KR20020064309A - Composite carbon electrode for rechargeable lithium-based batteries - Google Patents

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KR20020064309A
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Abstract

본 발명은 탄소 섬유 및 탄소 섬유를 코팅하는 전기 전도성 입자를 포함하는, 리튬 이온 배터리에서 커넥터를 코팅하는 데 적합한 조성물에 관한 것이다. 전기 전도성 입자는 평균 입자 크기가 약 40 nm 미만이다. 바람직하게는, 평균 입자 크기는 약 30 nm이고, 비표면적이 약 1200 ㎡/g을 초과한다. 본 발명의 조성물을 사용하여 제조된 전극은 현저하게 향상된 전기 전도성, 셀내 용량 및 재생 특성을 가지는데, 이는 대체적으로 전체적으로 향상된 전기 전도성을 부여하는 향상된 결합 특성으로 인한 것이라 생각된다.The present invention relates to a composition suitable for coating a connector in a lithium ion battery comprising carbon fibers and electrically conductive particles coating the carbon fibers. The electrically conductive particles have an average particle size of less than about 40 nm. Preferably, the average particle size is about 30 nm and the specific surface area is greater than about 1200 m 2 / g. Electrodes prepared using the compositions of the present invention have significantly improved electrical conductivity, intracell capacity and regenerative properties, which are generally believed to be due to improved bonding properties that confer overall improved electrical conductivity.

Description

충전식 리튬계 배터리용 복합 탄소 전극{COMPOSITE CARBON ELECTRODE FOR RECHARGEABLE LITHIUM-BASED BATTERIES}Composite Carbon Electrode for Rechargeable Lithium-based Battery {COMPOSITE CARBON ELECTRODE FOR RECHARGEABLE LITHIUM-BASED BATTERIES}

충전식 리튬 이온 배터리로서 제조되는 리튬계 배터리는 일반적으로 부분적으로 탄소 섬유를 포함하는 조성물로 형성될 수 있는 전극을 포함한다. 일반적으로, 탄소 섬유는 중간상(mesophase) 피치로 형성되고 흑연화 탄소의 정자(晶子)를 포함한다. 이 조성물은 카본블랙과 같은 전도성 코팅 첨가제를 포함하는 경우가 많은데, 이는 전기 전도성을 촉진시켜 전극의 성능을 향상시키기 위함이다.Lithium-based batteries made as rechargeable lithium ion batteries generally comprise electrodes that may be formed, in part, of a composition comprising carbon fibers. Generally, carbon fibers are formed in mesophase pitch and contain sperm of graphitized carbon. This composition often contains a conductive coating additive, such as carbon black, to promote electrical conductivity to improve the performance of the electrode.

리튬 이온 배터리에 사용되는 전극 조성물에 포함되는 카본블랙의 양은 일반적으로 조성물의 약 5 중량 퍼센트이다. 일반적으로, 사용되는 카본블랙의 평균적인 입자 크기는 약 50 nm 내지 약 100 nm이다. 카본블랙에서의 입자의 비(比)표면적은 일반적으로 약 80 ㎡/g 이하이다. 카본블랙의 표면적은 배터리에서 발생할 수 있는 전해질 분해를 억제하기 위해서 일반적으로 제한된다.The amount of carbon black included in the electrode composition used in the lithium ion battery is generally about 5 weight percent of the composition. In general, the average particle size of the carbon black used is from about 50 nm to about 100 nm. The specific surface area of the particles in carbon black is generally about 80 m 2 / g or less. The surface area of the carbon black is generally limited to suppress electrolyte decomposition that may occur in the battery.

상대적으로 표면적을 작은 카본블랙을 사용하는 것에는 몇 가지 단점이 있다. 이들 단점 중 하나는, 탄소 섬유 함유 전극의 전기 전도성을 상당한 정도로 향상시키기 위해, 사용되어야 하는 카본블랙의 양이 일반적으로 비교적 크다는 점이다. 카본블랙의 양이 상대적으로 크면, 대응하는 활성 재료, 즉 흑연 탄소 섬유의 대응하는 양이 작다는 사실로 인해, 셀내 용량(in-cell capacity)이 저하된다. 또한, 상대적으로 표면적이 작은 카본블랙을 사용함으로써 전해질 분해가 억제된다고 하여도, 전해질은 그럼에도 불구하고 여하튼 분해한다. 셀내 용량을 증가시키기 위해 카본블랙의 양을 감소시키면, 전극의 속도 성능(rate capability)이 저하된다. 또한, 표면적이 큰 카본블랙을 사용하면 1차 사이클 효율이 낮은 전극이 생산된다고 일반적으로 알고 있다.There are several disadvantages to using carbon black with a relatively small surface area. One of these drawbacks is that the amount of carbon black that must be used is generally relatively large in order to significantly improve the electrical conductivity of the carbon fiber containing electrode. If the amount of carbon black is relatively large, the in-cell capacity is lowered due to the fact that the corresponding amount of the corresponding active material, that is, the graphite carbon fiber is small. Further, even if electrolyte decomposition is suppressed by using carbon black having a relatively small surface area, the electrolyte nevertheless decomposes in any way. Reducing the amount of carbon black to increase the intracellular capacity reduces the rate capability of the electrode. It is also generally known that using carbon black with a large surface area produces electrodes with low first cycle efficiency.

따라서, 상기 문제점들을 극복하거나 최소화하는 배터리의 전극에 사용하기 적합한 조성물이 요구된다. 또한, 상기 문제점들을 극복하거나 최소화하는 리튬 이온 배터리의 애노드에 사용하기에 적합한 조성물이 특히 요구된다.Accordingly, what is needed is a composition suitable for use in an electrode of a battery that overcomes or minimizes the above problems. There is also a particular need for compositions suitable for use in anodes of lithium ion batteries that overcome or minimize the above problems.

본 발명은 탄소 섬유 및 탄소 섬유를 코팅하는 전기 전도성 입자를 포함하는 조성물에 관한 것이다.The present invention relates to a composition comprising carbon fibers and electrically conductive particles coating the carbon fibers.

도 1은 본 발명의 조성물에 상대적으로 표면적이 큰 카본블랙으로 코팅된 흑연화 탄소 섬유의 주사형 전자 현미경 사진.1 is a scanning electron micrograph of graphitized carbon fibers coated with carbon black having a large surface area relative to the composition of the present invention.

도 2는 비교예의 조성물에 상대적으로 표면적이 작은 카본블랙으로 코팅된 흑연화 탄소 섬유의 주사형 전자 현미경 사진.2 is a scanning electron micrograph of graphitized carbon fibers coated with carbon black having a small surface area relative to the composition of the comparative example.

본 발명은 탄소 섬유 및 탄소 섬유를 코팅하는 전기 전도성 입자를 포함하는 조성물에 관한 것이다. 전기 전도성 입자는 평균 입자 크기가 약 40 nm 미만이다. 바람직한 실시예에서, 전기 전도성 입자는 평균 입자 크기가 약 30 nm이다. 특히 바람직한 실시예에서, 전기 전도성 입자의 표면적은 약 1200 ㎡/g 이상이고 평균 입자 크기가 30 nm 이하이다. 더욱 바람직하게는, 전기 전도성 입자의 표면적은 1500 ㎡/g 이상이다. 전기 전도성 입자는 예를 들어, 카본블랙, 금속 입자, 금속 산화물 입자 또는 이러한 입자들의 임의의 조합일 수 있다.The present invention relates to a composition comprising carbon fibers and electrically conductive particles coating the carbon fibers. The electrically conductive particles have an average particle size of less than about 40 nm. In a preferred embodiment, the electrically conductive particles have an average particle size of about 30 nm. In a particularly preferred embodiment, the surface area of the electrically conductive particles is at least about 1200 m 2 / g and the average particle size is at most 30 nm. More preferably, the surface area of the electrically conductive particles is at least 1500 m 2 / g. The electrically conductive particles can be, for example, carbon black, metal particles, metal oxide particles or any combination of these particles.

본 발명은 여러 장점을 갖는다. 예를 들어, 상대적으로 표면적이 넓은 전도성 입자를 사용하는 경우, 대응하는 많은 수의 전자적 전도성 경로가 생성되며, 따라서 전극에서의 전기 전도성이 전체적으로 증가된다고 생각된다. 또한, 상대적으로 표면적이 넓은 전도성 입자를 사용하면 접촉하게 되는 흑연화 탄소 섬유의 표면적이 상대적으로 보다 넓어지고, 따라서 흑연화 탄소 섬유 속으로의 삽입 및 흑연화 탄소 섬유로부터의 추출 동안에 리튬 이온을 위한 반응 자리가 더욱 커질 수 있다. 또한, 합성으로부터의 결함 구조를 통해 고립될 수 있는 흑연화 탄소 섬유 내 영역은 더욱 접촉 가능성이 높아지고, 따라서 리튬 이온이 더욱 쉽게 삽입된다. 또한, 조성물의 코팅은 수집기 기재에 더욱 잘 접착될 수 있게 된다는 것을 발견하였다. 따라서, 코팅부와 수집기 사이의 계면은 저항이 적고 전극의 기계적 안정성이 향상된다. 예를 들어, 본 발명의 조성물을 포함하는 리튬 이온 배터리는 삽입 능력이 크기 때문에 비(比)용량이 더욱 클 수 있고, 재료 로딩이 크기 때문에 셀내 용량이 클 수 있고, 전기 전도성 및 큰 표면 접촉 때문에 속도 성능이 보다 양호할 수 있고, 기계적 안정성 및 흑연화 탄소 섬유 입자의 표면을 분해되지 않도록 보호하는 보호하는 범위가 넓기 때문이라고 생각되는 보다 양호한 재생 가능성을 가질 수 있다. 또한, 비표면적이 상대적으로 큰 전도성 입자를 사용함으로써 얻어지는 장점 때문에, 배터리 애노드는 이러한 전도성 입자의 현저하게 감소된 중량 퍼센트 및 그에 상응하게 증가된 양의 탄소 섬유를 갖도록 구성될 수 있다.The present invention has several advantages. For example, when using conductive particles having a relatively large surface area, it is contemplated that a correspondingly large number of electronic conductive pathways will be created, thus increasing the electrical conductivity at the electrode as a whole. In addition, the use of conductive particles having a relatively large surface area results in a relatively larger surface area of the graphitized carbon fibers being brought into contact, and thus for lithium ions during insertion into and extraction from the graphitized carbon fibers. The reaction site can be larger. In addition, regions in the graphitized carbon fibers that may be isolated through defect structures from synthesis are more likely to be contacted, and thus lithium ions are more easily inserted. It has also been found that the coating of the composition allows for better adhesion to the collector substrate. Thus, the interface between the coating and the collector is less resistant and the mechanical stability of the electrode is improved. For example, a lithium ion battery comprising a composition of the present invention may have a larger specific capacity because of its high insertion capacity, a larger intracellular capacity due to a larger material loading, and because of its electrical conductivity and greater surface contact. The speed performance may be better, and may have better reproducibility, which is considered to be because of the wide range of protection for protecting the mechanical stability and the surface of the graphitized carbon fiber particles from decomposition. In addition, because of the advantages obtained by using conductive particles having a relatively large specific surface area, the battery anode can be configured to have a significantly reduced weight percent of such conductive particles and a correspondingly increased amount of carbon fibers.

또한, 본 발명에 사용되는 작은 입자형 카본블랙은 일반적으로 카본블랙을 사용하지 않는 유형에 비해서 리튬 이온 배터리에서 탄소 섬유가 보다 높은 비용량을 갖도록 한다. 바람직하게는, 이러한 증가는 높은 속도 성능과 조화되는 것이다.셀내 용량은 제제의 총중량에 기초해서 계산되는 총용량이며, 이는 탄소 섬유, 중합체 및 코팅된 전극의 카본블랙의 상대적인 중량에 좌우된다. 셀내 용량은 아래와 같이 정의된다.In addition, the small particulate carbon black used in the present invention generally allows carbon fibers to have higher specific capacities in lithium ion batteries as compared to the types that do not use carbon black. Preferably, this increase is in harmony with the high rate performance. The intracell capacity is the total capacity calculated based on the total weight of the formulation, which depends on the relative weight of the carbon fibers, polymer and carbon black of the coated electrode. Intracell capacity is defined as follows.

ICC = (SC)(CF)ICC = (SC) (CF)

여기에서, ICC는 셀내 용량(mAh/g)이고, SC는 비용량(mAh/g)이고, CF는 제제에서 탄소 섬유의 상대량(탄소 섬유의 중량을 탄소 섬유, 중합체, 카본블랙 중량의 합으로 나눈 값)이다.Where ICC is the intracellular capacity (mAh / g), SC is the specific capacity (mAh / g), and CF is the relative amount of carbon fiber in the formulation (the weight of carbon fiber plus the weight of carbon fiber, polymer, carbon black) Divided by).

그러나, 전극 코팅부가 보다 많은 카본블랙을 함유할수록, 1차 사이클 효율은 보다 저하될 것이다. 1차 사이클 효율이 리튬계 전기화학적 셀의 총용량에 영향을 미치므로, 1차 사이클 효율이 높은 것이 이롭다. 1차 사이클 효율이 낮을수록, 캐소드가 초기에 리튬을 공급할 때 배터리에 첨가되어야 하는 캐소드 재료의 양은 많아진다. 1차 사이클 효율이 100 %이면, 애노드의 용량은 캐소드의 정확한 부가된 용량에 의해 균형 잡힐 수 있는데, 즉 과잉 캐소드 재료가 첨가될 필요가 없다. 1차 사이클 효율이 100 %보다 낮으면, 배터리의 양극 쪽에 과잉 캐소드 재료가 첨가되어야 한다. 후속 사이클에서, 효율은 일반적으로 100 %에 가깝다. 낮은 1차 사이클 효율은 전극 표면 상에 리튬 함유 계면이 형성되는 것과 같은 부수적인 반응이 이루어지기 때문이다. 실제로, 1차 사이클 효율은 85 % 이상이어야 한다. 대체로, 표면적이 큰 카본블랙은 표면적이 작은 카본블랙에 비해서 기준 중량당 1차 사이클 효율이 낮다. 이러한 단점은 본 발명에서 카본블랙을 덜 사용함으로써 해결된다. 카본블랙의 양이 적어질 수 있으므로, 바람직한 제제에 대한 1차 사이클 효율은 85% 이상이 될 것이다. (뒤에서 설명하는 예들은 이러한 효율이 얻어질 수 있다는 것을 보여준다.)However, the more carbon coating the electrode coating contains, the lower the first cycle efficiency will be. Since the first cycle efficiency affects the total capacity of the lithium-based electrochemical cell, it is advantageous that the first cycle efficiency is high. The lower the primary cycle efficiency, the greater the amount of cathode material that must be added to the battery when the cathode initially supplies lithium. If the primary cycle efficiency is 100%, the capacity of the anode can be balanced by the exact added capacity of the cathode, ie no excess cathode material needs to be added. If the primary cycle efficiency is lower than 100%, excess cathode material must be added to the positive side of the battery. In subsequent cycles, the efficiency is generally close to 100%. Low first cycle efficiency is due to side reactions such as the formation of a lithium containing interface on the electrode surface. In practice, the first cycle efficiency should be at least 85%. In general, carbon black having a large surface area has a lower first cycle efficiency per reference weight than carbon black having a small surface area. This disadvantage is solved by using less carbon black in the present invention. Since the amount of carbon black can be reduced, the first cycle efficiency for the preferred formulation will be at least 85%. (The examples described below show that this efficiency can be achieved.)

본 발명의 상기 특징 및 기타 상세한 사항은 첨부 도면을 참조하여 보다 구체적으로 설명될 것이며, 청구범위에서 지적될 것이다. 본 발명의 특정 실시예들은 본 발명을 설명하는 것이지만 제한하는 것은 아니다. 본 발명의 기본적인 특징은 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 다양한 실시예에서 사용될 수 있다.The above features and other details of the invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings, which will be pointed out in the claims. Certain embodiments of the present invention illustrate, but do not limit, the present invention. The basic features of the invention can be used in various embodiments without departing from the scope of the invention.

본 발명의 조성물은 탄소 섬유와, 탄소 섬유를 코팅하는 전기 전도성 입자를 포함한다.The composition of the present invention comprises carbon fibers and electrically conductive particles coating the carbon fibers.

탄소 섬유는 리튬 이온 배터리에서 애노드 커넥터를 코팅하는 데 사용되는 조성물에서 사용하기에 적합한 것이다. 한 실시예에서, 탄소 섬유는 흑연화 탄소 섬유이다. 바람직한 실시예에서, 탄소 섬유는 중간상 피치로부터 형성되는 흑연화 탄소 섬유이다. 특히 바람직한 탄소 섬유는 용매화 중간상 피치로부터 형성되는 것이다. 바람직한 탄소 섬유의 예로는 Petoca M5161(등록 상표) 탄소 섬유가 있다. 다른 적합한 탄소 섬유의 예로는 미국 특허 제5,766,523호(Conoco Inc., 1998년 6월 16일)에 설명되어 있는 것이 있는데, 그 내용은 본 명세서에 참조로서 포함된다. 제조자의 설명서에 따르면, Petoca M5161(등록 상표)은 다음과 같은 특성이 있다.Carbon fibers are suitable for use in the compositions used to coat anode connectors in lithium ion batteries. In one embodiment, the carbon fiber is graphitized carbon fiber. In a preferred embodiment, the carbon fibers are graphitized carbon fibers formed from mesophase pitch. Particularly preferred carbon fibers are those formed from solvated mesophase pitches. An example of a preferred carbon fiber is Petoca M5161 (registered trademark) carbon fiber. Examples of other suitable carbon fibers are described in US Pat. No. 5,766,523 (Conoco Inc., June 16, 1998), the contents of which are incorporated herein by reference. According to the manufacturer's instructions, the Petoca M5161 (registered trademark) has the following characteristics.

표면적 : 1.3 ㎡/gSurface Area: 1.3 ㎡ / g

일반적인 평균 섬유 직경 : 10 ㎛Typical average fiber diameter: 10 μm

일반적인 평균 섬유 길이 : 30 ㎛Typical average fiber length: 30 μm

또한, Petoca M5161 섬유는 광산란 방법에 의해 측정하였을 때 다음과 같은 평균 치수 분포를 갖는다.In addition, Petoca M5161 fibers have the following average dimensional distribution as measured by the light scattering method.

섬유의 10 %는 8.4 ㎛ 미만10% of the fiber is less than 8.4 μm

섬유의 50 %는 18 ㎛ 미만50% of the fiber is less than 18 μm

섬유의 90 %는 57 ㎛ 미만.90% of the fibers are less than 57 μm.

적합한 탄소 섬유는 평균 길이가 약 20 내지 약 70 ㎛이고, 평균 직경이 약 5 내지 약 20 ㎛이다. 탄소 섬유, 전기 전도성 입자 및 중합체 결합제를 포함하는 조성물에 있어서, 탄소 섬유의 양은 약 85 내지 약 98 중량 퍼센트이다. 바람직하게는, 존재하는 탄소 섬유는 조성물 중에서 약 90 내지 약 97 중량 퍼센트이다.Suitable carbon fibers have an average length of about 20 to about 70 μm and an average diameter of about 5 to about 20 μm. For compositions comprising carbon fibers, electrically conductive particles and polymeric binders, the amount of carbon fibers is from about 85 to about 98 weight percent. Preferably, the carbon fibers present are about 90 to about 97 weight percent in the composition.

적합한 전기 전도성 입자는 예를 들어 카본블랙, 금속 입자 및 전기 전도성 금속 산화물 입자를 포함한다. 한 실시예에서, 전기 전도성 입자는 약 40 nm 미만의 평균 입자 크기를 갖는 카본블랙이다. 바람직한 실시예에서, 전기 전도성 입자는 평균 입자 크기가 약 10 내지 20 nm이고 비표면적이 약 1500 ㎡/g 이상인 카본블랙이다. 특히 바람직한 전기 전도성 입자 재료는 Cabot 카본블랙 Black Pearls(등록 상표) 2000과 같은 표면적이 큰 재료이다. Cabot 카본블랙 Black Pearls(등록 상표) 2000은 평균 입자 크기가 12 nm이고 표면적이 1500 ㎡/g이다. 일반적으로, 조성물 내에 존재하는 전도성 입자의 양은 약 0.3 내지 약 8 중량 퍼센트이다.Suitable electrically conductive particles include, for example, carbon black, metal particles and electrically conductive metal oxide particles. In one embodiment, the electrically conductive particles are carbon blacks having an average particle size of less than about 40 nm. In a preferred embodiment, the electrically conductive particles are carbon black with an average particle size of about 10-20 nm and a specific surface area of at least about 1500 m 2 / g. Particularly preferred electrically conductive particle materials are large surface area materials such as Cabot Carbon Black Black Pearls 2000. Cabot carbon black Black Pearls 2000 has an average particle size of 12 nm and a surface area of 1500 m 2 / g. Generally, the amount of conductive particles present in the composition is about 0.3 to about 8 weight percent.

제3의 성분으로는 전극에 기계적 안정성을 부여하기 위해 탄소 섬유와 전기 전도성 입자를 서로 결합하는 데 사용되는 중합체 결합제가 있다. 조성물의 적합한 중합체 성분의 예로는 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF), 폴리이미드(PI) 및 폴리비닐리덴 디플루오라이드-헥사플루오로프로필렌(PVDF-HFP)가 있다. 바람직하게는, 중합체 성분은 예를 들어 Kureha Chemical Industry Company, Ltd., Solvay, Elf Atochem으로부터 입수 가능한 PVDF이다. 조성물 내 중합체의 양은 일반적으로 조성물 중에서 약 1 내지 약 10 중량 퍼센트이다.A third component is a polymeric binder used to bond carbon fibers and electrically conductive particles to each other to impart mechanical stability to the electrode. Examples of suitable polymer components of the composition are polyvinylidene fluoride (PVDF), polyimide (PI) and polyvinylidene difluoride-hexafluoropropylene (PVDF-HFP). Preferably, the polymer component is PVDF, available for example from Kureha Chemical Industry Company, Ltd., Solvay, Elf Atochem. The amount of polymer in the composition is generally about 1 to about 10 weight percent in the composition.

조성물을 제조하는 방법은 탄소 섬유 성분, 전기 전도성 입자 및 중합체 결합제를 용기 속에서 결합시키고 혼합하는 단계를 포함한다. 혼합 도중에 중합체를 용해시키기 위해 적합한 용매가 사용될 수 있다. 한 실시예에서, 용매는 1-메틸-2-피롤리디논(NMP)이다. 혼합은 강구(鋼球)와 같은 적합한 기계적 보조 수단에 의해 촉진될 수 있다. 성분의 혼합은 균질한 조성이 얻어질 때까지 계속된다.The method of making the composition comprises combining and mixing the carbon fiber component, the electrically conductive particles and the polymeric binder in a container. Suitable solvents can be used to dissolve the polymer during mixing. In one embodiment, the solvent is 1-methyl-2-pyrrolidinone (NMP). Mixing can be facilitated by suitable mechanical aids such as steel balls. Mixing of the components is continued until a homogeneous composition is obtained.

얻어지는 균질한 혼합물 또는 슬러리는 구리 포일과 같은 적당한 커넥터 재료에 피복된다. 일반적으로, 커넥터는 두께가 약 10 ㎛ 내지 약 25 ㎛인 구리 포일이다. 바람직한 실시예에서, 구리 포일은 두께가 약 20 ㎛이다. 슬러리는 예를 들어 두께가 약 152 ㎛ 내지 약 508 ㎛인 코팅부를 형성하도록 닥터 블레이드를 사용하여 피복될 수 있다. 바람직하게는, 두께는 약 254 ㎛이다. 다음에, 코팅된 커넥터는 약 110 ℃ 내지 약 175 ℃의 온도와 같은 적합한 온도로, 임의의 용매를 모두 증발시키는 데 충분한 시간 동안 가열된다. 한 실시예에서, 코팅된 전극은 약 20 분 동안 약 150 ℃로 가열된다. 가열 처리 후에, 전극은 일반적으로 총두께가 약 50 ㎛ 내지 약 150 ㎛가 될 것이다. 바람직한 실시예에서, 애노드는 총두께가 약 100 ㎛이다.The homogeneous mixture or slurry obtained is coated on a suitable connector material such as copper foil. Generally, the connector is a copper foil having a thickness of about 10 μm to about 25 μm. In a preferred embodiment, the copper foil is about 20 μm thick. The slurry may be coated using a doctor blade to form a coating having, for example, a thickness of about 152 μm to about 508 μm. Preferably, the thickness is about 254 μm. The coated connector is then heated to a suitable temperature, such as from about 110 ° C. to about 175 ° C., for a time sufficient to evaporate any solvent. In one embodiment, the coated electrode is heated to about 150 ° C for about 20 minutes. After the heat treatment, the electrode will generally have a total thickness of about 50 μm to about 150 μm. In a preferred embodiment, the anode has a total thickness of about 100 μm.

다음에 전극은 적당한 크기의 스트립으로 절단된다. 다음에 스트립은 적당한 압력으로 실온에서 롤 프레스 상에서 압착된다. 예를 들어, 적당한 압력은 직경이 5.08 cm(2 인치)인 롤의 경우에 약 250 kg/㎠ 내지 약 1500 kg/㎠이다. 바람직한 실시예에서, 스트립은 약 1000 kg/㎠의 겉보기 압력으로 실온에서 롤 프레스 상에서 압착된다.The electrode is then cut into strips of suitable size. The strip is then pressed onto the roll press at room temperature at the appropriate pressure. For example, suitable pressures are from about 250 kg / cm 2 to about 1500 kg / cm 2 for rolls of 5.08 cm (2 inches) in diameter. In a preferred embodiment, the strip is pressed on a roll press at room temperature at an apparent pressure of about 1000 kg / cm 2.

압착 후에, 전극은 일반적으로 두께가 약 30 내지 약 100 ㎛이다. 바람직한 실시예에서, 수집기는 압착 후에 두께가 약 80 ㎛이다.After compression, the electrodes generally have a thickness of about 30 to about 100 μm. In a preferred embodiment, the collector is about 80 μm thick after compaction.

바람직한 실시예에서, 압착된 전극은 다음에 잔여 용매 및 수분을 제거하기 위해 적당한 조건에서 건조된다. 바람직한 실시예에서, 전극은 약 80 ℃에서 약 16 시간 동안 진공 상태로 건조된다.In a preferred embodiment, the pressed electrode is then dried under suitable conditions to remove residual solvent and moisture. In a preferred embodiment, the electrode is dried in vacuo at about 80 ° C. for about 16 hours.

전극은 리튬 이온 배터리에서 음극으로서 사용될 수 있다.The electrode can be used as a negative electrode in a lithium ion battery.

이하의 예에 의해 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하겠다. 모든 부 및 퍼센트는 특별한 언급이 없는 한 중량을 기준으로 한 것이다.The present invention will be described in more detail with reference to the following examples. All parts and percentages are by weight unless otherwise indicated.

Yes

예 1Example 1

Petoca M5161(등록 상표) 탄소 섬유(활성 재료) 47 그램, Cabot 카본블랙 Black Pearls(등록 상표) 2000(전도성 첨가제) 0.5 그램, 15 중량 퍼센트 PVDF/NMP 용액 31.25 그램 및 NMP 40 그램을 50 개의 강구(φ=1/4 인치)를 사용하여 250 ㎖ 용기에서 혼합시켰다. 혼합물은 페인트 셰이킹(paint shaking)에 의해 40 분 동안 혼합되었다.Petoca M5161 (registered trademark) 47 grams of carbon fiber (active material), Cabot carbon black Black Pearls (registered trademark) 2000 (conductive additive) 0.5 grams, 15 weight percent PVDF / NMP solution 31.25 grams and NMP 40 grams 50 steel balls ( φ = 1/4 inch) in a 250 mL vessel. The mixture was mixed for 40 minutes by paint shaking.

닥터 블레이드를 사용하여, 젖은 상태에서의 두께가 250 ㎛가 되도록 슬러리를 구리 포일(두께가 약 20 ㎛임)에 피복하였다. 코팅된 전극을 150 ℃에서 20 분 동안 가열하였다. 구리 집전기를 포함하여 전극의 대체적인 두께는 100 ㎛이었다.Using a doctor blade, the slurry was coated on a copper foil (thickness about 20 μm) so that the thickness in wet state was 250 μm. The coated electrode was heated at 150 ° C. for 20 minutes. The general thickness of the electrode, including the copper current collector, was 100 μm.

전극을 잘라 3.5 x 4 ㎠ 스트립이 되도록 하였다. 이 스트립을 1000 kg/㎠의 겉보기 압력에서 실온에서 롤 프레스 상에서 압착하였다. 압착 후에 집전기를 포함하여 전극의 대체적인 두께는 80 ㎛가 되었다. 압착된 전극을 절단하여 직경이 약 0.75 ㎝인 디스크가 되도록 하였다. 디스크 전극에서 활성 재료의 중량은 15 ㎎이었다. 전극을 16 시간 동안 80 ℃에서 진공 상태로 건조시켜 건조 디스크 전극을 제조하였다.The electrode was cut out to a 3.5 x 4 cm 2 strip. This strip was pressed on a roll press at room temperature at an apparent pressure of 1000 kg / cm 2. After compression, the thickness of the electrode, including the current collector, was 80 μm. The crimped electrode was cut out to a disc of about 0.75 cm in diameter. The weight of the active material at the disk electrode was 15 mg. The dry disk electrode was prepared by drying the electrode in vacuum at 80 ° C. for 16 hours.

음극으로서 리튬 포일(Aldrich)을, 양극으로서 건조 디스크 전극을, 분리기로서 유리 섬유 디스크를, 전해질로서 EC/DMC(1:1)-LiPF6 1M(EM Industries)을 사용하여 충전식 코인 셀(일본 호젠사로부터 입수 가능한 표준 CR 2520 타입)을 제조하였다. 모든 작업은 아르곤이 충전되어 있는 글로브 박스(glove box) 속에서 물과 산소의 수준이 약 1 ppm 미만인 상태로 행하여졌다.Lithium foil (Aldrich) as cathode, dry disk electrode as anode, glass fiber disk as separator, EC / DMC (1: 1) -LiPF6 1M (EM Industries) as an electrolyte Standard CR 2520 type available from US Pat. All work was done with water and oxygen levels of less than about 1 ppm in a glove box filled with argon.

코인 셀은 0.000 내지 2.000 V의 전압 범위에서 C/5 및 C/2 전류를 사용하여재생되었다.Coin cells were regenerated using C / 5 and C / 2 currents in the voltage range of 0.000 to 2.000 V.

예 2Example 2

모든 과정은 상기 예 1과 유사하였지만, 전도성 첨가제는 표면적이 254 ㎡/g이고 입자 크기가 30 nm인 Cabot 카본블랙 Vulcan XC 72R(등록 상표)이었다.All procedures were similar to Example 1 above, but the conductive additive was Cabot carbon black Vulcan XC 72R® having a surface area of 254 m 2 / g and a particle size of 30 nm.

비교예 AComparative Example A

모든 과정은 상기 예와 유사하였지만, 전도성 첨가제는 표면적이 상대적으로 작은 재료(표면적 80 ㎡/g, 입자 크기 42 nm)인 Chevron 100 % 압착 아세틸렌 블랙 C-100(등록 상표)이었다.All procedures were similar to the above examples, but the conductive additive was a Chevron 100% pressed acetylene black C-100 (registered trademark), a material having a relatively small surface area (surface area 80 m 2 / g, particle size 42 nm).

표 1은 상기에서 설명한 탄소 첨가제를 사용하는 리튬 이온 셀의 재생 동안에 다양한 지점에서의 용량을 나타낸다. 나타내고 있는 바와 같이, 전도성 첨가제 재료로 Black Pearls(등록 상표) 2000 카본 블랙을 사용한 리튬 이온 배터리에 의해 비용량은 많은 재생 회수에 걸쳐 가장 잘 유지되었다. 또한, 표 1에서 볼 수 있듯이, Black Pearls(등록 상표) 2000 카본블랙을 사용하는 실시예는 현저히 향상된 비용량 및 속도 성능을 가졌다.Table 1 shows the capacity at various points during the regeneration of lithium ion cells using the carbon additives described above. As shown, specific capacity was best maintained over a large number of regenerations with a lithium ion battery using Black Pearls 2000 carbon black as the conductive additive material. In addition, as can be seen in Table 1, the examples using Black Pearls® 2000 carbon black had significantly improved specific capacity and speed performance.

사이클 회수Cycle count 1차Primary 10차10th 30차30th (C/2)(C/5)×100에서의 용량Capacity at (C / 2) (C / 5) x 100 비용량(mAh/g)Specific capacity (mAh / g) 예 1Black Pearls 2000(등록 상표)Example 1 Black Pearls 2000 (registered trademark) 323323 320320 316316 100100 예 2Vulcan XC 72R(등록 상표)Example 2 Vulcan XC 72R (registered trademark) 309309 298298 264264 9898 비교예 AC-100(등록 상표)Comparative Example AC-100 (registered trademark) 300300 278278 236236 8989

도 1은 비표면적이 상대적으로 넓은 카본블랙 재료를 사용하는 본 발명의 조성물에서 탄소 섬유의 주사 전자 현미경 사진이다. 도 2는 상대적으로 비표면적이작은 카본블랙을 사용하는 비교예의 조성물에서 탄소 섬유의 주사 전자 현미경 사진이다. 도 1과 도 2를 비교해보면 알 수 있듯이, 도 1의 탄소 섬유는 도 2에 도시한 탄소 섬유에 비해서 훨씬 균일하게 분포된 카본블랙의 코팅을 갖는다. 어떤 특정 이론을 고수하고자 하는 것은 아니지만, 도 1에 나타낸 카본블랙의 향상된 분포는 본 발명의 조성물을 사용하는 리튬 이온 배터리의 전기 전도성과 성능을 향상시킨다고 생각된다. 향상된 분포 및 얻어지는 향상된 성능은 표면적이 250 ㎡/g 이상이고 입자 크기가 40 nm 이하인 카본블랙 재료를 사용함으로써 얻어진 결과라고 생각된다.1 is a scanning electron micrograph of carbon fibers in a composition of the present invention using a carbon black material having a relatively large specific surface area. FIG. 2 is a scanning electron micrograph of carbon fiber in a composition of Comparative Example using relatively small specific surface area carbon black. As can be seen by comparing FIG. 1 and FIG. 2, the carbon fiber of FIG. 1 has a coating of carbon black distributed more uniformly than the carbon fiber shown in FIG. 2. While not wishing to adhere to any particular theory, it is believed that the improved distribution of carbon black shown in FIG. 1 improves the electrical conductivity and performance of lithium ion batteries using the compositions of the present invention. The improved distribution and the improved performance obtained are believed to be the result obtained by using a carbon black material having a surface area of at least 250 m 2 / g and a particle size of 40 nm or less.

예 3Example 3

용매화 중간상 피치로부터의 흑연화 탄소 섬유(Conoco Inc.)(활성 재료) 48.45 그램, Cabot 카본블랙 Black Pearls(등록 상표) 2000(전도성 첨가제) 0.3 그램, 15 중량 퍼센트 PVDF/NMP 용액 8.33 그램 및 NMP 50 그램을 50 개의 강구[φ=0.64 ㎝(1/4 인치)]를 사용하여 250 ㎖ 용기에서 혼합시켰다. 혼합물은 페인트 셰이킹(paint shaking)에 의해 40 분 동안 혼합되었다.48.45 grams of graphitized carbon fiber (Conoco Inc. (active material) from solvated mesophase pitch, 0.3 grams of Cabot carbon black Black Pearls® 2000 (conductive additive), 8.33 grams of 15 weight percent PVDF / NMP solution and NMP 50 grams were mixed in a 250 ml vessel using 50 steel balls [φ = 0.64 cm (1/4 inch)]. The mixture was mixed for 40 minutes by paint shaking.

닥터 블레이드를 사용하여, 젖은 상태에서의 두께가 250 ㎛가 되도록 슬러리를 구리 포일(두께가 약 20 ㎛임)에 피복하였다. 코팅된 전극을 130 ℃에서 30 분 동안 가열하였다. 구리 집전기를 포함하여 전극의 대체적인 두께는 100 ㎛이었다.Using a doctor blade, the slurry was coated on a copper foil (thickness about 20 μm) so that the thickness in wet state was 250 μm. The coated electrode was heated at 130 ° C. for 30 minutes. The general thickness of the electrode, including the copper current collector, was 100 μm.

전극을 잘라 3.5 x 4 ㎠ 스트립이 되도록 하였다. 이 스트립을 1000 kg/㎠의 겉보기 압력으로 실온에서 롤 프레스 상에서 압착하였다. 압착 후에 집전기를 포함하여 전극의 대체적인 두께는 80 ㎛가 되었다. 압착된 전극을 절단하여 직경이 약0.75 ㎝인 디스크가 되도록 하였다. 디스크 전극에서 대체적인 활성 재료의 중량은 15 ㎎이었다. 전극을 16 시간 동안 80 ℃에서 진공 상태로 건조시켰다.The electrode was cut out to a 3.5 x 4 cm 2 strip. The strip was pressed on a roll press at room temperature with an apparent pressure of 1000 kg / cm 2. After compression, the thickness of the electrode, including the current collector, was 80 μm. The crimped electrode was cut out to a disc of about 0.75 cm in diameter. The weight of the alternative active material at the disc electrode was 15 mg. The electrode was dried in vacuo at 80 ° C. for 16 h.

음극으로서 리튬 포일(Aldrich)을, 양극으로서 건조 디스크 전극을, 분리기로서 유리 섬유 디스크를, 전해질로서 EC/DMC(1:1)-LiPF6 1M(EM Industries)을 사용하여 코인 셀(CR 2520 타입)을 제조하였다. 모든 작업은 아르곤이 충전되어 있는 글로브 박스 속에서 물과 산소의 수준이 약 1 ppm 미만인 상태로 행하여졌다.Coin cell (type CR 2520) using lithium foil (Aldrich) as cathode, dry disk electrode as anode, glass fiber disk as separator, EC / DMC (1: 1) -LiPF6 1M (EM Industries) as electrolyte Was prepared. All work was done with water and oxygen levels below about 1 ppm in an argon filled glove box.

코인 셀은 0.000 내지 2.000 V의 전압 범위에서 C/5 및 C/2 전류를 사용하여 재생되었다.Coin cells were regenerated using C / 5 and C / 2 currents in the voltage range of 0.000 to 2.000 V.

비교예 BComparative Example B

용매화 중간상 피치로부터의 흑연화 탄소 섬유(Conoco Inc.)(활성 재료) 45.75 그램, Chevron C-100(등록 상표) 아세틸렌 블랙(전도성 첨가제) 2.23 그램, 15 중량 퍼센트 PVDF/NMP 용액 13.33 그램 및 NMP 75 그램을 50 개의 강구[φ=0.64 ㎝(1/4 인치)]를 사용하여 250 ㎖ 용기에서 혼합시켰다. 혼합물은 페인트 셰이킹(paint shaking)에 의해 40 분 동안 혼합되었다. 다른 모든 절차는 상기 예에서와 동일하다.45.75 grams of graphitized carbon fiber (Conoco Inc. (active material) from solvated mesophase pitch, 2.23 grams of Chevron C-100® acetylene black (conductive additive), 13.33 grams of 15 weight percent PVDF / NMP solution and NMP 75 grams were mixed in a 250 ml vessel using 50 steel balls [φ = 0.64 cm (1/4 inch)]. The mixture was mixed for 40 minutes by paint shaking. All other procedures are the same as in the above example.

표 2는 예 3 및 비교예 B의 재료 및 성능 특성을 요약하여 보여주고 있다.Table 2 summarizes the material and performance characteristics of Example 3 and Comparative Example B.

예 3Example 3 비교예 BComparative Example B 제제Formulation 활성 재료Active material Conoco 탄소 섬유 990585Conoco Carbon Fiber 990585 Conoco 탄소 섬유 990585Conoco Carbon Fiber 990585 전도성 첨가제Conductive additive Black Pearls(등록 상표) 2000 카본블랙Black Pearls (registered trademark) 2000 carbon black C-100(등록상표) 아세틸렌 블랙C-100 (registered trademark) acetylene black 중량비활성 재료 : 전도성 재료 : PVDF 결합제Inactive material: conductive material: PVDF binder 96.9 : 0.6 : 2.596.9: 0.6: 2.5 91.5 : 4.5 : 491.5: 4.5: 4 1차 사이클 셀내 용량(mAh/g)Primary Cycle Cell Capacity (mAh / g) 303303 280280 1차 사이클 쿨롬 효율(%)First Cycle Coulomb Efficiency (%) 9090 9090 18차 사이클 셀내 용량(mAh/g)18th cycle cell capacity (mAh / g) 294294 284284 36차 사이클 셀내 용량(mAh/g)36th cycle cell capacity (mAh / g) 292292 283283

표 2를 참조하면, 각각의 시료에 대해 최적의 제제가 사용되었다. 대체적으로, 쿨롬 효과와 용량 사이에 상호 균형이 요구된다. 그러나, 표 2는 본원 발명을 사용하여 제공되는 셀이 보다 높은 셀내 용량을 달성하면서, 종래 기술에서와 동일한 쿨롬 효율을 가질 수 있다는 것을 보여준다. 표 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명을 사용하여 제조된 배터리는 보다 높은 총용량을 갖게 된다.Referring to Table 2, the optimal formulation was used for each sample. In general, a mutual balance between the coulomb effect and the dose is required. However, Table 2 shows that cells provided using the present invention can have the same coulomb efficiency as in the prior art, while achieving higher intracell capacity. As shown in Table 2, batteries made using the present invention have a higher total capacity.

예 3Example 3

가속 속도 열량 측정(ARC)에 의한 안정성 검사Stability test by Accelerated Rate Calorimetry (ARC)

발열 반응의 시작 온도는 리튬계 배터리 시스템에서 안전성의 척도이다. 발열 반응이 시작되면, 반응열에 의해서 온도가 증가하게 되고 "자기 가열 속도"라고 정의되는 속도에서 증가한다. 자기 가열 속도가 클수록, 온도는 빠르게 증가하게 된다. 비제어 상태에서 진행되는 발열 반응은 "열폭주(thermal runaway)" 또는 "자체 촉매(autocatalytic)"라 불리는 경우가 있다. 배터리 제조자에게, 열폭주는 중요한 사항(특히 저온에서 중요함)인데, 이는 배터리가 배터리 전원식 설비의 사용자의 손에서 실제로 폭발할 수 있기 때문이다. 안전을 이유로 해서, 시작 온도가가능한 한 높고 자기 가열 속도가 가능한 한 낮은 것이 유리하다.The onset temperature of the exothermic reaction is a measure of safety in lithium-based battery systems. When the exothermic reaction begins, the temperature increases with the heat of reaction and increases at a rate defined as "self heating rate". The higher the magnetic heating rate, the faster the temperature increases. Exothermic reactions that proceed in an uncontrolled state are sometimes referred to as "thermal runaway" or "autocatalytic". For battery manufacturers, thermal runaway is important (especially at low temperatures) because the battery can actually explode in the hands of the user of the battery-powered facility. For safety reasons, it is advantageous for the starting temperature to be as high as possible and the self heating rate as low as possible.

이러한 현상을 연구하기 위해서, 탄소 섬유 분말(용매화 중간상 탄소 섬유) 0.5 그램, Black Pearls(등록 상표) 2000 분말 0.5 그램 및 PC-LiPF61M 전해질 1.0 그램을 티타늄 시료 용기에 담았다. 산소 및 수분이 1 ppm 미만인 상태로 아르곤 충전된 글로브 박스에서 담았다. 다음에 충전된 티타늄 용기를 아르곤 분위기 하에서 ARC(등록 상표) 2000 가속 속도 열량계(Arthur D. Little)상에 올려놓았다. 50 ℃에서 시작하여 350 ℃에서 종료된 실험 동안에 발열 경과를 기록하였다. 사용된 가열 속도는 5 ℃/분이었고, 각 단계에 대한 대기 시간은 17 분이었다. 실험으로부터 유도된 발열 반응의 시작 온도 및 최대 자기 가열 속도는 아래의 표 3에 나타내었다.To study this phenomenon, 0.5 grams of carbon fiber powder (solvated mesophase carbon fiber), 0.5 grams of Black Pearls® 2000 powder and 1.0 grams of PC-LiPF 6 1M electrolyte were placed in a titanium sample container. Stored in an argon filled glove box with less than 1 ppm oxygen and moisture. The filled titanium vessel was then placed on an ARC 2000 Acceleration Rate Calorimeter (Arthur D. Little) under argon atmosphere. The exotherm was recorded during the experiment starting at 50 ° C and ending at 350 ° C. The heating rate used was 5 ° C./min and the waiting time for each step was 17 min. The starting temperature and maximum magnetic heating rate of the exothermic reaction derived from the experiment are shown in Table 3 below.

비교를 위해서, Black Pearls(등록 상표) 2000 분말 대신에 C-100(등록 상표) 분말 0.5 그램을 사용하여 다른 실험을 행하였다. 다른 모든 실험 조건은 상기 예에서와 같다. 아래의 표에 나타낸 바와 같이, Black Pearls(등록 상표) 2000 분말을 사용한 실험은 시작 온도가 보다 높았고, 따라서 리튬 배터리 시스템에 대한 더 안전한 재료인 것으로 생각된다.For comparison, another experiment was conducted using 0.5 grams of C-100® powder instead of Black Pearls® 2000 powder. All other experimental conditions are as in the above examples. As shown in the table below, experiments with Black Pearls® 2000 powder had a higher starting temperature and are therefore considered to be a safer material for lithium battery systems.

시작 온도Starting temperature 최대 자기 가열 속도(℃/분)Magnetic heating rate (° C / min) Black Pearls(등록상표) 2000 분말Black Pearls® 2000 Powder 170170 5454 C-100(등록상표) 분말C-100 (registered trademark) powder 135135 1010

본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자들은, 일상적인 정도에 불과한 실험을 사용하여, 본 명세서에서 구체적으로 설명하고 있는 본 발명의 구체적인 실시예에 대한 많은 균등물을 인식하고 확인할 수 있을 것이다. 이러한 균등물들은 모두 본원 청구범위의 범주에 속하는 것이다.Those skilled in the art to which the present invention pertains will be able to recognize and identify many equivalents to the specific embodiments of the invention specifically described herein, using experiments that are routine. . All such equivalents are within the scope of the claims.

Claims (23)

a) 탄소 섬유와,a) with carbon fiber, b) 상기 탄소 섬유를 코팅하는 전기 전도성 입자b) electrically conductive particles coating the carbon fiber 를 포함하며,Including; 상기 전기 전도성 입자는 평균 입자 크기가 약 40 nm 미만인 것인 전극 조성물.Wherein the electrically conductive particles have an average particle size of less than about 40 nm. 제1항에 있어서, 상기 탄소 섬유는 흑연 섬유인 것인 조성물.The composition of claim 1, wherein the carbon fibers are graphite fibers. 제1항에 있어서, 상기 전기 전도성 입자의 평균 입자 크기는 약 30 nm인 것인 조성물.The composition of claim 1, wherein the average particle size of the electrically conductive particles is about 30 nm. 제1항에 있어서, 상기 전기 전도성 입자의 비표면적은 약 1,500 ㎡/g을 초과하는 것인 조성물.The composition of claim 1, wherein the specific surface area of the electrically conductive particles is greater than about 1,500 m 2 / g. 제1항에 있어서, 상기 전기 전도성 입자의 비표면적은 약 1,200 ㎡/g 내지 약 1,500 ㎡/g인 것인 조성물.The composition of claim 1, wherein the specific surface area of the electrically conductive particles is about 1,200 m 2 / g to about 1,500 m 2 / g. 제1항에 있어서, 상기 전기 전도성 입자의 비표면적은 약 800 ㎡/g 내지 약1,500 ㎡/g인 것인 조성물.The composition of claim 1, wherein the specific surface area of the electrically conductive particles is about 800 m 2 / g to about 1,500 m 2 / g. 제1항에 있어서, 상기 전기 전도성 입자의 비표면적은 약 250 ㎡/g 내지 약 1,500 ㎡/g인 것인 조성물.The composition of claim 1, wherein the specific surface area of the electrically conductive particles is about 250 m 2 / g to about 1,500 m 2 / g. 제1항에 있어서, 상기 전기 전도성 입자는 카본블랙을 포함하는 것인 조성물.The composition of claim 1, wherein the electrically conductive particles comprise carbon black. 제1항에 있어서, 상기 전기 전도성 입자는 금속 입자를 포함하는 것인 조성물.The composition of claim 1, wherein the electrically conductive particles comprise metal particles. 제1항에 있어서, 상기 전기 전도성 입자는 금속 산화물 입자를 포함하는 것인 조성물.The composition of claim 1, wherein the electrically conductive particles comprise metal oxide particles. 제1항에 있어서, 상기 전기 전도성 입자는 상기 조성물 중에서 약 0.5 중량 퍼센트 내지 약 10 중량 퍼센트의 양으로 존재하는 것인 조성물.The composition of claim 1, wherein the electrically conductive particles are present in the composition in an amount of about 0.5 weight percent to about 10 weight percent. 제11항에 있어서, 상기 탄소 섬유는 상기 조성물 중에서 약 85 중량 퍼센트 내지 약 96 중량 퍼센트의 양으로 존재하는 것인 조성물.The composition of claim 11, wherein the carbon fiber is present in the composition in an amount of about 85 weight percent to about 96 weight percent. 제12항에 있어서, 중합체 성분을 더 포함하는 것인 조성물.The composition of claim 12 further comprising a polymer component. 제13항에 있어서, 상기 중합체 성분은 상기 조성물 중에서 약 1 중량 퍼센트 내지 약 10 중량 퍼센트의 양으로 존재하는 것인 조성물.The composition of claim 13, wherein the polymer component is present in the composition in an amount from about 1 weight percent to about 10 weight percent. 제13항에 있어서, 상기 중합체 성분은 폴리비닐리덴 디플루오라이드를 포함하는 것인 조성물.The composition of claim 13, wherein the polymer component comprises polyvinylidene difluoride. 제13항에 있어서, 상기 중합체 성분은 폴리이미드를 포함하는 것인 조성물.The composition of claim 13, wherein the polymer component comprises a polyimide. 제13항에 있어서, 상기 중합체 성분은 폴리비닐리덴 디플루오라이드-헥사플루오로프로필렌을 포함하는 것인 조성물.The composition of claim 13, wherein the polymer component comprises polyvinylidene difluoride-hexafluoropropylene. 탄소 섬유 및 전기 전도성 입자의 조성물을 포함하는 애노드를 구비하는 리튬계 배터리에서, 전기 전도성 입자의 평균 입자 크기가 약 40 nm 미만인 전극 조성물.In a lithium based battery having an anode comprising a composition of carbon fiber and electrically conductive particles, the electrode composition having an average particle size of the electrically conductive particles is less than about 40 nm. 제18항에 있어서, 상기 전기 전도성 입자의 비표면적은 약 1,500 ㎡/g을 초과하는 것인 조성물.The composition of claim 18, wherein the specific surface area of the electrically conductive particles is greater than about 1,500 m 2 / g. 제18항에 있어서, 상기 전기 전도성 입자의 비표면적은 약 250 ㎡/g 내지 약 1500 ㎡/g인 것인 조성물.The composition of claim 18, wherein the specific surface area of the electrically conductive particles is about 250 m 2 / g to about 1500 m 2 / g. 탄소 섬유와 전기 전도성 입자로 이루어진 조성물을 포함하는 애노드로서,An anode comprising a composition consisting of carbon fibers and electrically conductive particles, 전기 전도성 입자의 평균 입자 크기가 약 40 nm 미만인 애노드.An anode having an average particle size of the electrically conductive particles of less than about 40 nm. 제21항에 있어서, 상기 전기 전도성 입자의 비표면적은 약 1,500 ㎡/g을 초과하는 것인 조성물.The composition of claim 21, wherein the specific surface area of the electrically conductive particles is greater than about 1,500 m 2 / g. 제21항에 있어서, 상기 전기 전도성 입자의 비표면적은 약 250 ㎡/g 내지 약 1500 ㎡/g인 것인 조성물.The composition of claim 21, wherein the specific surface area of the electrically conductive particles is about 250 m 2 / g to about 1500 m 2 / g.
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