KR20010084375A - Surface-treating composition of current collector for lithium secondary battery and surface-treating method using the same - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A surface treatment composition of the collector for a lithium secondary battery and a surface treatment method using the composition are provided, to improve the ion conductivity, the lifetime of a battery, the energy density per weight and the volume energy density. CONSTITUTION: The composition comprises 0.5-2 wt% of an electrically conducting agent which is at least one metal oxide selected from the group consisting of tin oxide, tin oxide doped with indium, titanium oxide and antimony oxide; 1-5 wt% of a binder; 0.5-2 wt% of a dispersing agent; and a solvent. Preferably the binder is selected from the group consisting of Si(OR)4, Ti(OR)4, Sn(OR)4, Zr(OR)4 and their mixtures (wherein R is an alkyl group of C1-C4); the dispersing agent is acetyl acetone; and the solvent is alcohols, distilled water or their mixture. The method comprises the steps of washing a collector with an aqueous acid or base solution, washing it with distilled water and an organic solvent, and drying it; coating it with the composition; and heating it at a temperature of 100-200 deg.C.

Description

리튬 2차전지용 집전체의 표면처리 조성물 및 이를 이용한 표면처리방법{Surface-treating composition of current collector for lithium secondary battery and surface-treating method using the same}Surface treatment composition of current collector for lithium secondary battery and surface-treating method using the same

본 발명은 리튬 2차전지용 집전체의 표면처리조성물과 이를 이용하여 표면처리하는 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하기로는 고율 특성 및 수명이 향상될 뿐만 아니라 고용량화된 리튬 2차전지용 집전체의 표면처리시 사용되는 조성물과 이 조성물을 이용한 집전체의 표면처리방법에 관한 것이다.The present invention relates to a surface treatment composition of a current collector for a lithium secondary battery and a method of surface treatment using the same, and more particularly, the surface treatment of a current collector for a high capacity lithium secondary battery as well as improved high rate characteristics and lifetime. The present invention relates to a composition to be used and a surface treatment method of a current collector using the composition.

리튬 2차전지는 전해질의 종류에 따라서 액체 전해질을 사용하는 리튬 이온 전지와 고체형 전해질을 사용하는 리튬 이온 폴리머 전지로 나눌 수 있다. 이와 같이 리튬 이온 폴리머 전지는 고체형 전해질을 사용하므로 전해액이 누출될 염려가 적고, 가공성이 우수하여 배터리팩으로 만들 수 있다. 그리고 무게가 가볍고 부피가 적으며 자체 방전율도 아주 작다. 이와 같은 특성으로 말미암아 리튬 이온 폴리머 전지는 리튬 이온 전지에 비하여 안전할 뿐만 아니라 각형 및 대형 전지로 제작하기가 용이하다.Lithium secondary batteries can be divided into lithium ion batteries using liquid electrolytes and lithium ion polymer batteries using solid electrolytes, depending on the type of electrolyte. As described above, since the lithium ion polymer battery uses a solid electrolyte, there is little risk of leakage of the electrolyte, and excellent workability can be obtained as a battery pack. It is light in weight, low in volume, and has a very small self-discharge rate. Due to these characteristics, lithium ion polymer batteries are not only safer than lithium ion batteries, but also easy to manufacture in square and large sized batteries.

한편, 리튬 2차전지는 통상적으로 캐소드, 세퍼레이타 및 애노드를 포함하여이루어진다. 이 때 상기 캐소드와 애노드는 각각의 집전체 상부에 활물질 조성물을 도포하여 활물질층을 형성함으로써 제조된다. 이렇게 얻어진 캐소드, 애노드 및 세퍼레이타를 열 또는 압력을 이용하여 라미네이팅함으로써 형성된다.On the other hand, a lithium secondary battery is usually made up including a cathode, a separator and an anode. In this case, the cathode and the anode are prepared by applying an active material composition on each current collector to form an active material layer. The cathodes, anodes and separators thus obtained are formed by laminating using heat or pressure.

상기 방법에 따르면, 집전체에 대한 활물질층의 결합력이 약하고, 집전체와 활물질층간의 계면저항이 상승되어 여러 가지 문제점을 발생시킨다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 집전체의 양 면에 통상적인 결합제와 도전제를 포함하는 조성물을 코팅한 다음, 건조 및 열처리하여 표면처리막을 형성하는 방법이 제안되었다.According to the above method, the binding force of the active material layer to the current collector is weak, and the interface resistance between the current collector and the active material layer is increased, which causes various problems. In order to solve this problem, a method of forming a surface treatment film by coating a composition including a conventional binder and a conductive agent on both sides of the current collector, followed by drying and heat treatment.

상기 도전제로는 도전성 네트워크를 형성할 수 있는 탄소 재료를 사용하며, 결합제로서 도전성 폴리머를 이용하는 것이 통상적이다. 그런데, 이 방법에 따르면, 도전성 얼룩이 생기고 사용중 결합제의 결착성이 저하되면서 도전성이 부분적으로 저하되고 그 저항 분극이 증대하여 소정의 방전전압에 있어서 방전용량의 저하를 일으킨다. 또한, 충방전 싸이클이 반복될 때 초기 비가역 용량이 커서 성능이 저하되면서 수명이 열화되는 문제점이 있다. 특히, 결합제로서 폴리비닐알콜, 폴리비닐피롤리돈 등과 같은 도전성 폴리머를 이용하는 경우에는 표면처리막 두께가 10 내지 30㎛로 두꺼운 편이라서 전지의 용량을 높이는 데 한계가 있다는 문제점이 있다.As the conductive agent, a carbon material capable of forming a conductive network is used, and a conductive polymer is commonly used as a binder. By the way, according to this method, the electroconductive stain arises, the binding property of the binder in use decreases, and the electroconductivity partially falls, and the resistance polarization increases, causing the discharge capacity to fall at a predetermined discharge voltage. In addition, when the charge and discharge cycle is repeated, there is a problem that the initial irreversible capacity is large, so that the performance is degraded and the life is deteriorated. In particular, when a conductive polymer such as polyvinyl alcohol, polyvinylpyrrolidone, or the like is used as a binder, there is a problem in that the thickness of the surface treatment film is 10 to 30 μm, which is a limitation in increasing the capacity of the battery.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상기 문제점을 해결하여 집전체와 활물질층간의 이온전도도를 향상시켜 계면저항을 줄이고 집전체와 활물질층간의 결착력을 개선하여 전지 수명을 향상시킴과 동시에 집전체상의 표면처리막 두께가 감소되어 고용량화될 수 있는 리튬 2차전지용 전극 집전체의 표면처리 조성물을 제공하는 것이다.The technical problem to be solved by the present invention is to solve the above problems to improve the ion conductivity between the current collector and the active material layer to reduce the interface resistance, improve the binding force between the current collector and the active material layer to improve the battery life and at the same time surface treatment on the current collector It is to provide a surface treatment composition of an electrode current collector for a lithium secondary battery that can be reduced in thickness and high in capacity.

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 상기 표면처리 조성물을 이용하여 집전체를 표면처리하는 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a method of surface treatment of a current collector using the surface treatment composition.

상기 첫번째 과제를 이루기 위하여 본 발명에서는, 도전제, 결합제, 분산제 및 용매를 포함하는 리튬 2차전지용 전극 집전체의 표면처리 조성물에 있어서,In order to achieve the first object, in the present invention, in the surface treatment composition of the electrode current collector for a lithium secondary battery comprising a conductive agent, a binder, a dispersant and a solvent,

상기 도전제가 산화주석, 산화인듐주석, 산화티탄 및 산화안티몬으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 금속 산화물이고,The conductive agent is at least one metal oxide selected from the group consisting of tin oxide, indium tin oxide, titanium oxide and antimony oxide,

그 함량이 조성물의 총중량을 기준으로 하여 0.5 내지 2중량%인 것을 특징으로 하는 리튬 2차전지용 전극 집전체의 표면처리 조성물을 제공한다.Provided is a surface treatment composition of an electrode current collector for a lithium secondary battery, the content of which is 0.5 to 2% by weight based on the total weight of the composition.

본 발명의 두번째 기술적 과제는, (a) 전극 집전체를 산 또는 염기 수용액으로 세정하고, 증류수와 유기용매로 세척한 다음, 건조하는 단계;The second technical problem of the present invention, (a) washing the electrode current collector with an acid or base aqueous solution, washing with distilled water and an organic solvent, and then drying;

(b) 세정된 집전체상에, 산화주석, 산화인듐주석(indium tin oxide), 산화티탄 및 산화안티몬으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 도전제, 결합제, 분산제 및 용매를 포함하는 표면처리 조성물을 코팅하는 단계; 및(b) coating on the cleaned current collector a surface treatment composition comprising at least one conductive agent, binder, dispersant and solvent selected from the group consisting of tin oxide, indium tin oxide, titanium oxide and antimony oxide Doing; And

(c) 상기 결과물을 100 내지 200℃에서 열처리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬 2차전지용 전극 집전체의 표면처리 방법에 의하여 이루어진다.(c) by the surface treatment method of the electrode current collector for a lithium secondary battery comprising the step of heat-treating the resultant at 100 to 200 ℃.

본 발명의 특징은 집전체 표면 상부에 산화주석 등과 같은 도전제를 포함하는 도전층을 형성하여 집전체와 활물질층간의 결착력을 향상시키는 동시에 전기전도도를 개선하여 계면저항을 줄임으로써 전지의 수명과 용량 특성을 개선하고자 하는 것이다.A feature of the present invention is to form a conductive layer containing a conductive agent such as tin oxide on the surface of the current collector to improve the binding force between the current collector and the active material layer and at the same time improve the electrical conductivity to reduce the interfacial resistance and lifespan of the battery To improve the characteristics.

본 발명의 전극 집전체의 표면처리 조성물은 산화주석, 산화티탄, 인듐이 도핑된 산화주석(indium tin oxide: ITO), 산화안티몬중에서 선택된 도전제, 결합제, 분산제 및 용매를 함유하고 있다. 여기에서 도전제의 함량은 조성물의 총중량을 기준으로 하여 0.5 내지 2중량%인 것이 바람직하다.The surface treatment composition of the electrode current collector of the present invention contains a tin oxide, titanium oxide, indium-doped tin oxide (ITO), a conductive agent selected from antimony oxide, a binder, a dispersant, and a solvent. The content of the conductive agent here is preferably 0.5 to 2% by weight based on the total weight of the composition.

상기 분산제로는 아세틸 아세톤, 등을 이용하며, 그 함량은 표면처리조성물에서 사용하는 통상적인 수준으로서, 조성물의 총중량을 기준으로 하여 0.5 내지 2중량%인 것이 바람직하다. 그리고 상기 결합제로는 Si(OR)4, Ti(OR)4, Sn(OR)4및 Zr(OR)4(단, R은 탄소수 1 내지 4의 알킬기임)로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나 이상을 이용하는데, 그중에서도 지르코늄 부톡사이드를 이용하는 것이 바람직하다. 그리고 결합제의 함량은 조성물의 총중량을 기준으로 하여 1 내지 5중량%인 것이 바람직하다.Acetyl acetone, etc. are used as the dispersant, and the content thereof is a conventional level used in the surface treatment composition, and is preferably 0.5 to 2 wt% based on the total weight of the composition. And the binder is at least one selected from the group consisting of Si (OR) 4 , Ti (OR) 4 , Sn (OR) 4 and Zr (OR) 4 (wherein R is an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms) In particular, it is preferable to use zirconium butoxide. And the content of the binder is preferably 1 to 5% by weight based on the total weight of the composition.

상기 용매는 메탄올, 에탄올, 이소프로필알콜 등과 같은 알콜류 용매, 증류수 또는 그 혼합용매를 사용한다.The solvent may be an alcohol solvent such as methanol, ethanol, isopropyl alcohol, distilled water, or a mixed solvent thereof.

이하, 본 발명에 따른 표면처리 조성물을 이용하여 전극 집전체에 표면처리하는 방법을 살펴보기로 한다.Hereinafter, a method of surface treatment on an electrode current collector using the surface treatment composition according to the present invention will be described.

먼저, 집전체를 산 또는 알칼리 수용액으로 세정한다. 이 때 집전체가 캐소드 집전체인 알루미늄 박막인 경우는 알칼리 수용액, 예를 들어 5% NaOH 수용액 또는 KOH 수용액을 사용하여 세정하며, 집전체가 애노드 집전체엔 구리 박막인 경우는 산 수용액, 예를 들어 2M HCl 수용액을 사용하여 세정한다. 여기에서 상기 집전체는 천공 메탈 박막(perforated metal foil) 또는 금속 강망 박막(extended metal foil)중 어느 하나로 이루어진다.First, the current collector is washed with an acid or alkaline aqueous solution. In this case, when the current collector is an aluminum thin film which is a cathode current collector, it is washed with an aqueous alkali solution, for example, a 5% NaOH aqueous solution or a KOH aqueous solution, and when the current collector is a copper thin film as an anode current collector, an acid aqueous solution, for example For example, using 2M aqueous HCl solution. The current collector may be made of either a perforated metal foil or an extended metal foil.

이어서, 산 또는 알칼리 수용액으로 세정된 집전체를 증류수로 세척한 다음, 아세톤 등과 같은 유기용매를 이용하여 더 세척한다. 이와 같이 세정된 집전체를 건조한다. 이 때 건조방법은 특별히 한정되지는 않으나, 공기를 이용하여 건조하는 것이 통상적이다.Subsequently, the current collector washed with an acid or alkaline aqueous solution is washed with distilled water, and then further washed with an organic solvent such as acetone. The current collector thus washed is dried. At this time, the drying method is not particularly limited, but drying with air is common.

이와 별도로, 표면 처리 조성물의 총중량을 기준으로 하여 0.5 내지 2중량%의 도전제, 1 내지 5중량%의 결합제, 0.5 내지 2중량%의 분산제 및 그 나머지량의 용매를 혼합하여 표면 처리 조성물을 준비한다. 여기에서 상기 각 성분들의 혼합과정은 볼밀(ball-mill)에서 이루어지는 것이 보다 효과적이다.Separately, the surface treatment composition is prepared by mixing 0.5 to 2 wt% of a conductive agent, 1 to 5 wt% of a binder, 0.5 to 2 wt% of a dispersant, and the rest of the solvent based on the total weight of the surface treatment composition. do. Here, the mixing process of each of the above components is more effective in the ball mill (ball-mill).

그리고 나서, 얻어진 표면 처리 조성물을 상기 건조된 캐소드 집전체와 애노드 집전체의 양 면에 각각 코팅한 다음, 이를 열처리함으로써 양 면에 표면 처리막이 형성된 집전체가 완성된다. 여기에서 표면 처리 조성물의 코팅방법은 특별히 한정되지는 않으나, 스프레이 코팅법을 사용한다.Then, the obtained surface treatment composition is coated on both sides of the dried cathode current collector and the anode current collector, respectively, and then heat treated to complete the current collector having the surface treatment film formed on both surfaces. Here, the coating method of the surface treatment composition is not particularly limited, but a spray coating method is used.

상기 열처리과정은 열풍기 또는 램프를 이용하여 100 내지 200℃ 범위를 유지하도록 한다. 이 때 열처리온도가 200℃를 초과하는 경우에는 집전체로서 구리 박막을 사용하는 경우에는 구리 박막이 연성이 생기므로 바람직하지 못하다.The heat treatment process is to maintain a range of 100 to 200 ℃ using a hot air fan or lamp. At this time, when the heat treatment temperature exceeds 200 ° C., when the copper thin film is used as the current collector, the copper thin film is ductile, which is not preferable.

상술한 과정에 따라 얻어진 캐소드 집전체와 애노드 집전체 상에 각각의 활물질 조성물을 직접적으로 코팅하거나 캐스팅하여 캐소드와 애노드를 제조한다. 이렇게 얻어진 캐소드와 애노드에 세퍼레이타를 개재한 다음, 실리콘 고무 재질 또는 스테인레스 핫 롤로 라미네이팅한다. 이어서, 상기 결과물을 활성화공정, 탭용접공정 및 패키징공정을 거침으로써 리튬 이온 전지 또는 리튬 이온 폴리머 전지를 완성한다.A cathode and an anode are manufactured by directly coating or casting each active material composition on the cathode current collector and the anode current collector obtained according to the above-described process. The separator and the anode thus obtained are interposed with a separator and then laminated with a silicon rubber material or a stainless hot roll. Subsequently, the resultant is subjected to an activation process, a tap welding process and a packaging process to complete a lithium ion battery or a lithium ion polymer battery.

이하, 본 발명을 하기 실시예를 들어 설명하기로 하되, 본 발명이 하기 실시예로만 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described with reference to the following examples, but the present invention is not limited only to the following examples.

실시예 1Example 1

캐소드 집전체인 두께가 20㎛인 알루미늄 호일 표면을 다음과 같이 정제하였다. 알루미늄 호일을 먼저 5% 수산화나트륨 수용액에 15초동안 담근 다음, 이를 증류수로 세척하였다. 이후, 아세톤으로 세척한 다음, 에어 드라이하였다.An aluminum foil surface having a thickness of 20 μm, which is a cathode current collector, was purified as follows. The aluminum foil was first immersed in 5% aqueous sodium hydroxide solution for 15 seconds and then washed with distilled water. It was then washed with acetone and then air dried.

이와 별도로, 아세틸 아세톤 2g과 에탄올 272g에 지르코늄 n-부톡사이드 4g, 산화주석 2g을 부가한 다음, 이를 1시간동안 혼합하여 표면처리 조성물을 준비하였다. 이 표면 처리 조성물을 상기 과정을 거친 알루미늄 박막 상부에 1-2㎛의 두께로 스프레이 코팅한 다음, 열풍기를 이용하여 약 150℃에서 건조함으로써 캐소드 집전체의 표면처리를 실시하였다.Separately, 4 g of zirconium n-butoxide and 2 g of tin oxide were added to 2 g of acetyl acetone and 272 g of ethanol, and then mixed for 1 hour to prepare a surface treatment composition. The surface treatment composition was spray-coated to a thickness of 1-2 μm on the above-described aluminum thin film, and then dried at about 150 ° C. using a hot air blower to perform a surface treatment of the cathode current collector.

한편, 애노드 집전체인 구리 박막을 2M HCl 수용액에 5초동안 담금 다음, 증류수로 세척하였다. 이어서, 이를 아세톤으로 세척한 다음, 에어드라이하였다.On the other hand, the anode current collector copper thin film was immersed in 2M HCl aqueous solution for 5 seconds, and then washed with distilled water. It was then washed with acetone and then air dried.

그 후, 캐소드의 경우와 마찬가지로 구리 박막상에 상기 표면 처리 조성물을 1-2㎛의 두께로 스프레이 코팅한 다음, 열풍기를 이용하여 약 150℃에서 건조함으로써 애노드 집전체의 표면처리를 실시하였다.Thereafter, the surface treatment composition was spray-coated to a thickness of 1-2 μm on the copper thin film as in the case of the cathode, and then dried at about 150 ° C. using a hot air blower to perform surface treatment of the anode current collector.

표면처리된 알루미늄 박막과 구리 박막 상부에, 캐소드 활물질 조성물과 애노드 활물질 조성물을 각각 캐스팅한 다음, 건조하여 캐소드와 애노드를 제조하였다. 여기에서 캐소드 활물질 조성물은 LiMn2O41000g과 카본블랙 50g을 혼합한 다음, 여기에 폴리비닐리덴플루오라이드 123g, NMP 500g, 아세톤 700g 및 디부틸프탈산 230g의 혼합물을 부가하여 충분히 혼합하여 제조하였다. 그리고 애노드 활물질 조성물은 그래파이트 1000g과 폴리비닐리덴플루오라이드 120g, NMP 500g, 아세톤 700g을 충분히 혼합하여 제조하였다.The cathode active material composition and the anode active material composition were cast on the surface-treated aluminum thin film and the copper thin film, respectively, and dried to prepare a cathode and an anode. Here, the cathode active material composition was prepared by mixing 1000 g of LiMn 2 O 4 and 50 g of carbon black, and then adding a mixture of 123 g of polyvinylidene fluoride, 500 g of NMP, 700 g of acetone, and 230 g of dibutylphthalic acid to sufficiently mix the mixture. The anode active material composition was prepared by sufficiently mixing graphite 1000g, polyvinylidene fluoride 120g, NMP 500g, and acetone 700g.

그 후, 얻어진 캐소드, 애노드 및 고분자 전해질을 스테인레스 핫 롤(stainless hot roll)을 이용하여 라미네이팅하였다. 이어서, 상기 결과물에 유기 전해액을 함침시키고 활성화공정, 탭용접공정 및 패키징 공정을 거침으로써 리튬 이온 폴리머 전지를 완성하였다.Thereafter, the obtained cathode, anode and polymer electrolyte were laminated using a stainless hot roll. Subsequently, a lithium ion polymer battery was completed by impregnating the resultant with an organic electrolyte solution and going through an activation process, a tap welding process, and a packaging process.

실시예 2Example 2

표면처리 조성물 제조시 산화주석 대신 ITO가 사용된 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법에 따라 실시하였다.The preparation was carried out according to the same method as Example 1, except that ITO was used instead of tin oxide in preparing the surface treatment composition.

비교예Comparative example

두께 20㎛의 알루미늄 박막을 적당한 크기로 자른 다음, 그 표면을 세척하였다. 여기에서 알루미늄 박막 표면의 세척 방법은 먼저 알루미늄 박막을 5% NaOH 수용액에 15초동안 담근 다음, 증류수와 아세톤으로 순차적으로 세척하는 것이다. 그리고 나서, 공기를 이용하여 건조하였다.An aluminum thin film having a thickness of 20 μm was cut to an appropriate size, and the surface thereof was washed. Here, the method of cleaning the surface of the aluminum thin film is to first immerse the aluminum thin film in 5% NaOH aqueous solution for 15 seconds and then sequentially wash with distilled water and acetone. Then, it was dried using air.

세정된 알루미늄 박막에 표면 처리 조성물을 두께 10 내지 15㎛ 두께로 스프레이 코팅하였다. 여기에서 표면처리 조성물은 폴리비닐알콜 10g, SP 블랙 5g, 계면활성제(triton, Aldrich사) 0.2g를 볼밀에서 1시간동안 혼합한 다음, 여기에 메탄올 50g과 증류수 50g을 부가하여 제조하였다.The surface treatment composition was spray coated to a thickness of 10 to 15 μm on the cleaned aluminum thin film. Here, the surface treatment composition was prepared by mixing 10 g of polyvinyl alcohol, 5 g of SP black, and 0.2 g of a surfactant (triton, Aldrich) in a ball mill for 1 hour, and then adding 50 g of methanol and 50 g of distilled water thereto.

이와 별도로, 두께 20㎛의 구리 박막을 적당한 크기로 자른 다음, 그 표면을 세척하였다. 여기에서 구리 박막의 표면 세척 방법은 먼저 알루미늄 박막을 2M HCl 수용액에 5초동안 담근 다음, 증류수와 아세톤으로 순차적으로 세척하는 것이다. 그리고 나서, 공기를 이용하여 건조하였다.Separately, a copper thin film having a thickness of 20 μm was cut to an appropriate size, and the surface thereof was washed. Here, the method for cleaning the surface of the copper thin film is to first immerse the aluminum thin film in 2M HCl aqueous solution for 5 seconds and then sequentially wash with distilled water and acetone. Then, it was dried using air.

상술한 방법에 따라 세정된 구리 박막에 표면 처리 조성물을 두께 10 내지 15㎛ 두께로 스프레이 코팅하였다.The surface treatment composition was spray-coated to a thickness of 10 to 15 mu m to the thin copper film cleaned according to the above-described method.

표면처리된 알루미늄 박막과 구리 박막 상부에, 캐소드 활물질 조성물과 애노드 활물질 조성물을 각각 캐스팅한 다음, 건조하여 캐소드와 애노드를 제조하였다. 여기에서 캐소드 활물질 조성물은 LiMn2O41000g과 카본블랙 50g을 혼합한 다음, 여기에 폴리비닐렌플루오라이드 123g, NMP 500g, 아세톤 700g 및 디부틸프탈산 230g의 혼합물을 부가하여 충분히 혼합하여 제조하였다. 그리고 애노드 활물질 조성물은 그래파이트 1000g과 폴리비닐렌플루오라이드 120g, NMP 500g, 아세톤 700g을 충분히 혼합하여 제조하였다.The cathode active material composition and the anode active material composition were cast on the surface-treated aluminum thin film and the copper thin film, respectively, and dried to prepare a cathode and an anode. Here, the cathode active material composition was prepared by mixing 1000 g of LiMn 2 O 4 and 50 g of carbon black, and then adding a mixture of 123 g of polyvinylene fluoride, 500 g of NMP, 700 g of acetone, and 230 g of dibutylphthalic acid to sufficiently mix the same. And the anode active material composition was prepared by sufficiently mixing graphite 1000g, polyvinylene fluoride 120g, NMP 500g, acetone 700g.

그 후, 얻어진 캐소드, 애노드 및 고분자 고체 전해질을 스테인레스 핫 롤(stainless hot roll)을 이용하여 라미네이팅하였다. 이어서, 상기 결과물에 유기 전해액을 함침시키고 활성화공정, 탭용접공정 및 패키징 공정을 거침으로써 리튬 이온 폴리머 전지를 완성하였다.The resulting cathode, anode and polymer solid electrolyte were then laminated using a stainless hot roll. Subsequently, a lithium ion polymer battery was completed by impregnating the resultant with an organic electrolyte solution and going through an activation process, a tap welding process, and a packaging process.

상기 실시예 1-2 및 비교예에 따라 제조된 리튬 이온 폴리머 전지의 이온전도도, 고율 특성 및 수명 특성을 측정하였다.Ion conductivity, high rate characteristics, and lifetime characteristics of the lithium ion polymer batteries prepared according to Examples 1-2 and Comparative Examples were measured.

측정 결과, 실시예 1-2에 따라 제조된 리튬 이온 폴리머 전지는 비교예의 경우에 비하여 이온전도도와 고율 특성이 우수함을 알 수 있었다. 이는 집전체의 양 면 상부에 도전성이 우수한 산화주석층을 형성함으로써 극판간의 계면저항이 감소되었기 때문이다. 또한, 실시예 1-2의 리튬 이온 폴리머 전지는 집전체에 대한 활물질층의 결합력이 향상됨으로써 전지 수명이 개선되었다.As a result of the measurement, it was found that the lithium ion polymer battery prepared according to Example 1-2 has superior ion conductivity and high rate characteristics as compared with the case of the comparative example. This is because the interfacial resistance between the electrode plates is reduced by forming a tin oxide layer having excellent conductivity on both surfaces of the current collector. In addition, in the lithium ion polymer battery of Example 1-2, battery life was improved by improving the bonding strength of the active material layer to the current collector.

한편, 상기 실시예 1-2과 비교예에 따라 제조된 리튬 이온 폴리머 전지의 중량당 에너지 밀도를 조사하였다.Meanwhile, the energy density per weight of the lithium ion polymer battery prepared according to Example 1-2 and Comparative Example was investigated.

그 결과, 실시예 1-2에 따라 제조된 리튬 이온 폴리머 전지는 비교예의 경우에 비하여 중량 에너지 밀도가 30% 이상 향상되었다. 이는 상술한 바와 같이 실시예 1-2에 따른 표면처리막의 두께가 1-2㎛로서 비교예의 경우(표면처리막의 두께: 10-15㎛)에 비하여 매우 감소하고, 이로써 상대적으로 캐소드와 애노드의 극판 용량이 높아지기 때문이다.As a result, the lithium ion polymer battery prepared according to Example 1-2 improved the weight energy density by 30% or more as compared with the case of the comparative example. As described above, the thickness of the surface treatment film according to Example 1-2 is 1-2 μm, which is greatly reduced compared to the comparative example (the thickness of the surface treatment film: 10-15 μm), thereby relatively having the cathode and anode plates. This is because the capacity increases.

본 발명에 따르면, 도전성이 우수한 금속 산화물을 집전체 표면에 코팅함으로써 집전체와 활물질층간의 계면저항이 감소하여 이온전도도와 고율 특성이 향상되고, 집전체와 활물질층간의 결착력이 증가하여 전지 수명이 향상된다. 이밖에도 집전체 표면에 형성된 도전막의 두께가 감소되어 상대적으로 캐소드 및 애노드 극판의 용량을 증가시킴으로써 중량당 에너지 밀도와 체적 에너지 밀도가 향상된다.According to the present invention, by coating a metal oxide having excellent conductivity on the surface of the current collector, the interface resistance between the current collector and the active material layer is reduced, thereby improving the ion conductivity and the high rate characteristic, and the binding force between the current collector and the active material layer is increased, thereby increasing the battery life. Is improved. In addition, the thickness of the conductive film formed on the surface of the current collector is reduced, so that the capacity of the cathode and anode plates is relatively increased, thereby improving the energy density per weight and the volume energy density.

Claims (9)

도전제, 결합제, 분산제 및 용매를 포함하는 리튬 2차전지용 전극 집전체의 표면처리 조성물에 있어서,In the surface treatment composition of the electrode current collector for lithium secondary batteries containing a conductive agent, a binder, a dispersant and a solvent, 상기 도전제가 산화주석, 인듐이 도핑된 산화주석, 산화티탄 및 산화안티몬으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 금속 산화물이고,The conductive agent is at least one metal oxide selected from the group consisting of tin oxide, indium-doped tin oxide, titanium oxide and antimony oxide, 그 함량이 조성물의 총중량을 기준으로 하여 0.5 내지 2중량%인 것을 특징으로 하는 리튬 2차전지용 전극 집전체의 표면처리 조성물.The content of the surface treatment composition of the electrode current collector for a lithium secondary battery, characterized in that 0.5 to 2% by weight based on the total weight of the composition. 제1항에 있어서, 상기 결합제가 Si(OR)4, Ti(OR)4, Sn(OR)4및 Zr(OR)4(단, R은 탄소수 1 내지 4의 알킬기임)로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상이고,The method of claim 1, wherein the binder is selected from the group consisting of Si (OR) 4 , Ti (OR) 4 , Sn (OR) 4 and Zr (OR) 4 (where R is an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms) One or more, 그 함량이 조성물의 총중량을 기준으로 하여 1 내지 5중량%인 것을 특징으로 하는 리튬 2차전지용 전극 집전체의 표면처리 조성물.The content of the surface treatment composition of the electrode current collector for a lithium secondary battery, characterized in that 1 to 5% by weight based on the total weight of the composition. 제1항에 있어서, 분산제가 아세틸 아세톤이고,The method of claim 1 wherein the dispersant is acetyl acetone, 그 함량이 조성물의 총중량을 기준으로 하여 0.5 내지 2중량%인 것을 특징으로 하는 리튬 2차전지용 전극 집전체의 표면처리 조성물.The content of the surface treatment composition of the electrode current collector for a lithium secondary battery, characterized in that 0.5 to 2% by weight based on the total weight of the composition. 제1항에 있어서, 상기 용매가 알콜, 증류수 또는 그 혼합물인 것을 특징으로하는 리튬 2차전지용 전극 집전체의 표면처리 조성물.The surface treatment composition of an electrode current collector for a lithium secondary battery according to claim 1, wherein the solvent is alcohol, distilled water or a mixture thereof. (a) 전극 집전체를 산 또는 염기 수용액으로 세정하고, 증류수와 유기용매로 세척한 다음, 건조하는 단계;(a) washing the electrode current collector with an acid or base aqueous solution, washing with distilled water and an organic solvent, and then drying; (b) 세정된 집전체상에, 산화주석, 산화인듐주석(indium tin oxide), 산화티탄 및 산화안티몬으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 도전제, 결합제, 분산제 및 용매를 포함하는 표면처리 조성물을 코팅하는 단계; 및(b) coating on the cleaned current collector a surface treatment composition comprising at least one conductive agent, binder, dispersant and solvent selected from the group consisting of tin oxide, indium tin oxide, titanium oxide and antimony oxide Doing; And (c) 상기 결과물을 100 내지 200℃에서 열처리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬 2차전지용 전극 집전체의 표면처리 방법.(c) a surface treatment method of an electrode current collector for a lithium secondary battery, comprising the step of heat-treating the resultant at 100 to 200 ° C. 제5항에 있어서, 상기 도전제의 함량이 조성물의 총중량을 기준으로 하여 0.5 내지 2중량%인 것을 특징으로 하는 리튬 2차전지용 전극 집전체의 표면처리 방법.The surface treatment method of an electrode current collector for a lithium secondary battery according to claim 5, wherein the content of the conductive agent is 0.5 to 2% by weight based on the total weight of the composition. 제5항에 있어서, 상기 분산제가 아세틸 아세톤이고,The method of claim 5 wherein the dispersant is acetyl acetone, 그 함량이 조성물의 총중량을 기준으로 하여 0.5 내지 2중량%인 것을 특징으로 하는 리튬 2차전지용 전극 집전체의 표면처리 방법.The content is 0.5 to 2% by weight based on the total weight of the composition, the surface treatment method for an electrode current collector for a lithium secondary battery. 제5항에 있어서, 상기 결합제가 Si(OR)4, Ti(OR)4, Sn(OR)4및 Zr(OR)4(단, R은 탄소수 1 내지 4의 알킬기임)로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나 이상이고, 그 함량이 조성물의 총중량을 기준으로 하여 1 내지 5중량%인 것을 특징으로 하는 리튬 2차전지용 전극 집전체의 표면처리 방법.The method of claim 5, wherein the binder is selected from the group consisting of Si (OR) 4 , Ti (OR) 4 , Sn (OR) 4 and Zr (OR) 4 (where R is an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms) At least one or more, the content is 1 to 5% by weight based on the total weight of the composition, the surface treatment method for an electrode current collector for a lithium secondary battery. 제5항에 있어서, 상기 용매가 알콜, 증류수 또는 그 혼합물인 것을 특징으로 하는 리튬 2차전지용 전극 집전체의 표면처리 방법.The surface treatment method for an electrode current collector for a lithium secondary battery according to claim 5, wherein the solvent is alcohol, distilled water or a mixture thereof.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100649092B1 (en) * 2005-11-02 2006-11-27 한국과학기술연구원 Metal oxide supercapacitor having metal oxide electrode coated onto the titanium dioxide ultrafine and its fabrication method
US10418638B2 (en) 2016-07-18 2019-09-17 Lg Chem, Ltd. Electrode with perforated current collector and lithium secondary battery including the same
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Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2110097C (en) * 1992-11-30 2002-07-09 Soichiro Kawakami Secondary battery
JPH10255764A (en) * 1997-03-14 1998-09-25 Fuji Photo Film Co Ltd Nonaqueous electrolyte secondary battery

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100649092B1 (en) * 2005-11-02 2006-11-27 한국과학기술연구원 Metal oxide supercapacitor having metal oxide electrode coated onto the titanium dioxide ultrafine and its fabrication method
US10418638B2 (en) 2016-07-18 2019-09-17 Lg Chem, Ltd. Electrode with perforated current collector and lithium secondary battery including the same
CN114530605A (en) * 2022-04-11 2022-05-24 江苏东科新能源材料有限公司 High-surface-energy masking liquid for current collector and application thereof

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