KR20130033575A - Electrode assembly of excellent productivity and cycle capability and secondary battery comprising the same - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: An electrode assembly is provided to continuously maintain adhesion between a negative electrode and a separator and a negative electrode current collector and a negative electrode mixture, thereby improving processing and cycle performance. CONSTITUTION: An electrode assembly has a plurality of overlapped unit bodies each of which consists of a separator, a positive electrode, and a negative electrode. A negative electrode current collector is coated with a negative electrode mixture which comprises an active material and a binder. A continuous separator sheet is inserted into each of the overlapped part. The binder includes a polymer particle which is polymerized by using a (meth)acrylic acid ester-based monomer, vinyl-based monomer, and unsaturated carbonic acid-based monomer. The negative electrode mixture includes 1-2.5 weight% of the polymer particle based on the total weight of the negative electrode mixture.

Description

우수한 제조 공정성 및 사이클 특성의 전극조립체 및 이를 포함하는 리튬 이차전지 {Electrode Assembly of Excellent Productivity and Cycle Capability and Secondary Battery Comprising the Same}Electrode Assembly of Excellent Manufacturing Process and Cycle Characteristics and Lithium Secondary Battery Comprising the Same {Electrode Assembly of Excellent Productivity and Cycle Capability and Secondary Battery Comprising the Same}

본 발명은 우수한 제조 공정성 및 사이클 특성의 전극조립체 및 이를 포함하는 리튬 이차전지에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 음극 집전체에 활물질과 바인더를 포함하는 음극 합제를 코팅한 음극과 양극 및 분리막으로 이루어진 기본 단위체들 복수 개가 중첩되어 있고, 각각의 중첩부에는 연속적인 분리막 시트가 개재되어 있는 구조로 이루어져 있으며, 상기 바인더는 (a) (메타)아크릴산 에스테르계 단량체 20 중량% 내지 79 중량%, (b) 비닐계 단량체 20 중량% 내지 60 중량%, 및 (c) 불포화 카르본산계 단량체 0.01 중량% 내지 30 중량%를 사용하여 중합된 고분자 입자를 포함하고 있고, 상기 음극 합제는 상기 고분자 입자를 음극 합제의 전체 중량 대비 1 중량% 이상 내지 2.5 중량% 미만으로 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 전극조립체 및 이를 포함하는 리튬 이차전지에 관한 것이다. The present invention relates to an electrode assembly having excellent manufacturing processability and cycle characteristics, and a lithium secondary battery comprising the same, and more particularly, comprising a negative electrode, a positive electrode, and a separator coated with a negative electrode mixture including an active material and a binder on a negative electrode current collector. A plurality of basic units are overlapped, and each overlapping portion has a structure in which a continuous separator sheet is interposed, and the binder is (a) 20 wt% to 79 wt% of (meth) acrylic acid ester monomer, (b A) a polymer particle polymerized using 20% to 60% by weight of a vinyl monomer, and 0.01% to 30% by weight of an unsaturated carboxylic acid monomer, and the negative electrode mixture is a negative electrode mixture. Electrode assembly, characterized in that it comprises less than 1% to 2.5% by weight relative to the total weight of the li It relates to a secondary battery.

화석연료의 고갈에 의한 에너지원의 가격이 상승하고, 환경 오염의 관심이 증폭되면서 친환경 대체 에너지원에 대한 요구가 미래생활을 위한 필수 불가결한 요인이 되고 있고, 특히, 모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차전지에 대해 수요가 급격히 증가하고 있다. As the price of energy sources increases due to the depletion of fossil fuels, and the interest of environmental pollution is increasing, the demand for environmentally friendly alternative energy sources becomes an indispensable factor for future life. As demand increases, demand for secondary batteries as energy sources is rapidly increasing.

대표적으로 전지의 형상 면에서는 얇은 두께로 휴대폰 등과 같은 제품들에 적용될 수 있는 각형 이차전지와 파우치형 이차전지에 대한 수요가 높고, 재료 면에서는 높은 에너지 밀도, 방전 전압, 출력 안정성의 리튬이온 전지, 리튬이온 폴리머 전지 등과 같은 리튬 이차전지에 대한 수요가 높다. Representatively, there is a high demand for rectangular secondary batteries and pouch secondary batteries, which can be applied to products such as mobile phones with a thin thickness in terms of shape of batteries, and lithium ion batteries with high energy density, discharge voltage, and output stability in terms of materials. There is a high demand for lithium secondary batteries such as lithium ion polymer batteries.

또한, 이차전지는 양극/분리막/음극 구조의 전극조립체가 어떠한 구조로 이루어져 있는지에 따라 분류되기도 하는 바, 대표적으로는, 긴 시트형의 양극들과 음극들을 분리막이 개재된 상태에서 권취한 구조의 젤리-롤(권취형) 전극조립체와, 소정 크기의 단위로 절취한 다수의 양극과 음극들을 분리막을 개재한 상태로 순차적으로 적층한 구조의 스택형(적층형) 전극조립체로 대별된다. In addition, secondary batteries are classified according to the structure of the electrode assembly having a cathode / separation membrane / cathode structure. Representatively, a jelly having a structure in which long sheet-shaped anodes and cathodes are wound with a separator interposed therebetween -Roll (electrode) electrode assembly, and a plurality of positive electrode and negative electrode cut in units of a predetermined size is divided into stack-type (assembly type) electrode assembly of a structure that is sequentially stacked with a separator.

그러나, 이러한 종래의 전극조립체는 몇가지 문제점을 가지고 있다.However, these conventional electrode assemblies have some problems.

첫째, 젤리-롤 전극조립체는 긴 시트형의 양극과 음극을 밀집된 상태로 권취하여 단면상으로 원통형 또는 타원형의 구조로 만들므로, 충방전시 전극의 팽창 및 수축으로 인해 유발되는 응력이 전극조립체 내부에 축적되게 되고, 그러한 응력 축적이 일정한 한계를 넘어서면 전극조립체의 변형이 발생하게 된다. 상기 전극조립체의 변형으로, 전극간의 간격이 불균일해져 전지의 성능이 급격히 저하되고 내부 단락으로 인해 전지의 안전성이 위협받게 되는 문제점을 초래한다. 또한, 긴 시트형의 양극과 음극을 권취해야 하므로, 양극과 음극의 간격을 일정하게 유지하면서 빠르게 권취하는 것이 어려우므로 생산성이 저하되는 문제점도 가지고 있다.First, since the jelly-roll electrode assembly is wound around a long sheet-shaped anode and cathode in a dense state to form a cylindrical or oval structure in cross section, stress caused by expansion and contraction of the electrode during charge and discharge accumulates inside the electrode assembly. If the stress accumulation exceeds a certain limit, deformation of the electrode assembly occurs. As a result of the deformation of the electrode assembly, the spacing between the electrodes becomes uneven, resulting in a sudden drop in the performance of the battery and a risk of the safety of the battery being damaged due to an internal short circuit. In addition, since the long sheet-type positive electrode and the negative electrode must be wound, it is difficult to quickly wind the coil while keeping the distance between the positive electrode and the negative electrode, which also has a problem in that the productivity is lowered.

둘째, 스택형 전극조립체는 다수의 양극 및 음극 단위체들을 순차적으로 적층하여야 하므로, 단위체의 제조를 위한 극판의 전달 공정이 별도로 필요하고, 순차적인 적층 공정에 많은 시간과 노력이 요구되므로, 생산성이 낮다는 문제점을 가지고 있다.Second, since the stack type electrode assembly has to stack a plurality of positive and negative electrode units in sequence, the electrode plate transfer process is required separately for manufacturing the unit, and the productivity is low because a lot of time and effort are required for the sequential lamination process. Has a problem.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 상기 젤리-롤형과 스택형의 혼합 형태인 진일보한 구조의 전극조립체로서, 소정 단위의 양극과 음극들을 분리막을 개재한 상태로 적층한 바이셀(Bi-cell) 또는 풀셀(Full cell)들을 긴 길이의 연속적인 분리막 시트를 이용하여 권취한 구조의 스택/폴딩형 전극조립체가 개발되었고, 이는 본 출원인의 한국 특허출원공개 제2001-0082058호, 제2001-0082059호 및 제2001-0082060호 등에 개시되어 있다. In order to solve this problem, the electrode assembly of the advanced structure in the mixed form of the jelly-roll type and the stack type, the bi-cell (full cell) or the full cell in which the positive electrode and the negative electrode of a predetermined unit laminated with a separator; Stacked / foldable electrode assemblies have been developed in which full cells are wound using a continuous membrane sheet of long length, which is disclosed in Korean Patent Application Publication Nos. 2001-0082058, 2001-0082059 and 2001. -0082060 and the like.

도 1 및 도 2에는 풀셀을 기본 단위체로서 사용하는 스택/폴딩형 전극조립체의 예시적인 구조 및 제조 과정이 모식적으로 도시되어 있다. 1 and 2 schematically show an exemplary structure and manufacturing process of a stack / foldable electrode assembly using a full cell as a basic unit.

이들 도면을 참조하면, 단위 셀로서 순차적으로 양극/분리막/음극이 위치되는 풀셀들(10, 11, 12, 13, 14 ...)이 복수 개 중첩되어 있고, 각각의 중첩부에는 분리막 시트(20)가 개재되어 있으며, 상기 분리막 시트(20)는 풀셀을 감쌀 수 있는 단위 길이를 가지고 있고, 단위 길이마다 내측으로 꺾여서 중앙의 풀셀(10)로부터 시작되어 최외각의 풀셀(14)까지 연속하여 각각의 풀셀을 감싸고 있다.Referring to these drawings, a plurality of full cells 10, 11, 12, 13, 14..., In which anode / separation membrane / cathode are sequentially positioned as unit cells are superimposed, and each overlapping portion has a separator sheet ( 20 is interposed, and the separator sheet 20 has a unit length for wrapping a full cell, and is bent inward for each unit length and starts continuously from the center full cell 10 to the outermost full cell 14. It surrounds each full cell.

스택/폴딩형 전극조립체는, 예를 들어, 양극/분리막/음극의 구조로 적층시킨 풀셀들(10, 11, 12, 13, 14 ...)을 긴 길이의 분리막 시트(20) 상에 배열하고 분리막 시트(20)의 일 단부(21)에서 시작하여 순차적으로 권취한 후, 분리막 시트(20)의 말단부를 열융착하거나 접착 테이프(25) 등을 붙여서 마무리함으로써 제조된다. The stack / foldable electrode assembly may, for example, arrange the full cells 10, 11, 12, 13, 14... Stacked on the separator sheet 20 having a long length. After winding at one end 21 of the separator sheet 20 and sequentially winding, the end portion of the separator sheet 20 is heat-sealed or prepared by attaching an adhesive tape 25 or the like.

따라서, 상기 스택/폴딩형 전극조립체는, 전극과 분리막의 접착력이 중요하다. 또한, 예를 들어, 음극을 노칭(notching)해서 제조하므로 음극 집전체와 음극 합제의 접착력이 중요하다.Therefore, in the stack / foldable electrode assembly, the adhesion between the electrode and the separator is important. In addition, for example, the adhesion between the negative electrode current collector and the negative electrode mixture is important because the negative electrode is manufactured by notching.

그러나, 현재, 상업적으로 사용되고 있는 전극 바인더로서 PVdF계 고분자는 안전성이 떨어져 위험하고 액체 전해질과의 낮은 친화성으로 인하여 전극의 성능저하의 근본적인 원인이 될 뿐만 아니라, 전극 활물질 등 무기물 입자와의 결착 특성은 우수하지만, 금속 집전체와의 접착력은 좋지 않아서 충분한 접착력을 발휘 및 유지하기 위해서는 다량을 투입해야 한다는 단점이 있다.However, PVdF-based polymers are currently used as commercially available electrode binders because of their poor safety and low affinity with liquid electrolytes, which are not only a fundamental cause of deterioration of electrode performance, but also binding properties with inorganic particles such as electrode active materials. Although it is excellent, the adhesive strength with the metal current collector is not good, there is a disadvantage that a large amount must be added to exhibit and maintain sufficient adhesive strength.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서, 물을 분산매로 사용하고 투입량을 줄일 수 있는 수계 바인더에 대한 시도(JP 2872354호, JP 3101775호, KR 2000-0075953호)가 이루어지고 있으나, 금속 집전체와 전극 활물질간의 접착력이 부족하여 충분한 성능을 얻지 못하였을 뿐만 아니라, 스택/폴딩형 전극조립체를 제조하기 위해 전극과 분리막의 열접합 공정을 수행시, 충분한 접착 성능을 나타내지 못하여 전지 제반 성능 저하가 필연적으로 초래되었다.In order to solve the above problems, attempts have been made to water-based binders (JP 2872354, JP 3101775, KR 2000-0075953) that use water as a dispersion medium and reduce the amount of input, but the metal current collector and electrode Not only did not obtain sufficient performance due to the lack of adhesion between the active material, but also insufficient adhesion performance when performing the thermal bonding process of the electrode and the separator to produce a stack / folding electrode assembly inevitably result in deterioration of overall battery performance It became.

한편, 접착력을 높이기 위해 바인더의 함량을 증가시키는 경우에는, 상대적으로 전극 활물질의 함량 및 전자 전도성이 감소되어 전지의 성능을 악화시키는 문제가 있다. On the other hand, in the case of increasing the content of the binder to increase the adhesive force, there is a problem that the content of the electrode active material and the electronic conductivity is relatively reduced to deteriorate the performance of the battery.

이러한 문제점을 해결하기 위하여, (메타)아크릴산 에스테르계 단량체, 비닐계 단량체 및 불포화 카르본산계 단량체를 포함하는 바인더가 개발된 바 있으나, 아직까지 리튬 이차전지의 사이클 특성을 최적화할 수 있는 조건은 개시된 바 없다. In order to solve this problem, a binder including a (meth) acrylic acid ester monomer, a vinyl monomer and an unsaturated carboxylic acid monomer has been developed, but conditions for optimizing cycle characteristics of a lithium secondary battery have been disclosed. There is no bar.

따라서, 강한 접착력으로 분리막과 전극 간, 전극 활물질과 집전체 사이의 분리를 방지함으로써 제조 공정성을 향상시키는 동시에 사이클 특성을 향상시킬 수 있는 스택/폴딩형 전극조립체에 대한 필요성이 높은 실정이다. Therefore, there is a high need for a stack / foldable electrode assembly capable of improving cycle characteristics while preventing separation between the separator and the electrode, and between the electrode active material and the current collector with strong adhesion.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to solve the above-described problems of the prior art and the technical problems required from the past.

본 출원의 발명자들은 심도 있는 연구와 다양한 실험을 거듭한 끝에, (메타)아크릴산 에스테르계 단량체, 비닐계 단량체, 및 불포화 카르본산계 단량체를 사용하여 중합된 고분자 입자를 포함하는 바인더를 특정한 조건 내에서 사용하여 전극조립체를 제조하는 경우, 사이클 특성 및 제조 공정성 이 향상됨을 확인하고 본 발명을 완성하기에 이르렀다. After extensive research and various experiments, the inventors of the present application have developed a binder containing polymer particles polymerized using a (meth) acrylic acid ester monomer, a vinyl monomer, and an unsaturated carboxylic acid monomer, under specific conditions. In the case of manufacturing the electrode assembly using, it was confirmed that the cycle characteristics and manufacturing processability is improved and the present invention was completed.

따라서, 본 발명에 따른 전극조립체는, 음극 집전체에 활물질과 바인더를 포함하는 음극 합제를 코팅한 음극과 양극 및 분리막으로 이루어진 기본 단위체들 복수 개가 중첩되어 있고, 각각의 중첩부에는 연속적인 분리막 시트가 개재되어 있는 구조로 이루어져 있으며, Therefore, in the electrode assembly according to the present invention, a plurality of basic units consisting of a negative electrode, a positive electrode, and a separator coated with a negative electrode mixture including an active material and a binder are stacked on a negative electrode current collector, and each overlapping portion has a continuous separator sheet. Consists of intervening structures,

상기 바인더는 (a) (메타)아크릴산 에스테르계 단량체 20 중량% 내지 79 중량%, (b) 비닐계 단량체 20 중량% 내지 60 중량%, 및 (c) 불포화 카르본산계 단량체 0.01 중량% 내지 30 중량%를 사용하여 중합된 고분자 입자를 포함하고 있고, The binder is (a) 20% to 79% by weight of the (meth) acrylic acid ester monomer, (b) 20% to 60% by weight of the vinyl monomer, and (c) 0.01% to 30% by weight of the unsaturated carboxylic acid monomer. Polymer particles polymerized using%,

상기 음극 합제는 상기 고분자 입자를 음극 합제의 전체 중량 대비 1중량% 이상 2.5 중량% 미만으로 포함하고 있는 것을 특징으로 한다.The negative electrode mixture is characterized in that it comprises at least 1% by weight and less than 2.5% by weight relative to the total weight of the negative electrode mixture.

본 발명에 따른 전극조립체는 종래의 스티렌-부타디엔 고무계 바인더에 비해서 음극 활물질들 상호간, 음극 합제와 음극 집전체 간의 접착력이 우수한, (a) (메타)아크릴산 에스테르계 단량체 20 중량% 내지 79 중량%, (b) 비닐계 단량체 20 중량% 내지 60 중량%, 및 (c) 불포화 카르본산계 단량체 0.01 중량% 내지 30 중량%를 사용하여 중합된 고분자 입자를 포함하고 있다. The electrode assembly according to the present invention has excellent adhesion between the negative electrode active materials and the negative electrode mixture and the negative electrode current collector, as compared with the conventional styrene-butadiene rubber-based binder, (a) 20 wt% to 79 wt% of the (meth) acrylic acid ester monomer, (b) 20 to 60 weight percent of vinyl monomers, and (c) 0.01 to 30 weight percent of unsaturated carboxylic acid monomers.

본 출원의 발명자들은, 상기와 같은 조성을 가진 고분자 입자를 음극 합제의 전체 중량 대비 1 중량% 이상 내지 2.5 중량% 미만으로 포함하는 경우, 접착력 및 사이클 특성 측면에서 특히 바람직함을 실험적으로 확인하였다. The inventors of the present application have experimentally confirmed that the polymer particles having the composition as described above are particularly preferable in terms of adhesion and cycle characteristics when the polymer particles are contained in an amount of 1 wt% or more to less than 2.5 wt% based on the total weight of the negative electrode mixture.

구체적으로, 상기 고분자 입자의 함량이 1 중량% 미만인 경우에는, 음극 집전체와 음극 합제 간의 접착력이 지속적으로 유지되지 못하는 결과, 음극 합제가 음극 집전체로부터 분리되어 음극 제조에 바람직하지 못하고, 고분자 입자의 함량이 2.5 중량% 이상인 경우에는 사이클 특성이 저하되므로 바람직하지 않다. Specifically, when the content of the polymer particles is less than 1% by weight, the adhesive force between the negative electrode current collector and the negative electrode mixture is not maintained continuously, the negative electrode mixture is separated from the negative electrode current collector is not preferable for the production of the negative electrode, the polymer particles If the content of more than 2.5% by weight is not preferable because the cycle characteristics are lowered.

상기 기본 단위체는 최상단을 구성하는 전극과 최하단을 구성하는 전극의 극성이 서로 반대되도록 구성되는 풀셀(full cell)일 수 있고, 상기 풀셀은 단위셀의 최상단의 전극과 최하단의 전극이 서로 반대 전극인 구조라면 특별히 제한되는 것은 아니다.The basic unit may be a full cell configured so that the polarities of the electrodes constituting the uppermost end and the electrodes constituting the lower end are opposite to each other, and the full cell is an electrode at the uppermost end and the lowermost end of the unit cell opposite to each other. The structure is not particularly limited.

예를 들어, i) 양극/분리막/음극, 또는 ii) 양극/분리막/음극/분리막/양극/분리막/음극의 적층 구조 등을 들 수 있으며, 바람직하게는 양극/분리막/음극의 적층구조이다. 상기 분리막 시트 상에 위치된 상태로 권취되는 풀셀들의 수는 각 풀셀의 구조와 최종 제조된 전지의 소망하는 용량 등 다양한 요소들에 의해 결정될 수 있으며, 바람직하게는 6 내지 30 개일 수 있다.For example, a lamination structure of i) an anode / separation membrane / cathode, or ii) an anode / separation membrane / cathode / separation membrane / anode / separation membrane / cathode may be mentioned. The number of full cells wound up on the separator sheet may be determined by various factors such as the structure of each full cell and a desired capacity of the final manufactured battery, and may be preferably 6 to 30.

또한, 상기 기본 단위체는 최상단과 최하단을 구성하는 전극이 모두 양극 또는 음극으로 동일한 구조로 이루어진 바이셀(bi-cell)일 수 있고, 이러한 바이셀들은 셀 양측의 전극이 동일한 구조라면 그것을 이루는 양극 및 음극과 분리막의 수가 특별히 제한되는 것은 아니다. In addition, the basic unit may be a bi-cell (electrode) consisting of the same structure of the electrode of the uppermost and the lowermost of the positive electrode or the negative electrode, these bicells are the positive electrode and if the electrode on both sides of the cell has the same structure and The number of the cathode and the separator is not particularly limited.

예를 들어, 상기 바이셀은 양극/분리막/음극/분리막/양극의 적층 구조 및 음극/분리막/양극/분리막/음극의 적층 구조 등을 들 수 있으며, 바이셀은 음극/분리막/양극/분리막/음극 적층 구조의 셀, 즉, 양측에 음극이 위치하는 A형 바이셀과 양극/분리막/음극/분리막/양극 적층 구조의 셀, 즉, 양측에 양극이 위치하는 C형 바이셀로 분류할 수 있다.For example, the bicell may include a stacked structure of an anode, a separator, a cathode, a separator, and an anode, and a stacked structure of a cathode, a separator, an anode, a separator, and an anode, and the bicell may be a cathode, a separator, an anode, a separator, or the like. It can be classified into a cell having a cathode stacked structure, that is, an A-type bicell having cathodes on both sides, and a cell having a cathode / separation membrane / cathode / separation membrane / cathode stacked structure, that is, a C-shaped bicell having anodes on both sides. .

상기 양극은, 예를 들어, 양극 집전체 시트 상에 탭이 형성될 부위를 제외한 나머지 부위에 양극 활물질, 도전재 및 바인더의 혼합물을 도포한 후 건조 및 프레싱하여 제조되며, 필요에 따라서는 상기 혼합물에 충진제, 점도 조절제 등을 더 첨가하기도 한다.The positive electrode is prepared by, for example, applying a mixture of a positive electrode active material, a conductive material, and a binder to a portion other than a portion where a tab is to be formed on a positive electrode current collector sheet, followed by drying and pressing. Fillers, viscosity modifiers, etc. may be further added to the.

상기 양극 집전체는 일반적으로 3 ~ 500 ㎛의 두께로 만든다. 이러한 양극 집전체는, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 높은 도전성을 가지는 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 스테인레스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 또는 알루미늄이나 스테리인레스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면처리한 것 등이 사용될 수 있다. 집전체는 그것의 표면에 미세한 요철을 형성하여 양극 활물질의 접착력을 높일 수도 있으며, 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태가 가능하다. The cathode current collector generally has a thickness of 3 to 500 mu m. Such a positive electrode current collector is not particularly limited as long as it has high conductivity without causing chemical change in the battery. For example, stainless steel, aluminum, nickel, titanium, calcined carbon, or aluminum or stainless steel Surface-treated with carbon, nickel, titanium, silver, and the like may be used. The current collector may have fine irregularities on the surface thereof to increase the adhesive force of the cathode active material, and various forms such as a film, a sheet, a foil, a net, a porous body, a foam, and a nonwoven fabric are possible.

상기 양극 활물질은 리튬 이차전지인 경우 예를 들어, 리튬 코발트 산화물(LiCoO2), 리튬 니켈 산화물(LiNiO2) 등의 층상 화합물이나 1 또는 그 이상의 전이금속으로 치환된 화합물; 화학식 Li1+xMn2-xO4 (여기서, x 는 0 ~ 0.33 임), LiMnO3, LiMn2O3, LiMnO2 등의 리튬 망간 산화물; 리튬 동 산화물(Li2CuO2); LiV3O8, LiFe3O4, V2O5, Cu2V2O7 등의 바나듐 산화물; 화학식 LiNi1-xMxO2 (여기서, M = Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B 또는 Ga 이고, x = 0.01 ~ 0.3 임)으로 표현되는 Ni 사이트형 리튬 니켈 산화물; 화학식 LiMn2-xMxO2 (여기서, M = Co, Ni, Fe, Cr, Zn 또는 Ta 이고, x = 0.01 ~ 0.1 임) 또는 Li2Mn3MO8 (여기서, M = Fe, Co, Ni, Cu 또는 Zn 임)으로 표현되는 리튬 망간 복합 산화물; 화학식의 Li 일부가 알칼리토금속 이온으로 치환된 LiMn2O4; 디설파이드 화합물; Fe2(MoO4)3 등을 들 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.The cathode active material may be a lithium secondary battery, for example, a layered compound such as lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ) or lithium nickel oxide (LiNiO 2 ), or a compound substituted with one or more transition metals; Lithium manganese oxides such as Li 1 + x Mn 2-x O 4 (where x is 0 to 0.33), LiMnO 3 , LiMn 2 O 3 , LiMnO 2, and the like; Lithium copper oxide (Li 2 CuO 2 ); Vanadium oxides such as LiV 3 O 8 , LiFe 3 O 4 , V 2 O 5 , Cu 2 V 2 O 7 and the like; Ni-site type lithium nickel oxide represented by the formula LiNi 1-x M x O 2 , wherein M = Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B, or Ga, and x = 0.01 to 0.3; Formula LiMn 2-x M x O 2 (wherein M = Co, Ni, Fe, Cr, Zn or Ta and x = 0.01 to 0.1) or Li 2 Mn 3 MO 8 (wherein M = Fe, Co, Lithium manganese composite oxide represented by Ni, Cu, or Zn); LiMn 2 O 4 in which a part of Li in the formula is substituted with alkaline earth metal ions; Disulfide compounds; Fe 2 (MoO 4 ) 3 , and the like. However, the present invention is not limited to these.

상기 도전재는 통상적으로 양극 활물질을 포함한 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 내지 30 중량%로 첨가된다. 이러한 도전재는 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 천연 흑연이나 인조 흑연 등의 흑연; 카본블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 채널 블랙, 퍼네이스 블랙, 램프 블랙, 서머 블랙 등의 카본블랙; 탄소 섬유나 금속 섬유 등의 도전성 섬유; 불화 카본, 알루미늄, 니켈 분말 등의 금속 분말; 산화아연, 티탄산 칼륨 등의 도전성 위스키; 산화 티탄 등의 도전성 금속 산화물; 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 소재 등이 사용될 수 있다.The conductive material is usually added in an amount of 1 to 30% by weight based on the total weight of the mixture including the cathode active material. Such a conductive material is not particularly limited as long as it has electrical conductivity without causing chemical changes in the battery, for example, graphite such as natural graphite or artificial graphite; Carbon black such as carbon black, acetylene black, ketjen black, channel black, furnace black, lamp black, and summer black; Conductive fibers such as carbon fiber and metal fiber; Metal powders such as carbon fluoride, aluminum, and nickel powder; Conductive whiskeys such as zinc oxide and potassium titanate; Conductive metal oxides such as titanium oxide; Conductive materials such as polyphenylene derivatives and the like can be used.

상기 충진제는 양극의 팽창을 억제하는 성분으로서 선택적으로 사용되며, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 섬유상 재료라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 올리핀계 중합체; 유리섬유, 탄소섬유 등의 섬유상 물질이 사용된다.The filler is optionally used as a component for suppressing the expansion of the anode, and is not particularly limited as long as it is a fibrous material without causing a chemical change in the battery. Examples of the filler include olefin polymers such as polyethylene and polypropylene; Fibrous materials such as glass fibers and carbon fibers are used.

상기 점도 조절제는 전극 합제의 혼합 공정과 그것의 집전체 상의 도포 공정이 용이할 수 있도록 전극 합제의 점도를 조절하는 성분으로서, 전극 합제 전체 중량을 기준으로 30 중량%까지 첨가될 수 있다. 이러한 점도 조절제의 예로는, 카르복시메틸셀룰로우즈, 폴리아크릴산 등이 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.The viscosity adjusting agent may be added up to 30% by weight based on the total weight of the electrode mixture, so as to control the viscosity of the electrode mixture so that the mixing process of the electrode mixture and the coating process on the collector may be easy. Examples of such viscosity modifiers include, but are not limited to, carboxymethyl cellulose, polyacrylic acid, and the like.

반면에, 음극은 음극 집전체 시트 상에 탭이 형성될 부위를 제외한 나머지 부위에 음극 활물질을 도포, 건조 및 프레싱하여 제조되며, 필요에 따라 상기에서와 같은 도전재, 점도 조절제, 충진제 등이 선택적으로 더 포함될 수 있다.On the other hand, the negative electrode is manufactured by applying, drying, and pressing the negative electrode active material to the remaining portions except for the portion where the tab is to be formed on the negative electrode current collector sheet, and if necessary, the conductive material, viscosity modifier, filler, and the like may be selected. It may be further included as.

상기 음극 집전체는 일반적으로 3 ~ 500 ㎛의 두께로 만들어진다. 이러한 음극 집전체는, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 구리, 스테인레스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 구리나 스테인레스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면처리한 것, 알루미늄-카드뮴 합금 등이 사용될 수 있다. 또한, 양극 집전체와 마찬가지로, 표면에 미세한 요철을 형성하여 음극 활물질의 결합력을 강화시킬 수도 있으며, 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태로 사용될 수 있다.The negative electrode current collector is generally made to have a thickness of 3 to 500 mu m. Such a negative electrode current collector is not particularly limited as long as it has conductivity without causing chemical change in the battery. For example, the surface of copper, stainless steel, aluminum, nickel, titanium, calcined carbon, copper or stainless steel Surface-treated with carbon, nickel, titanium, silver, and the like, aluminum-cadmium alloy, and the like can be used. In addition, like the positive electrode collector, fine unevenness can be formed on the surface to enhance the bonding force of the negative electrode active material, and it can be used in various forms such as films, sheets, foils, nets, porous bodies, foams and nonwoven fabrics.

상기 음극 활물질은, 예를 들어, 난흑연화 탄소, 흑연계 탄소 등의 탄소; LixFe2O3(0≤x≤1), LixWO2(0≤x≤1), SnxMe1 - xMe'yOz (Me: Mn, Fe, Pb, Ge; Me': Al, B, P, Si, 주기율표의 1족, 2족, 3족 원소, 할로겐; 0<x≤1; 1≤y≤3; 1≤z≤8) 등의 금속 복합 산화물; 리튬 금속; 리튬 합금; 규소계 합금; 주석계 합금; SnO, SnO2, PbO, PbO2, Pb2O3, Pb3O4, Sb2O3, Sb2O4, Sb2O5, GeO, GeO2, Bi2O3, Bi2O4, and Bi2O5 등의 금속 산화물; 폴리아세틸렌 등의 도전성 고분자; Li-Co-Ni 계 재료 등을 사용할 수 있다.The negative electrode active material may be, for example, carbon such as hardly graphitized carbon or graphite carbon; Li x Fe 2 O 3 (0≤x≤1 ), Li x WO 2 (0≤x≤1), Sn x Me 1 - x Me 'y O z (Me: Mn, Fe, Pb, Ge; Me' : Metal complex oxides such as Al, B, P, Si, Group 1, Group 2, Group 3 elements of the periodic table, Halogen, 0 < x &lt; Lithium metal; Lithium alloys; Silicon-based alloys; Tin-based alloys; SnO, SnO 2 , PbO, PbO 2 , Pb 2 O 3 , Pb 3 O 4 , Sb 2 O 3 , Sb 2 O 4 , Sb 2 O 5 , GeO, GeO 2 , Bi 2 O 3 , Bi 2 O 4 , and metal oxides such as Bi 2 O 5 ; Conductive polymers such as polyacetylene; Li-Co-Ni-based materials and the like can be used.

본 발명에 따른 음극에 사용되는 바인더는, 앞서 설명한 바와 같이, (a) (메타)아크릴산 에스테르계 단량체, (b) 비닐계 단량체, 및 (c) 불포화 카르본산계 단량체를 사용하여 중합된 고분자 입자를 포함하고 있다.As described above, the binder used for the negative electrode according to the present invention is a polymer particle polymerized using (a) a (meth) acrylic acid ester monomer, (b) a vinyl monomer, and (c) an unsaturated carboxylic acid monomer. It includes.

상기 (메타)아크릴산 에스테르계 단량체는 전지 특성을 조절할 수 있는 당업계에 알려진 통상적인 단량체로서, 특히 전해액과의 친화성을 향상시켜 전지의 속도특성을 향상시키고 집전체와의 접착력이 우수하다.The (meth) acrylic acid ester monomer is a conventional monomer known in the art that can control the battery characteristics, in particular, it improves the affinity with the electrolyte solution to improve the speed characteristics of the battery and excellent adhesion to the current collector.

상기 (메타)아크릴산 에스테르계 단량체의 비제한적인 예로는, (i) 아크릴산 에스테르계 단량체 (예, 메틸아크릴레이트, 에틸아크릴레이트, 프로필아크릴레이트, 이소프로필아크릴레이트, n-부틸아크릴레이트, 이소부틸아크릴레이트, n-아밀아크릴레이트, 이소아밀아크릴레이트, n-헥실아크릴레이트, 2-에틸헥실아크릴레이트, 히드록시에틸아크릴레이트, 히드록시프로필아크릴레이트, 라우릴아크릴레이트); (ii) 메타크릴산 에스테르계 단량체 (예, 메틸메타크릴레이트, 에틸메타크릴레이트, 프로필메타크릴레이트, 이소프로필메타크릴레이트, n-부틸메타크릴레이트, 이소부틸메타크릴레이트, n-아밀메타크릴레이트, 이소아밀메타크릴레이트, n-헥실메타크릴레이트, 2-에틸헥실메타크릴레이트, 히드록시에틸메타크릴레이트, 히드록시프로필메타크릴레이트, 라우릴메타크릴레이트, 알릴메타크릴레이트 또는 이들의 혼합물 등이 있다.Non-limiting examples of the (meth) acrylic acid ester monomers include (i) acrylic ester monomers (e.g., methyl acrylate, ethyl acrylate, propyl acrylate, isopropyl acrylate, n-butyl acrylate, isobutyl Acrylate, n-amyl acrylate, isoamyl acrylate, n-hexyl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate, hydroxyethyl acrylate, hydroxypropyl acrylate, lauryl acrylate); (ii) methacrylic acid ester monomers (e.g., methyl methacrylate, ethyl methacrylate, propyl methacrylate, isopropyl methacrylate, n-butyl methacrylate, isobutyl methacrylate, n-amyl methacrylate); Acrylate, isoamyl methacrylate, n-hexyl methacrylate, 2-ethylhexyl methacrylate, hydroxyethyl methacrylate, hydroxypropyl methacrylate, lauryl methacrylate, allyl methacrylate or these And mixtures thereof.

상기 (메타)아크릴산 에스테르계의 함량은 특별한 제한이 없으나, 상기 고분자 입자의 전체 중량 대비 20 중량% 내지 79 중량%가 바람직하다. (메타)아크릴산 에스테르계 단량체의 함량이 20 중량% 미만인 경우 바인더의 접착 특성이 현저히 저하될 수 있으며, 또한 79 중량%를 초과하는 경우 바인더의 제조과정에서 안정성이 저하되어 바인더 제조가 불가능해질 수 있다.The content of the (meth) acrylic acid ester system is not particularly limited, but is preferably 20% to 79% by weight based on the total weight of the polymer particles. If the content of the (meth) acrylic acid ester monomer is less than 20% by weight, the adhesive properties of the binder may be significantly reduced. If the content of the (meth) acrylic acid ester monomer is greater than 79% by weight, the binder may not be able to be manufactured because the stability of the binder is decreased. .

상기 비닐계 단량체(b)는 전지 특성을 조절할 수 있는 당업계에 알려진 통상적인 단량체로서, 특히 활물질과 활물질 사이의 접착력을 조절하고 또한 이온전도도가 우수하다.The vinyl monomer (b) is a conventional monomer known in the art that can control battery characteristics, and in particular, controls adhesion between the active material and the active material and also has excellent ion conductivity.

이들의 비제한적인 예로는 스티렌, α-메틸스티렌, β-메틸스티렌, p-t-부틸스티렌, 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴 또는 이들의 혼합물 등이 있다. 특히, 아크릴로니트릴 단량체는 삼중결합을 함유하고 있어 높은 이온전도도와 함께 전기적 특성을 향상시킬 수 있다.Non-limiting examples thereof include styrene, α-methylstyrene, β-methylstyrene, p-t-butylstyrene, acrylonitrile, methacrylonitrile or mixtures thereof. In particular, the acrylonitrile monomer contains a triple bond, which can improve electrical properties with high ionic conductivity.

상기 비닐계 단량체의 함량은 상기 고분자 입자의 전체 중량 대비 20 중량% 내지 60 중량%가 바람직하나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 비닐계 단량체의 함량이 20 중량% 미만인 경우 바인더의 제조과정에서 안정성이 저하되어 바인더 제조가 불가능해질 수 있으며, 60 중량%를 초과하는 경우 유리 전이 온도 상승 효과 때문에 접착력이 현저히 저하되는 특성을 나타낼 수 있다.The content of the vinyl monomer is preferably 20 wt% to 60 wt% with respect to the total weight of the polymer particles, but is not limited thereto. When the content of the vinyl monomer is less than 20% by weight, the stability of the binder may be reduced in the manufacturing process of the binder, and the binder may not be manufactured. When the content of the vinyl monomer exceeds 60% by weight, the adhesive force may be markedly lowered due to the glass transition temperature rising effect. Can be.

상기 불포화 카르본산계 단량체는 접착력을 조절할 수 있는 단량체로서, 전극 제조 시 소량 투입만으로도 우수한 접착력을 나타냄으로써 전지의 고용량화를 달성할 수 있다. The unsaturated carboxylic acid-based monomer is a monomer that can control the adhesive force, it is possible to achieve a high capacity of the battery by exhibiting excellent adhesive force only by a small amount of input during electrode production.

이들의 비제한적인 예로는 (i) 불포화 모노카르본산계 단량체(예, 아크릴산, 메타크릴산 등), (ii) 불포화 디카르본산계 단량체(예, 이타콘산, 푸마르산, 시트라콘산, 메타콘산, 글루타콘산, 크로톤산, 이소크로톤산 등)가 있으며, 함량은 특별히 제한되지 않으나, 상기 고분자 입자의 전체 중량 대비 0.01 중량% 내지 30 중량%가 바람직하다. 상기 단량체(c)의 함량이 0.01 중량% 미만인 경우 접착력이 저하되게 되며, 30 중량%를 초과하는 경우 제조과정에서 안정성이 저하되어 제조가 불가능해질 수 있다.Non-limiting examples thereof include (i) unsaturated monocarboxylic acid monomers (e.g. acrylic acid, methacrylic acid, etc.), (ii) unsaturated dicarboxylic acid monomers (e.g. itaconic acid, fumaric acid, citraconic acid, metaconic acid, Glutamic acid, crotonic acid, isocrotonic acid, and the like, and the content is not particularly limited, but is preferably 0.01 to 30% by weight based on the total weight of the polymer particles. When the content of the monomer (c) is less than 0.01% by weight, the adhesive force is lowered, and when the content of the monomer (c) is more than 30% by weight, the stability may be reduced during the manufacturing process, thereby making it impossible to manufacture.

상기 바인더는 당업계에서 통상적으로 사용되는 단량체를 추가로 포함할 수 있다. 또한, 상기 바인더는 전술한 단량체 성분 중 3 내지 10종의 단량체들로 구성되는 것이 바람직하나, 이에 제한되는 것은 아니다.The binder may further include monomers commonly used in the art. In addition, the binder is preferably composed of 3 to 10 monomers of the above-described monomer components, but is not limited thereto.

상기와 같은 단량체 성분 및 조성비로 중합되는 본 발명의 고분자 입자는 최종 입경이 100 내지 400 nm이고, 폴리머의 유리 전이 온도가 -30 내지 50℃이며, 겔 함량이 30 내지 99%인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 최종 입경이 100 nm 내지 400 nm, 유리전이온도는 -30℃ 내지 50℃, 겔 함량이 50% 내지 99%이다. The polymer particles of the present invention polymerized with the monomer component and composition ratio as described above have a final particle diameter of 100 to 400 nm, a glass transition temperature of the polymer is -30 to 50 ° C, and a gel content of 30 to 99%, More preferably, the final particle diameter is 100 nm to 400 nm, the glass transition temperature is -30 ° C to 50 ° C, and the gel content is 50% to 99%.

실제로 이러한 구간에서 상기 바인더는 종래기술의 바인더에 비해 우수한 특성, 예컨대 음극과 음극 집전체와의 접착력, 음극과 분리막과의 열접합 특성이 우수하게 나타났으며, 전지 특성, 예컨대 사이클 특성 역시 우수하다는 것을 확인하였다.In fact, in this section, the binder exhibited superior properties, such as adhesion between the negative electrode and the negative electrode current collector, thermal bonding between the negative electrode and the separator, and excellent battery characteristics, such as cycle characteristics, compared with the conventional binder. It was confirmed.

상기 고분자 입자가 전술한 입경, 유리 전이 온도 및 겔 함량의 범위를 벗어날 경우, 음극 합제와 집전체의 접착력이 크게 저하되어 전지 특성 악화가 유발될 수 있다. When the polymer particles deviate from the above-described ranges of particle size, glass transition temperature, and gel content, the adhesion between the negative electrode mixture and the current collector may be greatly reduced, which may cause deterioration of battery characteristics.

예컨대 상기 고분자 입자의 최종입경이 100 nm 미만인 경우 음극 활물질 사이에서의 바인더 이동이 많아 접착력이 떨어지게 되며, 400 nm를 초과하면 고분자 입자의 표면적 감소로 인하여 접착력이 떨어지게 된다. For example, when the final particle diameter of the polymer particles is less than 100 nm, the adhesion force decreases due to a large amount of binder movement between the negative electrode active materials. When the final particle diameter exceeds 400 nm, the adhesion force decreases due to a decrease in the surface area of the polymer particles.

또한, 바인더의 유리전이온도가 -30℃ 미만이면 중합 안정성이 떨어져서 바인더 제조가 곤란하게 되며, 50℃를 초과하면 접착력이 저하될 수 있으므로 바람직하지 못하다. 더 나아가, 바인더의 겔 함량이 50% 미만인 경우 중합 안정성이 떨어지는 단점을 나타낼 수 있다.In addition, when the glass transition temperature of the binder is less than -30 ° C, the polymerization stability is poor, making the binder difficult, and if it exceeds 50 ° C, the adhesive force may be lowered, which is not preferable. Furthermore, if the gel content of the binder is less than 50%, it may exhibit a disadvantage of poor polymerization stability.

상기 전지 특성을 조절할 수 있는 단량체들은 모두 고유의 표면 에너지(surface energy)를 가지고 있으므로, 이를 이용하여 형성된 중합체 역시 그 조성비에 따라 상이한 표면 에너지를 갖게 된다. 이러한 표면 에너지의 차이는 전해액과의 친화력 차이를 유발시킴으로써, 종래 전극 분산매로 사용되는 NMP, 비수 전해액에 사용되는 통상적인 유기용매 뿐만 아니라 물(水系)에서도 분산 가능해지므로, 유기 용매를 필수적으로 사용되어야 하는 PVdF의 문제점을 해소할 수 있을 뿐만 아니라 환경 친화적이라는 장점이 있다.Since the monomers capable of controlling the battery characteristics all have inherent surface energy, the polymer formed using the same has different surface energy according to its composition ratio. Such a difference in surface energy causes a difference in affinity with the electrolyte solution, so that it is possible to disperse not only NMP used as a conventional electrode dispersion medium and a conventional organic solvent used for nonaqueous electrolyte, but also water, so that an organic solvent must be used. Not only can PVdF solve the problem, but it is also environmentally friendly.

더욱이, 본 발명에서는 전술한 바와 같이 바인더의 물적 안정성을 도모할 수 있는 범위 내에서 접착력 특성을 조절할 수 있는 단량체, 예컨대 불포화 카르본산계 단량체의 함량을 최대화함으로써, 소량의 바인더 투입에 의해 전극과 집전체간의 접착력 효과 및 열융착에 의한 전극과 분리막 간의 열접합 효과를 극대화할 수 있다.Furthermore, in the present invention, as described above, by maximizing the content of monomers, for example, unsaturated carboxylic acid monomers, which can control adhesive properties within a range capable of achieving physical stability of the binder, a small amount of binder is added to the electrode and the collector. It is possible to maximize the effect of adhesion between the whole and the thermal bonding effect between the electrode and the separator by thermal fusion.

이때 상기 효과는 불포화 카르본산계 단량체에 포함된 카르복시기(-COOH)와 구리 집전체의 구리 이온과의 화학 결합, 예컨대 이온 결합 형성을 통해 발휘되는 것으로 예상될 수 있다.At this time, the effect can be expected to be exerted through the chemical bond between the carboxyl group (-COOH) contained in the unsaturated carboxylic acid-based monomer and the copper ion of the copper current collector, such as ionic bond formation.

상기 바인더는 상기 단량체 성분들 이외에, 중합첨가제로서 당 분야에 알려진 통상적인 성분, 예컨대 분자량 조절제 및 가교제를 사용할 수 있다. 이러한 분자량 조절제와 가교제 투입량을 조절함으로써 바인더 입자의 겔 함량을 조절할 수 있다.The binder may use, in addition to the monomer components, conventional components known in the art as a polymerization additive, such as a molecular weight modifier and a crosslinking agent. The gel content of the binder particles can be controlled by adjusting the amount of the molecular weight regulator and the crosslinking agent.

본 발명에 따른 고분자 입자는 당업계에 알려진 통상적인 중합법, 예컨대 유화중합법이나 현탁중합법, 분산중합법, 시이드중합법의 2단 중합에 의한 방법에 의해 제조될 수 있다. 이때, 중합 온도 및 중합 시간은 중합법이나 사용하는 중합개시제의 종류 등에 따라 임의로 선택할 수 있으며, 일례로 통상 중합 온도는 약 50 내지 200℃, 중합 시간은 0.5 내지 20 시간일 수 있다. 상기 바인더는 통상적인 방법으로 용매에 용해시키거나 또는 분산매에 분산시켜 바인더 조성물을 제조할 수 있다. The polymer particles according to the present invention may be prepared by conventional polymerization methods known in the art, such as emulsion polymerization, suspension polymerization, dispersion polymerization, and seed polymerization. In this case, the polymerization temperature and the polymerization time may be arbitrarily selected according to the polymerization method or the kind of polymerization initiator to be used. For example, the polymerization temperature may be about 50 to 200 ° C., and the polymerization time may be 0.5 to 20 hours. The binder may be dissolved in a solvent or dispersed in a dispersion medium in a conventional manner to prepare a binder composition.

본 발명의 바인더 조성물에 사용되는 용매 또는 분산매는 특별히 제한되지는 않지만, 후술하는 본 발명의 전지 전극용 슬러리를 집전체에 도포 및 건조했을 때, 바인더 고분자 입자의 형상을 유지할 수 있는, 상온 상압에서 액체인 것이 바람직하다.The solvent or dispersion medium used in the binder composition of the present invention is not particularly limited, but at room temperature and normal pressure, which can maintain the shape of the binder polymer particles when the slurry for battery electrodes of the present invention described below is applied and dried to a current collector. It is preferable that it is a liquid.

상기 풀셀 또는 바이셀의 양극과 음극 사이에 개재되는 분리막과 기본 단위체를 권취하는데 사용되는 분리막 시트는 절연성을 나타내고 이온의 이동이 가능한 다공성 구조라면, 그것의 소재가 특별히 제한되는 것은 아니며, 상기 분리막과 분리막 시트는 동일한 소재일 수도 있고 그렇지 않을 수도 있다. The separator sheet used to wind the separator and the base unit interposed between the anode and the cathode of the full cell or bicell is not particularly limited as long as the separator sheet has an insulating property and a porous structure capable of moving ions. The separator sheet may or may not be the same material.

상기 분리막 또는 분리막 시트로는, 예를 들어, 높은 이온 투과도와 기계적 강도를 가지는 절연성의 얇은 박막이 사용될 수 있고, 그것의 기공 직경은 일반적으로 0.01 ~ 10 ㎛이고, 두께는 일반적으로 5 ~ 300 ㎛이다. 이러한 분리막 또는 분리막 시트의 소재로는, 예를 들어, 내화학성 및 소수성의 폴리프로필렌 등의 올레핀계 폴리머; 유리섬유 또는 폴리에틸렌 등으로 만들어진 시트나 부직포 등이 사용된다. 전해질로서 폴리머 등의 고체 전해질이 사용되는 경우에는 고체 전해질이 분리막을 겸할 수도 있다. As the separator or the separator sheet, for example, an insulating thin film having high ion permeability and mechanical strength may be used, and its pore diameter is generally 0.01 to 10 μm, and the thickness is generally 5 to 300 μm. to be. As a raw material of such a separator or a separator sheet, for example, olefin polymers such as chemical resistance and hydrophobic polypropylene; A sheet or nonwoven fabric made of glass fiber, polyethylene or the like is used. When a solid electrolyte such as a polymer is used as an electrolyte, the solid electrolyte may also serve as a separation membrane.

바람직하게는, 폴리에틸렌 필름, 폴리프로필렌 필름, 또는 이들 필름의 조합에 의해서 제조되는 다층 필름이나 폴리비닐리덴 플로라이드(polyvinylidene fluoride), 폴리에틸렌옥사이드(polyethylene oxide), 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile), 또는 폴리비닐리덴 플로라이드 헥사플루오로프로필렌(polyvinylidene fluoride hexafluoropropylene) 공중합체 등의 고분자 전해질용 또는 겔형 고분자 전해질용 고분자 필름일 수 있다.Preferably, a multilayer film produced by a polyethylene film, a polypropylene film, or a combination of these films, or a film made of polyvinylidene fluoride, polyethylene oxide, polyacrylonitrile, or poly A polyvinylidene fluoride hexafluoropropylene copolymer or the like, or a polymer film for a gel-type polymer electrolyte.

상기 분리막은 풀셀 또는 바이셀을 구성하기 위해 열융착에 의한 접착 기능을 가지는 것이 바람직하고, 분리막 시트는 반드시 그러한 기능을 가질 필요는 없으나 권취 공정을 용이하게 수행하기 위해서는 접착 기능을 가지는 것을 사용하는 것이 바람직하다. The separator preferably has an adhesive function by thermal fusion to form a full cell or bicell, and the separator sheet does not necessarily have such a function, but it is preferable to use an adhesive function to easily perform a winding process. desirable.

또한, 상기 분리막 시트는 권취 후 전극조립체를 한차례 감쌀 수 있도록 연장된 길이를 가질 수 있고, 시트의 최외각 말단은 열융착되거나 테이프가 붙여져 고정될 수 있다. 예를 들어, 열용접기 또는 열판 등을 마무리되는 분리막 시트에 접촉시켜 분리막 시트 자체가 열에 의해 용융되어 접착 고정되도록 하는 것이다. 이에 따라, 압력이 계속 유지되게 하는 바 전극과 분리막 시트 사이의 안정적인 계면 접촉을 가능케 한다. In addition, the separator sheet may have an extended length so as to wrap the electrode assembly once after winding, and the outermost end of the sheet may be fixed by heat fusion or tape. For example, a thermal welder or a hot plate is brought into contact with the finished separator sheet so that the separator sheet itself is melted by heat and adhesively fixed. This enables stable interfacial contact between the electrode and the separator sheet, allowing the pressure to be maintained continuously.

또한, 본 발명은 상기한 전극조립체를 전지 케이스에 내장하고 전해액으로 함침시킨 리튬 이차전지를 제공하고, 상기 리튬 이차전지는 바람직하게는 리튬 이온 폴리머 전지이다. The present invention also provides a lithium secondary battery in which the electrode assembly is embedded in a battery case and impregnated with an electrolyte, and the lithium secondary battery is preferably a lithium ion polymer battery.

상기 전해액은 전해액과 리튬염으로 이루어져 있는 리튬염 함유 비수계 전해액이 바람직하다. 상기 전해액으로는 비수계 유기용매, 유기 고체 전해질, 무기 고체 전해질 등이 사용된다.The electrolyte is preferably a lithium salt-containing non-aqueous electrolyte consisting of an electrolyte and a lithium salt. As the electrolyte, a non-aqueous organic solvent, an organic solid electrolyte, and an inorganic solid electrolyte may be used.

상기 비수계 유기용매로는, 예를 들어, N-메틸-2-피롤리디논, 프로필렌 카르보네이트, 에틸렌 카르보네이트, 부틸렌 카르보네이트, 디메틸 카르보네이트, 디에틸 카르보네이트, 감마-부틸로 락톤, 1,2-디메톡시 에탄, 테트라히드록시 프랑(franc), 2-메틸 테트라하이드로푸란, 디메틸술폭시드, 1,3-디옥소런, 포름아미드, 디메틸포름아미드, 디옥소런, 아세토니트릴, 니트로메탄, 포름산 메틸, 초산메틸, 인산 트리에스테르, 트리메톡시 메탄, 디옥소런 유도체, 설포란, 메틸 설포란, 1,3-디메틸-2-이미다졸리디논, 프로필렌 카르보네이트 유도체, 테트라하이드로푸란 유도체, 에테르, 피로피온산 메틸, 프로피온산 에틸 등의 비양자성 유기용매가 사용될 수 있다.Examples of the non-aqueous organic solvent include N-methyl-2-pyrrolidinone, propylene carbonate, ethylene carbonate, butylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, gamma -Butyrolactone, 1,2-dimethoxyethane, tetrahydroxyfuran, 2-methyltetrahydrofuran, dimethylsulfoxide, 1,3-dioxolane, formamide, dimethylformamide, dioxolane , Acetonitrile, nitromethane, methyl formate, methyl acetate, triester phosphate, trimethoxymethane, dioxolane derivatives, sulfolane, methylsulfolane, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, propylene carbonate Nonionic organic solvents such as tetrahydrofuran derivatives, ethers, methyl pyrophosphate, ethyl propionate and the like can be used.

상기 유기 고체 전해질로는, 예를 들어, 폴리에틸렌 유도체, 폴리에틸렌 옥사이드 유도체, 폴리프로필렌 옥사이드 유도체, 인산 에스테르 폴리머, 폴리 에지테이션 리신(agitation lysine), 폴리에스테르 술파이드, 폴리비닐 알코올, 폴리 불화 비닐리덴, 이온성 해리기를 포함하는 중합제 등이 사용될 수 있다.Examples of the organic solid electrolyte include a polymer electrolyte such as a polyethylene derivative, a polyethylene oxide derivative, a polypropylene oxide derivative, a phosphate ester polymer, an agitation lysine, a polyester sulfide, a polyvinyl alcohol, a polyvinylidene fluoride, A polymer containing an ionic dissociation group and the like may be used.

상기 무기 고체 전해질로는, 예를 들어, Li3N, LiI, Li5NI2, Li3N-LiI-LiOH, LiSiO4, LiSiO4-LiI-LiOH, Li2SiS3, Li4SiO4, Li4SiO4-LiI-LiOH, Li3PO4-Li2S-SiS2 등의 Li의 질화물, 할로겐화물, 황산염 등이 사용될 수 있다.As the inorganic solid electrolyte, for example, Li 3 N, LiI, Li 5 NI 2 , Li 3 N-LiI-LiOH, LiSiO 4 , LiSiO 4 -LiI-LiOH, Li 2 SiS 3 , Li 4 SiO 4 , Nitrides, halides, sulfates, and the like of Li, such as Li 4 SiO 4 -LiI-LiOH, Li 3 PO 4 -Li 2 S-SiS 2 , and the like, may be used.

상기 리튬염은 상기 비수계 전해질에 용해되기 좋은 물질로서, 예를 들어, LiCl, LiBr, LiI, LiClO4, LiBF4, LiB10Cl10, LiPF6, LiCF3SO3, LiCF3CO2, LiAsF6, LiSbF6, LiAlCl4, CH3SO3Li, CF3SO3Li, (CF3SO2)2NLi, 클로로 보란 리튬, 저급 지방족 카르본산 리튬, 4 페닐 붕산 리튬, 이미드 등이 사용될 수 있다.The lithium salt is a material that is readily soluble in the non-aqueous electrolyte, for example, LiCl, LiBr, LiI, LiClO 4, LiBF 4, LiB 10 Cl 10, LiPF 6, LiCF 3 SO 3, LiCF 3 CO 2, LiAsF 6, LiSbF 6, LiAlCl 4, CH 3 SO 3 Li, CF 3 SO 3 Li, (CF 3 SO 2) 2 NLi, chloroborane lithium, lower aliphatic carboxylic acid lithium, lithium tetraphenyl borate and imide have.

또한, 전해액에는 충방전 특성, 난연성 등의 개선을 목적으로, 예를 들어, 피리딘, 트리에틸포스파이트, 트리에탄올아민, 환상 에테르, 에틸렌 디아민, n-글라임(glyme), 헥사 인산 트리 아미드, 니트로벤젠 유도체, 유황, 퀴논 이민 염료, N-치환 옥사졸리디논, N,N-치환 이미다졸리딘, 에틸렌 글리콜 디알킬 에테르, 암모늄염, 피롤, 2-메톡시 에탄올, 삼염화 알루미늄 등이 첨가될 수도 있다. 경우에 따라서는, 불연성을 부여하기 위하여, 사염화탄소, 삼불화에틸렌 등의 할로겐 함유 용매를 더 포함시킬 수도 있고, 고온 보존 특성을 향상시키기 위하여 이산화탄산 가스를 더 포함시킬 수도 있으며, FEC(Fluoro-Ethylene carbonate), PRS(Propene sultone), FPC(Fluoro-Propylene carbonate) 등을 더 포함시킬 수 있다.For the purpose of improving the charge / discharge characteristics and the flame retardancy, the electrolytic solution is preferably mixed with an organic solvent such as pyridine, triethylphosphite, triethanolamine, cyclic ether, ethylenediamine, glyme, Benzene derivatives, sulfur, quinone imine dyes, N-substituted oxazolidinones, N, N-substituted imidazolidines, ethylene glycol dialkyl ethers, ammonium salts, pyrrole, 2-methoxyethanol, . In some cases, halogen-containing solvents such as carbon tetrachloride and ethylene trifluoride may be further added to impart nonflammability. In order to improve the high-temperature storage characteristics, carbon dioxide gas may be further added. FEC (Fluoro-Ethylene carbonate, PRS (propene sultone), FPC (fluoro-propylene carbonate), and the like.

본 발명은 상기 리튬 이차전지를 단위전지로 포함하는 전지모듈 및 전지팩을 제공하고, 상기 전지팩은 우수한 수명 특성과 안전성 등을 고려할 때, 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 플러그-인 하이브리드 전기자동차 및 전력저장 장치 등의 전원으로 바람직하게 사용될 수 있다.The present invention provides a battery module and a battery pack including the lithium secondary battery as a unit cell, and the battery pack is an electric vehicle, a hybrid electric vehicle, a plug-in hybrid electric vehicle and the like in consideration of excellent life characteristics and safety; It can be preferably used as a power source such as an electric power storage device.

이러한 리튬 이차전지, 이를 단위전지로 포함하는 중대형 전지모듈 및 전지팩의 구조 및 제조방법은 당업계에 공지되어 있으므로, 그에 대한 자세한 설명을 본 명세서에서는 생략한다.Since the structure and manufacturing method of such a lithium secondary battery, a medium-large battery module and a battery pack including the same as a unit cell are known in the art, a detailed description thereof will be omitted herein.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전극조립체는 상기 고분자 입자를 음극 합제의 전체 중량 대비 1 중량% 이상 내지 2.5 중량% 미만으로 포함하는 음극 합제를 포함하고 있으므로, 음극 집전체와 음극 합제 간 및 음극과 분리막 간의 접착력이 지속적으로 유지되어 제조 공정성 및 사이클 특성을 동시에 향상시키는 효과를 가진다. As described above, since the electrode assembly according to the present invention includes a negative electrode mixture including the polymer particles in an amount of 1 wt% or more to less than 2.5 wt% based on the total weight of the negative electrode mixture, between the negative electrode current collector and the negative electrode mixture and The adhesion between the cathode and the separator is continuously maintained, thereby improving the manufacturing processability and cycle characteristics.

도 1은 종래 스택/폴딩형 전극조립체의 예시적인 구조에 대한 모식도이다;
도 2는 도 1의 스택/폴딩형 전극조립체의 제조 공정에서 단위 셀들의 배열 조합을 예시적으로 도시한 모식도이다;
도 3은 본 발명의 구체적인 실시예에 따라 바인더의 함량과 접착력의 상관관계를 나타내는 그래프이다;
도 4는 본 발명의 실시예 1에 따른 전극조립체의 접착 특성을 나타내는 사진이다;
도 5는 본 발명의 비교예 1에 따른 전극조립체의 접착 특성을 나타내는 사진이다;
도 6은 본 발명의 비교예 2에 따른 전극조립체의 접착 특성을 나타내는 사진이다;
도 7은 본 발명의 비교예 4에 따른 전극조립체의 접착 특성을 나타내는 사진이다.
도 8은 본 발명의 비교예 1 및 비교예 3의 사이클 특성을 비교한 그래프이다;
도 9는 본 발명의 실시예 2 및 비교예 1 내지 비교예 2의 사이클 특성을 비교한 그래프이다.
1 is a schematic diagram of an exemplary structure of a conventional stack / foldable electrode assembly;
FIG. 2 is a schematic diagram illustrating an arrangement combination of unit cells in a manufacturing process of the stack / foldable electrode assembly of FIG. 1; FIG.
3 is a graph showing the correlation between the content of the binder and the adhesive force according to a specific embodiment of the present invention;
Figure 4 is a photograph showing the adhesive properties of the electrode assembly according to Example 1 of the present invention;
5 is a photograph showing the adhesive properties of the electrode assembly according to Comparative Example 1 of the present invention;
Figure 6 is a photograph showing the adhesive properties of the electrode assembly according to Comparative Example 2 of the present invention;
7 is a photograph showing the adhesive properties of the electrode assembly according to Comparative Example 4 of the present invention.
8 is a graph comparing the cycle characteristics of Comparative Example 1 and Comparative Example 3 of the present invention;
9 is a graph comparing the cycle characteristics of Example 2 and Comparative Examples 1 to 2 of the present invention.

이하, 본 발명을 더욱 상술하지만, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, the present invention is further described, but the scope of the present invention is not limited thereto.

<실시예 1>&Lt; Example 1 >

1-1. 1-1. 바인더 조성물 제조Binder Composition Preparation

이온교환수 93.0 g을 반응기 내부에 투입하고 온도를 75℃까지 상승시켰다. 이온교환수의 온도가 75℃에 도달할 때, 부틸아크릴레이트 5.8 g, 스티렌 4.3 g, 소디움라우릴설페이트 0.1 g을 투입하였다. 반응기내 온도를 75℃로 유지하면서 포타슘퍼설페이트 0.08 g을 5.0 g의 이온교환수에 용해시켜 투입함으로써 시이드(1)을 완성하였다.93.0 g of ion-exchanged water was introduced into the reactor and the temperature was raised to 75 ° C. When the temperature of ion-exchange water reached 75 degreeC, 5.8 g of butylacrylates, 4.3 g of styrene, and 0.1 g of sodium lauryl sulfate were added. The seed 1 was completed by dissolving 0.08 g of potassium persulfate in 5.0 g of ion-exchanged water while maintaining the temperature in the reactor at 75 ° C.

상기 시이드(1)에 이온교환수 93.0 g, 스티렌 30.0 g, 부틸아크릴레이트 60.1 g 아릴메타크릴레이트 0.8 g, 이타콘산 4.4 g, 아크릴산 6 g, 소디움라우릴설페이트 0.15 g을 혼합하여 유탁시킨 반응물을 3시간에 걸쳐 투입하면서, 포타슘퍼설페이트 0.21 g을 10.0 g의 이온교환수에 용해시켜 마찬가지로 3시간 동안 투입함으로써 바인더 중합물을 완성하였다. 이 바인더 중합물에 수산화칼륨을 사용하여 pH=7이 되게 조절하여 음극용 바인더 조성물을 완성하였다. 이상과 같은 바인더를 음극 제조시에 사용하였다.A reaction product of 93.0 g of ion-exchanged water, 30.0 g of styrene, 60.1 g of butyl acrylate, 0.8 g of aryl methacrylate, 4.4 g of itaconic acid, 6 g of acrylic acid, and 0.15 g of sodium lauryl sulfate was mixed with the seed (1). Was added over 3 hours, 0.21 g of potassium persulfate was dissolved in 10.0 g of ion-exchanged water, and then added for 3 hours to complete the binder polymer. Potassium hydroxide was used to adjust the binder polymer to pH = 7 to complete the binder composition for the negative electrode. The above binder was used at the time of negative electrode manufacture.

중합된 바인더의 물성에 대하여 바인더 입자의 최종 입경, 유리전이온도, 겔 함량을 측정하였다. 우선, 광산란 장치를 이용하여 입경을 측정한 결과 195 nm이었고, DSC(Differential Scanning Calorimeter)를 이용하여 10℃/분의 승온속도로 측정한 유리전이온도는 -5℃이었다. 또한, 톨루엔을 용매로 사용하여 측정한 겔 함량(Gel Content)은 85%이었다.
The final particle diameter, glass transition temperature, and gel content of the binder particles were measured for physical properties of the polymerized binder. First, when the particle size was measured using a light scattering apparatus, the glass transition temperature was 195 nm, and the glass transition temperature measured at a temperature rising rate of 10 ° C / min using a DSC (Differential Scanning Calorimeter) was -5 ° C. In addition, the gel content (Gel Content) measured using toluene as a solvent was 85%.

1-2. 1-2. 풀셀의 제조Full Cell Manufacturing

(양극 제조)(Anode manufacture)

LiCoO2 : 카본블랙 : PVdF = 95 : 2.5 : 2.5의 중량비로 NMP에 분산시켜 슬러리를 제조한 후, 이 슬러리를 알루미늄 호일에 코팅하고, 130℃에서 충분히 건조한 후, 프레싱하여 양극을 제조하였다.After dispersing in NMP in a weight ratio of LiCoO 2 : carbon black: PVdF = 95: 2.5: 2.5 to prepare a slurry, the slurry was coated on aluminum foil, sufficiently dried at 130 ° C., and pressed to prepare a positive electrode.

최외각 풀셀의 최외각에 위치할 양극은 알루미늄 호일의 한면에만 슬러리를 코팅하여 양극 물질이 알루미늄 양극 집전체에 단면 코팅된 양극을 제조하였고, 내부에 위치할 풀셀의 양극은 알루미늄 호일의 양면에 슬러리를 코팅하여 양극물질이 알루미늄 양극 집전체에 양면 코팅된 양극을 제조하였다. The anode to be placed on the outermost side of the outermost full cell was coated with a slurry on only one side of the aluminum foil to produce a cathode coated with an anode material on an aluminum anode current collector, and the anode of the full cell to be placed inside the slurry on both sides of the aluminum foil. The positive electrode material was coated on both sides of the aluminum positive electrode current collector to prepare a positive electrode.

(음극 제조)(Cathode production)

그라파이트 : 도전성 카본(Super-P) : 실시예 1-1에서 제조된 바인더 조성물 : 수용성 고분자 카르복실메틸셀룰로오즈 = 95.5 : 1 : 1 : 2.5의 중량비로 물에 분산시켜 슬러리를 제조한 후, 이 슬러리를 구리 호일에 코팅하고, 130℃에서 충분히 건조한 후, 프레싱하여 음극을 제조하였다.Graphite: Conductive carbon (Super-P): Binder composition prepared in Example 1-1: Water-soluble polymer carboxymethylcellulose = 95.5: 1: 1: 2.5 Dispersed in water at a weight ratio of 2.5 to prepare a slurry, and then the slurry Was coated on a copper foil, sufficiently dried at 130 ° C., and pressed to prepare a negative electrode.

최외각 풀셀의 최외각에 위치할 음극은 구리 호일의 한면에만 슬러리를 코팅하여 음극 물질이 구리 음극 집전체에 단면 코팅된 음극을 제조하였고, 내부에 위치할 풀셀의 음극은 구리 호일의 양면에 슬러리를 코팅하여 음극물질이 구리 음극 집전체에 양면 코팅된 음극을 제조하였다. The negative electrode to be placed on the outermost side of the outermost full cell was coated with a slurry on only one side of the copper foil to prepare a negative electrode having a single-sided coating of the negative electrode material on the copper negative electrode current collector, and the negative electrode of the full cell to be placed inside the slurry on both sides of the copper foil. The negative electrode material was coated on both sides of the negative electrode material to prepare a negative electrode.

(분리막; 분리막 시트; 고분자 전해질용 고분자 필름의 제조)(Separation Membrane; Separator Membrane; Production of Polymer Film for Polymer Electrolyte)

미세 다공 구조를 갖는 두께 16 ㎛의 폴리프로필렌 필름을 제 1 고분자 분리막으로 하고, 솔베이 폴리머(Solvey Polymer)사의 폴리비닐리덴플루오라이드-클로로트리플루오로에틸렌 공중합체 32008을 겔화 2차 고분자로 하는 다층 고분자 필름을 제조하였다. 즉, 32008 6 g을 아세톤 194 g에 투입하고 50℃의 온도를 유지하면서 잘 저어줬으며, 1시간 후 32008이 완전히 용해된 투명한 용액을 코팅 공정에 의해서 폴리프로필렌 제 1 고분자 분리막에 코팅하였다. 코팅된 32008의 두께는 1 ㎛이고, 최종 다층 고분자 필름은 18 ㎛이었다. A multilayer polymer having a polypropylene film having a thickness of 16 µm having a fine pore structure as a first polymer separator and a polyvinylidene fluoride-chlorotrifluoroethylene copolymer 32008 manufactured by Solvey Polymer as a gelling secondary polymer A film was prepared. That is, 6 g of 32008 was added to 194 g of acetone and stirred well while maintaining a temperature of 50 ° C., and after 1 hour, a transparent solution in which 32008 was completely dissolved was coated on the polypropylene first polymer separator by a coating process. The thickness of the coated 32008 was 1 μm and the final multilayer polymer film was 18 μm.

(내부에 위치되는 풀셀(full cell)의 제조) (Production of full cell located inside)

상기에서 제조한 양극 집전체에 양극활물질이 양면 코팅된 양극을 2.9 cm x 4.3 cm 크기의 직사각형으로 탭을 낼 자리는 제외하고 절단하고, 음극 집전체에 음극활물질이 양면 코팅된 음극을 3.0 cm x 4.4 cm 크기의 직사각형으로 탭을 낼 자리는 제외하고 절단한 후, 상기의 양극과 음극의 사이에 상기에서 제조된 다층 고분자 필름을 3.1 cm x 4.5 cm 크기로 잘라서 위치시킨 다음 이를 100℃의 롤 라미네이터에 통과시켜 각 전극과 분리막을 열접합하여 접착시켜서 내부 풀셀을 제조하였다.The positive electrode current collector prepared above was cut to a positive electrode active material coated on both sides except a tab having a size of 2.9 cm x 4.3 cm, and the negative electrode active material coated on both sides of the negative electrode current collector was 3.0 cm x After cutting except for the tab to be cut into a 4.4 cm square, the multilayer polymer film prepared above was cut into 3.1 cm x 4.5 cm and placed between the anode and the cathode, and then roll laminator at 100 ° C. The inner full cell was prepared by heat bonding the electrodes and the separator to each other and bonding them.

(최외각에 위치되는 풀셀(full cell)의 제조)(Manufacture of full cell located at outermost part)

상기에서 제조한 양극 집전체에 양극활물질이 단면 코팅된 양극을 2.9 cm x 4.3 cm 크기의 직사각형으로 탭을 낼 자리는 제외하고 절단하고, 음극 집전체에 음극물질이 양면 코팅된 음극을 3.0 cm x 4.4 cm 크기의 직사각형으로 탭을 낼 자리는 제외하고 절단한 후, 양극과 음극의 사이에 상기에서 제조된 다층 고분자 필름을 3.1 cm x 4.5 cm 크기로 잘라서 위치시킨 다음 이를 100℃의 롤 라미네이터에 통과시켜 각 전극과 분리막을 열접합하여 접착시켜서 최외각 풀셀(1)을 제조하였다.The positive electrode current collector prepared above was cut into a positive electrode coated with a positive electrode active material on a single side having a rectangular size of 2.9 cm x 4.3 cm, except for a tab to be tabbed, and the negative electrode coated with a negative electrode material on both sides was 3.0 cm x After cutting, except for the tab to be cut into a 4.4 cm rectangle, the multilayer polymer film prepared above was cut to a size of 3.1 cm x 4.5 cm between the anode and the cathode, and then passed through a roll laminator at 100 ° C. Each electrode and the separator were thermally bonded to each other to prepare an outermost full cell 1.

또한, 상기에서 제조된 양극활물질이 양극집전체에 양면 코팅된 양극을 2.9 cm x 4.3 cm 크기의 직사각형으로 탭을 낼 자리는 제외하고 절단하고, 음극활물질이 음극 집전체에 양면 (공개특허 제2001-0082058호 p8 참조) 코팅된 음극을 3.0cm x 4.4 cm 크기의 직사각형으로 탭을 낼 자리는 제외하고 절단한 후, 양극과 음극의 사이에 상기에서 제조된 다층 고분자 필름을 3.1 cm x 4.5 cm 크기로 잘라서 위치시킨 다음 이를 100℃의 롤 라미네이터에 통과시켜 각 전극과 분리막을 열접합하여 접착시켜서 최외각 풀셀(2)를 제조하였다.In addition, the positive electrode active material prepared above is cut on both sides of the positive electrode current collector coated on the positive electrode current collector, except for the tabs having a rectangular size of 2.9 cm x 4.3 cm, and the negative electrode active material is double-sided on the negative electrode current collector. -0082058 p8) After cutting the coated cathode except for a tab to form a 3.0 cm x 4.4 cm rectangular tab, the multilayer polymer film prepared above is 3.1 cm x 4.5 cm between the anode and the cathode. Cut out and then placed in a roll laminator at 100 ° C. to bond each electrode to the separator by thermal bonding to prepare an outermost full cell 2.

(풀셀의 중첩)(Overlapping of full cell)

상기에서 제조된 풀셀들을 최외각 풀셀(1), 내부 풀셀, 최외각 풀셀 (2)의 순으로, 각각의 단면 코팅된 전극은 전극 집전체가 최외각에 위치되도록 하고, 각 풀셀들의 중첩부에는 상기에서 제조된 다층 고분자 필름을 3.1 cm x 4.5 cm 크기로 잘라서 삽입 위치시킨 후, 이들을 100℃의 롤 라미네이터에 그대로 통과시켜 각각의 풀셀과 분리막 시트를 열접합하여 접착시켰다.
The full cells manufactured in the above order are the outermost full cell (1), the inner full cell, the outermost full cell (2) in order, and each of the single-side coated electrodes allows the electrode current collector to be positioned at the outermost part. The multilayer polymer film prepared above was cut into 3.1 cm x 4.5 cm in size and inserted therein, and then passed through the roll laminator at 100 ° C. as it was, whereby each full cell and the separator sheet were thermally bonded to each other.

1-3. 1-3. 전지의 제조Manufacture of batteries

상기에서 제조된 중첩된 풀셀을 알루미늄 라미네이트 포장재에 넣고 1M LiPF6 농도의 EC(Ethylene Carbonate)/EMC(Ethyl Methyl Carbonate)가 1:2의 중량 조성을 갖는 액체 전해질을 주입하고 포장하여 리튬 이온 폴리머 전지를 완성하였다.
The overlapped full cell prepared above was put in an aluminum laminate packaging material, and a lithium ion polymer battery was prepared by injecting and packaging a liquid electrolyte having a weight composition of 1 M LiPF 6 (Ethylene Carbonate) / EMC (Ethyl Methyl Carbonate) at a weight ratio of 1: 2. Completed.

<실시예 2><Example 2>

상기 실시예 1에서 그라파이트 : 도전성 카본(Super-P) : 실시예 1-1에서 제조된 바인더 조성물 : 수용성 고분자 카르복실메틸셀룰로오즈 = 95 : 1 : 1.5 : 2.5의 중량비로 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 리튬 이온 폴리머 전지를 제조하였다.
Graphite: conductive carbon (Super-P) in Example 1: the binder composition prepared in Example 1-1: water-soluble polymer carboxymethyl cellulose = 95: 1: Except that the weight ratio of 1: 1.5: 2.5 A lithium ion polymer battery was manufactured in the same manner as 1.

<비교예 1>&Lt; Comparative Example 1 &

상기 실시예 1에서 그라파이트 : 도전성 카본(Super-P) : 실시예 1-1에서 제조된 바인더 조성물 : 수용성 고분자 카르복실메틸셀룰로오즈 = 94 : 1 : 2.5 : 2.5의 중량비로 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 리튬 이온 폴리머 전지를 제조하였다.
Example 1 except for the graphite: conductive carbon (Super-P): binder composition prepared in Example 1-1: water-soluble polymer carboxymethyl cellulose = 94: 1: 2.5: 2.5 A lithium ion polymer battery was manufactured in the same manner as 1.

<비교예 2>Comparative Example 2

상기 실시예 1에서 그라파이트 : 도전성 카본(Super-P) : 실시예 1-1에서 제조된 바인더 조성물 : 수용성 고분자 카르복실메틸셀룰로오즈 = 93.5 : 1 : 3 : 2.5의 중량비로 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 리튬 이온 폴리머 전지를 제조하였다.
Example 1 except for the graphite: conductive carbon (Super-P): binder composition prepared in Example 1-1: water-soluble polymer carboxymethyl cellulose = 93.5: 1: 3: 2.5 except that the weight ratio A lithium ion polymer battery was manufactured in the same manner as 1.

<비교예 3>&Lt; Comparative Example 3 &

상기 실시예 1에서 그라파이트 : 도전성 카본(Super-P) : 실시예 1-1에서 제조된 바인더 조성물 : 수용성 고분자 카르복실메틸셀룰로오즈 = 92.5 : 1 : 4 : 2.5의 중량비로 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 리튬 이온 폴리머 전지를 제조하였다.
Graphite: conductive carbon (Super-P) in Example 1: binder composition prepared in Example 1-1: water-soluble polymer carboxymethyl cellulose = 92.5: 1: 4: except that the weight ratio of 1: 2.5 A lithium ion polymer battery was manufactured in the same manner as 1.

<비교예 4>&Lt; Comparative Example 4 &

상기 실시예 1에서 그라파이트 : 도전성 카본(Super-P) : 스티렌-부타디엔 고무계 바인더 : 수용성 고분자 카르복실메틸셀룰로오즈 = 94 : 1 : 2.5 : 2.5의 중량비로 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 리튬 이온 폴리머 전지를 제조하였다.
Graphite: Conductive carbon (Super-P): styrene-butadiene rubber binder: water-soluble polymer carboxymethyl cellulose = 94: 1: 2.5: 2.5 in the weight ratio of Example 1 except that the lithium An ion polymer cell was produced.

<비교예 5>&Lt; Comparative Example 5 &

상기 실시예 1에서 그라파이트 : 도전성 카본(Super-P) : 수용성 고분자 카르복실메틸셀룰로오즈 = 96.5 : 1 : 2.5의 중량비로 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 리튬 이온 폴리머 전지를 제조하였다.
A lithium ion polymer battery was manufactured in the same manner as in Example 1, except that the weight ratio of graphite: conductive carbon (Super-P): water-soluble polymer carboxymethylcellulose = 96.5: 1: 1: 2.5 was prepared.

<실험예 1><Experimental Example 1>

접착력 평가Adhesion Evaluation

접착력을 평가하기 위하여 유리판 위에 1cm 두께로 자른 비교예 2 내지 비교예 5의 음극을 부착시킨 다음, 집전체를 벗겨내며 180°벗김 강도를 측정하였다. In order to evaluate the adhesive strength, the negative electrodes of Comparative Examples 2 to 5 cut to a thickness of 1 cm were attached onto the glass plate, and then the peeling strength of the current collector was peeled off to measure 180 ° peeling strength.

도 3을 참조하면, 바인더 함량이 증가할수록 음극 집전체(Cu-foil)과 음극 합제의 접착력이 증가함을 알 수 있다. 그러나, 하기 실험예 2에서 보는 바와 같이 바인더 함량이 2.5 중량% 이상인 경우에는 사이클 특성이 감소함을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 3, it can be seen that as the binder content increases, the adhesion between the negative electrode current collector (Cu-foil) and the negative electrode mixture increases. However, when the binder content is 2.5% by weight or more, as shown in Experimental Example 2, it can be seen that the cycle characteristics are reduced.

한편, 분리막과의 접착 특성을 나타내는 도 4 내지 도 6을 참조할 때, 실시예 1의 경우 음극 집전체 상에 분리막의 잔사가 확인되고, 바인더의 함량이 증가할수록 분리막의 잔사가 더 많이 발생함을 알 수 있다. 반면에, 바인더를 함유하지 않은 비교예 5의 경우에는 잔사가 존재하지 않아 분리막과의 접착특성이 나타내지 않음을 시각적으로 확인할 수 있다. On the other hand, referring to Figures 4 to 6 showing the adhesion characteristics with the separator, in Example 1, the residue of the separator is confirmed on the negative electrode current collector, the more the residue of the separator occurs as the binder content increases It can be seen. On the other hand, in Comparative Example 5, which does not contain a binder, there is no residue, so it can be visually confirmed that the adhesive property with the separator is not shown.

따라서, 제조 공정성을 위한 최소한의 접착력을 유지하기 위해서는 바인더의 함량이 1 중량% 이상이 되어야 함을 확인할 수 있다.Therefore, it can be seen that the content of the binder should be 1% by weight or more in order to maintain the minimum adhesive strength for manufacturing processability.

도시하지는 않았으나, 스티렌 부타디엔 단량체가 포함된 바인더를 함유하는 비교예 3의 경우에도 비교예 5의 경우와 마찬가지로 분리막과의 접착특성이 나타나지 않았다.
Although not shown, in the case of Comparative Example 3 containing a binder containing a styrene butadiene monomer, the adhesive properties with the separator did not appear as in the case of Comparative Example 5.

<실험예 2><Experimental Example 2>

전지 특성 평가Battery characteristic evaluation

실시예 2 및 비교예 1 내지 비교예 3의 전지를 사용하여 사이클 특성을 평가하였다. Cycle characteristics were evaluated using the batteries of Example 2 and Comparative Examples 1 to 3.

구체적으로, 사이클 특성은 초기 용량 대비, 0.2C 정전류법으로 400 사이클의 충방전을 반복하여 그 결과를 도 8 및 도 9에 나타내었다.Specifically, the cycle characteristics of the initial capacity, repeated charging and discharging of 400 cycles by the 0.2C constant current method is shown in Figures 8 and 9 the results.

도 8 및 도 9를 참조하면, 실시예 2에 비해서 비교예 1 및 2는 사이클 특성이 저하됨을 알 수 있고, 스티렌-부타디엔 고무계 바인더를 포함하는 비교예 3에 비해서 비교예 1의 사이클 특성이 더 우수한 것을 알 수 있다.8 and 9, it can be seen that Comparative Examples 1 and 2 have lower cycle characteristics compared to Example 2, and the cycle characteristics of Comparative Example 1 are further compared to Comparative Example 3 including a styrene-butadiene rubber-based binder. It can be seen that it is excellent.

결론적으로, 실시예 1-1에서 제조된 바인더 조성물은 음극 합제의 전체 중량 대비 2.5 중량% 미만으로 포함되는 경우 가장 우수한 사이클 특성을 나타내고 있다. 이는 바인더 함량이 높을수록 전극의 구조적 안정성이 향상되어 사이클 특성이 향상될 것이라고 기대되는 것과 반대되는 결과이다.
In conclusion, the binder composition prepared in Example 1-1 shows the best cycle characteristics when included in less than 2.5% by weight relative to the total weight of the negative electrode mixture. This is in contrast to the expectation that the higher the binder content, the better the structural stability of the electrode and the better the cycle characteristics.

본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.
Those skilled in the art will appreciate that various modifications, additions and substitutions are possible, without departing from the scope and spirit of the invention as disclosed in the accompanying claims.

Claims (17)

음극 집전체에 활물질과 바인더를 포함하는 음극 합제를 코팅한 음극과 양극 및 분리막으로 이루어진 기본 단위체들 복수 개가 중첩되어 있고,
각각의 중첩부에는 연속적인 분리막 시트가 개재되어 있는 구조로 이루어져 있으며,
상기 바인더는 (a) (메타)아크릴산 에스테르계 단량체 20 중량% 내지 79 중량%, (b) 비닐계 단량체 20 중량% 내지 60 중량%, 및 (c) 불포화 카르본산계 단량체 0.01 중량% 내지 30 중량%를 사용하여 중합된 고분자 입자를 포함하고 있고,
상기 음극 합제는 상기 고분자 입자를 음극 합제의 전체 중량 대비 1 중량% 이상 내지 2.5 중량% 미만으로 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 전극조립체.
A plurality of basic units composed of a negative electrode coated with a negative electrode mixture including an active material and a binder, a positive electrode, and a separator are stacked on the negative electrode current collector,
Each overlapping portion has a structure in which a continuous separator sheet is interposed.
The binder is (a) 20% to 79% by weight of the (meth) acrylic acid ester monomer, (b) 20% to 60% by weight of the vinyl monomer, and (c) 0.01% to 30% by weight of the unsaturated carboxylic acid monomer. Polymer particles polymerized using%,
The negative electrode mixture is an electrode assembly, characterized in that containing the polymer particles in an amount of more than 1% by weight to less than 2.5% by weight relative to the total weight of the negative electrode mixture.
제 1 항에 있어서, 상기 기본 단위체는 최상단을 구성하는 전극과 최하단을 구성하는 전극의 극성이 서로 반대되도록 구성되는 풀셀(full cell)인 것을 특징으로 하는 전극조립체.The electrode assembly of claim 1, wherein the basic unit is a full cell configured to have opposite polarities of electrodes forming a top end and electrodes constituting a bottom end. 제 2 항에 있어서, 상기 풀셀은 양극/분리막/음극 구조 또는 양극/분리막/음극/분리막/양극/분리막/음극 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 전극조립체.The electrode assembly of claim 2, wherein the full cell comprises an anode / separation membrane / cathode structure or an anode / separation membrane / cathode / separation membrane / anode / separation membrane / cathode structure. 제 1 항에 있어서, 상기 기본 단위체는 최상단과 최하단을 구성하는 전극이 모두 양극 또는 음극인 구조로 이루어진 바이셀(bi-cell)인 것을 특징으로 하는 전극조립체. The electrode assembly of claim 1, wherein the basic unit is a bi-cell having a structure in which the electrodes forming the uppermost and the lowermost are both positive or negative electrodes. 제 4 항에 있어서, 상기 바이셀은 양극/분리막/음극/분리막/양극 또는 음극/분리막/양극/분리막/음극 구조인 것을 특징으로 하는 전극조립체.The electrode assembly of claim 4, wherein the bicell has a structure of an anode, a separator, a cathode, a separator, an anode, or a cathode, a separator, an anode, a separator, and a cathode. 제 1 항에 있어서, 상기 (메타)아크릴산 에스테르계 단량체는 메틸아크릴레이트, 에틸아크릴레이트, 프로필아크릴레이트, 이소프로필아크릴레이트, n-부틸아크릴레이트, 이소부틸아크릴레이트, n-아밀아크릴레이트, 이소아밀아크릴레이트, n-헥실아크릴레이트, 2-에틸헥실아크릴레이트, 히드록시에틸아크릴레이트, 히드록시프로필아크릴레이트, 라우릴아크릴레이트, 메틸메타크릴레이트, 에틸메타크릴레이트, 프로필메타크릴레이트, 이소프로필메타크릴레이트, n-부틸메타크릴레이트, 이소부틸메타크릴레이트, n-아밀메타크릴레이트, 이소아밀메타크릴레이트, n-헥실메타크릴레이트, 2-에틸헥실메타크릴레이트, 히드록시에틸메타크릴레이트, 히드록시프로필메타크릴레이트 및 라우릴메타크릴레이트로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 단량체인 것을 특징으로 하는 전극조립체.The method of claim 1, wherein the (meth) acrylic acid ester monomer is methyl acrylate, ethyl acrylate, propyl acrylate, isopropyl acrylate, n-butyl acrylate, isobutyl acrylate, n- amyl acrylate, iso Amyl acrylate, n-hexyl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate, hydroxyethyl acrylate, hydroxypropyl acrylate, lauryl acrylate, methyl methacrylate, ethyl methacrylate, propyl methacrylate, iso Propyl methacrylate, n-butyl methacrylate, isobutyl methacrylate, n-amyl methacrylate, isoamyl methacrylate, n-hexyl methacrylate, 2-ethylhexyl methacrylate, hydroxyethyl methacrylate At least one monomer selected from the group consisting of acrylate, hydroxypropyl methacrylate and lauryl methacrylate Electrode assembly, characterized in that the. 제 1 항에 있어서, 상기 비닐계 단량체는 스티렌, α-메틸스티렌, β-메틸스티렌, p-t-부틸스티렌, 아크릴로니트릴 및 메타크릴로니트릴로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 단량체인 것을 특징으로 하는 전극조립체. The method of claim 1, wherein the vinyl monomer is one or more monomers selected from the group consisting of styrene, α-methylstyrene, β-methylstyrene, pt-butylstyrene, acrylonitrile and methacrylonitrile. Electrode assembly. 제 1 항에 있어서, 상기 불포화 카르본산계 단량체는 아크릴산, 메타크릴산, 이타콘산, 푸마르산, 시트라콘산, 메타콘산, 글루타콘산, 크로톤산 및 이소크로톤산으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 단량체인 것을 특징으로 하는 전극조립체. According to claim 1, wherein the unsaturated carboxylic acid monomer is at least one monomer selected from the group consisting of acrylic acid, methacrylic acid, itaconic acid, fumaric acid, citraconic acid, metaconic acid, glutamic acid, crotonic acid and isocrotonic acid Electrode assembly, characterized in that the. 제 1 항에 있어서, 상기 고분자 입자의 평균 입경은 100 내지 400 nm인 것을 특징으로 하는 전극조립체. The electrode assembly according to claim 1, wherein the average particle diameter of the polymer particles is 100 to 400 nm. 제 1 항에 있어서, 상기 바인더의 유리 전이 온도(Tg)는 -30 내지 50℃인 것을 특징으로 하는 전극조립체. The electrode assembly of claim 1, wherein the binder has a glass transition temperature (Tg) of -30 to 50 ° C. 제 1 항에 있어서, 상기 바인더의 겔 함량은 30 내지 99%인 것을 특징으로 하는 전극조립체.The electrode assembly of claim 1, wherein the gel content of the binder is 30 to 99%. 제 1 항에 있어서, 상기 바인더는 비수계 및 수계 용매에 분산 가능한 것을 특징으로 하는 전극조립체.The electrode assembly of claim 1, wherein the binder is dispersible in non-aqueous and aqueous solvents. 제 1 항에 따른 전극조립체를 전지 케이스에 내장하고 전해액으로 함침시킨 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지.A lithium secondary battery comprising the electrode assembly according to claim 1 embedded in a battery case and impregnated with an electrolyte. 제 13 항에 있어서, 상기 리튬 이차전지는 리튬 이온 폴리머 전지인 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지.The lithium secondary battery of claim 13, wherein the lithium secondary battery is a lithium ion polymer battery. 제 14 항에 따른 리튬 이차전지를 단위전지로 포함하는 것을 특징으로 하는 전지모듈.A battery module comprising the lithium secondary battery according to claim 14 as a unit cell. 제 15 항에 따른 전지모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 전지팩.Battery pack comprising a battery module according to claim 15. 제 16 항에 따른 전지팩을 전원으로 사용하는 것을 특징으로 하는 디바이스. A device according to claim 16, wherein the battery pack is used as a power source.
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