KR102293207B1 - Positive electrode material slurry for lithium secondary battery comprising at least two types of conductive materials - Google Patents

Positive electrode material slurry for lithium secondary battery comprising at least two types of conductive materials Download PDF

Info

Publication number
KR102293207B1
KR102293207B1 KR1020190133472A KR20190133472A KR102293207B1 KR 102293207 B1 KR102293207 B1 KR 102293207B1 KR 1020190133472 A KR1020190133472 A KR 1020190133472A KR 20190133472 A KR20190133472 A KR 20190133472A KR 102293207 B1 KR102293207 B1 KR 102293207B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
positive electrode
conductive material
slurry
secondary battery
spherical
Prior art date
Application number
KR1020190133472A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20210050024A (en
Inventor
송태섭
백운규
신동혁
Original Assignee
한양대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한양대학교 산학협력단 filed Critical 한양대학교 산학협력단
Priority to KR1020190133472A priority Critical patent/KR102293207B1/en
Publication of KR20210050024A publication Critical patent/KR20210050024A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102293207B1 publication Critical patent/KR102293207B1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/62Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
    • H01M4/624Electric conductive fillers
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/131Electrodes based on mixed oxides or hydroxides, or on mixtures of oxides or hydroxides, e.g. LiCoOx
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/62Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
    • H01M4/624Electric conductive fillers
    • H01M4/625Carbon or graphite
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052Li-accumulators
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M2004/026Electrodes composed of, or comprising, active material characterised by the polarity
    • H01M2004/028Positive electrodes
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/62Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
    • H01M4/621Binders
    • H01M4/622Binders being polymers
    • H01M4/623Binders being polymers fluorinated polymers
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

본 발명에 따른 양극용 슬러리는 양극 활물질, 도전재 및 바인더를 포함하되, 상기 도전재는 구형의 제1 도전성 물질과 선형의 제2 도전성 물질이 혼합된 것일 수 있다. 이종(異種)의 도전성 재료를 적어도 2 이상 첨가함으로써, 양극의 도전성 및 고율 특성을 향상시킬 수 있다. The slurry for a positive electrode according to the present invention includes a positive electrode active material, a conductive material, and a binder, wherein the conductive material may be a mixture of a spherical first conductive material and a linear second conductive material. By adding at least two or more different kinds of conductive materials, the conductivity and high rate characteristics of the anode can be improved.

Description

2종 이상의 도전성 물질을 포함하는 이차전지용 양극재 슬러리 {Positive electrode material slurry for lithium secondary battery comprising at least two types of conductive materials}Positive electrode material slurry for lithium secondary battery comprising at least two types of conductive materials

본 발명은 이차전지에 관한 것으로, 보다 상세하게는 도전성 물질을 포함하는 이차전지용 양극재 슬러리에 관한 것이다.The present invention relates to a secondary battery, and more particularly, to a cathode material slurry for a secondary battery comprising a conductive material.

전기 자동차, 전력 저장용 전지 또는 모바일 스마트 기기 등의 시장이 급격히 성장함에 따라, 이전에 알려진 것보다 높은 용량 및 출력 특성을 나타내는 리튬 이차 전지 등 전지의 개발이 요구되고 있다.As the market for electric vehicles, power storage batteries, or mobile smart devices rapidly grows, the development of batteries such as lithium secondary batteries exhibiting higher capacity and output characteristics than previously known is required.

이차전지는 방전뿐 아니라 충전이 가능하여 반복적으로 사용할 수 있는 전지를 말한다. 이차전지 중 대표적인 리튬 이차전지는 양극 활물질에 포함된 리튬이온이 전해질을 거쳐 음극으로 이동한 후 음극 활물질의 층상 구조 내로 삽입되며(충전), 이 후 음극 활물질의 층상 구조 내로 삽입되었던 리튬 이온이 다시 양극으로 되돌아가는(방전) 원리를 통해 작동한다. 이러한 리튬 이차전지는 현재 상용화되어 휴대전화, 노트북 컴퓨터 등의 소형전원으로 사용되고 있으며, 하이브리드 자동차 등의 대형 전원으로도 사용가능할 것으로 예측되고 있어, 그 수요가 증대될 것으로 예상된다.A secondary battery refers to a battery that can be used repeatedly because it can be charged as well as discharged. In a typical lithium secondary battery among secondary batteries, lithium ions contained in the positive electrode active material move to the negative electrode through the electrolyte, and then are inserted (charging) into the layered structure of the negative electrode active material, and then lithium ions inserted into the layered structure of the negative electrode active material are again It works on the principle of returning to the positive pole (discharge). These lithium secondary batteries are currently commercialized and used as small power sources for mobile phones and notebook computers, and are expected to be used as large power sources for hybrid vehicles, and the demand is expected to increase.

이러한 고용량 전지의 개발을 위해서는, 일반적으로 전극의 두께가 두꺼워질 필요가 있고, 두꺼워진 전극으로부터 집전체까지 전자의 이송이 원활하게 이루어질 필요가 있다. 그런데, 기존에 이차 전지에서 도전재로 적용되던 영차원 구조인 카본블랙의 경우, 효과적인 도전 경로를 만들지 못하여, 위와 같은 기술적 요구를 제대로 충족하지 못하는 단점이 있다. 이로 인해, 최근에는 상기 도전재로서 2종 이상의 전도성 탄소계 소재를 함께 사용하여 도전재 및 전극의 특성을 보다 향상시키고자 하는 시도가 이루어지고 있다. 예를 들어, 그래핀, 탄소 나노 튜브 또는 카본블랙 등의 전도성 탄소계 소재 중 2종 이상을 함께 사용하는 경우, 서로 다른 구조적 특성을 갖는 전도성 탄소계 소재들끼리 점 접촉, 선 접촉 및/또는 면 접촉을 함께 형성하여 3차원 네트워크 구조를 형성할 수 있다. 대표적인 예로서, 그래핀과, 탄소 나노 튜브 또는 카본블랙을 함께 사용하는 경우, 탄소 나노 튜브 또는 카본블랙이 그래핀 표면에 흡착되는 한편, 탄소 나노 튜브나 카본블랙 간에 서로 접촉이 발생하여, 3차원 네트워크 구조를 형성할 수 있다. 다른 예로서, 탄소 나노 튜브와 카본블랙이 함께 사용하는 경우에도, 탄소 나노 튜브 표면에 카본블랙이 흡착되는 한편 카본 블랙 또는 탄소 나노 튜브끼리 접촉이 발생하여 3 차원 네트워크 구조를 형성할 수도 있다.In order to develop such a high-capacity battery, it is generally necessary to increase the thickness of the electrode, and it is necessary to smoothly transfer electrons from the thickened electrode to the current collector. However, in the case of carbon black, which is a zero-dimensional structure previously applied as a conductive material in secondary batteries, an effective conductive path cannot be created, and thus the above technical requirements cannot be properly met. For this reason, recently, attempts have been made to further improve the properties of the conductive material and the electrode by using two or more types of conductive carbon-based materials together as the conductive material. For example, when two or more of the conductive carbon-based materials such as graphene, carbon nanotubes, or carbon black are used together, the conductive carbon-based materials having different structural properties are in point contact, line contact and/or surface Contacts can be formed together to form a three-dimensional network structure. As a representative example, when graphene and carbon nanotubes or carbon black are used together, carbon nanotubes or carbon black are adsorbed to the graphene surface, while contact occurs between carbon nanotubes or carbon black, resulting in three-dimensional A network structure can be formed. As another example, even when carbon nanotubes and carbon black are used together, carbon black may be adsorbed on the surface of carbon nanotubes, while carbon black or carbon nanotubes contact each other to form a three-dimensional network structure.

한편, 2종 이상의 전도성 탄소계 소재는 균일하게 분산되어야, 도포된 양극재 내에서 전기적 도전성의 편차가 발생하지 않고 셀 간 성능의 균일성을 나타낼 수 있으므로, 2종 이상의 전도성 탄소계 소재가 균일하게 분산된 상태로 포함된 양극재 슬러리에 관한 기술이 필요한 실정이다. On the other hand, two or more kinds of conductive carbon-based materials must be uniformly dispersed, so that there is no deviation in electrical conductivity within the applied cathode material and uniformity of performance between cells can be exhibited, so that two or more kinds of conductive carbon-based materials are uniformly distributed There is a need for a technique for a cathode material slurry contained in a dispersed state.

따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 이종(異種)의 도전성 재료를 적어도 2 이상 첨가함으로써, 양극의 도전성 및 고율 특성을 향상시킬 수 있는 이차전지의 양극재 슬러리를 제공함에 있다.Accordingly, the problem to be solved by the present invention is to provide a cathode material slurry for a secondary battery capable of improving the conductivity and high rate characteristics of the cathode by adding at least two or more different kinds of conductive materials.

본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problems of the present invention are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

상기 기술적 과제를 이루기 위하여 본 발명의 일 실시예는 양극용 슬러리를 제공한다. 상기 양극용 슬러리는, 양극 활물질, 도전재 및 바인더를 포함하되, 상기 도전재는 구형의 제1 도전성 물질과 선형의 제2 도전성 물질이 혼합된 것일 수 있다.In order to achieve the above technical problem, an embodiment of the present invention provides a slurry for a positive electrode. The slurry for the positive electrode may include a positive electrode active material, a conductive material, and a binder, and the conductive material may be a mixture of a spherical first conductive material and a linear second conductive material.

상기 도전재는 구형의 제1 도전성 물질들 사이사이에 선형의 제2 도전성 물질들이 그물 형태로 배치된 형상을 갖는 것일 수 있다. The conductive material may have a shape in which linear second conductive materials are disposed in a net shape between spherical first conductive materials.

상기 구형의 제1 도전성 물질은 카본 블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙 또는 수퍼피를 포함하는 것일 수 있다. 상기 선형의 제1 도전성 물질의 평균 입경(D50)은 50㎚ 내지 110㎚인 것일 수 있다.The spherical first conductive material may include carbon black, acetylene black, Ketjen black, or superfi. An average particle diameter (D 50 ) of the linear first conductive material may be 50 nm to 110 nm.

상기 선형의 제2 도전성 물질은 그래핀 나노리본을 포함하는 것일 수 있다. 상기 그래핀 나노리본의 종횡 비가 10 내지 150인 그래핀의 단일층 또는 다중층을 포함하는 것일 수 있다. 상기 그래핀 나노리본은 탄소 나노튜브를 긴 축 방향을 따라 개방시킨 것일 수 있다.The linear second conductive material may include graphene nanoribbons. The graphene nanoribbon may include a single layer or multiple layers of graphene having an aspect ratio of 10 to 150. The graphene nanoribbon may be one in which carbon nanotubes are opened along a long axis direction.

상기 구형의 제1 도전성 물질과 상기 선형의 제2 도전성 물질의 중량비는 95:5 내지 85:15인 것일 수 있다.A weight ratio of the spherical first conductive material to the linear second conductive material may be 95:5 to 85:15.

상기 양극 활물질은 LiCoO2, LiNiO2, LiMnO2, LiMn2O4, Li(NiaCobMnc)O2 (여기에서, 0<a<1, 0<b<1, 0<c<1, a+b+c=1), LiNi1-YCoYO2, LiCo1-YMnYO2, LiNi1-YMnYO2 (여기에서, 0≤Y<1), Li(NiaCobMnc)O4 (0<a<2, 0<b<2, 0<c<2, a+b+c=2), LiMn2-zNizO4, LiMn2-zCozO4 (여기에서, 0<Z<2)로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물을 포함하는 것일 수 있다.The positive active material is LiCoO 2 , LiNiO 2 , LiMnO 2 , LiMn 2 O 4 , Li(Ni a Co b Mn c )O 2 (herein, 0<a<1, 0<b<1, 0<c<1) , a+b+c=1), LiNi 1-Y CoYO 2 , LiCo 1-Y Mn Y O 2 , LiNi 1-Y MnYO 2 (here, 0≤Y<1), Li(Ni a Co b Mn c )O 4 (0<a<2, 0<b<2, 0<c<2, a+b+c=2), LiMn 2-z Ni z O 4 , LiMn 2-z Co z O 4 ( Here, any one selected from the group consisting of 0 < Z < 2) or a mixture of two or more thereof may be included.

상기 바인더는 플루오르화 폴리비닐리덴(PVdF)을 포함하는 것일 수 있다.The binder may include polyvinylidene fluoride (PVdF).

본 발명의 다른 일 실시예는 이차전지 양극을 제공한다. 상기 이차전지 양극은 양극 활물질, 도전재 및 바인더를 포함하되, 상기 도전재는 구형의 제1 도전성 물질과 선형의 제2 도전성 물질이 혼합된 것을 포함할 수 있다. Another embodiment of the present invention provides a secondary battery positive electrode. The secondary battery positive electrode may include a positive electrode active material, a conductive material, and a binder, and the conductive material may include a mixture of a spherical first conductive material and a linear second conductive material.

본 발명의 또 다른 일 실시예는 이차전지를 제공한다. 상기 이차전지는 상기 이차전지 양극, 양극 및 음극 사이에 배치된 전해질 및 음극을 포함할 수 있다.Another embodiment of the present invention provides a secondary battery. The secondary battery may include an electrolyte and a negative electrode disposed between the secondary battery positive electrode, the positive electrode, and the negative electrode.

상술한 바와 같이 본 발명의 실시예들에 따른 양극재 슬러리는 적어도 2종의 도전재를 포함함으로써, 양극 활물질 내에 고르게 분산하여 양극의 도전성을 향상시킬 수 있고, 또한 이를 포함한 이차전지의 고율 특성을 개선할 수 있다.As described above, since the cathode material slurry according to the embodiments of the present invention contains at least two kinds of conductive materials, it is possible to improve the conductivity of the cathode by evenly dispersing it in the cathode active material, and also to improve the high rate characteristics of the secondary battery including the same. can be improved

그러나, 본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.However, the effects of the present invention are not limited to the above-mentioned effects, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지를 나타낸 개략도이다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 도전재의 구조를 도식화한 것이다.
도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따라 탄소 나노튜브와 상기 탄소 나노튜브로부터 개방에 의하여 형성된 그래핀 나노리본을 도식화한 것이다.
도 2c는 본 발명의 일 실시예에 따라 탄소 나노튜브와 상기 탄소 나노튜브로부터 개방에 의하여 형성된 그래핀 나노리본의 FT-IR 스펙트럼을 나타낸 그래프이다.
도 3은 다중벽 탄소 나노튜브(MWCNT)와 그래핀 나노리본(GNR)을 각각 N-메틸-2-피롤리돈(NMP) 용매 내에 분산시킨 것을 나타낸 이미지이다.
도 4a 및 4b는 각각 제조예, 비교예 1 및 비교예 2에 따른 양극재 슬러리의 양극재 슬러리를 형성한 직후와 3일이 지난 후(aging)의 댐핑 팩터(damping factor) 측정결과를 나타낸 그래프이다.
도 5a, 5b 및 5c는 각각 제조예, 비교예 1 및 비교예 2에 따른 양극재 슬러리를 캐스팅 및 건조하여 얻어진 양극의 전계방출형 주사전자현미경(FE-SEM) 이미지이다.
도 6a, 6b, 6c 및 6d는 본 발명에 따른 제조예, 비교예 1 및 2에 따른 양극재 슬러리의 특성을 나타낸 그래프들이다.
도 7a, 7b 및 7c는 각각 제조예, 비교예 1 및 비교예 2에 따른 이차전지의 순환 전류 전압법(cyclic voltammetry) 측정결과를 나타낸 그래프이다.
도 8은 제조예, 비교예 1 및 비교예 2에 따른 이차전지의 사이클이 진행됨에 따라 용량유지율을 나타낸 그래프들이다.
도 9a 및 도 9b는 제조예 및 비교예들에 따른 이차전지의 C-rate 특성에 따른 용량을 나타낸 그래프들이다.
1 is a schematic diagram showing a secondary battery according to an embodiment of the present invention.
Figure 2a is a schematic view of the structure of the conductive material according to an embodiment of the present invention.
Figure 2b is a schematic diagram of carbon nanotubes and graphene nanoribbons formed by opening from the carbon nanotubes according to an embodiment of the present invention.
2C is a graph showing FT-IR spectra of carbon nanotubes and graphene nanoribbons formed by opening from the carbon nanotubes according to an embodiment of the present invention.
3 is an image showing dispersing multi-walled carbon nanotubes (MWCNT) and graphene nanoribbons (GNR) in an N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) solvent, respectively.
4A and 4B are graphs showing the results of measuring the damping factor immediately after forming the cathode material slurry of the cathode material slurry according to Preparation Example, Comparative Example 1, and Comparative Example 2, respectively, and after 3 days (aging); am.
5A, 5B, and 5C are field emission scanning electron microscope (FE-SEM) images of positive electrodes obtained by casting and drying positive electrode material slurries according to Preparation Example, Comparative Example 1, and Comparative Example 2, respectively.
6a, 6b, 6c and 6d are graphs showing the characteristics of cathode material slurries according to Preparation Examples and Comparative Examples 1 and 2 according to the present invention.
7A, 7B, and 7C are graphs showing cyclic voltammetry measurement results of secondary batteries according to Preparation Example, Comparative Example 1, and Comparative Example 2, respectively.
8 is a graph showing the capacity retention rate as the cycle of the secondary batteries according to Preparation Example, Comparative Example 1, and Comparative Example 2 proceeds.
9A and 9B are graphs showing capacities according to C-rate characteristics of secondary batteries according to Preparation Examples and Comparative Examples.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Since the present invention can have various changes and can have various embodiments, specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, and it should be understood to include all modifications, equivalents and substitutes included in the spirit and scope of the present invention.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.Terms such as first, second, etc. may be used to describe various elements, but the elements should not be limited by the terms. The above terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, a first component may be referred to as a second component, and similarly, a second component may also be referred to as a first component. and/or includes a combination of a plurality of related listed items or any of a plurality of related listed items.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used in the present application are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. The singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise. In the present application, terms such as “comprise” or “have” are intended to designate that a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification exists, but one or more other features It should be understood that this does not preclude the existence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical and scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in a commonly used dictionary should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related art, and should not be interpreted in an ideal or excessively formal meaning unless explicitly defined in the present application. does not

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명을 설명함에 있어 전체적인 이해를 용이하게 하기 위하여 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings. In describing the present invention, in order to facilitate the overall understanding, the same reference numerals are used for the same components in the drawings, and duplicate descriptions of the same components are omitted.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지를 나타낸 개략도이다.1 is a schematic diagram showing a secondary battery according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 이차전지(100)는 리튬이 탈삽입될 수 있는 음극 활물질을 구비하는 음극, 위에서 설명한 양극 활물질을 함유하는 양극 및 음극과 양극 사이에 배치된 전해질(160)을 포함하는 것일 수 있다. 음극 활물질층(120)과 음극 집전체(110)를 음극으로, 양극 활물질층(140)과 양극 집전체(150)를 양극으로 명명할 수 있다. 자세하게는, 음극 활물질층(120), 양극 활물질층(140), 및 이들 사이에 개재된 세퍼레이터(130)를 포함하며, 음극 활물질층(120)과 세퍼레이터(130) 사이, 및 양극 활물질층(140)과 세퍼레이터(130) 사이에는 전해질(160)이 배치 또는 충전될 수 있다. 또한, 음극 활물질층(120)은 음극 집전체(110) 상에 배치될 수 있고, 양극 활물질층(140)은 양극 집전체(150) 상에 배치될 수 있다.Referring to FIG. 1 , the secondary battery 100 includes a negative electrode having a negative active material into which lithium can be inserted and removed, a positive electrode containing the above-described positive electrode active material, and an electrolyte 160 disposed between the negative electrode and the positive electrode. can The anode active material layer 120 and the anode current collector 110 may be referred to as an anode, and the cathode active material layer 140 and the cathode current collector 150 may be referred to as a cathode. Specifically, it includes a negative active material layer 120 , a positive active material layer 140 , and a separator 130 interposed therebetween, and between the negative active material layer 120 and the separator 130 , and the positive active material layer 140 . ) and the separator 130 , the electrolyte 160 may be disposed or filled. Also, the anode active material layer 120 may be disposed on the anode current collector 110 , and the cathode active material layer 140 may be disposed on the cathode current collector 150 .

<양극><Anode>

상기 양극 활물질층(140)을 형성하기 위하여, 본 발명은 양극 활물질, 도전재, 및 바인더를 혼합하여 양극용 슬러리를 제공하는 것일 수 있다.In order to form the positive electrode active material layer 140 , the present invention may provide a positive electrode slurry by mixing a positive electrode active material, a conductive material, and a binder.

도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 도전재의 구조를 도식화한 것이다.Figure 2a is a schematic view of the structure of the conductive material according to an embodiment of the present invention.

본 발명에서는 도전성이 향상된 양극재를 제공하기 위하여, 양극재 슬러리 내에서 도전재는 도전성 물질을 적어도 2종 이상 포함할 수 있다. 구체적으로, 도전성 물질은 구형 또는 선형의 형상을 갖는 것일 수 있다.In the present invention, in order to provide a positive electrode material having improved conductivity, the conductive material in the positive electrode material slurry may include at least two types of conductive materials. Specifically, the conductive material may have a spherical or linear shape.

도 2a를 참조하면, 일 실시예에서, 도전재는 구형의 제1 도전성 물질과 선형의 제2 도전성 물질이 혼합된 것 일 수 있다. 즉, 구형의 제1 도전성 물질들 사이사이에 선형의 제2 도전성 물질들이 그물 형태로 배치된 형상을 가질 수 있어, 네트워크 구조를 형성하여 구조적인 안정성을 높일 수 있다. 다시 말해서, 선형의 물질들이 이루고 있는 그물 구조 상에 구형의 물질들이 촘촘히 배열되어, 고밀도를 갖는 것일 수 있다. Referring to FIG. 2A , in an embodiment, the conductive material may be a mixture of a spherical first conductive material and a linear second conductive material. That is, the linear second conductive materials may have a network shape disposed between the spherical first conductive materials, thereby forming a network structure to increase structural stability. In other words, the spherical materials may be densely arranged on the net structure of the linear materials to have a high density.

제1 도전성 물질은 구형의 형상을 갖는 것으로, 카본 블랙, 아세틸렌 블랙(덴카 블랙), 케첸 블랙 또는 수퍼피(Super-P)를 포함할 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다. 제1 도전성 물질의 평균 입경(D50)은 50㎚ 내지 110㎚, 바람직하게는 60㎚ 내지 100㎚ 일 수 있다. 이때, 상기 제1 도전성 물질의 평균 입경은 상기의 범위를 만족하는 경우, 입자의 크기 및 양극 활물질의 공극률을 고려하여, 도전성 물질들이 뭉쳐지거나 응집되지 않고 고르게 분산되는 것일 수 있다.The first conductive material has a spherical shape, and may include carbon black, acetylene black (Denka black), Ketjen black, or Super-P, but is not limited thereto. The average particle diameter (D 50 ) of the first conductive material may be 50 nm to 110 nm, preferably 60 nm to 100 nm. In this case, when the average particle diameter of the first conductive material satisfies the above range, the conductive materials may be uniformly dispersed without agglomeration or agglomeration in consideration of the particle size and the porosity of the positive electrode active material.

제2 도전성 물질은 선형의 형상을 갖는 것으로, 그래핀 나노리본(graphene nanoribbon)을 포함할 수 있다. 도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따라 탄소 나노튜브와 상기 탄소 나노튜브로부터 개방에 의하여 형성된 그래핀 나노리본을 도식화한 것이다.The second conductive material has a linear shape and may include graphene nanoribbon. Figure 2b is a schematic diagram of carbon nanotubes and graphene nanoribbons formed by opening from the carbon nanotubes according to an embodiment of the present invention.

도 2b를 참조하면, 그래핀 나노리본은 탄소 나노튜브를 개방시켜 형성된 것일 수 있다. 자세하게는, 탄소 나노튜브를 긴 축 방향을 따라 개방시킨 것일 수 있다. 탄소 나노튜브의 개방은 산화제에 의해 수행되는 것일 수 있다. Referring to FIG. 2B , the graphene nanoribbon may be formed by opening carbon nanotubes. Specifically, the carbon nanotubes may be opened along the long axis direction. The opening of the carbon nanotubes may be performed by an oxidizing agent.

탄소 나노튜브의 산화제 처리에 의하여 형성된 그래핀 나노리본은 하이드록시기(-OH), 카복시기(-CO2H) 등의 작용기를 더욱 포함하는 것일 수 있으며, 그래핀 표면이 개질되는 것일 수 있다. 즉, 탄소 나노튜브로부터 개방된 그래핀 나노리본은 표면 상에 극성의 작용기를 포함함에 따라, 탄소 나노리본과 달리 그래핀 나노리본은 극성을 띠는 것일 수 있다. 그 결과, 상기 탄소 나노리본은 양극재 슬러리 형성에 이용되는 용매인 극성 유기용매에 우수한 분산성을 나타내는 것일 수 있다. The graphene nanoribbon formed by treating the carbon nanotubes with an oxidizing agent may further include functional groups such as a hydroxyl group (-OH) and a carboxyl group (-CO 2 H), and the graphene surface may be modified. . That is, since the graphene nanoribbon opened from the carbon nanotube includes a polar functional group on the surface, the graphene nanoribbon may have a polarity unlike the carbon nanoribbon. As a result, the carbon nanoribbon may exhibit excellent dispersibility in a polar organic solvent, which is a solvent used to form a cathode material slurry.

도 2c는 본 발명의 일 실시예에 따라 탄소 나노튜브와 상기 탄소 나노튜브로부터 개방에 의하여 형성된 그래핀 나노리본의 FT-IR 스펙트럼을 나타낸 그래프이다. 도 2c를 참조하면, 하이드록시기(-OH), 카복시기(-CO2H) 작용기를 포함하는 것을 알 수 있다.2C is a graph showing FT-IR spectra of carbon nanotubes and graphene nanoribbons formed by opening from the carbon nanotubes according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 2c , it can be seen that a hydroxyl group (-OH) and a carboxy group (-CO 2 H) functional group are included.

도 3은 다중벽 탄소 나노튜브(MWCNT)와 그래핀 나노리본(GNR)을 각각 N-메틸-2-피롤리돈(NMP) 용매 내에 분산시킨 것을 나타낸 이미지이다.3 is an image showing the dispersion of multi-walled carbon nanotubes (MWCNT) and graphene nanoribbons (GNR) in N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) solvent, respectively.

도 3의 왼쪽의 이미지는 다중벽 탄소 나노튜브를 용매와 혼합한 것으로, 다중벽 탄소 나노튜브는 용매 내에 분산이 거의 이루어지지 않고 응집되어 있는 것을 확인할 수 있다. 이에 반해, 도 3의 오른쪽 이미지는 그래핀 나노리본을 용매와 혼합한 것으로, 그래핀 나노리본은 용매 내에서 충분히 분산되어 용액을 형성할 수 있음을 확인할 수 있다. 이는, N-메틸-2-피롤리돈은 극성 용매이므로, 다중벽 탄소 나노튜브 대비 그래핀 나노리본이 더욱 극성을 나타냄에 따라, 극성 용매 내 그래핀 나노리본의 분산성이 우수하게 나타나는 것임을 알 수 있다. The image on the left of FIG. 3 shows that the multi-walled carbon nanotubes are mixed with a solvent, and it can be seen that the multi-walled carbon nanotubes are agglomerated with little dispersion in the solvent. In contrast, the right image of FIG. 3 shows that the graphene nanoribbons are mixed with a solvent, and it can be confirmed that the graphene nanoribbons are sufficiently dispersed in the solvent to form a solution. It can be seen that, since N-methyl-2-pyrrolidone is a polar solvent, as the graphene nanoribbons are more polar compared to the multi-walled carbon nanotubes, the dispersibility of the graphene nanoribbons in the polar solvent is excellent. can

한편, 산화제를 이용하여 탄소 나노튜브를 개방하여 형성된 표면 상의 작용기들은 저항으로 작용할 수 있으므로, 도전성 물질의 전도성을 향상시키기 위하여, 별도의 환원제 등을 이용하여 세척(rinsing) 과정을 거침으로써 작용기를 제거하는 과정을 포함하는 것이 일반적이다. On the other hand, since functional groups on the surface formed by opening the carbon nanotubes using an oxidizing agent can act as resistance, in order to improve the conductivity of the conductive material, the functional groups are removed by going through a rinsing process using a separate reducing agent, etc. It is common to include the process of

그러나, 본 발명에 따른 도전재는 적어도 2종 이상의 도전성 물질을 포함하는 것으로, 양 도전성 물질의 분산성을 증가시키기 위하여, 별도의 환원제 등을 이용한 세척 과정을 거치지 않으며, 그래핀의 표면 상에 더욱 많은 극성 작용기를 갖도록 하는 것일 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 도전재는 별도의 분산제나 분산성을 증가시키기 위한 별도의 물리화학적 처리를 하지 않아도, 도전성 물질의 성질에 의하여, 양극용 슬러리 내에서 충분히 분산성이 개선되는 것일 수 있다. However, the conductive material according to the present invention includes at least two or more kinds of conductive materials, and in order to increase the dispersibility of both conductive materials, it does not undergo a washing process using a separate reducing agent, etc. It may be to have a polar functional group. That is, the conductive material according to the present invention may have sufficiently improved dispersibility in the positive electrode slurry due to the properties of the conductive material without a separate dispersing agent or a separate physical and chemical treatment for increasing dispersibility.

또한, 그래핀 나노리본의 긴 축의 길이와 짧은 축의 길이에 대한 비(즉, 긴 축/짧은 축)인 종횡 비(aspect ratio)가 10 내지 150일 수 있으며, 자세하게는, 25 내지 120인 그래핀의 단일층 또는 다중층을 의미하는 것일 수 있다.In addition, the ratio of the length of the long axis to the length of the short axis of the graphene nanoribbon (ie, the long axis/short axis) may have an aspect ratio of 10 to 150, and specifically, 25 to 120 graphene. may mean a single layer or multiple layers of

상기 그래핀 나노리본은 종횡 비가 10 내지 150인 것으로, 형태적인 특성에 기인하여 선형성을 갖는 것일 수 있다. 도전성 물질은 선형적인 특성을 가짐에 따라 도전 경로를 형성할 수 있으며, 이에 따라 더욱 우수한 도전성을 가질 수 있다. The graphene nanoribbon has an aspect ratio of 10 to 150, and may have linearity due to its morphological characteristics. The conductive material may form a conductive path as it has a linear characteristic, and thus may have superior conductivity.

한편, 양극재 슬러리 내에서, 구형의 제1 도전성 물질과 선형의 제2 도전성 물질의 중량비는 95:5 내지 85:15, 더 자세하게는, 93:7 내지 87:13일 수 있다. Meanwhile, in the cathode material slurry, a weight ratio of the spherical first conductive material to the linear second conductive material may be 95:5 to 85:15, more specifically, 93:7 to 87:13.

상기 중량비를 만족하는 경우, 특히, 도전성 물질들은 우수한 분산성을 갖는 것으로, 도전재는 양극재 슬러리 내의 어느 한 쪽으로 편중되지 않고 고르게 분포할 수 있으며, 특히, 이를 포함하는 이차전지는 고율에서 우수한 전기화학적 특성을 나타내는 것일 수 있다.When the above weight ratio is satisfied, in particular, the conductive materials have excellent dispersibility, and the conductive material can be evenly distributed without being biased toward either side in the cathode material slurry. It may indicate a characteristic.

양극 활물질은 리튬 이온을 탈삽입하거나 변환 반응을 일으킬 수 있는 것으로, 공지의 이차전지용 양극 활물질을 이용할 수 있다. 구체적으로, 양극 활물질은 LiCoO2, LiNiO2, LiMnO2, LiMn2O4, Li(NiaCobMnc)O2 (여기에서, 0<a<1, 0<b<1, 0<c<1, a+b+c=1), LiNi1-YCoYO2, LiCo1-YMnYO2, LiNi1-YMnYO2 (여기에서, 0≤Y<1), Li(NiaCobMnc)O4 (0<a<2, 0<b<2, 0<c<2, a+b+c=2), LiMn2-zNizO4, LiMn2-zCozO4 (여기에서, 0<Z<2)로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물을 포함하는 것일 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다. The positive electrode active material is one capable of deintercalating lithium ions or causing a conversion reaction, and a known positive electrode active material for a secondary battery may be used. Specifically, the positive active material is LiCoO 2 , LiNiO 2 , LiMnO 2 , LiMn 2 O 4 , Li(Ni a Co b Mn c )O 2 (here, 0<a<1, 0<b<1, 0<c <1, a+b+c=1), LiNi 1-Y CoYO 2 , LiCo 1-Y Mn Y O 2 , LiNi 1-Y MnYO 2 (here, 0≤Y<1), Li(Ni a Co b Mn c )O 4 (0<a<2, 0<b<2, 0<c<2, a+b+c=2), LiMn 2-z Ni z O 4 , LiMn 2-z Co z O 4 (herein, it may include any one selected from the group consisting of 0<Z<2) or a mixture of two or more thereof, but is not limited thereto.

바인더는 열가소성 수지 예를 들어, 플루오르화 폴리비닐리덴(PVdF), 폴리테트라플루오로에틸렌, 사불화에틸렌, 불화비닐리덴계 공중합체, 육불화프로필렌 등의 불소 수지, 및/또는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 폴리올레핀 수지를 포함할 수 있다.The binder is a thermoplastic resin, for example, polyvinylidene fluoride (PVdF), polytetrafluoroethylene, ethylene tetrafluoride, vinylidene fluoride-based copolymer, fluororesin such as propylene hexafluoride, and/or polyethylene, polypropylene, etc. of polyolefin resin.

상기로부터 얻어진 양극용 슬러리를 양극 집전체 상에 도포하여 양극을 형성할 수 있다. 양극 집전체는 Al, Ni, 스테인레스 등의 도전체일 수 있다. 양극용 슬러리를 양극 집전체 상에 도포하는 것은 가압 성형, 또는 유기 용매등을 사용하여 페이스트를 만든 후 이 페이스트를 집전체 상에 도포하고 프레스하여 고착화하는 방법을 사용할 수 있다. 페이스트를 양극 집전체 상에 도포하는 것은 예를 들면, 그라비아 코팅법, 슬릿다이 코팅법, 나이프 코팅법, 스프레이 코팅법을 사용하여 수행할 수 있다.The positive electrode slurry obtained above may be applied on the positive electrode current collector to form a positive electrode. The positive electrode current collector may be a conductor such as Al, Ni, or stainless steel. Applying the slurry for the positive electrode on the positive electrode current collector may use a method of press molding or a method of making a paste using an organic solvent, then applying the paste on the current collector and pressing the paste to be fixed. Applying the paste on the positive electrode current collector may be performed using, for example, a gravure coating method, a slit die coating method, a knife coating method, or a spray coating method.

유기 용매는 N,N-디메틸아미노프로필아민, 디에틸트리아민 등의 아민계; 에틸렌옥시드, 테트라히드로푸란 등의 에테르계; 메틸에틸케톤 등의 케톤계; 아세트산메틸 등의 에스테르계; 디메틸아세트아미드, N-메틸-2-피롤리돈 등의 비양성자성 극성 용매 등일 수 있다.The organic solvent is an amine-based solvent such as N,N-dimethylaminopropylamine and diethyltriamine; ethers such as ethylene oxide and tetrahydrofuran; ketones such as methyl ethyl ketone; esters such as methyl acetate; and an aprotic polar solvent such as dimethylacetamide or N-methyl-2-pyrrolidone.

<음극><Cathode>

상기 음극 활물질층(120)을 형성하기 위하여, 음극 활물질, 도전재, 및 바인더를 혼합하여 음극용 슬러리를 형성할 수 있다.In order to form the negative electrode active material layer 120 , a negative electrode slurry may be formed by mixing the negative electrode active material, the conductive material, and the binder.

음극 활물질은 리튬 이온을 탈삽입하거나 변환(conversion) 반응을 일으킬 수 있는 금속, 금속합금, 금속산화물, 금속불화물, 금속황화물, 및 천연 흑연, 인조흑연, 코크스류, 카본 블랙, 탄소 나노튜브, 그라핀 등의 탄소 재료 등을 사용하여 형성할 수도 있다. Anode active materials include metals, metal alloys, metal oxides, metal fluorides, metal sulfides, and natural graphite, artificial graphite, cokes, carbon black, carbon nanotubes, and graphite that can cause lithium ion deintercalation or conversion reaction. It can also be formed using carbon materials, such as a pin.

도전재는 천연 흑연, 인조 흑연, 코크스류, 카본 블랙, 탄소 나노튜브, 그라핀 등의 탄소 재료일 수 있다. 바인더는 열가소성 수지 예를 들어, 폴리불화비닐리덴, 폴리테트라플루오로에틸렌, 사불화에틸렌, 불화비닐리덴계 공중합체, 육불화프로필렌 등의 불소 수지, 및/또는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 폴리올레핀 수지를 포함할 수 있다.The conductive material may be a carbon material such as natural graphite, artificial graphite, coke, carbon black, carbon nanotubes, or graphene. The binder is a thermoplastic resin, for example, polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene, ethylene tetrafluoride, vinylidene fluoride-based copolymer, fluororesin such as propylene hexafluoride, and/or polyolefin resin such as polyethylene or polypropylene. may include

음극용 슬러리를 음극 집전체 상에 도포하여 음극을 형성할 수 있다. 음극 집전체는 Al, Ni, 스테인레스 등의 도전체일 수 있다. 음극용 슬러리를 음극 집전체 상에 도포하는 것은 가압 성형, 또는 유기 용매등을 사용하여 페이스트를 만든 후 이 페이스트를 집전체 상에 도포하고 프레스하여 고착화하는 방법을 사용할 수 있다. The negative electrode may be formed by applying the negative electrode slurry on the negative electrode current collector. The negative electrode current collector may be a conductor such as Al, Ni, or stainless steel. Applying the slurry for the negative electrode on the negative electrode current collector may be performed by pressure molding or a method of making a paste using an organic solvent and then applying the paste on the current collector and pressing the paste to fix it.

유기 용매는 N,N-디메틸아미노프로필아민, 디에틸트리아민 등의 아민계; 에틸렌옥시드, 테트라히드로푸란 등의 에테르계; 메틸에틸케톤 등의 케톤계; 아세트산메틸 등의 에스테르계; 디메틸아세트아미드, N-메틸-2-피롤리돈 등의 비양성자성 극성 용매 등일 수 있다. 페이스트를 음극 집전체 상에 도포하는 것은 예를 들면, 그라비아 코팅법, 슬릿다이 코팅법, 나이프 코팅법, 스프레이 코팅법을 사용하여 수행할 수 있다.The organic solvent is an amine-based solvent such as N,N-dimethylaminopropylamine and diethyltriamine; ethers such as ethylene oxide and tetrahydrofuran; ketones such as methyl ethyl ketone; esters such as methyl acetate; and an aprotic polar solvent such as dimethylacetamide or N-methyl-2-pyrrolidone. Applying the paste on the negative electrode current collector may be performed using, for example, a gravure coating method, a slit die coating method, a knife coating method, or a spray coating method.

<전해질><Electrolyte>

전해질은 리튬염일 수 있다. 리튬염은 리튬퍼클로로레이트(LiClO4), 리튬테트라플루오르보레이트(LiBF4), 리튬헥사플루오르포스페이트(LiPF6), 리튬트리플루오르메탄셀포네이트(LiCF3SO3), 리튬헥사플루오르아세네이트(LiAsF6),리튬트리플루오르메탄설포닐이미드(Li(CF3SO2)2N), 또는 이들의 2종 이상의 혼합물일 수 있다. 이들 중에서도 불소를 포함하는 전해질을 사용할 수 있다. 또한, 전해질을 유기 용매에 용해시켜 비수전해액으로서 이용할 수 있다. 유기 용매로는, 예를 들면 프로필렌카르보네이트, 에틸렌카르보네이트, 디메틸카르보네이트, 디에틸카르보네이트, 에틸메틸카르보네이트, 이소프로필메틸카르보네이트, 비닐렌카르보네이트, 4-트리플루오로메틸-1,3-디옥솔란-2-온, 1,2-디(메톡시카르보닐옥시)에탄 등의 카르보네이트류; 1,2-디메톡시에탄, 1,3-디메톡시프로판, 펜타플루오로프로필메틸에테르, 2,2,3,3-테트라플루오로프로필디플루오로메틸에테르, 테트라히드로푸란, 2-메틸테트라히드로푸란 등의 에테르류; 포름산메틸, 아세트산메틸, γ-부티로락톤 등의 에스테르류; 아세토니트릴, 부티로니트릴 등의 니트릴류; N,N-디메틸포름아미드, N,N-디메틸아세트아미드 등의 아미드류; 3-메틸-2-옥사졸리돈 등의 카르바메이트류; 술포란, 디메틸술폭시드, 1,3-프로판술톤 등의 황 함유 화합물; 또는 상기한 유기 용매에 추가로 불소 치환기를 도입한 것을 사용할 수 있다. The electrolyte may be a lithium salt. Lithium salt is lithium perchlorate (LiClO 4 ), lithium tetrafluoroborate (LiBF 4 ), lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ), lithium trifluoromethane cellphonate (LiCF 3 SO 3 ), lithium hexafluoroacetate (LiAsF) 6 ), lithium trifluoromethanesulfonylimide (Li(CF 3 SO 2 ) 2 N), or a mixture of two or more thereof. Among these, an electrolyte containing fluorine can be used. In addition, the electrolyte can be dissolved in an organic solvent and used as a non-aqueous electrolyte. Examples of the organic solvent include propylene carbonate, ethylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, isopropyl methyl carbonate, vinylene carbonate, 4- carbonates such as trifluoromethyl-1,3-dioxolan-2-one and 1,2-di(methoxycarbonyloxy)ethane; 1,2-dimethoxyethane, 1,3-dimethoxypropane, pentafluoropropylmethyl ether, 2,2,3,3-tetrafluoropropyldifluoromethyl ether, tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydro ethers such as furan; esters such as methyl formate, methyl acetate, and γ-butyrolactone; nitriles such as acetonitrile and butyronitrile; amides such as N,N-dimethylformamide and N,N-dimethylacetamide; carbamates such as 3-methyl-2-oxazolidone; sulfur-containing compounds such as sulfolane, dimethyl sulfoxide and 1,3-propane sultone; Alternatively, a fluorine substituent may be introduced into the organic solvent described above.

이와는 달리, 고체 전해질을 이용할 수도 있다. 고체 전해질로는 폴리에틸렌옥시드계의 고분자 화합물, 폴리오르가노실록산쇄 또는 폴리옥시알킬렌쇄 중 적어도 1종 이상을 포함하는 고분자 화합물 등의 유기계 고체 전해질일 수 있다. 또한, 고분자 화합물에 비수전해액을 담지한, 이른바 겔 타입의 전해질을 이용할 수도 있다. 한편, 무기계 고체 전해질을 이용할 수도 있다. 이들 고체 전해질을 이용하여 나트륨 이차 전지의 안전성을 보다 높일 수 있는 경우가 있다. 또한, 고체 전해질이 후술하는 세퍼레이터의 역할을 하는 경우도 있고, 그 경우에는 세퍼레이터를 필요로 하지 않는 경우도 있다.Alternatively, a solid electrolyte may be used. The solid electrolyte may be an organic solid electrolyte such as a polyethylene oxide-based polymer compound or a polymer compound containing at least one of polyorganosiloxane chains or polyoxyalkylene chains. Also, a so-called gel-type electrolyte in which a non-aqueous electrolyte is supported on a polymer compound may be used. On the other hand, an inorganic solid electrolyte may be used. There are cases where the safety of the sodium secondary battery can be further improved by using these solid electrolytes. In addition, the solid electrolyte may serve as a separator to be described later, and in that case, a separator may not be required.

<세퍼레이터><Separator>

양극과 음극 사이에 세퍼레이터가 배치될 수 있다. 이러한 세퍼레이터는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 폴리올레핀 수지, 불소 수지, 질소 함유 방향족 중합체 등의 재질로 이루어지는 다공질 필름, 부직포, 직포 등의 형태를 가지는 재료일 수 있다. 세퍼레이터의 두께는, 전지의 부피 에너지 밀도가 높아지고, 내부 저항이 작아진다는 점에서, 기계적 강도가 유지되는 한 얇을수록 바람직하다. 세퍼레이터의 두께는, 일반적으로 5 내지 200 ㎛ 정도일 수 있고, 더 구체적으로는 5 내지 40 ㎛일 수 있다.A separator may be disposed between the anode and the cathode. The separator may be a material having the form of a porous film, a nonwoven fabric, or a woven fabric made of a material such as a polyolefin resin such as polyethylene or polypropylene, a fluororesin, or a nitrogen-containing aromatic polymer. The thickness of the separator is preferably thinner as long as the mechanical strength is maintained from the viewpoint of increasing the bulk energy density of the battery and decreasing the internal resistance. The thickness of the separator may be generally about 5 to 200 μm, and more specifically, 5 to 40 μm.

<알칼리 금속 이차 전지의 제조 방법><Method for manufacturing alkali metal secondary battery>

양극, 세퍼레이터, 및 음극을 순서대로 적층하여 전극군을 형성한 후 필요하다면 전극군을 말아서 전지캔에 수납하고, 전극군에 비수전해액을 함침시킴으로써 이차전지를 제조할 수 있다. 이와는 달리, 양극, 고체 전해질, 및 음극을 적층하여 전극군을 형성한 후 필요하다면 전극군을 말아서 전지캔에 수납하여 이차 전지를 제조할 수 있다.After the positive electrode, the separator, and the negative electrode are sequentially stacked to form an electrode group, if necessary, the electrode group is rolled up and stored in a battery can, and the secondary battery can be manufactured by impregnating the electrode group with a non-aqueous electrolyte. Alternatively, after forming an electrode group by laminating a positive electrode, a solid electrolyte, and a negative electrode, if necessary, the electrode group may be rolled up and stored in a battery can to manufacture a secondary battery.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실험예(example)를 제시한다. 다만, 하기의 실험예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐, 본 발명이 하기의 실험예에 의해 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, a preferred experimental example (example) is presented to help the understanding of the present invention. However, the following experimental examples are only for helping understanding of the present invention, and the present invention is not limited by the following experimental examples.

[실험예들; Examples][Experimental examples; Examples]

그래핀 나노리본 제조예Graphene Nano Ribbon Preparation Example

20ml의 농축 황산(H2SO4) 용액(95%)에 1g의 과산화수소를 첨가하고 30분간 초음파 처리하여, 언지핑(unzipping) 용액을 준비하였다. 얻어진 언지핑 용액에 0.2g 의 다중벽 탄소 나노튜브를 첨가하여, 80℃에서 12시간 동안 교반하였다. 이에 따라 검붉은색 서스펜션이 형성되었으며, 이를 1L의 탈이온수에 넣어 희석시켰다. 그 후, 0.2 ㎛의 기공 크기를 갖는 셀룰로오스 아세테이트 막을 통해 진공 여과시켜 그래핀 나노리본을 얻었다. 1 g of hydrogen peroxide was added to 20 ml of concentrated sulfuric acid (H 2 SO 4 ) solution (95%) and sonicated for 30 minutes to prepare an unzipping solution. 0.2 g of multi-walled carbon nanotubes were added to the resulting unzipped solution, followed by stirring at 80° C. for 12 hours. As a result, a dark red suspension was formed, which was diluted in 1 L of deionized water. Thereafter, the graphene nanoribbons were obtained by vacuum filtration through a cellulose acetate membrane having a pore size of 0.2 μm.

양극재 슬러리 제조예Example of cathode material slurry preparation

도전재인 수퍼피(Super P) 2 중량%와 바인더인 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVdF) 2 중량%를 N-메틸-2-피롤리돈(NMP) 용매에 용해시킨 다음, 양극 활물질로서 LiNi0.84Co0.12Mn0.04O2 96중량%를 투입하고 혼합하였다.2 wt% of Super P as a conductive material and 2 wt% of polyvinylidene fluoride (PVdF) as a binder were dissolved in N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) solvent, and then LiNi 0.84 Co as a cathode active material 0.12 Mn 0.04 O 2 96 wt% was added and mixed.

이어서, 그래핀 나노리본을 N-메틸-2-피롤리돈(NMP) 용매에 용해시키고 이 때, 그래핀 나노리본은 상기 수퍼피와 10:90 중량비가 되도록 상기 혼합물에 투입하고 교반하여 양극재 슬러리를 얻었다. 이 때, 용매의 양을 조절하여, 양극재 슬러리 내의 고체 함량이 대략 64% 정도가 되도록 조절하였다. Then, the graphene nanoribbons are dissolved in N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) solvent, and at this time, the graphene nanoribbons are added to the mixture so as to have a weight ratio of 10:90 to the superfibre, and stirred to form a cathode material. A slurry was obtained. At this time, the amount of the solvent was adjusted so that the solid content in the cathode material slurry was about 64%.

양극재 슬러리 비교예 1Cathode Material Slurry Comparative Example 1

도전재인 수퍼피(Super P) 2 중량%와 바인더인 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVdF) 2 중량%를 N-메틸-2-피롤리돈(NMP) 용매에 용해시킨 다음, 양극 활물질로서 LiNi0.84Co0.12Mn0.04O2 96중량%를 투입하고 혼합하여, 양극재 슬러리를 얻었다. 2 wt% of Super P as a conductive material and 2 wt% of polyvinylidene fluoride (PVdF) as a binder were dissolved in N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) solvent, and then LiNi 0.84 Co as a cathode active material 96 wt% of 0.12 Mn 0.04 O 2 was added and mixed to obtain a cathode material slurry.

양극재 슬러리 비교예 2Cathode Material Slurry Comparative Example 2

상기 양극재 슬러리 제조예에서, 그래핀 나노리본 대신 다중벽 탄소 나노튜브가 상기 수퍼피와 10:90 중량비가 되도록 상기 혼합물에 투입한 것을 제외하고는. 양극재 슬러리 제조예와 동일한 방법을 이용하여 양극재 슬러리를 얻었다Except that in the cathode material slurry preparation example, multi-walled carbon nanotubes instead of graphene nanoribbons were added to the mixture in a weight ratio of 10:90 to the superpy. A cathode material slurry was obtained using the same method as in the cathode material slurry preparation example.

양극재 슬러리 비교예 3Cathode Material Slurry Comparative Example 3

상기 양극재 슬러리 제조예에서, 그래핀 나노리본은 상기 수퍼피와 20:80 중량비가 되도록 상기 혼합물에 투입한 것을 제외하고는. 양극재 슬러리 제조예와 동일한 방법을 이용하여 양극재 슬러리를 얻었다. In the positive electrode material slurry preparation example, the graphene nanoribbon was added to the mixture so as to have a weight ratio of 20:80 with the superpy. A cathode material slurry was obtained using the same method as in the cathode material slurry preparation example.

양극재 슬러리 비교예 4Cathode Material Slurry Comparative Example 4

상기 양극재 슬러리 제조예에서, 그래핀 나노리본은 상기 수퍼피와 50:50 중량비가 되도록 상기 혼합물에 투입한 것을 제외하고는. 양극재 슬러리 제조예와 동일한 방법을 이용하여 양극재 슬러리를 얻었다. In the positive electrode material slurry preparation example, the graphene nanoribbon was added to the mixture in a weight ratio of 50:50 to the superpy except that it was added. A cathode material slurry was obtained using the same method as in the cathode material slurry preparation example.

양극재 슬러리 비교예 5Cathode Material Slurry Comparative Example 5

도전재인 그래핀 나노리본 2 중량%와 바인더인 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVdF) 2 중량%를 N-메틸-2-피롤리돈(NMP) 용매에 용해시킨 다음, 양극 활물질로서 LiNi0.84Co0.12Mn0.04O2 96중량%를 투입하고 혼합하여, 양극재 슬러리를 얻었다. 2 wt% of graphene nanoribbon as a conductive material and 2 wt% of polyvinylidene fluoride (PVdF) as a binder were dissolved in an N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) solvent, and then LiNi 0.84 Co 0.12 Mn as a cathode active material 0.04 O 2 96% by weight was added and mixed to obtain a cathode material slurry.

하기의 표 1은 상기 실시예들에 따른 양극재 슬러리 내 포함된 도전성 물질의 중량비를 정리한 것을 나타낸 표이다.Table 1 below is a table summarizing the weight ratio of the conductive material included in the cathode material slurry according to the embodiments.

그래핀
나노리본
graphene
nano ribbon
다중벽
탄소 나노튜브
multiwall
carbon nanotubes
수퍼피super blood
비교예 1Comparative Example 1 -- -- 100100 제조예manufacturing example 1010 9090 비교예 2Comparative Example 2 -- 1010 9090 비교예 3Comparative Example 3 2020 -- 8080 비교예 4Comparative Example 4 5050 -- 5050 비교예 5Comparative Example 5 100100 -- --

도 4a 및 4b는 각각 제조예, 비교예 1 및 비교예 2에 따른 양극재 슬러리의 양극재 슬러리를 형성한 직후와 3일이 지난 후(aging)의 댐핑 팩터(damping factor) 측정결과를 나타낸 그래프이다. 4A and 4B are graphs showing the results of measuring the damping factor immediately after forming the cathode material slurry of the cathode material slurry according to Preparation Example, Comparative Example 1, and Comparative Example 2, respectively, and after 3 days (aging); am.

이는 프리퀀시를 제공하면서 댐핑 팩터(damping factor)를 측정한 것으로, 댐핑 팩터는 저장 모듈러스(storage modulus, G')에 대한 손실 모듈러스(loss modulus, G")의 비로, 댐핑 팩터의 계수가 낮으면 슬러리는 유사 고체(solid-like)를 나타내고 계수가 높으면 슬러리는 유사 액체(solid-liquid)를 나타낼 수 있다. 양극재 슬러리는 캐스팅시 유사 액체일수록, 캐스팅 이후 양극 형성을 위한 건조시 유사 고체일 수록, 이에 따라 형성된 전극은 이차전지 내에서 결함이 최소화된 것일 수 있다. This is a measure of the damping factor while providing the frequency, which is the ratio of the loss modulus (G") to the storage modulus (G'), and when the damping factor's coefficient is low, the slurry indicates solid-like, and if the coefficient is high, the slurry may indicate a solid-liquid.The more similar the cathode material slurry is when casting, the more solid it is when drying to form a positive electrode after casting. The electrode thus formed may have a minimized defect in the secondary battery.

특히, 도 4a를 참조하면, 비교예 2의 경우 특히 댐핑 팩터가 특히 낮은 것을 확인할 수 있다. 즉, 도전성 물질로 탄소 나노튜브를 포함함에 따라, 비교예 2에 따른 양극재 슬러리는 유사 액체를 나타내는 성질이 미약하므로 특히 도전성 물질이 충분히 분산되기 어려워, 이를 포함하는 이차전지는 다소 열화되는 특성을 나타낼 수 있음을 예상할 수 있다. In particular, referring to FIG. 4A , in Comparative Example 2, it can be seen that the damping factor is particularly low. That is, since carbon nanotubes are included as the conductive material, the cathode material slurry according to Comparative Example 2 has weak properties representing a similar liquid, so it is difficult to sufficiently disperse the conductive material, and the secondary battery including the same is somewhat deteriorated. can be expected to show.

도 5a, 5b 및 5c는 각각 양극제 슬러리 제조예, 양극제 슬러리 비교예 1 및 양극제 슬러리 비교예 2에 따른 양극재 슬러리를 캐스팅 및 건조하여 얻어진 양극의 전계방출형 주사전자현미경(FE-SEM) 이미지이다. 도 5a 내지 도 5c에서, CB는 카본 블랙을, NCM은 LiNi0.84Co0.12Mn0.04O2을, MWCNT는 다중벽 탄소나노튜브를, GNR은 그리핀 나노리본을 의미한다. 도 5a를 참고하면, 카본 블랙(CB) 표면에 NCM이 분포하고 있으며 분포하고 있는 NCM 사이에 그리핀 나노리본(GNR)이 존재하고 있는 것을 알 수 있다. 도 5b를 참조하면, 카본 블랙(CB) 표면에 NCM이 분포하고 있는 것을 알 수 있다. 도 5c를 참조하면, 다중벽 탄소나노튜브(MWCNT)간에 연결되어 있는 것을 알 수 있다.5A, 5B and 5C are field emission scanning electron microscopy (FE-SEM) of a positive electrode obtained by casting and drying the positive electrode material slurry according to the positive electrode slurry preparation example, positive electrode slurry comparative example 1, and positive electrode slurry comparative example 2, respectively. ) is an image. 5a to 5c, CB denotes carbon black, NCM denotes LiNi 0.84 Co 0.12 Mn 0.04 O 2 , MWCNT denotes multi-walled carbon nanotubes, and GNR denotes griffin nanoribbons. Referring to FIG. 5a , it can be seen that NCMs are distributed on the surface of carbon black (CB), and griffin nanoribbons (GNR) are present between the distributed NCMs. Referring to FIG. 5B , it can be seen that NCM is distributed on the surface of carbon black (CB). Referring to FIG. 5c , it can be seen that the multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs) are connected.

도 6a, 6b, 6c 및 6d는 본 발명에 따른 제조예, 비교예 1 및 2에 따른 양극재 슬러리의 특성을 나타낸 그래프들이다.6a, 6b, 6c and 6d are graphs showing the characteristics of cathode material slurries according to Preparation Examples and Comparative Examples 1 and 2 according to the present invention.

이는, 제조예, 비교예 1 및 비교예 2에 따른 양극재 슬러리를 펠렛화하여 이를 측정한 것이다. 자세하게는, 각각의 양극재 슬러리로 3.4g/cc의 펠렛 덴시티, 3.3mm의 두께 및 2g의 무게를 갖도록 펠렛화한 것으로, 도 6e에 따라 스크래칭 테스트를 수행한 것이다. This was measured by pelletizing the positive electrode material slurry according to Preparation Example, Comparative Example 1 and Comparative Example 2. In detail, each cathode material slurry was pelletized to have a pellet density of 3.4 g/cc, a thickness of 3.3 mm, and a weight of 2 g, and a scratching test was performed according to FIG. 6E .

도 6a, 6b, 6c 및 6d를 참조하면, 비교예들에 따른 양극 펠렛 대비 제조예에 따른 양극 펠렛은 마찰계수(COF, Coefficient of friction)가 더욱 큰 값을 갖는 것을 확인할 수 있다. 이는, 제조예에 따른 양극 펠렛은 수직 항력(Normal Force, Fn)의 세기가 커질수록 더욱 큰 저항을 형성하는 것으로, 즉, 전극 소재 간 우수한 결합력을 가짐에 따른 결과로 사료된다.Referring to FIGS. 6a, 6b, 6c and 6d, it can be seen that the positive electrode pellet according to the preparation example has a higher coefficient of friction (COF) than the positive electrode pellet according to the comparative examples. This is, the positive electrode pellet according to the preparation example forms a greater resistance as the strength of the normal force (Normal Force, F n ) increases, that is, it is considered as a result of having excellent bonding strength between the electrode materials.

이차전지 제조예Secondary battery manufacturing example

양극 집전체인 알루미늄 박막에 상기 제조예에 따른 양극재 슬러리를 캐스팅및 건조하여 양극을 제조하였다. A positive electrode was prepared by casting and drying the positive electrode material slurry according to Preparation Example on an aluminum thin film, which is a positive electrode current collector.

음극으로는 리튬메탈을 사용하였다.Lithium metal was used as the negative electrode.

에틸렌 카보네이트(EC), 다이에틸 카보네이트(DEC) 및 다이메틸 카보네이트(DMC)의 50:100:50 부피비의 혼합 용매에 1M 육불화인산리튬(LiPF6)가 용해되고 전해질 총 중량 대비 10 중량비의 플로오로에틸렌 카보네이트(FEC)를 포함하는 전해질을 얻었다. 1M lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ) is dissolved in a mixed solvent of ethylene carbonate (EC), diethyl carbonate (DEC) and dimethyl carbonate (DMC) in a volume ratio of 50:100:50, and a flow rate of 10% by weight relative to the total weight of the electrolyte An electrolyte containing oroethylene carbonate (FEC) was obtained.

상기로부터 얻어진 양극, 음극, 전해질 및 세퍼레티이터를 준비하여 이차전지의 통상적인 제조공정에 따라 이차전지를 제조하였다. A secondary battery was manufactured according to a conventional manufacturing process of a secondary battery by preparing the positive electrode, the negative electrode, the electrolyte, and the separator obtained above.

이차전지 비교예 1 내지 5Secondary battery Comparative Examples 1 to 5

상기 이차전지 제조예에서, 제조예에 따른 양극재 슬러리 대신 비교예 1 내지 5에 따른 양극재 슬러리를 이용하여 양극을 형성한 것을 제외하고는, 이차전지 제조예와 동일한 방법을 이용하여 각각 비교예 1 내지 5의 이차전지를 제조하였다. In the secondary battery Preparation Example, each Comparative Example using the same method as in the secondary battery Preparation Example, except that the positive electrode was formed by using the positive electrode material slurry according to Comparative Examples 1 to 5 instead of the positive electrode material slurry according to Preparation Example Secondary batteries 1 to 5 were prepared.

도 7 내지 도 9은 본 발명에 따른 제조예 내지 비교예들에 따른 이차전지의 전기화학적 특성을 나타낸 그래프들이다. 7 to 9 are graphs showing electrochemical characteristics of secondary batteries according to Preparation Examples and Comparative Examples according to the present invention.

도 7a, 7b 및 7c는 각각 제조예, 비교예 1 및 비교예 2에 따른 이차전지의 순환 전류 전압법(cyclic voltammetry) 측정결과를 나타낸 그래프이다. 자세하게는, 1차, 2차 및 3차 사이클의 전류밀도를 3.0 내지 4.4V에서 0.2mV/s의 전위주사속도로 측정한 것이다. 도 7들을 참조하면, 제조예에 따른 이차전지는 사이클이 진행되더라도, 비교예 1, 2에 따른 이차전지 대비, 피크가 크게 이동(shift)되지 않으며 곡선이 거의 일치하는 것을 알 수 있으므로, 우수한 전기화학적 특성을 나타내는 것임을 확인할 수 있다. 7A, 7B, and 7C are graphs showing cyclic voltammetry measurement results of secondary batteries according to Preparation Example, Comparative Example 1, and Comparative Example 2, respectively. In detail, the current densities of the first, second and third cycles were measured at a potential scanning rate of 0.2 mV/s at 3.0 to 4.4V. Referring to FIG. 7 , it can be seen that the peak of the secondary battery according to Preparation Example is not significantly shifted and the curve is almost identical to that of the secondary battery according to Comparative Examples 1 and 2, even when the cycle progresses, so that the excellent electricity It can be confirmed that the chemical properties are shown.

도 8은 제조예, 비교예 1 및 비교예 2에 따른 이차전지의 사이클이 진행됨에 따라 용량유지율을 나타낸 그래프들이다. 이는, 1C-rate에서 측정된 것으로, 도 8을 참조하면, 비교예들에 따른 이차전지 대비 제조예에 따른 이차전지는 사이클이 진행되어도 가장 우수한 용량 유지율을 갖는 것을 확인할 수 있다. 8 is a graph showing the capacity retention rate as the cycle of the secondary batteries according to Preparation Example, Comparative Example 1, and Comparative Example 2 proceeds. This was measured at 1C-rate, and referring to FIG. 8 , it can be seen that the secondary battery according to the Preparation Example has the best capacity retention rate even when the cycle progresses compared to the secondary battery according to the Comparative Examples.

도 9a 및 도 9b는 제조예 및 비교예들에 따른 이차전지의 C-rate 특성에 따른 용량을 나타낸 그래프들이다. 이는, 1C-2C-4C-1C에서 측정된 것이다.9A and 9B are graphs showing capacities according to C-rate characteristics of secondary batteries according to Preparation Examples and Comparative Examples. This is measured in 1C-2C-4C-1C.

도 9a를 참조하면, 비교예 1 및 2에 따른 이차전지 대비 제조예에 따른 이차전지는 고율에서 더욱 우수한 용량을 갖는 것임을 알 수 있다. Referring to FIG. 9A , it can be seen that the secondary battery according to the Preparation Example has better capacity at a high rate compared to the secondary batteries according to Comparative Examples 1 and 2 .

즉, 구형의 전도성 물질을 포함하는 경우 대비, 구형의 전도성 물질뿐 아니라 선형성을 갖는 전도성 물질을 더 포함할 때, 이를 포함하는 이차전지는 고율에서 더욱 우수한 전기화학적 특성을 갖는 것임을 확인할 수 있다. 나아가, 전도성 물질의 슬러리 내 분산성이 더욱 개선된 경우, 이차전지는 더욱 우수한 특성을 갖는 것임을 확인할 수 있다. That is, when the spherical conductive material is further included as well as the spherical conductive material, it can be confirmed that the secondary battery including the same has better electrochemical properties at a high rate. Furthermore, when the dispersibility of the conductive material in the slurry is further improved, it can be confirmed that the secondary battery has more excellent properties.

표 2는 제조예 및 비교예 1, 3 내지 5에 따른 이차전지의 각 C-rate에서 나타나는 용량을 정리한 것이다.Table 2 summarizes the capacities shown at each C-rate of the secondary batteries according to Preparation Examples and Comparative Examples 1 and 3 to 5.

1C-rate1C-rate 2C-rate2C-rate 4C-rate4C-rate 1C-rate1C-rate 4C / 1C4C/1C 비교예 1Comparative Example 1 182.6182.6 174.5174.5 152.9152.9 180.3180.3 84.884.8 제조예manufacturing example 191.3191.3 183.3183.3 170.2170.2 186.6186.6 91.291.2 비교예 3Comparative Example 3 189.1189.1 179.6179.6 108.6108.6 185.0185.0 58.758.7 비교예 4Comparative Example 4 189.2189.2 174.6174.6 94.194.1 186.9186.9 50.450.4 비교예 5Comparative Example 5 145.3145.3 93.093.0 3.43.4 120.4120.4 2.82.8

특히, 상기 표 2 및 도 9b를 참조하면, 비교예 3, 4 및 5에 따른 이차전지 대비 제조예에 따른 이차전지 역시 고율에서 더욱 우수한 용량을 갖는 것을 확인할 수 있다. In particular, referring to Table 2 and FIG. 9B , it can be seen that the secondary batteries according to Preparation Examples also have better capacity at high rates compared to the secondary batteries according to Comparative Examples 3, 4 and 5.

다시 말해서, 구형의 전도성 물질과 그래핀 나노리본은 특정 중량비를 만족할 때, 이를 포함하는 이차전지는 더욱 개선된 전기화학적 특성을 갖는 것임을 확인할 수 있다. In other words, when the spherical conductive material and the graphene nanoribbon satisfy a specific weight ratio, it can be confirmed that the secondary battery including the same has more improved electrochemical properties.

이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although it has been described with reference to the above embodiments, it will be understood by those skilled in the art that various modifications and changes can be made to the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention as set forth in the claims below. will be able

Claims (12)

양극 활물질, 도전재, 극성 용매, 및 바인더를 포함하되,
상기 도전재는 구형의 제1 도전성 물질과 선형의 제2 도전성 물질인 그래핀 나노리본이 혼합된 것이고,
상기 구형의 제1 도전성 물질들 사이사이에 상기 그래핀 나노리본들이 배치되고,
상기 그래핀 나노리본은 표면 상에 하이드록시기(-OH) 및 카복시기(-COOH)를 포함하는 것인, 양극용 슬러리.
A cathode active material, a conductive material, a polar solvent, and a binder,
The conductive material is a mixture of a spherical first conductive material and a graphene nanoribbon that is a linear second conductive material,
The graphene nanoribbons are disposed between the spherical first conductive materials,
The graphene nanoribbon is a positive electrode slurry comprising a hydroxyl group (-OH) and a carboxyl group (-COOH) on the surface.
삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 구형의 제1 도전성 물질은 카본 블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙 또는 수퍼피를 포함하는 것인, 양극용 슬러리.
The method according to claim 1,
The spherical first conductive material may include carbon black, acetylene black, Ketjen black, or superpy.
청구항 1에 있어서,
상기 구형의 제1 도전성 물질의 평균 입경(D50)은 50㎚ 내지 110㎚인 것인, 양극용 슬러리.
The method according to claim 1,
The spherical first conductive material has an average particle diameter (D 50 ) of 50 nm to 110 nm, a slurry for a positive electrode.
삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 그래핀 나노리본의 종횡 비가 10 내지 150인 그래핀의 단일층 또는 다중층을 포함하는 것인, 양극용 슬러리.
The method according to claim 1,
The positive electrode slurry comprising a single layer or multiple layers of graphene having an aspect ratio of the graphene nanoribbons of 10 to 150.
청구항 1에 있어서,
상기 그래핀 나노리본은 탄소 나노튜브를 긴 축 방향을 따라 개방시킨 것인, 양극용 슬러리.
The method according to claim 1,
The graphene nanoribbon is that the carbon nanotubes are opened along the long axis direction, the slurry for the positive electrode.
청구항 1에 있어서,
상기 구형의 제1 도전성 물질과 상기 선형의 제2 도전성 물질의 중량비는 95:5 내지 85:15인 것인, 양극용 슬러리
The method according to claim 1,
The weight ratio of the spherical first conductive material to the linear second conductive material is 95:5 to 85:15, the positive electrode slurry
청구항 1에 있어서,
상기 양극 활물질은 LiCoO2, LiNiO2, LiMnO2, LiMn2O4, Li(NiaCobMnc)O2 (여기에서, 0<a<1, 0<b<1, 0<c<1, a+b+c=1), LiNi1-YCoYO2, LiCo1-YMnYO2, LiNi1-YMnYO2 (여기에서, 0≤Y<1), Li(NiaCobMnc)O4 (0<a<2, 0<b<2, 0<c<2, a+b+c=2), LiMn2-zNizO4, LiMn2-zCozO4 (여기에서, 0<Z<2)로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물을 포함하는 것인, 양극용 슬러리.
The method according to claim 1,
The positive active material is LiCoO 2 , LiNiO 2 , LiMnO 2 , LiMn 2 O 4 , Li(Ni a Co b Mn c )O 2 (herein, 0<a<1, 0<b<1, 0<c<1) , a+b+c=1), LiNi 1-Y CoYO 2 , LiCo 1-Y Mn Y O 2 , LiNi 1-Y MnYO 2 (here, 0≤Y<1), Li(Ni a Co b Mn c )O 4 (0<a<2, 0<b<2, 0<c<2, a+b+c=2), LiMn 2-z Ni z O 4 , LiMn 2-z Co z O 4 ( Here, any one selected from the group consisting of 0 < Z < 2) or a mixture of two or more of them, the positive electrode slurry.
청구항 1에 있어서,
상기 바인더는 플루오르화 폴리비닐리덴(PVdF)을 포함하는 것인, 양극용 슬러리.
The method according to claim 1,
The binder is a positive electrode slurry comprising polyvinylidene fluoride (PVdF).
양극 활물질, 도전재 및 바인더를 포함하되,
상기 도전재는 구형의 제1 도전성 물질과 선형의 제2 도전성 물질인 그래핀 나노리본이 혼합된 것이고,
상기 구형의 제1 도전성 물질들 사이사이에 상기 그래핀 나노리본들이 배치되고,
상기 그래핀 나노리본은 표면 상에 하이드록시기(-OH) 및 카복시기(-COOH)를 포함하는 이차전지 양극.
Including a cathode active material, a conductive material and a binder,
The conductive material is a mixture of a spherical first conductive material and a graphene nanoribbon that is a linear second conductive material,
The graphene nanoribbons are disposed between the spherical first conductive materials,
The graphene nanoribbon is a secondary battery positive electrode comprising a hydroxyl group (-OH) and a carboxyl group (-COOH) on the surface.
청구항 11의 이차전지 양극;
양극 및 음극 사이에 배치된 전해질; 및
음극을 포함하는 이차전지.
The secondary battery positive electrode of claim 11;
an electrolyte disposed between the positive electrode and the negative electrode; and
A secondary battery comprising an anode.
KR1020190133472A 2019-10-25 2019-10-25 Positive electrode material slurry for lithium secondary battery comprising at least two types of conductive materials KR102293207B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190133472A KR102293207B1 (en) 2019-10-25 2019-10-25 Positive electrode material slurry for lithium secondary battery comprising at least two types of conductive materials

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190133472A KR102293207B1 (en) 2019-10-25 2019-10-25 Positive electrode material slurry for lithium secondary battery comprising at least two types of conductive materials

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20210050024A KR20210050024A (en) 2021-05-07
KR102293207B1 true KR102293207B1 (en) 2021-08-24

Family

ID=75916889

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190133472A KR102293207B1 (en) 2019-10-25 2019-10-25 Positive electrode material slurry for lithium secondary battery comprising at least two types of conductive materials

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102293207B1 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024091069A1 (en) * 2022-10-27 2024-05-02 주식회사 엘지에너지솔루션 Lithium secondary battery

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101761524B1 (en) * 2015-12-09 2017-07-25 주식회사 엘지화학 Positive electrode material slurry for a lithium secondary battery comprising at least two conductive material and lithium secondary battery using same

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101669711B1 (en) * 2013-09-06 2016-10-27 주식회사 엘지화학 Electrode active material slurry and secondary battery comprising the same
CN107580732B (en) * 2015-06-12 2020-10-27 株式会社Lg化学 Positive electrode material mixture and secondary battery comprising same
KR101745416B1 (en) * 2015-10-08 2017-06-09 경희대학교 산학협력단 Cathode active material for lithium secondary battery and method of preparing the same
KR102124946B1 (en) * 2016-03-29 2020-06-19 주식회사 엘지화학 Electrode for lithium secondary battery and lithium secondary battery comprising the same

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101761524B1 (en) * 2015-12-09 2017-07-25 주식회사 엘지화학 Positive electrode material slurry for a lithium secondary battery comprising at least two conductive material and lithium secondary battery using same

Also Published As

Publication number Publication date
KR20210050024A (en) 2021-05-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10263242B2 (en) Anode for lithium secondary battery and lithium secondary battery including the same
KR102537225B1 (en) Composite anode active material, anode including the material, and lithium secondary battery including the anode
US9543568B2 (en) Electrode including multi-layered electrode active material layer and secondary battery including the same
KR20230117321A (en) Electrode for rechargeable lithium battery and rechargeable lithium battery including same
EP3712987A1 (en) Anode for lithium secondary battery, manufacturing method therefor, and lithium secondary battery comprising anode for lithium secondary battery
KR102355101B1 (en) Three-dimensional porous-structured electrode, and electrochemical device having the electrode
CN112038578A (en) Negative electrode for high-energy battery
US10249874B2 (en) Composite negative active material, negative electrode including composite negative active material, and lithium secondary battery including negative electrode
JP3868231B2 (en) Carbon material, negative electrode for lithium ion secondary battery and lithium ion secondary battery
KR101520138B1 (en) Anode active agent and electrochemical device comprising the same
US20220209240A1 (en) Negative electrode and secondary battery including the same
KR20210007273A (en) Composite anode active material, and Anode and Lithium secondary battery comprising the same
EP3016197A1 (en) Lithium secondary battery
KR101590678B1 (en) Anode Active Material for Lithium Secondary Battery and Lithium Secondary Battery Comprising the Same
KR20160005555A (en) Lithium battery
CN113994512A (en) Lithium secondary battery and method for manufacturing the same
EP3968406A1 (en) Anode, manufacturing method therefor, and secondary battery comprising same
JP2007080583A (en) Electrode for secondary battery, and secondary battery
KR102293207B1 (en) Positive electrode material slurry for lithium secondary battery comprising at least two types of conductive materials
KR101745416B1 (en) Cathode active material for lithium secondary battery and method of preparing the same
KR102477833B1 (en) positive electrode active material composition, positive electrode prepared using the same, and a secondary battery employing the same
JP2021132020A (en) Negative electrode for lithium secondary battery, and lithium secondary battery
KR20200060063A (en) Electrolyte additives for lithium secondary battery, non-aqueous electrolyte for lithium secondary battery and lithium secondary battery comprising the same
KR20200071624A (en) Lithium secondary battery
KR102144326B1 (en) Active material for secondary battery, Method for preparing the same, and Secondary battery comprising the same

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant