KR20020067676A - 다층 전극 구조체, 이를 이용한 전지 및 전기 2중층커패시터와 이들의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 집전재에 접하여 배치된 제 1 전극층과 제 1 전극층 위에 배치된 제 2 전극층은 상이한 물질 조성 또는 상이한 배합비로 하는 다층 전극 구조체, 이 다층 전극 구조체를 사용한 전지 및 전기 2중층 커패시터를 제공하는 것이다. 본 발명에 의하면, 부착성이 좋고 저항이 낮은 다층 전극 구조체, 전지 및 전기 2중층 커패시터를 얻을 수 있다.
Description
본 발명은 다층 전극 구조체, 이를 이용한 전지 및 전기 2중층 커패시터의 제조에 관한 것이다.
종래, 전극 구조체를 제조할 경우, 전극 재료, 분말 형상 도전 물질, 바인더 및 용제를 함유하는 혼합물을 집전재 면에 도포하고, 1층의 전극층을 부착시켜 전극 구조체를 제조하고 있다.
(a) 본 발명은 다층의 전극층을 갖는 다층 전극 구조체를 제조하는 것을 목적으로 한다.
(b) 또한, 본 발명은 부착성이 좋은 다층 전극 구조체를 얻는 것을 목적으로 한다.
(c) 또한, 본 발명은 저항이 낮은 다층 전극 구조체를 얻는 것을 목적으로 한다.
(d) 또한, 본 발명은 부착성이 좋고 저항이 낮은 다층 전극 구조체를 구비한 전지나 전기 2중층 커패시터를 얻는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 적어도 고분자 물질로 이루어진 바인더와 전극 재료를 함유하는 전극층을 집전재 위에 다층으로 적층한 다층 전극 구조체로서, 집전재에 접하여 배치된 제 1 전극층과 제 1 전극층 위에 배치된 제 2 전극층은 상이한 물질 조성 또는 상이한 배합비로 하는 것을 특징으로 하는 다층 전극 구조체,
적어도 고분자 물질로 이루어진 바인더와 전극 재료를 함유하는 전극층을 집전재 위에 다층으로 적층한 다층 전극 구조체로서, 집전재에 접하여 배치된 제 1 전극층의 바인더는 제 1 전극층 위에 배치된 제 2 전극층에 비해 접착력이 강한 것을 특징으로 하는 다층 전극 구조체,
적어도 고분자 물질로 이루어진 바인더, 전극 재료 및 분말 형상 도전 물질을 함유하는 전극층을 집전재 위에 다층으로 적층한 다층 전극 구조체로서, 집전재에 접하여 배치된 제 1 전극층은 제 1 전극층 위에 배치된 제 2 전극층에 비해 도전율이 높은 것을 특징으로 하는 다층 전극 구조체,
상기 다층 전극 구조체에 있어서, 적어도 1층의 전극층의 전극 재료는 이온 도전성 폴리머로 피착하는 것을 특징으로 하는 다층 전극 구조체,
상기 다층 전극 구조체에 있어서, 제 1 전극층 이외의 적어도 1층의 전극층의 고분자 바인더는 피블리화(fibrillation)되기 쉬운 바인더 폴리머를 사용하는 것을 특징으로 하는 다층 전극 구조체,
적어도 고분자 물질로 이루어진 바인더, 전극 재료 및 분말 형상 도전 물질을 함유하는 전극층을 집전재 위에 다층으로 적층한 다층 전극 구조체를 전극으로 하고, 전극 사이에 전해질을 배치한 전지로서, 집전재에 접하여 배치된 제 1 전극층은 제 1 전극층 위에 배치된 제 2 전극층에 비해, 바인더의 접착력이 강하고 도전율이 높은 것을 특징으로 하는 전지,
전지로서, 전해질과 동일 또는 친화성이 높은 바인더를 전해질과 접한 전극층에 사용하는 것을 특징으로 하는 전지,
적어도 고분자 물질로 이루어진 바인더, 전극 재료, 분말 형상 도전 물질을 함유하는 전극층을 집전재 위에 다층으로 적층한 다층 전극 구조체를 전극으로 하고, 전극 사이에 전해질을 배치한 전기 2중층 커패시터로서, 집전재에 접하여 배치된 제 1 전극층은 제 1 전극층 위에 배치된 제 2 전극층에 비해, 바인더의 접착력이 강하고 도전율이 높은 것을 특징으로 하는 전기 2중층 커패시터,
전기 2중층 커패시터로서, 전해질과 동일 또는 친화성이 높은 바인더를 전해질과 인접한 전극층에 사용하는 것을 특징으로 하는 전기 2중층 커패시터,
적어도 고분자 물질로 이루어진 바인더와 전극 재료를 함유하는 전극층을 집전재 위에 다층으로 적층한 다층 전극 구조체의 제조 방법으로서, 고분자 바인더, 전극 물질 및 용제를 함유하는 혼합물을 집전재에 도포하고 건조시켜 제 1 전극층을 형성하고, 고분자 바인더, 전극 물질 및 용제를 함유하는 혼합물을 제 1 전극층 위에 도포하고 건조시켜 제 2 전극층을 형성하여 다층으로 전극층을 적층하며, 제 1 전극층의 결합력이 제 2 전극층의 결합력보다 강하게 되도록 고분자 바인더를 혼합하는 특징으로 하는 다층 전극 구조체의 제조 방법,
적어도 고분자 물질로 이루어진 바인더, 전극 재료 및 분말 형상 도전 물질을 함유하는 전극층을 집전재 위에 다층으로 적층한 다층 전극 구조체의 제조 방법으로서, 고분자 바인더, 전극 물질, 용제 및 분말 형상 도전 물질을 함유하는 혼합물을 집전재에 도포하고 건조시켜 제 1 전극층을 형성하고, 고분자 바인더, 전극물질, 용제 및 분말 형상 도전 물질을 함유하는 혼합물을 제 1 전극층에 도포하고 건조시켜 제 2 전극층을 형성하여 다층으로 전극층을 적층하며, 제 1 전극층의 도전율이 제 2 전극층의 도전율보다 높은 도전율이 되도록 분말 형상 도전 물질을 혼합하는 것을 특징으로 하는 다층 전극 구조체의 제조 방법,
다층 전극 구조체의 제조 방법으로서, 제 2 전극층의 고분자 바인더보다 결합력이 강하게 되도록 고분자 바인더, 전극 물질 및 용제를 혼합한 혼합물을 제 2 전극층 위에 도포하고 건조시켜 제 3 전극층을 제조하여 다층으로 전극층을 적층하는 것을 특징으로 하는 다층 전극 구조체의 제조 방법,
상기 다층 전극 구조체의 제조 방법에 있어서, 적어도 1층의 전극층의 전극 재료는 이온 도전성 폴리머로 피착하는 것을 특징으로 하는 다층 전극 구조체의 제조 방법,
상기 다층 전극 구조체의 제조 방법으로서, 제 1 전극층 이외의 적어도 1층의 전극층의 고분자 바인더는 피블리화되기 쉬운 바인더 폴리머를 사용하는 것을 특징으로 하는 다층 전극 구조체의 제조 방법,
다층 전극 구조체의 제조 방법으로서, 제 1 전극층의 분말 형상 도전 물질은 지지 전해염을 함유하는 것을 특징으로 하는 다층 전극 구조체의 제조 방법,
적어도 고분자 물질로 이루어진 바인더, 전극 재료 및 분말 형상 도전 물질을 함유하는 전극층을 집전재 위에 다층으로 적층한 다층 전극 구조체를 전극으로 하고, 전극 사이에 전해질을 배치한 전지의 제조 방법으로서, 고분자 바인더, 전극 물질, 용제 및 분말 형상 도전 물질을 함유하는 혼합물을 집전재에 도포하고 건조시켜 제 1 전극층을 형성하고, 고분자 바인더, 전극 물질, 용제 및 분말 형상 도전 물질을 함유하는 혼합물을 제 1 전극층 위에 도포하고 건조시켜 제 2 전극층을 형성하여 다층으로 전극층을 적층하며, 제 1 전극층의 결합력이 제 2 전극층의 결합력보다 강하게 되도록 고분자 바인더를 혼합하고, 또한 제 1 전극층의 도전율이 제 2 전극층의 도전율보다 높은 도전율이 되도록 분말 형상 도전 물질을 혼합하는 것을 특징으로 하는 전지의 제조 방법, 또는
적어도 고분자 물질로 이루어진 바인더, 전극 재료 및 분말 형상 도전 물질을 함유하는 전극층을 집전재 위에 다층으로 적층한 다층 전극 구조체를 전극으로 하고, 전극 사이에 전해질을 배치한 전기 2중층 커패시터의 제조 방법으로서, 고분자 바인더, 전극 물질, 용제 및 분말 형상 도전 물질을 함유하는 혼합물을 집전재에 도포하고 건조시켜 제 1 전극층을 형성하고, 고분자 바인더, 전극 물질, 용제 및 분말 형상 도전 물질을 함유하는 혼합물을 제 1 전극층 위에 도포하고 건조시켜 제 2 전극층을 형성하여 다층으로 전극층을 적층하며, 제 1 전극층의 결합력이 제 2 전극층의 결합력보다 강하게 되도록 고분자 바인더를 혼합하고, 또한 제 1 전극층의 도전율이 제 2 전극층의 도전율보다 높은 도전율이 되도록 분말 형상 도전 물질을 혼합하는 것을 특징으로 하는 전기 2중층 커패시터의 제조 방법에 있다.
도 1은 각종의 다층 전극 구조체의 구조를 보여주는 도면.
도 2는 다른 다층 전극 구조체의 구조를 보여주는 도면.
도 3은 전극 구조체의 제조의 개요도.
도 4는 열풍 가열 장치의 개요도.
도 5는 적외선 조사 장치의 개요도.
도 6은 열풍과 적외선에 의한 혼합물의 건조의 설명도.
도 7은 전지의 구조를 보여주는 도면.
도 8은 전기 2중층 커패시터의 구조를 보여주는 도면.
도 9는 박리 강도의 레벨을 보여주는 도면.
도 10은 이온 도전성 폴리머를 피착하는 설명도.
도 11은 가압 접동(摺動) 혼련 장치의 설명도.
도 12는 밀착 장치의 설명도.
(도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명)
212 : 덮개231 : 부 모터
32 : 바인더가 혼합된 용제44 : 고정재
이하, 도면을 이용하여 본 발명의 실시예를 설명한다.
(a) 다층 전극 구조체
다층 전극 구조체는 전해질을 전극 사이에 개재시킨 전기 부품의 전극에 사용하는 것이다. 전기 부품이 전지인 경우, 다층 전극 구조체는 전해질의 이온과의 사이에서 전기를 수수할 수 있는 것이다. 전기 부품이 전기 2중층 커패시터인 경우, 다층 전극 구조체는 표면적이 큰 고표면적 재료와 전해질 사이에서 전기 2중층을 형성하는 것이다.
도 1에 몇 가지의 다층 전극 구조체의 예를 나타낸다. 도 1의 (A)는 전지의 정전극으로 사용하는 것이고, 집전재(13) 면에 전극 재료(11)인 분말 형상 전극 활성 물질, 분말 형상 도전 물질(14) 및 바인더(즉, 접착제, 결착제:17)로 이루어진 전극층(18)이 부착된 전극 구조물(1)이다. 전극층(18)은 다층으로 되고, 도면에 있어서는 제 1 전극층(181)과 제 2 전극층(182)으로 이루어지며, 제 1 전극층(181)은 제 2 전극층(182)보다 분말 형상 도전 물질(14)과 바인더(17)의 농도를 높게 한다. 분말 형상 전극 활성 물질로서, 예를 들어 LiCoO2가 사용된다. 도 1의 (B)는 도 1의 (A)의 전극 재료(11)를 이온 도전성 폴리머(12)로 피착한 것이다. 이온 도전성 폴리머(12)는 바인더의 기능도 갖고 있지만, 제 1 전극층(181)에는 접착성을 높이기 위해 바인더(17)를 혼합한다. 제 1 전극층(181)은 제 2 전극층(182)보다 분말 형상 도전 물질(14)의 농도를 높게 한다. 도 1의 (C)는 전지의 부전극으로 사용하는 것이고, 집전재(13) 면에 전극 재료(11)인 분말 형상 전극 활성 물질과 바인더(17)로 이루어진 전극층(18)이 부착된 전극 구조물(1)이다. 분말 형상 전극 활성 물질로서 예를 들어, 흑연 분말이 사용된다. 제 1 전극층(181)은 제 2 전극층(182)보다 바인더(17)의 농도를 높게 한다. 도 1의 (D)는 도 1의 (C)의 전극 재료를 이온 도전성폴리머(12)로 피착한 것이다. 이온 도전성 폴리머(12)는 바인더의 기능도 갖고 있지만, 제 1 전극층(181)에는 접착성을 높이기 위해 바인더(17)를 혼합한다. 도 1의 (E)는 전기 2중층 커패시터의 전극으로 사용하는 것이고, 집전재(13) 면에 전극 재료(11)인 고표면적 재료와 바인더(17)로 이루어진 전극층(18)이 부착된 전극 구조물(1)이다. 고표면적 재료로서, 예를 들어 활성 탄소가 사용된다. 제 1 전극층(181)은 제 2 전극층(182)보다 바인더(17)의 농도를 높게 한다. 도 1의 (F)는 도 1의 (E)의 분말 형상 활성탄을 이온 도전성 폴리머(12)로 피착한 것이다. 이온 도전성 폴리머(12)는 바인더의 기능도 갖고 있지만, 제 1 전극층(181)에는 접착성을 높이기 위해 바인더(17)를 혼합한다. 또한, 이온 도전성 폴리머로 피착한 전극 재료는 나중에 상세하게 설명한다.
(b) 다층 전극
다층 전극은 특성을 상이하게 하여 복수층을 중합시킨 것이다. 특성을 상이하게 하는 방법은 여러 가지가 있고 도 1의 (A) 내지 (F) 이외에 배합되는 물질의 배합비나 종류를 변화하여 행한다.
도 2의 (A) 및 (B)는 전극 재료로서 분말 형상 전극 활성 물질을 사용하고, 분말 형상 전극 활성 물질을 이온 도전성 폴리머(12)로 피착한 것과 피착하지 않은 것을 제 1 전극층과 제 2 전극층에 이용한 예이다. 도 2의 (C) 및 (D)는 전극 재료로서 활성탄을 사용하고, 활성탄을 이온 도전성 폴리머(12)로 피착한 것과 피착하지 않은 것을 제 1 전극층과 제 2 전극층에 이용한 예이다.
또한, 제 2 전극층에 바인더로서 피블리화되기 쉬운 바인더 폴리머를 사용하면, 바인더의 양이 적게 되어 전극 재료나 분말 형상 도전 물질을 결합할 수 있다. 단, 피블리화되기 쉬운 바인더 폴리머는 집전재에는 결합력이 약하기 때문에 제 1 전극층 이외에 사용한다.
또한, 전극층에 지지 전해염을 함유시키면, Li 이온 밀도가 높게 되어, Li 이온의 전달 속도가 빠르게 된다. 특히, 제 1 전극층에 함유시키면, 제 1 전극층의 Li 이온의 이동이 제 2 전극층으로 용이하게 전달된다.
또한, 다층 전극 구조체를 전지나 전기 2중층 커패시터 등에 사용할 때, 전해질에 접한 전극층에는 이 전해질과 동일한 폴리머 또는 친화성이 높은 바인더 폴리머를 사용하면 된다. 예를 들면, 제 2 전극층 위에 제 3 전극층을 배치하고, 제 3 전극층에 전해질과 동일한 폴리머 또는 친화성이 높은 바인더 폴리머를 사용하면 된다.
또한, 집전재에 강고하게 접착되는 바인더 폴리머를 사용하거나, 각 층마다 분말 형상 도전성 물질의 종류를 변화하거나, 분말 형상 전극 활성 물질의 평균 입자 지름을 변화하거나, 이온 도전성의 바인더 폴리머를 사용하거나, 전해질로서 이용되는 이온 도전성 폴리머를 사용하여, 여러 가지 방법으로 다층의 특성을 변화할 수 있다.
(c) 다층 전극 구조체의 제조 방법
도 3은 다층 전극 구조체의 제조 방법의 예를 나타낸 것이다. 다층 전극 구조체(1)는 전극 재료(11), 분말 형상 도전 물질(14), 바인더(17) 및 용제(19)를 혼합기(3)에서 혼합하고 슬러리화하여 혼합물(31)로 한다. 혼합물(31)은 집전재(13)의 표면에 얇게 도포된다. 도포하는 수단은 닥터 나이프 애플리케이터 등이 있다. 도포된 혼합물로부터 용제를 증발시켜 건조시키고, 제 1 전극층(181)으로서 집전재(13)에 부착시켜 제조한다. 여기서, 용제를 증발시키고 건조시킬 때, 열풍 가열 장치 또는 적외선 조사 장치에 의해 집전재 위의 혼합물(31)에 열풍이나 적외선을 조사하여 행한다. 다음에, 제 1 전극층(181) 위에 제 2 전극층(182)을 마찬가지로 하여 형성한다. 또한, 제 2 전극층을 형성하는 경우, 제 1 전극층의 건조 처리 전에 행하여도 무방하다.
열풍 가열 장치(6)는 예를 들어, 도 4에 나타낸 바와 같이 집전재(13)에 도포된 전극층(18)으로 이루어진 전극 구조체를 컨베어(63)에 의해 하우징(62)내로 이동시키고, 열풍 취출구(61)로부터 전극층(18)으로 향하여 열풍(65)을 분사하여, 전극층(18)에 함유된 용제를 증발시킨다. 열풍은 용제를 하우징의 출구(64)를 통해 외부로 이송된다.
적외선 조사 장치(5)는 예를 들어 도 5에 나타낸 바와 같이 집전재(13)에 도포된 전극층(18)을 컨베어(58)로 하우징(54)내로 이동시키고, 적외선 발생기(51)에서 발생된 적외선(52)을 조사한다. 하우징(54)과 적외선 발생기(51) 사이에 적외선을 투과하는 적외선 투과 격벽(53)을 배치한다. 또한, 적외선 투과 격벽(53)은 증발된 기체의 종류나 농도 등에 의해, 적외선 발생기(51)에 문제가 생기지 않는 경우 등에서는 배치하지 않는다. 전극층(18)으로부터 증발된 용제(19)는 적외선 투과 격벽(53)에 의해 적외선 발생기(51)와는 차단된다. 하우징(54)내에 충만된 용제(19)는 농도가 높게 되면, 농도 평형에 도달되어 증발이 제한되기 때문에,팬(56)에 의해 하우징(54)내로부터 용제 회수기(55)로 흡인되어 회수된다. 그 때, 하우징(54)내의 기압이 외부 기압과 조화되기 위해 외기(57)가 하우징(54)내로 공급되지만, 이 외기(57)는 송풍에 의해 용제(19)를 증발시키기 위한 것은 아니고, 용제의 농도 평형을 혼란시킬 정도가 무방하고, 유속은 하우징(54)의 크기에도 의존하지만 예를 들어 0.5m/분 이하가 무방하다. 또한, 전극층(18)이 집전재(13)의 양면에 도포된 경우, 적외선은 전극 구조체(1)의 양면으로부터 조사하면 된다.
적외선은 가시광에 근접한 근적외선부터 중적외선, 더욱이 전파에 근접한 원적외선까지 포함하지만, 혼합물을 공기로부터의 열 전달로 가열하는 것이 아니라, 공기를 거의 개입하지 않고 원격으로 혼합물을 가열할 수 있으면, 어떠한 적외선을 사용하여도 무방하다. 원적외선은 근적외선보다도 혼합물의 내부로 투과하는 율이 높기 때문에, 내부를 가열할 수 있다.
용제(19)를 증발시키고 혼합물(31)을 건조시키는 수단으로서 적외선을 사용하면, 혼합물(31)이 건조되어 만들어진 전극층(18)이 집전재(11)에 잘 부착되고, 더욱이 전극층(18)의 저항이 낮게 되었다. 도 6은 집전재(12)에 피착한 혼합물의 용제(19)를 증발시켰을 때의 혼합물(31)내의 상태를 강조하여 나타낸 것이다.
도 6의 (A)의 경우, 용제 증발의 매카니즘은 이하와 같을 것이다. 우선, 열풍(65)을 혼합물 표면에 분사시키면, 혼합물(31)의 표면 부근이 열풍으로 급속히 따뜻하게 되고, 표면 부근의 용제가 활발하게 증발됨과 동시에 열풍(65)에 의해 제거된다. 이것에 의해, 표면 부근의 용제가 급격히 증발되고, 이것을 보충하기 위해 혼합물 내부나 집전극 부근의 용제가 표면 부근으로 이동한다. 그 때, 용제에 혼합된 바인더나 분말 형상 도전 물질이 용제와 함께 혼합물(31)의 표면 부근으로 이동하게 된다. 그 결과, 혼합물의 집전재측의 바인더나 분말 형상 도전 물질의 농도가 엷게 된다.
이것에 대해 본 발명의 도 6의 (B)의 경우, 용제 증발의 메카니즘은 이하와 같을 것이다. 우선, 적외선(52)을 혼합물 표면에 조사하면, 적외선(52)은 혼합물 내부까지 투과되어 혼합물 전체를 가열한다. 이와 동시에, 열풍을 분사시키지 않기 때문에, 용제는 혼합물의 표면부터 서서히 증발된다. 이 때문에, 바인더나 분말 형상 도전 물질(14)의 농도는 전체적으로 균일하게 된다. 그 결과, 혼합물(31)이 건조되어 만들어진 전극층에 있어서, 집전재 부근의 바인더 농도가 엷게 되지 않으므로, 전극층이 집전재(13)에 잘 부착된다. 또한, 집전재 부근의 분말 형상 도전 물질 농도도 엷게 되지 않으므로, 전극층 전체의 저항(임피던스)이 낮게 된다. 이와 같은 적외선을 이용하는 것의 효과는 다층이고 전체의 두께가 두꺼운 경우에 특히 유효하다.
(d) 집전재
집전재(13)는 전기가 통하기 쉬운 물질이면 되고, 전기 부품에 따라 형상이나 재료가 선택되며, 일예로서 알루미늄이나 구리 등의 도전 물질을 판 형상, 박 또는 메시(mesh) 형상으로 형성된다. 판 형상체나 박 집전재인 경우, 전기 부품의 구조에 따라 일면 또는 양면이 사용된다.
집전재(13)에 밀착된 전극층(18)은 집전재로 눌러 다시 밀착시키면 좋다. 밀착하기 위해서는 예를 들어, 도 12에 나타낸 바와 같은 밀착 장치(4)로 행한다. 압력 롤러(41) 사이에 혼합물을 도포한 집전재로 이루어진 전극 구조물(1)를 끼우고, 백업 롤러(42)에 압력 장치(43)로 압력을 부여하여 회전함으로써, 전극층을 집전재에 밀착할 수 있다.
(e) 전지
전지는 도 1의 (A) 또는 (B)의 다층 전극 구조체를 정전극으로 하고, 도 1의 (C) 또는 (D)의 다층 전극 구조체를 부전극으로 하며, 이들 사이에 전해 물질을 배치한 구성으로 된다. 도 1의 (B)의 다층 전극 구조체를 정전극으로 하고, 도 1의 (D)의 다층 전극 구조체를 부전극으로 한 전지의 예를 도 7에 나타낸다. 도 7의 (A)는 전해 물질이 전해액(16)인 경우이고, 전극 사이에 세퍼레이터(15)를 배치한다. 도 7의 (B)는 전해 물질이 고체의 이온 도전성 폴리머(12)인 경우를 나타낸다. 세퍼레이터(15)는 한 쌍의 다층 전극 구조체(1)를 분리하기 위해 배치되고, 전해 물질이 고체 등이라도 필요에 따라 사용된다.
(f) 전기 2중층 커패시터
전기 2중층 커패시터는 도 1의 (E)의 다층 전극 구조체를 한 쌍의 전극으로 하고, 또는 도 1의 (F)의 다층 전극 구조체를 한 쌍의 전극으로 하며, 이들 사이에 전해 물질을 배치한 구성으로 된다. 도 1의 (E)의 다층 전극 구조체를 이용한 전기 2중층 커패시터를 도 8의 (A)에서 나타내고, 도 1의 (F)의 다층 전극 구조체를 이용한 전기 2중층 커패시터를 도 8의 (B)에서 나타낸다. 도 8의 (A)는 전해 물질이 전해액(16)인 경우이고, 전극 사이에 세퍼레이터(15)를 배치한다. 도 8의 (B)는 전해 물질이 고체의 이온 도전성 폴리머(12)인 경우를 나타낸다. 세퍼레이터(15)는한 쌍의 다층 전극 구조체(1)를 분리하기 위해 배치되고, 전해 물질이 고체 등이라도 필요에 따라 사용된다.
이하, 다층 전극 구조체의 실시예를 설명한다.
(a) 다층 전극 구조체의 시료의 제조
4종류의 다층 전극 구조체의 시료 1∼4에 대해, 열풍 가열과 적외선 가열의 2종류의 가열 방법으로 건조시키고, 이들의 박리 강도와 임피던스를 측정하였다. 각 시료의 다층의 전극 재료, 분말 형상 도전 물질, 바인더, 용제의 재료 및 비율은 표 1에 나타내었다. 시료의 측정은 박리 강도와 임피던스를 측정하였다. 그 결과를 표 2에 나타내었다.
| 시료 | 전극의 물질 조성(중량부) | |||||||
| 전극층 | 전극 재료 | 분말 형상도전 물질(카본 블랙) | 바인더 | 전극두께 | 용제(중량부) | |||
| 폴리머 A1 | 테프론 | PVDF | ||||||
| 1 | 제 1 | (활성탄)18 | 2 | 0.8 | 75 | NMP(30) | ||
| 제 2 | (활성탄)18 | 2 | 0.6 | 250 | NMP(34) | |||
| 2 | 제 1 | (활성탄)18 | 2 | 1.2 | 75 | NMP(30) | ||
| 제 2 | (활성탄)18 | 2 | 0.8 | 0.24 | 250 | NMP(34) | ||
| 3 | 제 1 | (활성탄)20 | 1 | 50 | NMP(30) | |||
| 제 2 | (활성탄)20 | 0.5 | 250 | NMP(34) | ||||
| 4 | 제 1 | (LiCoO2)91 | 6 | 8 | 20 | NMP(30) | ||
| 제 2 | (LiCoO2)91 | 6 | 3 | 60 | NEK(20)+NMP(10) | |||
| 비교예 1 | 제 1 | (활성탄)18 | 2 | 0.8 | 0.24 | 330 | NMP(34) | |
| 비교예 2 | 제 1 | (LiCoO2)91 | 6 | 3 | 80 | NEK(20)+NMP(10) |
| 시료 | 적외선 가열 | 열풍 가열 | |||
| 건조 강도 | 박리 강도 | 임피던스 | 박리 강도 | 임피던스 | |
| 1 | 30V, 1hr | a | 0.1 | b | 0.5 |
| 2 | 30V, 1hr | a | 0.15 | b | 0.7 |
| 3 | 30V, 1hr | a | 0.7 | b | 6 |
| 4 | 30V, 1hr | a | 0.9 | b | 2.3 |
| 비교예 1 | 30V, 1hr | b | 0.2 | c | 1.2 |
| 비교예 2 | 30V, 1hr | b | 2 | c | 6 |
열풍 가열 장치는 열풍 취출구로부터 혼합물의 표면으로 열풍을 분사시킨다. 열풍은 80℃ 내지 200℃ 정도의 온도로 15 내지 25m/분 정도의 유속으로 제어된다.
적외선 조사 장치는 원적외선 세라믹 패널 히터 PH-100, iPH 100C(일본국 坂口電熱株式會社 제조)를 사용하였다. 모든 시료의 적외선의 건조 조건은 30V, 1시간이었다.
시료 1은 커패시터용 전극이고, 제 1 전극층은 전극 재료로서 페놀 유래 활성탄(일본국 關西化學(주) 제조)에 분말 형상 도전 물질로서 카본 블랙을 첨가하고, 혼합기를 이용하여 건식 혼합을 행하였다. 그 후, 바인더로서 폴리머 A1을 첨가하여 혼합을 행하였다. 더욱이, 용제로서 NMP(N 메틸피롤리돈)를 첨가하여 혼합을 행하였다. 혼합한 후, 닥터 나이프 애플리케이터로 집전체에 도포하였다. 시료를 적외선 또는 열풍으로 건조시켰다. 전극의 두께는 75μ이었다. 제 2 전극층은 폴리머 A1의 비율을 적게 하고 희석 용매의 비율을 많게 하여, 제 1 전극층 위에 거의 동일한 방법으로 형성한다. 전극의 두께는 250μ이었다.
시료 2는 시료 1과 거의 동일하게 제조하고, 시료 2의 제 2 전극층은 바인더로서 폴리머 A1에 더하여 테프론을 첨가한다. 테프론은 피블리화되기 쉬운 폴리머이다.
시료 3은 커패시터용 전극이고, 시료 1이나 시료 2와 거의 동일하게 제조하며, 시료 3의 다층 전극은 제 1 전극층과 제 2 전극층 모두 카본 블랙을 첨가하지 않는다. 또한, 제 1 전극은 바인더로서 폴리머 A1을 첨가하고, 제 2 전극은 테프론을 첨가한다. 또한, 폴리머 A1은 이온 도전성 폴리머 원료이고, 표 3에 나타내었다.
| 물질명 | 혼합비(중량부) |
| 삼관 성능(프로필렌글리콜·에틸렌글리콜) 랜덤 공중합체 산닉스FA-103(PO/EO=2/8, Mw=3,282, 삼양화성공업(주) 제조 | 8.36 |
| 이관 성능 폴리올의 1,4-부탄디올 | 0.34 |
| 에틸렌시아노히드린 | 1.27 |
| 반응촉매NC-IM(삼공에어프로덕트(주) 제조) | 0.03 |
| 합계 | 10 |
시료 4는 전지의 정전극용 전극 구조체로, 제 1 전극층과 제 2 전극층 모두 전극 재료로서 LiCoO2를, 분말 형상 도전 물질로서 카본 블랙을 사용한다. 제 1 전극은 바인더로서 폴리머 A1을 첨가하고, 제 2 전극은 PVDF를 첨가한다. 또한, PVDF(폴리비닐리덴 플오라이드)는 피블리화되기 쉬운 폴리머이다. 용제로서, 제 1 전극층은 NMP(N 메틸 피롤리돈)를, 제 2 전극층은 NMP(N 메틸 피롤리돈)와 MEK(메틸 에틸케톤)를 사용한다.
표 1의 비교예 1은 시료 2의 제 1 전극층을 제거하고 제 2 전극층을 두껍게 하여 1층으로 한 예이고, 표 1의 비교예 2는 시료 4의 제 1 전극층을 제거하고 제 2 전극층을 두껍게 하여 1층으로 한 예이다. 비교예 1의 경우, 표 2에 나타낸 바와 같이, 시료 2에 비해 적외선 가열에서도 열풍 가열에서도 박리 강도는 작고, 또한 임피던스는 크게 된다. 비교예 2의 경우, 표 2에 나타낸 바와 같이 시료 4에 비해 적외선 가열에서도 열풍 가열에서도 박리 강도는 작으며, 또한 임피던스는 크게 된다. 이와 같이, 다층 전극 구조체에서는 단층보다 박리 강도도 임피던스도 우수한 특성을 얻을 수 있다.
(b) 다층 전극 구조체의 시료의 측정 결과
박리 강도의 측정 방법은 집전재의 표면에 제조된 전극층에 셀로테이프를 붙이고 떼어 냄으로써, 전극층이 셀로테이프에 부착되어 집전재로부터 박리된다. 이 박리 양에 의해 박리 강도를 분류할 수 있다. 도 9는 전극층이 셀로테이프에 부착된 상태(사진으로 도시한 도면)를 나타낸다. 도 9의 (A)는 전극층의 상층부의 적은 일부가 얇게 벗겨진 상태를 나타낸 도면(검은 부분이 전극층이 벗겨진 부분)이며, 랭크 a로 한다. 도 9의 (B)는 전극층의 중층부로부터 얇게 벗겨진 상태를 나타낸 도면(검은 부분이 전극층이 벗겨진 부분)이며, 랭크 b로 한다. 도 9의 (C)는 전극층이 집전재로부터 완전히 박리된 상태를 나타낸 도면(검은 부분이 전극층이 벗겨진 부분)이며, 랭크 c로 한다.
임피던스 측정법은 집전체 위에 형성된 전극을 직경 2cm, 두께 5mm의 동판에끼우고, 상하에서 4.5kg/cm2의 압력으로 누르며, 교류 10KHz의 저항값을 임피던스 분석기를 사용하여 측정하였다.
동일한 시료 번호로 적외선 가열과 열풍 가열의 시료를 대비하면, 어떠한 시료에 있어서도 박리 강도는 적외선 조사가 모두 랭크 a이고, 온풍 가열이 모두 랭크 b이며, 적외선 조사의 쪽이 1랭크 위의 박리 강도를 가졌다. 또한, 임피던스도 적외선 조사를 한 쪽이 임피던스가 작고, 특히 시료 2는 적외선 쪽이 2자리수 값이 작은 것을 나타낸다.
이하, 이온 도전성 폴리머로 피착하는 전극 재료에 대해 설명한다.
(a) 이온 도전성 폴리머로 피착하는 전극층
도 1에서는 분말 형상 전극 활성 물질(11)이 LiCoO2와 같이 결합 입자로 이루어진 입자의 형상을 가지고, 이온 도전성 폴리머(12)로 피착하는 과정을 나타낸다. 피착한다는 것은 이온 도전성 폴리머(12)와 분말 형상 전극 활성 물질(11) 전체 표면 사이에서 이온이 충분히 이동할 수 있도록 접한 상태이고, 이온 도전성 폴리머(12)가 분말 형상 전극 활성 물질(11)의 표면에 피착하여, 이온 도전성 폴리머(12)로 덮는 것이다. 분말 형상 전극 활성 물질(11)은 입자가 미세할수록 활성하게 되지만, 이온 도전성 폴리머(12)로 피착함으로써, 활성을 억제하여 안정하게 할 수 있다. 피착한 이온 도전성 폴리머(12)의 층이 두꺼우면, 도전율이 작게 되어 집전 효율이 나쁘게 되기 때문에 얇게 형성하면 좋다. 또한, 이온 도전성 폴리머로 피착한 전극 구조체에 관한 발명은 본 출원인이 먼저 출원한 발명(일본국특원평 11-262501호, 일본국 특원평 11-262502호)에 기재되어 있다.
또한, 분말 형상 전극 활성 물질(11)이나 분말 형상 도전 물질(14) 등의 분말 형상은 미세한 입자 형상의 물질을 말한다. 또는, 다수의 물질이 집합된 상태를 말한다. 경우에 따라서는 미세한 입자 형상의 물질이 다수 집합된 상태를 말한다.
(b) 분말 형상 전극 활성 물질
분말 형상 전극 활성 물질은 이온을 삽입 이탈 가능한 재료나 π공역 도전성 고분자 재료 등을 사용할 수 있다. 예를 들면, 비수 전해액 전지의 정전극으로서 사용하는 전극 활성 물질로서는 특별히 한정하는 것은 아니지만, 충전 가능한 전지인 경우, 리튬 이온을 삽입 이탈 가능한 칼코겐 화합물 또는 리튬을 함유하는 복합 칼코겐 화합물을 이용하면 좋다.
상기 칼코겐 화합물으로서는 FeS2, TiS2, MoS2, V2O5, V6O13, MnO2등이 권장된다. 상기 리튬을 함유하는 복합 칼코겐 화합물으로서는 LiCoO2, LixNiyM1-yO2(단, M은 천이 금속 또는 A1로부터 선택되는 적어도 1종류 이상의 금속 원소를 표시하고, 바람직하게는 Co, Mn, Ti, Cr, V, A1로부터 선택되는 적어도 1종류 이상의 금속 원소를 표시하며, 0.05≤x≤1.10, 0.5≤y≤1.0이다)로 표시할 수 있는 리튬 복합산화물, LiNiO2, LiMnO2, LiMn2O4등이 권장된다. 이들은 리튬, 코발트, 니켈, 망간의 산화물, 염류 또는 수산화물을 출발 원료로 하고, 이들 출발 원료를 조성에 따라 혼합하여, 산소 분위기 하에서 600℃ 내지 1000℃의 온도 범위에서 소성함으로써 얻어지는 것이다.
또한, 비수 전해액 전지의 부전극으로서 사용하는 전극 활성 물질로서는 특별히 한정하는 것은 아니지만, 리튬 이온을 삽입 이탈 가능한 재료를 이용하면 좋고, 리튬 금속, 리튬 합금(리튬과 알루미늄, 납, 인듐 등의 합금), 탄소질 재료 등을 이용할 수 있다.
또한, π공역 도전성 고분자 재료로서는 폴리아세틸렌류, 폴리아닐린류, 폴리피롤류, 폴리티오펜류, 폴리-ρ(파라)-페닐렌류, 폴리카르바졸류, 폴리아센류, 유황 폴리머류 등이 권장된다.
특히, 비수 전해액 1차 전지에 있어서는 리튬 금속을 부전극으로 이용하면, 큰 전지 용량을 얻을 수 있다.
또한, 비수 전해액 전지에 있어서는 리튬을 삽입 이탈할 수 있는 탄소 재료를 부전극으로 이용하면, 우수한 사이클 수명을 얻을 수 있다. 탄소 재료로서는 특별히 한정하는 것은 아니지만, 열분해 탄소류, 코크스류(피치 코크, 니들 코크스, 석유 코크스 등), 흑연류, 글라스형 탄소류, 유기 고분자 화합물 소성체(페놀 수지, 푸란 수지 등을 적당한 온도에서 소성하여 탄화시킨 것), 탄소 섬유, 활성탄 등이 권장된다.
(c) 분말 형상 도전 물질
분말 형상 도전 물질은 전극 구조체의 도전성을 높이기 위한 것이며, 특별히 한정하는 것은 아니지만, 금속 분말, 탄소 분말 등이 이용된다. 특히, 탄소 분말에 있어서는 카본 블랙 등의 열분해 탄소, 및 그 흑연화 제품, 인조 및 천연의 인편(鱗片) 형상 흑연 분말, 탄소 섬유와 그 흑연화 제품 등이 바람직하다. 또한, 이들탄소 분말의 혼합 제품도 이용된다.
(d) 이온 도전성 폴리머
이온 도전성 폴리머는 이하에 열거되는 적어도 리듐염을 0.1M(몰/1) 이상의 농도로 용해할 수 있고, 또한 0.1M 이상의 리듐염을 용해한 폴리머가 실온에서 10-8S(지멘스)/㎝의 전기 전도성을 나타내는 폴리머이다. 또한, 특히 바람직하게는 이온 도전성 폴리머는 적어도 리튬염을 0.8M 내지 1.5M의 농도로 용해하고, 실온에서 10-3S/㎝ 내지 10-5S/㎝의 전기 전도성을 나타내는 것이다.
리튬염으로는 ClO4 -, CF3SO3 -, BF4 -, PF6 -, AsF6 -, SbF6 -, CF3CO2 -, (CF3SO2)2N-등을 음이온으로 하는 리튬염중 어느 1종 이상을 사용한다.
이온 도전성 폴리머 원료는 외부로부터 에너지를 부여하여, 중합, 가교 등에 의해 이온 도전성 폴리머로 되는 것이고, 또한 그 원료 자체가 폴리머인 것도 있다. 에너지로는 열, 자외선, 빛, 전자선 등이 있다.
이하, 전극 재료를 이온 도전성 폴리머로 피착하는 방법을 설명한다.
(a) 전극 구조체의 제조 방법
전극 재료를 이온 도전성 폴리머로 피착하는 방법은 도 10에 나타낸 바와 같이, 이온 도전성 폴리머와 분말 형상 전극 활성 물질을 서로 가압 접동한다. 이 때, 이온 도전성 폴리머를 미량으로 하고, 분말 형상 전극 활성 물질의 입자 표면을 이온 도전성 폴리머로 피착하여, 틈이 생기지 않고 분말 형상 물질 상호간의 간극을 작게 하도록 한다.
(b) 가압 접동
가압 접동은 이온 도전성 폴리머(12)와 분말 형상 물질(11)의 혼합물(10)을 서로 누르면서 접동하는(미끄러 움직이게 하는) 동작이다. 혼합물(10)에 외력을 가하여 혼합물(10)을 서로 밀착시켜 입자가 회동되고, 이것이 반복되어 가압 접동물이 얻어진다.
(c) 가압 접동 혼련 장치
가압 접동 혼련 장치는 예를 들어 도 11에 나타낸다. 이온 도전성 폴리머(12)와 분말 형상 물질(11)의 혼합물(10), 또는 그 혼합물과 용제 등을 넣은 혼합물(10)을 용기(21)에 넣고, 주 블레이드(22)를 회전시킨다. 용기(21)의 바닥(211)과 주 블레이드(22)의 저면은 간극을 가지며, 주 블레이드(22)를 회전시킴으로써 혼합물(10)의 일부는 용기의 바닥(211)과 주 블레이드(22) 사이로 들어가, 가압 접동되어 혼련된다. 이것을 반복하여 이온 도전성 폴리머(12)를 분말 형상 물질(11)에 피착시킨다. 가압 접동 혼련 장치(2)는 분산 블레이드(23)를 용기(21)내에 구비하고, 분산 블레이드(23)를 고속 회전시켜 가압 접동된 혼합물(10)을 분산시킨다.
(d) 용기
용기(21)는 혼합물(10)을 가압 접동시켜 교반하기 위한 혼합물(10)을 넣는 것이다. 용기(21)의 저면은 일부가 낮은 저부(2111)를 가지고, 저부(2111)로부터 주변부를 따라 높게 되는 경사를 갖는다. 예를 들면, 중앙부가 낮고, 주변을 따라상승하는 구배(勾配)를 갖는다. 예를 들면, 원뿔 형상의 바닥(211)을 형성하고, 그 저부(2111)의 각도는 예를 들어 120°로 한다. 용기의 바닥(211)은 내마모성을 가지며, 예를 들어 SUS를 이용하고, 텅스텐이나 카바이드로 용융 사출하여 형성된다. 또한, 저면에 이와 같은 저부(2111)를 복수개 형성하여도 무방하다.
(e) 주 블레이드
주 블레이드(22)는 용기(21)의 저면에 대해 함께 작용하여, 혼합물을 가압 접동시켜 교반하는 것이다. 주 블레이드(22)는 예를 들어, 도 11의 (A)에 나타낸 바와 같이 용기(21)의 저부(2111)에 대응한 위치에 축이 설치되고, 저부(2111)로부터 용기의 바닥을 따라 위쪽으로 구부려진다. 주 블레이드(22)의 날의 개수는 도 11의 (B)에 나타낸 바와 같이 중앙부로부터 2개 설치되어도, 이보다 많이 10개 이상의 것도 무방하며, 혼합물의 양이나 종류에 따라 결정된다.
주 블레이드의 주축(221)을 구동하는 주 모터(222)의 회전수는 가압 접동시에는 저속이고, 예를 들어 120RPM 이하로 한다.
용기(21)의 저면과 주 블레이드(22)의 저면의 간극은 혼합물의 가압 접동을 행할 수 있을 정도로 좁게 되어 있고, 그 간극은 예를 들어 15mm 이하로 한다. 이 간극 거리는 가압 접동 혼련 장치(2)의 용량이나 주 블레이드의 형상 등에 의존한다.
주 블레이드(22)의 진행 방향(가압 접동 방향)의 면은 용기(21)의 저면에 대한 가압각(θ)이 예각을 이루도록 형성된다. 예를 들면, 도 11의 (C)에 나타낸 바와 같이 주 블레이드(22)의 단면이 역 평행사변형인 경우, 가압각은 3°∼70°로한다. 또한, 주 블레이드(22)의 단면은 도 11의 (D)에 나타낸 바와 같이 원형, 둥근 모서리 형상 등이어도 무방하다. 주 블레이드의 재질은 내마모성을 가지며, 예를 들어 SUS를 이용하고 텅스텐이나 카바이드로 용융 사출하여 형성된다.
주 블레이드(22)의 진행 방향(가압 접동 방향)과 반대 방향의 면은 저면에 대해 거의 직교하거나, 또는 둔각으로 형성된다. 이것에 의해, 주축(221)을 역회전시키면, 혼합물(10)을 주축(221)의 둘레에 집중시킬 수 있다.
또한, 저면에 복수의 저부(2111)가 있으면, 주 블레이드(22)의 중심부도 그 개수에 대응한 저부의 위치에 배치된다.
(f) 분산 블레이드
분산 블레이드(23)는 주 블레이드(22)로 가압 접동된 혼합물(10)을 분산시키는 것이다. 분산 블레이드(23)는 혼합물(10)을 분산시킬 수 있는 위치에 배치되어, 1000∼4000회/분과 같이 고속으로 회전한다. 고속으로 회전함으로써, 분말 형상 물질(11)의 입자 표면에 피착된 이온 도전성 폴리머(12)나 그 원료를 분말 형상 물질 전체에 균일하게 분산시킨다.
본 발명은 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.
(a) 집전재로의 부착성이 좋은 다층 전극 구조체를 얻을 수 있다.
(b) 또한, 저항이 낮은 다층 전극 구조체를 얻을 수 있다.
(c) 또한, 부착성이 좋고 저항이 낮은 다층 전극층의 전지나 전기 2중층 커패시터를 얻을 수 있다.
Claims (17)
- 적어도 고분자 물질로 이루어진 바인더와 전극 재료를 함유하는 전극층을 집전재 위에 다층으로 적층한 다층 전극 구조체로서,집전재에 접하여 배치된 제 1 전극층과 제 1 전극층 위에 배치된 제 2 전극층은 상이한 물질 조성 또는 상이한 배합비로 하는 것을 특징으로 하는 다층 전극 구조체.
- 적어도 고분자 물질로 이루어진 바인더와 전극 재료를 함유하는 전극층을 집전재 위에 다층으로 적층한 다층 전극 구조체로서,집전재에 접하여 배치된 제 1 전극층의 바인더는 제 1 전극층 위에 배치된 제 2 전극층에 비해 접착력이 강한 것을 특징으로 하는 다층 전극 구조체.
- 적어도 고분자 물질로 이루어진 바인더, 전극 재료 및 분말 형상 도전 물질을 함유하는 전극층을 집전재 위에 다층으로 적층한 다층 전극 구조체로서,집전재에 접하여 배치된 제 1 전극층은 제 1 전극층 위에 배치된 제 2 전극층에 비해 도전율이 높은 것을 특징으로 하는 다층 전극 구조체.
- 제 1항 내지 3항중 어느 한 항에 있어서, 적어도 1층의 전극층의 전극 재료는 이온 도전성 폴리머로 피착하는 것을 특징으로 하는 다층 전극 구조체.
- 제 1항 내지 3항중 어느 한 항에 있어서, 제 1 전극층 이외의 적어도 1층의 전극층의 고분자 바인더는 피블리화되기 쉬운 바인더 폴리머를 사용하는 것을 특징으로 하는 다층 전극 구조체.
- 적어도 고분자 물질로 이루어진 바인더, 전극 재료 및 분말 형상 도전 물질을 함유하는 전극층을 집전재 위에 다층으로 적층한 다층 전극 구조체를 전극으로 하고, 전극 사이에 전해질을 배치한 전지로서,집전재에 접하여 배치된 제 1 전극층은 제 1 전극층 위에 배치된 제 2 전극층에 비해, 바인더의 접착력이 강하고 도전율이 높은 것을 특징으로 하는 전지.
- 제 6항에 있어서, 전해질과 동일 또는 친화성이 높은 바인더를 전해질과 접한 전극층에 사용하는 것을 특징으로 하는 전지.
- 적어도 고분자 물질로 이루어진 바인더, 전극 재료 및 분말 형상 도전 물질을 함유하는 전극층을 집전재 위에 다층으로 적층한 다층 전극 구조체를 전극으로 하고, 전극 사이에 전해질을 배치한 전기 2중층 커패시터로서,집전재에 접하여 배치된 제 1 전극층은 제 1 전극층 위에 배치된 제 2 전극층에 비해, 바인더의 접착력이 강하고 도전율이 높은 것을 특징으로 하는 전기 2중층 커패시터.
- 제 8항에 있어서, 전해질과 동일 또는 친화성이 높은 바인더를 전해질과 접한 전극층에 사용하는 것을 특징으로 하는 전기 2중층 커패시터.
- 적어도 고분자 물질로 이루어진 바인더와 전극 재료를 함유하는 전극층을 집전재 위에 다층으로 적층한 다층 전극 구조체의 제조 방법으로서,고분자 바인더, 전극 물질 및 용제를 함유하는 혼합물을 집전재에 도포하고 건조시켜 제 1 전극층을 형성하는 단계;고분자 바인더, 전극 물질 및 용제를 함유하는 혼합물을 제 1 전극층 위에 도포하고 건조시켜 제 2 전극층을 형성하여 다층으로 전극층을 적층하는 단계; 및제 1 전극층의 결합력이 제 2 전극층의 결합력보다 강하게 되도록 고분자 바인더를 혼합하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 다층 전극 구조체의 제조 방법.
- 적어도 고분자 물질로 이루어진 바인더, 전극 재료 및 분말 형상 도전 물질을 함유하는 전극층을 집전재 위에 다층으로 적층한 다층 전극 구조체의 제조 방법으로서,고분자 바인더, 전극 재료, 용제 및 분말 형상 도전 물질을 함유하는 혼합물을 집전재에 도포하고 건조시켜 제 1 전극층을 형성하는 단계;고분자 바인더, 전극 물질, 용제 및 분말 형상 도전 물질을 함유하는 혼합물을 제 1 전극층에 도포하고 건조시켜 제 2 전극층을 형성하여 다층으로 전극층을 적층하는 단계; 및제 1 전극층의 도전율이 제 2 전극층의 도전율보다 높은 도전율이 되도록 분말 형상 도전 물질을 혼합하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 다층 전극 구조체의 제조 방법.
- 제 10항 또는 11항에 있어서, 제 2 전극층의 고분자 바인더보다 결합력이 강하게 되도록 고분자 바인더, 전극 물질 및 용제를 혼합한 혼합물을 제 2 전극층 위에 도포하고 건조시켜 제 3 전극층을 제작하여 다층으로 전극층을 적층하는 것을 특징으로 하는 다층 전극 구조체의 제조 방법.
- 제 10항 내지 12항중 어느 한 항에 있어서, 적어도 1층의 전극층의 전극 재료는 이온 도전성 폴리머로 피착하는 것을 특징으로 하는 다층 전극 구조체의 제조 방법.
- 제 10항 내지 13항중 어느 한 항에 있어서, 제 1 전극층 이외의 적어도 1층의 전극층의 고분자 바인더는 피블리화되기 쉬운 바인더 폴리머를 사용하는 것을 특징으로 하는 다층 전극 구조체의 제조 방법.
- 제 10항 내지 13항중 어느 한 항에 있어서, 제 1 전극층의 분말 형상 도전물질은 지지 전해염을 함유하는 것을 특징으로 하는 다층 전극 구조체의 제조 방법.
- 적어도 고분자 물질로 이루어진 바인더, 전극 재료 및 분말 형상 도전 물질을 함유하는 전극층을 집전재 위에 다층으로 적층한 다층 전극 구조체를 전극으로 하고, 전극 사이에 전해질을 배치한 전지의 제조 방법으로서,고분자 바인더, 전극 물질, 용제 및 분말 형상 도전 물질을 함유하는 혼합물을 집전재에 도포하고 건조시켜 제 1 전극층을 형성하는 단계;고분자 바인더, 전극 물질, 용제 및 분말 형상 도전 물질을 함유하는 혼합물을 제 1 전극층 위에 도포하고 건조시켜 제 2 전극층을 형성하여 다층으로 전극층을 적층하는 단계; 및제 1 전극층의 결합력이 제 2 전극층의 결합력보다 강하게 되도록 고분자 바인더를 혼합하고, 또한 제 1 전극층의 도전율이 제 2 전극층의 도전율보다 높은 도전율이 되도록 분말 형상 도전 물질을 혼합하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전지의 제조 방법.
- 적어도 고분자 물질로 이루어진 바인더, 전극 재료 및 분말 형상 도전 물질을 함유하는 전극층을 집전재 위에 다층으로 적층한 다층 전극 구조체를 전극으로 하고, 전극 사이에 전해질을 배치한 전기 2중층 커패시터의 제조 방법으로서,고분자 바인더, 전극 물질, 용제 및 분말 형상 도전 물질을 함유하는 혼합물을 집전재에 도포하고 건조시켜 제 1 전극층을 형성하는 단계;고분자 바인더, 전극 물질, 용제 및 분말 형상 도전 물질을 함유하는 혼합물을 제 1 전극층 위에 도포하고 건조시켜 제 2 전극층을 형성하여 다층으로 전극층을 적층하는 단계; 및제 1 전극층의 결합력이 제 2 전극층의 결합력보다 강하게 되도록 고분자 바인더를 혼합하고, 또한 제 1 전극층의 도전율이 제 2 전극층의 도전율보다 높은 도전율이 되도록 분말 형상 도전 물질을 혼합하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 2중층 커패시터의 제조 방법.
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