KR20110045663A - Electrode and fabricating method thereof - Google Patents

Electrode and fabricating method thereof Download PDF

Info

Publication number
KR20110045663A
KR20110045663A KR1020090102326A KR20090102326A KR20110045663A KR 20110045663 A KR20110045663 A KR 20110045663A KR 1020090102326 A KR1020090102326 A KR 1020090102326A KR 20090102326 A KR20090102326 A KR 20090102326A KR 20110045663 A KR20110045663 A KR 20110045663A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
current collector
electrode
electrode layer
pores
active material
Prior art date
Application number
KR1020090102326A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR101189257B1 (en
Inventor
안효준
남태현
조권구
김기원
안주현
Original Assignee
경상대학교산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 경상대학교산학협력단 filed Critical 경상대학교산학협력단
Priority to KR1020090102326A priority Critical patent/KR101189257B1/en
Publication of KR20110045663A publication Critical patent/KR20110045663A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101189257B1 publication Critical patent/KR101189257B1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/04Processes of manufacture in general
    • H01M4/0402Methods of deposition of the material
    • H01M4/0404Methods of deposition of the material by coating on electrode collectors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/64Carriers or collectors
    • H01M4/70Carriers or collectors characterised by shape or form
    • H01M4/80Porous plates, e.g. sintered carriers
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M2004/021Physical characteristics, e.g. porosity, surface area
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

PURPOSE: An electrode and a fabricating method thereof are provided to improve battery efficiency by comprising a current collector, an electrode layer, and a plurality of pores arranged at one of the current collector and electrode layer. CONSTITUTION: An electrode includes a current collector(110), an electrode layer(120), and a plurality of pores arranged at one of the current collector and electrode layer. The pores are arranged on the current collector. The electrode layer includes an electrode active material arranged inside the pores. The porosity of the pores is increased inversely proportionally to the distance with the electrode layer.

Description

전극 및 그 제조 방법{Electrode and fabricating method thereof}Electrode and manufacturing method thereof

본 발명은 전극 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 복수 개의 기공을 포함하는 전극 및 그 제조 방법에 관한 것이다. The present invention relates to an electrode and a method of manufacturing the same, and more particularly, to an electrode including a plurality of pores and a method of manufacturing the same.

최근 전자, 정보통신 산업의 발전은 전자기기의 휴대화, 소형화, 경량화, 고성능화를 통하여 급속한 성장을 보이고 있다. 따라서 이들 휴대용 전자기기의 전원으로 고성능의 이차전지로 채용되고 있으며, 수요가 급증하고 있다. 충전과 방전을 거듭하며 사용하는 이차 전지는 정보통신을 위한 휴대용 전자기기나 전기자전거, 전기 자동차 등의 전원으로 필수적이다. 특히 이들의 제품성능이 핵심부품인 전지에 의해 좌우되므로 고성능 전지에 대한 요구는 대단히 크다. Recently, the development of the electronic and information communication industry is showing rapid growth through the portable, miniaturized, lightweight, and high-performance electronic devices. Therefore, it is adopted as a high performance secondary battery as a power source for these portable electronic devices, and demand is increasing rapidly. Secondary batteries used with repeated charging and discharging are essential as power sources for portable electronic devices, electric bicycles, and electric vehicles for information and communication. In particular, since their product performance depends on batteries, which are core components, the demand for high performance batteries is very large.

이에 따라 에너지 저장 기기의 성능을 향상시키고, 소형화를 추가할 수 있는 전지의 필요성이 대두된다. Accordingly, there is a need for a battery capable of improving performance of energy storage devices and adding miniaturization.

따라서, 본 발명의 목적은, 기공도에 변화가 있는 전극 및 그 제조 방법을 제공함에 있다.It is therefore an object of the present invention to provide an electrode having a change in porosity and a manufacturing method thereof.

상기 목적을 달성하기 위한 전극은, 집전체, 전극층 및 상기 집전체 및 상기 전극층 중 적어도 하나에 마련된 복수 개의 기공을 포함한다.An electrode for achieving the above object includes a current collector, an electrode layer, and a plurality of pores provided in at least one of the current collector and the electrode layer.

여기서, 상기 복수 개의 기공은 상기 집전체에 마련되고, 상기 전극 층은 상기 집전체 내에 마련된 기공 내에 배치되는 전극 활물질을 포함하며, 상기 복수 개의 기공의 기공도는 상기 전극층과의 거리에 반비례하여 증대될 수 있다. Here, the plurality of pores are provided in the current collector, the electrode layer includes an electrode active material disposed in the pores provided in the current collector, the porosity of the plurality of pores increases in inverse proportion to the distance to the electrode layer. Can be.

또한, 상기 전극층은 상기 집전체의 표면 상에 형성되고, 상기 복수 개의 기공은 상기 전극층에 마련되며, 상기 복수 개의 기공의 기공도는 상기 집전체의 표면으로부터의 거리에 비례하여 점진적으로 증대되는 될 수 있다.In addition, the electrode layer is formed on the surface of the current collector, the plurality of pores are provided in the electrode layer, the porosity of the plurality of pores is to be gradually increased in proportion to the distance from the surface of the current collector Can be.

여기서, 상기 집전체 및 상기 전극층 중 적어도 하나는, 에어로졸 방식으로 형성될 수 있다. Here, at least one of the current collector and the electrode layer may be formed in an aerosol manner.

또한, 상술한 실시 예 중 어느 하나에 따른 전극을 음극 및 양극 중 적어도 하나로 이용하는 전지를 제공할 수 있다.In addition, a battery using the electrode according to any one of the above embodiments as at least one of a negative electrode and a positive electrode may be provided.

한편, 본 발명의 일 실시 예에 따른 전극 제조 방법은, 집전체를 마련하는 단계, 상기 집전체 상에 전극층을 형성하는 단계를 포함하며, 상기 집전체 및 상기 전극층 중 적어도 하나는 복수 개의 기공을 포함한다.On the other hand, the electrode manufacturing method according to an embodiment of the present invention includes the steps of preparing a current collector, forming an electrode layer on the current collector, at least one of the current collector and the electrode layer is a plurality of pores Include.

여기서, 상기 복수 개의 기공은 상기 집전체에 마련되고, 상기 전극 층은 상기 집전체 내에 마련된 기공 내에 배치되는 전극 활물질을 포함하며, 상기 복수 개의 기공의 기공도는 상기 전극층과의 거리에 반비례하여 증대될 수 있다. Here, the plurality of pores are provided in the current collector, the electrode layer includes an electrode active material disposed in the pores provided in the current collector, the porosity of the plurality of pores increases in inverse proportion to the distance to the electrode layer. Can be.

또한, 상기 전극층은 상기 집전체의 표면 상에 형성되고, 상기 복수 개의 기공은 상기 전극층에 마련되며, 상기 복수 개의 기공의 기공도는 상기 집전체의 표면으로부터의 거리에 비례하여 점진적으로 증대될 수 있다.In addition, the electrode layer is formed on the surface of the current collector, the plurality of pores are provided in the electrode layer, the porosity of the plurality of pores can be gradually increased in proportion to the distance from the surface of the current collector. have.

여기서, 상기 집전체 및 상기 전극층 중 적어도 하나는, 에어로졸 방식으로 형성될 수 있다. Here, at least one of the current collector and the electrode layer may be formed in an aerosol manner.

이에 따라, 전지의 효율을 향상시키고, 전지 사이즈를 최소화할 수 있게 된다.Accordingly, the efficiency of the battery can be improved and the battery size can be minimized.

이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 다공성(多孔性) 집전체의 구조를 나타내는 수직 단면도이다.1 is a vertical cross-sectional view showing a structure of a porous current collector according to an embodiment of the present invention.

도 1에 따르면, 집전체(110)는 패드부(111) 및 집전체부(112)를 포함한다.According to FIG. 1, the current collector 110 includes a pad portion 111 and a current collector portion 112.

패드부(110)는 외부 단자와 열결하기 위한 부분으로 기공이 존재하지 않는 판 형태가 될 수 있다. The pad part 110 may be in the form of a plate in which no pores exist as a part for connecting with an external terminal.

집전체부(112)는 전극 활물질과 접하는 부분으로 다수의 기공(10)을 포함하는 형태가 될 수 있다. The current collector unit 112 may be in a form of contacting the electrode active material and include a plurality of pores 10.

집전체부(112)의 기공율은 패드부(110)로부터 거리에 따라 달라질 수 있다. 구체적으로, 집전체부(112)의 기공율은 패드부(110)로부터 거리에 비례하여 증가한다. 이에 따라 집전체부(112) 상에 형성되는 전극층(미도시)과의 접촉면적이 증가하게 된다. The porosity of the current collector 112 may vary depending on the distance from the pad 110. In detail, the porosity of the current collector unit 112 increases in proportion to the distance from the pad unit 110. As a result, the contact area with the electrode layer (not shown) formed on the current collector unit 112 increases.

또한, 전극을 구성하는 활물질이 집전체부(112) 내의 기공 내에 위치되어 전극의 전체 사이즈가 줄어들 수 있다. In addition, the active material constituting the electrode is located in the pores in the current collector portion 112 can reduce the overall size of the electrode.

집전체(110)는 전극활물질과 전지 단자 사이에 전자의 흐름을 만드는 역할을 하는 것으로, 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 높은 도전성을 가지는 것이라면 특별히 한정되지 않고 이용될 수 있다.The current collector 110 serves to create a flow of electrons between the electrode active material and the battery terminal, and may be used without particular limitation as long as it has high conductivity without causing chemical change in the battery.

집전체(110)로는 예를 들어, 구리, 니켈, 스테인레스 스틸, 티타늄, 알루미늄, 카본-코팅된 알루미늄, 니켈 발포체(foam), 구리 발포체, 전도성 금속이 코팅된 폴리머 기재, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 또는 상술한 재료 중 적어도 하나의 표면을 다른 하나로 표면 코팅한 재료 등이 사용될 수 있다. The current collector 110 is made of, for example, copper, nickel, stainless steel, titanium, aluminum, carbon-coated aluminum, nickel foam, copper foam, a polymer substrate coated with a conductive metal, and combinations thereof. One selected from the group can be used, but is not limited thereto. Alternatively, a material obtained by surface coating at least one of the above materials with another may be used.

경우에 따라서는, 집전체(110)로서 Ti-Ni계 형상기억 2원계 합금 또는 Ti-Ni-X계 형상기억 3원계 합금을 사용하고, 집전체(110)의 표면에 내부황화법으로 Ti 황화물 및 Ni 황화물을 생성시켜 양극 활물질로서 사용되도록 구성됨으로써 형상기억 특성을 가지며 전지의 집전체와 양극의 역할을 하나의 소자로 동시에 수행하도록 할 수 있다. In some cases, Ti-Ni-based shape memory binary alloy or Ti-Ni-X-based shape memory ternary alloy is used as the current collector 110, and Ti sulfide is formed on the surface of the current collector 110 by internal sulfiding. And by forming Ni sulfide to be used as a positive electrode active material, it has shape memory characteristics and can simultaneously perform the roles of a current collector and a positive electrode of a battery as one device.

경우에 따라서, 집전체(110)를 에칭하여 표면적을 증가시킬 수 있다. In some cases, the current collector 110 may be etched to increase the surface area.

도 2a 및 도 2b는 도 1의 집전체를 이용하는 전극 구조를 나타내는 수직 단면도이다.2A and 2B are vertical cross-sectional views illustrating an electrode structure using the current collector of FIG. 1.

도 2a 및 도 2b에 따르면 전극(100)은 집전체(110) 및 전극층(120)을 포함한다.2A and 2B, the electrode 100 includes a current collector 110 and an electrode layer 120.

집전체(110)는 도 1에 도시된 바와 동일하므로 자세한 설명은 생략하도록 한다. Since the current collector 110 is the same as that shown in FIG. 1, a detailed description thereof will be omitted.

전극층(120)은 전지 내의 전해질과 전기화학적 반응을 수행하는 물질로, 활 물질 및 도전재가 혼합된 슬러리 형태가 될 수 있으며, 경우에 따라서는 바인더를 더 포함하는 형태가 될 수 있다. The electrode layer 120 is a material that performs an electrochemical reaction with the electrolyte in the battery, and may be in the form of a slurry in which an active material and a conductive material are mixed, and in some cases, may further include a binder.

전극층(120)은 다수의 기공(20)을 포함하며, 전극층(120)의 기공도는 집전체(110)로부터의 거리에 따라 달라질 수 있다. 구체적으로, 전극층(120)의 기공도는 집전체(110)로부터 거리에 비례하여 증가할 수 있다. The electrode layer 120 includes a plurality of pores 20, and the porosity of the electrode layer 120 may vary depending on the distance from the current collector 110. In detail, the porosity of the electrode layer 120 may increase in proportion to the distance from the current collector 110.

전극층(120)을 다공성 집전체(110) 상에 형성하고 프레스 압착하거나, 액체 상태의 전극층(120)을 다공성 집전체(110)에 코팅하는 방법(CVD법)으로 다공성 집전체(110)와 밀착시킬 수 있다. 이 경우, 전극(100)은 집전체(110)의 기공(10) 내에 전극층(120)을 구성하는 활물질이 삽입된 형태의 전극 일체형 소자가 될 수 있다. The electrode layer 120 is formed on the porous current collector 110 and press-pressed, or the electrode layer 120 is in close contact with the porous current collector 110 by a method of coating a liquid electrode layer 120 on the porous current collector 110 (CVD method). You can. In this case, the electrode 100 may be an electrode integrated device in which an active material constituting the electrode layer 120 is inserted into the pores 10 of the current collector 110.

한편, 도 2a에서는 다공성 전극층(120)이 다공성 집전체(110) 상부에 형성되면서 전극층 일부가 다공성 집전체(110)의 기공 내로 삽입되는 것으로 도시하였으나, 도 2b에 도시된 바와 같이 다공성 전극층(120) 대부분이 다공성 집전체(100)의 기공(10) 내에 삽입되어 하나의 일체형 소자를 형성하는 형태가 될 수 있다. Meanwhile, in FIG. 2A, while the porous electrode layer 120 is formed on the porous current collector 110, a portion of the electrode layer is inserted into the pores of the porous current collector 110, but as shown in FIG. 2B, the porous electrode layer 120 is illustrated. Most may be inserted into the pores 10 of the porous current collector 100 to form one unitary device.

도 2c는 본 발명의 일 실시 예에 따른 다공성 전극의 단면을 보여주는 도면이다.Figure 2c is a view showing a cross section of the porous electrode according to an embodiment of the present invention.

도 2c 에 따르면, 다공성 전극(100)의 단면은 다공성 집전체(110)의 기공 내에 전극층(120)을 구성하는 슬러리가 충전된 형태가 될 수 있다. According to FIG. 2C, the cross section of the porous electrode 100 may be a form in which a slurry constituting the electrode layer 120 is filled in pores of the porous current collector 110.

한편, 전극(100)이 리튬 전지에 이용되는 경우 전극층(120)을 구성하는 활물질은 리튬의 가역적인 삽입/탈리(intercalation/deintercalation) 현상이 가능한 화합물이라면 제한되지 않고 활물질로 적용될 수 있다.On the other hand, when the electrode 100 is used in a lithium battery, the active material constituting the electrode layer 120 may be applied as an active material without limitation as long as it is a compound capable of reversible intercalation / deintercalation of lithium.

전극(100)이 리튬 전지의 음극으로 이용되는 경우, 활물질로는 리튬 이온을 가역적으로 인터칼레이션할 수 있는 물질, 리튬 금속과 가역적으로 화합물을 형성할 수 있는 물질, 리튬 금속 또는 리튬 합금을 포함하는 음극 활물질로 제조된 것을 사용한다. 리튬 합금으로는 리튬/알루미늄 합금, 리튬/주석 합금을 사용할 수 있다.When the electrode 100 is used as a negative electrode of a lithium battery, the active material includes a material capable of reversibly intercalating lithium ions, a material capable of reversibly forming a compound with lithium metal, a lithium metal or a lithium alloy. What was manufactured with the negative electrode active material used is used. As the lithium alloy, a lithium / aluminum alloy or a lithium / tin alloy may be used.

리튬 이온을 가역 반응을 일으킬 수 있는 물질로는 탄소 물질로서, 리튬 이온 이차 전지에서 일반적으로 사용되는 탄소 음극 활물질은 어떠한 것도 사용할 수 있으며, 그 대표적인 예로는 결정질 탄소, 비정질 탄소 또는 이들을 함께 사용할 수 있다. 또한, 리튬 금속과 가역적으로 화합물을 형성할 수 있는 물질의 대표적인 예로는 티타늄 나이트레이트를 들 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.As a material capable of causing a reversible reaction of lithium ions, any carbon negative active material generally used in a lithium ion secondary battery may be used, and representative examples thereof may include crystalline carbon, amorphous carbon, or a combination thereof. . In addition, a representative example of a material capable of reversibly forming a compound with lithium metal may include titanium nitrate, but is not limited thereto.

또는, 금속계 활물질을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 리튬 금속, 리튬과 합금화 가능한 금속 물질 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 것을 사용할 수 있다. 구체적으로 상기 리튬과 합금화 가능한 금속 물질로는 Na, K, Rb, Cs, Fr, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra, Ti, Ag, Zn, Cd, Al, Ga, In, Si, Ge, Sn, Pb, Sb,Ni,Bi 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 사용할 수 있다.Alternatively, a metal-based active material may be used, and preferably, one selected from the group consisting of lithium metal, a metal material alloyable with lithium, and a mixture thereof may be used. Specifically, the metal materials alloyable with lithium include Na, K, Rb, Cs, Fr, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra, Ti, Ag, Zn, Cd, Al, Ga, In, Si, Ge , Sn, Pb, Sb, Ni, Bi, and combinations thereof may be used.

한편, 전극(100)이 리튬 전지의 양극으로 이용되는 경우, 양극 활물질로는 리튬의 가역 반응을 일으킬 수 있는 화합물이면 제한되지 않고 사용될 수 있다. 일 예로, Ni3Si2, LiMn2O4, LiCoO2, LiNiO2, LiFePO4, V2O5, TiS, MoS 등이 있으며, 이 중 적어도 하나가 선택되어 사용될 수 있다. On the other hand, when the electrode 100 is used as a positive electrode of a lithium battery, as the positive electrode active material, any compound capable of causing a reversible reaction of lithium may be used without limitation. For example, Ni 3 Si 2 , LiMn 2 O 4 , LiCoO 2 , LiNiO 2 , LiFePO 4 , V 2 O 5 , TiS, MoS, and the like, at least one of these may be selected and used.

경우에 따라서는, 활물질 표면에 코팅층을 갖는 것도 사용할 수 있고, 또는 활물질과 코팅층을 갖는 화합물을 혼합하여 사용할 수도 있다. 이 코팅층은 코팅 원소의 옥사이드, 하이드록사이드, 코팅 원소의 옥시하이드록사이드, 코팅 원소의 옥시카보네이트 및 코팅 원소의 하이드록시카보네이트로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나의 코팅 원소 화합물을 포함할 수 있다. 이들 코팅층을 이루는 화합물은 비정질 또는 결정질일 수 있다. 또한, 코팅층에 포함되는 코팅 원소로는 Mg, Al, Co, K, Na, Ca, Si, Ti, V, Sn, Ge, Ga, B, As, Zr, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 사용할 수 있다. In some cases, one having a coating layer on the surface of the active material may be used, or a compound having an active material and a coating layer may be used in combination. The coating layer may comprise at least one coating element compound selected from the group consisting of oxides, hydroxides of coating elements, oxyhydroxides of coating elements, oxycarbonates of coating elements, and hydroxycarbonates of coating elements. The compounds constituting these coating layers may be amorphous or crystalline. In addition, the coating element included in the coating layer is selected from the group consisting of Mg, Al, Co, K, Na, Ca, Si, Ti, V, Sn, Ge, Ga, B, As, Zr, and combinations thereof. Can be used.

코팅층 형성 공정은 화합물에 이러한 원소들을 사용하여 양극 활물질의 물성에 악영향을 주지 않는 방법(예를 들어 스프레이 코팅, 침지법 등으로 코팅할 수 있으면 어떠한 코팅 방법을 사용하여도 무방하며, 당업자 수준에서 잘 이해될 수 있는 내용이므로 자세한 설명은 생략하기로 한다.The coating layer forming process may use any coating method as long as it can be coated using such elements in a compound that does not adversely affect the physical properties of the positive electrode active material (eg, spray coating, dipping, etc.) Detailed descriptions will be omitted since they can be understood.

한편, 활물질은 활물질층 총 중량에 대하여 용량 저하나 상대적인 바인더 양의 감소로 집전체와의 결합력이 저하될 우려되지 않을 정도로 포함될 수 있다.On the other hand, the active material may be included to such an extent that the bonding strength with the current collector is not deteriorated due to a decrease in capacity or a decrease in the amount of the binder relative to the total weight of the active material layer.

도전재는 도전성 고분자로 형성될 수 있다. 전기전도성을 가지는 고분자로, 폴리설퍼니트리트(Poly(sulfurnitrile)), 폴리피롤(Polypyrrole), 폴리페닐렌(Poly(p-phenylene)), 폴리페닐렌설파이드(Poly(phenylenesulfide)), 폴리아닐린(Polyaniline), 폴리페닐렌비닐렌(Poly(p-phenylenevinylene) 등으로 구현될 수 있다. The conductive material may be formed of a conductive polymer. Polymers with electrical conductivity: Poly (sulfurnitrile), Polypyrrole, Poly (p-phenylene), Polyphenylenesulfide, Polyaniline , Polyphenylenevinylene (Poly (p-phenylenevinylene)) may be implemented.

한편, 전극 활물질 및 도전성 고분자는 집전체(110)에 적층되기 전에 혼합될 수 있다. 구체적으로, 전극 활물질 및 도전성 고분자는 분말 형태로 구현될 수 있는바, 분말 가루를 혼합하여 혼합물을 형성할 수 있으며, 전극 활물질 표면에 도전성 고분자를 코팅하여 중합체 형태로 혼합할 수도 있다. 이와 같은 전극 활물질과 도전성 고분자의 중합은, 다양한 중합 방법, 합성, 치환 등의 방식으로 형성될 수 있으며, 도전성 고분자의 제조 과정에서 전극 활물질을 추가하여 전극 활물질 및 도전성 고분자의 중합체를 만들 수도 있다. Meanwhile, the electrode active material and the conductive polymer may be mixed before being stacked on the current collector 110. Specifically, the electrode active material and the conductive polymer may be implemented in powder form, and may form a mixture by mixing the powder powder, and may be mixed in a polymer form by coating the conductive polymer on the surface of the electrode active material. The polymerization of the electrode active material and the conductive polymer may be formed by various polymerization methods, synthesis, substitution, or the like, and may be made of an electrode active material and a conductive polymer by adding an electrode active material in the manufacturing process of the conductive polymer.

한편, 도전재는 그 형태가 특별히 한정되는 것이 아니며, 입상, 인편상, 섬유상 등 다양한 형태를 가질 수 있다.On the other hand, the shape of the conductive material is not particularly limited, and may be in various forms such as granular, flaky and fibrous.

바인더는 음극 활물질 입자들을 서로 잘 부착시키고, 또한 음극 활물질을 전류 집전체에 잘 부착시키는 역할을 한다.The binder adheres the negative electrode active material particles to each other well, and also serves to adhere the negative electrode active material to the current collector well.

바인더로는 예를 들어 폴리비닐알코올, 카르복시메틸셀룰로즈, 히드록시프로필셀룰로즈, 디아세틸셀룰로즈, 폴리비닐클로라이드, 카르복실화된 폴리비닐클로라이드, 폴리비닐디플루오라이드, 에틸렌 옥사이드를 포함하는 폴리머, 폴리비닐피롤리돈, 폴리우레탄, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리비닐리덴 플루오라이드, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 스티렌-부타디엔 러버, 아크릴레이티드 스티렌-부타디엔 러버, 에폭시 수지, 나일론 등을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.Examples of the binder include polyvinyl alcohol, carboxymethyl cellulose, hydroxypropyl cellulose, diacetyl cellulose, polyvinyl chloride, carboxylated polyvinylchloride, polyvinyl difluoride, polymers including ethylene oxide, polyvinyl Pyrrolidone, polyurethane, polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride, polyethylene, polypropylene, styrene-butadiene rubber, acrylated styrene-butadiene rubber, epoxy resins, nylon, etc. may be used, but is not limited thereto. It is not.

또한, 바인더로는 수계 바인더가 이용될 수 있다. 수계 바인더는 전극(110)으로 전지를 제조하는 경우 전해질이 잘 스며들 수 있다는 장점이 있다.In addition, an aqueous binder may be used as the binder. The aqueous binder has an advantage that the electrolyte may penetrate well when the battery is manufactured by the electrode 110.

예를 들어, 수계 바인더로는 아크릴로니트릴 부타디엔 고무, 스티렌-부타디 엔 고무, 아크릴 고무, 히드록시에틸셀룰로우즈, 카르복시메틸셀룰로우즈, 및 폴리불화비닐리덴으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 또는 둘 이상 재료가 이용될 수 있다. For example, the aqueous binder is one selected from the group consisting of acrylonitrile butadiene rubber, styrene-butadiene rubber, acrylic rubber, hydroxyethyl cellulose, carboxymethyl cellulose, and polyvinylidene fluoride. More than one material may be used.

또한, 전극층(120)을 구성하는 입자들을 분쇄(grinding)하고 체질(seiving)하여 입도를 조절할 수 있다.In addition, the particle size of the electrode layer 120 may be adjusted by grinding and sieving the particles constituting the electrode layer 120.

한편, 집전체(110) 및 전극층(120) 내 기공은 통상의 기공형성방법에 따라 형성될 수 있다. 기공형성제를 사용하여 기공을 형성하는 경우 이때 사용되는 기공형성제의 크기, 함량 및 그 처리방법에 따라 전극 활물질층에 형성되는 기공의 크기, 분포 및 기공도를 조절할 수 있다. 여기서, 기공형성제로는 통상 기공 형성을 위하여 사용된 것이라면 특별히 제한되지 않고 사용가능하다. 구체적으로는 열처리에 의해 휘발 제거되어 활물질층내 기공을 형성할 수 있는 (NH4)2CO3, NH4HCO3, (NH4)2C2O4 및 이들의 혼합물, 비수성 유기 용매에 용해되어 용출가능한 폴리(알킬렌카보네이트), 폴리(알킬렌옥사이드), 폴리(디알킬실록산), 아크릴레이트계 고분자 등의 고분자 물질, 또는 산에 용해되어 용출가능한 Li2CO3, K2CO3, Na(CO3)2 등의 알칼리 금속 함유 탄산염 등을 사용할 수 있다. 여기서, 활물질층의 기공도는 부피 팽창 억제 및 에너지 밀도에 부정적인 영향을 미치지 않을 정도가 될 수 있다.Meanwhile, the pores in the current collector 110 and the electrode layer 120 may be formed according to a conventional pore forming method. When the pores are formed using the pore forming agent, the size, distribution, and porosity of the pores formed in the electrode active material layer may be adjusted according to the size, content, and treatment method of the pore forming agent used at this time. Here, the pore-forming agent is generally used without particular limitation as long as it is used for pore formation. Specifically, (NH4) 2CO3, NH4HCO3, (NH4) 2C2O4 and mixtures thereof, which are volatilized and removed by heat treatment to form pores in the active material layer, poly (alkylene carbonate), poly High molecular materials such as (alkylene oxide), poly (dialkylsiloxane), acrylate polymers, or alkali metal-containing carbonates such as Li 2 CO 3, K 2 CO 3, Na (CO 3) 2, and the like, which can be dissolved and eluted in an acid. Here, the porosity of the active material layer may be such that it does not adversely affect the volume expansion inhibition and energy density.

또한, 집전체(110) 및 전극층(120) 내의 기공(10, 20)은 에어로졸 방식으로 형성될 수도 있다. 이에 대한 자세한 설명은 후술하도록 한다.In addition, the pores 10 and 20 in the current collector 110 and the electrode layer 120 may be formed in an aerosol manner. Detailed description thereof will be described later.

한편, 집전체(110) 내의 기공율은 전극층(120)과 접하는 부분으로 멀어질수 록 감소하고, 전극층(120) 내의 기공율은 집전체(110)와 접하는 부분으로부터 멀어질수록 증가할 수 있다. 이에 따라 집전체(110) 및 전극층(120)이 접하는 면적 및, 전극층(120)과 전지를 구성하는 전해질이 접하는 면적이 증가할 수 있다. On the other hand, the porosity in the current collector 110 decreases as the distance from the contact with the electrode layer 120, the porosity in the electrode layer 120 may increase as the distance from the contact with the current collector 110. Accordingly, an area in which the current collector 110 and the electrode layer 120 contact each other and an area in which the electrode layer 120 and the electrolyte constituting the battery contact each other may increase.

상술한 구성을 구현하는 방법으로는, 도전재 양을 단계적으로 조정하면서 전극 활물질 및 도전재(또는 바인더를 더 포함함)가 혼합된 슬러리를 집전체 상에 단계적으로 적층할 수 있다.As a method for implementing the above-described configuration, the slurry in which the electrode active material and the conductive material (or further including a binder) are mixed may be laminated stepwise on the current collector while adjusting the amount of the conductive material stepwise.

또는, 에어로졸 방식으로 전극 활물질의 수를 줄이거나, 도전재 양을 줄이면서 집전체 상에 전극층을 성장시킬 수 있다. 에어로졸 방식을 이용하는 경우 바인더를 필요로 하지 않을 수 있으며, 상온에서 전극 제작이 가능하며, 열처리를 하지 않아도 된다는 장점이 있다. Alternatively, the electrode layer may be grown on the current collector while reducing the number of electrode active materials or reducing the amount of the conductive material by an aerosol method. In the case of using the aerosol method, a binder may not be required, the electrode may be manufactured at room temperature, and there is an advantage that the heat treatment does not need to be performed.

또는 신터링(sintering) 방식을 이용하여 집전체 상에 전극층을 성장시킬 수 있다. 여기서, 신터링 방식이란 분말체를 적당한 형상으로 가압 성형한 것을 가열하면 서로 단단히 밀착하여 소결하는 방식으로 이는 당업자들 사이에서 널리 이해될 수 있는 내용이므로 자세한 설명은 생략하도록 한다. Alternatively, the electrode layer may be grown on the current collector using a sintering method. Here, the sintering method is a method in which the powder is press-molded in a suitable shape to be tightly adhered to each other when sintered, which is widely understood by those skilled in the art, and thus detailed description thereof will be omitted.

도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 기공 형태를 나타내는 도면들이다. 3A to 3D are views illustrating pore shapes according to various embodiments of the present disclosure.

도 3a 내지 도 3d에 따르면, 집전체 및 전극층 중 적어도 하나 내에 형성되는 기공은 삼각형, 사각형, 원형, 육각형 등 다양한 형태가 될 수 있다. According to FIGS. 3A to 3D, the pores formed in at least one of the current collector and the electrode layer may have various shapes such as triangles, squares, circles, and hexagons.

도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전극 제조 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 4 is a flowchart illustrating an electrode manufacturing method according to an embodiment of the present invention.

도 4에 따르면, 다공성 집전체를 마련한다(S410). According to Figure 4, to provide a porous current collector (S410).

이어서, 다공성 집전체 상에 다공성 집전체로부터 멀어지는 방향으로 기공도가 증가하는 다공성 전극층을 적층한다(S420).Subsequently, a porous electrode layer having a porosity increased in a direction away from the porous current collector is stacked on the porous current collector (S420).

이 경우, 다공성 집전체 및 다공성 전극층 내의 기공은 통상의 기공 형성제를 이용하거나, 에어로졸 방식을 이용하여 형성될 수 있다. In this case, the pores in the porous current collector and the porous electrode layer may be formed using a conventional pore forming agent or by using an aerosol method.

이하에서는 도 5a 및 도 8b를 이용하여 본 발명의 다양한 실시 예에 따라 에어로졸 방식을 이용하여 기공을 형성하는 구성에 대해 설명하도록 한다.Hereinafter, a configuration of forming pores using an aerosol method according to various embodiments of the present disclosure will be described with reference to FIGS. 5A and 8B.

도 5a 및 도 5b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 에어로졸 방식을 설명하기 위한 도면들이다. 5A and 5B are diagrams for describing an aerosol method according to an embodiment of the present invention.

도 5a에 따르면, 충돌 고정 방법을 이용하여 에어로졸 입자를 피고정체에 고정시키는 방식이 이용될 수 있다. 즉 에어로졸 입자(A)를 피고정체(50)에 충돌시켜 고정하는 방법이 될 수 있다. 여기서, 에어로졸 입자(A)는 비활성 기체 또는 질소의 흐름을 따라 이동되어 자연 충돌될 수 있고 또한 별도의 외부 풍력에 의해 충돌될 수 있다.According to FIG. 5A, a method of fixing aerosol particles to a fixed body using a collision fixing method may be used. That is, the aerosol particles (A) may be a method of fixing by colliding with the fixed body (50). Here, the aerosol particles (A) can be moved along the flow of inert gas or nitrogen to collide naturally and can also be impacted by a separate external wind.

한편, 에어로졸 입자(A)는 집전체(110) 및 활물질층(120)을 구성하는 입자들이 될 수 있다. Meanwhile, the aerosol particles A may be particles constituting the current collector 110 and the active material layer 120.

또한, 피고정체(50)는 집전체(110) 형성의 경우 상술한 패드부(111)가 될 수 있으며, 활물질칭(120) 형성의 경우는 집전체(100)가 될 수 있다.In addition, the fixed body 50 may be the pad unit 111 in the case of forming the current collector 110, and may be the current collector 100 in the case of forming the active material 120.

에어로졸 입자(A) 및 피고정체(50)에 대한 상술한 정의는 이하에서 동일하게 적용될 수 있다. The above definitions for the aerosol particles (A) and the pinned body 50 can be equally applied below.

한편, 피고정체(50)가 다공성 기판인 경우는, 피고정체(50)에 에어로졸 나노입자(A)가 충돌, 차단 및 확산에 의해 고정됨과 동시에, 비활성기체 또는 질소 등의 기체성분은 기판의 다공을 통해 외부로 이탈될 수 있다.On the other hand, when the to-be-fixed body 50 is a porous substrate, the aerosol nanoparticles A are fixed to the to-be-fixed body 50 by collision, blocking, and diffusion, and at the same time, gaseous components such as inert gas, nitrogen, etc. It can escape to the outside through.

도 5b에 따르면, 열영동 현상을 이용하여 입자를 고정시킬 수 있다. 즉 온도조절장치(51)에 의해 피고정체(50)의 온도를 에어로졸 입자(A)의 온도에 비해 낮은 온도로 조절하는 것에 의해 에어로졸 입자(A)를 피고정체(50)로 자동 이동을 유도하여 고정하는 방법이 될 수 있다. According to Figure 5b, it is possible to fix the particles using a thermophoretic phenomenon. That is, by adjusting the temperature of the fixed body 50 to a temperature lower than the temperature of the aerosol particles (A) by the temperature controller 51 to induce automatic movement of the aerosol particles (A) to the fixed body 50 It can be a way to fix it.

이 경우 단계적으로 에어로졸(A) 입자 양을 조정하여 기공도를 조절할 수 있다. In this case, the porosity can be adjusted by adjusting the amount of aerosol (A) particles step by step.

도 6a 및 도 6b는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 에어로졸 방식을 설명하기 위한 도면들이다.6A and 6B are diagrams for describing an aerosol method according to another embodiment of the present invention.

도 6a 및 도 6b에 따르면, 전기장을 이용하여 다공성 집전체 및 다공성 활물질층을 형성할 수 있다.6A and 6B, a porous current collector and a porous active material layer may be formed using an electric field.

전극판(61)에 형성되는 전기장을 이용한 방법, 즉 에어로졸 입자(A)를 양전하(도 6a의 경우) 또는 음전하(도 6b의 경우)로 대전시킨 후 전원이 인가되는 양 전극판(61) 사이의 피고정체(60)로 이동시켜 상기 양 전극판(61) 중 일 전극판(61)과 상기 양전하(도 6a의 경우) 또는 음전하(도 6b의 경우) 간의 인력작용을 이용하여 에어로졸 입자(A)를 피고정체(60)로 이동 유도하여 고정하는 방법이다.Method using the electric field formed on the electrode plate 61, that is, between the positive electrode (61 in the case of Figure 6a) or negative charge (in the case of Figure 6b) between the positive electrode plate 61 to which power is applied The aerosol particles (A) are moved by the attraction between the one electrode plate 61 and the positive charge (in case of FIG. 6A) or the negative charge (in case of FIG. 6B) of the positive electrode plate 61. ) Is a method of fixing by moving to the fixed body (60).

경우에 따라서는, 에어로졸 입자(A)의 고정 효율을 증강시키기 위하여, 시행되는 피고정체 표면을 처리할 수 있다.In some cases, in order to enhance the fixing efficiency of the aerosol particles (A), it is possible to treat the surface to be fixed.

즉, 도금 대상인 피고정체에 플라즈마 표면처리 처리 또는 화학제 도포를 통해 피고정체의 일부 표면이 떨어져 나감에 따라 요철을 생성시킬 수 있으며, 요철에 의한 충돌, 차단 및 확산에 의해 에어로졸 입자의 고정력 및 고정효율을 증강시킬 수 있다.That is, as a part of the surface of the fixed object is separated by plasma surface treatment or chemical application to the fixed object to be plated, unevenness may be generated, and the fixing force and fixation of the aerosol particles by collision, blocking and diffusion due to unevenness Efficiency can be enhanced.

여기서, 화학제로는 강산 또는 강염기 성질의 제재일 수 있으며, 예를 들면 수산화나트륨(NaOH), 질산(HNO3), 염산(HCl), 황산(H2SO4) 등일 수 있다. Here, the chemical agent may be a strong acid or strong base material, for example, sodium hydroxide (NaOH), nitric acid (HNO 3), hydrochloric acid (HCl), sulfuric acid (H 2 SO 4) and the like.

물론, 이러한 피고정체 표면처리는 에어로졸 입자를 피고정체에 고정시키는 단계 이전이라면 어떠한 시점에 적용되어도 무방하다.Of course, such a surface treatment of the fixed body may be applied at any point in time before the step of fixing the aerosol particles to the fixed body.

한편, 본 발명에 따르면, 에어로졸 입자(A)가 피고정체에 고정되는 경우, 고정력 즉 부착 개선을 위한 부착 개선제 처리 단계를 더 포함할 수 있다.On the other hand, according to the present invention, when the aerosol particles (A) is fixed to the fixed body, it may further include an adhesion improving agent treatment step for improving the fixing force, that is, adhesion.

예를 들어, 에어로졸 입자에 점착액을 혼합하여 분무하는 방식으로서, 에어로졸 입자 고정 단계 이전에 피고정체에 점착액을 도포하는 방식, 에어로졸 입자 고정 단계 이후에 에어로졸 입자가 부착되어 고정된 피고정체에 점착액을 도포하는 방식 등을 이용할 수 있다. For example, a method of spraying by mixing the adhesive solution to the aerosol particles, the method of applying the adhesive to the fixed body before the aerosol particle fixing step, the aerosol particles attached to the fixed body after the aerosol particle fixing step The method of apply | coating a liquid, etc. can be used.

한편, 본 발명에 따르면, 상기 금속 에어로졸 나노입자 고정 단계 이후, 압착롤을 이용한 롤링 방식을 통해 피고정체(50, 60)를 가열 압착하는 피고정체 가열 압착 단계를 더 포함할 수 있다.On the other hand, according to the present invention, after the fixing step of the metal aerosol nanoparticles, it may further include a fixed body heat pressing step of heat-compressing the fixed body (50, 60) through a rolling method using a pressing roll.

여기서 상기 가열 압착에 관한 온도 조건은 상온 이상의 온도일 수 있으며, 상기 온도 조건의 상한점은 피고정체(50, 60)의 종류에 따라 상이할 수 있는데, 즉 피고정체(50, 60)의 변형이 발생되지 않는 온도라면 가능하다. 물론, 피고정체(50, 60)의 종류 뿐만 아니라 부착개선제, 에어로졸 입자(A)의 성질 변형을 발생시키지 않는 온도인 것이 바람직하다.Here, the temperature condition for the hot pressing may be a temperature higher than or equal to room temperature, and the upper limit of the temperature condition may be different depending on the type of the fixed body 50, 60, that is, the deformation of the fixed body 50, 60 is different. It is possible if the temperature does not occur. Of course, it is preferable that the temperature is such that not only the kind of the fixed body 50, 60 but also the property improving agent of the adhesion improving agent and the aerosol particles (A) are not generated.

피고정체 가열 압착 단계에 따르면, 고정된 에어로졸 입자(A)의 고정력을 더욱 증강시킬 뿐 아니라 가열로 인한 열기로 인하여 수분 등의 각종 불순물이 휘발되어 제거되는 효과가 있게 된다. According to the fixed heat pressing step, the fixing force of the fixed aerosol particles (A) is further enhanced, and various impurities such as moisture are volatilized and removed due to heat due to heating.

도 7a는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 에어로졸 방식을 설명하기 위한 도면이다.7A is a view for explaining an aerosol method according to another embodiment of the present invention.

도 7a에 도시된 에어로졸 데포지션 장치에 따르면, 캐리어 가스(72)가 분말이 담긴 에어로졸 챔버(71)로 유입되고, 에어로졸 챔버(71) 내에 부유하는 미세한 분말들을 실어서 진공 상태의 증착실(70) 내의 기판(76)으로 노즐(74)을 통하여 분사되는 형태로 진행될 수 있다. 기판(76)은 X축 및 Y축으로 이동할 수 있으며, 기판(76) 상에는 패터닝 마스크(75)가 위치될 수 있다.According to the aerosol deposition apparatus shown in FIG. 7A, the carrier gas 72 flows into the aerosol chamber 71 containing the powder, and contains the fine powders suspended in the aerosol chamber 71 to deposit the vacuum chamber 70 in a vacuum state. May be sprayed through the nozzle 74 to the substrate 76 within the. The substrate 76 may move in the X and Y axes, and a patterning mask 75 may be positioned on the substrate 76.

도 7b는 에어로졸 입자의 코팅 과정을 설명하기 위한 도면들이다.7B is a view for explaining a coating process of aerosol particles.

LiFePO4 박막 필름을 제조하기 위한 공정을 예를 들면, 도 7b에 도시된 바와 같이 LiFePO4의 분산된 입자가 기판에 충돌하면, 입자가 분쇄되면서 일부 조각들이 기판에 박히거나, 강력한 결합을 하고, 다음 입자가 그 위에 충돌하게 된다. 이 후 충돌된 입자가 분쇄되어 강한 결합을 이루는 층을 형성하고 다음 입자가 그 위에 충돌하게 된다. For example, a process for producing a LiFePO4 thin film, for example, when dispersed particles of LiFePO4 impinge on the substrate, as shown in Figure 7b, the particles are crushed, some pieces are stuck to the substrate, or a strong bond, the next particles Will crash on it. The collided particles then break up to form a layer of strong bonding and the next particles collide thereon.

도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 리튬 전지의 구조를 나타내는 도면이다. 8 is a view showing the structure of a lithium battery according to an embodiment of the present invention.

도 8에 따르면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 리튬 전지(800)는 음극(802), 양극(804), 및 음극(802)과 양극(804) 사이에 존재하는 세퍼레이터(803)에 함침된 전해액을 포함하는 전지 용기(805)와, 전지 용기(805)를 봉입하는 봉입 부재(806)를 포함한다. 여기서, 및 음극(802) 및 양극(804)으로는 상술한 다공성 전극이 이용될 수 있다. Referring to FIG. 8, a lithium battery 800 according to an embodiment of the present invention is impregnated with a negative electrode 802, a positive electrode 804, and a separator 803 existing between the negative electrode 802 and the positive electrode 804. The battery container 805 containing electrolyte solution, and the sealing member 806 which encloses the battery container 805 are included. Herein, the above-described porous electrode may be used as the cathode 802 and the anode 804.

한편, 도 8에 따른 리륨 이차 전지(800)는 세퍼레이터(803)를 포함하는 구성이나, 양극 및 음극 중 적어도 하나의 전극이 고강도 바인더층을 포함하는 경우에는 세퍼레이터(803)를 포함하지 않을 수도 있다.Meanwhile, the lithium secondary battery 800 of FIG. 8 may include a separator 803, or may not include the separator 803 when at least one of the positive electrode and the negative electrode includes a high strength binder layer. .

리튬 이차 전지는 사용하는 세퍼레이터와 전해질의 종류에 따라 리튬 이온 전지, 리튬 이온 폴리머 전지 및 리튬 폴리머 전지로 분류될 수 있고, 형태에 따라 원통형, 각형, 코인형, 파우치형 등으로 분류될 수 있으며, 사이즈에 따라 벌크 타입과 박막 타입으로 나눌 수 있다. The lithium secondary battery may be classified into a lithium ion battery, a lithium ion polymer battery, and a lithium polymer battery according to the type of separator and electrolyte used, and may be classified into a cylindrical shape, a square shape, a coin type, a pouch type, and the like, Depending on the size, it can be divided into bulk type and thin film type.

음극(802) 및 양극(804)에 대해서는 상술하였으므로 자세한 설명을 생략하도록 한다. Since the cathode 802 and the anode 804 have been described above, a detailed description thereof will be omitted.

전해질로는 얇은 필름 형태나 벌크 형태의 물질이 사용되는데, 실제 사용되는 장치에는 고체 무기 전해질이나 유기 고분자 전해질이 많이 사용되는 반면, 실험용으로는 액체 전해질이 많이 사용된다. As the electrolyte, a thin film or a bulk material is used. In the actual apparatus, a solid inorganic electrolyte or an organic polymer electrolyte is used, whereas a liquid electrolyte is used for the experiment.

전해질은 리튬염 및 비수성 유기 용매를 포함할 수 있다. The electrolyte may comprise a lithium salt and a nonaqueous organic solvent.

리튬염은 유기 용매에 용해되어, 전지 내에서 리튬 이온의 공급원으로 작용하여 기본적인 리튬 이차 전지의 작동을 가능하게 하고, 양극과 음극 사이의 리튬 이온의 이동을 촉진하는 역할을 하는 물질이다.Lithium salt is a substance that dissolves in an organic solvent and acts as a source of lithium ions in the battery to enable the operation of a basic lithium secondary battery and to promote the movement of lithium ions between the positive electrode and the negative electrode.

리튬염으로는 LiPF6, LiBF4, LiSbF6, LiAsF6, LiClO4, LiCF3SO3, LiC4F9SO3, LiN(CF3SO2)2, LiN(C2F5SO2)2,LiAlO2, LiAlCl4, LiN(CpF2p+1SO2)(CqF2q+1SO2)(여기서, p 및 q는 자연수임), LiSO3CF3, LiCl, LiI, 리튬 비스옥살레이트 보레이트(lithium bisoxalate borate) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 것을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것인 아니다. LiPF6, LiBF4, LiSbF6, LiAsF6, LiClO4, LiCF3SO3, LiC4F9SO3, LiN (CF3SO2) 2, LiN (C2F5SO2) 2, LiAlO2, LiAlCl4, LiN (CpF2p + 1SO2) (CqF2q + 1SO2) q is a natural water), LiSO 3 CF 3, LiCl, LiI, lithium bisoxalate borate (lithium bisoxalate borate) and mixtures thereof may be selected from the group consisting of, but is not limited thereto.

비수성 유기용매는 전지의 전기화학적 반응에 관여하는 이온들이 이동할 수 있는 매질 역할을 한다. 비수성 유기용매로는 카보네이트계, 에스테르계, 에테르계, 케톤계, 알코올계, 또는 비양성자성 용매를 사용할 수 있다. The non-aqueous organic solvent acts as a medium through which ions involved in the electrochemical reaction of the battery can move. As the non-aqueous organic solvent, a carbonate-based, ester-based, ether-based, ketone-based, alcohol-based, or aprotic solvent can be used.

비수성 유기 용매는 단독으로 또는 하나 이상 혼합하여 사용할 수 있으며, 하나 이상 혼합하여 사용하는 경우의 혼합 비율은 목적하는 전지 성능에 따라 적절하게 조절할 수 있고, 이는 당업자의 수준에서 이해될 수 있는 내용이므로 자세한 설명은 생략하도록 한다. The non-aqueous organic solvents may be used alone or in combination of one or more, and the mixing ratio in the case of mixing one or more may be appropriately adjusted according to the desired battery performance, which can be understood at the level of those skilled in the art. Detailed description will be omitted.

리튬 이차 전지의 종류에 따라 양극과 음극 사이에 세퍼레이터(113)가 존재할 수 있다. 세퍼레이터(803)는 음극(802)과 양극(804)을 분리시키고, 리튬 이온의 이동통로를 제공한다. 이러한 세퍼레이터로는 리튬 전지에서 통상적으로 사용되는 것이라면 모두 사용가능하다. 특히 전해질의 이온 이동에 대하여 저저항이면서 전해액 함습 능력이 우수한 것이 바람직하다. 예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리에스테르, 폴리프로필렌, 폴리비닐리덴 플루오라이드 또는 이들의 2층 이상의 다층막이 사용될 수 있으며, 폴리에틸렌/폴리프로필렌 2층 세퍼레이터, 폴리에틸렌/폴리프로필렌 /폴리에틸렌 3층 세퍼레이터, 폴리프로필렌/폴리에틸렌/폴리프로필렌 3층 세퍼레이터 등과 같은 혼합 다층막이 사용될 수 있음은 물론이다. The separator 113 may exist between the positive electrode and the negative electrode according to the type of the lithium secondary battery. The separator 803 separates the negative electrode 802 and the positive electrode 804 and provides a movement path for lithium ions. As such a separator, any one commonly used in lithium batteries can be used. In particular, it is preferable that it is low resistance with respect to the ion migration of electrolyte, and is excellent in electrolyte-moisture capability. For example, polyethylene, polyester, polypropylene, polyvinylidene fluoride or two or more multilayer films thereof may be used, polyethylene / polypropylene two-layer separator, polyethylene / polypropylene / polyethylene three-layer separator, polypropylene / Of course, a mixed multilayer film such as polyethylene / polypropylene three-layer separator can be used.

한편, 도 8에 도시된 리튬 이차 전지의 형태는 원통형이나 이는 일 실시 예에 불과하며, 이외에 원통형, 각형, 코인형, 파우치형 또는 쉬트형 등의 다양한 형상으로 될 수 있다.Meanwhile, the shape of the lithium secondary battery illustrated in FIG. 8 is cylindrical, but this is only an embodiment, and in addition, the lithium secondary battery may have various shapes such as a cylindrical shape, a square shape, a coin type, a pouch type, or a sheet type.

상술한 바와 같이 양극 극판과 음극 극판 사이에 세퍼레이터를 배치하여 전지 구조체를 형성한다. 이러한 전지 구조체를 와인딩하거나 접어서 원통형 전지 케이스나 또는 사각형 전지 케이스에 넣은 다음, 본 발명의 유기 전해액을 주입하면 리튬 이온 전지가 완성된다. 또한 전지 구조체를 바이셀 구조로 적층한 다음, 이를 유기 전해액에 함침시키고, 얻어진 결과물을 파우치에 넣어 밀봉하면 리튬 이온 폴리머 전지를 완성할 수 있다. As described above, the separator is disposed between the positive electrode plate and the negative electrode plate to form a battery structure. The battery structure is wound or folded, placed in a cylindrical battery case or a square battery case, and then injected with the organic electrolyte solution of the present invention to complete a lithium ion battery. In addition, by stacking the battery structure in a bi-cell structure, and then impregnated it in an organic electrolyte solution, the resultant is placed in a pouch and sealed to complete a lithium ion polymer battery.

이에 따라 전극에서 집전체 및 활물질층의 접합 면적을 증가시킬 수 있고, 전지에서 전극 및 전해질의 접합 면적을 증가시킬 수 있으므로 전지의 효율(예를 들어, 이차 전지의 경우 에너지 저장 성능)을 향상시킬 수 있다. Accordingly, the bonding area of the current collector and the active material layer in the electrode may be increased, and the bonding area of the electrode and the electrolyte in the battery may be increased, thereby improving the efficiency of the battery (for example, energy storage performance in a secondary battery). Can be.

또한, 전지 사이즈를 최소화할 수 있다는 효과가 있다. In addition, there is an effect that the battery size can be minimized.

또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 이해되어서는 안 될 것이다.In addition, although the preferred embodiment of the present invention has been shown and described above, the present invention is not limited to the above-described specific embodiment, the technical field to which the invention belongs without departing from the spirit of the invention claimed in the claims. Of course, various modifications can be made by those skilled in the art, and such modifications should not be understood from the technical spirit or the prospect of the present invention.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 집전체의 구조를 나타내는 수직 단면도이다.1 is a vertical cross-sectional view showing the structure of a current collector according to an embodiment of the present invention.

도 2a는 도 1의 집전체를 이용하는 전극 구조를 나타내는 수직 단면도이다.2A is a vertical cross-sectional view illustrating an electrode structure using the current collector of FIG. 1.

도 2b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전극의 단면을 보여주는 도면이다.2B is a view showing a cross section of an electrode according to an embodiment of the present invention.

도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 기공 형태를 나타내는 도면들이다. 3A to 3D are views illustrating pore shapes according to various embodiments of the present disclosure.

도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전극 제조 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 4 is a flowchart illustrating an electrode manufacturing method according to an embodiment of the present invention.

도 5a 내지 도 7b는 본 발명의 다양한 실시 예에 에어로졸 방식을 설명하기 위한 도면들이다. 5A to 7B are diagrams for describing an aerosol method according to various embodiments of the present disclosure.

도 8는 본 발명의 일 실시 예에 따른 리튬 전지의 구조를 나타내는 도면이다. 8 is a view showing the structure of a lithium battery according to an embodiment of the present invention.

* 도면 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawing

100 : 전극 110 : 집전체100 electrode 110 current collector

120 : 전극층 10, 20 : 기공120: electrode layer 10, 20: pores

50, 60: 피고정체50, 60: fixed body

Claims (9)

집전체;Current collector; 전극층; 및An electrode layer; And 상기 집전체 및 상기 전극층 중 적어도 하나에 마련된 복수 개의 기공;을 포함하는 것을 특징으로 하는 전극.And a plurality of pores provided in at least one of the current collector and the electrode layer. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 복수 개의 기공은 상기 집전체에 마련되고,The plurality of pores are provided in the current collector, 상기 전극 층은 상기 집전체 내에 마련된 기공 내에 배치되는 전극 활물질을 포함하며,The electrode layer includes an electrode active material disposed in pores provided in the current collector, 상기 복수 개의 기공의 기공도는 상기 전극층과의 거리에 반비례하여 증대되는 것을 특징으로 하는 전극.The porosity of the plurality of pores is increased in inverse proportion to the distance to the electrode layer. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 전극층은 상기 집전체의 표면 상에 형성되고,The electrode layer is formed on the surface of the current collector, 상기 복수 개의 기공은 상기 전극층에 마련되며,The plurality of pores are provided in the electrode layer, 상기 복수 개의 기공의 기공도는 상기 집전체의 표면으로부터의 거리에 비례하여 점진적으로 증대되는 것을 특징으로 하는 전극.The porosity of the plurality of pores is gradually increased in proportion to the distance from the surface of the current collector. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 집전체 및 상기 전극층 중 적어도 하나는,At least one of the current collector and the electrode layer, 에어로졸 방식으로 형성되는 것을 특징으로 하는 전극.Electrode is formed in an aerosol manner. 제1항 내지 제4항 중 한 항의 전극을 음극 및 양극 중 적어도 하나로 이용하는 전지.A battery using the electrode of any one of claims 1 to 4 as at least one of a negative electrode and a positive electrode. 집전체를 마련하는 단계; 및Preparing a current collector; And 상기 집전체 상에 전극층을 형성하는 단계;를 포함하며, Forming an electrode layer on the current collector; 상기 집전체 및 상기 전극층 중 적어도 하나는 복수 개의 기공을 포함하는 것을 특징으로 하는 전극 제조 방법.At least one of the current collector and the electrode layer comprises a plurality of pores. 제6항에 있어서,The method of claim 6, 상기 복수 개의 기공은 상기 집전체에 마련되고,The plurality of pores are provided in the current collector, 상기 전극 층은 상기 집전체 내에 마련된 기공 내에 배치되는 전극 활물질을 포함하며,The electrode layer includes an electrode active material disposed in pores provided in the current collector, 상기 복수 개의 기공의 기공도는 상기 전극층과의 거리에 반비례하여 증대되는 것을 특징으로 하는 전극 제조 방법.The porosity of the plurality of pores is increased in inverse proportion to the distance to the electrode layer. 제6항에 있어서,The method of claim 6, 상기 전극층은 상기 집전체의 표면 상에 형성되고,The electrode layer is formed on the surface of the current collector, 상기 복수 개의 기공은 상기 전극층에 마련되며,The plurality of pores are provided in the electrode layer, 상기 복수 개의 기공의 기공도는 상기 집전체의 표면으로부터의 거리에 비례하여 점진적으로 증대되는 것을 특징으로 하는 전극 제조 방법.The porosity of the plurality of pores is gradually increased in proportion to the distance from the surface of the current collector. 제6항에 있어서,The method of claim 6, 상기 집전체 및 상기 전극층 중 적어도 하나는,At least one of the current collector and the electrode layer, 에어로졸 방식으로 형성되는 것을 특징으로 하는 전극 제조 방법. Electrode manufacturing method characterized in that formed in the aerosol method.
KR1020090102326A 2009-10-27 2009-10-27 Electrode and fabricating method thereof KR101189257B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090102326A KR101189257B1 (en) 2009-10-27 2009-10-27 Electrode and fabricating method thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090102326A KR101189257B1 (en) 2009-10-27 2009-10-27 Electrode and fabricating method thereof

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20110045663A true KR20110045663A (en) 2011-05-04
KR101189257B1 KR101189257B1 (en) 2012-10-09

Family

ID=44240683

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020090102326A KR101189257B1 (en) 2009-10-27 2009-10-27 Electrode and fabricating method thereof

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101189257B1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101366011B1 (en) * 2012-07-10 2014-02-24 경상대학교산학협력단 Thread battery, electrode and method thereof
WO2018056690A1 (en) * 2016-09-20 2018-03-29 경상대학교 산학협력단 Electrode, battery, and method for manufacturing electrode
US12009522B2 (en) 2017-12-22 2024-06-11 Lg Energy Solution, Ltd. Anode for lithium metal battery and lithium metal battery comprising the same

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109155398B (en) 2016-11-21 2021-07-13 株式会社Lg化学 Electrode for electrochemical device and method for manufacturing the same

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4914059B2 (en) 2005-01-14 2012-04-11 住友電気工業株式会社 Current collector, battery electrode substrate, and manufacturing method thereof

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101366011B1 (en) * 2012-07-10 2014-02-24 경상대학교산학협력단 Thread battery, electrode and method thereof
WO2018056690A1 (en) * 2016-09-20 2018-03-29 경상대학교 산학협력단 Electrode, battery, and method for manufacturing electrode
US12009522B2 (en) 2017-12-22 2024-06-11 Lg Energy Solution, Ltd. Anode for lithium metal battery and lithium metal battery comprising the same

Also Published As

Publication number Publication date
KR101189257B1 (en) 2012-10-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11018337B2 (en) Negative electrode material for power storage device, electrode structure, power storage device, and production method for each
TWI506838B (en) Nonaqueous electrolyte storage battery and manufacturing method thereof
EP2113955B1 (en) Negative electrode active material for a lithium rechargeable battery and lithium rechargeable battery comprising the same
JP5256660B2 (en) Non-aqueous secondary battery separator, method for producing the same, and non-aqueous electrolyte secondary battery
KR102229454B1 (en) METHOD FOR PREPARING FeOOH, AND CATHODE FOR LITHIUM-SULFUR BATTERY COMPRISING FeOOH
JP2003522367A (en) Ion battery with high aspect ratio electrode
JP2010262916A (en) Electrode for lithium secondary battery and manufacturing method thereof, and lithium secondary battery including the same electrode
JPWO2011052533A1 (en) Lithium secondary battery
JP7098043B2 (en) A method for producing iron sulfide, a positive electrode for a lithium secondary battery containing iron sulfide produced from the method, and a lithium secondary battery provided with the positive electrode.
KR20150061695A (en) Anode active materials and lithium secondary battery comprising the same
WO2019003835A1 (en) Lithium ion secondary cell
US20150280227A1 (en) Predoping method for an electrode active material in an energy storage device, and energy storage devices
EP3425702A1 (en) Positive electrode for lithium ion secondary batteries, and lithium ion secondary battery
JPWO2010089939A1 (en) Battery electrode manufacturing method and secondary battery manufacturing method
KR101551682B1 (en) Electrode and method of manufacturing an active material for the electrode
KR101049826B1 (en) A positive electrode for a lithium secondary battery, a manufacturing method thereof, and a lithium secondary battery including the same
JP2015524988A (en) Negative electrode active material for lithium secondary battery and lithium secondary battery including the same
CN110024184B (en) Negative electrode for rechargeable battery and rechargeable battery including the same
WO2017047030A1 (en) Method for producing negative electrode active material for nonaqueous electrolyte secondary batteries and method for manufacturing nonaqueous electrolyte secondary battery
JPH11329415A (en) Manufacture of lithium battery and positive electrode of lithium battery
KR101189257B1 (en) Electrode and fabricating method thereof
KR102580235B1 (en) Positive active material, lithium battery containing the material, and method of manufacturing the material
KR102229456B1 (en) Cathode for lithium secondary battery comprising iron oxyhydroxynitrate, and lithium secondary battery comprising thereof
JP6583993B2 (en) Lithium secondary battery charge / discharge method
KR20200063373A (en) Method for producing anode material for secondary battery

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20151002

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160927

Year of fee payment: 5

LAPS Lapse due to unpaid annual fee