KR20110031323A - 전지 전극용 무기 결합제 및 이의 수계 공정 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 전극 물질들 간의 응집성 및 집전체에 대한 부착성을 위한 무기 결합제를 함유하는 활물질을 갖는 전지 전극, 더욱 특히 리튬 이차 전지 전극에 관한 것이다. 상기 전극은, 전극 활물질; 임의적으로, 전도성 첨가제; 무기 결합제의 수용성 전구체, 나노입자 또는 콜로이드성 분산액의 수성 슬러리로부터 제조되며, 상기 슬러리를 집전체 상에 스프레딩하고 건조함으로써 제조된다.

Description

전지 전극용 무기 결합제 및 이의 수계 공정{INORGANIC BINDERS FOR BATTERY ELECTRODES AND AQUEOUS PROCESSING THEREOF}
본 발명은, 전극 물질들 간의 응집성 및 집전체에 대한 부착성을 위한 무기 결합제를 함유하는 전지 전극, 더욱 특히 리튬 이차 전지 전극에 관한 것이다.
전지, 예컨대 리튬 이차 전지용 전극은 일반적으로, 활물질; 임의적으로, 전자 전도성 첨가제, 예컨대 탄소; 및 결합제의 분말들로부터 제조되며, 이들은 용매에 분산되어 집전체(예컨대, 알루미늄 또는 구리 호일) 상의 코팅으로서 적용된다. 상기 결합제는 활물질 및 전도성 첨가제 입자들 간의 응집성뿐만 아니라 집전체에 대한 부착성을 제공한다.
리튬 이차 전지의 경우, 불화된 중합체, 주로 폴리(비닐리덴 플루오라이드)(PVdF)가 이의 우수한 전기화학적 및 열적 안전성의 이유로 일반적으로 사용된다. 그러나, 이는 고가이며, 불소를 방출할 수 있다. 또한, 이는 비수계 용매, 일반적으로 N-메틸-2-피롤리돈(NMP)을 필요로 하며, 여기에 상기 결합제가 용해되고 활물질 및 전도성 첨가제는 분산된다. 집전체 상의 코팅 후, 상기 용매는 제거되어야 하며, 건조 단계에서 회수되어야 한다.
더욱 최근에는, 생태학적 및 경제적 이유 모두에서 수계 결합제 시스템이 도입되었다. 예를 들어, 주요 결합제로서의 스타이렌-부타다이엔 고무(SBR) 및 증점제/고정제로서의 나트륨 카복시메틸 셀룰로스(CMC)가 Li-이온 전지에 사용되어, 비수계 결합제에 비해 몇가지 이점을 제공하고 있다1. 그러나, 이러한 수계 시스템은 여전히, 전기화학적 및 열적 안정성을 제한하는 유기 결합제를 전극에 도입하고 있다. 이러한 유기 결합제는, 결합제 분해 시작보다 훨씬 아래의 온도로 건조 단계를 제한한다. 나노크기의 활물질(예컨대, LiMn1 - yFeyPO4의 LiFePO4)의 경우에는, 이의 증가된 비표면적[이는, 전지에 해로운 부반응(예컨대, 전해액 염으로서의 LiPf6로부터 HF의 방출)을 피하기 위해 제거되어야 하는 과량의 물을 더욱 강하게 흡착할 수 있음] 때문에 더 상승된 건조 온도가 바람직하다.
현재까지 전지 전극용으로 제안된 유일한 무기 결합제는 폴리실리케이트, 예컨대 리튬 폴리실리케이트2이지만, 이는 강한 염기성으로 인해 많은 전극 활물질(예컨대, 리튬 금속 포스페이트)에 적합하지 않다.
나노크기의 입자들로 이루어진 전지 전극에서, 부피 당 입자간 접촉 수는 더 큰 입자의 경우에 훨씬 더 크다. 주어진 입자 및 충진 형태에서, 부피 당 접촉 수는 입자 크기의 세제곱에 반비례한다. 예를 들어, 입자 크기가 10 μm에서 0.1 μm로 감소하면 입자간 접촉 수는 (10/0.1)3 = 1,000,000의 인자 만큼 증가한다. 따라서, 나노입자로 이루어진 전극은, 각각의 입자간 접촉이 약할 경우에도 기계적으로 강하다(표면에 대한, 도마뱀붙이(Gecko)의 나노크기의 털이 있는 발가락의 접착성과 동일한 원리임). 상기 전극은, μm크기의 입자로부터의 전극과 달리, 입자들의 주위를 감싸거나(예컨대, PVdF) 상기 전극과 더 큰 표면적으로 접촉하도록 하는(예컨대, SBR) 중합체성 결합제가 필요 없다. 대신, 나노입자의 경우에는, 입자 표면을 습윤시키고 접촉점에서 넥을 형성하는 결합제와의 입자간 접촉을 강화시켜, 접촉부의 단면적을 증가시키기에 충분하다. 전지 제조 동안의 전극 굽힘 또는 전지의 방전 또는 재충전 동안의 활물질의 부피 변화에 의해 생성된 응력은, 상기 나노입자들 간의 접촉점 및 집전체와의 접촉점의 매우 증가된 수를 통해 상기 힘이 분할되기 때문에 파단 없이 지지될 수 있다.
활물질의 표면을 습윤시키는 결합제는 전체 입자 표면을 피복할 수 있기 때문에, 전기활성 화학종(Li 전지의 경우 Li+-이온)에 대해 투과성이어야 한다. 다르게는, 상기 결합제는, 활물질 및 전도성 첨가제뿐만 아니라 전극 집전체에 강하게 부착되는 물질의 나노입자 형태로 첨가될 수 있지만, 활물질 표면의 대부분은 전해액의 접근이 없게 된다.
Li-전지용 양극 활물질을 옥사이드(예컨대, MgO, Al2O3, SiO2, TiO2, SnO2, ZrO2 및 Li2O·2B2O3)로 표면 코팅하는 것이, 전해액과의 직접적인 접촉을 방지하거나 상 전이를 억제함으로써 안정성을 개선시키기 위해 사용되었다3. 결과적으로, 부반응(예컨대, 전해액의 산화 또는 환원, 및 전해액 또는 HF에 의한 활물질의 부식)이 감소될 수 있다. 전해액과 활물질 사이의 Li+-이온 교환은, 코팅이 충분히 얇은 한 방해받지 않는다.
본 발명의 목적은, 전지 전극 제조에 사용되는 개선된 무기 결합제를 함유하는 전극 물질을 제공하여, 전극 활물질의 응집성 및 활물질과 집전체 간의 부착 강도를 개선하는 것이다.
본 발명에 따르면, 옥사이드는, 활물질 입자들 및 임의적인 전도성 첨가제들의 응집성뿐만 아니라 집적체에 대한 접착성을 제공함으로써 전지 전극에 대한 무기 결합제의 역할을 한다. 하나의 바람직한 실시양태에서, 상기 무기 결합제는 유리, 예컨대 리튬 붕소 옥사이드 조성물(이는 높은 Li+-이온 전도도를 나타냄)을 형성한다4 ,5. 다른 바람직한 실시양태에서, 상기 무기 결합제는 전자 전도성 옥사이드, 예컨대 불소-도핑된 주석 옥사이드((SnO2:F) 또는 인듐 주석 옥사이드(ITO)이며, 이는 전극을 통한 전기 전도성을 개선시킨다.
또한, 리튬 폴리포스페이트(LiPO3)n가, 이의 Li+-이온 전도도로 인해 Li-전지의 활물질을 위한 보호 코팅으로서 제안되었다6 ,7. 본 발명에 따르면, 포스페이트 또는 폴리포스페이트는 전지 전극용 무기 결합제로서 역할을 한다. 하나의 바람직한 실시양태에서, 상기 무기 결합제는 리튬 포스페이트 또는 리튬 폴리포스페이트이다. 이는 특히, 이의 고유한 화학적 혼화성으로 인해 리튬 금속 포스페이트 양극 활물질, 예컨대 LiMnPO4, LiFePO4 또는 LiMn1 - yFeyPO4를 위한 결합제로서 적합하다. LiH2PO4는 150℃ 초과로 가열시 리튬 폴리포스페이트(LiPO3)n 또는 Lin +2[(PO3)n-1PO4]와 응축되기 때문에 상기 결합제에 대한 바람직한 전구체이다8 -11. 또다른 바람직한 실시양태에서, 상기 무기 결합제는 나트륨 포스페이트 또는 나트륨 폴리포스페이트, 예컨대 그라함(Graham) 염[NaPO3)n]이다. 포스페이트 결합제 용액의 pH는, 전극 활물질에 적합한 pH를 제공하기 위해, 예를 들어 인산 또는 알칼리 염기 또는 암모니아를 첨가함으로써 산성에서 중성을 거쳐 염기성 조건까지 넓은 범위로 조절될 수 있다.
본 발명의 또다른 실시양태에서, 전극 물질에 대한 강한 응집성 또는 부착성을 나타내는 다른 무기 화합물, 예컨대 카보네이트, 설페이트, 보레이트, 폴리보레이트, 알루미네이트, 티타네이트 또는 실리케이트 및 이들의 혼합물 및/또는 포스페이트와의 혼합물이 전지 전극을 위한 결합제로서 사용된다.
하나의 바람직한 실시양태에서, 포스페이트, 폴리포스페이트, 보레이트, 폴리보레이트, 포스포실리케이트 또는 보로포스포실리케이트가 탄소 활물질(예컨대, Li-이온 전지의 음극에서) 또는 탄소 복합체 활물질(예컨대, LiFePO4/C, LiMnPO4/C 또는 LiMn1 - yFeyPO4/C)을 위한 무기 결합제로서 사용된다.
또다른 실시양태에서, 상기 무기 결합제는, 상승 효과의 이점을 갖기 위해 유기 중합체 결합제와 조합된다. 상기 무기 결합제 성분은 활물질 표면 상에 얇은 보호 코팅을 생성하고, 상기 유기 중합체 결합제 성분의 강한 부착을 위한 프라이머 결합제로서 작용하며, 이는 더 먼 거리에 걸쳐 가요성을 더 제공한다. 하나의 바람직한 실시양태에서, 상기 무기 결합제 성분은 상기 유기 결합제 성분의 가교결합을 제공하여, 전지의 기계적 강도 및 내화학성을 제공한다. 예를 들어, 폴리하이드록시 중합체, 예를 들어 폴리비닐알코올(PVA), 전분 또는 셀룰로스 유도체는 전지 전극에서 수용성 유기 결합제로 사용되었다12 ,13. 그러나, 상기 중합체는, 이의 분자량이 매우 크지 않는 한, 전해액 내에서 팽윤되고 부분적으로 용해되며, 이로써 슬러리의 과도한 점도를 제공한다. 본 발명에 따르면, 이러한 문제는 상기 무기 결합제 성분, 예를 들어 포스페이트 결합제에 의한 포스페이트 에스터 가교의 형성을 통해 상기 유기 중합체 결합제 성분(이는 저분자량일 수 있음)을 가교결합시킴으로써 해결된다14.
본 발명은 또한, 전지 전극의 수계 제조 방법을 제공한다. 하나의 바람직한 실시양태에서, 전극 활물질 및 임의적으로 전도성 첨가제를 수중에서 무기 결합제의 전구체와 혼합하고, 집전체 상에 스프레딩하고, 건조하여 무기 결합제를 갖는 전극을 형성한다. 또다른 바람직한 실시양태에서는, 전극 활물질 및 임의적으로 전도성 첨가제를 무기 결합제의 나노입자와 혼합하고, 액체, 바람직하게는 물에 분산시키고, 집전체 상에 스프레딩하고, 건조하여 무기 결합제를 갖는 전극을 형성한다. 추가의 바람직한 실시양태에서는, 전극 활물질 및 임의적으로 전도성 첨가제를 무기 결합제의 콜로이드성 분산액과 혼합하고, 집전체 상에 스프레딩하고, 건조하여 무기 결합제를 갖는 전극을 형성한다. 또한, 본 발명에 따르면, 특정 무기 결합제, 예를 들어 카보네이트는 적합한 전구체(예컨대, 하이드록사이드)를 제 2 전구체(예컨대, 이산화탄소 기체)와 반응시켜 수득될 수 있다. 또다른 실시양태에서는, 전극 활물질 및 임의적으로 전도성 첨가제를 수중에서 무기 결합제 및 유기 결합제와 혼합하고, 집전체 상에 스프레딩하고, 건조하여 무기 결합제와 유기 결합제의 조합을 갖는 전극을 형성한다.
제안된 무기 결합제의 결합 작용은 주로 물 제거 후의 물리흡착 또는 화학흡착으로부터 기인한다. 상기 무기 결합제는 유기 결합제에 비해 싸고, 강하며, 불안정한 불소가 없고, 유기 용매를 필요로 하지 않는다. 상기 무기 결합제는 전기화학적 및 열적으로 더 안정하며, 따라서 건조 온도를 제한하지 않고, 전지 수명을 개선시킨다. 상기 무기 결합제가 저농도에서도 이미 강한 결합을 제공하고 높은 중량 밀도를 갖기 때문에, 이는 전극의 부피 에너지 밀도를 개선시킨다. 상기 무기 결합제는 결합 작용 이외에, 전해액에 의한 부식으로부터 활물질을 보호하고, 활물질 표면 상의 전기화학적 분해로부터 전해액을 보호한다.
도 1은, 7.5%의 PVdF 결합제(▲)를 갖는 경우와 5% LiH2PO4 결합제(◆)를 갖는 경우를 비교한 LiMn0 .8Fe0 .2PO4/탄소 나노복합체 전극의 전기화학적 성능을 도시한 것이다.
도 2는, 5% LiH2PO4 결합제를 함유하는, LiMn0 .8Fe0 .2PO4/탄소 나노복합체 양극을 갖는 전지의 사이클 안정성을 도시한 것이다.
본 발명은, 첨부된 도면에 의해 지지되는 실시예에 의해 더 자세히 기술될 것이다.
[실시예]
하기 실시예는 단지 본 발명을 예시하는 것이며, 본 발명의 범주 또는 진의를 제한하지 않는 것으로 의도된다.
실시예 1: 리튬 포스페이트 결합제를 갖는 리튬 망간/철 포스페이트 양극
LiMn0 .8Fe0 .2PO4/탄소 나노 복합체 분말(1 g)을 2 mL의 물 중의 50 mg의 LiH2PO4(알드리치(Aldrich))의 용액 중에서 피스틸(pistil) 및 모르타르를 사용하여 분산시켰다. 개선된 습윤성을 위해 0.1 mL의 에탄올을 첨가한 후, 이 분산액을 닥터 블레이드를 사용하여, 탄소-코팅된 알루미늄 호일 상에 스프레딩하고, 200℃ 이하의 공기 중에서 건조하였다. 이렇게 수득된 코팅은 상기 호일을 구부릴 때에도 우수한 접착성을 나타냈다. 이의 전기화학적 성능은, 결합제로서 7.5% PVdF를 갖는 경우와 동등하였다(도 1).
실시예 2: 나트륨 폴리포스페이트 결합제를 갖는 리튬 망간/철 포스페이트 양극
LiMn0 .8Fe0 .2PO4/탄소 나노 복합체 분말(1 g)을 2 mL의 물 중의 50 mg의 나트륨 폴리포스페이트[(NaPO3)n; 알드리치]의 용액 중에서 피스틸 및 모르타르를 사용하여 분산시켰다. 전극은, 실시예 1에 기술된 바와 같이 제조되었으며, 유사한 성능을 나타냈다.
실시예 3: 리튬 포스포실리케이트 결합제를 갖는 리튬 망간/철 포스페이트 양극
LiMn0 .8Fe0 .2PO4/탄소 나노 복합체 분말(1 g)을 4 mL의 물 중의 25 mg의 LiH2PO4(알드리치) 및 25 mg의 Li2Si5O11(알드리치)의 용액 중에서 펄 밀(perl mill)로 분산시켰다(강한 염기성 Li2Si5O11과 달리, 이 용액은 중성 pH를 가짐). 전극은, 실시예 1에 기술된 바와 같이 제조되었으며, 유사한 성능을 나타냈다.
실시예 4: 티타늄 다이옥사이드 결합제를 갖는 리튬 망간/철 포스페이트 양극
LiMn0 .8Fe0 .2PO4/탄소 나노 복합체 분말(1 g)을 2 mL의 물 중의 50 mg의 TiO2(15 nm 미만의 평균 입자 크기)의 콜로이드성 용액 중에서 피스틸 및 모르타르를 사용하여 분산시켰다. 전극은, 실시예 1에 기술된 바와 같이 제조되었으며, 유사한 성능을 나타냈다.
실시예 5: 리튬 포스페이트 - 가교결합된 폴리비닐 알코올 결합제를 갖는 리튬 망간/철 포스페이트 양극
LiMn0 .8Fe0 .2PO4/탄소 나노 복합체 분말(1 g)을 12 mL의 물 중의 75 mg의 LiH2PO4(알드리치) 및 75 mg의 폴리비닐 알코올(PVA; 87 내지 89% 가수분해됨; 평균 분자량 13000 내지 23000; 알드리치)의 용액 중에서 펄 밀로 분산시켰다. 이 분산액을 닥터 블레이드를 사용하여, 탄소-코팅된 알루미늄 호일 상에 스프레딩하고, 150℃ 이하의 공기 중에서 건조하였다. 이렇게 수득된 코팅은 상기 호일을 구부릴 때에도 우수한 접착성을 나타냈다. 이의 전기화학적 성능은, 결합제로서 7.5% PVdF를 갖는 경우와 동등하였다.
비교 실시예 1: PVdF 결합제를 갖는 리튬 망간/철 포스페이트 양극
LiMn0 .8Fe0 .2PO4/탄소 나노 복합체 분말(1 g)을 2 mL의 NMP(N-메틸-2-피롤리돈) 중의 75 mg의 PVdF(폴리(비닐리덴 플루오라이드))의 용액 중에서 피스틸 및 모르타르를 사용하여 분산시켰다. 이 분산액을 닥터 블레이드를 사용하여, 탄소-코팅된 알루미늄 호일 상에 스프레딩하고, 150℃ 이하의 공기 중에서 건조하였다. 이렇게 수득된 전극의 전기화학적 성능을 비교를 위해 도 1에 도시하였다.
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Claims (39)

  1. 무기 결합제를 포함하는 전극 물질로서,
    상기 결합제가 금속 오르쏘포스페이트, 금속 메타포스페이트, 금속 폴리포스페이트, 플루오로포스페이트, 금속 폴리플루오로포스페이트, 금속 카보네이트, 금속 보레이트, 금속 폴리보레이트, 금속 플루오로보레이트, 금속 폴리플루오로보레이트, 금속 설페이트, 금속 플루오로설페이트, 옥사이드 화합물, 플루오르옥사이드 화합물, 전기 전도성 옥사이드[예컨대, 불소-도핑된 주석 옥사이드(SnO2:F) 또는 인듐 주석 옥사이드(ITO)], 티타네이트, 금속 알루미네이트, 금속 플루오로알루미네이트, 금속 실리케이트, 금속 플루오로실리케이트, 금속 보로실리케이트, 금속 플루오로보로실리케이트, 금속 포스포실리케이트, 플루오로포스포실리케이트, 금속 보로포스포실리케이트, 금속 플루오로보로포스포실리케이트, 금속 알루미노실리케이트, 금속 플루오로알루미노실리케이트, 금속 알루미노포스포실리케이트, 금속 플루오로알루미노포스포실리케이트 또는 이들의 혼합물을 포함하는, 전극 물질.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 결합제가, 리튬, 나트륨, 칼륨, 암모늄, 칼슘, 마그네슘 또는 알루미늄 오르쏘포스페이트[예컨대, LiH2PO4, Li2HPO4, Li3PO4, NaH2PO4, Na2HPO4, Na3PO4, KH2PO4, K2HPO4, K3PO4, NH4H2PO4, (NH4)2HPO4, CaHPO4, Ca3(PO4)2, MgHPO4, Mg3(PO4)2, AlPO4], 환형 메타포스페이트[예컨대, (LiPO3)n, (NaPO3)n, (Ca(PO3)2)n, (Mg(PO3)2)n, (Al(PO3)3)n], 선형 폴리포스페이트{예컨대, Lin +2[(PO3)n-1PO4], Nan +2[(PO3)n-1PO4], Kn+2[(PO3)n-1PO4], Can +1[(PO3)2n-1PO4], Mgn +1[(PO3)2n-1PO4]}, 플루오로포스페이트(예컨대, Li2PO3F, Na2PO3F, CaPO3F, MgPO3F), 폴리플루오로포스페이트 또는 이들의 혼합물을 포함하는, 전극 물질.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 결합제가, 리튬, 나트륨, 칼륨, 칼슘 또는 마그네슘 카보네이트(예컨대, Li2CO3, Na2CO3, K2CO3, CaCO3, MgCO3) 또는 이들의 혼합물을 포함하는, 전극 물질.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 결합제가, 리튬, 나트륨, 칼륨, 칼슘, 마그네슘 또는 알루미늄 보레이트(예컨대, LiBO2, Li2B4O7, NaBO2, Na2B4O7, KBO2, K2B4O7, CaB4O7, MgB4O7), 폴리보레이트, 플루오로보레이트, 폴리플루오로보레이트 또는 이들의 혼합물을 포함하는, 전극 물질.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 결합제가, 리튬, 나트륨, 칼륨, 칼슘, 마그네슘 또는 알루미늄 설페이트 또는 플루오로설페이트[예컨대, Li2SO4, Na2SO4, K2SO4, CaSO4, MgSO4, Al2(SO4)3] 또는 이들의 혼합물을 포함하는, 전극 물질.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 결합제가, 리튬, 나트륨, 칼륨, 붕소, 칼슘, 마그네슘, 알루미늄, 규소, 주석, 티타늄 또는 지르코늄 옥사이드 또는 플루오르옥사이드(예컨대, Al2O3, B2O3, CaO, K2O, Li2O, MgO, Na2O, SiO2, SnO2, SnOyFz, TiO2, ZrO2) 또는 이들의 혼합물을 포함하는, 전극 물질.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 결합제가 리튬 보레이트 유리(예컨대, Li2O·2B2O3)를 포함하는, 전극 물질.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 결합제가, 리튬, 나트륨, 칼륨, 칼슘 또는 마그네슘 알루미네이트 또는 플루오로알루미네이트를 포함하는, 전극 물질.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 결합제가, 리튬, 나트륨, 칼륨, 칼슘 또는 마그네슘 실리케이트 또는 플루오로실리케이트를 포함하는, 전극 물질.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 결합제가, 리튬, 나트륨, 칼륨, 칼슘 또는 마그네슘 보로실리케이트, 플루오로보로실리케이트, 포스포실리케이트, 플루오로포스포실리케이트, 보로포스포실리케이트, 플루오로보로포스포실리케이트, 알루미노실리케이트, 플루오로알루미노실리케이트, 알루미노포스포실리케이트 또는 플루오로알루미노포스포실리케이트를 포함하는, 전극 물질.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 따른 전극 물질을 포함하는, 리튬-이온 이차 전지용 전극 물질.
  12. 음극(anode), 양극(cathode) 및 전해액을 포함하되, 이들 전극 중 적어도 하나가 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 따른 전극 물질을 포함하는, 일차 또는 2차 전지.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 양극이 리튬 전이금속 옥사이드 또는 플루오르옥사이드(예컨대, LiCoO2, Li1 - xCoyMnzNi1 -y- zO2, Li1 - xCoyNi1 -y- zMzO2, Li1 - xMn1 - yMyO2, Li1 - xMn2 - yMyO4)를 포함하는, 전지.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 양극이 리튬 전이금속 포스페이트 또는 플루오로포스페이트(예컨대, Li1-xFePO4, Li1 - xMnPO4, Li1 - xMn1 - yFeyPO4)를 포함하는, 전지.
  15. 제 12 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 양극의 활물질이 탄소와의 나노복합체의 일부인, 전지.
  16. 제 12 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전극들 중 적어도 하나가 약 60 중량% 내지 약 99 중량%의 활물질, 0 내지 약 30 중량%의 전도성 첨가제 및 약 1 중량% 내지 20 중량%의 무기 결합제를 포함하는, 전지.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 전극들 중 적어도 하나가 약 80 중량% 내지 약 90 중량%의 활물질, 0 내지 약 10 중량%의 전도성 첨가제 및 약 3 중량% 내지 10 중량%의 무기 결합제를 포함하는, 전지.
  18. 금속 오르쏘포스페이트, 금속 메타포스페이트, 금속 폴리포스페이트, 플루오로포스페이트, 금속 폴리플루오로포스페이트, 금속 카보네이트, 금속 보레이트, 금속 폴리보레이트, 금속 플루오로보레이트, 금속 폴리플루오로보레이트, 금속 설페이트, 금속 플루오로설페이트, 옥사이드 화합물, 플루오르옥사이드 화합물, 전기 전도성 옥사이드(예컨대, 불소-도핑된 주석 옥사이드(SnO2:F) 또는 인듐 주석 옥사이드(ITO)), 금속 알루미네이트, 금속 플루오로알루미네이트, 금속 실리케이트, 금속 플루오로실리케이트, 금속 보로실리케이트, 금속 플루오로보로실리케이트, 금속 포스포실리케이트, 플루오로포스포실리케이트, 금속 보로포스포실리케이트, 금속 플루오로보로포스포실리케이트, 금속 알루미노실리케이트, 금속 플루오로알루미노실리케이트, 금속 알루미노포스포실리케이트, 금속 플루오로알루미노포스포실리케이트 또는 이들의 혼합물로 이루어진 조성물의, 전지 전극 제조 시 결합제로서의 용도.
  19. (a) 전극 활물질; 임의적으로, 전도성 첨가제; 무기 결합제의 수용성 전구체, 나노입자 또는 콜로이드성 분산액; 및 임의적으로, 혼합물의 pH, 점도 또는 습윤 거동을 조절하기 위한 추가의 첨가제를 수중에서 혼합하는 단계,
    (b) 생성된 전극 혼합물을 집전체 상에 스프레딩(spreading)하는 단계,
    (c) 생성된 전극을 공기, 비활성 기체 분위기, 진공 또는 반응성 기체 분위기 중에서 가열함으로써 건조하는 단계
    를 포함하는, 전지 전극의 제조 방법.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 결합제의 수용성 전구체가 금속 오르쏘포스페이트, 메타포스페이트, 폴리포스페이트, 플루오로포스페이트, 폴리플루오로포스페이트 또는 이들의 혼합물을 포함하는, 제조 방법.
  21. 제 19 항 또는 제 20 항에 있어서,
    상기 결합제의 수용성 전구체가, 리튬, 나트륨 또는 칼륨 오르쏘포스페이트[예컨대, LiH2PO4, Li2HPO4, NaH2PO4, Na2HPO4, KH2PO4, K2HPO4], 메타포스페이트[예컨대, (LiPO3)n, (NaPO3)n], 폴리포스페이트{예컨대, Lin +2[(PO3)n-1PO4], Nan +2[(PO3)n-1PO4], Kn +2[(PO3)n-1PO4]} 또는 이들의 혼합물을 포함하는, 제조 방법.
  22. 제 19 항에 있어서,
    상기 결합제의 수용성 전구체가 금속 카보네이트를 포함하는, 제조 방법.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 결합제의 수용성 전구체가, 리튬, 나트륨 또는 칼륨 카보네이트(예컨대, LiHCO3, Li2CO3, NaHCO3, Na2CO3, KHCO3, K2CO3) 또는 이들의 혼합물을 포함하는, 제조 방법.
  24. 제 19 항에 있어서,
    상기 결합제의 수용성 전구체가 금속 보레이트 또는 플루오로보레이트를 포함하는, 제조 방법.
  25. 제 24 항에 있어서,
    상기 결합제의 수용성 전구체가, 리튬, 나트륨 또는 칼륨 보레이트 또는 플루오로보레이트(예컨대, LiBO2, Li2B4O7, NaBO2, Na2B4O7, KBO2, K2B4O7)를 포함하는, 제조 방법.
  26. 제 19 항에 있어서,
    상기 결합제의 수용성 전구체가 금속 설페이트 또는 플루오로설페이트를 포함하는, 제조 방법.
  27. 제 26 항에 있어서,
    상기 결합제의 수용성 전구체가, 리튬, 나트륨 또는 마그네슘 설페이트 또는 플루오로설페이트(예컨대, Li2SO4, Na2SO4, MgSO4) 또는 이들의 혼합물을 포함하는, 제조 방법.
  28. 제 19 항에 있어서,
    상기 결합제의 수용성 전구체가 금속 알루미네이트 또는 플루오로알루미네이트를 포함하는, 제조 방법.
  29. 제 28 항에 있어서,
    상기 결합제의 수용성 전구체가 나트륨 알루미네이트(예컨대, NaAlO2)를 포함하는, 제조 방법.
  30. 제 19 항에 있어서,
    상기 결합제의 수용성 전구체가 금속 실리케이트 또는 플루오로실리케이트를 포함하는, 제조 방법.
  31. 제 30 항에 있어서,
    상기 결합제의 수용성 전구체가 리튬 또는 나트륨 실리케이트 또는 플루오로실리케이트 또는 이들의 혼합물을 포함하는, 제조 방법.
  32. 제 19 항에 있어서,
    상기 결합제의 수용성 전구체가, 금속 보로실리케이트, 플루오로보로실리케이트, 포스포실리케이트, 플루오로포스포실리케이트, 보로포스포실리케이트, 플루오로보로포스포실리케이트, 알루미노실리케이트, 플루오로알루미노실리케이트, 알루미노포스포실리케이트 또는 플루오로알루미노포스포실리케이트를 포함하는, 제조 방법.
  33. 제 32 항에 있어서,
    상기 결합제의 수용성 전구체가, 리튬 또는 나트륨 보로실리케이트, 플루오로보로실리케이트, 포스포실리케이트, 플루오로포스포실리케이트, 보로포스포실리케이트, 플루오로보로포스포실리케이트, 알루미노실리케이트, 플루오로알루미노실리케이트, 알루미노포스포실리케이트, 플루오로알루미노포스포실리케이트 또는 이들의 혼합물을 포함하는, 제조 방법.
  34. 제 19 항에 있어서,
    상기 결합제의 수용성 전구체가 금속 하이드록사이드를 포함하는, 제조 방법.
  35. 제 19 항에 있어서,
    상기 결합제의 수용성 전구체가 붕산(H3BO3), LiOH, NaOH, KOH 또는 이들의 혼합물을 포함하는, 제조 방법.
  36. 제 19 항에 있어서,
    옥사이드 화합물 또는 플루오르옥사이드 화합물의 나노입자를 결합제로서 첨가하는, 제조 방법.
  37. 제 36 항에 있어서,
    알루미늄, 규소, 주석, 티타늄 또는 지르코늄 옥사이드 또는 플루오르옥사이드(예컨대, Al2O3, SiO2, SnO2, SnOyFz, TiO2, ZrO2) 또는 이들의 혼합물의 나노입자를 결합제로서 첨가하는, 제조 방법.
  38. 제 36 항 또는 제 37 항에 있어서,
    옥사이드 화합물 또는 플루오르옥사이드 화합물의 콜로이드성 분산액을 결합제로서 첨가하는, 제조 방법.
  39. 제 36 항 내지 제 38 항 중 어느 한 항에 있어서,
    알루미늄, 규소, 주석, 티타늄 또는 지르코늄 옥사이드 또는 플루오르옥사이드(예컨대, Al2O3, SiO2, SnO2, SnOyFz, TiO2, ZrO2) 또는 이들의 혼합물의 콜로이드성 분산액을 결합제로서 첨가하는, 제조 방법.
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