KR102587795B1 - 이차전지용 전극 및 이의 제조방법 - Google Patents

이차전지용 전극 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전극집전체; 상기 전극집전체의 적어도 일면에 형성되는 전극합제층을 포함하고, 상기 전극집전체로부터 전극합제층이 형성된 방향의 두께 50%를 기준으로 대칭되는 하부 영역에 포함되는 전극 활물질과 바인더간, 또는 인접하는 바인더들 간의 응집력(A)과, 상부 영역에 포함되는 전극 활물질과 바인더간, 또는 인접하는 바인더들 간의 응집력(B)의 비율(A/B)이 1.5미만인 전극을 포함하는 이차전지에 관한 것이다. 본 발명에 따른 전극을 포함하는 이차전지는 전극 내 바인더의 분포를 고르게 조절하고, 전극 내 활물질과 바인더간, 또는 인접하는 바인더들 간의 응집력이 최적화되어, 수명특성이 향상되고, 나아가 전극의 박리 현상을 방지할 수 있는 효과가 있다.

Description

이차전지용 전극 및 이의 제조방법{ELECTRODE FOR SECONDARY BATTERY AND METHOD FOR PREPARING THE SAME}
본 발명은 이차전지용 전극 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 전극 내 활물질과 바인더간, 또는 인접하는 바인더들 간의 응집력(cohesion)이 최적화된 이차전지용 전극 및 상기 전극의 제조방법에 관한 것이다.
최근 전기를 에너지원으로 사용하는 장치가 늘어나고 있다. 스마트폰, 캠코더, 노트북 PC 및 전기 자동차 등 전기를 사용하는 적용분야가 확대되면서 전기 화학 소자를 이용한 전기 저장 소자에 대한 관심이 높아지고 있다. 다양한 전기 화학 소자 중에서도 충·방전이 가능하고, 작동 전압이 높으며, 에너지 밀도가 월등히 큰 리튬 이차 전지가 각광을 받고 있다.
리튬이차전지를 구성하는 주 요소는 양극, 음극, 전해질 및 분리막으로 양극과 음극은 산화환원반응이 일어나는 장소를 제공하고, 전해질은 양극과 음극 사이에서 리튬 이온의 전달을 담당하며, 분리막은 양극과 음극이 맞붙지 않도록 전지적으로 절연을 시켜주는 역할을 담당하는 것이다. 리튬이온 전지의 작동원리는 방전 시, 음극에서 리튬이 리튬이온으로 산화된 후 전해질을 통해 양극으로 이동하고 발생된 전자는 외부도선을 통해 양극으로 이동한다. 양극에서는 음극으로부터 이동해 온 리튬이온이 삽입되어 전자를 받아들이면서 환원반응을 일으킨다. 충전시에는 반대로 양극에서 산화반응이 일어나고 음극에서 환원반응이 발생한다.
또한, 환경 문제에 대한 관심이 커짐에 따라 대기 오염의 주요 원인 중 하나인 가솔린 차량, 디젤 차량 등 화석 연료를 사용하는 차량을 대체할 수 있는 전기 자동차, 하이브리드 전기 자동차 등 고용량 배터리 채용 장치 시장의 성장에 따른 고용량 배터리 수요기반이 확대되면서 이들 장치의 동력원으로 높은 에너지 밀도, 고출력 및 높은 방전 전압을 갖는 리튬 이차 전지의 제조를 위한 전극의 고용량화 설계가 요구되고 있는 실정이다.
이에 전극의 고용량화 설계를 위해 활물질의 양을 증가시킨 고로딩 전극이 시도되고 있지만, 이러한 고로딩 설계는 건조 과정에서 바인더의 이동(migration)이 발생하여, 음극의 과전압, 전극 저항의 증가 및 이에 따른 수명 특성 열화, 전극박리 등의 문제점이 있는 바, 이를 개선할 필요가 있다.
본 발명은 상기와 같은 실정을 감안하여 안출된 것으로, 전극 내 활물질과 바인더간, 또는 인접하는 바인더들 간의 응집력(cohesion)이 최적화된 이차전지용 전극 및 상기 전극의 제조방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 전극집전체; 상기 전극집전체의 적어도 일면에 형성되는 전극합제층을 포함하고, 상기 전극집전체 표면으로부터 전극합제층이 형성된 방향의 전극합제층 두께 50%에 해당하는 영역을 기준으로, 대칭되는 하부 영역에 포함되는 전극 활물질과 바인더간, 또는 인접하는 바인더들 간의 응집력(A)과, 상부 영역에 포함되는 전극 활물질과 바인더간, 또는 인접하는 바인더들 간의 응집력(B)의 비율(B/A)이 1.5미만인 이차전지용 전극이 제공된다.
상기 전극집전체 표면으로부터 전극합제층이 형성된 방향을 기준으로, 상기 하부 영역은 전극집전체 총 두께에 대하여 전극집전체 표면으로부터 전극합제층 15% 이하(단, 0은 제외한다.)의 두께에 해당하는 영역이고, 상기 상부 영역은 전극집전체 총 두께에 대하여, 전극집전체 표면으로부터 전극합제층 85 내지 100%의 두께에 해당하는 영역일 수 있다.
상기 전극합제층은 추가로 도전재를 더 포함할 수 있다.
상기 전극은 양극 또는 음극일 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 전극집전체를 제공하는 단계; 상기 전극집전체 상에 제1 전극슬러리를 도포하는 단계; 상기 제1 전극슬러리 상에 제 2 전극슬러리를 도포하는 단계; 및 상기 제1 및 제2 전극슬러리가 도포된 전극집전체를 건조 및 압연하는 단계를 포함하고, 상기 제1 전극슬러리에 포함되는 바인더의 양이, 제2 전극슬러리에 포함되는 바인더의 양보다 더 많은 것인, 이차전지용 전극의 제조방법이 제공된다.
상기 제1 전극슬러리에 포함되는 바인더의 양은 제1 전극슬러리 총 중량을 기준으로 2 내지 10중량%이고, 상기 제2 전극슬러리에 포함되는 바인더의 양은 제2 전극슬러리 총 중량을 기준으로 6중량% 이하일 수 있다.
상기 제1 전극슬러리 및 제2 전극슬러리에 포함되는 바인더는 스티렌 부타디엔 고무(SBR), 폴리불화비닐리덴, 폴리비닐알코올, 카르복시메틸셀룰로우즈(CMC), 전분, 히드록시프로필셀룰로우즈, 재생 셀룰로우즈, 폴리비닐피롤리돈, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌-디엔 테르 폴리머(EPDM), 술폰화 EPDM 및 불소 고무 중에서 선택된 1종 이상일 수 있다.
상기 제1 및 제2 전극슬러리는 추가로 도전재를 더 포함할 수 있다.
상기 전극은 양극 또는 음극일 수 있다.
본 발명에 따른 전극을 포함하는 이차전지는 전극 내 바인더의 분포를 고르게 조절하고, 전극 내 활물질과 바인더간, 또는 인접하는 바인더들 간의 응집력이 최적화되어, 수명특성이 향상되고, 나아가 전극의 박리 현상을 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 전극집전체 표면으로부터 전극합제층이 형성된 방향의 두께 50%를 기준으로 대칭되는 하부 영역 및 상부 영역을 개략적으로 나타낸 것이다.
이하, 다양한 실시예를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태를 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시 형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다.
본 발명은 전극의 제조방법 및 이에 의해 제조된 전극을 포함하는 이차전지에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 전극 내 활물질과 바인더간, 또는 인접하는 바인더들 간의 응집력이 최적화된 이차전지용 전극의 제조방법 및 상기 전극을 포함하는 이차전지에 관한 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 전극집전체(10); 상기 전극집전체(10)의 적어도 일면에 형성되는 전극합제층(20)을 포함하고, 상기 전극집전체(10) 표면으로부터 전극합제층(20)이 형성된 방향의 전극합제층(20) 두께 50%에 해당하는 영역을 기준으로, 대칭되는 하부 영역(40)에 포함되는 전극 활물질과 바인더간, 또는 인접하는 바인더들 간의 응집력(A)과, 상부 영역(30)에 포함되는 전극 활물질과 바인더간, 또는 인접하는 바인더들 간의 응집력(B)의 비율(B/A)이 1.5미만인 이차전지용 전극(100)이 제공된다.
이차전지의 전극합제층에 포함되는 바인더는 활물질과 도전제 등의 결합력을 향상시키기 위해 사용되는데, 전극 제조를 위한 건조과정에서 바인더가 전극합제층의 상부로 이동하여 편재되는 현상이 발생하며, 이는 리튬 이온전지에서 리튬 이온의 이동도 차이를 야기하여, 셀 성능이 저하되는 원인 중 하나로 작용하게 된다. 구체적으로 전극 제조 시, 건조 과정 중 음극활물질과 분리막이 대면하는 전극활물질층의 상층부로 바인더의 편재가 일어나면서 전극활물질과 집전체가 대면하는 전극활물질층의 최하층부에는 바인더가 적게 분포하게 되고, 이로 인해 전극 활물질과 집전체 간의 접착력이 감소하여 사이클 특성이 퇴화되어 전지의 수명이 저하되는 문제가 발생하였고, 전극활물질층의 최상층부에 편중된 바인더는 충전 시 리튬 이온 확산을 방해하여 음극의 계면 저항을 증가시키게 된다.
그러나, 본 발명에 따르면, 전극집전체(10) 표면으로부터 전극합제층(20)이 형성된 방향의 전극합제층(20) 두께 50%에 해당하는 영역을 기준으로 대칭되는 하부 영역(40) 및 상부 영역(30)에 포함되는 전극 활물질과 바인더간, 또는 인접하는 바인더들 간의 응집력의 비율이 최적화된 전극이 제공되며 이에 따라, 전극합제층(20) 내 바인더가 균일하게 분포되고 수명특성이 향상되며, 나아가 전극의 박리 현상을 방지할 수 있다.
도 1은 전극집전체(10) 표면으로부터 전극합제층(20)이 형성된 방향의 두께 50%에 해당하는 영역을 기준으로 대칭되는 하부 영역(40) 및 상부 영역(30)을 개략적으로 나타낸 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 전극집전체(10) 표면으로부터 전극합제층(20)이 형성된 방향의 전극합제층(20) 두께 50%에 해당하는 영역을 기준으로, 즉, 전극합제층(20) 두께의 가상의 중심선을 기준으로, 대칭되는 전극합제층(20) 하부의 영역에 포함된 전극 활물질과 바인더간, 또는 인접하는 바인더들 간의 응집력의 비율(A)과 전극합제층(20) 상부의 영역에 포함된 전극 활물질과 바인더간, 또는 인접하는 바인더들 간의 응집력(B) 비율(B/A)이 1.5미만인 것이 바람직하다. 상기 비율이 1.5 이상인 경우, 1.5 이상인 경우, 셀의 저항이 커져 수명 특성, 율(rate) 특성, 및 온도 특성이 하락할 뿐만 아니라, 전극집전체와 전극합제층(20) 사이에서 박리가 되는 현상이 발생할 수 있다.
한편, 전극합제층(20)의 가상의 중심선을 기준으로 대칭되는 상부 영역(30) 및 하부 영역(40)은 특별하게 한정되지 않는다. 예를 들어, 상기 하부 영역(40)은 전극집전체(10) 총 두께에 대하여 전극집전체(10) 표면으로부터 전극합제층(20) 15% 이하(단, 0은 제외한다.)의 두께에 해당하는 영역이고, 예를 들어 0.01 내지 15%, 0.1 내지 15% 또는 1 내지 15%의 두께에 해당하는 영역일 수 있으며, 상기 상부 영역(30)은 전극집전체(10) 총 두께에 대하여, 전극집전체(10) 표면으로부터 전극합제층(20) 85 내지 100%의 두께에 해당하는 영역일 수 있다.
한편, 해당되는 영역에서의 응집력은 SAICAS(Surface And Interfacial Cutting Analysis System) 장치를 이용하여 측정할 수 있으며, 이는 통상의 기술자에게 자명한 내용이므로, 여기서는 자세한 설명은 생략하기로 한다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 전극집전체를 제공하는 단계; 상기 전극집전체 상에 제1 전극슬러리를 도포하는 단계; 상기 제1 전극슬러리 상에 제 2 전극슬러리를 도포하는 단계; 및 상기 제1 및 제2 전극슬러리가 도포된 전극집전체를 건조 및 압연하는 단계를 포함하고, 상기 제1 전극슬러리에 포함되는 바인더의 양이, 제2 전극슬러리에 포함되는 바인더의 양보다 더 많은 것인, 이차전지용 전극의 제조방법이 제공된다.
본 발명에 따른 전극은 음극 또는 양극일 수 있다. 상기 전극이 음극일 경우, 음극집전체로는 구리, 스테인레스강, 니켈 재질의 박판을 사용할 수 있으며, 망상 또는 메시 모양 등의 다공체를 사용할 수도 있고, 산화를 방지하기 위하여 내산화성의 금속 또는 합금 피막으로 피복될 수도 있다. 상기 전극이 양극일 경우, 양극 집전체로는 알루미늄, 스테인레스강, 니켈 재질의 박판을 사용할 수 있으며, 마찬가지로, 망상 또는 메시 모양 등의 다공체를 사용할 수도 있고, 산화를 방지하기 위하여 내산화성의 금속 또는 합금 피막으로 피복될 수 있다.
상기 전극집전체 상에 제1 전극활물질을 포함하는 제1 전극슬러리를 도포하는 단계를 수행하고, 상기 제1 전극슬러리 상에 제2 전극활물질을 포함하는 제 2 전극슬러리를 도포하는 단계를 수행한다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 전극슬러리에 포함되는 바인더의 양이, 제2 전극슬러리에 포함되는 바인더의 양보다 더 많은 것이 바람직하다. 전극슬러리를 다층으로 도포하는 경우, 이에 따라, 비록 어느 하나의 전극합제층에서는 바인더가 전극합제층의 상층부 쪽으로 편재가 일어나더라도, 전극 전체로 보면, 바인더가 전극합제층 전체에 균일하게 분포하는 구조가 될 수 있다.
또한, 전극합제층 상에 도포되며, 제1 전극슬러리에 포함되는 바인더의 양이, 제1 전극슬러리 상에 도포되고, 제2 전극슬러리에 포함되는 바인더의 양보다 더 많으므로, 상대적으로 제1 전극슬러리에 포함된 제1 바인더가 상층부로 이동하여 전극 활물질과 바인더간, 또는 인접하는 바인더들 간의 응집력의 비율을 최적화할 수 있다.
상기 제1 전극슬러리에 포함되는 바인더의 양은 제1 전극슬러리 총 중량을 기준으로 2 내지 10중량%인 것이 바람직하다. 2중량% 미만인 경우, 전극집전체로부터 전극합제층의 박리가 발생할 수 있고, 10중량% 초과인 경우, 지나친 바인더 함량에 의하여 저항이 과도하게 증가할 수 있다.
상기 제2 전극슬러리에 포함되는 바인더의 양은 제1 전극슬러리 총 중량을 기준으로 6중량%이하인 것이 바람직하다. 6중량% 초과인 경우, 지나친 바인더 함량에 의하여 저항이 과도하게 증가할 수 있다.
상기 제1 전극슬러리 및 제2 전극슬러리에 포함되는 바인더는 동일할 수도 있고 서로 상이할 수 있다. 상기 제1 및 제2 바인더는 특별하게 한정하는 것은 아니지만, 예를 들어, 폴리불화비닐리덴, 폴리비닐알코올, 카르복시메틸셀룰로우즈(CMC), 전분, 히드록시프로필셀룰로우즈, 재생 셀룰로우즈, 폴리비닐피롤리돈, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌-디엔 테르 폴리머(EPDM), 술폰화 EPDM, 스티렌 부타디엔 고무(SBR) 및 불소 고무 중에서 선택된 1종 이상일 수 있으며, 바람직하게는 스티렌 부타디엔 고무를 사용할 수 있다.
한편, 제1 전극슬러리 및 제2 전극슬러리에 포함되는 전극활물질 또한, 동일할 수도 있고 서로 상이할 수도 있다. 음극합체증에 포함되는 음극 활물질은 통상적으로 사용되는 음극 활물질을 사용할 수 있다. 상기 음극 활물질로는 탄소계 재료, 실리콘, 실리콘 산화물, 실리콘계 합금, 실리콘-탄소계 재료 복합체, 주석, 주석계 합금, 주석-탄소 복합체, 금속 산화물 또는 그 조합을 사용할 수 있으며, 리튬 금속 및/또는 리튬 금속 합금을 포함할 수 있다.
또한, 양극합체증에 포함되는 양극 활물질은 충분한 용량을 확보할 수 있는 것이라면, 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어 상기 양극 활물질은 리튬코발트산화물, 리튬니켈코발트망간산화물, 리튬니켈코발트알루미늄산화물, 리튬철인산화물, 및 리튬망간산화물로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 포함할 수 있으나, 반드시 이들로 한정되지 않으며 당해 기술분야에서 이용 가능한 모든 양극 활물질이 사용될 수 있다.
상기 양극 활물질은 예를 들어 하기 화학식으로 표시되는 화합물일 수 있다: LiaAl-bMbD2 (식중, 0.90≤a≤1.8, 0≤b≤0.5); LiaEl-bMbO2-cDc (식중 0.90≤a≤1.8, 0≤b≤0.5, 0≤c≤0.05); LiE2-bMbO4-cDc (식중 0≤b≤0.5, 0≤c≤0.05); LiaNi1-b-cCobMcDα(식중 0.90≤a≤1.8, 0≤b≤0.5, 0≤c≤0.05, 0<α≤2); LiaNi1-b-cCobMcO2-αXα(식중 0.90≤a≤1.8, 0≤b≤0.5, 0≤c≤0.05, 0<α<2); LiaNi1-b-cCObMcO2-αX2 (식중 0.90≤a≤1.8, 0≤b≤0.5, 0≤c≤0.05, 0<α<2); LiaNi1-b-cMnbMcDα (식중 0.90≤a≤1.8, 0≤b≤0.5, 0≤c≤0.05, 0<α≤2); LiaNi1-b-cMnbMcO2-αXα (식중, 0.90≤a≤1.8, 0≤b≤0.5, 0≤c≤0.05, 0<α<2); LiaNi1-b-cMnbMcO2-αX2 (식중, 0.90≤a≤1.8, 0≤b≤0.5, 0≤c≤0.05, 0<α<2); LiaNibEcGdO2 (식중, 0.90≤a≤1.8, 0≤b≤0.9, 0≤c≤0.5, 0.001≤d≤0.1); LiaNibCocMndGeO2 (식중,0.90≤a≤1.8, 0≤b≤0.9, 0≤c≤0.5, 0≤d≤0.5, 0.001≤e≤0.1); LiaNiGbO2 (식중, 0.90≤a≤1.8, 0.001≤b≤0.1); LiaCoGbO2 (식중, 0.90≤a≤1.8, 0.001≤b≤0.1); LiaMnGbO2 (식중, 0.90≤a≤1.8, 0.001≤b≤0.1); LiaMn2GbO4 (식중, 0.90≤a≤1.8, 0.001≤b≤0.1); QO2; QS2; LiQS2; V2O5; LiV2O2; LiRO2; LiNiVO4; Li(3-f)J2(PO4)3 (0≤f≤2); Li(3-f)Fe2(PO4)3 (식중, 0≤f≤2); 및 LiFePO4, 상기 화학식에서 A 는 Ni, Co, or Mn; M은 Al, Ni, Co, Mn, Cr, Fe, Mg, Sr, V, 또는 희토류원소(rare-earth element); D는 O, F, S, or P; E 는 Co 또는 Mn; X 는 F, S, 또는 P; G 는 Al, Cr, Mn, Fe, Mg, La, Ce, Sr, or V; Q는 Ti, Mo 또는 Mn; R 은 Cr, V, Fe, Sc, 또는 Y; J 는 V, Cr, Mn, Co, Ni, 또는 Cu이다.
상기 양극 활물질은 또한, LiCoO2, LiMnxO2x (식중, x =1 또는 2), LiNi1-xMnxO2x (식중, 0<x<1), LiNi1-x-yCoxMnyO2 (식중, 0≤x≤0.5, 0≤y≤0.5), LiFePO4, TiS2, FeS2, TiS3, 또는 FeS3일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 음극합제층 및 양극합제층에는 필요에 따라, 도전재가 추가로 포함되어 있을 수 있다. 상기 도전재로는 본 발명의 이차 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 천연 흑연이나 인조 흑연 등의 흑연; 카본 블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 채널 블랙, 퍼네이스 블랙, 램프 블랙, 서머 블랙 등의 카본계 물질; 탄소 섬유나 금속 섬유 등의 도전성 섬유; 불화 카본; 알루미늄, 니켈 분말 등의 금속 분말; 산화아연, 티탄산 칼륨 등의 도전성 위스키; 산화 티탄 등의 도전성 금속 산화물; 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 소재 등이 사용될 수 있다.
상기 제1 및 제2 전극슬러리의 도포, 건조 및 압연은 당 업계에서 일반적으로 수행되는 방법으로 수행될 수 있다. 예를 들어, 도포는 슬롯 다이를 이용한 코팅법이 사용될 수도 있고, 그 이외에도 메이어 바 코팅법, 그라비아 코팅법, 침지 코팅법, 분무 코팅법 등이 사용될 수 있다. 건조는 예를 들어, 실온의　건조　분위기 중 등에서 행할 수 있고, 도포 및 건조에 의해 음극집전체 상에 형성된 음극합제층을 캘린더링 장비의 금속 압연 롤에 통과시켜 압연을 수행할 수 있다.
한편, 전극슬러리의 건조시 온도가 높으면 생산시간이 감소하는 반면, migration이 크게 발생하고, 건조시 온도가 낮으면 migration 현상이 감소하나, 생산시간이 증가할 수 있으므로, 생산시간 및 응집력을 고려하여, 건조시 온도를 적절하게 제어하는 것이 바람직하다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따라 제조된 전극은, 전극 내 활물질과 바인더간, 또는 인접하는 바인더들 간의 응집력이 최적화되어, 수명특성이 향상되고, 나아가, 전극의 박리 현상을 방지할 수 있다.
이하, 구체적인 실시예를 통해 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 하기 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 예시에 불과하며, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
실시예
실시예 1
인조흑연, 카르복시메틸셀룰로우즈(CMC) 및 스티렌 부타디엔 고무(SBR)을 96:1:3의 중량비로 혼합하여 제1 슬러리를 제조하고, 인조흑연, 카르복시메틸셀룰로우즈 및 스티렌 부타디엔 고무를 98:1:1의 중량비로 혼합하여 제2 슬러리를 제조하였다.
구리포일에 상기 제1 슬러리를 5mg/cm2으로 도포하고, 이어서 상기 제1 슬러리 상에 제 2슬러리를 5mg/cm2으로 도포한 후, 130℃ 오븐에서, 10분 건조하였다. 이후 압연하여 전극밀도가 1.6g/cc인 음극을 제조하였다.
실시예 2
제1 슬러리에서 인조흑연, 카르복시메틸셀룰로우즈 및 스티렌 부타디엔 고무를 95:1:4의 중량비로 혼합하고, 제2 슬러리에서 인조흑연 및 카르복시메틸셀룰로우즈를 99:1의 중량비로 혼합한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 음극을 제조하였다.
실시예 3
구리포일에 제1 및 제2 슬러리를 도포하고, 60℃ 오븐에서, 300분 건조한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 음극을 제조하였다.
비교예 1
인조흑연, 카르복시메틸셀룰로우즈 및 스티렌 부타디엔 고무가 97:1:2의 중량비로 혼합된 제1 슬러리만을 사용하여, 10mg/cm2으로 도포한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 음극을 제조하였다.
상기 실시예 1 내지 3 및 비교예 1의 음극을 포함하는 이차전지를 제조하고, 직류 내부 저항(Direct Current, Internal resistance: DC-IR) 측정하고, 전극의 박리여부를 확인하여 표 1에 나타내었다. 또한, 전극집전체로부터 전극합제층이 형성된 방향을 기준으로, 전극합제층의 15% 이하의 두께에 해당하는 영역의 응집력(A) 및 전극집전체로부터 전극합제층이 형성된 방향을 기준으로, 전극합제층의 85% 이상의 두께에 해당하는 영역의 응집력(B)을 SAICAS 장치를 이용하여, 측정하고, 이들의 비율을 측정하여 표 1에 나타내었다.
실시예 비교예 1 실시예 1 실시예 2 실시예 3
전극합제층의 85% 이상의 두께에 해당하는 영역의 응집력(B)
[N/mm]		 0.11 0.10 0.08 0.09
전극합제층의 15% 이하의 두께에 해당하는 영역의 응집력(A)[N/mm] 0.06 0.08 0.09 0.08
B/A 1.83 1.26 0.89 1.13
DC-IR[mΩ] 1.26 1.19 1.11 1.16
전극박리 O X X X
표 1을 참조하면, B/A가 1.5 이상인 비교예 1은 실시예 1 내지 3에 비하여, DC-IR이 높으며, 전극의 박리가 발생한 것을 확인할 수 있다.이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.
10: 전극집전체
20: 전극합제층
30: 상부 영역
40: 하부 영역
100: 전극

Claims (9)

  1. 전극집전체;
    상기 전극집전체의 적어도 일면에 형성되는 전극합제층을 포함하고,
    상기 전극집전체 표면으로부터 전극합제층이 형성된 방향을 기준으로, 전극집전체 총 두께에 대하여 전극집전체 표면으로부터 전극합제층 15% 이하(단, 0은 제외한다.)의 두께에 해당하는 하부 영역 및 상기 전극집전체 표면으로부터 전극합제층 85 내지 100%의 두께에 해당하는 상부 영역을 포함하며,
    상기 하부 영역에 포함되는 전극 활물질과 바인더간, 또는 인접하는 바인더들 간의 응집력(A)과,
    상기 상부 영역에 포함되는 전극 활물질과 바인더간, 또는 인접하는 바인더들 간의 응집력(B)의 비율(B/A)이 1.5 미만인 이차전지용 전극.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 전극합제층은 추가로 도전재를 더 포함하는 이차전지용 전극.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 전극은 양극 또는 음극인 이차전지용 전극.
  5. 전극집전체를 제공하는 단계;
    상기 전극집전체 상에 제1 전극슬러리를 도포하는 단계;
    상기 제1 전극슬러리 상에 제 2 전극슬러리를 도포하는 단계; 및
    상기 제1 및 제2 전극슬러리가 도포된 전극집전체를 건조 및 압연하는 단계를 포함하고,
    상기 제1 전극슬러리에 포함되는 바인더의 양이, 제2 전극슬러리에 포함되는 바인더의 양보다 더 많으며,
    상기 전극집전체 표면으로부터 전극합제층이 형성된 방향을 기준으로, 전극집전체 총 두께에 대하여 전극집전체 표면으로부터 전극합제층 15% 이하(단, 0은 제외한다.)의 두께에 해당하는 하부 영역 및 상기 전극집전체 표면으로부터 전극합제층 85 내지 100%의 두께에 해당하는 상부 영역을 포함하며,
    상기 하부 영역에 포함되는 전극 활물질과 바인더간, 또는 인접하는 바인더들 간의 응집력(A)과,
    상기 상부 영역에 포함되는 전극 활물질과 바인더간, 또는 인접하는 바인더들 간의 응집력(B)의 비율(B/A)이 1.5 미만인, 이차전지용 전극의 제조방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 전극슬러리에 포함되는 바인더의 양은 제1 전극슬러리 총 중량을 기준으로 2 내지 10중량%이고,
    상기 제2 전극슬러리에 포함되는 제2 바인더의 양은 제2 전극슬러리 총 중량을 기준으로 6중량% 이하인 이차전지용 전극의 제조방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 제1 전극슬러리 및 제2 전극슬러리에 포함되는 바인더는 스티렌 부타디엔 고무(SBR), 폴리불화비닐리덴, 폴리비닐알코올, 카르복시메틸셀룰로우즈(CMC), 전분, 히드록시프로필셀룰로우즈, 재생 셀룰로우즈, 폴리비닐피롤리돈, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌-디엔 테르 폴리머(EPDM), 술폰화 EPDM 및 불소 고무 중에서 선택된 1종 이상인 이차전지용 전극의 제조방법.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 전극슬러리는 추가로 도전재를 더 포함하는 이차전지용 전극의 제조방법.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 전극은 양극 또는 음극인 이차전지용 전극의 제조방법.
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