KR102589078B1 - Positive electrode slurry using low boiling point/non-aromatic solvent, secondary battery positive electrode containing the same, and method for manufacturing the same - Google Patents

Positive electrode slurry using low boiling point/non-aromatic solvent, secondary battery positive electrode containing the same, and method for manufacturing the same Download PDF

Info

Publication number
KR102589078B1
KR102589078B1 KR1020200159986A KR20200159986A KR102589078B1 KR 102589078 B1 KR102589078 B1 KR 102589078B1 KR 1020200159986 A KR1020200159986 A KR 1020200159986A KR 20200159986 A KR20200159986 A KR 20200159986A KR 102589078 B1 KR102589078 B1 KR 102589078B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
positive electrode
boiling point
low boiling
slurry composition
binder
Prior art date
Application number
KR1020200159986A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20220072415A (en
Inventor
최성호
이은규
박혜민
우미혜
김동욱
강영구
Original Assignee
한국화학연구원
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 한국화학연구원 filed Critical 한국화학연구원
Priority to KR1020200159986A priority Critical patent/KR102589078B1/en
Publication of KR20220072415A publication Critical patent/KR20220072415A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102589078B1 publication Critical patent/KR102589078B1/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/139—Processes of manufacture
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/04—Processes of manufacture in general
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
    • H01M4/621—Binders
    • H01M4/622—Binders being polymers
    • H01M4/623—Binders being polymers fluorinated polymers
    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

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

Abstract

본 발명은 저비점/비방향족 용매를 이용한 양극 슬러리 조성물 및 이를 포함하는 이차전지 양극 및 이의 제조방법에 관한 발명으로, 저비점/비방향족 용매 및 PVDF의 공중합체로 이루어진 바인더를 포함하는 것을 특징으로 하는 양극 슬러리 조성물을 제공한다.
본 발명에 따르면, 저비점/비방향족 용매를 이용하여 방향족 탄화물질로 인한 독성의 영향 제어가 가능하고, 양극 제조시 공정온도를 낮출 수 있는 효과가 있다.
또한, 저비점/비방향족 용매에 용해도가 우수하면서 양극재 및 집전체의 결착력을 향상시키는 이온전도성 바인더를 이용하여 전기화학적 특성이 우수한 고에너지 밀도 이차전지를 제조할 수 있는 효과가 있다.The present invention relates to a positive electrode slurry composition using a low boiling point/non-aromatic solvent, a secondary battery positive electrode containing the same, and a method for manufacturing the same, the positive electrode comprising a low boiling point/non-aromatic solvent and a binder made of a copolymer of PVDF. A slurry composition is provided.
According to the present invention, it is possible to control the toxic effects of aromatic carbonized substances by using a low boiling point/non-aromatic solvent, and has the effect of lowering the process temperature when manufacturing an anode.
In addition, it is possible to manufacture a high energy density secondary battery with excellent electrochemical properties by using an ion conductive binder that has excellent solubility in low boiling point/non-aromatic solvents and improves the binding force of the cathode material and current collector.

Description

저비점/비방향족 용매를 이용한 양극 슬러리 조성물 및 이를 포함하는 이차전지 양극 및 이의 제조방법{Positive electrode slurry using low boiling point/non-aromatic solvent, secondary battery positive electrode containing the same, and method for manufacturing the same}Positive electrode slurry composition using low boiling point/non-aromatic solvent, secondary battery positive electrode containing the same, and method for manufacturing the same}

본 발명은 저비점/비방향족 용매를 이용한 양극 슬러리 조성물 및 이를 포함하는 이차전지 양극 및 이의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a positive electrode slurry composition using a low boiling point/non-aromatic solvent, a secondary battery positive electrode containing the same, and a method for manufacturing the same.

리튬이차전지는 높은 에너지 밀도와 장수명 특성을 갖는 대표적인 에너지 저장 장치로서 최근에는 휴대폰, 노트북, 전기자동차 등의 디바이스에서 사용되고 있다.Lithium secondary batteries are a representative energy storage device with high energy density and long lifespan, and have recently been used in devices such as mobile phones, laptops, and electric vehicles.

현재 상용 리튬이차전지에 사용되고 있는 양극재의 경우 우수한 리튬이온전도도와 전기화학적 특성을 가지고 있지만 양극재 제조 시 유독성이 있고 점도가 높은 유기용매를 사용하고 있다. 대표적으로 방향족 탄소화합물인 메틸피롤리돈 (N-Mthyl-2-pyrrolidone, NMP) 용매를 일반적으로 사용 중이다. The cathode materials currently used in commercial lithium secondary batteries have excellent lithium ion conductivity and electrochemical properties, but toxic and highly viscous organic solvents are used when manufacturing the cathode materials. Typically, the solvent methylpyrrolidone (N-Mthyl-2-pyrrolidone, NMP), an aromatic carbon compound, is commonly used.

한편, 최근에는 유독성 물질을 줄이거나 사용하지 않고 대체물질을 사용하여 인체에 무해하고 우수한 전기화학적 특성을 갖는 전극에 대한 연구가 활발히 이루어 지고, 흑연 기반 음극재와 동일한 친수계 공정을 적용하거나, 상대적으로 수분에 매우 취약한 전고체 전지용 황화물계 전해질을 활용하기 위하여 자일렌 (xylene) 등의 특정한 용매를 이용한 양극재 제조방법도 활발히 이루어 지고 있다. Meanwhile, recently, research has been actively conducted on electrodes that are harmless to the human body and have excellent electrochemical properties by reducing or eliminating the use of toxic substances and using alternative materials, and applying the same hydrophilic process as graphite-based anode materials or using comparative materials. In order to utilize sulfide-based electrolytes for all-solid-state batteries, which are very vulnerable to moisture, methods for manufacturing cathode materials using specific solvents such as xylene are also being actively developed.

일반적으로, 방향족 용매를 사용하여 양극재를 제조할 경우 일정한 비율의 활물질과 바인더, 도전재를 유기 용매에 용해시킨 후 슬러리 형태로 만들어 이를 집전체에 올려 코팅을 진행한 후 용매를 높은 온도에서 건조하여 사용하고 있다. 그러나 이러한 방법은 양극재 건조 시 유독성 물질의 휘발로 인하여 인체에 해를 끼칠 수 있으며 휘발성이 낮고 비점이 상대적으로 높아 120도 이상의 건조 공정이 반드시 필요하다.Generally, when manufacturing a cathode material using an aromatic solvent, a certain ratio of the active material, binder, and conductive material is dissolved in an organic solvent, made into a slurry, placed on a current collector, and coated. The solvent is then dried at a high temperature. I am using it. However, this method can cause harm to the human body due to the volatilization of toxic substances when drying the cathode material, and a drying process of over 120 degrees is absolutely necessary due to low volatility and relatively high boiling point.

이때 사용하는 유기용매의 종류에 따라서 바인더의 선택도 매우 중요한데, 이는 특히 바인더 용해도의 차이를 유발한다. 방향족 메틸피롤리돈 용매의 경우에는 불소계 바인더인 플루오르화 폴리비닐리덴 (PVDF, poly(vinylidene fluoride) 화합물이 일반적으로 사용되나, 저비점/비방향족 용매를 사용할 경우에는 용해도가 우수한 바인더를 효과적으로 선택해야 한다.At this time, the selection of the binder is also very important depending on the type of organic solvent used, which especially causes differences in binder solubility. In the case of aromatic methylpyrrolidone solvents, polyvinylidene fluoride (PVDF) compounds, which are fluorine-based binders, are generally used. However, when using low boiling point/non-aromatic solvents, a binder with excellent solubility must be effectively selected. .

본 발명자들은 저비점/비방향족 용매와 용매에 잘 용해되면서도 우수한 이온전도성을 갖는 바인더를 이용하여, 유독성 물질을 사용하였을 때와 유사한 전기화학적 특성을 갖고, 인체에 무해하고 상대적으로 저온 공정이 가능한 이차전지용 양극 슬러리를 얻고자 연구한 결과 본 발명에 이르게 되었다.The present inventors used a low boiling point/non-aromatic solvent and a binder that is well soluble in the solvent and has excellent ionic conductivity, for secondary batteries that have electrochemical properties similar to those when using toxic substances, are harmless to the human body, and can be processed at relatively low temperatures. Research into obtaining a positive electrode slurry led to the present invention.

대한민국 공개특허공보 제10-2014-0016681호(2014.02.13)Republic of Korea Patent Publication No. 10-2014-0016681 (2014.02.13)

본 발명은 저비점/비방향족 용매를 이용한 양극 슬러리 조성물 및 이를 포함하는 이차전지 양극 및 이의 제조방법을 제공하고자 한다.The present invention seeks to provide a positive electrode slurry composition using a low boiling point/non-aromatic solvent, a secondary battery positive electrode containing the same, and a method for manufacturing the same.

상기 목적을 달성하기 위하여,In order to achieve the above purpose,

본 발명의 일 측면에서는In one aspect of the present invention

양극활물질; 도전재; PVDF의 공중합체로 이루어진 바인더; 및 저비점/비방향족 용매;를 포함하는 양극 슬러리 조성물을 제공한다.positive electrode active material; conductive materials; Binder made of a copolymer of PVDF; and a low boiling point/non-aromatic solvent. It provides a positive electrode slurry composition comprising a.

이때, 상기 저비점/비방향족 용매는 아세톤(Acetone), 에탄올(Ethanol), 이소프로필알코올(Isopropylalcohol) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.At this time, the low boiling point/non-aromatic solvent may be any one selected from the group consisting of acetone, ethanol, isopropyl alcohol, and combinations thereof.

또한, 상기 PVDF 공중합체로 이루어진 바인더는 PVDF-HFP 일 수 있다.Additionally, the binder made of the PVDF copolymer may be PVDF-HFP.

또한, 상기 PVDF의 공중합체로 이루어진 바인더는 HFP가 5 중량% 내지 10 중량%로 함유될 수 있다.Additionally, the binder made of the copolymer of PVDF may contain 5% to 10% by weight of HFP.

또한, 상기 양극활물질은 LCO계열, NCA계열, NCM계열, LMO계열 및 LFP계열 활물질로 이루어진 군에서 선택되는 1종일 수 있다.Additionally, the positive electrode active material may be one type selected from the group consisting of LCO series, NCA series, NCM series, LMO series, and LFP series active materials.

또한, 상기 도전재는 카본블랙, 천연흑연, 인조흑연, 그래핀(graphene), 카본 나노 튜브(CNT) 및 카본 섬유(Carbon fiber)로 이루어진 군에서 선택되는 1종일 수 있다.Additionally, the conductive material may be one selected from the group consisting of carbon black, natural graphite, artificial graphite, graphene, carbon nanotubes (CNT), and carbon fiber.

또한, 본 발명의 또 다른 일 측면에서는In addition, in another aspect of the present invention

집전체; 및house collector; and

상기 집전체 상에 배치되는, 상기 제1항의 양극 슬러리 조성물을 사용하여 형성되는 양극 합제층;을 포함하는 이차전지 양극을 제공한다.It provides a secondary battery positive electrode including; a positive electrode mixture layer formed using the positive electrode slurry composition of claim 1, disposed on the current collector.

또한, 본 발명의 또 다른 일 측면에서는In addition, in another aspect of the present invention

양극활물질 및 도전재를 혼합한 혼합물을 건조시키는 단계; 및Drying a mixture of a positive electrode active material and a conductive material; and

건조된 상기 혼합물에 PVDF의 공중합체로 이루어진 바인더 및 저비점/비방향족 용매를 혼합하는 단계;를 포함하는 양극 슬러리 조성물의 제조방법을 제공한다.It provides a method for producing a positive electrode slurry composition including the step of mixing a binder made of a copolymer of PVDF and a low boiling point/non-aromatic solvent with the dried mixture.

이때, 상기 저비점/비방향족 용매는 아세톤(Acetone), 에탄올(Ethanol), 이소프로필알코올(Isopropylalcohol) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.At this time, the low boiling point/non-aromatic solvent may be any one selected from the group consisting of acetone, ethanol, isopropyl alcohol, and combinations thereof.

또한, 상기 PVDF의 공중합체로 이루어진 바인더는 PVDF-HFP 일 수 있다.Additionally, the binder made of the copolymer of PVDF may be PVDF-HFP.

또한, 본 발명의 또 다른 일 측면에서는In addition, in another aspect of the present invention

제1항의 양극 슬러리 조성물을 집전체상에 도포하는 단계; 및Applying the positive electrode slurry composition of claim 1 on a current collector; and

상기 양극 슬러리 조성물이 도포된 집전체를 건조시키는 단계;를 포함하는 이차전지 양극의 제조방법을 제공한다.It provides a method for manufacturing a secondary battery positive electrode including the step of drying the current collector to which the positive electrode slurry composition is applied.

또한, 본 발명의 또 다른 일 측면에서는In addition, in another aspect of the present invention

제7항의 양극;The anode of paragraph 7;

음극; 및cathode; and

액체 전해질;을 포함하는 리튬 이차전지를 제공한다.A lithium secondary battery including a liquid electrolyte is provided.

본 발명에 따르면, 저비점/비방향족 용매를 이용하여 방향족 탄화물질로 인한 독성의 영향 제어가 가능하고, 양극 제조시 공정온도를 낮출 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, it is possible to control the toxic effects of aromatic carbonized substances by using a low boiling point/non-aromatic solvent, and has the effect of lowering the process temperature when manufacturing an anode.

또한, 저비점/비방향족 용매에 용해도가 우수하면서 양극재 및 집전체의 결착력을 향상시키는 이온전도성 바인더를 이용하여 전기화학적 특성이 우수한 고에너지 밀도 이차전지를 제조할 수 있는 효과가 있다.In addition, it is possible to manufacture a high energy density secondary battery with excellent electrochemical properties by using an ion conductive binder that has excellent solubility in low boiling point/non-aromatic solvents and improves the binding force of the cathode material and current collector.

도 1은 본 발명의 이차전지용 저비점/비방향족 용매와 PVDF의 공중합체로 이루어진 바인더가 포함된 양극의 제조과정을 나타낸 모식도이다.
도 2는 본 발명의 실시예 1에 따라 제조된 양극의 충방전 횟수 및 전류 밀도 변화에 따른 용량을 나타낸 그래프이다.
도 3은 본 발명의 비교예에 따라 제조된 양극의 충방전 횟수 및 전류 밀도 변화에 따른 용량을 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명의 실시예 1에 따라 제조된 양극을 포함한 코인셀의 방전 상태의 저항을 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 발명의 비교예에 따라 제조된 양극을 포함한 코인셀의 방전 상태의 전지 저항을 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 발명의 실시예 1에 따라 제조된 양극을 포함한 코인셀의 충전 상태의 전지 저항을 나타낸 그래프이다.
도 7은 본 발명의 비교예에 따라 제조된 양극을 포함한 코인셀의 충전 상태의 전지 저항을 나타낸 그래프이다.Figure 1 is a schematic diagram showing the manufacturing process of a positive electrode containing a binder made of a copolymer of a low boiling point/non-aromatic solvent for secondary batteries and PVDF of the present invention.
Figure 2 is a graph showing the capacity according to the change in the number of charging and discharging and current density of the positive electrode manufactured according to Example 1 of the present invention.
Figure 3 is a graph showing the capacity according to the change in the number of charging and discharging and current density of the positive electrode manufactured according to the comparative example of the present invention.
Figure 4 is a graph showing the resistance in a discharged state of a coin cell including an anode manufactured according to Example 1 of the present invention.
Figure 5 is a graph showing the battery resistance in a discharged state of a coin cell including a positive electrode manufactured according to a comparative example of the present invention.
Figure 6 is a graph showing the battery resistance in the state of charge of a coin cell including a positive electrode manufactured according to Example 1 of the present invention.
Figure 7 is a graph showing the battery resistance in the state of charge of a coin cell including a positive electrode manufactured according to a comparative example of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 다음과 같이 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시 형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시 형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일한 부호를 사용한다. 덧붙여, 명세서 전체에서 어떤 구성요소를 "포함"한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the attached drawings. However, the embodiments of the present invention may be modified into various other forms, and the scope of the present invention is not limited to the embodiments described below. Additionally, the embodiments of the present invention are provided to more completely explain the present invention to those with average knowledge in the relevant technical field. In addition, the same symbols are used throughout the drawings for parts that perform similar functions and actions. In addition, throughout the specification, “including” a certain element means that other elements may be further included, rather than excluding other elements, unless specifically stated to the contrary.

본 발명의 일 측면에서는In one aspect of the present invention

양극활물질; 도전재; PVDF의 공중합체로 이루어진 바인더; 및 저비점/비방향족 용매;를 포함하는 양극 슬러리 조성물을 제공한다.positive electrode active material; conductive materials; Binder made of a copolymer of PVDF; and a low boiling point/non-aromatic solvent. It provides a positive electrode slurry composition comprising a.

이하, 본 발명의 일 측면에서 제공되는 양극 슬러리 조성물을 상세히 설명한다.Hereinafter, the positive electrode slurry composition provided in one aspect of the present invention will be described in detail.

기존 고비점/방향족 용매를 사용한 양극 슬러리의 경우 양극 제조시 휘발성이 낮고 비점이 높아 고온 건조 공정을 요하며, 이때 유독성 있는 방향족 탄화수소 물질의 휘발로 인체에 해로운 영향을 끼칠 수 있는 문제점이 있다.In the case of anode slurries using existing high boiling point/aromatic solvents, a high temperature drying process is required due to low volatility and high boiling point when manufacturing the anode. At this time, there is a problem that volatilization of toxic aromatic hydrocarbon materials can have a harmful effect on the human body.

이에, 본 발명에서 제공되는 양극 슬러리는 저비점/비방향족 용매를 포함한다.Accordingly, the positive electrode slurry provided in the present invention includes a low boiling point/non-aromatic solvent.

저비점/비방향족 용매는 상온에서 증기압이 높고, 방향족 탄소화합물을 포함하지 않는 유기용매에 해당한다.Low boiling point/non-aromatic solvents correspond to organic solvents that have high vapor pressure at room temperature and do not contain aromatic carbon compounds.

상기 저비점/비방향족 용매는 아세톤(Acetone), 에탄올(Ethanol), 이소프로필알코올(Isopropylalcohol) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.The low boiling point/non-aromatic solvent may be any one selected from the group consisting of acetone, ethanol, isopropyl alcohol, and combinations thereof.

본 발명의 양극 슬러리는 PVDF의 공중합체로 이루어진 바인더를 포함한다.The positive electrode slurry of the present invention includes a binder made of a copolymer of PVDF.

상기 바인더는 저비점/비방향족 용매에 용해도가 높으면서 이온전도성 있는 불소계 화합물일 수 있다. The binder may be a fluorine-based compound that is highly soluble in low boiling point/non-aromatic solvents and has ion conductivity.

양극 슬러리에 사용되는 유기용매의 종류에 따라 바인더의 선택도 매우 중요하며, 특히 용매에 대한 바인더의 용해도의 차이가 있다. 저비점/비방향족 용매를 사용하는 경우, 이에 용해도가 우수한 바인더를 효과적으로 선택해야 한다.Selection of the binder is also very important depending on the type of organic solvent used in the positive electrode slurry, and in particular, there is a difference in the solubility of the binder in the solvent. When using a low boiling point/non-aromatic solvent, a binder with excellent solubility must be effectively selected.

예를 들어, 본 발명의 일 실시예에서 저비점/비방향족 용매로 아세톤을 사용하는 경우, PVDF는 아세톤에 용해도가 거의 없으므로 바인더로 적합하지 않다.For example, when acetone is used as a low boiling point/non-aromatic solvent in one embodiment of the present invention, PVDF has little solubility in acetone and is therefore not suitable as a binder.

상기 PVDF의 공중합체로 이루어진 바인더는 PVDF-HFP 일 수 있다.The binder made of the copolymer of PVDF may be PVDF-HFP.

상기 PVDF의 공중합체로 이루어진 바인더는 HFP가 5 중량% 내지 10 중량%로 함유될 수 있다.The binder made of the copolymer of PVDF may contain 5% to 10% by weight of HFP.

상기 양극활물질은 LCO계열, NCA계열, NCM계열, LMO계열 및 LFP계열 활물질로 이루어진 군에서 선택되는 1종일 수 있다. The positive electrode active material may be one type selected from the group consisting of LCO series, NCA series, NCM series, LMO series, and LFP series active materials.

상기 양극 활물질은 고니켈 함유 양극 활물질일 수 있다. 일례로, 상기 양극 활물질은 니켈, 코발트 및 망간을 포함하는 NCM 계열의 양극 활물질일 수 있고, 구체적 예로서, NCM811일 수 있다. The positive electrode active material may be a high nickel-containing positive electrode active material. For example, the positive electrode active material may be an NCM-based positive active material containing nickel, cobalt, and manganese, and as a specific example, it may be NCM811.

상기 도전재는 활성탄(active carbon), 탄소나노튜브(carbon nanotube), 탄소섬유(carbon fiber), 그래핀(graphene), 그라파이드(graphite), 카본블랙(carbon black), 아세틸렌블랙(acetylene black), 케천블랙(ketjen black, KR), super P, 금속나노선, 금속나노분말 및 이의 혼합으로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있으나, 전지의 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 갖는 물질이라면 특별히 제한되지 않는다.The conductive materials include active carbon, carbon nanotubes, carbon fiber, graphene, graphite, carbon black, acetylene black, It may be one or more types selected from the group consisting of ketjen black (KR), super P, metal nanowires, metal nanopowders, and mixtures thereof, but special restrictions are placed on materials that are conductive without causing chemical changes in the battery. It doesn't work.

본 발명의 양극 슬러리는 저비점/비방향족 용매를 이용하여 방향족 탄화물질로 인한 독성의 영향 제어가 가능하고, 양극 제조시 공정온도를 낮출 수 있고 공정비용을 절감할 수 있다.The positive electrode slurry of the present invention uses a low boiling point/non-aromatic solvent to control the toxic effects of aromatic carbonized materials, lower the process temperature when manufacturing the positive electrode, and reduce process costs.

또한, 저비점/비방향족 용매에 용해도가 우수하면서 양극재 및 집전체의 결착력을 향상시키는 이온전도성 바인더를 이용하여, 전기화학적 특성이 우수한 고에너지 밀도 이차전지를 제조할 수 있는 효과가 있다.In addition, it is possible to manufacture a high energy density secondary battery with excellent electrochemical properties by using an ion conductive binder that has excellent solubility in low boiling point/non-aromatic solvents and improves the binding force of the cathode material and current collector.

본 발명의 다른 일 측면에서는In another aspect of the present invention

집전체; 및house collector; and

상기 집전체 상에 배치되는, 상기 제1항의 양극 슬러리 조성물을 사용하여 형성되는 양극 합제층;을 포함하는 이차전지 양극을 제공한다.It provides a secondary battery positive electrode including; a positive electrode mixture layer formed using the positive electrode slurry composition of claim 1, disposed on the current collector.

이하, 본 발명의 다른 일 측면에서 제공되는 이차전지 양극을 상세히 설명한다.Hereinafter, a secondary battery positive electrode provided in another aspect of the present invention will be described in detail.

본 발명의 다른 일 측면에서 제공되는 이차전지 양극은 액체 전해질 기반의 리튬 이차전지에 사용되는 양극일 수 있다. 상기 이차전지 양극은 3.0 V 내지 4.5 V의 넓은 충방전 전압 범위에서 안정적으로 사용할 수 있는 양극일 수 있다.The secondary battery positive electrode provided in another aspect of the present invention may be a positive electrode used in a liquid electrolyte-based lithium secondary battery. The secondary battery positive electrode may be a positive electrode that can be stably used in a wide charge/discharge voltage range of 3.0 V to 4.5 V.

또한, 상기 집전체는 전지의 화학적 변화를 유발하지 않으면서 높은 도전성을 가진 물질이 사용될 수 있다. 예를 들어, 스테인리스 스틸, 알루미튬, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 또는 알루미늄이나 스테인리스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면 처리한 것 등이 사용될 수 있다. Additionally, the current collector may be a material with high conductivity without causing chemical changes in the battery. For example, stainless steel, aluminum, nickel, titanium, calcined carbon, or the surface of aluminum or stainless steel treated with carbon, nickel, titanium, silver, etc. can be used.

상기 집전체는 표면에 미세한 요철을 형성하여 양극 활물질의 접착력을 높일 수도 있으며, 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포제, 부직포체등 판상의 다양한 형태를 가질 수 있다.The current collector may form fine irregularities on the surface to increase the adhesion of the positive electrode active material, and may have various plate-like forms such as films, sheets, foils, nets, porous materials, foams, and non-woven fabrics.

상기 이차전지 양극에 포함되는 양극 슬러리는 저비점/비방향족 용매 및 이에 용해도가 우수하면서 이온전도성 있는 바인더를 이용하여, 인체에 무해한 상대적 저온 공정으로, 공정 비용을 절약하여, 전기화학적 특성이 우수한 고에너지 밀도 이차전지를 제조할 수 있는 효과가 있다.The positive electrode slurry included in the secondary battery positive electrode is a relatively low-temperature process that is harmless to the human body using a low boiling point/non-aromatic solvent and a binder with excellent solubility and ion conductivity, saving process costs and providing high energy with excellent electrochemical properties. It has the effect of producing high-density secondary batteries.

본 발명의 또 다른 일 측면에서는In another aspect of the present invention

양극활물질 및 도전재를 혼합한 혼합물을 건조시키는 단계; 및Drying a mixture of a positive electrode active material and a conductive material; and

건조된 상기 혼합물에 PVDF의 공중합체로 이루어진 바인더 및 저비점/비방향족 용매를 혼합하는 단계; 를 포함하는 양극 슬러리 조성물 제조방법을 제공한다.Mixing the dried mixture with a binder made of a PVDF copolymer and a low boiling point/non-aromatic solvent; It provides a method for producing a positive electrode slurry composition comprising.

이하, 본 발명의 다른 일 측면에서 제공되는 양극 슬러리 조성물 제조방법을 각 단계별로 상세히 설명한다.Hereinafter, the method for manufacturing the positive electrode slurry composition provided in another aspect of the present invention will be described in detail in each step.

본 발명의 슬러리 조성물 제조방법은 양극활물질 및 도전재를 혼합한 혼합물을 건조시키는 단계를 포함한다.The method for producing a slurry composition of the present invention includes the step of drying a mixture of a positive electrode active material and a conductive material.

상기 건조시키는 단계는 수분을 제거하는 단계로 60℃ 내지 130℃의 온도에서 수행할 수 있다. 만약, 상기 건조를 60℃ 미만의 온도에서 수행할 경우, 건조하는데 너무 많은 시간이 소요되는 문제가 있을 수 있고, 상기 건조를 130℃를 초과하는 온도에서 수행할 경우, 불필요한 에너지가 소모되는 문제가 발생될 수 있다.The drying step is a step of removing moisture and can be performed at a temperature of 60°C to 130°C. If the drying is performed at a temperature below 60°C, there may be a problem of taking too much time to dry, and if the drying is performed at a temperature exceeding 130°C, there may be a problem of unnecessary energy consumption. It can happen.

본 발명의 슬러리 조성물 제조방법은 건조 단계 이후 PVDF의 공중합체로 이루어진 바인더 및 저비점/비방향족 용매를 혼합하는 단계를 포함한다.The method for producing a slurry composition of the present invention includes the step of mixing a binder made of a copolymer of PVDF and a low boiling point/non-aromatic solvent after the drying step.

상기 저비점/비방향족 용매는 아세톤(Acetone), 에탄올(Ethanol), 이소프로필알코올(Isopropylalcohol) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.The low boiling point/non-aromatic solvent may be any one selected from the group consisting of acetone, ethanol, isopropyl alcohol, and combinations thereof.

기존 고비점/방향족 용매를 사용한 양극 슬러리의 경우 양극 제조시 휘발성이 낮고 비점이 높아 고온 건조 공정을 요하며, 이때 유독성 있는 방향족 탄화수소 물질의 휘발로 인체에 해로운 영향을 끼칠 수 있는 문제점이 있다.In the case of anode slurries using existing high boiling point/aromatic solvents, a high temperature drying process is required due to low volatility and high boiling point when manufacturing the anode. At this time, there is a problem that volatilization of toxic aromatic hydrocarbon materials can have a harmful effect on the human body.

상기 저비점/비방향족 용매는 상온에서 증기압이 높고, 방향족 탄소화합물을 포함하지 않는 유기용매에 해당한다The low boiling point/non-aromatic solvent corresponds to an organic solvent that has a high vapor pressure at room temperature and does not contain an aromatic carbon compound.

양극 슬러리에 사용되는 유기용매의 종류에 따라 바인더의 선택도 매우 중요하며, 특히 용매에 대한 바인더의 용해도의 차이가 있다. 저비점/비방향족 용매를 사용하는 경우, 이에 용해도가 우수한 바인더를 효과적으로 선택해야 한다.Selection of the binder is also very important depending on the type of organic solvent used in the positive electrode slurry, and in particular, there is a difference in the solubility of the binder in the solvent. When using a low boiling point/non-aromatic solvent, a binder with excellent solubility must be effectively selected.

예를 들어, 본 발명의 일 실시예에서 저비점/비방향족 용매로 아세톤을 사용하는 경우, PVDF는 아세톤에 용해도가 거의 없으므로 바인더로 적합하지 않다.For example, when acetone is used as a low boiling point/non-aromatic solvent in one embodiment of the present invention, PVDF has little solubility in acetone and is therefore not suitable as a binder.

상기 바인더는 저비점/비방향족 용매에 용해도가 높으면서 이온전도성 있는 불소계 화합물일 수 있다. The binder may be a fluorine-based compound that is highly soluble in low boiling point/non-aromatic solvents and has ion conductivity.

상기 PVDF의 공중합체로 이루어진 바인더는 PVDF-HFP 일 수 있다.The binder made of the copolymer of PVDF may be PVDF-HFP.

상기 PVDF의 공중합체로 이루어진 바인더는 HFP가 5 중량% 내지 10 중량%로 함유될 수 있다. The binder made of the copolymer of PVDF may contain 5% to 10% by weight of HFP.

본 발명의 제조방법에 따른 양극 슬러리는 저비점/비방향족 용매를 이용하여 방향족 탄화물질로 인한 독성의 영향 제어가 가능하고, 양극 제조시 공정온도를 낮출 수 있는 효과가 있다.The positive electrode slurry according to the manufacturing method of the present invention can control the toxic effects of aromatic carbonized substances by using a low boiling point/non-aromatic solvent, and has the effect of lowering the process temperature when manufacturing the positive electrode.

또한, 저비점/비방향족 용매에 용해도가 우수하면서 양극재 및 집전체의 결착력을 향상시키는 이온전도성 바인더를 이용하여 전기화학적 특성이 우수한 고에너지 밀도 이차전지를 제조할 수 있는 효과가 있다.In addition, it is possible to manufacture a high energy density secondary battery with excellent electrochemical properties by using an ion conductive binder that has excellent solubility in low boiling point/non-aromatic solvents and improves the binding force of the cathode material and current collector.

본 발명의 또 다른 일 측면에서는In another aspect of the present invention

본 발명의 일 측면에 따른 양극 슬러리 조성물을 집전체 상에 도포하는 단계; 및Applying the positive electrode slurry composition according to one aspect of the present invention on a current collector; and

상기 양극 슬러리 조성물이 도포된 집전체를 건조시키는 단계;를 포함하는 이차전지 양극의 제조방법을 제공한다.It provides a method for manufacturing a secondary battery positive electrode including the step of drying the current collector to which the positive electrode slurry composition is applied.

본 발명의 이차전지 양극의 제조방법은 본 발명의 일 측면에서 제공되는 양극 슬러리를 집전체상에 도포하는 단계를 포함한다.The method for manufacturing a secondary battery positive electrode of the present invention includes applying the positive electrode slurry provided in one aspect of the present invention onto a current collector.

또한, 본 발명의 양극 제조방법은 상기 슬러리가 도포된 집전체를 건조시키는 단계를 포함한다. Additionally, the positive electrode manufacturing method of the present invention includes the step of drying the current collector to which the slurry is applied.

이를 통해 상기 슬러리를 집전체상에 도포한 후 유기 용매를 제거하여 집전체상에 양극 활물질이 형성된 양극을 형성할 수 있다.Through this, the slurry can be applied on the current collector and then the organic solvent can be removed to form a positive electrode with the positive electrode active material formed on the current collector.

상기 건조 단계는 10℃ 내지 50℃에서 수행될 수 있다. 바람직하게는 상온에서 자연 건조로 수행될 수 있다. The drying step may be performed at 10°C to 50°C. Preferably, it can be carried out by natural drying at room temperature.

고비점/방향족 용매를 사용한 경우 휘발성이 낮고 비점이 상대적으로 높아 고온 건조 공정이 필요하나, 집전체에 도포된 본 발명의 일 측면에서 제공되는 양극 슬러리는 저비점/비방향족 용매를 사용하여 저온에서 효과적으로 건조가 가능한 장점이 있다.When a high boiling point/aromatic solvent is used, a high temperature drying process is required due to low volatility and relatively high boiling point. However, the positive electrode slurry provided in one aspect of the present invention applied to the current collector is effective at low temperature by using a low boiling point/non-aromatic solvent. It has the advantage of being dryable.

본 발명에 따르면, 저비점/비방향족 용매를 이용하여 방향족 탄화물질로 인한 독성의 영향 제어가 가능하고, 양극 제조시 공정온도를 낮출 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, it is possible to control the toxic effects of aromatic carbonized substances by using a low boiling point/non-aromatic solvent, and has the effect of lowering the process temperature when manufacturing an anode.

또한, 저비점/비방향족 용매에 용해도가 우수하면서 양극재 및 집전체의 결착력을 향상시키는 이온전도성 바인더를 이용하여 전기화학적 특성이 우수한 고에너지 밀도 이차전지를 제조할 수 있는 효과가 있다.In addition, it is possible to manufacture a high energy density secondary battery with excellent electrochemical properties by using an ion conductive binder that has excellent solubility in low boiling point/non-aromatic solvents and improves the binding force of the cathode material and current collector.

본 발명의 또 다른 일 측면에서는In another aspect of the present invention

제7항의 양극;The anode of paragraph 7;

음극; 및cathode; and

액체 전해질;을 포함하는 리튬 이차전지를 제공한다.A lithium secondary battery including a liquid electrolyte is provided.

본 발명에 따라 제공되는 리튬 이차전지는 집전체 상에 양극 활물질이 배치된 양극, 집전체상에 음극활물질이 배치된 음극, 및 상기 양극 및 음극 사이에 형성되는 액체 전해질을 포함할 수 있다.The lithium secondary battery provided according to the present invention may include a positive electrode having a positive electrode active material disposed on a current collector, a negative electrode having a negative electrode active material disposed on a current collector, and a liquid electrolyte formed between the positive electrode and the negative electrode.

본 발명에 따르면, 저비점/비방향족 용매 및 이에 용해도가 우수한 이온전도성 바인더를 포함한 양극 슬러리를 이용해 제조되는 양극을 포함하여, 전기화학적 특성이 우수한 저저항 고에너지 밀도 이차전지를 제공할 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, there is an effect of providing a low-resistance, high-energy-density secondary battery with excellent electrochemical properties, including a positive electrode manufactured using a positive electrode slurry containing a low boiling point/non-aromatic solvent and an ion conductive binder with excellent solubility. there is.

이하, 실시예 및 실험예를 통하여 본 발명을 상세하게 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described in detail through examples and experimental examples.

단, 하기 실시예 및 실험예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기의 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.However, the following examples and experimental examples only illustrate the present invention, and the content of the present invention is not limited to the following examples.

<실시예 1> 저비점/비방향족 용매 및 PVDF의 공중합체로 이루어진 바인더가 포함된 양극 제조<Example 1> Preparation of anode containing a binder consisting of a low boiling point/non-aromatic solvent and a copolymer of PVDF

단계 1: 저비점/비방향족 용매와 PVDF의 공중합체로 이루어진 바인더가 포함된 양극 슬러리 조성물을 제조하였다. Step 1: Consisting of a copolymer of low boiling point/non-aromatic solvent and PVDF A positive electrode slurry composition containing a binder was prepared.

양극활물질: 바인더: 도전재의 비율이 80:10:10 (중량%)가 되도록 제조하였다. 바이알에 아세톤 용매 5ml와 HFP 함량이 10 중량%인 PVDF-HFP(Poly(vinylidene fluoride)-co-hexafluoropropylene) 바인더 0.05g을 넣고 핫플레이트에서 50℃ 6시간 교반하였다. 양극활물질(NCM811) 0.4g에 super P 도전재 0.05g을 유발에 넣어 유발질 후 5ml 바이알에 넣고 알루미늄 호일에 구멍을 뚫어 바이알의 구멍을 막은 후 컨벡션 오븐에 120℃에 30분 동안 건조하였다. 이후 PVDF-HFP 바인더를 녹인 아세톤 용매에 건조된 활물질과 도전재를 넣고 1시간 교반 후 초음파 처리(sonication)를 하여 슬러리의 점도를 조절하였다.It was manufactured so that the ratio of positive electrode active material: binder: conductive material was 80:10:10 (% by weight). 5 ml of acetone solvent and 0.05 g of PVDF-HFP (poly(vinylidene fluoride)- co -hexafluoropropylene) binder with an HFP content of 10% by weight were added to the vial and stirred on a hot plate at 50°C for 6 hours. 0.4 g of the positive electrode active material (NCM811) and 0.05 g of the super P conductive material were placed in a mortar, placed in a 5 ml vial, a hole was made in aluminum foil, the hole in the vial was closed, and the vial was dried in a convection oven at 120°C for 30 minutes. Afterwards, the dried active material and conductive material were added to an acetone solvent in which the PVDF-HFP binder was dissolved, stirred for 1 hour, and then ultrasonicated to adjust the viscosity of the slurry.

단계 2: 상기 단계 1에서 제조된 양극 슬러리를 사용하여 양극을 제조하였다.Step 2: A positive electrode was manufactured using the positive electrode slurry prepared in Step 1 above.

유리판에 아세톤을 이용하여 알루미늄 집전체를 붙인 후 바코터 위에 올려놓고, 상기 슬러리를 알루미늄 집전체에 도포하여 코팅하였다. 이후, 집전체와 유리판을 테이프로 고정시킨 상태에서 상온에서 30분 동안 건조하였다.An aluminum current collector was attached to a glass plate using acetone, placed on a bar coater, and the slurry was applied to the aluminum current collector to coat it. Afterwards, the current collector and the glass plate were dried at room temperature for 30 minutes while being fixed with tape.

<실시예 2> 저비점/비방향족 용매 및 PVDF의 공중합체로 이루어진 바인더가 포함된 양극 제조<Example 2> Preparation of anode containing a binder consisting of a low boiling point/non-aromatic solvent and a copolymer of PVDF

상기 실시예 1의 단계 1을 하기와 같이 변경하는 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법을 수행하여 양극을 제조하였다. A positive electrode was manufactured in the same manner as in Example 1, except that step 1 of Example 1 was changed as follows.

단계 1: 바이알에 아세톤 용매 5ml와 HFP 함량이 7.5 중량%인 PVDF-HFP(Poly(vinylidene fluoride)-co-hexafluoropropylene) 바인더 0.0375g을 넣고 핫플레이트에서 50℃ 6시간 교반하였다. 양극활물질(NCM811) 0.425g에 super P 도전재 0.0375g을 유발에 넣어 유발질 후 5ml 바이알에 넣고 알루미늄 호일에 구멍을 뚫어 바이알의 구멍을 막은 후 컨벡션 오븐에 120℃에 30분 동안 건조하였다. 이후 PVDF-HFP 바인더를 녹인 아세톤 용매에 건조된 활물질과 도전재를 넣고 1시간 교반 후 초음파 처리(sonication)를 하여 슬러리의 점도를 조절하였다.Step 1: 5 ml of acetone solvent and 0.0375 g of PVDF-HFP (Poly(vinylidene fluoride)- co -hexafluoropropylene) binder with an HFP content of 7.5% by weight were added to the vial and stirred on a hot plate at 50°C for 6 hours. Add 0.0375 g of super P conductive material to 0.425 g of cathode active material (NCM811) in a mortar, put it in a 5 ml vial, punch a hole in aluminum foil, close the vial, and dry it in a convection oven at 120°C for 30 minutes. Afterwards, the dried active material and conductive material were added to an acetone solvent in which the PVDF-HFP binder was dissolved, stirred for 1 hour, and then ultrasonicated to adjust the viscosity of the slurry.

<실시예 3> 저비점/비방향족 용매 및 PVDF의 공중합체로 이루어진 바인더가 포함된 양극 제조<Example 3> Preparation of anode containing a binder consisting of a low boiling point/non-aromatic solvent and a copolymer of PVDF

상기 실시예 1의 단계 1을 하기와 같이 변경하는 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법을 수행하여 양극을 제조하였다. A positive electrode was manufactured in the same manner as in Example 1, except that step 1 of Example 1 was changed as follows.

단계 1: 바이알에 아세톤 용매 5ml와 HFP 함량이 5 중량%인 PVDF-HFP(Poly(vinylidene fluoride)-co-hexafluoropropylene) 바인더 0.025g을 넣고 핫플레이트에서 50℃ 6시간 교반하였다. 양극활물질(NCM811) 0.45g에 super P 도전재 0.025g을 유발에 넣어 유발질 후 바이알에 넣고 알루미늄 호일에 구멍을 뚫어 바이알의 구멍을 막은 후 컨벡션 오븐에 120℃에 30분 동안 건조하였다. 이후 PVDF-HFP 바인더를 녹인 아세톤 용매에 건조된 활물질과 도전재를 넣고 1시간 교반 후 초음파 처리(sonication)를 하여 슬러리의 점도를 조절하였다.Step 1: 5 ml of acetone solvent and 0.025 g of PVDF-HFP (poly(vinylidene fluoride)- co -hexafluoropropylene) binder with an HFP content of 5% by weight were added to the vial and stirred on a hot plate at 50°C for 6 hours. 0.45 g of the positive electrode active material (NCM811) and 0.025 g of super P conductive material were placed in a mortar, placed in a vial, a hole was made in aluminum foil, the hole in the vial was closed, and the vial was dried in a convection oven at 120°C for 30 minutes. Afterwards, the dried active material and conductive material were added to an acetone solvent in which the PVDF-HFP binder was dissolved, stirred for 1 hour, and then ultrasonicated to adjust the viscosity of the slurry.

<비교예> 고비점/방향족 용매가 포함된 양극 제조<Comparative example> Manufacture of anode containing high boiling point/aromatic solvent

단계 1: 고비점/방향족 용매가 포함된 양극 슬러리를 제조하였다. Step 1: A positive electrode slurry containing a high boiling point/aromatic solvent was prepared.

양극활물질: 바인더: 도전재의 비율이 80:10:10 (중량%)가 되도록 제조하였다. 양극활물질(NCM811) 0.32g에 PVDF(Poly(vinylidene fluoride)) 바인더 0.04g, super P 도전재 0.04g을 유발에 넣어 유발질 후 바이알에 넣고 알루미늄 호일에 구멍을 뚫어 바이알의 구멍을 막은 후 컨벡션 오븐에 120℃에 30분 동안 건조하였다. 이후 건조된 활물질과 도전재 및 NMP 용매 5ml를 유발에 넣은 후 유발질 하였다.It was manufactured so that the ratio of positive electrode active material: binder: conductive material was 80:10:10 (% by weight). Put 0.32g of cathode active material (NCM811), 0.04g of PVDF (poly(vinylidene fluoride)) binder, and 0.04g of super P conductive material into a mortar. After the mortar, put it into the vial. Punch a hole in the aluminum foil, close the hole in the vial, and place in a convection oven. It was dried at 120°C for 30 minutes. Afterwards, the dried active material, conductive material, and 5 ml of NMP solvent were added to the mortar and then mortared.

단계 2: 상기 단계 1에서 제조된 양극 슬러리를 이용하여 양극을 제조하였다.Step 2: A positive electrode was manufactured using the positive electrode slurry prepared in Step 1 above.

유리판에 아세톤을 이용하여 알루미늄 집전체를 붙인 후 바코터 위에 올려놓고, 상기 슬러리를 알루미늄 집전체에 도포하여 코팅하였다. 이후, 120℃에서 30분 동안 건조하였다.An aluminum current collector was attached to a glass plate using acetone, placed on a bar coater, and the slurry was applied to the aluminum current collector to coat it. Afterwards, it was dried at 120°C for 30 minutes.

상기 실시예 1 내지 3 및 비교예에서, 양극을 제조하기 위해 사용된 양극활물질, 바인더, 도전재, 용매의 사용량을 하기의 표 1에 나타내었다.In Examples 1 to 3 and Comparative Examples, the amounts of the positive electrode active material, binder, conductive material, and solvent used to manufacture the positive electrode are shown in Table 1 below.

양극활물질(g)Cathode active material (g) 바인더(g)Binder (g) 도전재(g)Conductive material (g) 용매(ml)Solvent (ml) 실시예 1Example 1 0.40.4 0.050.05 0.050.05 55 실시예 2Example 2 0.4250.425 0.03750.0375 0.03750.0375 55 실시예 3Example 3 0.450.45 0.0250.025 0.0250.025 55 비교예Comparative example 0.320.32 0.040.04 0.040.04 55

<코인셀의 제조예><Manufacture example of coin cell>

실시예 1 내지 3 및 비교예에서 제조한 이차전지 양극 각각을 지름 11mm 크기 원형으로 펀칭하고, 스페이서 상에 지름 15mm의 원형의 리튬메탈을 붙인 후 조립하여 상기 양극 및 리튬 메탈과 전해질을 포함하는 코인셀(CR2032 type)을 형성하였다.Each of the secondary battery positive electrodes prepared in Examples 1 to 3 and Comparative Examples were punched into a circular shape with a diameter of 11 mm, a circular lithium metal with a diameter of 15 mm was attached to the spacer, and then assembled to produce a coin containing the positive electrode, lithium metal, and electrolyte. Cells (CR2032 type) were formed.

<실험예 1><Experimental Example 1>

본 발명의 실시예에 따라 제조된 이차전지 양극의 전기화학적 특성을 평가하기 위하여, 실시예 1 내지 3 및 비교예에서 제조한 이차전지 양극에 대하여 제조한 코인셀을 충방전기를 이용하여 방전 용량 및 용량 유지율을 측정하여 그 결과를 도 2 내지 도 3 및 표 2에 나타내었다. 이때, 충방전 용량 측정 조건으로, 25℃에서 수행하였으며, 충방전시 C-rate를 1회 사이클시 0.1 C로, 2회 내지 10회 사이클시 0.2 C로, 11회 내지 110회 사이클시 1C으로 하였다. In order to evaluate the electrochemical properties of the secondary battery positive electrode manufactured according to the examples of the present invention, the coin cell manufactured with respect to the secondary battery positive electrode manufactured in Examples 1 to 3 and Comparative Examples was used to measure the discharge capacity and discharge using a charger and discharger. The capacity maintenance rate was measured and the results are shown in Figures 2 and 3 and Table 2. At this time, the charging and discharging capacity measurement conditions were performed at 25°C, and the C-rate during charging and discharging was 0.1 C for 1 cycle, 0.2 C for 2 to 10 cycles, and 1 C for 11 to 110 cycles. did.

0.2C에서의 평균방전용량(mAhg-1)Average discharge capacity at 0.2C (mAhg -1 ) 1C에서의 유지율(%)Retention rate in 1C (%) 실시예 1Example 1 190190 9090 실시예 2Example 2 188188 9090 실시예 3Example 3 186186 8787 비교예Comparative example 185185 9292

상기 표 2에 나타난 바와 같이, 실시예 1 내지 3의 경우, 0.2 C으로 2 내지 10회 사이클 시, 186 내지 190 mAhg-1 의 방전용량을 보였고, 이는 비교예 보다 우수한 것을 확인하였다. 또한, 1C으로 11 내지 110회 사이클 시, 실시예 1 내지 3의 용량 유지율이 87% 내지 92%로 나타나 비교예와 높거나 유사 수준의 용량 유지율을 나타내는 것을 확인하였다. As shown in Table 2, Examples 1 to 3 showed a discharge capacity of 186 to 190 mAhg -1 when cycled 2 to 10 times at 0.2 C, which was confirmed to be superior to the comparative example. In addition, when cycled 11 to 110 times at 1C, it was confirmed that the capacity retention rates of Examples 1 to 3 were 87% to 92%, showing a capacity retention rate that was high or similar to that of the Comparative Example.

<실험예 2><Experimental Example 2>

본 발명의 실시예 1 및 비교예에서 제조한 양극을 이용하여 제조한 코인셀(실험예 1의 제조예 참조)을 대상으로 충방전기를 이용하여 저항을 측정하였다. 0.1C, 0.2C에서 충전 및 방전이 끝난 후 저항을 측정하였으며, 측정 범위는 1~1MHz 로 진행하였다. 그 결과를 도 4 내지 도 7에 나타내었다. The resistance of a coin cell manufactured using the anode manufactured in Example 1 and Comparative Example of the present invention (see Manufacturing Example of Experimental Example 1) was measured using a charger and discharger. Resistance was measured after charging and discharging at 0.1C and 0.2C, and the measurement range was 1~1MHz. The results are shown in Figures 4 to 7.

상기 도 4 및 도 5는 방전 상태에서의 저항 그래프이고, 도 6 및 도 7은 충전 상태에서의 저항 그래프이다. 비교예의 경우 사이클이 진행됨에 따라 반원의 크기가 증가하였으나 실시예의 경우 사이클이 진행됨에 따라 반원의 크기가 감소하였다. 저항 감소로 인하여 상기 실험예 1의 [표 2]에서 실시예 1이 비교예 보다 용량이 증가하였음을 확인할 수 있었다. 4 and 5 are resistance graphs in a discharged state, and FIGS. 6 and 7 are resistance graphs in a charged state. In the comparative example, the size of the semicircle increased as the cycle progressed, but in the example, the size of the semicircle decreased as the cycle progressed. Due to the decrease in resistance, it was confirmed in [Table 2] of Experimental Example 1 that the capacity of Example 1 increased compared to the Comparative Example.

Claims (12)

양극활물질; 도전재; PVDF의 공중합체로 이루어진 바인더; 및 저비점/비방향족 용매;를 포함하는 양극 슬러리 조성물로서,
상기 양극활물질은 NCM계열이고,
상기 저비점/비방향족 용매는 아세톤이고,
상기 바인더는 HFP가 10 중량%로 함유된 PVDF-HFP이고,
상기 양극활물질, 도전재 및 바인더를 80:10:10의 중량비로 포함하는, 양극 슬러리 조성물.
positive electrode active material; conductive material; Binder made of a copolymer of PVDF; A positive electrode slurry composition comprising a low boiling point/non-aromatic solvent,
The positive electrode active material is NCM series,
The low boiling point/non-aromatic solvent is acetone,
The binder is PVDF-HFP containing 10% by weight of HFP,
A positive electrode slurry composition comprising the positive electrode active material, conductive material, and binder in a weight ratio of 80:10:10.
 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 도전재는 활성탄(active carbon), 탄소나노튜브(carbon nanotube), 탄소섬유(carbon fiber), 그래핀(graphene), 그라파이드(graphite), 카본블랙(carbon black), 아세틸렌블랙(acetylene black), 케천블랙(ketjen black, KR), super P, 금속나노선, 금속나노분말 및 이의 혼합으로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 양극 슬러리 조성물.
According to paragraph 1,
The conductive materials include active carbon, carbon nanotubes, carbon fiber, graphene, graphite, carbon black, acetylene black, A positive electrode slurry composition comprising at least one member selected from the group consisting of Ketjen black (KR), super P, metal nanowires, metal nanopowders, and mixtures thereof.
 집전체; 및
상기 집전체 상에 배치되는, 상기 제1항의 양극 슬러리 조성물을 사용하여 형성되는 양극 합제층;을 포함하는 이차전지 양극.
house collector; and
A secondary battery positive electrode comprising a positive electrode mixture layer disposed on the current collector and formed using the positive electrode slurry composition of claim 1.
 양극활물질 및 도전재를 혼합한 혼합물을 건조시키는 단계; 및
건조된 상기 혼합물에 PVDF의 공중합체로 이루어진 바인더 및 저비점/비방향족 용매를 혼합하는 단계;를 포함하고,
제1항의 양극슬러리 조성물을 제조하는, 양극 슬러리 조성물의 제조방법.
Drying a mixture of a positive electrode active material and a conductive material; and
It includes the step of mixing a binder made of a copolymer of PVDF and a low boiling point/non-aromatic solvent with the dried mixture,
A method for producing a positive electrode slurry composition, which produces the positive electrode slurry composition of claim 1.
 삭제delete 삭제delete 제1항의 양극 슬러리 조성물을 집전체 상에 도포하는 단계; 및
상기 양극 슬러리 조성물이 도포된 집전체를 건조시키는 단계;를 포함하는 이차전지 양극의 제조방법.
Applying the positive electrode slurry composition of claim 1 on a current collector; and
A method of manufacturing a secondary battery positive electrode comprising: drying the current collector to which the positive electrode slurry composition is applied.
 제7항의 양극;
음극; 및
액체 전해질;을 포함하는 리튬 이차전지.

The anode of paragraph 7;
cathode; and
A lithium secondary battery containing a liquid electrolyte.
KR1020200159986A 2020-11-25 2020-11-25 Positive electrode slurry using low boiling point/non-aromatic solvent, secondary battery positive electrode containing the same, and method for manufacturing the same KR102589078B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200159986A KR102589078B1 (en) 2020-11-25 2020-11-25 Positive electrode slurry using low boiling point/non-aromatic solvent, secondary battery positive electrode containing the same, and method for manufacturing the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200159986A KR102589078B1 (en) 2020-11-25 2020-11-25 Positive electrode slurry using low boiling point/non-aromatic solvent, secondary battery positive electrode containing the same, and method for manufacturing the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20220072415A KR20220072415A (en) 2022-06-02
KR102589078B1 true KR102589078B1 (en) 2023-10-12

Family

ID=81985347

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200159986A KR102589078B1 (en) 2020-11-25 2020-11-25 Positive electrode slurry using low boiling point/non-aromatic solvent, secondary battery positive electrode containing the same, and method for manufacturing the same

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102589078B1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004022348A (en) * 2002-06-17 2004-01-22 Matsushita Electric Ind Co Ltd Manufacturing method of positive electrode paste for nonaqueous electrolyte secondary battery
KR100865996B1 (en) * 2001-05-25 2008-10-29 미크로바테리에 게엠베하 Method for producing electrode sheets for electrochemical elements
CN106207129A (en) * 2016-08-31 2016-12-07 中航锂电（洛阳）有限公司 A kind of preparation method of anode slurry of high-rate

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20140016681A (en) 2012-07-31 2014-02-10 김효중 Self-running stirling engine
US10361423B2 (en) * 2016-01-18 2019-07-23 Grst International Limited Method of preparing battery electrodes

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100865996B1 (en) * 2001-05-25 2008-10-29 미크로바테리에 게엠베하 Method for producing electrode sheets for electrochemical elements
JP2004022348A (en) * 2002-06-17 2004-01-22 Matsushita Electric Ind Co Ltd Manufacturing method of positive electrode paste for nonaqueous electrolyte secondary battery
CN106207129A (en) * 2016-08-31 2016-12-07 中航锂电（洛阳）有限公司 A kind of preparation method of anode slurry of high-rate

Also Published As

Publication number Publication date
KR20220072415A (en) 2022-06-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109314228A (en) Sulphur carbon complex and lithium-sulfur cell comprising it
KR101526677B1 (en) A sulfur cathod for a lithium sulfur battery
KR102373313B1 (en) Lithium Secondary Battery Comprising Liquid Inorganic Electrolyte
US20190273282A1 (en) All-solid-state lithium-sulfur battery and production method for same
EP3493303A1 (en) Negative electrode material and preparation method thereof, negative electrode, and all-solid-state lithium ion battery
KR100758383B1 (en) Sulfur electrode coated with carbon for using in the li/s secondary battery
JP2018517246A (en) Negative electrode slurry for secondary battery for improving dispersibility and reducing resistance, and negative electrode including the same
CN107925057A (en) Anode of secondary cell, its preparation method and the lithium secondary battery for including the cathode
US20190036157A1 (en) All-solid-state battery, hybrid-structured solid electrolyte membrane and manufacturing methods thereof
KR101882975B1 (en) Method for menufacturing a cathode of lithium primary battery
Sreelakshmi et al. Hybrid composites of LiMn2O4–Graphene as rechargeable electrodes in energy storage devices
CN107221660A (en) A kind of flexible lithium sulfur battery anode material
KR20150142832A (en) Cathod materials for lithium sulfur batteries, cathod electrode comprising the same, and manufacturing method of the same
Zarei-Jelyani et al. Unraveling the role of binder concentration on the electrochemical behavior of mesocarbon microbead anode in lithium–ion batteries: understanding the formation of the solid electrolyte interphase
Si et al. Silicon–carbon composite dispersed in a carbon paper substrate for solid polymer lithium-ion batteries
JP2001052746A (en) High-molecular solid electrolyte and lithium secondary battery using the same
KR102589078B1 (en) Positive electrode slurry using low boiling point/non-aromatic solvent, secondary battery positive electrode containing the same, and method for manufacturing the same
KR101085359B1 (en) Lithium metal capacitor of Energy storage device and manufacturing method therefor
KR102641690B1 (en) Tragacanth gum(TGC)-based aqueous binder and manufacturing method of battery electrode using the same
US20190229336A1 (en) Battery electrode binder
KR102617869B1 (en) Method for preparing electrode
Shi et al. Understanding the Mechanism for Capacity Decay of V6O13-Based Lithium-Metal Polymer Batteries
JP2020194739A (en) Lithium ion secondary battery and manufacturing method thereof
KR20160039483A (en) Anode active material and lithium secondary battery comprising the same
KR101777399B1 (en) Method for manufacturing positive electrode active material for rechargable lithium battery

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant