KR20060118962A - Electrode including si material layer and lithium battery employing the same - Google Patents

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KR20060118962A
KR20060118962A KR1020050041426A KR20050041426A KR20060118962A KR 20060118962 A KR20060118962 A KR 20060118962A KR 1020050041426 A KR1020050041426 A KR 1020050041426A KR 20050041426 A KR20050041426 A KR 20050041426A KR 20060118962 A KR20060118962 A KR 20060118962A
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Abstract

Provided is an electrode including a silicon-containing material layer, which prevents oxidation of an electrode collector to lower resistance and increases adhesive force between the electrode collector and an electrode active material to improve ohmic contact and a lifetime. The electrode comprises an electrode collector, a silicon-containing material layer, and an electrode active material layer. The silicon-containing material layer includes a material represented by the following formula (I). In the formula, each of R1, R2, R3 is independently a hydrogen atom, a halogen atom, a hydroxyl group, an amine group, -SH, a C1-20 alkyl group, a C3-20 cycloalkyl group, a C2-20 alkenyl group, a C1-20 alkoxy group, a C6-30 aryl group, a C6-30 aryloxy group, or a C1-20 alkylcarbonyl group, X is -NH-, -O-, -SO3-, a C1-20 alkylene group, a C2-20 alkenylene group, a silanylene group, a C6-30 arylene group, a peptyl group, a carbonylene group, or a C1-20 oxyalkylene group, and A represents a hydrogen atom, a halogen atom, -SH, an amino group, a C2-15 heterocycloalkyl group, a C2-20 alkenyl group, a C1-10 silanyl group, or a C6-20 aryl group.

Description

Si함유 물질층을 포함하는 전극 및 이를 채용한 리튬 전지 {Electrode including Si material layer and lithium battery employing the same}Electrode including Si-containing material layer and lithium battery employing the same {Electrode including Si material layer and lithium battery employing the same}

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전극을 구비하는 전극조립체 사시도이다.1 is a perspective view of an electrode assembly having an electrode according to an embodiment of the present invention.

도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극의 단면도이다.2A to 2C are cross-sectional views of electrodes according to an embodiment of the present invention.

도 3은 통상의 전극의 부분 확대 단면도이다.3 is a partially enlarged cross-sectional view of a conventional electrode.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 전극면에서의 Si 함유 물질층과 전극집전체 사이의 반응 설명도이다.4 is an explanatory view of the reaction between the Si-containing material layer and the electrode current collector in the electrode surface according to an embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명에 따른 전극의 접착력 실험용 시편 제작을 나타내는 평면도이다.5 is a plan view showing a test specimen for the adhesion of the electrode according to the present invention.

도 6은 본 발명에 따른 전극의 접착력 실험 방법을 나타내는 설명도이다.6 is an explanatory view showing a test method for the adhesion of the electrode according to the present invention.

<도면 부호에 대한 간단한 설명><Short description of drawing symbols>

100 : 전극 조립체 110, 120, 200, 300, 400, 500 : 전극100 electrode assembly 110, 120, 200, 300, 400, 500: electrode

115, 125 : 전극 탭 130, 140 :세퍼레이터115, 125: Electrode tab 130, 140: Separator

200, 300, 400, 500: 전극200, 300, 400, 500: electrode

210, 310, 410, 510 : 전극집전체 220, 320, 420 : Si 함유 물질층210, 310, 410, 510: electrode collector 220, 320, 420: Si-containing material layer

230, 330, 430, 530 : 전극활물질층 230, 330, 430, 530: electrode active material layer

본 발명은 Si 함유 물질층을 포함하는 전극 및 이를 채용한 리튬전지에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전극집전체에 Si 함유물질을 도포하여 전극 집전체와 전극활물질층 사이의 접착력을 높여 전극활물질의 탈리를 막아주는 한편, 전극 집전체의 산화를 방지함으로서, 전극 집전체의 이온화를 방지하여 전극집전체와 전극활물질층 사이의 밀착력을 유지시키는 동시에 오믹컨택트(ohmiccontact)를 향상시키고, 쇼트키배리어(Shottkey-barrier)를 낮출 수 있는 전극 및 이를 채용한 리튬전지에 관한 것이다. The present invention relates to an electrode including a Si-containing material layer and a lithium battery employing the same, and more particularly, by applying a Si-containing material to the electrode current collector to increase the adhesion between the electrode current collector and the electrode active material layer of the electrode active material By preventing desorption and preventing oxidation of the electrode current collector, ionization of the electrode current collector is prevented, thereby maintaining adhesion between the electrode current collector and the electrode active material layer, and improving ohmic contact, and by using a Schottky barrier ( The present invention relates to an electrode capable of reducing shottkey-barrier) and a lithium battery employing the same.

최근에는 휴대폰, 노트북 컴퓨터등, 콤팩트하고 경량화된 전기/전자장치들이 활발하게 개발 및 생산되고 있다. 이러한 휴대용 전기/전자 장치에는 별도의 전원이 없이도 작동될 수 있도록 전지 팩을 내장하고 있으며, 이러한 전지 팩은 적어도 하나의 전지를 구비하고 있으며, 경제적 측면을 고려하여 최근에는 충방전이 가능한 이차전지를 채용하고 있다. 이차전지에는 대표적으로, 니켈-카드뮴(Ni-Cd) 전지와 니켈-수소(Ni-H)전지 및 리튬(Li) 전지와 리튬 이온(Li ion) 전지 등의 리튬 이차 전지 등이 있다.Recently, compact and lightweight electric / electronic devices such as mobile phones and notebook computers have been actively developed and produced. The portable electric / electronic device includes a battery pack that can be operated without a separate power source. The battery pack includes at least one battery, and recently, a rechargeable battery that can be charged and discharged is considered in consideration of economic aspects. I adopt it. Representative secondary batteries include lithium secondary batteries such as nickel-cadmium (Ni-Cd) batteries, nickel-hydrogen (Ni-H) batteries, lithium (Li) batteries, and lithium ion (Li ion) batteries.

특히, 리튬 2차 전지는 리튬의 흡장, 방출 반응을 이용하여 재충전이 가능하고 소형 및 대용량화가 용이한 전지로서, 작동 전압이 니켈-카드뮴 전지나, 니켈- 수소 전지보다 3배나 높고, 단위 중량당 에너지 밀도가 높다는 측면에서 초기에 많은 연구의 대상이 되었다. 그러나, 리튬 금속을 음극으로 사용할 경우 충전시에 리튬 표면에 많은 수지상 리튬이 석출하게 되어 충방전 효율이 저하되거나, 양극과 단락을 일으킬 수 있고 또한 리튬 자체의 불안전성, 즉 높은 반응성이 문제가 되었다. In particular, the lithium secondary battery is a battery that can be recharged using lithium occlusion and release reactions, and is easy to miniaturize and large in capacity. The operating voltage is three times higher than that of a nickel-cadmium battery or a nickel-hydrogen battery, and the energy per unit weight is increased. In terms of high density, many were initially studied. However, when lithium metal is used as the negative electrode, a large amount of dendritic lithium precipitates on the surface of the lithium during charging, which may lower the charge and discharge efficiency, cause short circuits with the positive electrode, and also cause instability of lithium itself, that is, high reactivity.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 탄소재를 음극에 사용하는 연구가 이루어졌다. 이런 종류의 음극은 예를 들어 일본 특허 공개 제5-299073호, 특허 공개 제평2-121258호, 특허공개 제7-335623호에 개시되어 있다. 그러나 이러한 연구는 충방전에 의한 팽창이나 수축은 상기 리튬 또는 리튬 합금의 경우에 비해 적어지지만 리튬 등을 이용한 경우에 비하여 용량이 저하되고 초기 충방전 효율이 낮아지는 등의 문제가 있었다.In order to solve this problem, researches on using carbon materials for the negative electrode have been made. A cathode of this kind is disclosed, for example, in Japanese Patent Laid-Open No. 5-299073, Japanese Patent Laid-Open No. 2-121258, and Japanese Patent Laid-Open No. 7-335623. However, this study has a problem that the expansion and contraction due to charge and discharge is less than the case of the lithium or lithium alloy, but the capacity is lowered and the initial charge and discharge efficiency is lower than when using lithium or the like.

따라서, 다시 리튬 등의 금속을 음극에 도입하여 전지의 용량을 향상시키려는 연구가 활발히 시도되고 있으나, 합금 또는 금속을 단독으로 사용할 경우 수지상 리튬의 석출 및 급격한 부피 변화로 인한 문제점을 고려하여 이들을 탄소계 소재와 적절히 혼합하여, 전기용량을 증가시키면서도 단락 등의 문제를 피하고자 하는 방향으로 연구가 진행되어 왔다. 이러한 복합 소재를 사용한 것으로, 일본 특허 공개 제1993-286763호에서는 유사 크기의 탄소계 물질과 금속 물질을 혼합한 뒤 그 혼합물을 유기 화합물로 피복하고 소성시킨 음극재료를 개시하고 있으며, 일본 특허공개 제평6-349482호에서는 음극 또는 양극 활물질에 사용하는 탄소에 전도제로서 금속을 첨가함으로써 활물질끼리의 접촉저항을 저하시키고, 또는 집전체와 활 물질간의 접촉저항을 저하시켜, 고율방전에서도 급속한 용량 저하를 억제시킬 수 있는 방법을 개시하고 있다. Accordingly, researches to improve the capacity of batteries by introducing metals such as lithium to the negative electrode have been actively attempted. However, when using alloys or metals alone, carbon-based compounds are considered in consideration of problems due to precipitation of dendritic lithium and rapid volume changes. Research has been conducted in a direction to avoid problems such as short circuits while increasing the capacitance by properly mixing with the material. In such a composite material, Japanese Patent Laid-Open Publication No. 199-286763 discloses a negative electrode material obtained by mixing a carbon-based material and a metal material of a similar size, then coating the mixture with an organic compound and firing the same. In 6-349482, by adding a metal as a conductive agent to carbon used in a negative electrode or a positive electrode active material, the contact resistance between the active materials is reduced, or the contact resistance between the current collector and the active material is lowered, and a rapid capacity reduction is achieved even at high rate discharge. A method that can be suppressed is disclosed.

그러나, 전극 집전체에 전극 활물질을 직접 접촉시킨 구조는 전극활물질과 전극 집전체가 접한 부분과 접하지 못한 부분 사이의 차이에 의해 전자 밀도의 집중에 차이가 발생하게 되고, 이로 인해 전기력선이 집중된 부분에서는 전극집전체의 이온화가 진행되어, 금속 산화에 의해 전지 저항이 증가되고 저전압에서도 이온화가 용이해지는 문제점이 있다. 또한 전기력선이 집중되지 않는 부분에서는 전극집전체의 이온이 금속으로 석출하여 덴드라이트 현상을 발생시키는 문제점이 있다.However, in the structure in which the electrode active material is in direct contact with the electrode current collector, a difference occurs in concentration of electron density due to a difference between an electrode active material and a portion in contact with the electrode current collector and a portion not in contact with the electrode current collector. In this case, ionization of the electrode current collector proceeds, thereby increasing battery resistance due to metal oxidation and making ionization easy even at low voltage. In addition, there is a problem in that a portion of the electric power line is not concentrated, the ions of the electrode current collector is precipitated as a metal to cause a dendrite phenomenon.

따라서, 전극집전체의 이온화에 따른 저항 증가, 오믹컨택트의 저하, 수명 용량의 저하 등을 개선시키고, 밀착력을 높일 필요성이 있다.Accordingly, there is a need to improve resistance due to ionization of the electrode current collector, decrease in ohmic contact, decrease in lifespan capacity, and the like, and increase adhesion.

따라서, 본 발명은 상기 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 고안된 것으로서, 본 발명이 이루고자 하는 첫 번째 기술적 과제는 전극 집전체의 산화를 방지하여 전극의 저항을 낮추는 한편, 전극 집전체와 전극활물질의 접착력을 증가시켜 오믹컨택트를 향상시켜, 쇼트키-배리어를 낮출 수 있는 전극을 제공하는 것이다.Therefore, the present invention is designed to solve the problems of the prior art, the first technical problem to be achieved by the present invention is to prevent the oxidation of the electrode current collector to lower the resistance of the electrode, while the adhesion between the electrode current collector and the electrode active material It is to provide an electrode that can increase the ohmic contact to increase the Schottky-barrier.

본 발명의 두 번째 과제는 전극상의 OH 기를 제거하여 전극 활물질과 전해액과의 접촉각을 완만하게 하여 전해액의 함습을 증가시켜 주액성을 향상시킬 수 있는 전극을 제공하는 것이다. A second object of the present invention is to provide an electrode that can improve the liquid-liquidity by removing the OH group on the electrode to smooth the contact angle between the electrode active material and the electrolyte to increase the moisture content of the electrolyte.

본 발명의 세 번째 과제는 상기의 개선된 전극을 채용한 리튬 전지를 제공하는 것이다.A third object of the present invention is to provide a lithium battery employing the above improved electrode.

상기 본 발명의 과제를 이루기 위하여, 본 발명은In order to achieve the above object of the present invention, the present invention

전극 집전체;Electrode current collectors;

전극 활물질층; 및An electrode active material layer; And

하기 화학식 I의 화합물을 포함하는 Si 함유 물질층을 포함하는 것을 특징으로 하는 전극을 제공한다.Provided is an electrode comprising a Si containing material layer comprising a compound of formula (I):

Figure 112005025858108-PAT00001
(I)
Figure 112005025858108-PAT00001
(I)

상기 식에서, R1, R2, R3는 각각 독립적으로 수소원자, 할로겐원자, 히드록시기, 치환 또는 비치환된 아민기, -SH, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3~20의 시클로 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알케닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬카르보닐기를 나타내며, Wherein R 1 , R 2 and R 3 are each independently a hydrogen atom, a halogen atom, a hydroxy group, a substituted or unsubstituted amine group, -SH, a substituted or unsubstituted C1-20 alkyl group, substituted or unsubstituted A cycloalkyl group having 3 to 20 carbon atoms, a substituted or unsubstituted alkenyl group having 1 to 20 carbon atoms, a substituted or unsubstituted alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms, a substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 30 carbon atoms, substituted or Unsubstituted aryloxy group having 6 to 30 carbon atoms, substituted or unsubstituted alkylcarbonyl group having 1 to 20 carbon atoms,

X는 -NR-(여기서 R은 수소, 알킬기 등 가능한 치환기이다), -O-, -SO3-, 치 환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 20의 알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 실라닐렌기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴렌기, 치환 또는 비치환된 펩틸기, 치환 또는 비치환된 카르보닐렌기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 옥시 알킬렌기, 헤테로알킬렌기이며, X is -NR- (where R is a possible substituent such as hydrogen, alkyl group), -O-, -SO 3- , substituted or unsubstituted alkylene group having 1 to 20 carbon atoms, substituted or unsubstituted carbon atoms 2 to 20 Alkenylene group, substituted or unsubstituted silanylene group, substituted or unsubstituted arylene group having 6 to 30 carbon atoms, substituted or unsubstituted peptyl group, substituted or unsubstituted carbonylene group, substituted or unsubstituted carbon number 1-20 oxy alkylene group, heteroalkylene group,

A는 수소원자, 할로겐원자, -SH, 치환 또는 비치환 아미노기, 치환 또는 치환되지 않은 탄소수 2 내지 15의 헤테로 시클로 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 20의 알케닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 10의 실라닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6~20의 아릴기를 나타낸다.A is a hydrogen atom, a halogen atom, -SH, a substituted or unsubstituted amino group, a substituted or unsubstituted heterocycloalkyl group having 2 to 15 carbon atoms, a substituted or unsubstituted alkenyl group having 2 to 20 carbon atoms, a substituted or unsubstituted carbon atom The silanyl group of 1-10, a substituted or unsubstituted C6-C20 aryl group is shown.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 화학식 I의 화합물로서는 하기 화학식 II의 화합물이 바람직하다.According to one embodiment of the present invention, the compound of formula II is preferable as the compound of formula I.

Figure 112005025858108-PAT00002
(II)
Figure 112005025858108-PAT00002
(II)

(식중, R1, R2, R3 및 X는 상기 정의한 바와 같다)Wherein R 1 , R 2 , R 3 and X are as defined above.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 화학식 I의 화합물로서는 하기 화학식 III의 화합물이 바람직하다.According to another embodiment of the present invention, the compound of formula III is preferable as the compound of formula I.

Figure 112005025858108-PAT00003
(III)
Figure 112005025858108-PAT00003
(III)

식중, R1, R2, R3 는 상기 정의한 바와 같으며, R4, R5 및 R6는 각각 독립적으로 수소원자, 할로겐원자, 히드록시기, 치환 또는 비치환된 아민기, 치환 또는 비치환된 티올기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3~20의 시클로 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알케닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬카르보닐기를 나타내며,Wherein R 1 , R 2 , R 3 are as defined above, R 4 , R 5 and R 6 are each independently a hydrogen atom, a halogen atom, a hydroxy group, a substituted or unsubstituted amine group, a substituted or unsubstituted Thiol group, substituted or unsubstituted C1-C20 alkyl group, substituted or unsubstituted C3-C20 cycloalkyl group, substituted or unsubstituted C1-C20 alkenyl group, substituted or unsubstituted C1-C20 An alkoxy group, a substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 30 carbon atoms, a substituted or unsubstituted aryloxy group having 6 to 30 carbon atoms, a substituted or unsubstituted alkylcarbonyl group having 1 to 20 carbon atoms,

X1는 -O-, -NH-, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 20의 알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴렌기이다. X 1 is —O—, —NH—, a substituted or unsubstituted alkylene group having 1 to 20 carbon atoms, a substituted or unsubstituted alkenylene group having 2 to 20 carbon atoms, a substituted or unsubstituted arylene group having 6 to 30 carbon atoms to be.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 화학식 I의 화합물로서는 하기 화학식 IV의 화합물이 바람직하다.According to another embodiment of the present invention, the compound of formula IV is preferable as the compound of formula I.

Figure 112005025858108-PAT00004
(IV)
Figure 112005025858108-PAT00004
(IV)

식중, R1 내지 R6 은 상기 정의한 바와 같다.Wherein R 1 to R 6 are as defined above.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 화학식 I의 화합물로서는 하기 화학식 V의 화합물이 바람직하다.According to another embodiment of the present invention, the compound of formula (V) is preferred as the compound of formula (I).

Figure 112005025858108-PAT00005
(V)
Figure 112005025858108-PAT00005
(V)

식중, R1 내지 R6 은 상기 정의한 바와 같으며, R7 및 R8은 각각 독립적으로 수소원자, 할로겐원자, 히드록시기, 치환 또는 비치환된 아민기, 치환 또는 비치환된 티올기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3~20의 시클로 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알케닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬카르보닐기를 나타낸다.Wherein R 1 to R 6 are as defined above, and R 7 and R 8 are each independently a hydrogen atom, a halogen atom, a hydroxy group, a substituted or unsubstituted amine group, a substituted or unsubstituted thiol group, a substituted or unsubstituted A substituted C1-C20 alkyl group, a substituted or unsubstituted C3-C20 cycloalkyl group, a substituted or unsubstituted C1-C20 alkenyl group, a substituted or unsubstituted C1-C20 alkoxy group, substituted or An unsubstituted aryl group having 6 to 30 carbon atoms, a substituted or unsubstituted aryloxy group having 6 to 30 carbon atoms, and a substituted or unsubstituted alkyl carbonyl group having 1 to 20 carbon atoms.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 화학식 I의 화합물로서는 하기 화학식 VI의 화합물이 바람직하다.According to another embodiment of the present invention, the compound of formula VI is preferable as the compound of formula I.

Figure 112005025858108-PAT00006
(VI)
Figure 112005025858108-PAT00006
(VI)

식중, R1, R2 및 R3은 상기 정의한 바와 같으며, R9 및 R10은 각각 독립적으로 수소원자, 할로겐원자, 히드록시기, 치환 또는 비치환된 아민기, 치환 또는 비치환된 티올기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3~20의 시클로 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알케닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬카르보닐기를 나타내며,Wherein R 1 , R 2 and R 3 are as defined above, R 9 and R 10 are each independently a hydrogen atom, a halogen atom, a hydroxy group, a substituted or unsubstituted amine group, a substituted or unsubstituted thiol group, Substituted or unsubstituted C1-C20 alkyl group, substituted or unsubstituted C3-C20 cycloalkyl group, substituted or unsubstituted C1-C20 alkenyl group, substituted or unsubstituted C1-C20 alkoxy group , A substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 30 carbon atoms, a substituted or unsubstituted aryloxy group having 6 to 30 carbon atoms, a substituted or unsubstituted alkyl carbonyl group having 1 to 20 carbon atoms,

X2는 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 20의 알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴렌기이다. X 2 is a substituted or unsubstituted alkylene group having 1 to 20 carbon atoms, a substituted or unsubstituted alkenylene group having 2 to 20 carbon atoms, a substituted or unsubstituted arylene group having 6 to 30 carbon atoms.

상기 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명은The present invention to solve the above technical problem

전극 집전체, 상기 전극 집전체의 적어도 한 면에 Si 함유 물질층 및 전극 활물질층의 순서대로 적층되거나;An electrode current collector, laminated on at least one surface of the electrode current collector in order of an Si-containing material layer and an electrode active material layer;

전극 집전체, 상기 전극 집전체의 적어도 한 면에 전극 활물질층 및 Si 함유 물질층의 순서대로 적층되거나; 또는An electrode current collector, laminated on at least one surface of the electrode current collector in order of an electrode active material layer and a Si-containing material layer; or

전극 집전체, 상기 전극 집전체의 적어도 한 면에 Si 함유 물질층, 전극 활물질층 및 Si 함유 물질층의 순서대로 적층되는 전극을 제공한다. An electrode current collector and an electrode stacked on at least one surface of the electrode current collector in order of a Si-containing material layer, an electrode active material layer, and a Si-containing material layer are provided.

상기 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 The present invention to solve the above technical problem

음극, 양극 및 전해액을 포함하여 이루어지는 리튬전지에 있어서, 상술한 전극을 적어도 하나 이상 포함하는 리튬전지를 제공한다.In a lithium battery comprising a negative electrode, a positive electrode and an electrolyte, a lithium battery including at least one or more of the above-described electrodes is provided.

이하 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

본 발명에 따른 Si 함유 물질층을 포함하는 전극은 전극 집전체의 적어도 한 면에 Si 함유 물질층을 포함하는 것을 특징으로 한다.An electrode including the Si-containing material layer according to the present invention is characterized in that it comprises a Si-containing material layer on at least one side of the electrode current collector.

본 발명에 따른 일 실시예에서는 전극활물질 위에 Si 함유 물질층을 포함하는 것을 특징으로 한다.In one embodiment according to the invention is characterized in that it comprises a Si-containing material layer on the electrode active material.

본 발명에 따른 일 실시예에서는 전극 집전체의 적어도 한 면 및 전극 활물질 위에 Si 함유 물질층을 포함하는 것을 특징으로 한다.In one embodiment according to the invention is characterized in that it comprises a Si-containing material layer on at least one side of the electrode current collector and the electrode active material.

여기서 Si 함유 물질층을 전극집전체의 표면에 도포하는 경우 Si 함유 물질층의 Si는 전극집전체의 표면에 있는 OH기와 반응하여 전극집전체의 산화를 막아 수명을 보장하는 한편, 오믹컨택트를 향상시켜 전극활물질과 전극집전체의 밀착력을 증가시키는 역할을 한다. 또한 전극활물질층 위에 Si 함유 물질을 도포하는 경우 Si 함유 물질층의 Si는 음극상의 OH와 반응하여 OH기를 제거시켜 전해액과 음극활물질간의 접촉각을 감소시켜 전해액의 함습을 증가시키므로써 주액성을 향상시킨다.In this case, when the Si-containing material layer is applied to the surface of the electrode current collector, the Si of the Si-containing material layer reacts with the OH groups on the surface of the electrode current collector to prevent oxidation of the electrode current collector to ensure lifetime, while improving ohmic contact. It serves to increase the adhesion between the electrode active material and the electrode current collector. In addition, when the Si-containing material is applied on the electrode active material layer, the Si of the Si-containing material layer reacts with OH on the negative electrode to remove OH groups, thereby reducing the contact angle between the electrolyte and the negative electrode active material, thereby increasing the moisture content of the electrolyte, thereby improving the liquid-liquidity. .

상기 본 발명의 화합물에서 사용되는 치환기인 알킬기는 탄소수 1 내지 20 갖는 직선 또는 가지 단가 알킬기들을 포함하며, 바람직하게는 1 내지 15의 탄소원자를 갖는 직선 또는 가지 단가 알킬기를 포함한다. 상기 용어는 메틸, 에틸, n-프로필, 이소프로필, n-부틸, 이소부틸, tert-부틸, n-헥실, n-옥틸, n-노닐, n-도데실, 트리데실, 펜타데실, n-펜틸 및 이들의 직선 또는 사슬형 유사물과 같은 작용기들에 의해 예시된다. 더욱 바람직한 알킬기는 1 내지 6의 탄소원자를 갖는 저급 알킬기이며, 더욱 더 바람직한 알킬기는 1 내지 3의 탄소원자를 갖는 저급 알킬기이다. The alkyl group, which is a substituent used in the compound of the present invention, includes straight or branched monovalent alkyl groups having 1 to 20 carbon atoms, and preferably includes straight or branched monovalent alkyl groups having 1 to 15 carbon atoms. The term is methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, n-butyl, isobutyl, tert-butyl, n-hexyl, n-octyl, n-nonyl, n-dodecyl, tridecyl, pentadecyl, n- Illustrated by functional groups such as pentyl and their straight or chained analogs. More preferred alkyl groups are lower alkyl groups having 1 to 6 carbon atoms, and even more preferred alkyl groups are lower alkyl groups having 1 to 3 carbon atoms.

여기서 알케닐기는 탄소-탄소 이중결합을 함유하는 탄소수 2 내지 30의 직선형 또는 가지형의 지방족 탄화수소기를 나타낸다. 바람직한 알케닐기는 사슬에 2 내지 15의 탄소원자를 가지며, 더욱 바람직하게는 사슬에 2 내지 6의 탄소원자를 갖는다. 가지형은 하나 이상의 저급 알킬 또는 저급 알케닐기가 알케닐 사슬에 부 착된 것을 말한다. 이러한 알케닐기는 치환되지 않거나, 할로겐 원자, 카르복시, 히드록시, 포밀 등을 포함하는 하나 이상의 치환기에 의해 독립적으로 치환될 수 있다. 이들의 예로서 에테닐, n-2-프로페닐, 카르복시에테닐, 카르복시프로페닐 등이 있다.Alkenyl group represents a C2-C30 linear or branched aliphatic hydrocarbon group containing a carbon-carbon double bond here. Preferred alkenyl groups have 2 to 15 carbon atoms in the chain, more preferably 2 to 6 carbon atoms in the chain. Branched refers to one or more lower alkyl or lower alkenyl groups attached to the alkenyl chain. Such alkenyl groups may be unsubstituted or may be independently substituted by one or more substituents including halogen atoms, carboxy, hydroxy, formyl and the like. Examples thereof include ethenyl, n-2-propenyl, carboxyethenyl, carboxypropenyl and the like.

여기서 알콕시기는 -O-R기를 나타내며, 여기서 R은 "C1-C12-알킬", 또는 "아릴", 또는 "헤테로아릴", 또는 "C1-C12-알킬 아릴" 또는 "C1-C12-알킬 헤테로아릴"을 포함한다. 바람직한 알콕시기는 1 내지 6의 탄소원자를 갖는 저급 알콕시기이며, 더욱 바람직한 것으로는 탄소수 1 내지 3의 저급 알콕시기 이다. 예를 들면 메톡시, 에톡시, 프로폭시, 부톡시 및 t-부톡시를 포함한다. 상기 알콕시기는 플루오로, 클로로 또는 브로모와 같은 하나 이상의 할로 원자로 더 치환되어 할로알콕시기를 제공할 수 있다. 1 내지 3개의 탄소원자를 갖는 저급 할로알콕시기가 더욱 바람직하다. 예로서, 플루오로메톡시, 클로로메톡시, 트리플루오로메톡시, 트리플루오로에톡시, 플루오로에톡시 등을 포함한다.Wherein the alkoxy group represents an —OR group, wherein R is “C 1 -C 12 -alkyl”, or “aryl”, or “heteroaryl”, or “C 1 -C 12 -alkyl aryl” or “C 1 -C 12 -Alkyl heteroaryl ". Preferred alkoxy groups are lower alkoxy groups having 1 to 6 carbon atoms, more preferably lower alkoxy groups having 1 to 3 carbon atoms. For example methoxy, ethoxy, propoxy, butoxy and t-butoxy. The alkoxy group may be further substituted with one or more halo atoms such as fluoro, chloro or bromo to provide a haloalkoxy group. More preferred are lower haloalkoxy groups having from 1 to 3 carbon atoms. Examples include fluoromethoxy, chloromethoxy, trifluoromethoxy, trifluoroethoxy, fluoroethoxy and the like.

여기서 아릴기는 단일 고리(single ring)(예를 들면 페닐) 또는 다중 축합 고리(condensed ring)(예를 들면 나프틸)를 갖는 탄소수 6 내지 30의 불포화, 방향족 탄소고리기를 나타낸다. 상기 아릴기는 히드록시, 할로, 할로알킬, 니트로, 시아노, 알콕시 및 저급 알킬아미노와 같은 치환기를 1 내지 3개 가질 수 있다. 아릴기는 페닐, 나프틸, 테트라히드로나프틸, 인단 및 비페닐과 같은 방향족 라디칼을 포함하며, 바람직한 아릴은 탄소수 6 내지 9의 방향족 라디칼이며, 예로는 페닐 및 이와 유사한 것을 포함한다.The aryl group here represents an unsaturated, aromatic carbocyclic group having 6 to 30 carbon atoms having a single ring (for example phenyl) or multiple condensed ring (for example naphthyl). The aryl group may have 1 to 3 substituents such as hydroxy, halo, haloalkyl, nitro, cyano, alkoxy and lower alkylamino. Aryl groups include aromatic radicals such as phenyl, naphthyl, tetrahydronaphthyl, indane and biphenyl, preferred aryls are aromatic radicals having 6 to 9 carbon atoms, examples include phenyl and the like.

여기서 아릴옥시기는 아릴-O-를 의미하며, 아릴옥시기중 아릴에 대한 정의는 상기한 바와 같다.Herein, the aryloxy group means aryl-O-, and the definition of aryl in the aryloxy group is as described above.

여기서 알킬카르보닐기는 -COOR기를 나타내며, 여기서 R은 "C1-C12-알킬", 또는 "아릴", 또는 "헤테로아릴", 또는 "C1-C12-알킬 아릴" 또는 "C1-C12-알킬 헤테로아릴"을 포함한다. 바람직한 카르보닐기는 탄소수 1 내지 3의 저급 알킬카르보닐이며, 예로는 메틸카르보닐, t-부틸카르보닐 및 이와 유사한 것을 포함한다.Wherein the alkylcarbonyl group represents a -COOR group, where R is "C 1 -C 12 -alkyl", or "aryl", or "heteroaryl", or "C 1 -C 12 -alkyl aryl" or "C 1 -C 12 -alkyl heteroaryl ". Preferred carbonyl groups are lower alkylcarbonyls having 1 to 3 carbon atoms, examples include methylcarbonyl, t-butylcarbonyl and the like.

여기서 알킬렌기는 구조식 -CnH2n-(n은 0 내지 20의 정수이다)으로 나타내진다. 상기 알킬렌기는 직선형 또는 가지형이 있으며, 바람직하게는 1 내지 15의 탄소원자를 갖는 직선 또는 가지 단가 알킬렌기를 포함한다. 상기 용어는 메틸렌, 에틸렌, n-프로필렌, 이소프로필렌, n-부틸렌, 이소부틸렌, tert-부틸렌, n-헥실렌, n-옥틸렌, n-노닐렌, n-도데실렌, 트리데실렌, 펜타데실렌, n-펜틸렌 및 이들의 직선 또는 사슬형 유사물과 같은 작용기들에 의해 예시된다. 더욱 바람직한 알킬렌기는 1 내지 6의 탄소수를 갖는 저급 알킬렌기이며, 더욱 더 바람직한 알킬렌기는 1 내지 3의 탄소원자를 갖는 저급 알킬렌기이다. Wherein the alkylene group is represented by the formula -C n H 2n-, where n is an integer from 0 to 20. The alkylene group may be linear or branched, and preferably includes a straight or branched monovalent alkylene group having 1 to 15 carbon atoms. The term is methylene, ethylene, n-propylene, isopropylene, n-butylene, isobutylene, tert-butylene, n-hexylene, n-octylene, n-nonylene, n-dodecylene, tride Illustrated by functional groups such as styrene, pentadecylene, n-pentylene and their straight or chained analogs. More preferred alkylene groups are lower alkylene groups having 1 to 6 carbon atoms, and even more preferred alkylene groups are lower alkylene groups having 1 to 3 carbon atoms.

여기서 알케닐렌기는 구조식 -CnH2n-2- (n은 2 내지 20의 정수임)으로 나타내진다. Wherein the alkenylene group is represented by the formula -C n H 2n-2- (n is an integer from 2 to 20).

여기서 아릴렌기는 방향족 고리를 포함하는 치환기이고 아릴알킬 또는 아릴알케닐기를 포함할 수 있다. 방향족 고리로는 벤젠고리, 나프탈렌고리, 안트라센고 리 등이 이용될 수 있다. Wherein the arylene group is a substituent including an aromatic ring and may include an arylalkyl or arylalkenyl group. Benzene ring, naphthalene ring, anthracene ring and the like can be used as the aromatic ring.

여기서 실라닐렌기는 구조식 -SiR2-으로 1~6 원자, 바람직하게는 1~4의 원자, 특히 바람직하게는 1~3의 원자를 포함하며, 적어도 하나 이상의 실리콘 원자를 함유하는 치환기이며, 치환기의 원자들은 0~2개의 산소원자, 0~2개의 질소원자, 0~4개의 탄소원자를 함유할 수 있다. 실리콘 및 탄소 원자들은 비치환되거나 또는 같거나 다른 1 내지 2의 할로겐, 알킬 실라닐 또는 실라알킬기로 치환될 수도 있다. 예로는 디알킬실라자닐렌[-R2SiNH-], 펩티딜실라닐렌[-CO-NH-SiR2-], 트리할로알킬옥시실라닐렌[-CX3R-O-SiR2-], 테트라알킬디실라닐렌[-SiR2-SiR2-], 디알킬실록시(디알킬)실라닐렌 [-R2SiO2-SiR2-]이 포함된다. 여기서 헤테로알킬렌기는 N, O, 또는 S 중에서 선택된 1 내지 3의 헤테로 원자를 포함하고 나머지 원자가 C인 탄소수 1~20의 직선 또는 가지형의 알킬렌을 의미하며, 바람직하게는 탄소수 1~15의 저급 헤테로알킬렌, 더욱 바람직하게는 1~6의 저급 헤테로알킬렌이다. 예로서, 에틸아미노프로필렌, 아미노프로필렌등을 포함한다.Wherein the silanylene group is a substituent containing 1 to 6 atoms, preferably 1 to 4 atoms, particularly preferably 1 to 3 atoms, and containing at least one silicon atom in the formula -SiR 2- ; Atoms can contain 0-2 oxygen atoms, 0-2 nitrogen atoms, and 0-4 carbon atoms. Silicon and carbon atoms may be unsubstituted or substituted with the same or different halogen, alkyl silanyl or silaalkyl groups. Examples include dialkylsilazaneylene [-R 2 SiNH-], peptidylsilanylene [-CO-NH-SiR 2- ], trihaloalkyloxysilanylene [-CX 3 RO-SiR 2- ], tetraalkyl Disilanilene [-SiR 2 -SiR 2- ], dialkylsiloxy (dialkyl) silanylene [-R 2 SiO 2 -SiR 2- ]. Here, the heteroalkylene group means a straight or branched alkylene having 1 to 3 carbon atoms containing 1 to 3 hetero atoms selected from N, O, or S, and the remaining atoms are C, preferably 1 to 15 carbon atoms. Lower heteroalkylene, more preferably 1-6 lower heteroalkylene. Examples include ethylaminopropylene, aminopropylene and the like.

여기서, 헤테로 시클로 알킬기 N, O, 또는 S 중에서 선택된 1 내지 3의 헤테로 원자를 포함하고, 나머지 고리원자가 C인 고리 원자수 3 내지 10의 모노 사이클릭 또는 비사이클릭 알킬을 의미하며, 바람직하게는 탄소 원자수 1~6의 저급 헤테로시클로알킬이 바람직하다. 예로서, 옥시 시클로프로필, 옥시 시클로부틸등을 포함한다.Here, it means a monocyclic or bicyclic alkyl having 3 to 10 ring atoms containing 1 to 3 heteroatoms selected from a heterocyclo alkyl group N, O, or S, and the remaining ring atoms are C. Lower heterocycloalkyl having 1 to 6 carbon atoms is preferred. Examples include oxy cyclopropyl, oxy cyclobutyl and the like.

본 발명에 의한 일 실시예에 따르면 Si 함유 물질은 하기 표 1의 화합물을 포함한다. According to an embodiment of the present invention, the Si-containing material includes the compound of Table 1 below.

AA XX R1 R 1 R2 R 2 R3 R 3 ClCl -(CH2) 3- -(CH 2 ) 3- -OCH3 -OCH 3 -OCH3 -OCH 3 -OCH3 -OCH 3 H2N-H 2 N- -(CH2) 3--(CH 2 ) 3- -OC2H5 -OC 2 H 5 -OC2H5 -OC 2 H 5 -OC2H5 -OC 2 H 5 HS-HS- -(CH2) 3- -(CH 2 ) 3- -OCH3 -OCH 3 -OCH3 -OCH 3 -OCH3 -OCH 3 H-H- -CH2--CH 2- -OCH3 -OCH 3 -OCH3 -OCH 3 -OCH3 -OCH 3 H-H- -CH2--CH 2- -OCH3 -OCH 3 -OCH3 -OCH 3 -CH3 -CH 3 H-H- -CH2--CH 2- -OC2H5 -OC2H5 -OC2H5 -OC 2 H 5 -OC2H5 -OC 2 H 5 H-H- -CH2--CH 2- -OCH3 -OCH 3 -CH3 -CH 3 -CH3 -CH 3 (CH3)2-(CH 3 ) 2- -(CH2) 2--(CH 2 ) 2- -OCH3 -OCH 3 -OCH3 -OCH 3 -OCH3 -OCH 3 H-H-

Figure 112005025858108-PAT00007
Figure 112005025858108-PAT00007
-OCH3 -OCH 3 -OCH3 -OCH 3 -OCH3 -OCH 3 H-H- -CH2--CH 2- -Cl-Cl -Cl-Cl -Cl-Cl H-H- -CH2--CH 2- -Cl-Cl -Cl-Cl -CH3 -CH 3 H-H- -CH2--CH 2- -Cl-Cl CH3 CH 3 -CH3 -CH 3 H-H- -CH2CH2--CH 2 CH 2- -Cl-Cl -CH2CH3-CH2CH3 -CH2CH3 -CH 2 CH 3 H-H- -CH2--CH 2- -Cl-Cl t-butyl-t-butyl- CH3 CH 3 H-H- -CH=CH--CH = CH- -OCH3 -OCH 3 -OCH3-OCH3 -OCH3 -OCH 3 H-H- -CH=CH--CH = CH- -OCOCH3 -OCOCH 3 -OCOCH3 -OCOCH 3 -OCOCH3 -OCOCH 3 H2N-H2N- -CH2NH(CH2)3--CH 2 NH (CH 2 ) 3- -OCH3 -OCH 3 -OCH3 -OCH 3 -OCH3 -OCH 3 H2N-H2N- -(CH2)2NH(CH2)3--(CH 2 ) 2 NH (CH 2 ) 3- -CH3 -CH 3 -OCH3 -OCH 3 -OCH3 -OCH 3
Figure 112005025858108-PAT00008
Figure 112005025858108-PAT00008
-NH(CH2)3-NH (CH 2 ) 3- -OCH3 -OCH 3 -OCH3 -OCH 3 -OCH3 -OCH 3
Figure 112005025858108-PAT00009
Figure 112005025858108-PAT00009
-CH2O(CH2)3--CH 2 O (CH 2 ) 3- -OCH3 -OCH 3 -OCH3 -OCH 3 -OCH3 -OCH 3
Figure 112005025858108-PAT00010
Figure 112005025858108-PAT00010
-CH2O(CH2)3--CH 2 O (CH 2 ) 3- -CH3 -CH 3 -OCH3 -OCH 3 -OCH3 -OCH 3
CH2=CCH3-CH 2 = CCH 3- -COO-(CH2)3--COO- (CH 2 ) 3- -OCH3 -OCH 3 -OCH3 -OCH 3 -OCH3 -OCH 3 CH2=CCH3-CH 2 = CCH 3- -COO-(CH2)3--COO- (CH 2 ) 3- -CH3 -CH 3 -OCH3 -OCH 3 -OCH3 -OCH 3 CF3-CF 3- -OSO2--OSO 2- -CH3 -CH 3 -CH3 -CH 3 -CH3 -CH 3 (CH3)3Si-(CH 3 ) 3 Si- -NH--NH- -CH3 -CH 3 -CH3 -CH 3 -CH3 -CH 3 H2N-H 2 N- -CONH(CH2)3--CONH (CH 2 ) 3- -OC2H5 -OC 2 H 5 -OC2H5 -OC 2 H 5 -OC2H5 -OC 2 H 5 (CH3)3SiNH-(CH 3 ) 3 SiNH- -CONH--CONH- -CH3 -CH 3 -CH3 -CH 3 -CH3 -CH 3 (CH3)3SiNH-(CH 3 ) 3 SiNH- -CCF3O-CCF 3 O- -CH3 -CH 3 -CH3 -CH 3 -CH3 -CH 3 Cl(i-Pr)2Si-Cl (i-Pr) 2 Si- -O--O- -i-Pr-i-Pr -i-Pr-i-Pr -Cl-Cl

그 중 본 발명에 의한 일 실시예에 따르면 Si 함유 물질로는 HMDS(hexamethyl disilazane)이 바람직하다. According to one embodiment of the present invention, the Si-containing material is preferably hexamethyl disilazane (HMDS).

본 발명에 의한 일 실시예에 따르면 상기 Si 함유 물질 코팅층의 두께는 0.005㎛~1㎛, 바람직하게는 0.01㎛~0.05㎛이다.According to an embodiment of the present invention, the thickness of the Si-containing material coating layer is 0.005 μm to 1 μm, preferably 0.01 μm to 0.05 μm.

본 발명에서 상기 전극집전체는 통상의 리튬전지에서 사용되는 금속, 예를 들면, 알루미늄 금속 또는 구리 금속으로 이루어질 수 있다. In the present invention, the electrode current collector may be made of a metal used in a typical lithium battery, for example, aluminum metal or copper metal.

본 발명에서 상기 전극활물질은 통상의 리튬전지에서 사용되는 전극활물질, 예를 들면, 양극활물질로는 LiCoO2, LiMn2O4, LiNiO2, LiMnO2 등의 리튬 산화물이 사용되며, 음극활물질로는 천연흑연, 인조 흑연 또는 그 혼합물이거나, Si, Sn, 산화주석, 주석합금 복합체(composite tin alloys), 전이 금속 산화물, 리튬 금속 나이트라이드 또는 리튬 금속 산화물 등이 사용된다.In the present invention, the electrode active material is an electrode active material used in a conventional lithium battery, for example, lithium oxide such as LiCoO 2 , LiMn 2 O 4 , LiNiO 2 , LiMnO 2 is used as the cathode active material, and as the cathode active material Natural graphite, artificial graphite or mixtures thereof, or Si, Sn, tin oxide, composite tin alloys, transition metal oxides, lithium metal nitrides or lithium metal oxides and the like are used.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 전극에 대하여 설명한다.Hereinafter, an electrode according to an exemplary embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 따른 전극을 구비하는 전극 조립체의 사시도를 나타낸다. 도 2a~2c는 본발명이 실시예에 따른 전극의 단면도를 나타낸다. 도 3은 통상의 전극의 부분 확대 단면도이다. 도 4는 본 발명에 따른 전극 표면에서의 반응설명도이다.1 shows a perspective view of an electrode assembly having an electrode according to the invention. 2A to 2C show cross-sectional views of an electrode according to an embodiment of the present invention. 3 is a partially enlarged cross-sectional view of a conventional electrode. 4 is an explanatory view of the reaction on the electrode surface according to the present invention.

본 발명에 따른 전극이 적용되는 전극 조립체(100)는 양극집전체의 소정영역에 양극활물질층이 형성된 양극전극(110), 음극집전체의 소정 영역에 음극활물질층 이 형성된 음극전극(120), 상기 양극전극(110) 및 음극 전극(120) 사이에 위치하여 상기 양극전극(110)과 음극전극(120)의 쇼트를 방지하고, 리튬 이온의 이동만 가능하게 하는 세퍼레이터(130, 140)가 젤리-롤 형상으로 권취되어 형성된다. The electrode assembly 100 to which the electrode according to the present invention is applied includes a positive electrode 110 having a positive electrode active material layer formed in a predetermined region of the positive electrode current collector, a negative electrode 120 having a negative electrode active material layer formed in a predetermined region of the negative electrode current collector, Separators 130 and 140 which are positioned between the anode electrode 110 and the cathode electrode 120 to prevent the short circuit of the anode electrode 110 and the cathode electrode 120 and allow only lithium ions to move are jelly. It is wound and formed in roll shape.

이때 양극전극(110) 및 음극전극(120)중 전극집전체의 적어도 한 면에 Si 함유 물질층이 도포되어, 양극활물질층 또는 음극활물질층과 전극집전체 사이의 접착력을 증가시키는 한편, 전극집전체의 산화를 방지하고, 전극활물질의 탈리를 막아준다. 또한 전극활물질을 코팅, 압연한 후 전극활물질층 위에 Si 함유 물질층을 도포함으로써, 전극상의 OH기를 제거시켜 전해액과 전극활물질간의 접촉각을 감소시킴으로써, 전해액의 함습을 증가시켜 전지의 주액성을 향상시킬 수 있게 된다. At this time, a Si-containing material layer is applied to at least one surface of the electrode current collector of the positive electrode 110 and the negative electrode 120 to increase the adhesion between the positive electrode active material layer or the negative electrode active material layer and the electrode current collector, It prevents oxidation of the whole and prevents detachment of electrode active material. In addition, after coating and rolling the electrode active material, the Si-containing material layer is coated on the electrode active material layer to remove OH groups on the electrode, thereby reducing the contact angle between the electrolyte and the electrode active material, thereby increasing the moisture content of the electrolyte and improving the liquid-liquidity of the battery. It becomes possible.

이때 Si 함유 물질층의 도포는 음극 전극 상에 형성하는 것이 비용 대비면에서 효과적이다.At this time, the coating of the Si-containing material layer on the cathode electrode is effective in terms of cost.

상기 양극판(110)의 양극집전체는 알루미늄(Al) 재질, 음극판(120)의 음극 집전체는 구리(Cu) 재질을 사용하며, 상기 세퍼레이터(130)은 일반적으로 폴리에틸렌(PE) 또는 폴리프로필렌(PP)을 사용하지만, 본 발명에서 위의 재질을 한정하는 것은 아니다. 또한 상기 양극전극(110)에는 일반적으로 알루미늄(Al) 재질로 이루어지며 상부로 일정 길이가 돌출된 양극 탭(115)이 접합되어 있다. 상기 음극전극(120)에는 일반적으로 니켈(Ni) 재질로 이루어지며 하부로 일정 길이가 돌출된 음극탭(125)가 접합되어 있으나, 본 발명에서 위의 재질을 한정하는 것은 아니다. The positive electrode current collector of the positive electrode plate 110 is made of aluminum (Al), the negative electrode current collector of the negative electrode plate 120 is made of copper (Cu) material, the separator 130 is generally polyethylene (PE) or polypropylene ( PP), but the above material is not limited in the present invention. In addition, the positive electrode tab 110 is generally made of aluminum (Al) and is bonded to the positive electrode tab 115 having a predetermined length protruded upward. The cathode electrode 120 is generally made of nickel (Ni) and is bonded to the negative electrode tab 125 with a predetermined length protruding downward, but is not limited to the above material in the present invention.

도 2a~2c는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극의 단면도이다.2A to 2C are cross-sectional views of electrodes according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 일 실시예에 따른 전극(200)은 도 2a를 참조하면, 전극집전체 (210), Si 함유 물질층(220) 및 전극활물질층(230)을 포함하여 형성된다. Referring to FIG. 2A, an electrode 200 according to an exemplary embodiment of the present invention includes an electrode current collector 210, a Si-containing material layer 220, and an electrode active material layer 230.

상기 전극집전체(210)는 금속 재질의 박막으로 형성되며, 적어도 한 면에 Si 함유 물질층이 도포된다. 도 3를 참조하면, 종래기술에 따르면, 전극 집전체(510)에 Si 함유 물질층을 도포하면, 전극 집전체(510)와 전극 활물질층(530) 사이의 밀착력이 좋지 않아서, 전극 활물질층과 전극 집전체 사이에 접한 부분(접착지점: 520)과 접하지 못한 부분(540)이 발생하여, 전극 활물질층과 접한 부분의 전기력선은 B와 같이 직선으로 흐를 수 있으나, 접하지 못한 부분은 A와 같이 접착지점으로 전기력선이 갈라져서 흐르게 된다. 따라서, 접착지점에서는 전자밀도가 집중되어 전극 집전체의 이온화가 진행된다. 전극 집전체의 이온화가 계속되면 금속의 용출반응에 의해 접점부가 파괴됨에 따라 전극 활물질층과 전극 집전체의 밀착성이 떨어짐과 동시에 오믹컨택트도 나빠지게 되며, 또한 이로 인해 수명 용량이 떨어지는 원인이 되었다. 또한 전기력선이 흐르지 않는 부분에서는, 금속 이온이 석출(덴드라이트)된다. 활물질의 구성으로부터 전지 제작 초기에 3.5V를 가지고 있기 때문에 그 시점에서 이 반응이 진행된다. 즉, 전지 조립 후 초기 에이징 시점에서 경시적으로 금속 덴드라이트가 생길 수 있고, 이로 인해 OCV 불량을 일으킬 수 있다. 또한 금속 이온은 이동가능하므로 양극상에서 덴드라이트가 형성될 가능성도 있다. 그러나 본 발명에 따르면, 도 4를 참조하면, 전극집전체에 Si 함유 물질층을 도포하면 전극 집전체(210) 위에 Si 함유 물질층(HMDS: hexamethyl disilazane)을 도포함으로써, 공기 또는 수분 중의 산소가 전극 집전체와 반응하여 금속 박막에 남아있던 OH기와 Si 함유 물질의 Si가 탈수소 반응을 하여 전극 집전체 상의 OH기를 제 거함과 동시에 티오에테르(-Si-O-) 결합을 형성함으로써, 금속 집전체와 전극활물질의 밀착성을 증가시켜 전면적으로 고른 접착이 가능하여 전류가 집중되는 것을 막을 수 있다. 이로 인해, 금속 집전체의 산화를 방지하여, 전지 저항의 상승을 막고, 전압상승에 따른 이온화를 방지할 수 있다. 한편, 오믹컨택트를 향상시켜, 쇼트키-배리어를 낮추게 된다. 따라서 음극의 저항은 약 40% 감소, 전지로서는 Si 함유 물질층 미처리 전지 대비 약 20%의 저항 감소 효과가 있다. 또한, 전극 집전체와 전극 활물질층의 밀착성이 향상되어 박리가 없고 강도가 향상되었다. 따라서, 본 발명에 따른 전극을 사용하는 경우 저항의 저하, 수명 특성이 향상된 전지를 제조할 수 있다. The electrode current collector 210 is formed of a thin metal film, and a Si-containing material layer is coated on at least one surface thereof. Referring to FIG. 3, according to the related art, when the Si-containing material layer is applied to the electrode current collector 510, adhesion between the electrode current collector 510 and the electrode active material layer 530 is not good, so that the electrode active material layer and A portion 540 which is not in contact with the electrode current collector (gluing point: 520) is formed between the electrode current collectors, so that the electric line of force that is in contact with the electrode active material layer may flow in a straight line as shown in B. Likewise, the electric field lines are split and flow to the bonding point. Therefore, at the point of adhesion, electron density is concentrated and ionization of the electrode current collector proceeds. If ionization of the electrode current collector is continued, as the contact portion is destroyed by the elution reaction of the metal, the adhesion between the electrode active material layer and the electrode current collector decreases and the ohmic contact also deteriorates, which causes a decrease in the lifespan capacity. In addition, metal ions are precipitated (dendrite) in a portion where electric force lines do not flow. The reaction proceeds at that point because the battery has 3.5V at the beginning of battery production from the configuration of the active material. That is, metal dendrite may occur over time at the initial aging time after battery assembly, which may cause OCV defects. In addition, since metal ions are movable, there is a possibility that dendrites are formed on the anode. However, according to the present invention, referring to FIG. 4, when the Si-containing material layer is applied to the electrode current collector, the Si-containing material layer (HMDS: hexamethyl disilazane) is applied onto the electrode current collector 210, whereby oxygen in air or moisture is applied. The metal current collector is formed by forming a thioether (-Si-O-) bond while simultaneously removing the OH group on the electrode current collector by dehydrogenation between the OH group and the Si-containing material, which remain in the metal thin film by reacting with the electrode current collector. By increasing the adhesion of the electrode active material and evenly across the entire adhesion can be prevented to concentrate the current. For this reason, oxidation of a metal current collector can be prevented, an increase of battery resistance can be prevented, and ionization by a voltage rise can be prevented. On the other hand, by improving ohmic contact, the Schottky-barrier is lowered. Therefore, the resistance of the negative electrode is reduced by about 40%, the battery has a resistance reduction effect of about 20% compared to the Si-containing material layer untreated battery. In addition, the adhesion between the electrode current collector and the electrode active material layer was improved, so that there was no peeling and the strength was improved. Therefore, when the electrode according to the present invention is used, it is possible to manufacture a battery having improved resistance and lifespan.

도 2b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전극의 단면도이다. 2B is a cross-sectional view of an electrode according to another embodiment of the present invention.

본 발명에 따른 리튬전지의 전극(300)은 전극 집전체(310), 전극 활물질층(320) 및 Si 함유 물질층(330)을 포함하여 형성된다.The electrode 300 of the lithium battery according to the present invention includes an electrode current collector 310, an electrode active material layer 320, and a Si-containing material layer 330.

상기 전극 집전체(310)와 전극 활물질층(320)은 상술한 바와 동일한 방법으로 형성되며, Si 함유 물질층(330)은 전극 활물질층 위에 형성된다. 도 4를 참고하면, 전극 활물질층(320) 위에 Si 함유 물질층(HMDS)을 도포함으로써, 공기 또는 수분 중의 산소가 전극 집전체와 반응하여 금속 박막에 남아있던 OH기와 Si 함유 물질의 Si가 탈수소 반응을 하여 전극집전체 상의 OH기를 제거함으로써, 전극 활물질층과 전해액 사이의 접촉각을 감소시켜 전해액 함습을 증가시켜 주액성을 향상시키게 된다. The electrode current collector 310 and the electrode active material layer 320 are formed in the same manner as described above, and the Si-containing material layer 330 is formed on the electrode active material layer. Referring to FIG. 4, by coating a Si-containing material layer (HMDS) on the electrode active material layer 320, oxygen of air or moisture reacts with the electrode current collector and Si of the Si-containing material is dehydrogenated. By reacting to remove the OH groups on the electrode current collector, the contact angle between the electrode active material layer and the electrolyte is reduced to increase the moisture content of the electrolyte, thereby improving the liquid-liquidity.

상기 Si 함유 물질 및 Si 함유 물질층의 두께는 상술한 바와 같다.The thickness of the Si-containing material and the Si-containing material layer is as described above.

도 2c는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전극의 단면도이다. 본 발명에 따른 전극(400)은 전극 집전체(410), 전극 활물질(430) 및 Si 함유 물질층(420)을 포함하여 형성된다. 상기 전극 집전체(410)와 전극 활물질층(430)은 상술한 바와 동일한 방법으로 형성되며, 상기 전극집전체(410) 표면 및 전극활물질층(430)의 표면에 각각 Si 함유 물질층(420)이 각각 도포된다. 이로서, 상술한 바와 같이 전극 집전체(410)와 전극 활물질층(430) 사이의 밀착성이 증가되어, 전극 집전체의 산화를 방지하는 한편, 전극활물질의 탈리를 방지하여 수명 특성을 높이고, 전극 활물질층과 전해액의 접촉각을 감소시킴에 따라 주액성을 향상시킨다. 따라서 본 발명에 따른 전극을 구비한 리튬전지는 수명특성이 뛰어나고, 전지 저항이 낮고, 고용량이며, 내단락성 및 내열성 등의 안전성이 뛰어나다.2C is a cross-sectional view of an electrode according to another embodiment of the present invention. The electrode 400 according to the present invention includes an electrode current collector 410, an electrode active material 430, and a Si-containing material layer 420. The electrode current collector 410 and the electrode active material layer 430 are formed in the same manner as described above, the Si-containing material layer 420 on the surface of the electrode current collector 410 and the surface of the electrode active material layer 430, respectively Each is applied. As a result, as described above, the adhesion between the electrode current collector 410 and the electrode active material layer 430 is increased, thereby preventing oxidation of the electrode current collector, preventing desorption of the electrode active material, thereby improving lifetime characteristics, and increasing the electrode active material. As the contact angle between the layer and the electrolyte is reduced, the liquidity is improved. Thus seen The lithium battery having an electrode according to the invention has excellent life characteristics, low battery resistance, high capacity, and excellent safety, such as short resistance and heat resistance.

또한 본 발명에 따른 전극을 채용한 리튬전지는 다음과 같이 제조될 수 있다. In addition, the lithium battery employing the electrode according to the present invention can be manufactured as follows.

먼저, 양극활물질, 도전재, 결합재 및 용매를 혼합하여 양극활물질 조성물을 준비한다. 상기 양극활물질 조성물을 전극집전체에 직접 코팅 및 건조하여 양극을 준비한다. 상기 양극활물질 조성물을 별도의 지지체상에 캐스팅한 다음, 이 지지체로부터 박리하여 얻은 필름을 전극 집전체 상에 라미네이션하여 양극을 제조하는 것도 가능하다. First, a cathode active material composition is prepared by mixing a cathode active material, a conductive material, a binder, and a solvent. The cathode active material composition is directly coated and dried on an electrode current collector to prepare a cathode. It is also possible to produce the positive electrode by casting the positive electrode active material composition on a separate support, and then laminating the film obtained by peeling from the support on an electrode current collector.

상기 양극활물질로는 리튬함유 금속 산화물로서, 당업계에서 통상적으로 사용되는 것이면 모두 사용가능하며, 예컨대, LiCoO2, LiMnXO2X, LiNi1-XMnXO2X(x=1, 2), Ni1-X-Y CoXMnO2 등을 들 수 있으며, 보다 구체적으로는 LiMn2O4, LiCoO2, LiNiO2, LiFeO2, V2O5, TiS 및 MoS 등의 리튬의 산화 환원이 가능한 화합물들이다. The positive electrode active material is a lithium-containing metal oxide, any one commonly used in the art can be used, for example, LiCoO 2 , LiMn X O 2X , LiNi 1-X MnXO 2X (x = 1, 2), Ni 1 -XY Co X MnO 2 , and the like, and more specifically, compounds capable of redoxing lithium, such as LiMn 2 O 4 , LiCoO 2 , LiNiO 2 , LiFeO 2 , V 2 O 5 , TiS, and MoS.

도전재로는 카본 블랙을 사용하며, 결합재로는 비닐리덴 플루오라이드/헥사플루오로프로필렌 코폴리머, 폴리비닐리덴플루오라이드, 폴리아크릴로니트릴, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리테트라플루오로에틸렌 및 그 혼합물, 스티렌 부타디엔 고무계 폴리머를 사용하며, 용매로는 N-메틸피롤리돈, 아세톤, 물 등을 사용한다. 이때 양극활물질, 도전재, 결합재 및 용매의 함량은 리튬전지에서 통상적으로 사용하는 수준이다. Carbon black is used as the conductive material, and vinylidene fluoride / hexafluoropropylene copolymer, polyvinylidene fluoride, polyacrylonitrile, polymethylmethacrylate, polytetrafluoroethylene and mixtures thereof , Styrene butadiene rubber-based polymer is used, N-methylpyrrolidone, acetone, water and the like is used as the solvent. At this time, the content of the positive electrode active material, the conductive material, the binder and the solvent is a level commonly used in lithium batteries.

세퍼레이터로는 리튬전지에서 사용되는 것이라면 모두 사용가능하다. 특히 전해질의 이온 이동에 대해 저저항이면서 전해액 함습능력이 우수한 것이 바람직하다. 이를 보다 구체적으로 설명하면, 유리섬유, 폴리에스테르, 테프론, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 또는 이들 중에서 선택된 재질로서, 부직포 또는 직포 형태이어도 무방하다. As the separator, any one used in a lithium battery can be used. In particular, it is preferable that it is low resistance to the ion migration of electrolyte, and is excellent in electrolyte-moisture capability. In more detail, glass fiber, polyester, Teflon, polyethylene, polypropylene, polytetrafluoroethylene (PTFE) or a material selected from these may be non-woven or woven fabric.

전해액으로는 리튬전지에서 사용되는 것이라면 모두 사용가능하며, 예를 들면, 프로필렌 카보네이트, 에틸렌 카보네이트, 디에틸 카보네이트, 에틸 메틸 카보네이트, 메틸 프로필 카보네이트, 부틸렌 카보네이트, 벤조 니트릴 아세토니트릴, 테트라히드로퓨란, 2-메틸테트라히드로퓨란, -부티로락톤, 디옥소란, 4-메틸디옥소 란, N,N-디메틸포름아미드, 디메틸아세트아미드, 디메틸설폭사이드, 디옥산, 1,2-디메톡시에탄, 설포란, 디클로로에탄, 클로로벤젠, 니트로벤젠, 디메틸카보네이트, 메틸에틸카보네이트, 디에틸카보네이트, 메틸프로필카보네이트, 메틸이소프로필카보네이트, 에틸프로필카보네이트, 디프로필카보네이트, 디부틸카보네이트, 디에틸렌글리콜 또는 디메틸에테르 등의 용매 또는 이들의 혼합 용매에 LiPF6, LiBF4, LiSbF, LiAsF6, LiClO4, LiCF3SO3, Li(CF3SO2)2N, LiC4F9SO3, LiSbF6, LiAlO4, LiAlCl4, LiN(CxF2x+1SO2)(CyF2y+1SO2)(단 x,y는 자연수), LiCl, LiI 등의 리튬염으로 이루어진 전해질 중 1종 또는 이들을 2종 이상 혼합한 것을 용해하여 사용할 수 있다. Any electrolyte can be used as long as it is used in a lithium battery. For example, propylene carbonate, ethylene carbonate, diethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, methyl propyl carbonate, butylene carbonate, benzonitrile acetonitrile, tetrahydrofuran, 2 -Methyltetrahydrofuran, -butyrolactone, dioxolane, 4-methyldioxolane, N, N-dimethylformamide, dimethylacetamide, dimethylsulfoxide, dioxane, 1,2-dimethoxyethane, sulf Porane, dichloroethane, chlorobenzene, nitrobenzene, dimethyl carbonate, methyl ethyl carbonate, diethyl carbonate, methyl propyl carbonate, methyl isopropyl carbonate, ethyl propyl carbonate, dipropyl carbonate, dibutyl carbonate, diethylene glycol or dimethyl ether LiPF 6 , LiBF 4 , LiSbF, LiAsF 6 , LiClO 4 , Li CF 3 SO 3 , Li (CF 3 SO 2 ) 2 N, LiC 4 F 9 SO 3 , LiSbF 6 , LiAlO 4 , LiAlCl 4 , LiN (CxF 2x + 1 SO 2 ) (CyF 2y + 1 SO 2 ) x, y can be used by dissolving one kind or a mixture of two or more kinds of electrolytes composed of lithium salts such as natural water), LiCl, LiI and the like.

본 발명에 따라, 적어도 한 면에 Si 함유 물질층을 포함하는 양극극판과 음극극판 사이에 세퍼레이터를 배치하여 전지 조립체를 형성한다. 이러한 전지 조립체를 와인딩하거나 접어서 원통형 전지 케이스나 각형 전지 케이스에 넣은 다음 전해액을 주입하면 리튬전지가 완성된다. According to the present invention, a separator is disposed between an anode plate and a cathode plate including a Si-containing material layer on at least one side to form a battery assembly. The battery assembly is wound or folded, placed in a cylindrical battery case or a square battery case, and then injected with electrolyte to complete a lithium battery.

다음으로 본 발명에 따른 전극의 제조방법은 전극집전체에 상기 Si 함유 물질을 0.005㎛~1㎛로 도포하는 단계, 상술한 방법으로 제조한 전극활물질을 상기 Si 함유 물질층 위에 도포, 건조, 및 압착하는 단계를 포함한다. Next, the method of manufacturing an electrode according to the present invention comprises the steps of applying the Si-containing material to the electrode collector at 0.005㎛ ~ 1㎛, coating, drying, and applying the electrode active material prepared by the above method on the Si-containing material layer Squeezing.

본 발명에 따른 또 다른 전극의 제조방법은 상술한 전극 집전체에 상술한 방법으로 제조한 전극 활물질을 도포, 건조 및 압착하는 단계 및 전극 활물질층에 상기 Si 함유 물질을 도포하고 건조하여 코팅막을 형성하는 단계를 포함한다.Another method of manufacturing an electrode according to the present invention comprises the steps of coating, drying and compressing the electrode active material prepared by the above-described method on the electrode current collector and coating and drying the Si-containing material on the electrode active material layer to form a coating film It includes a step.

본 발명에 따른 또 다른 전극의 제조방법은 전극 집전체에 상기 Si 함유물질을 도포, 건조하여 Si 함유 물질층을 형성하는 단계, 상기 Si 함유 물질층 위에 전극 활물질을 도포, 건조, 압축하는 단계 및 전극활물질층 위에 상기 Si 함유 물질을 도포, 건조하는 단계를 포함한다. 이때 Si 함유 물질을 기상 증착시키는 것이 가장 바람직하다.Another method of manufacturing an electrode according to the present invention comprises the steps of coating and drying the Si-containing material on the electrode current collector to form a Si-containing material layer, coating, drying, compressing the electrode active material on the Si-containing material layer and And applying and drying the Si-containing material on the electrode active material layer. At this time, it is most preferable to vapor-deposit the Si-containing material.

이하, 실시예 및 비교예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 단, 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 이들만으로 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples and Comparative Examples. However, an Example is for illustrating this invention and does not limit the scope of the present invention only by these.

음극의 제조Preparation of Cathode

실시예 1Example 1

19㎛의 구리(Cu) 집전체 위에, HMDS(Hexamethyl disilazane: 도쿄응화㈜제, 상품명 OAP)를 기상 증착에 의해 0.005㎛의 두께로 형성한 후, 음극 활물질로서 그래파이트계 분말 96wt%, 결합제로 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF) 4wt% 및 NMP(N-메킬피롤리돈) 100ml를 첨가하여 잘 혼합한 다음 세라믹볼을 넣고 약 10시간 동안 잘 혼련시켜 제조한 음극 슬러리를 HMDS 층 위에 도포한 후 약 90℃ 오븐에 넣고 약 10시간 동안 건조시켜 NMP가 완전히 증발되도록 하였다. 그 후 음극 전극을 롤 프레스하여 두께 120 ㎛의 음극을 제조하였다.Hexamethyl disilazane (trade name OAP, manufactured by Tokyo Chemical Co., Ltd., trade name OAP) was formed to a thickness of 0.005 μm by vapor deposition on a 19 μm copper (Cu) current collector, and then 96 wt% graphite powder was used as a negative electrode active material and poly as a binder. 4 wt% of vinylidene fluoride (PVDF) and 100 ml of NMP (N-Methylpyrrolidone) were added and mixed well.Then, the negative electrode slurry prepared by kneading the ceramic ball for about 10 hours was applied on the HMDS layer. Placed in a 90 ° C. oven and dried for about 10 hours to allow NMP to evaporate completely. Thereafter, the negative electrode was roll pressed to prepare a negative electrode having a thickness of 120 μm.

실시예 2Example 2

19㎛의 구리(Cu) 집전체 위에, 음극 활물질로서 그래파이트계 분말 96wt%, 결합제로 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF) 4wt% 및 NMP 100ml를 첨가하여 잘 혼합한 다음 세라믹볼을 넣고 약 10시간 동안 잘 혼련시켜 제조한 음극 슬러리를 도포한 후 약 90℃ 오븐에 넣고 약 10시간 동안 건조시켜 NMP가 완전히 증발되도록 하였다. 그 후 상기 전극활물질층 위에 HMDS를 기상 증착에 의해 0.005㎛의 두께로 형성하고, 롤 프레스 하여 두께 120㎛의 음극을 제조하였다.On a 19 μm copper (Cu) current collector, 96 wt% graphite-based powder as a negative electrode active material, 4 wt% polyvinylidene fluoride (PVDF) as a binder, and 100 ml of NMP were added and mixed well. The negative electrode slurry prepared by kneading was applied and then placed in an oven at about 90 ° C. and dried for about 10 hours to completely evaporate NMP. Thereafter, HMDS was formed on the electrode active material layer to a thickness of 0.005 μm by vapor deposition, and roll press was used to prepare a negative electrode having a thickness of 120 μm.

실시예 3Example 3

19㎛의 구리(Cu) 집전체 위에, HMDS를 기상 증착에 의해 0.005㎛의 두께로 형성하였다. 이후, 음극 활물질로서 그래파이트계 분말 96wt%, 결합제로 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF) 4wt% 및 NMP(N-메킬피롤리돈) 100ml를 첨가하여 잘 혼합한 다음 세라믹볼을 넣고 약 10시간 동안 잘 혼련시켜 음극 슬러리를 제조하였다. 상기 음극 슬러리를 HMDS 층 위에 도포한 후 90℃ 오븐에 넣고 약 10시간 동안 건조시켜 NMP가 완전히 증발되도록 하였다. 상기 음극활물질층 위에 다시 HMDS를 기상 증착에 의해 0.005㎛의 두께로 형성하고 롤 프레스하여 두께 120㎛의 음극을 제조하였다.HMDS was formed to a thickness of 0.005 mu m by vapor deposition on a 19 mu m copper (Cu) current collector. Then, 96 wt% graphite-based powder, 4 wt% polyvinylidene fluoride (PVDF) and 100 ml NMP (N-methylpyrrolidone) were added as a negative electrode active material, mixed well, and then the ceramic ball was added well for about 10 hours. Kneading to prepare a negative electrode slurry. The negative electrode slurry was applied onto an HMDS layer and placed in a 90 ° C. oven to dry for about 10 hours to allow NMP to evaporate completely. HMDS was again formed on the negative electrode active material layer to a thickness of 0.005 μm by vapor deposition and roll pressed to prepare a negative electrode having a thickness of 120 μm.

실시예 4Example 4

실시예 1과 동일한 방법으로 제조하였다. 다만, HMDS의 두께를 0.05㎛로 하여 음극을 제조하였다.It prepared in the same manner as in Example 1. However, the negative electrode was prepared with a thickness of HMDS of 0.05 μm.

실시예 5Example 5

실시예 2와 동일한 방법으로 제조하였다. 다만, HMDS의 두께를 0.05㎛로 하여 음극을 제조하였다.It prepared in the same manner as in Example 2. However, the negative electrode was prepared with a thickness of HMDS of 0.05 μm.

실시예 6Example 6

실시예 3과 동일한 방법으로 제조하였다. 다만, HMDS를 각각 0.05㎛로 하여 음극을 제조하였다.It prepared in the same manner as in Example 3. However, the negative electrode was prepared with HMDS of 0.05 μm each.

실시예 7Example 7

실시예 1과 동일한 방법으로 제조하였다. 다만, HMDS의 두께를 1㎛로 하여 음극을 제조하였다.It prepared in the same manner as in Example 1. However, the negative electrode was manufactured with the thickness of HMDS as 1 μm.

실시예 8Example 8

실시예 2와 동일한 방법으로 제조하였다. 다만, HMDS의 두께를 1㎛로 하여 음극을 제조하였다.It prepared in the same manner as in Example 2. However, the negative electrode was manufactured with the thickness of HMDS as 1 μm.

실시예 9Example 9

실시예 3과 동일한 방법으로 제조하였다. 다만, HMDS를 각각 1㎛로 하여 음극을 제조하였다.It prepared in the same manner as in Example 3. However, the negative electrode was manufactured with HMDS as 1 micrometer each.

비교예 1Comparative Example 1

19㎛의 구리(Cu) 집전체 위에, 활물질로서 그래파이트계 분말 96wt%, 결합제로 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF) 4wt% 및 NMP 100ml를 첨가하여 잘 혼합한 다음 세라믹볼을 넣고 약 10시간 동안 잘 혼련시켜 제조한 음극 슬러리를 도포한 후 90℃ 오븐에 넣고 약 10시간 동안 건조시켜 NMP가 완전히 증발되도록 하였다. 그 후 음극 전극을 롤 프레스하여 두께 120 ㎛의 음극을 제조하였다.On a 19 μm copper (Cu) current collector, 96 wt% graphite-based powder, 4 wt% polyvinylidene fluoride (PVDF) as a binder, and 100 ml of NMP were added and mixed well. The negative electrode slurry prepared by kneading was applied and then placed in an oven at 90 ° C. and dried for about 10 hours to completely evaporate NMP. Thereafter, the negative electrode was roll pressed to prepare a negative electrode having a thickness of 120 μm.

실시예 10 내지 18 및 비교예 2: 리튬전지의 제조Examples 10 to 18 and Comparative Example 2: Fabrication of Lithium Battery

실시예 1 내지 9 및 비교예 1에서 제조한 상기 음극을 리튬 금속의 상대전극으로 하고 16㎛의 PE 세퍼레이터와 LiPF6가 EC(에틸렌카보네이트) + EMC(에틸메틸카보네이트)(3/7 vol%)에 녹아 1.3M이 되도록 형성한 용액을 전해질로 하여, 통상의 방법에 따라 18650 사이즈, 2000mAh의 원통형 전지를 제조하였다. The negative electrode prepared in Examples 1 to 9 and Comparative Example 1 was used as a counter electrode of lithium metal, and the PE separator and LiPF 6 were EC (ethylene carbonate) + EMC (ethyl methyl carbonate) (3/7 vol%). An 18650 size, 2000 mAh cylindrical battery was prepared according to a conventional method using the solution formed so as to be 1.3 M dissolved in an electrolyte.

HMDS 처리에 따른 전극 집전체 및 음극의 특성 실험Experimental Study on Characteristics of Electrode Current Collector and Cathode by HMDS Treatment

HMDS의 처리에 따른 전극 집전체 및 음극의 특성을 다음과 같은 방법으로 실험하였으며, 그 결과는 표 2에 나타내었다.The characteristics of the electrode current collector and the negative electrode according to the treatment of HMDS were tested in the following manner, and the results are shown in Table 2.

전극집전체의 변색 실험Discoloration experiment of electrode collector

전극 집전체를 LiPF6가 EC(에틸렌카보네이트) + EMC(에틸메틸카보네이트)(3/7 vol%)에 녹아 1.3M이 되도록 형성한 전해질 용액에 침지한 후 24시간 경과 후 전극 집전체의 변색을 육안으로 확인하였다.After dissolving the electrode collector in an electrolyte solution formed by dissolving LiPF 6 in EC (ethylene carbonate) + EMC (ethyl methyl carbonate) (3/7 vol%) to 1.3 M, discoloration of the electrode collector was observed after 24 hours. It was visually confirmed.

전극 집전체와 음극 활물질 간의 접착력 실험Adhesion test between electrode current collector and negative electrode active material

도 5을 참조하여, 실시예 1 내지 9 및 비교예에 따라 제조한 전극을 폭 25.4mm(= 1inch), 길이 100mm로 스틸자를 이용하여 잘라내었다. 인장 시험기 전원 및 PC의 전원을 켠 후 시험기 구동용 소프트웨어를 실행시켰다. 양면 테이프의 보호막을 벗기고, 양면 테이프의 접착면을 테스트용 판(유리판)과 일치하도록 테스트용 판에 붙였다. 테스트용 판에 붙지 않은 샘플의 끝부분부터 기재를 서서히 떼어내었다(음극활물질은 양면테이프 부분에 붙어 있게 되고, 기재부분은 떨어지게 된다). 음극활물질이 붙어 있는 테스트용 유리판과 기재 각각을 인장 시험기에 페달을 사용하여 설치하였다(도 6 참조). 테스터 실행 버튼을 클릭하였다. 인장 속도는 100mm/min, 연신길이는 50mm로 실시하였다.Referring to FIG. 5, electrodes prepared according to Examples 1 to 9 and Comparative Examples were cut out using a steel ruler having a width of 25.4 mm (= 1 inch) and a length of 100 mm. The software for driving the tester was run after the tensile tester and the PC were powered on. The protective film of the double-sided tape was peeled off, and the adhesive side of the double-sided tape was stuck to the test board so that it might correspond with a test board (glass plate). The substrate was slowly removed from the end of the sample that did not adhere to the test plate (the negative electrode active material adhered to the double-sided tape portion and the substrate portion fell). Each of the test glass plate and the substrate on which the negative electrode active material was attached was installed using a pedal in a tensile tester (see FIG. 6). Click the Run Tester button. The pulling rate was 100 mm / min and the drawing length was 50 mm.

구동 소프트웨어에서 지원하는 표준 양식에 따라 측정값을 읽고, MAX, MIN, AVE. 가 표시되는 중에서 평균값을 취하였다. Read measurements according to standard formats supported by the drive software, MAX, MIN, AVE. The average value was taken in the display.

전해액 함습 실험Electrolyte solution experiment

실시예 1 내지 9 및 비교예 1에서 제조한 음극판을 LiPF6가 EC(에틸렌카보네이트) + EMC(에틸메틸카보네이트)(3/7 vol%)에 녹아 1.3M이 되도록 형성한 전해액에 침지한 후 전해액이 모두 함습되는 시간을 측정하였다. The negative electrode plates prepared in Examples 1 to 9 and Comparative Example 1 were immersed in an electrolyte solution in which LiPF 6 was dissolved in EC (ethylene carbonate) + EMC (ethyl methyl carbonate) (3/7 vol%) to form 1.3 M, and then the electrolyte solution. All of these times were measured to be moistened.

표 2TABLE 2

변색 여부Discoloration 접착력 gforce/mm Adhesive force gforce / mm 전해액 함습시간(min)Electrolytic solution moisture time (min) 비교예 1Comparative Example 1 U 4.034.03 1515 실시예 1Example 1 radish 5.565.56 1010 실시예 2Example 2 radish 5.875.87 88 실시예 3Example 3 radish 5.985.98 77 실시예 4Example 4 radish 6.026.02 66 실시예 5Example 5 radish 6.166.16 55 실시예 6Example 6 radish 6.456.45 77 실시예 7Example 7 radish 6.536.53 66 실시예 8Example 8 radish 6.756.75 55

HMDS 처리에 따른 전지의 성능 실험Performance Test of Battery by HMDS Treatment

HMDS 처리에 따른 전지의 성능을 확인하기 위하여, 저항, 방전 및 수명용량, 그리고 안전성 평가 등을 하기와 같이 수행하였으며, 그 결과는 표 3와 같다.In order to confirm the performance of the battery according to the HMDS treatment, resistance, discharge and life capacity, and safety evaluation were performed as follows, and the results are shown in Table 3.

저항, 방전 및 수명 용량의 실험Experiment of resistance, discharge and life capacity

저항은 비교예 2의 AC 임피던스(impedence)를 100%로 하여 실시예 10~18의 전지의 저항을 표준 저항기로 측정한 후 비교예 2 대비 %로 표시하였으며, 방전은 3C 3V에서 컷 오프(cut off) 방전용량을 측정하여 비교예 2의 용량을 100%로 하여 표시하였다. 수명용량은 300 회의 충방전을 거친 후 비교예 2의 용량을 100%로 하여 수명용량을 표시하였다. 상기 값은 각각 5개의 전지의 값을 측정한 후 평균한 값이다. The resistance is 100% of the AC impedance (impedence) of Comparative Example 2 measured the resistance of the battery of Examples 10-18 with a standard resistor and then expressed in% compared to Comparative Example 2, the discharge is cut off at 3C 3V off) The discharge capacity was measured and displayed as 100% of the capacity of Comparative Example 2. The lifespan capacity was 300 times after charging and discharging, and the lifespan capacity was indicated as 100% of the capacity of Comparative Example 2. The values are averaged after measuring the values of five batteries.

안전성 평가Safety evaluation

안전성 평가는 2C/12V에서 12시간 동안 과충전을 실시한 후 단계를 각각 5 단계(L0: 양호, L1: 누액, L2: 섬광, L2: 불꽃, L3: 연기, L4: 발화, L5: 파열)로 나누어 평가하였다. 2~20개의 전지를 실험하였으면, 표상에서 L 앞에 기재된 숫자는 실험한 전지의 수를 나타내었다. For safety evaluation, after 12 hours of overcharging at 2C / 12V, the steps were divided into 5 stages (L0: good, L1: leakage, L2: flash, L2: flame, L3: smoke, L4: fire, L5: burst) Evaluated. If 2-20 cells were tested, the number before L in the table indicates the number of cells tested.

오븐 실험Oven experiment

전지를 150 ℃ 챔버에서 1시간 동안 방치 후 그 결과를 확인하여 과충전 실험과 같은 방법으로 표시하였다.The battery was left in the chamber at 150 ° C. for 1 hour, and then the result was confirmed and displayed in the same manner as the overcharge experiment.

표 3TABLE 3

저항(%)resistance(%) 3C 방전 (%)3C discharge (%) 수명(%)life span(%) 2C/12V 과충전2C / 12V overcharge 오븐 실험 (150?)Oven Experiment (150?) 비교예 2Comparative Example 2 100100 100100 100100 15L0, 5L515L0, 5L5 15L0, 5L515L0, 5L5 실시예 10Example 10 9696 115115 105105 17L0, 3L517L0, 3L5 18L0, 2L418L0, 2L4 실시예 11Example 11 9797 116116 107107 18L0, 2L318L0, 2L3 17L0, 3L317L0, 3L3 실시예 12Example 12 9595 120120 110110 19L0, 1L219L0, 1L2 19L0, 1L219L0, 1L2 실시예 13Example 13 8686 127127 125125 2L02L0 2L02L0 실시예 14Example 14 8787 126126 124124 2L02L0 2L02L0 실시예 15Example 15 8080 130130 130130 2L02L0 2L02L0 실시예 16Example 16 8787 121121 115115 19L0, 1L319L0, 1L3 2L02L0 실시예 17Example 17 8888 120120 120120 2L02L0 2L02L0 실시예 18Example 18 8383 125125 125125 2L02L0 2L02L0

상기 표 2에서 표시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 실시예 1 내지 9의 Si 함유 물질(실험에서는 HMDS)로 전극집전체 및/또는 전극활물질층을 처리한 경우, 비교예 2로 대표되는 종래의 전극과 비교할 때, 전극집전체와 전극활물질간의 접착력이 증가하였으며, 전극집전체의 변색이 없는 것으로 보아 산화가 방지되었음을 알 수 있으며, 따라서 전극집전체 금속의 이온 용출을 막을 수 있으며, HMDS의 처리 두께에 따라 전해액의 함습시간의 줄어든 결과로 보아 본 발명에 따라 전극 표면의 OH기를 제거시켜 전해액과 음극활물질간의 접촉각을 감소시켜 전해액의 함습을 증가시킨 것을 알 수 있었다. 따라서, 본 발명에 따른 전극을 채용한 리튬전지는 수명특성 및 주액성이 우수한 효과를 나타내었다.As shown in Table 2, when the electrode current collector and / or electrode active material layer was treated with Si-containing materials (HMDS in the experiment) of Examples 1 to 9 according to an embodiment of the present invention, represented by Comparative Example 2 Compared with the conventional electrodes, the adhesion between the electrode current collector and the electrode active material is increased, and it can be seen that oxidation is prevented because there is no discoloration of the electrode current collector, thus preventing ion dissolution of the electrode current collector metal. As a result of the decrease in the humidity of the electrolyte according to the treatment thickness of the HMDS, it was found that the OH group on the surface of the electrode was removed according to the present invention to decrease the contact angle between the electrolyte and the negative electrode active material, thereby increasing the humidity of the electrolyte. Therefore, the lithium battery employing the electrode according to the present invention showed an excellent life characteristics and liquid injection properties.

또한 표 3에 표시된 바와 같이, 본 발명이 일 실시예에 따른 실시예 10 내지 18의 HMDS로 전극집전체 및/또는 전극활물질층을 처리한 경우 비교예 2로 대표되는 종래의 전지와 비교할 때, 저항은 낮아졌으며, 이에 반해 방전용량, 수명 은 증가 하였으며, 과충전 및 오븐 실험에서는 상대적으로 높은 안전성을 나타내었다. 따라서, 본 발명에 따른 리튬전지는 수명 특성이 뛰어나고 전지 저항이 낮고, 고용량이며, 내단락성 및 내열성등의 안전성이 뛰어난 리튬전지를 제공한다.In addition, as shown in Table 3, when the present invention treated the electrode current collector and / or the electrode active material layer with the HMDS of Examples 10 to 18 according to one embodiment, compared with the conventional battery represented by Comparative Example 2, The resistance was lowered, while the discharge capacity and lifespan were increased, and the overcharge and oven experiments showed relatively high safety. Accordingly, the lithium battery according to the present invention provides a lithium battery having excellent life characteristics, low battery resistance, high capacity, and excellent safety, such as short resistance and heat resistance.

본 발명에 따른 전극은 전극집전체 및/또는 전극활물질층에 Si 함유 물질층을 도포함으로써, 전극집전체의 산화를 방지하여, 저항을 낮추고, 전극집전체와 전극활물질간의 접착력을 증가시켜 오믹컨택트 및 수명이 증가되는 특성이 있으며, 전극 표면의 OH 기를 제거하여 전해액과 전극활물질간의 접촉각이 줄어들어 전해액의 함습을 증가되고 따라서 주액성이 향상되는 특성이 있다. 따라서, 이를 채용한 본 발명에 따른 리튬전지는 수명 특성이 뛰어나고 전지 저항이 낮고, 고용량이며, 내단락성 및 내열성 등의 안전성 우수하다.Electrode according to the present invention by applying a Si-containing material layer to the electrode current collector and / or the electrode active material layer, to prevent oxidation of the electrode current collector, lower the resistance, increase the adhesion between the electrode current collector and the electrode active material, ohmic contact And lifespan is increased, and the contact angle between the electrolyte and the electrode active material is reduced by removing OH groups on the surface of the electrode, thereby increasing the humidity of the electrolyte and thus improving the liquidity. Therefore, the lithium battery according to the present invention employing the same has excellent life characteristics, low battery resistance, high capacity, and excellent safety, such as short resistance and heat resistance.

Claims (21)

전극 집전체;Electrode current collectors; Si 함유 물질층; 및Si containing material layer; And 전극 활물질 층을 포함하는 것을 특징으로 하는 전극.And an electrode active material layer. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 Si 함유 물질층이 The Si-containing material layer 전극 집전체, 상기 전극 집전체의 적어도 하나의 한 면에 Si 함유 물질층 및 전극 활물질층의 순서대로 적층된 것을 특징으로 하는 전극.And an electrode current collector, stacked on at least one surface of the electrode current collector in order of a Si-containing material layer and an electrode active material layer. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 Si 함유 물질층이The Si-containing material layer 전극 집전체, 상기 전극 집전체의 적어도 하나의 한 면에 전극 활물질층 및 Si 함유 물질층의 순서대로 적층된 것을 특징으로 하는 전극.And an electrode current collector, laminated on at least one surface of the electrode current collector in order of an electrode active material layer and a Si-containing material layer. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 Si 함유 물질층이The Si-containing material layer 전극 집전체, 상기 전극 집전체의 적어도 하나의 한 면에 Si 함유 물질층, 전극 활물질층 및 Si 함유 물질층의 순서대로 적층된 것을 특징으로 하는 전극.And an electrode current collector, laminated on at least one surface of the electrode current collector in order of a Si-containing material layer, an electrode active material layer, and a Si-containing material layer. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 Si 함유 물질층이 하기 일반식(I)의 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 전극:An electrode, wherein the Si-containing material layer comprises a material of general formula (I)
Figure 112005025858108-PAT00011
(I)
Figure 112005025858108-PAT00011
(I)
상기 식에서, R1, R2, R3가 각각 독립적으로 수소원자, 할로겐원자, 히드록시기, 아민기, -SH, 탄소수 1 내지 20의 알킬기, 탄소수 3~20의 시클로 알킬기, 탄소수 2 내지 20의 알케닐기, 탄소수 1 내지 20의 알콕시기, 탄소수 6 내지 30의 아릴기, 탄소수 6 내지 30의 아릴옥시기, 탄소수 1 내지 20의 알킬카르보닐기이, Wherein R 1 , R 2 , and R 3 are each independently a hydrogen atom, a halogen atom, a hydroxy group, an amine group, -SH, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, a cycloalkyl group having 3 to 20 carbon atoms, and an alke having 2 to 20 carbon atoms. A silyl group, an alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms, an aryl group having 6 to 30 carbon atoms, an aryloxy group having 6 to 30 carbon atoms, an alkylcarbonyl group having 1 to 20 carbon atoms, X가 -NH-, -O-, -SO3-, 탄소수 1 내지 20의 알킬렌기, 탄소수 2 내지 20의 알케닐렌기, 실라닐렌기, 탄소수 6 내지 30의 아릴렌기, 펩틸기, 카르보닐렌기, 탄소수 1 내지 20의 옥시 알킬렌기이며, X is -NH-, -O-, -SO 3- , an alkylene group having 1 to 20 carbon atoms, an alkenylene group having 2 to 20 carbon atoms, a silanylene group, an arylene group having 6 to 30 carbon atoms, a peptyl group and a carbonylene group , An oxyalkylene group having 1 to 20 carbon atoms, A가 수소원자, 할로겐원자, -SH, 아미노기, 탄소수 2 내지 15의 헤테로 시클로 알킬기, 탄소수 2 내지 20의 알케닐기, 탄소수 1 내지 10의 실라닐기, 탄소수 6~20의 아릴기를 나타낸다.A represents a hydrogen atom, a halogen atom, -SH, an amino group, a heterocycloalkyl group having 2 to 15 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 20 carbon atoms, a silanyl group having 1 to 10 carbon atoms, and an aryl group having 6 to 20 carbon atoms.
제 5 항에 있어서, The method of claim 5, 상기 R1, R2, R3가 각각 독립적으로 수소원자, 할로겐원자, 히드록시기, 아민기, -SH, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 탄소수 3~8의 시클로 알킬기, 탄소수 2 내지 6의 알케닐기, 탄소수 1 내지 6의 알콕시기, 탄소수 6 내지 9의 아릴기, 탄소수 6 내지 9의 아릴옥시기, 탄소수 1 내지 3의 알킬카르보닐기이며, R 1 , R 2 and R 3 are each independently a hydrogen atom, a halogen atom, a hydroxy group, an amine group, -SH, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, a cycloalkyl group having 3 to 8 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 6 carbon atoms, An alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, an aryl group having 6 to 9 carbon atoms, an aryloxy group having 6 to 9 carbon atoms, an alkylcarbonyl group having 1 to 3 carbon atoms, 상기 X가 -NH-, -O-, -SO3-, 탄소수 1 내지 6의 알킬렌기, 탄소수 2 내지 6의 알케닐렌기, 실라닐렌기, 탄소수 6 내지 9의 아릴렌기, 펩틸기, 카르보닐렌기, 탄소수 1 내지 6의 옥시 알킬렌기이며,X is -NH-, -O-, -SO 3- , alkylene group having 1 to 6 carbon atoms, alkenylene group having 2 to 6 carbon atoms, silanylene group, arylene group having 6 to 9 carbon atoms, peptyl group, carbonyl A ethylene group and an oxyalkylene group having 1 to 6 carbon atoms, 상기 A가 수소원자, 할로겐원자, -SH, 아미노기, 탄소수 2 내지 6의 헤테로 시클로 알킬기, 탄소수 2 내지 6의 알케닐기, 탄소수 1 내지 6의 실라닐기, 탄소수 6~9의 아릴기를 나타낸다A represents a hydrogen atom, a halogen atom, -SH, an amino group, a heterocycloalkyl group of 2 to 6 carbon atoms, an alkenyl group of 2 to 6 carbon atoms, a silanyl group of 1 to 6 carbon atoms, an aryl group of 6 to 9 carbon atoms 제 5 항에 있어서, The method of claim 5, 상기 화학식 I의 화합물이 하기 화학식 II의 화합물인 것을 특징으로 하는 전극:Wherein said compound of formula I is a compound of formula II:
Figure 112005025858108-PAT00012
(II)
Figure 112005025858108-PAT00012
(II)
식중, R1, R2, R3 및 X는 상기 정의한 바와 같다.Wherein R 1 , R 2 , R 3 and X are as defined above.
제 7 항에 있어서, The method of claim 7, wherein 상기 R1, R2, R3가 각각 독립적으로 수소원자, 할로겐원자, 히드록시기, 아민기, -SH, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 탄소수 3~8의 시클로 알킬기, 탄소수 2 내지 6의 알케닐기, 탄소수 1 내지 6의 알콕시기, 탄소수 6 내지 9의 아릴기, 탄소수 6 내지 9의 아릴옥시기, 탄소수 1 내지 3의 알킬카르보닐기이며, R 1 , R 2 and R 3 are each independently a hydrogen atom, a halogen atom, a hydroxy group, an amine group, -SH, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, a cycloalkyl group having 3 to 8 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 6 carbon atoms, An alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, an aryl group having 6 to 9 carbon atoms, an aryloxy group having 6 to 9 carbon atoms, an alkylcarbonyl group having 1 to 3 carbon atoms, 상기 X가 -NH-, -O-, -SO3-, 탄소수 1 내지 6의 알킬렌기, 탄소수 2 내지 6의 알케닐렌기, 실라닐렌기, 탄소수 6 내지 9의 아릴렌기, 펩틸기, 카르보닐렌기, 탄소수 1 내지 6의 옥시 알킬렌기인 것을 특징으로 하는 전극. X is -NH-, -O-, -SO 3- , alkylene group having 1 to 6 carbon atoms, alkenylene group having 2 to 6 carbon atoms, silanylene group, arylene group having 6 to 9 carbon atoms, peptyl group, carbonyl An ene group and an oxyalkylene group having 1 to 6 carbon atoms. 제 5 항에 있어서, The method of claim 5, 상기 화학식 I의 화합물이 하기 화학식 III의 화합물인 것을 특징으로 하는 전극:Wherein said compound of formula I is a compound of formula III:
Figure 112005025858108-PAT00013
(III)
Figure 112005025858108-PAT00013
(III)
식중, R1, R2, R3이 상기 정의한 바와 같으며, R4, R5 및 R6이 각각 독립적으로 수소원자, 할로겐원자, 히드록시기, 아민기, 티올기, 탄소수 1 내지 20의 알킬기, 탄소수 3~20의 시클로 알킬기, 탄소수 1 내지 20의 알케닐기, 탄소수 1 내지 20의 알콕시기, 탄소수 6 내지 30의 아릴기, 탄소수 6 내지 30의 아릴옥시기, 탄소수 1 내지 20의 알킬카르보닐기를 나타내며,Wherein R 1 , R 2 , R 3 are as defined above, R 4 , R 5 and R 6 are each independently a hydrogen atom, a halogen atom, a hydroxy group, an amine group, a thiol group, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, A cycloalkyl group having 3 to 20 carbon atoms, an alkenyl group having 1 to 20 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms, an aryl group having 6 to 30 carbon atoms, an aryloxy group having 6 to 30 carbon atoms, and an alkylcarbonyl group having 1 to 20 carbon atoms. , X1는 O-, -NH-, 탄소수 1 내지 20의 알킬렌기, 탄소수 2 내지 20의 알케닐렌기, 탄소수 6 내지 30의 아릴렌기이다. X <1> is O-, -NH-, a C1-C20 alkylene group, a C2-C20 alkenylene group, and a C6-C30 arylene group.
제 9 항에 있어서, The method of claim 9, 상기 R1, R2, R3, R4, R5, R6이 각각 독립적으로 수소원자, 할로겐원자, 히드록시기, 아민기, -SH, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 탄소수 3~8의 시클로 알킬기, 탄소수 2 내지 6의 알케닐기, 탄소수 1 내지 6의 알콕시기, 탄소수 6 내지 9의 아릴기, 탄소수 6 내지 9의 아릴옥시기, 탄소수 1 내지 3의 알킬카르보닐기이며, R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 , and R 6 are each independently a hydrogen atom, a halogen atom, a hydroxy group, an amine group, -SH, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, and a cycloalkyl group having 3 to 8 carbon atoms. , An alkenyl group having 2 to 6 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, an aryl group having 6 to 9 carbon atoms, an aryloxy group having 6 to 9 carbon atoms, an alkylcarbonyl group having 1 to 3 carbon atoms, 상기 X1가 -NH-, -O-, -SO3-, 탄소수 1 내지 6의 알킬렌기, 탄소수 2 내지 6의 알케닐렌기, 실라닐렌기, 탄소수 6 내지 9의 아릴렌기, 펩틸기, 카르보닐렌기, 탄소수 1 내지 6의 옥시 알킬렌기인 것을 특징으로 하는 전극. X 1 is —NH—, —O—, —SO 3 —, an alkylene group having 1 to 6 carbon atoms, an alkenylene group having 2 to 6 carbon atoms, a silanylene group, an arylene group having 6 to 9 carbon atoms, a peptyl group, and a carbon. A carbonyl group and an oxyalkylene group having 1 to 6 carbon atoms. 제 5 항에 있어서, The method of claim 5, 상기 화학식 I의 화합물이 하기 화학식 IV의 화합물인 것을 특징으로 하는 전극:Wherein said compound of formula I is a compound of formula IV:
Figure 112005025858108-PAT00014
(IV)
Figure 112005025858108-PAT00014
(IV)
식중, R1 내지 R6 은 상기 정의한 바와 같다.Wherein R 1 to R 6 are as defined above.
제 11 항에 있어서,The method of claim 11, 상기 R1, R2, R3, R4, R5, R6이 각각 독립적으로 수소원자, 할로겐원자, 히드록시기, 아민기, -SH, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 탄소수 3~8의 시클로 알킬기, 탄소수 2 내지 6의 알케닐기, 탄소수 1 내지 6의 알콕시기, 탄소수 6 내지 9의 아릴기, 탄소수 6 내지 9의 아릴옥시기, 탄소수 1 내지 3의 알킬카르보닐기인 것을 특징으로 하는 전극.R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 , and R 6 are each independently a hydrogen atom, a halogen atom, a hydroxy group, an amine group, -SH, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, and a cycloalkyl group having 3 to 8 carbon atoms. And an alkenyl group having 2 to 6 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, an aryl group having 6 to 9 carbon atoms, an aryloxy group having 6 to 9 carbon atoms, and an alkylcarbonyl group having 1 to 3 carbon atoms. 제 5 항에 있어서, The method of claim 5, 상기 화학식 I의 화합물이 하기 화학식 V의 화합물인 것을 특징으로 하는 전극:Wherein said compound of formula I is a compound of formula
Figure 112005025858108-PAT00015
(V)
Figure 112005025858108-PAT00015
(V)
식중, R1 내지 R6은 상기 정의한 바와 같으며, R7 및 R8이 각각 독립적으로 수소원자, 할로겐원자, 히드록시기, 아민기, -SH, 탄소수 1 내지 20의 알킬기, 탄소수 3~20의 시클로 알킬기, 탄소수 1 내지 20의 알케닐기, 탄소수 1 내지 20의 알콕시기, 탄소수 6 내지 30의 아릴기, 탄소수 6 내지 30의 아릴옥시기, 탄소수 1 내지 20의 알킬카르보닐기를 나타낸다.Wherein R 1 to R 6 are as defined above, and R 7 and R 8 are each independently a hydrogen atom, a halogen atom, a hydroxy group, an amine group, -SH, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, and a cycloalkyl having 3 to 20 carbon atoms. An alkyl group, a C1-C20 alkenyl group, a C1-C20 alkoxy group, a C6-C30 aryl group, a C6-C30 aryloxy group, and a C1-C20 alkylcarbonyl group are shown.
제 13 항에 있어서, The method of claim 13, 상기 R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7, R8이 수소원자, 할로겐원자, 히드록시기, 아민기, -SH, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 탄소수 3~8의 시클로 알킬기, 탄소수 2 내지 6의 알케닐기, 탄소수 1 내지 6의 알콕시기, 탄소수 6 내지 9의 아릴기, 탄소수 6 내지 9의 아릴옥시기, 탄소수 1 내지 3의 알킬카르보닐기인 것을 특징으로 하는 전극.R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 , R 6 , R 7 , R 8 are hydrogen atom, halogen atom, hydroxy group, amine group, -SH, C1-6 alkyl group, C3-8 A cycloalkyl group, an alkenyl group of 2 to 6 carbon atoms, an alkoxy group of 1 to 6 carbon atoms, an aryl group of 6 to 9 carbon atoms, an aryloxy group of 6 to 9 carbon atoms, and an alkylcarbonyl group of 1 to 3 carbon atoms . 제 5 항에 있어서, The method of claim 5, 상기 화학식 I의 화합물이 하기 화학식 VI의 화합물인 것을 특징으로 하는 전극:Wherein said compound of formula I is a compound of formula VI:
Figure 112005025858108-PAT00016
(VI)
Figure 112005025858108-PAT00016
(VI)
식중, R1, R2 및 R3은 상기 정의한 바와 같으며, R9 및 R10이 각각 독립적으로 수소원자, 할로겐원자, 히드록시기, 아민기, -SH, 탄소수 1 내지 20의 알킬기, 탄소수 3~20의 시클로 알킬기, 탄소수 1 내지 20의 알케닐기, 탄소수 1 내지 20의 알콕시기, 탄소수 6 내지 30의 아릴기, 탄소수 6 내지 30의 아릴옥시기, 탄소수 1 내지 20의 알킬카르보닐기를 나타내며,Wherein R 1 , R 2 and R 3 are as defined above, and R 9 and R 10 are each independently a hydrogen atom, a halogen atom, a hydroxy group, an amine group, -SH, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, and having 3 to 3 carbon atoms. A cycloalkyl group of 20, an alkenyl group of 1 to 20 carbon atoms, an alkoxy group of 1 to 20 carbon atoms, an aryl group of 6 to 30 carbon atoms, an aryloxy group of 6 to 30 carbon atoms, and an alkylcarbonyl group of 1 to 20 carbon atoms, X2는 탄소수 1 내지 20의 알킬렌기, 탄소수 2 내지 20의 알케닐렌기, 탄소수 6 내지 30의 아릴렌기이다. X <2> is a C1-C20 alkylene group, a C2-C20 alkenylene group, and a C6-C30 arylene group.
제 15 항에 있어서, The method of claim 15, 상기 R1, R2, R3, R9, R10이 수소원자, 할로겐원자, 히드록시기, 아민기, -SH, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 탄소수 3~8의 시클로 알킬기, 탄소수 2 내지 6의 알케닐기, 탄소수 1 내지 6의 알콕시기, 탄소수 6 내지 9의 아릴기, 탄소수 6 내지 9의 아릴옥시기, 탄소수 1 내지 3의 알킬카르보닐기이며,R 1 , R 2 , R 3 , R 9 , and R 10 are a hydrogen atom, a halogen atom, a hydroxy group, an amine group, -SH, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, a cycloalkyl group having 3 to 8 carbon atoms, and a carbon atom having 2 to 6 carbon atoms. An alkenyl group, an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, an aryl group having 6 to 9 carbon atoms, an aryloxy group having 6 to 9 carbon atoms, an alkylcarbonyl group having 1 to 3 carbon atoms, 상기 X2는 탄소수 1 내지 6의 알킬렌기, 탄소수 2 내지6의 알케닐렌기, 탄소수 6 내지 9의 아릴렌기인 것을 특징으로 하는 전극.X 2 is an alkylene group having 1 to 6 carbon atoms, an alkenylene group having 2 to 6 carbon atoms, and an arylene group having 6 to 9 carbon atoms. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 Si 함유 물질층이 하기 화학식의 물질들로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 전극:An electrode comprising at least one selected from the group consisting of materials of the following formula: Cl(CH2)3Si(OCH3)3, H2N(CH2)3Si(OC2H5)3, HS(CH2)3Si(OCH3)3, CH3 Si(OCH3)3, (CH3)2Si(OCH3)2, CH3Si(OC2H5)3, (CH3)3SiOCH3, (CH3)2(CH2) 2Si(OCH3)3 ,
Figure 112005025858108-PAT00017
, CH3SiCl3, (CH3)2SiCl2, (CH3)3SiCl, (CH3CH2)3SiCl,
Figure 112005025858108-PAT00018
, CH2=CHSi(OCH3)3, CH2=CHSi(OCOCH3)3, H2N(CH2)2NH(CH2)3Si(OCH3)3, H2N(CH2)2NH(CH2)3SiCH3(OCH3)2,
Figure 112005025858108-PAT00019
,
Figure 112005025858108-PAT00020
,
Figure 112005025858108-PAT00021
, CH2=CCH3COO(CH2)3SiCH3(OCH3)2, CH2=CCH3COO(CH2)3Si(OCH3)3, CF3OSO2Si(CH3)3, (CH3)3SiNHSi(CH3)3, H2NCONH(CH2)3Si(OC2H5)3, (CH3)3SiNHCONHSi(CH3)3, (CH3)3SiNHCCF3OSi(CH3)3, Cl(i-Pr)2SiO-i(i-Pr)2Cl.
Cl (CH 2 ) 3 Si (OCH 3 ) 3 , H 2 N (CH 2 ) 3 Si (OC 2 H 5 ) 3 , HS (CH 2 ) 3 Si (OCH 3 ) 3 , CH 3 Si (OCH 3 ) 3 , (CH 3 ) 2 Si (OCH 3 ) 2 , CH 3 Si (OC 2 H 5 ) 3 , (CH 3 ) 3 SiOCH 3 , (CH 3 ) 2 (CH 2 ) 2 Si (OCH 3 ) 3 ,
Figure 112005025858108-PAT00017
, CH 3 SiCl 3 , (CH 3 ) 2 SiCl 2 , (CH 3 ) 3 SiCl, (CH 3 CH 2 ) 3 SiCl,
Figure 112005025858108-PAT00018
, CH 2 = CHSi (OCH 3 ) 3 , CH 2 = CHSi (OCOCH 3 ) 3 , H 2 N (CH 2 ) 2 NH (CH 2 ) 3 Si (OCH 3 ) 3 , H 2 N (CH 2 ) 2 NH (CH 2 ) 3 SiCH 3 (OCH 3 ) 2 ,
Figure 112005025858108-PAT00019
,
Figure 112005025858108-PAT00020
,
Figure 112005025858108-PAT00021
, CH 2 = CCH 3 COO (CH 2 ) 3 SiCH 3 (OCH 3 ) 2 , CH 2 = CCH 3 COO (CH 2 ) 3 Si (OCH 3 ) 3 , CF 3 OSO 2 Si (CH 3 ) 3 , ( CH 3 ) 3 SiNHSi (CH 3 ) 3 , H 2 NCONH (CH 2 ) 3 Si (OC 2 H 5 ) 3 , (CH 3 ) 3 SiNHCONHSi (CH 3 ) 3 , (CH 3 ) 3 SiNHCCF 3 OSi (CH 3 ) 3 , Cl (i-Pr) 2 SiO-i (i-Pr) 2 Cl.
1 항에 있어서, According to claim 1, Si 함유 물질층이 헥사메틸 디살라잔을 포함하는 것을 특징으로 하는 전극.And wherein the Si-containing material layer comprises hexamethyl disalazane. 제 1 항 내지 제 18 항에 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 18, 상기 Si 함유 물질 코팅층의 두께가 0.005㎛~1㎛인 것을 특징으로 하는 전극.And the thickness of the Si-containing material coating layer is 0.005㎛ ~ 1㎛. 제 1 항 내지 제 18 항에 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 18, 상기 Si 함유 물질 코팅층의 두께가 0.01㎛~0.05㎛인 것을 특징으로 하는 전극.And the thickness of the Si-containing material coating layer is 0.01㎛ ~ 0.05㎛. 음극, 양극 및 전해액을 포함하여 이루어지는 리튬전지에 있어서, In a lithium battery comprising a negative electrode, a positive electrode and an electrolyte solution, 제 1 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항의 전극을 적어도 하나 이상 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬 전지.A lithium battery comprising at least one electrode according to any one of claims 1 to 20.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN101923906A (en) * 2010-07-06 2010-12-22 西安电子科技大学 Silicon carbide-based grid-shaped Schottky contact type nuclear battery
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KR101521646B1 (en) * 2007-04-24 2015-05-19 주식회사 엘지화학 Secondary battery with high capacity and longevity comprising silazane-based compound

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