or less, 70 gf/15mm or less, 60 gf/15mm or less, or 50 gf/15mm or less.

상기 전극, 즉 집전체와 활성층 전구체를 포함하는 전극을 후속 공정, 예를 들면 압연 공정에 적용하여 상기 기술한 집전체와 활성층을 포함하는 전극을 형성할 수 있다.The electrode, that is, an electrode including a current collector and an active layer precursor may be applied to a subsequent process, for example, a rolling process, to form an electrode including the current collector and the active layer described above.

따라서, 상기 전극, 즉 집전체와 활성층 전구체를 포함하는 구조의 전극에서 집전체의 종류 내지 두께에 대해서는, 전술한 내용이 동일하게 적용될 수 있고, 활성층 전구체의 성분 등에 대해서는 상기 활성층에서 기술한 내용이 동일하게 적용될 수 있다.Therefore, in the electrode, that is, an electrode having a structure including a current collector and an active layer precursor, the same can be applied to the type or thickness of the current collector, and the content described in the active layer for components of the active layer precursor, etc. The same can be applied.

본 출원은 또한 상기 전극의 제조 방법에 대한 것이다. 본 발명자들은, 일반적으로 슬러리층의 형성, 건조 및 압연으로 이루어지는 전극의 제조 과정에서 상기 건조 공정을 다단계로 진행함으로써 슬러리층에 의해 형성되는 활성층 전구체의 다공도(porosity)를 적절하게 조절할 수 있고, 이에 따라 상기 언급한 함침성 파라미터(f)를 달성할 수 있으며, 그에 의해 우수한 밀착성의 전극을 제조할 수 있다는 점을 확인하였다.The present application also relates to a method of manufacturing the electrode. In general, the present inventors can appropriately control the porosity of the active layer precursor formed by the slurry layer by performing the drying process in multiple steps in the manufacturing process of the electrode comprising the formation, drying and rolling of the slurry layer. Accordingly, it was confirmed that the above-mentioned impregnation parameter (f) can be achieved, and thereby an electrode having excellent adhesion can be manufactured.

상기 전극의 제조 방법은, 집전체상에 상기 기술한 함침성 파라미터(f)가 0.04 이하가 되도록 활성층 전구체를 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 단계에서는 상기 활성층 전구체의 함침성 파라미터가 0.035 이하 또는 0.03 이하가 되도록 형성할 수 있다. 또한, 상기 단계에서는 상기 활성층 전구체의 함침성 파라미터(f)가 약 0.001 이상, 약 0.005 이상, 약 0.01 이상, 0.015 이상 또는 약 0.02 이상이 되도록 형성할 수 있다.The method of manufacturing the electrode may include forming an active layer precursor on the current collector so that the impregnability parameter (f) described above is 0.04 or less. In the above step, the impregnation parameter of the active layer precursor may be formed to be 0.035 or less or 0.03 or less. In addition, in the above step, the impregnation parameter (f) of the active layer precursor may be formed to be about 0.001 or more, about 0.005 or more, about 0.01 or more, 0.015 or more, or about 0.02 or more.

활성층 전구체의 함침성 파라미터를 상기 범위로 하기 위해서는, 집전체상에 형성되는 슬러리층의 건조 공정 시에 다단계로 상기 슬러리층을 건조하는 것이 요구된다. In order to make the impregnating parameter of the active layer precursor within the above range, it is required to dry the slurry layer in multiple steps during the drying process of the slurry layer formed on the current collector.

상기에서 집전체상에 슬러리층을 형성하는 방법은 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면, 상기 언급한 활성층의 성분, 즉 바인더, 도전재 및/또는 활물질을 혼합하여 슬러리를 제조하고, 이 슬러리를 집전체상에 코팅하여 형성할 수 있다. 상기 슬러리는, 예를 들면, 적절한 용매에 상기 성분, 즉, 바인더, 도전재 및/또는 활물질을 혼합하여 제조할 수 있다.In the above, the method of forming the slurry layer on the current collector is not particularly limited. For example, a slurry may be prepared by mixing the above-mentioned components of the active layer, that is, a binder, a conductive material, and/or an active material, and the slurry may be coated on a current collector to form a slurry. The slurry may be prepared, for example, by mixing the components, that is, a binder, a conductive material, and/or an active material in an appropriate solvent.

용매로는 특별한 제한 없이 공지의 용매가 사용될 수 있다. 예를 들면, N-메틸-2-피롤리돈, 프로필렌 카르보네이트, 에틸렌 카르보네이트, 부틸렌 카르보네이트, 디메틸 카르보네이트, 디에틸 카르보네이트, 감마-부틸로 락톤, 1,2-디메톡시 에탄, 테트라하이드로퓨란, 2-메틸 테트라하이드로퓨란, 디메틸술폭시드, 포름아미드, 디메틸포름아미드, 아세토니트릴, 니트로메탄, 포름산메틸, 초산메틸, 인산 트리에스테르, 트리메톡시 메탄, 설포란, 메틸 설포란, 1,3-디메틸-2-이미다졸리디논, 프로필렌 카르보네이트 유도체, 테트라하이드로퓨란 유도체, 프로피온산 메틸 또는 프로피온산 에틸 등의 유기용매가 사용될 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. As the solvent, a known solvent may be used without particular limitation. For example, N-methyl-2-pyrrolidone, propylene carbonate, ethylene carbonate, butylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, gamma-butyllolactone, 1,2 -Dimethoxyethane, tetrahydrofuran, 2-methyl tetrahydrofuran, dimethyl sulfoxide, formamide, dimethylformamide, acetonitrile, nitromethane, methyl formate, methyl acetate, phosphoric acid tryster, trimethoxy methane, sulfolane , Methyl sulfolane, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, propylene carbonate derivative, tetrahydrofuran derivative, methyl propionate or ethyl propionate may be used, but is not limited thereto.

슬러리 제조 시에 용매는 코팅에 적합한 점도 등이 확보될 수 있는 비율로 사용될 수 있다.When preparing the slurry, the solvent may be used in a ratio such that a viscosity suitable for coating can be secured.

제조된 슬러리를 사용하여 슬러리층을 형성하는 방식은 특별히 제한되지 않고, 예를 들면, 바 코팅법, 스크린 코팅법, 닥터 블레이드법, 딥 법, 리버스 롤법, 다이렉트 롤법 또는 그라비어법 등의 공지의 코팅 방식을 적용하여 형성할 수 있다.The method of forming the slurry layer using the prepared slurry is not particularly limited, and for example, a known coating method such as a bar coating method, a screen coating method, a doctor blade method, a dip method, a reverse roll method, a direct roll method, or a gravure method. It can be formed by applying a method.

상기 과정에서 슬러리의 도포량은 제한되지 않고, 목적하는 두께 등을 고려하여 적정 범위로 설정할 수 있다.In the above process, the amount of the slurry applied is not limited, and may be set in an appropriate range in consideration of the desired thickness.

상기와 같이 슬러리층을 형성한 후에 이를 건조하여 활성층 전구체를 형성한다. 상기에서 건조 조건을 조절함으로써 전술한 함침성 파라미터를 만족시킬 수 있다.After forming the slurry layer as described above, it is dried to form an active layer precursor. By controlling the drying conditions in the above, the above-described impregnation parameter can be satisfied.

구체적으로 상기 함침성 파라미터를 만족시키기 위해서 상기 건조 공정은, (1) 상기 슬러리층이 형성된 집전체를 150℃ 내지 180℃의 범위 내의 온도에서 예열 처리하는 단계 및 (2) 예열 처리 후에 상기 예열 처리 온도에 비하여 25℃ 내지 60℃ 낮은 온도에서 상기 집전체를 열처리하는 단계를 적어도 포함할 수 있다. 상기에서 (2) 열처리 단계는 정률 증방 단계로 불리울 수 있다.Specifically, in order to satisfy the impregnation parameter, the drying process includes (1) preheating the current collector on which the slurry layer is formed at a temperature within the range of 150°C to 180°C, and (2) the preheating treatment after the preheating treatment. It may include at least the step of heat-treating the current collector at a temperature of 25°C to 60°C lower than the temperature. In the above, the (2) heat treatment step may be referred to as a constant rate increase step.

본 출원에서는, 상기와 같이 슬러리층의 건조 단계를 적어도 2단계 이상으로 세분화하고, 각 단계에서의 온도를 조절함으로써 활성층 전구체의 함침성 파라미터를 제어할 수 있다.In the present application, as described above, the drying step of the slurry layer is subdivided into at least two steps, and the impregnation parameter of the active layer precursor may be controlled by adjusting the temperature in each step.

상기 (1) 예열 단계에서는, 슬러리층이 형성된 집전체를 예열함으로써, 이어지는 (2) 정률 증발 단계에서 용매의 증발이 개시될 수 있는 열량을 부여하는 단계이다.In the (1) preheating step, the current collector on which the slurry layer is formed is preheated, thereby providing the amount of heat at which evaporation of the solvent can be started in the subsequent (2) constant evaporation step.

상기 (1) 예열 단계는, 예를 들면, 약 150℃ 내지 180℃의 범위 내의 어느 한 온도, 150℃ 내지 170℃의 범위 내의 어느 한 온도 또는 155℃ 내지 165℃의 범위 내의 어느 한 온도에서 수행될 수 있다.The (1) preheating step is, for example, performed at any one temperature in the range of about 150°C to 180°C, any one temperature in the range of 150°C to 170°C, or any one temperature in the range of 155°C to 165°C. Can be.

상기 예열 단계를 수행하는 시간은 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면, 슬러리층 내의 용매가 10중량% 이하, 9 중량% 이하, 8 중량% 이하, 7 중량% 이하, 6 중량% 이하 또는 5 중량% 이하로 감소할 때까지 수행할 수 있다. 상기 감소율의 하한은 0 중량% 이상 또는 0 중량% 초과일 수 있다. 다시 말해, 상기 (1) 예열 단계는, 예열 단계 진입 전의 슬러리층에 존재하는 용매의 양을 100 중량%로 하였을 때에, 잔류하는 용매가 90 중량% 이상, 91 중량% 이상, 92 중량% 이상, 93 중량% 이상, 94 중량% 이상 또는 95 중량% 이상이 되는 시점까지 수행될 수 있다.The time for performing the preheating step is not particularly limited, for example, the solvent in the slurry layer is 10% by weight or less, 9% by weight or less, 8% by weight or less, 7% by weight or less, 6% by weight or less, or 5% by weight. It can be carried out until it decreases below. The lower limit of the reduction rate may be 0% by weight or more or more than 0% by weight. In other words, in the (1) preheating step, when the amount of the solvent present in the slurry layer before entering the preheating step is 100% by weight, the residual solvent is 90% by weight or more, 91% by weight or more, 92% by weight or more, It may be carried out up to a point of 93% by weight or more, 94% by weight or more, or 95% by weight or more.

(1) 예열 단계에 이어서 (2) 정률 증발 단계를 수행한다. 정률 증발 단계는, (1) 예열 단계에 비하여 25℃ 내지 60℃, 30℃ 내지 55℃ 또는 35℃ 내지 50℃ 낮은 온도 범위에서 수행할 수 있다. 이와 같이 (1) 및 (2) 단계의 온도 범위를 조절함으로써 함침성 파라미터의 조절이 가능하다.Following the (1) preheating step, (2) the constant rate evaporation step is performed. The constant-rate evaporation step may be performed at a lower temperature range of 25°C to 60°C, 30°C to 55°C, or 35°C to 50°C compared to the (1) preheating step. In this way, by adjusting the temperature range of steps (1) and (2), it is possible to adjust the impregnation parameter.

상기 (2) 단계는, (1) 단계와 상기 범위의 온도 차이를 둔 상태에서 슬러리층 내의 용매가 충분히 제거될 수 있도록 수행할 수 있다.The step (2) may be performed so that the solvent in the slurry layer is sufficiently removed while the temperature difference between the step (1) and the above range is left.

예를 들면, 상기 (2) 단계는, 90℃ 내지 155℃ 또는 105℃ 내지 130℃의 범위 내의 어느 한 온도에서 수행될 수 있다. 이러한 (2) 단계는, 최초 슬러리 내의 용매의 양, 즉 (1) 단계에 적용되기 전의 용매의 양을 100 중량%라고 할 때에 잔류 용매의 양이 5 중량% 이하, 4 중량% 이하 또는 3 중량% 이하가 되도록 수행할 수 있다. 상기에서 잔류 용매의 양의 하한은 1 중량% 이상일 수 있다.For example, step (2) may be performed at any one temperature within the range of 90°C to 155°C or 105°C to 130°C. In this step (2), when the amount of solvent in the initial slurry, that is, the amount of solvent before being applied to step (1) is 100% by weight, the amount of residual solvent is 5% by weight or less, 4% by weight or less, or 3% by weight. It can be carried out so that it becomes less than %. In the above, the lower limit of the amount of the residual solvent may be 1% by weight or more.

상기 건조 과정에서는, 상기 (2) 단계에 이어서 (2) 단계를 거친 슬러리층이 형성된 집전체를 (3) 감률 증발 처리하는 단계를 추가로 수행할 수 있다.In the drying process, following the step (2), the current collector having the slurry layer formed thereon may be further subjected to a step of (3) evaporating the reduction rate.

상기 (3) 감률 증발 처리 단계는, 상기 (2) 단계를 거친 슬러리층이 형성된 집전체를 약 95℃ 내지 105℃ 또는 98℃ 내지 102℃의 범위 내의 어느 한 온도에서 유지하는 단계일 수 있다. 이러한 (3) 감률 증발 처리 단계는, 최초 슬러리 내의 용매의 양, 즉 (1) 단계에 적용되기 전의 용매의 양을 100 중량%라고 할 때에 잔류 용매의 양이 0.05 중량% 내지 0.8 중량% 정도가 되도록 수행될 수 있다.The (3) reduction rate evaporation treatment step may be a step of maintaining the current collector having the slurry layer formed thereon at any one temperature within the range of about 95°C to 105°C or 98°C to 102°C. In the (3) evaporation treatment step, when the amount of the solvent in the initial slurry, that is, the amount of the solvent before the step (1) is 100% by weight, the amount of the residual solvent is about 0.05% to 0.8% by weight. It can be done as much as possible.

상기 건조 단계는 (3) 단계에 이어서 (4) 잔류 용매 제거 단계를 추가로 수행할 수 있다. 상기 (4) 단계는 상기 (1) 내지 (3) 단계를 거친 후에도 잔존하는 용매를 제거하기 위해 수행될 수 있다.The drying step may be followed by step (3) followed by (4) removing residual solvent. The step (4) may be performed to remove the remaining solvent even after passing through the steps (1) to (3).

상기 (4) 단계는, 상기 (1) 예열 단계에 비하여 낮은 온도에서 수행될 수 있다. 예를 들면, 상기 (4) 단계는, 130℃ 내지 145℃의 범위 내에서 상기 (1) 단계에 비하여 낮은 온도에서 수행될 수 있다.The (4) step may be performed at a lower temperature than the (1) preheating step. For example, step (4) may be performed at a lower temperature than step (1) within a range of 130°C to 145°C.

이러한 (4) 단계는, 최초 슬러리 내의 용매의 양, 즉 (1) 단계에 적용되기 전의 용매의 양을 100 중량%라고 할 때에 잔류 용매의 양이 0.05 중량% 이하, 0.04 중량% 이하, 0.03 중량% 이하, 0.02 중량% 이하 또는 0.01 중량% 이하가 되도록 수행될 수 있다In step (4), when the amount of the solvent in the initial slurry, that is, the amount of the solvent before the step (1) is 100% by weight, the amount of residual solvent is 0.05% by weight or less, 0.04% by weight or less, and 0.03% by weight. % Or less, 0.02% by weight or less, or 0.01% by weight or less.

상기와 같은 각 건조 단계는, 예를 들면, 소정 간격으로 이격 배치되어 형성되어 있는 복수의 건조 구역을 포함하는 건조로에서 수행될 수 있다. 하나의 예시에서, 상기 단계는, 슬러리층이 형성된 집전체의 양면을 열풍 건조할 수 있는 열풍 생성부 및 6 개 내지 10 개의 건조 구역을 포함하는 건조로에서 수행될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.Each drying step as described above may be performed, for example, in a drying furnace including a plurality of drying zones formed by being spaced apart at predetermined intervals. In one example, the step may be performed in a drying furnace including a hot air generating unit capable of hot air drying both surfaces of a current collector on which a slurry layer is formed and 6 to 10 drying zones, but is not limited thereto.

상기 (1) 내지 (4) 단계에 이어서 감온 단계가 수행될 수 있다. 예를 들면, 상기 (4) 단계에 이어서 상기 (4) 단계에 비하여 50℃ 내지 100℃ 낮은 온도로 감온하는 단계를 더 수행할 수 있다. 이러한 단계는, 상기 건조 단계에 이어서 급작스럽게 대기에 노출되는 경우 발생할 수 있는 전극의 구조적 변형을 방지하기 위해 수행될 수 있다. 상기 감온 단계는 예를 들면, (4) 단계를 거친 전극을 30℃ 내지 60℃의 범위 내의 어느 한 온도에서 목적하는 온도에 이를 때까지 유지하여 수행할 수 있다. Following the steps (1) to (4), a temperature reduction step may be performed. For example, following the step (4), a step of reducing the temperature to a temperature lower than that of the step (4) may be performed at 50°C to 100°C. This step may be performed in order to prevent structural deformation of the electrode that may occur when the electrode is suddenly exposed to the atmosphere following the drying step. The temperature reduction step may be performed by maintaining the electrode that has passed through step (4) at any one temperature within the range of 30°C to 60°C until the desired temperature is reached.

본 출원의 전극의 제조 방법은, 상기 건조 공정에 이어서 압연 공정을 추가로 수행할 수 있다. 이러한 압연 공정은 전극 제조 분야에서 일반적으로 적용되는 조건 하에서 수행될 수 있다.In the method of manufacturing an electrode of the present application, a rolling process may be additionally performed following the drying process. This rolling process can be carried out under conditions generally applied in the field of electrode manufacturing.

본 출원은 또한, 상기와 같은 전극을 포함하는 전지에 관한 것이다. 상기 전지는 예를 들면 2차 전지, 구체적으로 리튬 2차 전지일 수 있다. 상기 전지의 구체적인 구조 및 상기 전극을 제외한 다른 구성은 특별히 제한되지 않고, 전지 등에 대하여 공지된 다양한 구성이 제한 없이 선택되어 사용될 수 있다.The present application also relates to a battery including the electrode as described above. The battery may be, for example, a secondary battery, specifically a lithium secondary battery. The specific structure of the battery and other configurations other than the electrode are not particularly limited, and various known configurations for the battery or the like may be selected and used without limitation.

본 출원에서는, 집전체와 활성층을 포함하는 구조에서 상기 양자간의 밀착성이 우수하고, 기타 전극에서 요구되는 성능도 탁월한 전극과 그러한 전극을 제조하는 방법을 제공할 수 있다.In the present application, it is possible to provide an electrode having excellent adhesion between the two in a structure including a current collector and an active layer and excellent in performance required by other electrodes, and a method of manufacturing such an electrode.

도 1은 예시적인 전극의 구조를 보여주는 도면이다.1 is a diagram showing the structure of an exemplary electrode.

이하 실시예 및 비교예를 통하여 상기 장치 및 방법을 상세히 설명하지만 상기 장치 및 방법의 범위가 하기 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.Hereinafter, the apparatus and method will be described in detail through Examples and Comparative Examples, but the scope of the apparatus and method is not limited by the following Examples.

1. 함침성 파라미터의 측정1. Measurement of impregnation parameters

함침성 파라미터는, 다음의 방식으로 측정하였다. 우선 실시예 또는 비교예에서 제조된 활성층 전구체를 포함하는 전극(압연 공정 전)을 가로의 길이가 1 cm이고, 세로의 길이가 4 cm가 되도록 재단하였다. 이어서 상기 전극의 활성층 전구체의 표면에 프로필렌 카보네이트액을 약 0.3 μL를 적하시키고, Drop Shape Analysis System(KRUSS, DSA100)을 사용하여 함침성 파라미터를 확인하였다. 구체적으로 상기 프로필렌 카보네이트의 적하와 동시에 상기 Drop Shape Analysis System을 사용하여 프로필렌 카보네이트 액적(PC drop) 동영상의 녹화를 진행하여, 시간의 변화에 따른 접촉각(Contact angle), 접촉 면적 및 액적의 부피의 변화를 측정하였다. 이러한 측정은 상기 액적이 완전하게 함침 또는 증발하여 Drop Shape Analysis System으로 상기 액적을 관측하기 어려워질 때까지 수행하였다. 이어서 상기 관측 결과에 기초하여 시간의 변화에 따른 액적의 부피와 접촉 면적으로부터 시간에 따른 변화 그래프(x축은 시간, y축은 액적 부피/접촉 면적)를 Washburn’ equation에 따라 fitting하고, 그 그래프의 기울기(함침성 파라미터: f)를 상기 함침성 파라미터로 지정할 있다.The impregnation parameter was measured in the following manner. First, the electrode (before the rolling process) including the active layer precursor prepared in Example or Comparative Example was cut to have a horizontal length of 1 cm and a vertical length of 4 cm. Then, about 0.3 μL of propylene carbonate solution was added dropwise to the surface of the active layer precursor of the electrode, and the impregnation parameter was confirmed using a Drop Shape Analysis System (KRUSS, DSA100). Specifically, the propylene carbonate droplet (PC drop) video is recorded using the Drop Shape Analysis System at the same time as the propylene carbonate is dropped, and the contact angle, the contact area, and the volume of the droplet are changed according to time. Was measured. This measurement was performed until the droplet was completely impregnated or evaporated to make it difficult to observe the droplet with the Drop Shape Analysis System. Then, based on the observation result, a graph of change over time (x-axis is time, y-axis is droplet volume/contact area) from the droplet volume and contact area over time is fitted according to the Washburn' equation, and the slope of the graph (Improvability parameter: f) can be designated as the impregnation parameter.

2. 박리력 평가 방식2. Peel force evaluation method

가로, 세로 및 두께가 각각 26 mm, 76 mm 및 1 mm인 슬라이드 글라스에 양면 테이프를 사용하여 전극을 부착한다. 상기에서 전극은, 활성층 또는 활성층 전구체가 상기 양면 테이프에 부착되도록 슬라이드 글라스에 부착하였다. 상기 부착 시의 전극은, 가로의 길이가 15 mm이고, 세로의 길이가 150 mm가 되도록 재단한 후에 부착하였다. 이어서 물성 분석기(Texture analyzer, TA)를 이용하여 180도의 박리 각도와 0.3m/min의 박리 속도로 상기 전극을 박리하면서, 전극의 집전체와 활성층(또는 활성층 전구체)간의 박리력의 평가하였다. 평가 시에 동일 시료(재단된 전극)를 3개 준비하여, 각각 박리력을 측정하고, 그 평균치를 하기에 기재하였다.The electrodes are attached to slide glass having a width of 26 mm, 76 mm and 1 mm thickness, respectively, using double-sided tape. In the above, the electrode was attached to the slide glass so that the active layer or the active layer precursor was attached to the double-sided tape. The electrode at the time of attachment was cut to have a horizontal length of 15 mm and a vertical length of 150 mm, and then attached. Subsequently, the electrode was peeled at a peeling angle of 180 degrees and a peeling rate of 0.3 m/min using a texture analyzer (TA), and the peeling force between the current collector of the electrode and the active layer (or active layer precursor) was evaluated. At the time of evaluation, three identical samples (cut electrodes) were prepared, the peel force was measured, and the average value was described below.

실시예 1Example 1

슬러리의 제조Preparation of slurry

바인더로서 PVDF(poly(vinylidene fluoride)), 도전제(Denka Black) 및 활물질(LiNi0.4Mn1.6O4)을 91.5:4.3:4.2(바인더:도전재:활물질)의 혼합물에 총 고형분 함량이 약 68% 정도가 되도록 N-메틸피롤리돈(NMP) 용매를 투입하여 활성층 형성용 슬러리를 제조하였다. 상기 슬러리는, 교반 용기에 상기 바인더, 도전재 및 활물질을 투입하고, 플래너터리 믹서를 이용하여 약 45℃ 내지 50℃의 범위 내의 온도에서 교반하여 제조하였다. 슬러리의 상태를 육안으로 확인 한 후, 코팅이 가능한 점도가 되도록 N-메틸피롤리돈(NMP)을 소량씩 투입하고 교반하기를 반복하여 활성층 형성용 조성물을 제조한다.As a binder, PVDF (poly(vinylidene fluoride)), conductive agent (Denka Black), and active material (LiNi0.4Mn1.6O4) are mixed with 91.5:4.3:4.2 (binder: conductive material: active material) with a total solid content of about 68% N-methylpyrrolidone (NMP) solvent was added to the degree to prepare a slurry for forming an active layer. The slurry was prepared by adding the binder, the conductive material, and the active material to a stirring vessel, and stirring at a temperature in the range of about 45°C to 50°C using a planetary mixer. After visually checking the state of the slurry, a small amount of N-methylpyrrolidone (NMP) is added to a viscosity that can be coated, and stirring is repeated to prepare a composition for forming an active layer.

전극의 제조Manufacture of electrodes

상기 슬러리를 콤마 코터를 이용하여 알루미늄 집전체 호일 위에 약 37 m/min의 코팅 속도로 도포한다. 계속해서, 10개의 건조 구역을 포함하고 전극의 상 하부를 열풍 건조할 수 있는 열풍 생성부를 포함하는 건조로에서, 순차적으로 예열 공정(제 1구역, 약 150℃ 내지 180℃, 풍량 1,200 rpm 내지 1,600rpm), 정률 증발 공정(제 2 구역 내지 제 제 5 구역, 약 105℃ 내지 130℃, 풍량 1,200 rpm 내지 1,600rpm) 감률 증발 공정(제 6 및 제 7 구역, 약 약 90℃ 내지 105℃, 풍량 500 rpm 내지 1,000 rpm) 및 잔류 용매 제거 공정(제 8 및 9 구역, 약 약 130℃ 내지 145℃℃, 풍량 500 rpm 내지 1,000 rpm )을 실시한다. 잔류 용매 제거 공정 후, 약 40℃ 내지 60℃의 온도 범위에서 감온하는 공정(제 10 구역)을 수행하여, 집전체 상에 형성된 활성층 전구체를 포함하는 전극을 제조하였다. 이어서 상기 전극을 압연하여 활성층을 포함하는 전극을 제조하였다.The slurry is coated on an aluminum current collector foil at a coating speed of about 37 m/min using a comma coater. Subsequently, in a drying furnace including 10 drying zones and a hot air generating unit capable of hot air drying the upper and lower electrodes, a preheating process sequentially (the first zone, about 150°C to 180°C, air volume 1,200 rpm to 1,600 rpm) ), constant rate evaporation process (second to fifth zones, about 105°C to 130°C, air volume 1,200 rpm to 1,600 rpm) lapse rate evaporation process (6th and 7th zones, about 90°C to 105°C, air volume 500 rpm to 1,000 rpm) and the residual solvent removal process (zones 8 and 9, about 130°C to 145°C, air volume 500 rpm to 1,000 rpm). After the residual solvent removal process, a process of reducing the temperature in a temperature range of about 40°C to 60°C (10th zone) was performed to prepare an electrode including an active layer precursor formed on the current collector. Subsequently, the electrode was rolled to prepare an electrode including an active layer.

비교예 1.Comparative Example 1.

슬러리의 제조 시에 교반 온도를 약 59℃로 조절하고, 슬러리의 코팅 시에 코팅 속도를 약 10 m/min로 하며, 건조 공정을 온도가 약 120℃로 일정하게 유지된 오븐 내에서 수행한 것을 제외하면 실시예 1과 동일하게 전극을 제조하였다.When the slurry is prepared, the stirring temperature is adjusted to about 59°C, the coating speed is about 10 m/min when the slurry is coated, and the drying process is performed in an oven where the temperature is kept constant at about 120°C. Except for, an electrode was manufactured in the same manner as in Example 1.

비교예 2.Comparative Example 2.

슬러리의 제조 시에 교반 온도를 약 51℃로 조절하고, 슬러리의 코팅 시에 코팅 속도를 약 10 m/min로 하며, 건조 공정을 온도가 약 120℃로 일정하게 유지된 오븐 내에서 수행한 것을 제외하면 실시예 1과 동일하게 전극을 제조하였다.When the slurry is prepared, the stirring temperature is adjusted to about 51°C, the coating speed is about 10 m/min when the slurry is coated, and the drying process is performed in an oven where the temperature is kept constant at about 120°C. Except for, an electrode was manufactured in the same manner as in Example 1.

비교예 3.Comparative Example 3.

슬러리의 제조 시에 교반 온도를 약 51℃로 조절하고, 슬러리의 코팅 시에 코팅 속도를 약 10 m/min로 하며, 건조 공정을 온도가 약 140℃로 일정하게 유지된 오븐 내에서 수행한 것을 제외하면 실시예 1과 동일하게 전극을 제조하였다.When the slurry is prepared, the stirring temperature is adjusted to about 51°C, the coating speed is about 10 m/min when the slurry is coated, and the drying process is performed in an oven where the temperature is kept constant at about 140°C. Except for, an electrode was manufactured in the same manner as in Example 1.

비교예 4.Comparative Example 4.

슬러리의 제조 시에 교반 온도를 약 51℃로 조절하고, 슬러리의 코팅 시에 코팅 속도를 약 10 m/min로 하며, 건조 공정을 온도가 약 160℃로 일정하게 유지된 오븐 내에서 수행한 것을 제외하면 실시예 1과 동일하게 전극을 제조하였다.When preparing the slurry, the agitation temperature was adjusted to about 51°C, the coating speed was about 10 m/min when the slurry was coated, and the drying process was performed in an oven where the temperature was kept constant at about 160°C. Except for, an electrode was manufactured in the same manner as in Example 1.

실시예 및 비교예의 전극의 함침성 파라미터, 압연 전후의 박리력을 정리하여 하기 표 1에 기재하였다.The impregnation parameters of the electrodes of Examples and Comparative Examples, and the peeling force before and after rolling are summarized in Table 1 below.

함침성 파라미터(f)Impregnability parameter (f) 압연전 박리력Peel force before rolling 압연후 박리력Peeling force after rolling 실시예1Example 1 0.02850.0285 43.9 gf/15mm43.9 gf/15mm 47.2 gf/15mm47.2 gf/15mm 비교예1Comparative Example 1 0.04540.0454 24.3 gf/15mm24.3 gf/15mm 24.8 gf/15mm24.8 gf/15mm 비교예2Comparative Example 2 0.06860.0686 31.3 gf/15mm31.3 gf/15mm 35.6 gf/15mm35.6 gf/15mm 비교예3Comparative Example 3 0.07290.0729 32.3 gf/15mm32.3 gf/15mm 38.2 gf/15mm38.2 gf/15mm 비교예4Comparative Example 4 0.06610.0661 27.1 gf/15mm27.1 gf/15mm 31.8 gf/15mm31.8 gf/15mm

100: 집전체
200: 활성층
100: current collector
200: active layer

Claims (15)

삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 집전체상에 활성층 전구체를 형성하는 단계; 상기 집전체상에 형성된 활성층 전구체에 대해서 하기 수식 1에 의해 규정되는 함침성 파라미터(f)를 확인하는 단계; 상기 함침성 파라미터(f)가 0.035 이하인 활성층 전구체를 압연하는 단계를 포함하는 전극의 제조 방법:
[수식 1]
V/Area = A + f×t0.5
수식 1에서 f는 함침성 파라미터(f)이며, V/Area는 상기 활성층 전구체상에서의 프로필렌 카보네이트 액적(drop)의 시간에 따른 부피 변화(V) 및 접촉 면적의 변화(Area)의 비율이고, t는 상기 프로필렌 카보네이트 액적이 최초 부피 대비 60% 함침되기 까지는 시간의 변화이고, A는 상수이 고, 상기 함침성 파라미터(f)는, 상기 수식 1의 V/Area의 시간에 따른 변화 그래프를 상기 V/Area를 y축으로 하고, 상기 시간을 x축으로 하여 Washburn's equation에 따라 피팅하고, 상기 그래프의 기울기로 지정한 다.
Forming an active layer precursor on a current collector; Confirming an impregnation parameter (f) defined by Equation 1 below with respect to the active layer precursor formed on the current collector; The method of manufacturing an electrode comprising the step of rolling an active layer precursor having the impregnation parameter (f) of 0.035 or less:
[Equation 1]
V/Area = A + f×t0.5
In Equation 1, f is the impregnation parameter (f), and V/Area is the ratio of the volume change (V) and the contact area change (Area) over time of the propylene carbonate droplets on the active layer precursor, and t Is the change in time until the propylene carbonate droplet is impregnated by 60% of the initial volume, A is a constant , and the impregnation parameter (f) is the change graph of V/Area of Equation 1 over time. With the area as the y-axis and the time as the x-axis, fitting according to Washburn's equation, and designated as the slope of the graph .
제 8 항에 있어서, 활성층 전구체를 형성하는 단계는, (1) 슬러리층이 형성된 집전체를 150℃ 내지 180℃의 범위 내의 온도에서 예열 처리하는 단계 및 (2) 예열 처리 후에 상기 예열 처리 온도에 비하여 25℃ 내지 60℃ 낮은 온도에서 상기 슬러리층이 형성된 집전체를 열처리하는 단계를 포함하는 전극의 제조 방법.The method of claim 8, wherein the forming of the active layer precursor comprises: (1) preheating the current collector on which the slurry layer is formed at a temperature in the range of 150°C to 180°C, and (2) the preheating temperature after the preheating treatment. A method of manufacturing an electrode comprising the step of heat-treating the current collector on which the slurry layer is formed at a temperature lower than that of 25°C to 60°C. 제 9 항에 있어서, (1) 예열 처리 단계는, 슬러리층 내의 용매가 10중량% 이하로 감소할 때까지 수행하는 전극의 제조 방법.The method of manufacturing an electrode according to claim 9, wherein the (1) preheat treatment step is performed until the solvent in the slurry layer decreases to 10% by weight or less. 제 9 항에 있어서, (2) 단계는, 90℃ 내지 155℃의 범위 내의 어느 한 온도에서 수행하는 전극의 제조 방법.The method of claim 9, wherein step (2) is performed at any one temperature in the range of 90°C to 155°C. 제 9 항에 있어서, (2) 단계는, (1) 예열 처리 전의 슬러리 내의 용매의 양을 100 중량%라고 할 때에 잔류 용매의 양이 5 중량% 이하가 되도록 수행하는 전극의 제조 방법.The method of manufacturing an electrode according to claim 9, wherein step (2) is performed so that the amount of residual solvent is 5% by weight or less when the amount of the solvent in the slurry before (1) preheating treatment is 100% by weight. 제 9 항에 있어서, (2) 단계에 이어서 (2) 단계를 거친 슬러리층이 형성된 집전체를 (3) 감률 증발 처리하는 단계를 추가로 수행하는 전극의 제조 방법.10. The method of claim 9, further comprising the step of (3) evaporating the reduction rate on the current collector having the slurry layer formed thereon following step (2). 제 13 항에 있어서, (3) 단계에 이어서 (4) 잔류 용매 제거 단계를 추가로 수행하는 전극의 제조 방법.14. The method of claim 13, further comprising (4) removing residual solvent following step (3). 제 8 항에 있어서, 수식 1에 의해 규정되는 함침성 파라미터(f)가 0.03 이하인 활성층 전구체를 압연하는 전극의 제조 방법.The method for manufacturing an electrode according to claim 8, wherein the active layer precursor is rolled with an impregnating parameter (f) of 0.03 or less specified by Equation 1 .
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