KR102191617B1 - Silicone Electrode Binder - Google Patents

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Abstract

본 출원은, 바인더에 대한 것이다. 본 출원에서는 실리콘 계열의 음극의 제조에 적용되어 반복되는 충반전에 의한 수축 및 팽창에 잘 대응할 수 있고, 활물질간의 결착력 및 집전체에 대한 접착력이 우수한 바인더, 그를 포함하는 활물질 조성물, 전극 및 이차전지를 제공할 수 있다.This application relates to a binder. In the present application, a binder that is applied to the manufacture of a silicon-based negative electrode and can respond well to contraction and expansion due to repeated charging and recharging, and has excellent binding strength between active materials and adhesion to the current collector, active material composition including the same, electrode and secondary battery Can provide.

Description

실리콘 전극 바인더{Silicone Electrode Binder}Silicon electrode binder {Silicone Electrode Binder}

본 출원은, 실리콘 전극 바인더에 대한 것이다.This application relates to a silicon electrode binder.

리튬이온 이차전지 등의 이차전지는 소형이면서 경량으로 제작할 수 있으며, 에너지 밀도가 높고, 반복 충방전이 가능하여 다양하게 사용되고 있으며, 이차전지를 보다 고성능화하기 위한 연구도 진행되고 있다.Secondary batteries such as lithium-ion secondary batteries can be manufactured in a small size and light weight, have high energy density, and are capable of repetitive charging and discharging, so they are used in various ways, and research is also being conducted to improve the performance of secondary batteries.

예를 들어, 음극 활물질로서 실리콘 음극 활물질을 채용하여 용량을 높이는 것에 대한 시도가 있다.For example, there is an attempt to increase the capacity by employing a silicon negative active material as a negative electrode active material.

실리콘 계열의 활물질은 높은 이론 용량을 가지지만, 충방전 시에 크게 팽창과 수축을 반복하며, 이에 의해 경시적으로 활물질이 열화하고, 극판 구조가 파괴되며, 전극 내의 도전 패스(path)가 손상되는 문제점이 있다.Although the silicon-based active material has a high theoretical capacity, it greatly expands and contracts during charging and discharging, thereby deteriorating the active material over time, destroying the electrode plate structure, and damaging the conductive path within the electrode. There is a problem.

본 출원은, 실리콘 음극 바인더에 대한 것이다. 본 출원에서는 실리콘 계열의 음극의 제조에 적용되어 반복되는 충반전에 의한 수축 및 팽창에 잘 대응할 수 있고, 활물질간의 결착력 및 집전체에 대한 접착력이 우수한 바인더를 제공할 수 있다.This application relates to a silicon negative electrode binder. In the present application, since it is applied to the manufacture of a silicon-based negative electrode, it is possible to provide a binder that can respond well to shrinkage and expansion due to repeated charging and discharging, and has excellent binding strength between active materials and adhesion to a current collector.

본 출원은 실리콘 음극 바인더에 대한 것이다. 용어 실리콘 음극 바인더는 실리콘 계열의 음극의 제작에 사용되는 바인더를 의미한다.The present application relates to a silicon negative electrode binder. The term silicon anode binder refers to a binder used to manufacture a silicon-based anode.

본 출원의 상기 바인더는 구배 공중합체(gradient polymer)를 포함한다. 구배 공중합체는, 2종 이상의 단량체 단위를 포함하고, 공중합체의 사슬을 따라서 하나의 단량체종(monomer species)이 우세한 단량체 단위 조성(monomer unit composition)에서 다른 단량체종이 우수헨 단량체 단위 조성으로의 점진적 변화(gradual change)를 보이는 공중합체를 의미한다. 구배 공중합체는, 상기 단량체 단위 조성의 변화가 급작스럽게 발생하는 블록 공중합체나 연속적인 단량체 단위 조성의 변화를 보이지 않는 랜덤 공중합체와는 구별된다.The binder of the present application includes a gradient polymer. The gradient copolymer contains two or more types of monomer units, and a gradation from a monomer unit composition in which one monomer species predominates along the chain of the copolymer to a monomer unit composition superior in another monomer species. It means a copolymer showing gradual change. The gradient copolymer is distinguished from a block copolymer in which a change in the composition of the monomer unit occurs abruptly or a random copolymer in which the composition of a continuous monomer unit does not change.

본 명세서에서 용어 단위는, 어떤 단량체가 중합 반응을 거쳐서 고분자의 주쇄 또는 측쇄를 형성하고 있는 상태를 의미한다.In the present specification, the term unit refers to a state in which a certain monomer forms a main chain or side chain of a polymer through a polymerization reaction.

본 출원에서는 상기와 같은 특성의 구배 공중합체를 소정 단량체들을 사용하여 구성함으로써, 이차 전지의 충반전에 따른 반복된 수축 및 팽창에 효과적으로 대응하고, 활물질간의 결착력과 집전체에 대한 우수한 접착력을 확보할 수 있는 바인더를 제공할 수 있다.In the present application, by configuring the gradient copolymer having the above characteristics using predetermined monomers, it effectively responds to repeated contraction and expansion due to charging and discharging of the secondary battery, and secures the binding force between active materials and excellent adhesion to the current collector. It can provide a binder that can be.

상기와 같은 구배 공중합체는 적절한 처리에 의해 미셀(micelle) 구조를 형성할 수 있으며, 이에 의해 상기 언급된 효과를 나타낼 수 있다.The gradient copolymer as described above may form a micelle structure by an appropriate treatment, thereby exhibiting the above-mentioned effects.

상기 구배 공중합체는, 단일 고분자의 수용해도가 20% 이상인 제 1 단량체 단위와 단일 고분자의 수용해도가 15% 이하인 제 2 단량체 단위를 적어도 포함할 수 있다.The gradient copolymer may include at least a first monomer unit having a water solubility of 20% or more of a single polymer and a second monomer unit having a water solubility of 15% or less of the single polymer.

본 출원에서 용어 단일 고분자의 수용해도는, 어떤 단량체를 사용하여 제조한 단일 고분자(homopolymer)의 수용해도를 의미하고, 이는 실시예에서 제시된 방식으로 측정한다.In the present application, the term water solubility of a single polymer means the water solubility of a homopolymer prepared using a certain monomer, which is measured in the manner presented in Examples.

또한, 본 명세서에서 어떤 물성을 기술함에 있어서, 측정 온도가 해당 물성에 영향을 미치는 경우에 특별히 달리 규정하지 않는 한, 해당 물성은 상온에서 측정한 물성이다. 용어 상온은, 가온 또는 감온되지 않은 자연 그대로의 온도이고, 예를 들면, 10℃ 내지 30℃의 범위 내의 어느 한 온도, 약 23℃ 또는 약 25℃ 정도의 온도이다.In addition, in describing certain physical properties in the present specification, when the measurement temperature affects the corresponding physical properties, the corresponding physical properties are those measured at room temperature unless otherwise specified. The term room temperature is a natural temperature that is not heated or reduced, for example, any one temperature within the range of 10°C to 30°C, about 23°C or about 25°C.

본 출원의 구배 공중합체는 상기와 같이 수용해도가 서로 다른 2종의 단량체 단위를 포함하고, 공중합체의 사슬을 따라서 상기 2종의 단량체 단위 중에서 어느 하나의 단량체 단위가 우세한 단량체 단위 조성에서 다른 단량체 단위가 우수한 단량체 단위 조성으로의 점진적 변화를 나타낸다. The gradient copolymer of the present application includes two kinds of monomer units having different water solubility as described above, and one of the two kinds of monomer units along the chain of the copolymer is different in the monomer unit composition. The unit represents a gradual change to the composition of a superior monomer unit.

이와 같은 형태를 채용함으로써 본 출원의 목적에 적합한 구조를 나타내는 공중합체를 형성할 수 있다. By employing such a form, a copolymer having a structure suitable for the purpose of the present application can be formed.

하나의 예시에서 상기 제 1 단량체 단위의 단일 고분자(homopolymer)의 수용해도는 약 50% 이상, 약 55% 이상, 약 60% 이상, 약 65% 이상, 약 70% 이상, 약 75% 이상, 약 80% 이상, 약 85% 이상, 약 90% 이상 또는 약 95% 이상 정도일 수 있다. 상기 제 1 단량체 단위의 단일 고분자의 수용해도는, 다른 예시에서 약 100% 정도일 수 있다. In one example, the water solubility of the single polymer of the first monomer unit is about 50% or more, about 55% or more, about 60% or more, about 65% or more, about 70% or more, about 75% or more, about It may be about 80% or more, about 85% or more, about 90% or more, or about 95% or more. The water solubility of the single polymer of the first monomer unit may be about 100% in another example.

또한, 상기 제 2 단량체 단위의 단일 고분자의 수용해도는 약 40% 이하, 약 35% 이하, 약 30% 이하, 약 25% 이하, 약 20% 이하 또는 약 15% 이하 정도일 수 있다. 상기 제 2 단량체의 단일 고분자의 수용해도는 다른 예시에서 약 0.5% 이상, 약 1% 이상, 약 1.5% 이상, 약 2% 이상, 약 2.5% 이상, 약 3% 이상, 약 3.5% 이상, 약 4% 이상, 약 4.5% 이상, 약 5% 이상, 약 5.5% 이상, 약 6% 이상, 약 6.5% 이상, 약 7% 이상, 약 7.5% 이상, 약 8% 이상, 약 8.5% 이상, 약 9% 이상 또는 약 9.5% 이상 정도일 수 있다.In addition, the water solubility of the single polymer of the second monomer unit may be about 40% or less, about 35% or less, about 30% or less, about 25% or less, about 20% or less, or about 15% or less. In another example, the water solubility of the single polymer of the second monomer is about 0.5% or more, about 1% or more, about 1.5% or more, about 2% or more, about 2.5% or more, about 3% or more, about 3.5% or more, about 4% or more, about 4.5% or more, about 5% or more, about 5.5% or more, about 6% or more, about 6.5% or more, about 7% or more, about 7.5% or more, about 8% or more, about 8.5% or more, about It may be about 9% or more or about 9.5% or more.

상기 수용해도는, 후술하는 실시예에 개시된 방식으로 측정한다.The water solubility is measured by the method disclosed in Examples to be described later.

본 출원에서 구배 공중합체를 형성하기 위해서 상기 제 1 단량체 단위를 형성하는 제 1 단량체 또는 그 전구체와 상기 제 2 단량체 단위를 형성하는 제 2 단량체 또는 그 전구체의 반응성비(Reactivity Ratio)의 관계가 제어될 수 있다. 상기에서 단량체의 전구체는, 제 1 및/또는 제 2 단량체 단위를 형성하기 위해서 제 1 및/또는 제 2 단량체를 그대로 사용하는 경우 외에 보호기가 존재하는 단량체를 적용한 경우에 그 보호기가 존재하는 단량체를 의미한다.In the present application, in order to form a gradient copolymer, the relationship between the first monomer or precursor forming the first monomer unit and the second monomer forming the second monomer unit or the precursor is controlled. Can be. In the above, the precursor of the monomer is a monomer having a protecting group when a monomer having a protecting group is applied in addition to the case of using the first and/or second monomer as it is to form the first and/or second monomer unit. it means.

또한, 상기에서 구배 중합체를 형성하기 위해 제어되는 반응성비(Reactivity Ratio)는, Mayo-Lewis식(May-Lewis Equation)에 의해 정해지는 값이고, 상기 제 1 단량체 단위를 형성하는 제 1 단량체 또는 그 전구체의 반응성비는, 상기 제 1 단량체 또는 그 전구체의 상기 제 2 단량체 또는 그 전구체와의 관계에서 정해지는 반응성비이고, 상기 제 2 단량체 단위를 형성하는 제 2 단량체 또는 그 전구체의 반응성비는, 상기 제 2 단량체 또는 그 전구체의 상기 제 1 단량체 또는 그 전구체와의 관계에서 정해지는 반응성비이다.In addition, the reactivity ratio controlled to form the gradient polymer in the above is a value determined by the Mayo-Lewis equation (May-Lewis Equation), and the first monomer forming the first monomer unit or its The reactivity ratio of the precursor is a reactivity ratio determined in relation to the first monomer or the second monomer or the precursor thereof, and the reactivity ratio of the second monomer or the precursor forming the second monomer unit is, It is a reactivity ratio determined in the relationship between the second monomer or its precursor and the first monomer or its precursor.

구배 중합체의 형성을 위해서 상기 제 1 단량체 또는 그 전구체의 반응성비(r1)와 상기 제 2 단량체 또는 그 전구체의 반응성비(r2)는 r1 > 1 > r2의 관계를 만족할 수 있다. In order to form a gradient polymer, a reactivity ratio (r1) of the first monomer or a precursor thereof and a reactivity ratio (r2) of the second monomer or a precursor thereof may satisfy a relationship of r1> 1> r2.

상기와 같은 반응성비의 관계를 만족하는 단량체 또는 그 전구체들은 중합시의 단량체의 소모 속도 및 kinetics 등에 의해 구배 중합체를 형성하는 것으로 알려져 있다.It is known that the monomers or their precursors satisfying the relationship of the reactivity ratio as described above form a gradient polymer due to the consumption rate and kinetics of the monomer during polymerization.

상기 반응성비의 구체적인 수치는 상기 관계를 만족하는 한 특별히 제한되지 않고, 예를 들면, 상기 반응성비의 비율(r1/r2)은 약 1.5 이상, 약 2 이상, 약 2.5 이상, 약 3 이상 또는 약 3.5 이상 정도일 수 있고, 상기 비율(r1/r2)은, 예를 들면, 약 10 이하, 9 이하, 8 이하, 7 이하, 6 이하 또는 5 이하일 수 있다.The specific value of the reactivity ratio is not particularly limited as long as the relationship is satisfied, and for example, the ratio of the reactivity ratio (r1/r2) is about 1.5 or more, about 2 or more, about 2.5 or more, about 3 or more, or about It may be about 3.5 or more, and the ratio (r1/r2) may be, for example, about 10 or less, 9 or less, 8 or less, 7 or less, 6 or less, or 5 or less.

본 명세서에서 상기 단일 고분자의 「유리전이온도」는, 해당 단량체만으로 제조된 중합체로 측정되거나, 그 단량체 조성에 의해서 계산되는 유리전이온도일 수 있다. 제 1 단량체의 단일 고분자의 유리전이온도는, 예를 들면, 85℃ 이상, 90℃ 이상, 95℃ 이상 또는 100℃ 이상일 수도 있다. 제 1 단량체의 단일 고분자의 유리전이온도의 상한은 특별히 제한되지 않지만, 예를 들면 상기 유리전이온도는, 200℃ 이하, 190℃ 이하, 180℃ 이하, 170℃ 이하, 160℃ 이하, 150℃ 이하, 140℃ 이하, 130℃ 이하, 120℃ 이하 또는 110℃ 이하 정도일 수 있다. 제 2 단량체의 단일 고분자의 유리전이온도는, 예를 들면, 75℃ 이하, 70℃ 이하, 65℃ 이하, 60℃ 이하, 55℃ 이하, 50℃ 이하, 45℃ 이하, 40℃ 이하, 35℃ 이하, 30℃ 이하, 25℃ 이하, 20℃ 이하, 15℃ 이하, 10℃ 이하, 5℃ 이하, 0℃ 이하, -5℃ 이하, -10℃ 이하, -15℃ 이하, -20℃ 이하, -25℃ 이하, -30℃ 이하, -35℃ 이하, -40℃ 이하, -45℃ 이하, -50℃ 이하 또는 -55℃ 이하일 수 있다. 제 2 단량체의 단일 고분자의 유리전이온도의 하한은 특별히 제한되지 않고, 예를 들면 상기 유리전이온도는 약 -200℃ 이상, -190℃ 이상, -180℃ 이상, -170℃ 이상, -160℃ 이상, -150℃ 이상, -140℃ 이상, -130℃ 이상, -120℃ 이상, -110℃ 이상, -100℃ 이상, -90℃ 이상, -80℃ 이상 또는 -70℃ 이상일 수 있다.In the present specification, the "glass transition temperature" of the single polymer may be measured as a polymer made of only a corresponding monomer, or may be a glass transition temperature calculated based on the monomer composition. The glass transition temperature of the single polymer of the first monomer may be, for example, 85°C or higher, 90°C or higher, 95°C or higher, or 100°C or higher. The upper limit of the glass transition temperature of the single polymer of the first monomer is not particularly limited, for example, the glass transition temperature is 200°C or less, 190°C or less, 180°C or less, 170°C or less, 160°C or less, 150°C or less. , 140°C or less, 130°C or less, 120°C or less, or 110°C or less. The glass transition temperature of the single polymer of the second monomer is, for example, 75℃ or less, 70℃ or less, 65℃ or less, 60℃ or less, 55℃ or less, 50℃ or less, 45℃ or less, 40℃ or less, 35℃ Or less, 30°C or less, 25°C or less, 20°C or less, 15°C or less, 10°C or less, 5°C or less, 0°C or less, -5°C or less, -10°C or less, -15°C or less, -20°C or less, It may be -25°C or less, -30°C or less, -35°C or less, -40°C or less, -45°C or less, -50°C or less, or -55°C or less. The lower limit of the glass transition temperature of the single polymer of the second monomer is not particularly limited, for example, the glass transition temperature is about -200°C or higher, -190°C or higher, -180°C or higher, -170°C or higher, -160°C It may be at least -150°C, -140°C or more, -130°C or more, -120°C or more, -110°C or more, -100°C or more, -90°C or more, -80°C or more, or -70°C or more.

유리전이온도가 상기 범위 내인 제 1 및 제 2 단량체 단위를 포함하는 구배 공중합체는, 적절한 강성과 탄성을 동시에 구현하는 적절한 미셀 구조를 형성할 수 있다.The gradient copolymer including the first and second monomer units having a glass transition temperature within the above range may form an appropriate micelle structure that simultaneously realizes appropriate rigidity and elasticity.

필요한 경우에 상기 구배 공중합체의 분자량 특성이나, 상기 제 1 및/또는 제 2 단량체 단위의 비율 등은 조절될 수 있다. If necessary, the molecular weight characteristics of the gradient copolymer or the ratio of the first and/or second monomer units may be adjusted.

예를 들면, 상기 구배 공중합체는, 수평균분자량(Mn: Number Average Molecular Weight)이 5만 내지 50만의 범위 내로 조절될 수 있다. 본 명세서에서 언급하는 수평균분자량은, 예를 들면 GPC(Gel Permeation Chromatograph)를 사용하여 측정할 수 있고, 본 명세서에서 특별히 달리 규정하지 않는 한, 공중합체의 분자량은 수평균분자량을 의미한다. For example, the gradient copolymer may have a Number Average Molecular Weight (Mn) of 50,000 to 500,000. The number average molecular weight mentioned in the present specification can be measured using, for example, GPC (Gel Permeation Chromatograph), and unless otherwise specified in the present specification, the molecular weight of the copolymer refers to the number average molecular weight.

구배 공중합체는 분자량 분포(PDI; Mw/Mn), 즉 중량평균분자량(Mw)과 수평균분자량(Mn)의 비율(Mw/Mn)이 1.5 내지 2.5 정도의 범위 내에 있을 수 있다. The gradient copolymer may have a molecular weight distribution (PDI; Mw/Mn), that is, a ratio (Mw/Mn) of a weight average molecular weight (Mw) and a number average molecular weight (Mn) in a range of about 1.5 to 2.5.

구배 공중합체 내에서 상기 제 1 단량체 단위의 전체 비율은, 목적하는 바인더의 강성 등을 고려하여 선택될 수 있다. 예를 들면, 구배 공중합체의 전체 중량을 기준으로 상기 제 1 단량체 단위의 비율은 약 10 내지 50 중량% 정도일 수 있다. 상기 비율은 다른 예시에서 약 15 중량% 이상, 20 중량% 이상, 25 중량% 이상 또는 30 중량% 이상 정도의 범위 내일 수 있다. The total ratio of the first monomer unit in the gradient copolymer may be selected in consideration of the rigidity of the desired binder. For example, the ratio of the first monomer unit may be about 10 to 50% by weight based on the total weight of the gradient copolymer. In another example, the ratio may be in the range of about 15% by weight or more, 20% by weight or more, 25% by weight or more, or 30% by weight or more.

상기 제 2 단량체 단위의 비율은 상기 제 1 단량체 단위 100 중량부 대비 100 내지 900 중량부의 비율로 포함될 수 있다. 상기 제 2 단량체 단위의 비율은 다른 예시에서 상기 제 1 단량체 단위 100 중량부 대비 110 중량부 이상이거나, 850 중량부 이하, 800 중량부 이하, 750 중량부 이하, 700 중량부 이하, 650 중량부 이하, 600 중량부 이하, 550 중량부 이하, 500 중량부 이하, 450 중량부 이하, 400 중량부 이하, 350 중량부 이하, 300 중량부 이하, 250 중량부 이하 또는 200 중량부 이하의 범위 내일 수 있다.The ratio of the second monomer unit may be included in a ratio of 100 to 900 parts by weight based on 100 parts by weight of the first monomer unit. In another example, the ratio of the second monomer unit is 110 parts by weight or more, 850 parts by weight or less, 800 parts by weight or less, 750 parts by weight or less, 700 parts by weight or less, 650 parts by weight or less with respect to 100 parts by weight of the first monomer unit. , 600 parts by weight or less, 550 parts by weight or less, 500 parts by weight or less, 450 parts by weight or less, 400 parts by weight or less, 350 parts by weight or less, 300 parts by weight or less, 250 parts by weight or less, or 200 parts by weight or less. .

이러한 비율 하에서 구배 공중합체는 적절한 강성과 탄성을 가지는 미셀 구조를 형성할 수 있다.Under this ratio, the gradient copolymer can form a micelle structure having appropriate stiffness and elasticity.

구배 공중합체는, 상기 제 1 및 제 2 단량체 단위만을 포함하거나, 필요한 경우에 상기 단위 외에 다른 단량체의 단위를 추가로 포함할 있다. 또한, 그 형태도 선형, 분지형 또는 성상형 등 다양한 형태일 수 있다.The gradient copolymer may include only the first and second monomer units, or, if necessary, further include units of other monomers in addition to the units. In addition, the shape may be in various shapes such as linear, branched, or constellation.

구배 공중합체는 아크릴계 공중합체일 수 있다. 용어 아크릴계 공중합체는 아크릴 단량체 단위를 주성분으로 포함하는 공중합체이다. 본 명세서에서 어떤 성분이 주성분으로 포함된다는 것은, 해당 성분의 중량 비율이 전체 중량을 기준으로 약 55 중량% 이상, 60 중량% 이상, 65 중량% 이상, 70 중량% 이상, 75 중량% 이상, 80 중량% 이상, 85 중량% 이상 또는 90 중량% 이상인 경우이다. 상기에서 주성분의 비율의 상한은 특별히 제한되지 않고, 약 100중량% 정도일 수 있다.The gradient copolymer may be an acrylic copolymer. The term acrylic copolymer is a copolymer containing an acrylic monomer unit as a main component. In the present specification, it means that a component is included as a main component, wherein the weight ratio of the component is about 55% by weight or more, 60% by weight or more, 65% by weight or more, 70% by weight or more, 75% by weight or more, 80 This is the case in which it is at least 85% by weight, or at least 90% by weight. In the above, the upper limit of the proportion of the main component is not particularly limited, and may be about 100% by weight.

용어 아크릴 단량체는 아크릴산, 메타크릴산 또는 그들의 유도체, 예를 들면, 아크릴산 에스테르 또는 메타크릴산 에스테르를 의미한다.The term acrylic monomer means acrylic acid, methacrylic acid or derivatives thereof, for example acrylic acid esters or methacrylic acid esters.

일 예시에서 상기 제 1 단량체 단위는, 카복실기를 가지는 단량체 단위일 수 있다. 전술한 것과 같이 상기 단위는 상기 구배 공중합체 내에서 약 10 내지 50 중량% 정도의 비율로 포함될 수 있다.In one example, the first monomer unit may be a monomer unit having a carboxyl group. As described above, the unit may be included in a proportion of about 10 to 50% by weight in the gradient copolymer.

상기 카복실기를 가지는 단량체로는, 특별한 제한 없이 공지의 성분이 사용될 수 있고, 예를 들면, (메타)아크릴산, 2-(메타)아크릴로일옥시 아세트산, 3-(메타)아크릴로일옥시 프로필산, 4-(메타)아크릴로일옥시 부틸산, 아크릴산 이중체, 이타콘산, 말레산 및 말레산 무수물 등을 사용할 수 있으나. 이에 제한되는 것은 아니다. 일 예시에서는 아크릴산을 적용할 수 있다.As the monomer having a carboxyl group, a known component may be used without particular limitation, and for example, (meth)acrylic acid, 2-(meth)acryloyloxy acetic acid, 3-(meth)acryloyloxy propyl acid , 4-(meth)acryloyloxy butyric acid, acrylic acid duplex, itaconic acid, maleic acid and maleic anhydride, etc. may be used. It is not limited thereto. In one example, acrylic acid may be applied.

일 예시에서 상기 제 2 단량체 단위는, 히드록시기, 헤테로고리 잔기 또는 우레이도기를 가지는 단량체 단위일 수 있다. 상기에서 헤테로고리 잔기의 예로는, 테트라히드로푸르푸릴기 등이 예시될 수 있다.In one example, the second monomer unit may be a monomer unit having a hydroxy group, a heterocyclic moiety, or a ureido group. Examples of the heterocyclic moiety in the above may include a tetrahydrofurfuryl group.

상기 단량체로는, 특별한 제한 없이 공지의 성분이 사용될 수 있고, 예를 들면, 2-히드록시에틸 (메타)아크릴레이트, 2-히드록시프로필 (메타)아크릴레이트, 4-히드록시부틸 (메타)아크릴레이트, 6-히드록시헥실 (메타)아크릴레이트 또는 8-히드록시옥틸 (메타)아크릴레이트 등의 히드록시알킬 (메타)아크릴레이트, 또는 2-히드록시폴리에틸렌글리콜 (메타)아크릴레이트 또는 2-히드록시폴리프로필렌글리콜 (메타)아크릴레이트 등의 히드록시폴리알킬렌글리콜 (메타)아크릴레이트 등의 히드록시기 함유 단량체, 테트라히드로푸르푸릴 (메타)아크릴레이트 등의 헤테로고리 잔기를 가지는 단량체; 또는 우레이도 (메타)아크릴레이트 등의 우레이도기 함유 단량체 등을 사용할 수 있으나. 이에 제한되는 것은 아니다. 일 예시에서는 2-히드록시에틸 아크릴레이트를 적용할 수 있다.As the monomer, a known component may be used without particular limitation, for example, 2-hydroxyethyl (meth)acrylate, 2-hydroxypropyl (meth)acrylate, 4-hydroxybutyl (meth) Hydroxyalkyl (meth)acrylate, such as acrylate, 6-hydroxyhexyl (meth)acrylate or 8-hydroxyoctyl (meth)acrylate, or 2-hydroxypolyethylene glycol (meth)acrylate or 2- Hydroxy group-containing monomers such as hydroxypolyalkylene glycol (meth)acrylate such as hydroxypolypropylene glycol (meth)acrylate, and monomers having heterocyclic residues such as tetrahydrofurfuryl (meth)acrylate; Alternatively, a ureido group-containing monomer such as ureido (meth)acrylate may be used. It is not limited thereto. In one example, 2-hydroxyethyl acrylate may be applied.

상기 구배 공중합체는 상기 제 1 및 제 2 단량체 단위에 추가로 필요한 경우에 다른 단량체의 단위를 포함할 수 있다. 이 때 적용될 수 있는 단량체는 특별히 제한되지 않는다. The gradient copolymer may include other monomer units when necessary in addition to the first and second monomer units. At this time, the monomer that can be applied is not particularly limited.

예를 들면, 상기 구배 공중합체는, 알킬 (메타)아크릴레이트 단위, 예를 들면, 탄소수가 1 내지 20, 탄소수 1 내지 16, 탄소수 1 내지 12, 탄소수 1 내지 8 또는 탄소수 1 내지 4의 알킬기를 가지는 알킬 (메타)아크릴레이트 단위 등이나, (메타)아크릴로니트릴, (메타)아크릴아미드, N-메틸 (메타)아크릴아미드, N-부톡시 메틸 (메타)아크릴아미드, N-비닐 피롤리돈 또는 N-비닐 카프로락탐 등과 같은 질소 함유 단량체 단위; 스티렌 또는 메틸 스티렌과 같은 스티렌계 단량체 단위; 글리시딜 (메타)아크릴레이트와 같은 글리시딜기 함유 단량체 단위; 또는 비닐 아세테이트와 같은 카르복실산 비닐 에스테르 단위 등이 예시될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.For example, the gradient copolymer is an alkyl (meth)acrylate unit, for example, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, 1 to 16 carbon atoms, 1 to 12 carbon atoms, 1 to 8 carbon atoms, or 1 to 4 carbon atoms. Branches are alkyl (meth)acrylate units, etc., or (meth)acrylonitrile, (meth)acrylamide, N-methyl (meth)acrylamide, N-butoxymethyl (meth)acrylamide, N-vinyl pyrrolidone Or nitrogen-containing monomer units such as N-vinyl caprolactam; Styrene-based monomer units such as styrene or methyl styrene; Glycidyl group-containing monomer units such as glycidyl (meth)acrylate; Alternatively, a carboxylic acid vinyl ester unit such as vinyl acetate may be exemplified, but is not limited thereto.

상기와 같이 추가로 포함될 수 있는 단량체의 단위가 포함되는 경우에 상기 단량체들은 상기 제 1 및 제 2 단량체 단위 합계 100 중량부 대비 20 중량부 이하, 15 중량부 이하, 10 중량부 이하 또는 5 중량부 이하의 비율로 포함될 수 있다. 상기 기타 단량체 단위의 비율의 하한은 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 상기 단량체 단위가 포함되지 않는 경우에 상기 비율은 0 중량부이고, 포함되는 경우에는 0 중량부 초과이다.When a unit of a monomer that may be additionally included as described above is included, the monomers are 20 parts by weight or less, 15 parts by weight or less, 10 parts by weight or less, or 5 parts by weight based on 100 parts by weight of the total of the first and second monomer units. It can be included in the following ratio. The lower limit of the ratio of the other monomer units is not particularly limited. For example, when the monomer unit is not included, the ratio is 0 parts by weight, and when included, it is more than 0 parts by weight.

상기와 같은 구배 공중합체를 제조하는 방법은 특별히 제한되지 않고, 통상의 방식으로 제조할 수 있다. 구배 공중합체는, 예를 들면 LRP(Living Radical Polymerization) 방식으로 중합할 있고, 그 예로는 유기 희토류 금속 복합체를 중합 개시제로 사용하거나, 유기 알칼리 금속 화합물을 중합 개시제로 사용하여 알칼리 금속 또는 알칼리토금속의 염 등의 무기산염의 존재 하에 합성하는 음이온 중합, 유기 알칼리 금속 화합물을 중합 개시제로 사용하여 유기 알루미늄 화합물의 존재 하에 합성하는 음이온 중합 방법, 중합 제어제로서 원자 이동 라디칼 중합제를 이용하는 원자이동 라디칼 중합법(ATRP), 중합 제어제로서 원자이동 라디칼 중합제를 이용하되 전자를 발생시키는 유기 또는 무기 환원제 하에서 중합을 수행하는 ARGET(Activators Regenerated by Electron Transfer) 원자이동 라디칼 중합법(ATRP), ICAR(Initiators for continuous activator regeneration) 원자이동 라디칼 중합법(ATRP), 무기 환원제 가역 부가-개열 연쇄 이동제를 이용하는 가역 부가-개열 연쇄 이동에 의한 중합법(RAFT) 또는 유기 텔루륨 화합물을 개시제로서 이용하는 방법 등이 있으며, 이러한 방법 중에서 적절한 방법이 선택되어 적용될 수 있다.The method for preparing the gradient copolymer as described above is not particularly limited, and may be prepared in a conventional manner. The gradient copolymer is, for example, polymerized by the LRP (Living Radical Polymerization) method, for example, an organic rare earth metal composite is used as a polymerization initiator, or an organic alkali metal compound is used as a polymerization initiator to form an alkali metal or an alkaline earth metal. Anionic polymerization synthesized in the presence of inorganic acid salts such as salts, anionic polymerization methods synthesized in the presence of organoaluminum compounds using an organic alkali metal compound as a polymerization initiator, atom transfer radical polymerization using an atom transfer radical polymerization agent as a polymerization control agent ARGET (Activators Regenerated by Electron Transfer) ARGET (Activators Regenerated by Electron Transfer) method (ATRP), ICAR (Initiators), which uses an atom transfer radical polymerization agent as a polymerization control agent but performs polymerization under an organic or inorganic reducing agent that generates electrons. for continuous activator regeneration) atomic transfer radical polymerization (ATRP), reversible addition-cleavage chain transfer using an inorganic reducing agent reversible addition-cleavage chain transfer polymerization method (RAFT), or a method using an organic tellurium compound as an initiator. In this case, an appropriate method can be selected and applied among these methods.

본 출원은 또한 실리콘 전극 바인더 조성물에 대한 것이다. 상기 조성물은 적어도 전술한 구배 공중합체 또는 그를 가지는 바인더를 포함하고, 추가로 다른 성분을 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 바인더 조성물은 상기 구배 공중합체를 가교시킬 수 있는 가교 성분을 포함할 수 있다. 이러한 가교 성분은 예를 들면, 상기 구배 공중합체가 미셀을 형성하였을 때에 그 셀(shell)부를 가교시킬 수 있도록 선택될 수 있다.This application also relates to a silicone electrode binder composition. The composition may include at least the above-described gradient copolymer or a binder having the same, and may further include other components. For example, the binder composition may include a crosslinking component capable of crosslinking the gradient copolymer. Such a crosslinking component may be selected so that, for example, the gradient copolymer can crosslink the shell portion when the micelle is formed.

상기에서 적용되는 가교 성분의 종류는 특별히 제한되지 않고, 공지의 방식에 따라 선택될 수 있다.The type of the crosslinking component applied above is not particularly limited, and may be selected according to a known method.

예를 들어, 상기 구배 중합체가 히드록시기 등과 같은 가교성의 관능기를 포함하는 경우에 이소시아네이트 가교제 등과 같은 가교제를 적용한 우레탄 가교 방식 등이 적용될 수 있다. 이 때 가교제로는, 톨리렌 디이소시아네이트, 크실렌 디이소시아네이트, 디페닐메탄 디이소시아네이트, 헥사메틸렌 디이소시아네이트, 이소보론 디이소시아네이트, 테트라메틸크실렌 디이소시아네이트 또는 나프탈렌 디이소시아네이트 등의 디이소시아네이트 화합물, 또는 상기 디이소시아네이트 화합물을 폴리올(ex. 트리메틸롤 프로판)과 반응시킨 화합물 등이 예시될 수 있다. 다른 방식으로는 이소시아네이토알킬 (메타)아크릴레이트 등의 물질을 적용하여 상기 히드록시기 중 일부 또는 전부를 (메타)아크릴로일기 등의 라디칼 반응성기로 전환시킨 후에 라디칼 반응을 통해 가교 구조를 구현하는 방식 등을 사용할 수 있다.For example, when the gradient polymer includes a crosslinkable functional group such as a hydroxy group, a urethane crosslinking method in which a crosslinking agent such as an isocyanate crosslinking agent is applied may be applied. In this case, as the crosslinking agent, diisocyanate compounds such as tolyene diisocyanate, xylene diisocyanate, diphenylmethane diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, isoboro diisocyanate, tetramethylxylene diisocyanate or naphthalene diisocyanate, or the diisocyanate. A compound obtained by reacting the compound with a polyol (ex. trimethylol propane) may be exemplified. In another way, a material such as isocyanatoalkyl (meth)acrylate is applied to convert some or all of the hydroxy groups into radical reactive groups such as (meth)acryloyl groups, and then a crosslinked structure is implemented through a radical reaction. Method, etc. can be used.

이와 같은 가교 구조는 적절한 가교도가 확보되어서 바인더에 적정 탄성을 부여할 수 있도록 부여될 수 있다. 예를 들면, 상기 가교도는 증류수 추출 잔류분에 의해 계산되는 겔 분율이 10 내지 30%의 범위 정도가 되도록 부여될 수 있다. 이러한 가교도(겔 분율)은, 적용되는 가교제의 종류나 비율, 가교 관능기의 종류나 비율 또는 가교 조건의 조정을 통해 달성할 수 있다.Such a crosslinked structure may be provided so that an appropriate degree of crosslinking is ensured to impart appropriate elasticity to the binder. For example, the degree of crosslinking may be imparted such that the gel fraction calculated by the distilled water extraction residue is in the range of 10 to 30%. This degree of crosslinking (gel fraction) can be achieved through adjustment of the type or ratio of the crosslinking agent to be applied, the type or ratio of the crosslinking functional group, or the conditions for crosslinking.

상기 겔 분율은 구체적으로 하기 수식 1에 따라 구해질 수 있다.The gel fraction may be specifically determined according to Equation 1 below.

[수식 1][Equation 1]

겔 분율(%) = B/A × 100Gel fraction (%) = B/A × 100

수식 1에서, A는 상기 블록 공중합체의 질량이고, B는, 상기 질량 A의 블록 공중합체를 200 메쉬(mesh)의 크기의 망에 넣은 상태로 상온에서 증류수에 72 시간 침적시킨 후에 채취한 불용해분의 건조 질량을 나타낸다.In Equation 1, A is the mass of the block copolymer, and B is the insoluble, collected after 72 hours immersion in distilled water at room temperature with the block copolymer having the mass A in a 200 mesh size net. Shows the dry mass of sea meal.

상기와 같은 범위로 겔 분율을 유지하여 본 출원의 목적에 적합한 바인더를 구현할 수 있다.By maintaining the gel fraction in the above range, a binder suitable for the purpose of the present application may be implemented.

상기에서 상온은 가온되거나, 감온되지 않은 자연 그대로의 온도로서, 약 10℃ 내지 30℃의 범위 내의 어느 한 온도, 약 23℃ 또는 약 25℃ 정도의 온도이다.In the above, room temperature is a natural temperature that is heated or not reduced, and is any one temperature in the range of about 10°C to 30°C, about 23°C or about 25°C.

또한, 상기에서 건조 질량은, 채취한 불용해분에 적정한 건조 공정을 수행하여, 해당 불용해분이 실질적으로 용매(에탈 아세테이트 등)를 포함하지 않도록 한 상태를 의미하고, 예를 들면, 상기 용매의 양이 약 1중량% 이하, 0.5 중량% 이하, 0.1 중량% 이하 또는 0.05 중량% 이하가 된 상태를 의미한다. 이를 위해 적용되는 건조 조건은 특별히 제한되지 않고, 상기와 같은 용매량이 달성될 수 있도록 조절될 수 있다.In addition, in the above, the dry mass means a state in which a suitable drying process is performed on the collected insoluble matter so that the insoluble matter does not substantially contain a solvent (etal acetate, etc.), for example, The amount is about 1% by weight or less, 0.5% by weight or less, 0.1% by weight or less, or 0.05% by weight or less. Drying conditions applied for this purpose are not particularly limited, and may be adjusted so that the amount of solvent as described above can be achieved.

상기 실리콘 전극 바인더 조성물은 상기 구배 공중합체 자체이거나, 상기 구배 공중합체를 포함하면서, 공지의 다른 첨가제 또는 바인더 등을 포함할 수 있다. The silicone electrode binder composition may be the gradient copolymer itself, or may include the gradient copolymer and other known additives or binders.

상기에서 적용될 수 있는 첨가제로는, 물과 같은 수성 용매, 유기 용매 또는 2종 이상의 혼합 용매 등의 용매, 증점제, 도전재, 보강재, 레벨링제 또는 전해액 첨가제 등이 예시될 수 있다.As the additive that can be applied in the above, an aqueous solvent such as water, a solvent such as an organic solvent or a mixed solvent of two or more types, a thickener, a conductive material, a reinforcing material, a leveling agent, or an electrolyte solution additive may be exemplified.

본 출원은 또한 실리콘 전극 활물질 조성물에 대한 것이다. 상기 활물질 조성물은 예를 들면, 실리콘 음극 활물질 조성물일 수 있다.The present application also relates to a silicon electrode active material composition. The active material composition may be, for example, a silicon negative active material composition.

상기 활물질 조성물은, 전극(예를 들면, 음극) 활물질 및 상기 바인더를 포함할 수 있고, 상기에서 활물질이 실리콘 음극 활물질을 포함할 수 있다. 이러한 활물질 조성물을 사용하여 전극의 생산성을 향상시킬 수 있고, 또한 이차전지가 우수한 사이클 특성 및 저장 안정성을 발휘시킬 수 있다. 상기 조성물 내에서 바인더의 비율은 고형분을 기준으로 약 0.05 내지 10 중량% 정도일 수 있다. 또한, 상기에서 고형분은, 실질적으로 유기 또는 수성 용매 등의 용매를 포함하지 않는 상태이고, 예를 들면, 상기 용매의 비율이 5 중량% 이하, 4 중량% 이하, 3 중량% 이하, 2 중량% 이하, 1 중량% 이하 또는 0.5 중량% 이하 또는 0 중량%인 경우이다.The active material composition may include an electrode (eg, negative electrode) active material and the binder, wherein the active material may include a silicon negative electrode active material. By using such an active material composition, the productivity of the electrode can be improved, and the secondary battery can exhibit excellent cycle characteristics and storage stability. The proportion of the binder in the composition may be about 0.05 to 10% by weight based on the solid content. In addition, the solid content in the above is a state that does not contain a solvent such as an organic or aqueous solvent, for example, the ratio of the solvent is 5% by weight or less, 4% by weight or less, 3% by weight or less, 2% by weight Hereinafter, 1% by weight or less, 0.5% by weight or less, or 0% by weight.

상기 조성물은 상기 바인더 및 활물질을 기본적으로 포함하고, 필요하다면, 용매나 기타 성분(증점제 등)을 포함할 수 있다. The composition basically includes the binder and the active material, and if necessary, may include a solvent or other components (thickener, etc.).

전극 활물질, 예를 들면, 음극 활물질로는, 이차전지, 예를 들면, 리튬 이차전지의 음극에서 전자의 전달을 할 수 있는 물질이다. 예를 들면, 리튬이온 이차전지의 음극 활물질로서는 일반적으로는 리튬을 흡장 및 방출할 수 있는 물질을 이용한다. 본 출원의 조성물은 활물질로서 적어도 실리콘 음극 활물질을 포함한다. The electrode active material, for example, the negative electrode active material, is a material capable of transferring electrons from the negative electrode of a secondary battery, for example, a lithium secondary battery. For example, as a negative active material for a lithium ion secondary battery, a material capable of storing and releasing lithium is generally used. The composition of the present application includes at least a silicon negative active material as an active material.

실리콘 음극 활물질로서는 예를 들면 규소(Si), 규소를 포함한 합금, SiO, SiO2, SiOx, Si 함유 재료를 도전성 카본으로 피복 또는 복합화해서 이루어지는 Si 함유 재료와 도전성 카본과의 복합화물 등을 들 수 있다. 이러한 실리콘 음극 활물질은 1종을 단독으로 이용하여도 좋고 2 종류 위를 조합해 이용하여도 좋다. Examples of the silicon negative electrode active material include silicon (Si), an alloy containing silicon, SiO, SiO2, SiOx, and a composite product of a Si-containing material and conductive carbon formed by coating or complexing a Si-containing material with conductive carbon. . These silicon negative active materials may be used singly or in combination of two types.

상기에서 규소를 포함한 합금으로서는 예를 들면 규소와 티타늄, 철, 코발트, 니켈 및 구리로 구성되는 군에서 선택되는 적어도 일종의 원소를 포함한 합금 조성물이 예시될 수 있다. 또한 규소를 포함한 합금으로서는, 예를 들면 규소와 알루미늄과 철 등의 전이 금속을 포함하고, 또한 주석 및 이트륨 등의 희토류 원소를 포함하는 합금 조성물도 이용할 수 있다. In the above, as the alloy containing silicon, an alloy composition including at least one element selected from the group consisting of silicon and titanium, iron, cobalt, nickel, and copper may be exemplified. Further, as an alloy containing silicon, for example, an alloy composition containing silicon, a transition metal such as aluminum and iron, and a rare earth element such as tin and yttrium can also be used.

SiOx는 SiO 및 SiO2 중 적어도 하나와 Si를 함유하는 화합물일 수 있고, 상기에서 x는 일반적으로 0.01 이상이면서 2 미만인 범위 내이다. SiOx는, 예를 들면 SiO의 불균화 반응을 이용해 형성할 수 있다. 구체적으로는 SiOx는 SiO를 임의로 폴리비닐알코올 등의 폴리머의 존재 하에서 열처리하고, 규소와 이산화규소를 생성시킴으로써, 조제할 수 있다. 열처리는 SiO와 폴리머를 분쇄 혼합한 후, 유기물 가스 및/또는 증기를 포함하는 분위기 하에서 예를 들면, 900℃ 이상 또는 1000℃ 이상의 온도에서 수행할 수 있다. SiOx is SiO and SiO 2 It may be a compound containing at least one of and Si, wherein x is generally 0.01 or more and less than 2 in the range. SiOx can be formed using, for example, a disproportionation reaction of SiO. Specifically, SiOx can be prepared by optionally heat-treating SiO in the presence of a polymer such as polyvinyl alcohol to produce silicon and silicon dioxide. The heat treatment may be performed at a temperature of, for example, 900°C or higher or 1000°C or higher in an atmosphere containing an organic gas and/or steam after pulverizing and mixing SiO and the polymer.

Si 함유 재료와 도전성 카본의 복합화물로서는, 예를 들면 SiO와 폴리비닐알코올 등의 폴리머와 임의로 탄소 재료와의 분쇄 혼합물을 유기물 가스 및/또는 증기를 포함하는 분위기 하에서 열처리해서 이루어지는 화합물을 들 수 있다. 또한 복합화물은 SiO의 입자에 대해서 유기물 가스 등을 이용한 화학적 증착법에 의해 표면을 코팅하는 방법, SiO의 입자와 흑연 또는 인조 흑연을 메카노케미컬법에 의해 복합 입자화(조립화)하는 방법 등의 공지 방법에서도 얻을 수 있다. Examples of the composite of Si-containing material and conductive carbon include compounds obtained by heat-treating a pulverized mixture of SiO and a polymer such as polyvinyl alcohol and optionally a carbon material in an atmosphere containing organic gas and/or steam. . In addition, the composite product is a method of coating the surface of SiO particles by chemical vapor deposition using organic gas, etc., a method of forming (assembly) SiO particles with graphite or artificial graphite by a mechanochemical method. It can also be obtained by a known method.

고용량화의 관점에서는 실리콘 음극 활물질로는 전술한 규소 포함 합금 및 SiOx가 사용될 수 있다. From the viewpoint of increasing the capacity, the silicon-containing alloy and SiOx described above may be used as the silicon negative active material.

상기 활물질은 예를 들면, 통상적으로 상기 바인더 100 중량부 대비 90 내지 97 중량부의 비율로 포함될 수 있다. The active material may be typically included in a ratio of 90 to 97 parts by weight based on 100 parts by weight of the binder.

또한, 상기 조성물에서는 활물질로서, 상기 실리콘 물질과 기타 공지의 탄소계 음극 활물질 및/또는 금속계 음극 활물질 등이 병용될 수 있다.In addition, in the composition, as an active material, the silicone material and other known carbon-based negative active materials and/or metal-based negative active materials may be used in combination.

활물질 조성물에 포함될 수 있는 기타 성분으로는, 용매, 증점제, 도전재, 보강재, 레벨링제 또는 전해액 첨가제 등이 예시될 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.Other components that may be included in the active material composition may include, but are not limited to, a solvent, a thickener, a conductive material, a reinforcing material, a leveling agent, or an electrolyte solution additive.

상기 활물질 조성물은, 특별한 제한 없이 공지의 방식으로 상기 각 성분들을 혼합하여 제조할 수 있다.The active material composition may be prepared by mixing the components in a known manner without any particular limitation.

예를 들면, 상기 조성물은 상기 각 성분에 필요에 따라 적정한 분산매를 추가하고 혼합함으로써 조제할 수 있으며, 예를 들면, 볼 밀, 샌드 밀, 비즈 밀, 안료 분산기, 초음파 분산기, 호모지나이저, 자전 공전식 믹서 또는 필 믹스 등의 혼합기를 이용하여 상기 각 성분을 혼합하여 제조할 수 있다. For example, the composition can be prepared by adding and mixing an appropriate dispersion medium as necessary to each of the above components. For example, a ball mill, sand mill, bead mill, pigment disperser, ultrasonic disperser, homogenizer, rotation It can be prepared by mixing each of the above components using a mixer such as a revolutionary mixer or a fill mix.

본 출원은 또한 이차 전지용 실리콘 전극, 예를 들면, 이차 전지용 실리콘 음극에 대한 것이다. 상기 전극은, 예를 들면 리튬이차 전지에 사용될 수 있다.The present application also relates to a silicon electrode for a secondary battery, for example, a silicon negative electrode for a secondary battery. The electrode may be used, for example, in a lithium secondary battery.

예를 들면, 상기 실리콘 전극은, 집전체 및 상기 집전체상에 형성된 전극활성층을 구비하고, 상기 전극활성층에는 적어도 실리콘 전극 활물질 및 상기 바인더가 포함되어 있다. 상기 전극활성층에 포함되는 각 성분은, 상기 활물질 조성물에 포함되어 있던 것이며, 이들의 구체적인 예시나 비율 등은 상기 언급된 내용에 준한다. 도 1은 집전체(100)상에 상기 전극활성층(200)이 구배된 경우를 보여준다.For example, the silicon electrode includes a current collector and an electroactive layer formed on the current collector, and the electrode active layer contains at least a silicon electrode active material and the binder. Each component included in the electroactive layer was included in the active material composition, and specific examples and ratios thereof are in accordance with the above-mentioned contents. 1 shows a case where the electrode active layer 200 is inclined on the current collector 100.

상기 전극은, 예를 들면, 전술한 활물질 조성물을 집전체상에 도포 및 건조하고, 필요한 경우에 압연하는 공지의 방식에 따라 제조될 수 있다.The electrode may be manufactured according to a known method of, for example, applying and drying the above-described active material composition on a current collector, and rolling if necessary.

상기에서 조성물을 집전체상에 도포하는 방법으로서는 특별히 제한되지 않고 공지 방법을 이용할 수 있다. 구체적으로는 도포 방법으로서는 닥터 블레이드법, 딥법, 리버스 롤법, 다이렉트 롤법, 그라비어법, 익스트루전(extrusion)법 또는 브러시 칠법 등이 이용될 수 있다. 이러한 도포는 집전체의 일면에만 수행되거나, 또는 양면에 수행될 수 있으며, 그러한 도포의 두께도 공지의 두께가 적용될 수 있다.In the above, the method of applying the composition onto the current collector is not particularly limited, and a known method can be used. Specifically, as the coating method, a doctor blade method, a dip method, a reverse roll method, a direct roll method, a gravure method, an extrusion method, a brush coating method, or the like can be used. Such coating may be performed only on one side of the current collector, or may be performed on both sides, and a known thickness may be applied to the thickness of such coating.

상기에서 집전체로서는 전기 전도성을 가지며, 또한 전기 화학적으로 내구성이 있는 재료가 이용된다. 일반적으로 집전체로서는 예를 들면 철, 구리, 알루미늄, 니켈, 스테인리스 강, 티타늄, 탄탈, 금, 동박 또는 백금 등이 이용되며, 이러한 재료는 1종 단독으로 이용되거나, 2종 이상이 복합되어 이용될 수도 있다.In the above, as the current collector, a material having electrical conductivity and electrochemically durable is used. In general, as the current collector, for example, iron, copper, aluminum, nickel, stainless steel, titanium, tantalum, gold, copper foil or platinum are used, and these materials are used alone or in combination of two or more. It could be.

본 출원은 또한 상기 전극을 포함하는 이차전지, 예를 들면, 상기 실리콘 전극을 음극으로 가지는 리튬이온 이차전지에 대한 것이다.The present application also relates to a secondary battery including the electrode, for example, a lithium ion secondary battery having the silicon electrode as a negative electrode.

이러한 이차전지의 구성은 특별히 제한되지 않으며, 상기 전극을 포함하는 한 공지의 구성을 가질 수 있다.The configuration of such a secondary battery is not particularly limited, and may have a known configuration as long as it includes the electrode.

예를 들면, 상기 리튬이온 이차전지는 양극, 음극, 전해질 및 세퍼레이터를 포함하는 일반적인 구성에서 상기 실리콘 전극을 상기 음극으로 포함할 수 있다.For example, the lithium ion secondary battery may include the silicon electrode as the negative electrode in a general configuration including a positive electrode, a negative electrode, an electrolyte, and a separator.

상기 이차전지에 포함되는 각 구성, 예를 들면, 양극, 전해질, 세퍼레이터 등의 구체적인 종류나 그를 사용하여 이차전지를 형성하는 방식은 특별히 제한되지 않고, 공지의 방식이 적용될 수 있다.Each component included in the secondary battery, for example, a specific type of a positive electrode, an electrolyte, a separator, or the like, or a method of forming a secondary battery using the same, is not particularly limited, and a known method may be applied.

본 출원에서는 실리콘 계열의 음극의 제조에 적용되어 반복되는 충반전에 의한 수축 및 팽창에 잘 대응할 수 있고, 활물질간의 결착력 및 집전체에 대한 접착력이 우수한 바인더, 그를 포함하는 활물질 조성물, 전극 및 이차전지를 제공할 수 있다.In the present application, a binder that is applied to the manufacture of a silicon-based negative electrode and can respond well to contraction and expansion due to repeated charging and recharging, and has excellent binding strength between active materials and adhesion to the current collector, active material composition including the same, electrode and secondary battery Can provide.

도 1은, 본 출원의 전극의 예시적인 모식도이다.1 is an exemplary schematic diagram of an electrode of the present application.

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. 분자량 평가1. Molecular weight evaluation

중량평균분자량(Mw) 및 분자량 분포(PDI)는 GPC(Gel Permeation Chromatograph)를 사용하여 이하의 조건으로 측정하였으며, 검량선의 제작에는 Agilent system의 표준 폴리스티렌을 사용하여 측정 결과를 환산하였다.The weight average molecular weight (Mw) and molecular weight distribution (PDI) were measured under the following conditions using GPC (Gel Permeation Chromatograph), and the measurement results were converted using standard polystyrene of Agilent system to prepare a calibration curve.

<측정 조건><Measurement conditions>

측정기: Agilent GPC (Agilent 1200 series, U.S.)Measuring instrument: Agilent GPC (Agilent 1200 series, U.S.)

컬럼: PLGel-M, PLGel-L 직렬 연결Column: PLGel-M, PLGel-L series connection

컬럼 온도: 35℃Column temperature: 35°C

용리액: THF(Tetrahydrofuran)Eluent: THF (Tetrahydrofuran)

유속: 1.0 mL/minFlow rate: 1.0 mL/min

농도: ~ 1 mg/mL (100 μL injection)Concentration: ~ 1 mg/mL (100 μL injection)

2. 고분자 전환율 및 NMR 평가2. Polymer conversion and NMR evaluation

전환율은 NMR 분석에 의해 얻어진 스펙트럼에서 단량체에 의한 시그널과 고분자에 의한 시그널의 적분값을 적용하여 하기 수식 1에 따라 계산하였다.Conversion rate was calculated according to Equation 1 below by applying the integral value of the signal by the monomer and the signal by the polymer in the spectrum obtained by NMR analysis.

NMR 분석은 Agilent사의 500 MHz 기기를 사용하여 상온에서 수행하였고, 측정 용매(CDCl3 및 D2O)에 분석 대상 물질(중합 반응물 등)을 약 10 mg/ml 정도의 농도로 희석시켜 사용하였으며, 화학적 이동은 ppm으로 표현하였다.NMR analysis was performed at room temperature using Agilent's 500 MHz instrument, and the analyte (polymerization reactant, etc.) was diluted to a concentration of about 10 mg/ml in a measurement solvent (CDCl3 and D2O). Expressed in ppm.

[수식 1][Equation 1]

전환율(%) = 100 × 고분자 시그널 적분값/(고분자 시그널 적분값+단량체 시그널 적분값)Conversion rate (%) = 100 × polymer signal integral value/(polymer signal integral value + monomer signal integral value)

3. 용해도 측정 방식3. Solubility measurement method

용해도는 용해도 측정 대상(고분자 또는 단량체)을 1 g 채취하고, 이를 5 g의 물에 넣고, 상온(25℃)에서 30분 동안 교반한 후에 용해되지 않은 잔류 용질을 제거하여 평가하였다. 제거된 잔류 용질의 양을 측정하여, 용매에 놓아 있는 용질의 양을 측정하고, 그 측정된 양을 100 g의 용매에 대한 수치로 환산하여 용해도를 평가하였다. 상기에서 잔류 용질의 제거는 사이즈(pore size)가 0.45μm 정도인 채로 용액을 걸려서 수행하였다.Solubility was evaluated by collecting 1 g of a solubility measurement object (polymer or monomer), putting it in 5 g of water, stirring at room temperature (25° C.) for 30 minutes, and removing undissolved residual solute. The amount of the removed residual solute was measured, the amount of the solute left in the solvent was measured, and the measured amount was converted into a value for 100 g of the solvent to evaluate the solubility. In the above, the residual solute was removed by holding the solution while the pore size was about 0.45 μm.

수용해도는, 용매에 녹아 있는 용질의 양을 중량을 기준으로 백분율로 계산하였다(수용해도=100×B(B+A), 상기에서 B는 용질의 중량(단위: g)이고, A는 용매의 중량(단위 g)이다.).The water solubility was calculated as a percentage based on the weight of the amount of solute dissolved in the solvent (water solubility = 100 × B (B + A), where B is the weight of the solute (unit: g), and A is the solvent Is the weight (unit g).).

또한, 하기 표 1에 기재된 고분자 용해도는 각 실시예 또는 비교예에서 제조된 고분자 자체에 대해서 상기 방식으로 측정하였고, 단량체의 단일 고분자의 수용해도는, 하기 실시예에 개시된 방식으로 고분자를 제조하되, 상기 단량체만을 하기 실시예에 개시된 방식에 적용하여 단일 고분자(homopolymer) 그 자체에 대해서 측정하였다. 예를 들어, 아크릴산(AA)에 대한 수용해도는, 하기 제시된 방법에 따라 tert-부틸 아크릴레이트(t-BA)를 제조한 후에 보호기인 tert-부틸기를 탈리시킨 고분자에 대해서 측정하였다.In addition, the polymer solubility shown in Table 1 was measured in the above manner for the polymer itself prepared in each Example or Comparative Example, and the water solubility of the single polymer of the monomer was prepared by the method disclosed in the following Examples, Only the above monomer was measured for a homopolymer itself by applying the method disclosed in the following examples. For example, the water solubility of acrylic acid (AA) was measured for a polymer obtained by removing tert-butyl group as a protecting group after preparing tert-butyl acrylate (t-BA) according to the method presented below.

4. 접착력 측정4. Adhesion measurement

제조된 음극을 가로의 길이가 약 1.5 cm이고, 세로의 길이가 약 12 cm가 되도록 타발하여 시편을 제조하였다. 이어서 유리 슬라이드 글라스 위에 양면 테이프를 붙이고, 3M사의 접착 테이프의 뒷면을 상기 양면 테이프상에 부착하고, 상기 접착 테이프상에 상기 타발된 음극의 슬러리면을 붙여서 측정 샘플을 얻는다. 그 후, 글라스 위에 붙어 있는 음극의 한쪽 말단을 약 0.5 cm 가량 뜯어내고, Texture Analyzer의 아래쪽 클램프에 고정하고, 음극의 늘어진 다른 한 부분을 위쪽의 클램프로 고정한 뒤에 약 2gf의 힘으로 잡아당겨서 음극 슬러리가 떨어지는 시점의 힘을 측정한다.The prepared negative electrode was punched so that the horizontal length was about 1.5 cm and the vertical length was about 12 cm to prepare a specimen. Next, a double-sided tape was applied on a glass slide glass, the back side of the 3M's adhesive tape was affixed on the double-sided tape, and the slurry side of the punched negative electrode was stuck on the adhesive tape to obtain a measurement sample. After that, tear off one end of the negative electrode attached to the glass about 0.5 cm, fix it to the lower clamp of the Texture Analyzer, fix the other sagging part of the negative electrode with the upper clamp, and pull the negative electrode slurry with a force of about 2 gf. Measure the force at the time of falling.

5. 최대 입자 크기 측정5. Maximum particle size measurement

최대 입자 크기는 1 μm 에서 100 μm까지 크기가 다른 미세 구멍이 형성되어 있는 판을 사용하여 측정하였다. 제조한 슬러리 1 g을 취하여, 구멍이 큰 부분의 끝쪽에 올려놓는다. 100 μm 부분부터 작은 구멍이 파인쪽으로 판 막대기를 이용하여 슬러리를 긁어내려 더 이상 슬러리가 긁히지 않는 곳에서의 구멍 크기를 읽어 최대 입자 크기로 하였다.The maximum particle size was measured using a plate having fine pores having different sizes from 1 μm to 100 μm. Take 1 g of the prepared slurry and place it on the end of the large hole. The slurry was scraped down from the 100 μm portion to the side where the small hole was cut with a plate stick, and the size of the hole at the place where the slurry was no longer scratched was read to determine the maximum particle size.

제조예 1. 구배 중합체(A1)의 제조Preparation Example 1. Preparation of gradient polymer (A1)

100 mL 둥근 바닥 플라스크에 2-히드록시에틸 메타크릴레이트(2-HEMA, 수용해도: 약 12%) 14.2 g, tert-부틸 아크릴레이트(t-BA) 7.3 g 및 에탄올 40 g을 넣고, 입구를 실링하였다. 상기에서 tert-부틸 아크릴레이트는, 후술하는 공정을 거쳐 최종적으로 아크릴산(AA, 수용해도: 99% 이상) 단위를 형성하기 위한 전구체이다. 30분 동안 질소로 버블링(bubbling)하여 산소를 제거하고, 반응 플라스크를 65℃로 가열된 오일 배스(oil bath)에 넣은 후에 2mg의 CuBr2, 6 mg의 트리스(2-피리딜메틸)아민(tris(2-pyridylmethyl)amine) 및 7 mg의 개시제(VA-65, Wako Chem)를 투여하여 반응을 개시시켰다. 상기에서 적용된 단량체들에 대해서 Mayo-Lewis 적분식에 의해 구한 반응성비(Reactivity Ratio)는 2-HEMA가 약 2였고, t-BA가 약 0.5 정도였다. 상기 반응을 약 10 시간 정도 진행 후 종료시켜 구배 중합체를 제조하였다. 상기 반응에서 적용된 단량체인 HEMA 및 t-BA의 합계에 대해서 산정한 전환율은 약 90% 정도였다.To a 100 mL round bottom flask, add 14.2 g of 2-hydroxyethyl methacrylate (2-HEMA, water solubility: about 12%), 7.3 g of tert-butyl acrylate (t-BA) and 40 g of ethanol, It was sealed. In the above, tert-butyl acrylate is a precursor for finally forming an acrylic acid (AA, water solubility: 99% or more) unit through a process described later. Oxygen was removed by bubbling with nitrogen for 30 minutes, and after placing the reaction flask in an oil bath heated to 65°C, 2 mg of CuBr2, 6 mg of tris(2-pyridylmethyl)amine ( The reaction was initiated by administering tris(2-pyridylmethyl)amine) and 7 mg of initiator (VA-65, Wako Chem). For the monomers applied above, the reactivity ratio obtained by the Mayo-Lewis integral equation was about 2 for 2-HEMA and about 0.5 for t-BA. The reaction was performed for about 10 hours and then terminated to prepare a gradient polymer. The conversion rate calculated for the sum of the monomers HEMA and t-BA applied in the reaction was about 90%.

상기와 같이 2-HEMA의 반응성비(r1)가 약 2이고, t-BA의 반응성비(r2)가 약 0.5 정도로 r1 > 1 > r2의 관계를 만족하므로, 중합시의 단량체의 소모 속도 및 kinetics를 고려하면 구배 중합체가 형성된 것을 알 수 있다.As described above, since the reactivity ratio (r1) of 2-HEMA is about 2 and the reactivity ratio (r2) of t-BA is about 0.5 satisfies the relationship of r1> 1> r2, the consumption rate and kinetics of monomers during polymerization It can be seen that the gradient polymer is formed by considering.

상기 구배 중합체 5 g을 20 g의 증류수에 분산시킨 후에 5 g의 트리플루오로아세트산을 넣고, 80℃에서 리플럭스하여, t-BA 중합 단위에서 보호기인 tert-부틸기를 제거하여 히드록시기(2-HEMA 유래) 및 카복실기(t-BA 유래)를 가지는 구배 중합체를 형성하였다. 상기 구배 중합체에서 2-HEMA 단위와 AA 단위(AA: acrylic acid, 수용해도: 99% 이상)(t-BA 유래)의 중량 비율은 약 65:35 정도(2-HEMA:AA)였다.After dispersing 5 g of the gradient polymer in 20 g of distilled water, 5 g of trifluoroacetic acid was added and refluxed at 80°C to remove the tert-butyl group as a protecting group from the t-BA polymerization unit, and a hydroxy group (2-HEMA Derived) and a gradient polymer having a carboxyl group (from t-BA) was formed. In the gradient polymer, the weight ratio of the 2-HEMA unit and the AA unit (AA: acrylic acid, water solubility: 99% or more) (from t-BA) was about 65:35 (2-HEMA:AA).

제조된 구배 중합체의 NMR 분석 결과는 하기와 같다.The NMR analysis results of the prepared gradient polymer are as follows.

<NMR 측정 결과><NMR measurement result>

1H NMR(D2O): δ 3.44~3.58 (br, 2.7H); δ 2.01~2.40(br, 0.7H); δ 1.25~1.97(br, 6H) <1>H NMR(D2O): [delta] 3.44-3.58 (br, 2.7H); ? 2.01-2.40 (br, 0.7H); δ 1.25~1.97 (br, 6H)

제조예 2. 구배 중합체(A2)의 제조Preparation Example 2. Preparation of gradient polymer (A2)

2-히드록시에틸 메타크릴레이트(2-HEMA) 대신 3-히드록시프로필 메타크릴레이트(3-HPMA, 수용해도: 약 10%)를 적용한 것을 제외하고는, 제조예 1과 동일하게 구배 중합체를 형성하였다. 상기에서 적용된 단량체들에 대해서 Mayo-Lewis 적분식에 의해 구한 반응성비(Reactivity Ratio)는 3-HPMA가 약 1.9였고, t-BA가 약 0.5 정도였다. The gradient polymer was prepared in the same manner as in Preparation Example 1, except that 3-hydroxypropyl methacrylate (3-HPMA, water solubility: about 10%) was applied instead of 2-hydroxyethyl methacrylate (2-HEMA). Formed. For the monomers applied above, the reactivity ratio obtained by the Mayo-Lewis integral equation was about 1.9 for 3-HPMA and about 0.5 for t-BA.

상기와 같이 반응성비의 관계, 단량체의 소모 속도 및 kinetics를 고려하면 구배 중합체가 형성된 것을 알 수 있다.Considering the relationship between the reactivity ratio, the consumption rate of the monomer, and kinetics as described above, it can be seen that the gradient polymer was formed.

제조예 1과 동일하게 상기 구배 중합체 5 g을 20 g의 증류수에 분산시킨 후에 5 g의 트리플루오로아세트산을 넣고, 80℃에서 리플럭스하여, t-BA 중합 단위에서 보호기인 tert-부틸기를 제거하여 히드록시기(3-HPMA 유래) 및 카복실기(t-BA 유래)를 가지는 구배 중합체를 형성하였다. 상기 구배 중합체에서 2-HPMA 단위와 AA 단위(t-BA 유래)의 중량 비율은 약 65:35 정도(2-HPMA:AA)였다.In the same manner as in Preparation Example 1, 5 g of the gradient polymer was dispersed in 20 g of distilled water, and then 5 g of trifluoroacetic acid was added, followed by refluxing at 80°C to remove the tert-butyl group, a protecting group, from the t-BA polymerization unit. Thus, a gradient polymer having a hydroxy group (from 3-HPMA) and a carboxyl group (from t-BA) was formed. In the gradient polymer, the weight ratio of the 2-HPMA unit and the AA unit (from t-BA) was about 65:35 (2-HPMA:AA).

제조된 구배 중합체의 NMR 분석 결과는 하기와 같다.The NMR analysis results of the prepared gradient polymer are as follows.

<NMR 측정 결과><NMR measurement result>

1H NMR(D2O): δ 3.20~3.58 (br, 3.7H); δ 2.01~2.40(br, 0.7H); δ 1.25~1.97(br, 6H) <1>H NMR(D2O): [delta] 3.20~3.58 (br, 3.7H); ? 2.01-2.40 (br, 0.7H); δ 1.25~1.97 (br, 6H)

제조예 3. 구배 중합체(A3)의 제조Preparation Example 3. Preparation of gradient polymer (A3)

제조예 1과 동일하게 구배 중합체를 제조하되, 구배 중합체에서 2-HEMA 단위와 AA 단위(t-BA 유래)의 중량 비율이 약 55:45 정도(2-HEMA:AA)가 되도록 단량체의 중량을 제어하여 구배 중합체를 제조하였다(2-HEMA: 14 g, t-BA: 11.5 g).A gradient polymer was prepared in the same manner as in Preparation Example 1, but the weight of the monomer was adjusted so that the weight ratio of the 2-HEMA unit and the AA unit (from t-BA) in the gradient polymer was about 55:45 (2-HEMA:AA). Controlled to prepare a gradient polymer (2-HEMA: 14 g, t-BA: 11.5 g).

상기와 같이 반응성비의 관계, 단량체의 소모 속도 및 kinetics를 고려하면 구배 중합체가 형성된 것을 알 수 있다.Considering the relationship between the reactivity ratio, the consumption rate of the monomer, and kinetics as described above, it can be seen that the gradient polymer was formed.

제조된 구배 중합체의 NMR 분석 결과는 하기와 같다.The NMR analysis results of the prepared gradient polymer are as follows.

<NMR 측정 결과><NMR measurement result>

1H NMR(D2O): δ 3.44~3.58 (br, 2.3H); δ 2.01~2.40(br, 0.8H); δ 1.25~1.97(br, 5.9H) <1>H NMR(D2O): [delta] 3.44-3.58 (br, 2.3H); ? 2.01-2.40 (br, 0.8H); δ 1.25~1.97 (br, 5.9H)

제조예 4. 블록 중합체(B1)의 제조Preparation Example 4. Preparation of block polymer (B1)

100 mL 둥근 바닥 플라스크에 트리메틸실릴기로 보호된 2-히드록시에틸 메타크릴레이트(2-HEMA) 5g 및 에틸 아세테이트 16 g을 넣고, 입구를 실링하였다. 30분 동안 질소로 버블링(bubbling)하여 산소를 제거하고, 반응 플라스크를 65℃로 가열된 오일 배스(oil bath)에 넣은 후에 1mg의 CuBr2, 4 mg의 트리스(2-피리딜메틸)아민(tris(2-pyridylmethyl)amine) 및 3 mg의 개시제(VA-65, Wako Chem)를 투여하여 반응을 개시시켰다. 약 8 시간 반응 후에 반응을 종료시켰다(제1 세그먼트의 합성, 단량체(2-HEMA)의 전환율 약 89%).To a 100 mL round-bottom flask, 5 g of 2-hydroxyethyl methacrylate (2-HEMA) protected by trimethylsilyl group and 16 g of ethyl acetate were added, and the inlet was sealed. Oxygen was removed by bubbling with nitrogen for 30 minutes, and after placing the reaction flask in an oil bath heated to 65°C, 1 mg of CuBr2, 4 mg of tris(2-pyridylmethyl)amine ( tris(2-pyridylmethyl)amine) and 3 mg of initiator (VA-65, Wako Chem) were administered to initiate the reaction. The reaction was terminated after the reaction for about 8 hours (synthesis of the first segment, conversion of monomer (2-HEMA) about 89%).

수득한 제1 세그먼트를 20 g의 에틸 아세테이트에 녹이고, 2.4 g의 tert-부틸 아크릴레이트를 추가하고, 입구를 실링하였다. 30분 동안 질소로 버블링(bubbling)하여 산소를 제거하고, 반응 플라스크를 65℃로 가열된 오일 배스(oil bath)에 넣은 후에 0.5mg의 CuBr2, 2 mg의 트리스(2-피리딜메틸)아민(tris(2-pyridylmethyl)amine) 및 1.5 mg의 개시제(VA-65, Wako Chem)를 투여하여 반응을 개시시켰다. 약 9 시간 반응 후에 반응을 종료시켰다(블록 공중합체의 합성, 단량체(t-BA)의 전환율 약 99%).The obtained first segment was dissolved in 20 g of ethyl acetate, 2.4 g of tert-butyl acrylate was added, and the inlet was sealed. Oxygen was removed by bubbling with nitrogen for 30 minutes, and 0.5 mg of CuBr2, 2 mg of tris(2-pyridylmethyl)amine after placing the reaction flask in an oil bath heated to 65°C (tris(2-pyridylmethyl)amine) and 1.5 mg of initiator (VA-65, Wako Chem) were administered to initiate the reaction. The reaction was terminated after the reaction for about 9 hours (synthesis of block copolymer, conversion of monomer (t-BA) about 99%).

상기 블록 공중합체 5 g을 20 g의 증류수에 분산시킨 후에 5 g의 트리플루오로아세트산을 넣고, 80℃에서 리플럭스하여, t-BA 중합 단위에서 보호기인 tert-부틸기를 제거하고, 다른 보호기인 트리메틸실릴기를 제거하였다. After dispersing 5 g of the block copolymer in 20 g of distilled water, 5 g of trifluoroacetic acid was added and refluxed at 80°C to remove the tert-butyl group as a protecting group from the t-BA polymerization unit, and The trimethylsilyl group was removed.

제조예 5. 바인더(B2)의 제조Preparation Example 5. Preparation of binder (B2)

Sigma-Aldrich에서 입수한 스티렌-부타디엔 고무(SBR) 및 카복시메틸 셀룰로오스(CMC)를 7:3의 중량 비율(SBR:CMC)로 혼합하여 바인더를 제조하였다.A binder was prepared by mixing styrene-butadiene rubber (SBR) and carboxymethyl cellulose (CMC) obtained from Sigma-Aldrich at a weight ratio of 7:3 (SBR:CMC).

실시예 1.Example 1.

제조예 1에서 제조한 중합체(A1)(바인더), 활물질 혼합물 및 도전재(Super C)를 4:95:1의 중량비율(바인더:활물질 혼합물:도전재)로 혼합한 후에 용매로서 물을 추가하여 음극 슬러리 조성물을 제조하였다. 상기에서 활물질 혼합물로는 공지의 실리콘 계열의 혼합물로서, 카본 활물질과 실리콘계 활물질이 약 90:10의 중량 비율(카본 활물질:실리콘계 활물질)로 혼합된 혼합물을 사용하였다. 그 후 약 20㎛ 두께의 구리 호일(foil) 집전체상에 상기 슬러리를 건조 후의 두께가 약 100㎛ 정도가 되도록 코팅하고, 약 100에서 약 10 시간 동안 진공 건조하여 로딩량이 약 1.5 mAh/cm2 정도인 음극을 제조하였다.After mixing the polymer (A1) (binder), active material mixture, and conductive material (Super C) prepared in Preparation Example 1 at a weight ratio of 4:95:1 (binder: active material mixture: conductive material), water was added as a solvent Thus, a negative electrode slurry composition was prepared. In the above, the active material mixture is a known silicone-based mixture, and a mixture in which a carbon active material and a silicone-based active material are mixed in a weight ratio of about 90:10 (carbon active material: silicon-based active material) was used. Thereafter, the slurry was coated on a copper foil current collector having a thickness of about 20 μm so that the thickness after drying was about 100 μm, and vacuum-dried for about 10 hours at about 100 to about 1.5 mAh/cm2 A phosphorus negative electrode was prepared.

실시예 2.Example 2.

제조예 2에서 제조한 중합체(A2)를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일하게 음극을 제조하였다.A negative electrode was prepared in the same manner as in Example 1, except that the polymer (A2) prepared in Preparation Example 2 was used.

실시예 3.Example 3.

제조예 3에서 제조한 중합체(A3)를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일하게 음극을 제조하였다.A negative electrode was prepared in the same manner as in Example 1, except that the polymer (A3) prepared in Preparation Example 3 was used.

비교예 1.Comparative Example 1.

제조예 4에서 제조한 중합체(B1)를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일하게 음극을 제조하였다.A negative electrode was prepared in the same manner as in Example 1, except that the polymer (B1) prepared in Preparation Example 4 was used.

비교예 2.Comparative Example 2.

제조예 5에서 제조한 바인더(B2)를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일하게 음극을 제조하였다.A negative electrode was prepared in the same manner as in Example 1, except that the binder (B2) prepared in Preparation Example 5 was used.

상기에서 대해서 측정한 물성을 하기 표 1에 정리하여 기재하였다.The physical properties measured above are summarized and described in Table 1 below.

실시예1Example 1 실시예2Example 2 실시예3Example 3 비교예1Comparative Example 1 비교예2Comparative Example 2 고분자 용해도Polymer solubility 80% 초과More than 80% 80% 초과More than 80% 90% 초과 More than 90% 20% 미만Less than 20% 5% 미만Less than 5% 슬러리 최대 입자 크기(㎛)Maximum particle size of slurry (㎛) 6060 7272 5858 100100 9090 접착력(gf/cm)Adhesion (gf/cm) 5858 5555 6060 4747 5353

표 1로부터, 실시예의 경우, 슬러리 제조 시에 바인더 또는 활물질의 뭉침이 적은 것을 알 수 있는데, 이는 구배 중합체의 구조적인 특징에 기인하는 것으로 예상된다. 즉, 용해도가 높은 제 1 단량체 단위가 중합체 전반에 걸쳐서 점진적으로 비율이 증가하는 형식으로 존재하기 때문에 형성되는 마이셀의 전반적인 용해도를 높여 주었기 때문인 것으로 예상된다. 또한, 실시예의 경우에는 접착 특성도 우수하게 나타났다.From Table 1, in the case of the Example, it can be seen that aggregation of the binder or the active material is small when preparing the slurry, which is expected to be due to the structural characteristics of the gradient polymer. That is, it is expected that this is because the first monomer unit having high solubility exists in a form in which the ratio gradually increases throughout the polymer, thereby increasing the overall solubility of the formed micelles. In addition, in the case of the example, the adhesive properties were also excellent.

이를 통해서, 본 출원의 바인더를 적용하면, 실리콘계 음극재에서 접착력을 유지하면서도 활물질의 분산성을 높이는 효과가 있고, 이에 따라 우수한 사이클 특성 등을 확보할 수 있다는 점을 확인할 수 있다.Through this, it can be seen that when the binder of the present application is applied, there is an effect of increasing the dispersibility of the active material while maintaining the adhesive strength in the silicon-based negative electrode material, and thus, excellent cycle characteristics can be secured.

100: 집전체
200: 전극활성층
100: current collector
200: electroactive layer

Claims (16)

단일 고분자의 수용해도가 20% 이상인 제 1 단량체 단위 및 단일 고분자의 수용해도가 15% 이하인 제 2 단량체 단위를 가지는 구배 중합체를 포함하고,
상기 제 1 단량체는, 카복실기 함유 단량체이고, 상기 제 2 단량체는, 히드록시기 함유 단량체, 헤테로고리 잔기 함유 단량체 또는 우레이도기 함유 단량체이며,
상기 구배 중합체 내의 상기 제 2 단량체 단위의 비율은 상기 제 1 단량체 단위 100 중량부 대비 100 내지 900 중량부의 범위 내인 실리콘 전극 바인더.
A gradient polymer having a first monomer unit having a water solubility of 20% or more of a single polymer and a second monomer unit having a water solubility of 15% or less of the single polymer,
The first monomer is a carboxyl group-containing monomer, the second monomer is a hydroxy group-containing monomer, a heterocyclic moiety-containing monomer, or a ureido group-containing monomer,
The ratio of the second monomer unit in the gradient polymer is in the range of 100 to 900 parts by weight based on 100 parts by weight of the first monomer unit.
단일 고분자의 수용해도가 20% 이상인 제 1 단량체 단위 및 단일 고분자의 수용해도가 15% 이하인 제 2 단량체 단위를 가지는 선형 또는 분지형인 구배 중합체를 포함하는 실리콘 전극 바인더.A silicone electrode binder comprising a linear or branched gradient polymer having a first monomer unit having a water solubility of a single polymer of 20% or more and a second monomer unit having a water solubility of a single polymer of 15% or less. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 제 1 단량체 또는 그 전구체의 제 2 단량체 또는 그 전구체와의 관계에서 정해지는 반응성비(r1)와 상기 제 2 단량체 또는 그 전구체의 상기 제 1 단량체 또는 그 전구체와의 관계에서 정해지는 반응성비(r2)의 관계가 r1 > 1 > r2를 만족하는 구배 중합체를 포함하는 실리콘 전극 바인더.The reactivity ratio (r1) determined in the relationship with the first monomer or the second monomer of the precursor or the precursor and the first monomer or the precursor of the second monomer or the precursor according to claim 1 or 2 A silicon electrode binder containing a gradient polymer in which the relationship of the reactivity ratio (r2) determined in the relationship with r1> 1> r2 is satisfied. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 제 1 단량체의 단일 고분자의 유리전이온도가 80℃ 이상인 실리콘 전극 바인더.The silicone electrode binder according to claim 1 or 2, wherein the single polymer of the first monomer has a glass transition temperature of 80°C or higher. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 카복실기 함유 단량체는, (메타)아크릴산, 2-(메타)아크릴로일옥시 아세트산, 3-(메타)아크릴로일옥시 프로필산, 4-(메타)아크릴로일옥시 부틸산, 아크릴산 이중체, 이타콘산, 말레산 또는 말레산 무수물인 실리콘 전극 바인더.The monomer according to claim 1 or 2, wherein the carboxyl group-containing monomer is (meth)acrylic acid, 2-(meth)acryloyloxy acetic acid, 3-(meth)acryloyloxy propyl acid, and 4-(meth)acrylic. A silicone electrode binder which is royloxy butyric acid, acrylic acid duplex, itaconic acid, maleic acid or maleic anhydride. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 구배 중합체 내의 제 1 단량체 단위의 중량 비율은 10 내지 50 중량%의 범위 내인 실리콘 전극 바인더.The silicone electrode binder according to claim 1 or 2, wherein the weight ratio of the first monomer unit in the gradient polymer is in the range of 10 to 50% by weight. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 제 2 단량체의 단일 고분자의 유리전이온도가 80℃ 미만인 실리콘 전극 바인더.The silicon electrode binder according to claim 1 or 2, wherein the glass transition temperature of the single polymer of the second monomer is less than 80°C. 삭제delete 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 제 2 단량체가, 히드록시알킬 (메타)아크릴레이트, 히드록시 폴리알킬렌글리콜 (메타)아크릴레이트, 테트라히드로푸르푸릴 (메타)아크릴레이트 또는 우레이도 (메타)아크릴레이트인 실리콘 전극 바인더.The method according to claim 1 or 2, wherein the second monomer is hydroxyalkyl (meth)acrylate, hydroxy polyalkylene glycol (meth)acrylate, tetrahydrofurfuryl (meth)acrylate, or ureido (meth)acrylate. ) A silicon electrode binder that is an acrylate. 삭제delete 제 1 항 또는 제 2 항의 바인더를 포함하는 실리콘 전극 바인더 조성물.A silicone electrode binder composition comprising the binder of claim 1 or 2. 제 1 항 또는 제 2 항의 실리콘 전극 바인더 및 전극 활물질을 포함하는 활물질 조성물.An active material composition comprising the silicon electrode binder of claim 1 or 2 and an electrode active material. 제 12 항에 있어서, 전극 활물질은 실리콘 활물질인 활물질 조성물.The active material composition of claim 12, wherein the electrode active material is a silicone active material. 집전체 및 상기 집전체의 일면에 형성되어 있고, 제 1 항 또는 제 2 항의 실리콘 전극 바인더 및 전극 활물질을 포함하는 전극.A current collector and an electrode formed on one surface of the current collector and including the silicon electrode binder of claim 1 or 2 and an electrode active material. 제 14 항에 있어서, 전극 활물질은 실리콘 활물질인 전극.The electrode according to claim 14, wherein the electrode active material is a silicon active material. 제 15 항의 전극을 음극으로 포함하는 이차전지. A secondary battery comprising the electrode of claim 15 as a negative electrode.
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