KR102360274B1 - Method for manufacturing a cathode current collector in the form of a slurry - Google Patents

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Abstract

본 발명은 슬러리 형태의 양극 집전체 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 슬러리 형태의 양극 집전체 제조 방법은 (a) 집전체 물질을 분쇄하는 단계; (b) 상기 분쇄된 집전체 물질을 바인더 물질과 혼합하여 슬러리(slurry)를 형성하는 단계; 및 (c) 상기 형성된 슬러리를 건조하여 양극 집전체를 형성하는 단계;를 포함할 수 있다. The present invention relates to a method for manufacturing a positive electrode current collector in the form of a slurry. A method for manufacturing a positive electrode current collector in the form of a slurry according to an embodiment of the present invention comprises the steps of: (a) pulverizing a current collector material; (b) mixing the pulverized current collector material with a binder material to form a slurry; and (c) drying the formed slurry to form a positive electrode current collector.

Description

슬러리 형태의 양극 집전체 제조 방법{Method for manufacturing a cathode current collector in the form of a slurry}Method for manufacturing a cathode current collector in the form of a slurry

본 발명은 슬러리 형태의 양극 집전체 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 파우더 형태로 분쇄된 집전체 물질을 이용한 슬러리 형태의 양극 집전체 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a positive electrode current collector in a slurry form, and more particularly, to a method for manufacturing a positive electrode current collector in a slurry form using a current collector material pulverized in a powder form.

이차전지는 OER, ORR 반응을 기반으로 하는 충방전 전지로서 사용될 수 있다. 일반적으로 OER, ORR 반응을 하는 이차전지는 충방전의 갭이 크고, 전력용량(power)이 낮다는 문제점을 가지고 있다. The secondary battery may be used as a charge/discharge battery based on OER and ORR reactions. In general, secondary batteries that perform OER and ORR reactions have problems in that a charging/discharging gap is large and power capacity is low.

이는 양극반응인 OER/ORR 반응의 과전압(over-potential)이 크기 때문에 저항이 증가하여 이러한 문제점들을 발생시키기 때문일 수 있다. This may be because the over-potential of the OER/ORR reaction, which is an anode reaction, is large, and thus the resistance increases, causing these problems.

OER, ORR 반응을 위해 비표면적이 높은 카본(carbon) 물질(예: 카본 펠트(carbon felt), 카본 천(carbon cloth), WIZMAC)을 사용하며, 그 중 천 형태인 WIZMAC이라는 카본 섬유가 집전체 물질로 사용될 수 있다.For OER and ORR reactions, a carbon material with a high specific surface area (eg, carbon felt, carbon cloth, WIZMAC) is used, and among them, a carbon fiber called WIZMAC, which is a cloth type, is used as a current collector. material can be used.

종래의 경우, 천 형태이며 비표면적인 큰 WIZMAC만을 촉매 물질 없이 사용하여 충방전 연구를 진행하여 왔으나, 여전히 높은 충방전 특성이 나타나는 문제점이 있다. In the conventional case, charging and discharging studies have been conducted using only WIZMAC in the form of cloth and a large specific surface area without a catalyst material, but there is a problem in that high charging and discharging characteristics are still displayed.

또한, 장시간 충방전 진행시, 전기 화학 반응으로 미세한 카본 섬유들이 분리되어 해수를 오염시키는 현상이 나타나며, 이런 미세 카본 물질은 또 다른 환경문제를 가져올 수 있다는 문제점이 있다. In addition, when charging and discharging for a long time, fine carbon fibers are separated by an electrochemical reaction to contaminate seawater, and there is a problem that such fine carbon materials may bring another environmental problem.

[특허문헌 1] 한국공개특허 제10-2019-0120740호[Patent Document 1] Korean Patent Publication No. 10-2019-0120740

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 슬러리 형태의 양극 집전체 제조 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.The present invention was created to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a positive electrode current collector in the form of a slurry.

또한, 본 발명은 파우더 형태로 분쇄시킨 집전체 물질을 이용한 양극 집전체 제조 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.Another object of the present invention is to provide a method for manufacturing a positive electrode current collector using a current collector material pulverized in a powder form.

또한, 본 발명은 친수성 바인더 물질을 이용한 양극 집전체 제조 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.Another object of the present invention is to provide a method for manufacturing a positive electrode current collector using a hydrophilic binder material.

또한, 본 발명은 용매로서 에탄올을 이용한 양극 집전체 제조 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다. Another object of the present invention is to provide a method for manufacturing a positive electrode current collector using ethanol as a solvent.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 명확하게 이해될 수 있을 것이다.Objects of the present invention are not limited to the objects mentioned above, and other objects not mentioned will be clearly understood from the description below.

상기한 목적들을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 슬러리 형태의 양극 집전체 제조 방법은 (a) 집전체 물질을 분쇄하는 단계; (b) 상기 분쇄된 집전체 물질을 바인더 물질과 혼합하여 슬러리(slurry)를 형성하는 단계; 및 (c) 상기 형성된 슬러리를 건조하여 양극 집전체를 형성하는 단계;를 포함할 수 있다. In order to achieve the above objects, a method for manufacturing a positive electrode current collector in the form of a slurry according to an embodiment of the present invention comprises the steps of: (a) pulverizing a current collector material; (b) mixing the pulverized current collector material with a binder material to form a slurry; and (c) drying the formed slurry to form a positive electrode current collector.

실시예에서, 상기 (a) 단계는, 상기 집전체 물질을 볼 밀링(ball milling)하여 상기 집전체 물질을 파우더(powder) 형태로 분쇄하는 단계;를 포함할 수 있다. In an embodiment, the step (a) may include ball milling the current collector material to pulverize the current collector material in a powder form.

실시예에서, 상기 집전체 물질의 볼 밀링은, 3 내지 5 분(minute) 수행될 수 있다.In an embodiment, the ball milling of the current collector material may be performed for 3 to 5 minutes.

실시예에서, 상기 바인더 물질은, 친수성 바인더 물질을 포함할 수 있다. In an embodiment, the binder material may include a hydrophilic binder material.

실시예에서, 상기 (b) 단계는, 상기 분쇄된 집전체 물질과 상기 바인더 물질을 에탄올(ethanol) 용매와 혼합하여 상기 슬러리를 형성하는 단계;를 포함할 수 있다. In an embodiment, the step (b) may include mixing the pulverized current collector material and the binder material with an ethanol solvent to form the slurry.

실시예에서, 상기 슬러리는, 촉매 물질을 더 포함할 수 있다. In an embodiment, the slurry may further include a catalyst material.

상기한 목적들을 달성하기 위한 구체적인 사항들은 첨부된 도면과 함께 상세하게 후술될 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.Specific details for achieving the above objects will become clear with reference to the embodiments to be described in detail below in conjunction with the accompanying drawings.

그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라, 서로 다른 다양한 형태로 구성될 수 있으며, 본 발명의 개시가 완전하도록 하고 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자(이하, "통상의 기술자")에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해서 제공되는 것이다.However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be configured in various different forms, and those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains ( Hereinafter, "a person skilled in the art") is provided to fully inform the scope of the invention.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 파우더 형태로 분쇄시킨 집전체 물질과 친수성 바인더 물질을 이용하여 슬러리 형태의 양극 집전체를 제조함으로써, 물 속에서 고체 전해질과 탈착되지 않도록 할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, by using a current collector material pulverized in a powder form and a hydrophilic binder material to prepare a positive electrode current collector in the form of a slurry, it is possible to prevent desorption from the solid electrolyte in water.

본 발명의 효과들은 상술된 효과들로 제한되지 않으며, 본 발명의 기술적 특징들에 의하여 기대되는 잠정적인 효과들은 아래의 기재로부터 명확하게 이해될 수 있을 것이다.Effects of the present invention are not limited to the above-described effects, and potential effects expected by the technical features of the present invention will be clearly understood from the following description.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 슬러리 형태의 양극 집전체 제조 방법을 도시한 도면이다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 슬러리 형태의 양극 집전체 제조 과정을 도시한 도면이다.
도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 파우더 형태의 집전체 물질을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 양극 집전체를 이용한 코인형 이차전치를 도시한 도면이다.
도 4a 내지 4d는 본 발명의 일 실시예에 따른 다양한 볼 밀링 시간에 대한 파우더 형태의 집전체 물질의 길이 변화를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 다양한 볼 밀링 시간에 대한 파우더 형태의 집전체 물질의 길이 변화 그래프를 도시한 도면이다.
도 6a 및 6b는 본 발명의 일 실시예에 따른 다양한 볼 밀링 시간에 대한 슬러리 안정성 변화를 도시한 도면이다.
도 7a 및 7b는 본 발명의 일 실시예에 따른 다양한 바인더 물질에 대한 슬러리 안정성 변화를 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 용량 그래프를 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 파우치형 이차전지 제조 과정을 도시한 도면이다.
도 10a는 본 발명의 일 실시예에 따른 슬러리를 이용한 파우치형 이차전지의 전력 용량 그래프를 도시한 도면이다.
도 10b는 종래의 천 형태의 WIZMAC을 이용한 파우치형 이차전지의 전력 용량 그래프를 도시한 도면이다.
도 10c는 본 발명의 일 실시예에 따른 파우치형 이차전치에서의 슬러리 안정성을 도시한 도면이다.
도 11a 및 11b는 본 발명의 일 실시예에 따른 파우치형 이차전지의 충방전 안정성 그래프를 도시한 도면이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 양극의 표면을 도시한 도면이다.
도 13a는 본 발명의 일 실시예에 따른 WIZMAC 기반 BET 표면 면적 그래프를 도시한 도면이다.
도 13b는 본 발명의 일 실시예에 따른 볼 밀링 기반 BET 표면 면적 그래프를 도시한 도면이다.
도 14a 및 14b는 본 발명의 일 실시예에 따른 CV 그래프를 도시한 도면이다.
도 15a 및 15b는 본 발명의 일 실시예에 따른 충방전에 대한 전압 변화 그래프를 도시한 도면이다.
1 is a view showing a method for manufacturing a positive electrode current collector in the form of a slurry according to an embodiment of the present invention.
2A is a diagram illustrating a manufacturing process of a positive electrode current collector in the form of a slurry according to an embodiment of the present invention.
2B is a diagram illustrating a current collector material in a powder form according to an embodiment of the present invention.
3 is a view showing a coin-type secondary electrode using a positive electrode current collector according to an embodiment of the present invention.
4A to 4D are views illustrating a change in length of a current collector material in powder form with respect to various ball milling times according to an embodiment of the present invention.
5 is a view illustrating a graph showing a change in length of a current collector material in powder form with respect to various ball milling times according to an embodiment of the present invention.
6A and 6B are diagrams illustrating changes in slurry stability with respect to various ball milling times according to an embodiment of the present invention.
7A and 7B are diagrams illustrating changes in slurry stability for various binder materials according to an embodiment of the present invention.
8 is a diagram illustrating a power capacity graph according to an embodiment of the present invention.
9 is a diagram illustrating a manufacturing process of a pouch-type secondary battery according to an embodiment of the present invention.
10A is a diagram illustrating a power capacity graph of a pouch-type secondary battery using a slurry according to an embodiment of the present invention.
10B is a diagram showing a power capacity graph of a pouch-type secondary battery using a conventional cloth-type WIZMAC.
Figure 10c is a view showing the stability of the slurry in the pouch-type secondary anterior teeth according to an embodiment of the present invention.
11A and 11B are diagrams illustrating charge/discharge stability graphs of a pouch-type secondary battery according to an embodiment of the present invention.
12 is a view showing a surface of an anode according to an embodiment of the present invention.
13A is a diagram illustrating a WIZMAC-based BET surface area graph according to an embodiment of the present invention.
13B is a diagram illustrating a BET surface area graph based on ball milling according to an embodiment of the present invention.
14A and 14B are diagrams illustrating a CV graph according to an embodiment of the present invention.
15A and 15B are diagrams illustrating voltage change graphs for charging and discharging according to an embodiment of the present invention.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고, 여러 가지 실시예들을 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 이를 상세히 설명하고자 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.

청구범위에 개시된 발명의 다양한 특징들은 도면 및 상세한 설명을 고려하여 더 잘 이해될 수 있을 것이다. 명세서에 개시된 장치, 방법, 제법 및 다양한 실시예들은 예시를 위해서 제공되는 것이다. 개시된 구조 및 기능상의 특징들은 통상의 기술자로 하여금 다양한 실시예들을 구체적으로 실시할 수 있도록 하기 위한 것이고, 발명의 범위를 제한하기 위한 것이 아니다. 개시된 용어 및 문장들은 개시된 발명의 다양한 특징들을 이해하기 쉽게 설명하기 위한 것이고, 발명의 범위를 제한하기 위한 것이 아니다.Various features of the invention disclosed in the claims may be better understood upon consideration of the drawings and detailed description. The apparatus, methods, preparations, and various embodiments disclosed herein are provided for purposes of illustration. The disclosed structural and functional features are intended to enable those skilled in the art to specifically practice the various embodiments, and are not intended to limit the scope of the invention. The disclosed terms and sentences are for the purpose of easy-to-understand descriptions of various features of the disclosed invention, and are not intended to limit the scope of the invention.

본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명을 생략한다.In describing the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known technology may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 슬러리 형태의 양극 집전체 제조 방법을 설명한다.Hereinafter, a method for manufacturing a positive electrode current collector in the form of a slurry according to an embodiment of the present invention will be described.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 슬러리 형태의 양극 집전체 제조 방법을 도시한 도면이다. 1 is a view showing a method for manufacturing a positive electrode current collector in the form of a slurry according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참고하면, S101 단계는, 집전체 물질을 분쇄하는 단계이다.Referring to FIG. 1 , step S101 is a step of pulverizing the current collector material.

일 실시예에서, 집전체 물질을 볼 밀링(ball milling)하여 집전체 물질을 파우더(powder) 형태로 분쇄할 수 있다. 이 경우, 집전체 물질의 볼 밀링은 3 내지 5 분(minute) 수행될 수 있다. In an embodiment, the current collector material may be ball milled to pulverize the current collector material into a powder form. In this case, ball milling of the current collector material may be performed for 3 to 5 minutes.

일 실시예에서, 바인더 물질은 친수성 바인더 물질을 포함할 수 있다. In one embodiment, the binder material may include a hydrophilic binder material.

S103 단계는, 분쇄된 집전체 물질을 바인더 물질과 혼합하여 슬러리를 형성하는 단계이다.Step S103 is a step of mixing the pulverized current collector material with a binder material to form a slurry.

일 실시예에서, 분쇄된 집전체 물질과 바인더 물질을 에탄올(ethanol) 용매와 혼합하여 상기 슬러리를 형성할 수 있다. 일 실시예에서, 슬러리는 촉매 물질을 더 포함할 수 있다. In an embodiment, the pulverized current collector material and the binder material may be mixed with an ethanol solvent to form the slurry. In one embodiment, the slurry may further include a catalyst material.

S105 단계는, 슬러리를 건조하여 양극 집전체를 형성하는 단계이다. 즉, 본 발명에 따른 슬러리 형태의 양극 집전체 제조 방법의 경우, 집전체 물질과 촉매 물질을 동시에 고정시키면서, 안정적인 구동을 위하여 친수성-접착성 바인더 물질이 사용되고, 바인더 물질과 촉매 물질을 최대한 활용하기 위하여 이를 슬러리 형태로 형성시킬 수 있다. Step S105 is a step of drying the slurry to form a positive electrode current collector. That is, in the case of the method for manufacturing a positive electrode current collector in the form of a slurry according to the present invention, a hydrophilic-adhesive binder material is used for stable driving while simultaneously fixing the current collector material and the catalyst material, and the binder material and the catalyst material are used to the maximum. For this, it may be formed in the form of a slurry.

도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 슬러리 형태의 양극 집전체 제조 과정(200)을 도시한 도면이다. 도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 파우더 형태의 집전체 물질을 도시한 도면이다. 2A is a diagram illustrating a process 200 for manufacturing a positive electrode current collector in the form of a slurry according to an embodiment of the present invention. 2B is a diagram illustrating a current collector material in a powder form according to an embodiment of the present invention.

예를 들어, 도 2a를 참고하면, 슬러리 형태의 양극 집전체 제조 과정(200)은 분쇄 과정(210), 혼합 과정(220) 및 건조 과정(230)을 포함할 수 있다.For example, referring to FIG. 2A , the process 200 for preparing the positive electrode current collector in the form of a slurry may include a grinding process 210 , a mixing process 220 , and a drying process 230 .

분쇄 과정(210)에서, 집전체 물질을 분쇄(sonication)할 수 있다. 예를 들어, 집전체 물질은 카본 파이버(carbon fiber)를 포함할 수 있다. In the pulverization process 210 , the current collector material may be sonication. For example, the current collector material may include carbon fiber.

일 실시예에서, 도 2b를 참고하면, 3분간 볼 밀링을 통해 파우더 형태로 집전체 물질이 분쇄될 수 있다. In one embodiment, referring to FIG. 2B , the current collector material may be pulverized in a powder form through ball milling for 3 minutes.

혼합 과정(220)에서, 분쇄된 집전체 물질, 바인더 물질 및 촉매 물질을 에탄올 용매와 혼합하여 슬러리를 형성할 수 있다. In the mixing process 220 , the pulverized current collector material, the binder material, and the catalyst material may be mixed with an ethanol solvent to form a slurry.

예를 들어, 바인더 물질은 폴리머(polymer) 바인더 물질을 포함할 수 있다. 또한, 예를 들어, 촉매 물질은 백금/탄소(Pt/C) 촉매를 포함할 수 있다. For example, the binder material may include a polymer binder material. Also, for example, the catalyst material may include a platinum/carbon (Pt/C) catalyst.

이 경우, 슬러리 형성 시, 종래의 경우, NMP(N-methyl-2-pyrrolidone) 또는 DMF가 용매로 사용되는 반면, 본 발명의 경우, 에탄올을 용매로 사용하기 때문에, 독성이 낮고 친환경적이며, 상온에서 슬러리가 건조될 수 있어, 양극 집전체 제작에 소모되는 시간 및 에너지를 감소시킬 수 있다. In this case, when forming the slurry, in the conventional case, NMP (N-methyl-2-pyrrolidone) or DMF is used as a solvent, whereas in the present invention, since ethanol is used as a solvent, toxicity is low and eco-friendly, and at room temperature Since the slurry can be dried in the , it is possible to reduce the time and energy consumed in manufacturing the positive electrode current collector.

건조 과정(230)에서 슬러리를 건조하여 양극 집전체를 형성할 수 있다. In the drying process 230 , the slurry may be dried to form a positive electrode current collector.

일 실시예에서, 메쉬 결합 과정(240)에서, 형성된 양극 집전체를 메쉬 소재와 결합시킬 수 있다. 여기서 메쉬 소재는 Ti 메쉬를 포함할 수 있다. 이 경우, 양극 집전체에 메쉬 소재를 결합(loading)하는 이유는 집전체 물질이 볼 밀링으로 인해 끊어져 있고, 절연체 역할을 하는 바인더가 있기 때문에 메쉬 소재를 이용하여 집전체 물질 사이에 전도성을 부여할 수 있으며, 메쉬 소재를 결합시킴으로써 슬러리가 전도성을 가지도록 할 수 있다. In an embodiment, in the mesh bonding process 240 , the formed positive electrode current collector may be combined with the mesh material. Here, the mesh material may include a Ti mesh. In this case, the reason for loading the mesh material on the positive electrode current collector is that the current collector material is broken due to ball milling, and there is a binder that acts as an insulator. Also, by bonding the mesh material, the slurry can be made conductive.

일 실시예에서, 조립 과정(250)에서, 메쉬 소재가 결합된 양극 집전체를 코인형 이차전지에 결합시킬 수 있다. 이 경우, 코인형 이차전지의 구조 및 양극 집전체 결합 구조는 하기 도 3에서 상세히 설명된다.In one embodiment, in the assembly process 250 , the positive electrode current collector to which the mesh material is coupled may be coupled to the coin-type secondary battery. In this case, the structure of the coin-type secondary battery and the combined structure of the positive electrode current collector will be described in detail with reference to FIG. 3 below.

일 실시예에서, 도 2a에서 도시된 각 단계 중 적어도 하나는 생략될 수 있다. 예를 들어, 메쉬 결합 과정(240)과 조립 과정(250)은 실시예에 따라 생략될 수 있다. In an embodiment, at least one of the respective steps shown in FIG. 2A may be omitted. For example, the mesh bonding process 240 and the assembling process 250 may be omitted depending on the embodiment.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 양극 집전체를 이용한 코인형 이차전치(300)를 도시한 도면이다.3 is a view showing a coin-type secondary preposition 300 using a positive electrode current collector according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참고하면, 코인형 이차전지(300)는 셀 상단부(310), 양극 집전체(320), 음극부(330) 및 셀 하단부(340)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 3 , the coin-type secondary battery 300 may include a cell upper end 310 , a positive electrode current collector 320 , a negative electrode unit 330 , and a cell lower end 340 .

양극 집전체(320)의 일 면은 셀 상단부(310)와 결합될 수 있으며, 양극 집전체(320)의 타 면은 음극부(330)의 일 면과 결합될 수 있다. One surface of the positive electrode current collector 320 may be coupled to the cell upper end 310 , and the other surface of the positive electrode current collector 320 may be coupled to one surface of the negative electrode unit 330 .

또한, 양극 집전체(320)는 파우더 형태로 분쇄된 집전체 물질을 이용한 형성된 슬러리를 이용하여 제조될 수 있다. Also, the positive electrode current collector 320 may be manufactured using a slurry formed using a current collector material pulverized in a powder form.

음극부(330)는 상단 덮개(cap), 고체 전해질, 유기 전해질, 나트륨 금속 , 스프링 및 하단 덮개 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 셀 하단부(340)는 음극부(330)의 타 면과 결합될 수 있다. The negative electrode unit 330 may include at least one of a top cover (cap), a solid electrolyte, an organic electrolyte, sodium metal, a spring, and a bottom cover. The cell lower end 340 may be coupled to the other surface of the negative electrode unit 330 .

도 3을 참고하면, 코인형 이차전지(300)는 셀 상단부(310), 양극 집전체(320), 음극부(330) 및 셀 하단부(340)를 포함할 수 있다. 본 발명의 다양한 실시 예들에서 코인형 이차전지(300)는 도 3에 설명된 구성들이 필수적인 것은 아니어서, 도 3에 설명된 구성들보다 많은 구성들을 가지거나, 또는 그보다 적은 구성들을 가지는 것으로 구현될 수 있다.Referring to FIG. 3 , the coin-type secondary battery 300 may include a cell upper end 310 , a positive electrode current collector 320 , a negative electrode unit 330 , and a cell lower end 340 . In various embodiments of the present invention, the coin-type secondary battery 300 is not essential to the configurations described in FIG. 3, so it has more configurations than the configurations described in FIG. 3, or to be implemented as having fewer configurations. can

또한, 도 3의 경우, 본 발명에 따른 양극 집전체(320)가 코인형 이차전지(300)에 적용되었지만, 양극 집전체(320)가 적용되는 이차전지의 형태는 제한되지 않으며 다양한 형태로 구현될 수 있다. In addition, in the case of FIG. 3 , although the positive electrode current collector 320 according to the present invention is applied to the coin-type secondary battery 300 , the shape of the secondary battery to which the positive electrode current collector 320 is applied is not limited and may be implemented in various forms. can be

도 4a 내지 4d는 본 발명의 일 실시예에 따른 다양한 볼 밀링 시간에 대한 파우더 형태의 집전체 물질의 길이 변화를 도시한 도면이다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 다양한 볼 밀링 시간에 대한 파우더 형태의 집전체 물질의 길이 변화 그래프를 도시한 도면이다.4A to 4D are views illustrating a change in the length of a current collector material in powder form with respect to various ball milling times according to an embodiment of the present invention. 5 is a view illustrating a graph showing a change in length of a current collector material in powder form with respect to various ball milling times according to an embodiment of the present invention.

도 4a 내지 4d를 참고하면, 각각 3분, 5분, 10분 및 15분 동안 집전체 물질을 볼 밀링하여 집전체 물질을 파우더 형태로 분쇄할 수 있다. 4A to 4D , the current collector material may be pulverized into a powder form by ball milling the current collector material for 3 minutes, 5 minutes, 10 minutes, and 15 minutes, respectively.

이 경우, 볼 밀링 시간에 따라 파우더 형태로 분쇄된 집전체 물질의 길이 변화를 확인할 수 있으며, 볼 밀링 시간이 증가할수록 집전체 물질의 길이가 짧아지고, 이에 따라 슬러리의 물 안에서의 안정성이 증가함을 확인할 수 있다. In this case, it can be seen that the length of the current collector material pulverized in powder form is changed according to the ball milling time, and as the ball milling time increases, the length of the current collector material becomes shorter, and thus the stability of the slurry in water increases. can confirm.

예를 들어, 도 5를 참고하면, 볼 밀링 시간이 5분, 10분 및 15분일 때, 각각 분쇄된 집전체 물질의 길이는 42.68

Figure 112020070906323-pat00001
, 39.38
Figure 112020070906323-pat00002
, 33.10
Figure 112020070906323-pat00003
로 시간이 증가할수록 길이는 짧아짐을 확인할 수 있다. For example, referring to FIG. 5 , when the ball milling times are 5 minutes, 10 minutes, and 15 minutes, the length of each pulverized current collector material is 42.68
Figure 112020070906323-pat00001
, 39.38
Figure 112020070906323-pat00002
, 33.10
Figure 112020070906323-pat00003
It can be seen that the length decreases as time increases.

도 6a 및 6b는 본 발명의 일 실시예에 따른 다양한 볼 밀링 시간에 대한 슬러리 안정성 변화를 도시한 도면이다.6A and 6B are diagrams illustrating changes in slurry stability with respect to various ball milling times according to an embodiment of the present invention.

도 6a 및 6b를 참고하면, 친수성-접착성 바인더 물질을 사용한 경우의 다양한 볼 밀링 시간에 대한 슬러리 안정성 변화를 확인할 수 있다.Referring to FIGS. 6A and 6B , it can be seen that the slurry stability changes with respect to various ball milling times when the hydrophilic-adhesive binder material is used.

즉, 도 6a와 같이 3분간 볼 밀링한 슬러리는 물에 함침시켰을 때 고체 전해질(예: NASICON)과 분리되지 않고 건고 과정에서도 형태의 변형이 일어나지 않지만, 도 6b와 같이, 20분간 볼 밀링한 슬러리는 물에 함침시켰을 때 고체 전해질과 분리되며 건조되면서 말려올라가며 형태의 변형이 일어남을 확인할 수 있다. That is, the slurry ball milled for 3 minutes as shown in FIG. 6a does not separate from the solid electrolyte (eg NASICON) when impregnated in water and the shape does not change even during the drying process, but as shown in FIG. 6b, the slurry ball milled for 20 minutes When immersed in water, it is separated from the solid electrolyte and it can be confirmed that the shape is deformed as it is dried and rolled up.

다시 말해, 사용되는 친수성-접착성 바인더의 양이 고정된 상태에서, 파우더 형태로 분쇄된 집전체 물질의 길이가 작아질수록 바인딩할 수 있는 집전체 물질이 감소하게 되어 탈착 현상이 발생할 수 있다.In other words, in a state in which the amount of the hydrophilic-adhesive binder used is fixed, as the length of the current collector material pulverized in powder form decreases, the amount of the current collector material capable of binding decreases, so that desorption may occur.

일 실시예에서, 3 내지 5분간 볼 밀링한 슬러리가 탈착이 되지 않는 수중 안정성이 우수함을 확인할 수 있다. 즉, 바인더 물질과 분쇄된 집전체 물질 및 바인더와 고체 전해질 간의 결합을 강하게 형성하여 안정적인 네트워크를 형성할 수 있다. In one embodiment, it can be seen that the ball-milled slurry for 3 to 5 minutes has excellent stability in water that does not desorb. That is, a stable network may be formed by strongly forming a bond between the binder material, the pulverized current collector material, and the binder and the solid electrolyte.

볼 밀링 시간을 증가시킨 집전체 물질을 사용하는 경우, 바인더 물질의 함량을 증가시키면 탈착 현상이 발생하지는 않으나, 바인더 물질의 함량이 증가하는 경우, 인슐레이터(insulator)와 같은 역할을 할 수 있을 것으로 판단되어, 바인더 물질의 최소량 사용 및 볼 밀링을 통한 사이즈 최적화를 수행할 수 있다. When a current collector material with an increased ball milling time is used, desorption does not occur when the content of the binder material is increased, but it is determined that it can act as an insulator when the content of the binder material is increased Thus, it is possible to use a minimum amount of binder material and perform size optimization through ball milling.

도 7a 및 7b는 본 발명의 일 실시예에 따른 다양한 바인더 물질에 대한 슬러리 안정성 변화를 도시한 도면이다.7A and 7B are diagrams illustrating changes in slurry stability for various binder materials according to an embodiment of the present invention.

도 7a 및 7b를 참고하면, 3분간 볼 밀링을 수행하는 경우, 친수성 바인더 물질을 사용하는 경우와 소수성 바인더 물질을 사용하는 경우의 슬러리 안정성을 확인할 수 있다. Referring to FIGS. 7A and 7B , when ball milling is performed for 3 minutes, slurry stability can be confirmed when a hydrophilic binder material is used and when a hydrophobic binder material is used.

도 7b를 참고하면, 소수성 바인더 물질을 사용하여 슬러리를 제조하는 경우, 소수성 바인더 물질은 물과 접촉하는 동시에 녹아 분리되는 현상이 나타났으며, 이차전지의 지그부와 결합시킨 후 플로우를 인가하면, 인가함과 동시에 모두 분리되는 것을 확인할 수 있다. Referring to FIG. 7b, when a slurry is prepared using a hydrophobic binder material, the hydrophobic binder material melts and separates upon contact with water. It can be confirmed that all are separated at the same time as the application is applied.

반면, 도 7a와 같이, 본 발명에 따른 친수성 바인더 물질을 사용하여 슬러리를 제조하는 경우, 물과 접촉하더라도 분리되지 않음을 확인할 수 있다. On the other hand, as shown in FIG. 7A , when the slurry is prepared using the hydrophilic binder material according to the present invention, it can be confirmed that the slurry is not separated even when it comes into contact with water.

이 경우, 소수성 바인더 물질의 양을 친수성 바인더 물질의 양보다 많이 사용하더라도, 소수성 바인더 물질을 사용하는 경우, 물에서 탈착되는 현상이 발생함을 확인할 수 있다. In this case, even if the amount of the hydrophobic binder material is greater than the amount of the hydrophilic binder material, when the hydrophobic binder material is used, it can be confirmed that desorption from water occurs.

즉, 수중(예: 해수)에서 사용되는 이차전지의 경우, 바인더 물질의 종류에 의하여 슬러리의 안정성 및 이차전지의 특성이 결정됨을 확인할 수 있다.That is, in the case of a secondary battery used in water (eg, seawater), it can be confirmed that the stability of the slurry and the characteristics of the secondary battery are determined by the type of the binder material.

따라서, 본 발명에 따른 슬러리의 안정성은 바인더 물질의 종류 및 분쇄된 집전체 물질의 길이에 모두 영향을 받음을 확인할 수 있다. Therefore, it can be confirmed that the stability of the slurry according to the present invention is affected by both the type of the binder material and the length of the pulverized current collector material.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 용량 그래프를 도시한 도면이다. 8 is a diagram illustrating a power capacity graph according to an embodiment of the present invention.

도 8을 참고하면, 본 발명에 따른 슬러리가 적용된 코인형 이차전지에서의 전력 용량을 확인할 수 있다. Referring to FIG. 8 , the power capacity of the coin-type secondary battery to which the slurry according to the present invention is applied can be confirmed.

이 경우, 종래와 같이 양극 집전체에 천(Cloth) 형태의 WIZMAC(9~10mW)를 사용한 경우보다, 본 발명과 같이 슬러리 형태를 적용한 양극 집전체를 사용하는 경우 전력 용량(power)가 높게 측정됨을 확인할 수 있다. In this case, when using the positive electrode current collector to which the slurry type is applied as in the present invention, the power capacity is higher than when using the cloth type WIZMAC (9 to 10 mW) for the positive electrode current collector as in the prior art. can be verified.

이는, ORR 촉매인 Pt/C로 인한 충방전의 활성화 때문일 수 있다. 또한, 집전체 물질이 천 형태가 아닌 파우더 형태이기 때문에, 양극 집전체의 비표면적이 넓어져 반응할 수 있는 면적이 증가하기 때문일 수 있다. 또한, 종래의 천 형태의 WIZMAC에 비해 집전체 물질의 로딩(loading) 양을 증가시킬 수 있기 때문에, OER(oxygen evolution reaction)/ORR(oxygen reduction reaction) 반응속도가 증가하기 때문일 수 있다. This may be due to the activation of charge/discharge due to the ORR catalyst, Pt/C. In addition, since the current collector material is in the form of powder rather than in the form of cloth, the specific surface area of the positive electrode current collector is widened, which may be because an area capable of reacting is increased. In addition, since it is possible to increase the amount of loading of the current collector material compared to the conventional WIZMAC in the form of cloth, it may be because the OER (oxygen evolution reaction)/ORR (oxygen reduction reaction) reaction rate increases.

이와 같이 본 발명에 따른 슬러리가 적용된 코인형 이차전지는 비슬러리를 적용한 친수성-접착성 바인더 물질과 유사한 전력 용량을 보임을 확인할 수 있다. As described above, it can be confirmed that the coin-type secondary battery to which the slurry according to the present invention is applied has a similar power capacity to that of the hydrophilic-adhesive binder material to which the non-slurry is applied.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 파우치형 이차전지 제조 과정(900)을 도시한 도면이다. 9 is a view showing a pouch-type secondary battery manufacturing process 900 according to an embodiment of the present invention.

도 9를 참고하면, 파우치형 이차전지 제조 과정(900)은 페이스팅 과정(910), 건조 과정(920) 및 결합 과정(930)을 포함할 수 있다. Referring to FIG. 9 , the pouch-type secondary battery manufacturing process 900 may include a pasting process 910 , a drying process 920 , and a bonding process 930 .

페이스팅 과정(910)에서, 분쇄된 집전체 물질, 바인더 불질, 촉매 물질 및 에탄올을 혼합하여 페이스트(paste) 형태로 제조된 슬러리를 파우치형 이차전지의 고체 전해질의 일 면에 코팅할 수 있다. In the pasting process 910 , a slurry prepared in the form of a paste by mixing a pulverized current collector material, a binder material, a catalyst material, and ethanol may be coated on one surface of the solid electrolyte of the pouch-type secondary battery.

이 경우, 슬러리를 넓은 면적에 코팅하여야 전극의 저항이 감소하기 때문에, 슬러리를 최대한 넓게 코팅하여야 한다. In this case, since the resistance of the electrode is reduced when the slurry is coated over a large area, the slurry must be coated as wide as possible.

건조 과정(920)에서, 코팅된 슬러리를 건조시켜 양극 집전체를 형성할 수 있다. 일 실시예에서, 건조 과정(920)은 상온(room temperature)에서 수행될 수 있다. In the drying process 920 , the coated slurry may be dried to form a positive electrode current collector. In one embodiment, the drying process 920 may be performed at room temperature.

결합 과정(930)에서, 형성된 양극 집전체 상에 티타늄 메시와 프레임 부재를 결합하여 파우치형 이차전지를 제조할 수 있다. In the bonding process 930 , a pouch-type secondary battery may be manufactured by combining the titanium mesh and the frame member on the formed positive electrode current collector.

도 10a는 본 발명의 일 실시예에 따른 슬러리를 이용한 파우치형 이차전지의 전력 용량 그래프를 도시한 도면이다. 도 10b는 종래의 천 형태의 WIZMAC을 이용한 파우치형 이차전지의 전력 용량 그래프를 도시한 도면이다. 도 10c는 본 발명의 일 실시예에 따른 파우치형 이차전치에서의 슬러리 안정성을 도시한 도면이다. 10A is a diagram illustrating a power capacity graph of a pouch-type secondary battery using a slurry according to an embodiment of the present invention. 10B is a diagram showing a power capacity graph of a pouch-type secondary battery using a conventional cloth-type WIZMAC. Figure 10c is a view showing the stability of the slurry in the pouch-type secondary anterior teeth according to an embodiment of the present invention.

도 10a 및 10b를 참고하면, 본 발명에 따른 슬러리를 이용한 파우치형 이차전지와 종래의 천 형태의 WIZMAC을 이용한 파우치형 이차전지의 전력의 비교를 확인할 수 있다. Referring to FIGS. 10A and 10B , a comparison of the power of the pouch-type secondary battery using the slurry according to the present invention and the pouch-type secondary battery using the conventional cloth-type WIZMAC can be confirmed.

이 경우, 본 발명에 따른 슬러리를 이용한 파우치형 이차전지가 종래의 천 형태의 WIZMAC을 이용한 파우치형 이차전지보다 전력 용량이 더 큼을 확인할 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 따를 때, 종래의 기술보다 ~40mW 전력 용량이 향상됨을 확인할 수 있으며, 이는, ORR 촉매인 Pt/C로 인한 방전의 활성화가 일어나고, 집전체 물질이 파우더 형태로 형성되어 비표면적의 상승으로 인한 충방전 사이트(site)가 증가하였기 때문일 수 있다. In this case, it can be confirmed that the pouch-type secondary battery using the slurry according to the present invention has a larger power capacity than the pouch-type secondary battery using the conventional cloth-type WIZMAC. For example, according to the present invention, it can be confirmed that ~40mW power capacity is improved compared to the conventional technique, which is due to the activation of the discharge due to the ORR catalyst Pt/C, and the current collector material is formed in a powder form. This may be because the charge/discharge site increased due to the increase of the specific surface area.

또한, 이 때, 도 10c를 참고하면, 전력 용량 테스트 전후에도 본 발명에 따른 슬러리를 이용한 파우치형 이차전지는 슬러리가 분리되지 않음을 확인할 수 있다. In addition, at this time, referring to FIG. 10C , it can be confirmed that the slurry is not separated in the pouch-type secondary battery using the slurry according to the present invention even before and after the power capacity test.

도 11a 및 11b는 본 발명의 일 실시예에 따른 파우치형 이차전지의 충방전 안정성 그래프를 도시한 도면이다. 11A and 11B are diagrams illustrating charge/discharge stability graphs of a pouch-type secondary battery according to an embodiment of the present invention.

도 11a 및 11b를 참고하면, 본 발명에 따른 슬러리를 이용한 이차전지가 종래의 천 형태의 WIZMAC을 이용한 이차전지보다 과전압(over potential)이 작게 측정됨을 확인할 수 있다. 여기서, 과전압은 이차전지의 충방전 시 전압의 차이를 의미할 수 있다. 11A and 11B, it can be seen that the secondary battery using the slurry according to the present invention has a smaller overpotential than the secondary battery using the conventional cloth-type WIZMAC. Here, the overvoltage may mean a difference in voltage during charging and discharging of the secondary battery.

여기서, 과전압이 작을수록 이차전치에 걸리는 저항의 총합을 의미하는 분극(polarization)이 작음을 의미할 수 있다. 즉, 이차전지에 저항이 작게 걸림을 의미할 수 있다.Here, as the overvoltage is smaller, it may mean that the polarization, which means the sum of resistances applied to the secondary preposition, is smaller. That is, it may mean that the resistance of the secondary battery is small.

이 때, 전압의 차이가 작다는 것은, 즉, 충방전 갭(gap)이 작다는 것은 충방전 시 나타나는 에너지 효율이 크며, 슬러리 형태가 천 형태에 비하여 충방전 시 에너지 소모(loss)가 작아 이차전지로 사용될 경우 전력 용량과 안정성이 우수함을 나타낼 수 있다. At this time, the small difference in voltage, that is, the small charging/discharging gap, means that the energy efficiency that appears during charging and discharging is large, and the slurry type has a smaller energy loss during charging and discharging compared to the cloth type. When used as a battery, it may indicate excellent power capacity and stability.

다시 말해, 본 발명과 같이, 슬러리를 이용한 이차 전지는 과전압이 작기 때문에, 보다 높은 효율의 이차전지로 사용될 수 있다. In other words, as in the present invention, since the secondary battery using the slurry has a small overvoltage, it can be used as a secondary battery with higher efficiency.

도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 양극의 표면을 도시한 도면이다. 12 is a view showing a surface of an anode according to an embodiment of the present invention.

도 12를 참고하면, 높은 표면 면적(surface area)을 가진 양극에서 충전 시 음이온들이 전극의 표면에 정전기 상호작용(electrostatic interaction)으로 인해 뭉치게 되고, 그 위로 용매화(solvation)된 양이온(cation)이 축적되는 현상이 나타날 수 있다. 이 축적으로 인해 축전기처럼 전하를 저장하는 기능을 수행할 수 있다. Referring to FIG. 12 , when charging in a positive electrode having a high surface area, anions are agglomerated due to electrostatic interaction on the surface of the electrode, and cations solvated thereon This accumulation may occur. This accumulation allows it to perform the function of storing electric charge like a capacitor.

이 대전층이 방전 시 떨어지면서 전하를 흘려주는 효과를 가져오는데 전하는 전압의 변화에 맞춰 흘려주는 현상을 보이는데 그로 인해 갑작스러운 전압의 변화를 방지하여, 안정적인 사이클 성능을 나타낼 수 있다. This charging layer has the effect of flowing charges as it falls during discharging, and it shows a phenomenon in which the charges flow in accordance with the change in voltage.

이러한 현상은 집전체(current collector)에서 발생하므로 표면적이 넓은 전극일수록 더 많은 대전층 형성이 가능할 수 있다. 즉, 집전체의 비표면적을 크게 하면 좋은 사이클 성능을 보이는 이차전지를 제작할 수 있다. 일 실시예에서, 이러한 현상은 EDLC(electric double layer capacitor)로 지칭될 수 있다. Since this phenomenon occurs in the current collector, the electrode having a larger surface area may form more charging layers. That is, if the specific surface area of the current collector is increased, a secondary battery showing good cycle performance can be manufactured. In one embodiment, this phenomenon may be referred to as an electric double layer capacitor (EDLC).

일 실시예에서, 비표면적을 볼 밀링을 통해 넓게 증가시키고, 그로 인해 볼 밀링 이전보다 더 좋은 사이클 성능을 나타낼 수 있다. In one embodiment, the specific surface area is widely increased through ball milling, thereby resulting in better cycle performance than before ball milling.

일 실시예에서, 볼 밀링을 통해 비표면적이 증가했는지 여부를 확인하기 위하여 물리 흡착 분석(physisorption analysis)을 통해 BET 표면 면적을 측정할 수 있다. In an embodiment, the BET surface area may be measured through physisorption analysis to determine whether the specific surface area is increased through ball milling.

도 13a는 본 발명의 일 실시예에 따른 WIZMAC 기반 BET 표면 면적 그래프를 도시한 도면이다. 도 13b는 본 발명의 일 실시예에 따른 볼 밀링 기반 BET 표면 면적 그래프를 도시한 도면이다. 13A is a diagram illustrating a WIZMAC-based BET surface area graph according to an embodiment of the present invention. 13B is a diagram illustrating a BET surface area graph based on ball milling according to an embodiment of the present invention.

도 13a를 참고하면, WIZMAC 카본 천 BET 표면 면적 측정결과를 확인할 수 있다. 도 13b를 참고하면, 볼 밀링 카본 천 BET 표면 면적 측정결과를 확인할 수 있다. Referring to Figure 13a, it can be confirmed the WIZMAC carbon cloth BET surface area measurement results. Referring to Figure 13b, it can be confirmed the ball milling carbon cloth BET surface area measurement results.

일 실시예에서, BET 표면 면적은 볼 밀링 후 1934.3m2/g으로 볼 밀링 이전인 1787m2/g에 비하여 크게 증가한 것을 확인할 수 있다. 이를 통해, EDLC의 성능이 더 증가하고, 카본 천에 비해 보다 안정적인 사이클 성능을 나타냄을 확인할 수 있다. In one embodiment, it can be seen that the BET surface area is 1934.3 m 2 /g after ball milling, which is significantly increased compared to 1787 m 2 /g before ball milling. Through this, it can be confirmed that the performance of EDLC is further increased, and it exhibits more stable cycle performance compared to carbon cloth.

일 실시예에서, 도 13a 및 13b에 도시된 그래프의 개형을 통해 다공성 구조(porous structure)를 확인할 수 있다. 다공성 구조에서, 미세기공(micropore)의 경우 직경이 2nm 이하인 기공이고 미소기공(mesopore)의 경우 2nm에서 50nm인 기공 구조를 의미할 수 있다. In an embodiment, the porous structure may be confirmed through the remodeling of the graphs shown in FIGS. 13A and 13B . In the porous structure, in the case of micropores, it may mean a pore having a diameter of 2 nm or less, and in the case of a mesopore, it may mean a pore structure having a diameter of 2 nm to 50 nm.

일 실시예에서, 상대적인 압력이 1.0까지 고원(plateau)을 형성하는 경우 미세기공에서 흡착/탈착(adsorption/desorption)이 발생함을 의미할 수 있다. 두 그래프 모두 미세기공 구조를 나타내지만 볼 밀링 파우더의 경우 볼 밀링에 의한 단면적 증가로 인해 미소기공 구조가 증가하고, 그로 인해 BET 표면 면적이 증가할 수 있다. In one embodiment, when the relative pressure forms a plateau up to 1.0, it may mean that adsorption/desorption occurs in the micropore. Both graphs show the micropore structure, but in the case of ball milling powder, the micropore structure increases due to the increase in the cross-sectional area by ball milling, which may increase the BET surface area.

도 14a 및 14b는 본 발명의 일 실시예에 따른 CV 그래프를 도시한 도면이다. 14A and 14B are diagrams illustrating a CV graph according to an embodiment of the present invention.

도 14a 및 14b를 참고하면, CV(cyclic voltammetry)와 크로노암페로메트리(chronoamperometry)는 전하량(Q), 단위는 쿨롱(C)을 결정하기 위해 사용될 수 있다. 이 값은 하기 <수학식 1>에 의해 시간에 대한 전류를 적분하여 계산될 수 있다. Referring to FIGS. 14A and 14B , cyclic voltammetry (CV) and chronoamperometry may be used to determine the charge amount (Q) and the unit coulomb (C). This value can be calculated by integrating the current with respect to time by the following <Equation 1>.

Figure 112020070906323-pat00004
Figure 112020070906323-pat00004

이러한 정보는 전기적으로 도금된 또는 스트리핑된 양, 흡착범위, 작업전극의 전기화학적 표면적, 분석액 농도를 나타내기 위해 사용될 수 있다. 또한, 전기도금과 전기분석화학, 전기화학적 촉매, 캐패시터 등 광범위한 응용에 중요한 요소일 수 있다. This information can be used to indicate the amount electrically plated or stripped, the adsorption range, the electrochemical surface area of the working electrode, and the concentration of the analyte. In addition, it can be an important factor in a wide range of applications such as electroplating, electroanalytical chemistry, electrochemical catalysts, and capacitors.

또한, 도 14a 및 14b를 참고하면, CV를 통해 EDLC의 정도 비교를 확인할 수 있다. 전압의 범위는 Ag/AgCl 기준 전극(reference electrode) 기준으로 0~0.3V일 수 있다. Also, referring to FIGS. 14A and 14B , it can be confirmed that the degree of EDLC is compared through CV. The voltage range may be 0 to 0.3V based on the Ag/AgCl reference electrode.

이 경우, CV 그래프에서의 면적은 전하량을 의미할 수 있으며, 알맞은 충방전 범위에서의 면적 계산을 통해 EDLC 전하량 계산이 가능할 수 있다. 이 때, 면적 계산을 통해 베어(bare) WIZMAC 천에 비해 보다 큰 값을 보이는 것을 확인할 수 있다. In this case, the area in the CV graph may mean the amount of charge, and it may be possible to calculate the amount of charge in the EDLC by calculating the area in an appropriate charge/discharge range. At this time, it can be seen that a larger value is shown compared to the bare WIZMAC fabric through area calculation.

도 15a 및 15b는 본 발명의 일 실시예에 따른 충방전에 대한 전압 변화 그래프를 도시한 도면이다. 15A and 15B are diagrams illustrating voltage change graphs for charging and discharging according to an embodiment of the present invention.

도 15a 및 15b를 참고하면, 정전류 충방전(galvanostatic charge/discharge) 실험으로 전류를 변경하면서 충전과 방전을 하고, 그로 인한 전압의 변화를 확인할 수 있다. 이는, 전류에 따라서 EDLC의 형성 정보를 파악하기 위함일 수 있다.Referring to FIGS. 15A and 15B , charging and discharging are performed while changing the current in a galvanostatic charge/discharge experiment, and the resulting change in voltage can be confirmed. This may be in order to determine the formation information of the EDLC according to the current.

이 경우, WIZMAC의 경우, 전류가 증가함에 따라 전압 갭(voltage gap)이 많이 벌어지는 현상이 나타남을 확인할 수 있다. 다만, 슬러리의 경우 전압차가 많이 나타나지 않음을 확인할 수 있다. In this case, in the case of WIZMAC, it can be seen that the voltage gap widens as the current increases. However, in the case of the slurry, it can be seen that the voltage difference does not appear much.

이는 EDLC가 미소기공 구조에 형성되는 것이 미세기공 구조에 형성되는 것 보다 정전기 상호작용으로 인해 밀쳐지는 효과가 적기 때문에 쉽게 일어날 수 있어 빠른 반응속도에서도 안정적인 형성이 가능하기 때문일 수 있다. 따라서, 저전류 및 고전류에서도 안정적으로 EDLC 형성이 가능하며, WIZMAC 천에 비해 고전류에서도 안정적으로 구동이 가능할 수 있다. This may be because the formation of EDLC in the micropore structure can occur easily because the effect of being pushed due to electrostatic interaction is less than that formed in the micropore structure, and thus stable formation is possible even at a fast reaction rate. Therefore, it is possible to stably form EDLC even at low and high currents, and it can be stably driven even at high currents compared to WIZMAC cloth.

이상의 설명은 본 발명의 기술적 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로, 통상의 기술자라면 본 발명의 본질적인 특성이 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능할 것이다.The above description is merely illustrative of the technical spirit of the present invention, and various changes and modifications may be made by those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention.

따라서, 본 명세서에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라, 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예들에 의하여 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.Accordingly, the embodiments disclosed in the present specification are not intended to limit the technical spirit of the present invention, but to illustrate, and the scope of the present invention is not limited by these embodiments.

본 발명의 보호범위는 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.The protection scope of the present invention should be interpreted by the claims, and all technical ideas within the scope equivalent thereto should be understood to be included in the scope of the present invention.

200: 양극 집전체 제조 과정
210: 분쇄 과정
220: 혼합 과정
230: 건조 과정
300: 코인형 이차전치
310: 셀 상단부
320: 양극 집전체
330: 음극부
340: 셀 하단부
900: 파우치형 이차전지 제조 과정
910: 페이스팅 과정
920: 건조 과정
930: 결합 과정
200: positive electrode current collector manufacturing process
210: grinding process
220: mixing process
230: drying process
300: coin type secondary preposition
310: cell top
320: positive current collector
330: cathode
340: cell bottom
900: pouch-type secondary battery manufacturing process
910: Pasting process
920: drying process
930: bonding process

Claims (6)

(a) 집전체 물질을 분쇄하는 단계;
(b) 상기 분쇄된 집전체 물질을 바인더 물질과 혼합하여 슬러리(slurry)를 형성하는 단계;
(c) 상기 형성된 슬러리를 건조하여 양극 집전체를 형성하는 단계; 및
(d) 상기 양극 집전체에 티타늄(Ti) 메쉬 소재와 결합시키는 단계
를 포함하며,
상기 (a) 단계는,
상기 집전체 물질을 볼 밀링(ball milling)하여 상기 집전체 물질을 파우
더(powder) 형태로 분쇄하는 단계를 포함하며,
상기 집전체 물질의 볼 밀링은, 3 내지 5 분(minute) 수행되며,
상기 집전체 물질은 카본 파이버이며,
상기 바인더 물질은 친수성 바인더 물질인,
슬러리 형태의 양극 집전체 제조 방법.
(a) grinding the current collector material;
(b) mixing the pulverized current collector material with a binder material to form a slurry;
(c) drying the formed slurry to form a positive electrode current collector; and
(d) combining the positive electrode current collector with a titanium (Ti) mesh material
includes,
The step (a) is,
Pow the current collector material by ball milling the current collector material
It comprises the step of pulverizing in powder form,
Ball milling of the current collector material is performed for 3 to 5 minutes,
The current collector material is carbon fiber,
The binder material is a hydrophilic binder material,
A method for manufacturing a positive electrode current collector in the form of a slurry.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 (b) 단계는,
상기 분쇄된 집전체 물질과 상기 바인더 물질을 에탄올(ethanol) 용매와 혼합하여 상기 슬러리를 형성하는 단계;
를 포함하는,
슬러리 형태의 양극 집전체 제조 방법.
According to claim 1,
The step (b) is,
mixing the pulverized current collector material and the binder material with an ethanol solvent to form the slurry;
containing,
A method for manufacturing a positive electrode current collector in the form of a slurry.
제1항에 있어서,
상기 슬러리는, 촉매 물질을 더 포함하는,
슬러리 형태의 양극 집전체 제조 방법.
According to claim 1,
The slurry further comprises a catalyst material,
A method for manufacturing a positive electrode current collector in the form of a slurry.
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