KR20130116038A - Multi layered electrode and the method of the same - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: An electrode for a secondary battery is provided to offer improved electrolyte impregnation property, ion conductivity, and electronic conductivity for improving the electrochemical performance of the secondary battery. CONSTITUTION: An electrode for a secondary battery has an electrode combining agent coated on one or both sides of an electrode current collector, and the electrode combining agent is formed of more than two layers. The electrode combining agent has an electrode active material strobilus rate of an electrode combining agent layer close to the electrode current collector is smaller than an electrode active material strobilus rate far from the electrode current collector. A production method of an electrode comprises the following steps: firstly coating the electrode combining agent which contains an active material having relatively low strobilus rate on the electrode; and secondly coating the electrode combining agent which contains an active material having relatively high strobilus rate on the electrode.

Description

다층구조 전극 및 그 제조방법 {Multi Layered Electrode and the Method of the Same}Multilayered Electrode and Method for Manufacturing the Same

본 발명은 전극 집전체의 일면 또는 양면에 전극 합제가 도포되어 있는 이차전지용 전극으로서, 상기 전극 합제는 2층 이상의 구조로 이루어져 있는 이차전지용 전극 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a secondary battery electrode having an electrode mixture applied to one or both surfaces of an electrode current collector, wherein the electrode mixture relates to a secondary battery electrode and a method of manufacturing the same.

모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차전지에 대해 수요가 급격히 증가하고 있고, 그러한 이차전지 중에서도 높은 에너지 밀도와 작동 전위를 나타내고, 사이클 수명이 길며, 자기방전율이 낮은 리튬 이차전지가 상용화되어 널리 사용되고 있다.As technology development and demand for mobile devices have increased, there has been a rapid increase in demand for secondary batteries as energy sources. Among such secondary batteries, lithium secondary batteries, which exhibit high energy density and operational potential, long cycle life, Batteries have been commercialized and widely used.

또한, 최근에는 환경문제에 대한 관심이 커짐에 따라 대기오염의 주요 원인의 하나인 가솔린 차량, 디젤 차량 등 화석연료를 사용하는 차량을 대체할 수 있는 전기자동차(EV), 하이브리드 전기자동차(HEV) 등에 대한 연구가 많이 진행되고 있다. 이러한 전기자동차(EV), 하이브리드 전기자동차(HEV) 등의 동력원으로는 높은 에너지 밀도, 높은 방전 전압 및 출력 안정성의 리튬 이차전지가 주로 연구, 사용되고 있다.In recent years, there has been a growing interest in environmental issues, and as a result, electric vehicles (EVs) and hybrid electric vehicles (HEVs), which can replace fossil-fueled vehicles such as gasoline vehicles and diesel vehicles, And the like. Lithium secondary batteries having high energy density, high discharge voltage and output stability are mainly used as power sources for electric vehicles (EV) and hybrid electric vehicles (HEV).

리튬 이차전지는 전극 집전체 상에 각각 활물질이 도포되어 있는 양극과 음극 사이에 다공성의 분리막이 개재된 전극조립체에 리튬염을 포함하는 비수계 전해질이 함침되어 있는 구조로 이루어져 있다.The lithium secondary battery has a structure in which a non-aqueous electrolyte containing a lithium salt is impregnated in an electrode assembly having a porous separator interposed between a positive electrode and a negative electrode coated with an active material on an electrode current collector.

이러한 전극 구조에서, 집전체에 접해있는 전극 합제 부분은 전자를 집전체에서 멀리 있는 전극 활물질에까지 전달해야 하므로 전자 전도도가 높을 것이 요구된다. 반면에, 집전체에서 먼 전극 합제 부분은 전해액 젖음성 및 전해액과의 이온 전도도가 우수할 것이 요구되고 충방전 과정에서 발생할 수 있는 가스의 배출에 유리하여야 한다.In such an electrode structure, the electrode mixture portion in contact with the current collector must transfer electrons to the electrode active material far from the current collector, so that the electron conductivity is high. On the other hand, the electrode mixture portion far from the current collector is required to have excellent electrolyte wettability and ionic conductivity with the electrolyte, and to be advantageous in discharging gas that may occur during charge and discharge.

따라서, 이러한 요구를 근본적으로 해결할 수 있는 기술에 대한 필요성이 매우 높은 실정이다.Therefore, there is a very high need for a technology that can fundamentally solve this demand.

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, 이후 설명하는 바와 같이, 구형화도가 다른 활물질을 각각 포함하는 2층 이상의 구조로 이루어져 있는 전극 합제를 포함하는 전극의 경우, 소망하는 효과를 달성할 수 있는 것을 확인하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.The inventors of the present application, after repeated in-depth research and various experiments, as described later, in the case of an electrode including an electrode mixture consisting of two or more layers each containing an active material having a different degree of sphericity, the desired effect It was confirmed that can be achieved, and came to complete the present invention.

따라서, 본 발명은 전극 집전체의 일면 또는 양면에 전극 합제가 도포되어 있는 이차전지용 전극으로서, 상기 전극 합제는 2층 이상의 구조로 이루어져 있는 이차전지용 전극을 제공한다.Accordingly, the present invention provides an electrode for secondary batteries in which an electrode mixture is coated on one or both surfaces of an electrode current collector, and the electrode mixture provides a secondary battery electrode having a structure of two or more layers.

상기 2층 이상의 전극 합제 층은 서로 상이한 구성을 포함하고 있으며, 층이 많을수록 공정상 효율이 저하되므로 상세하게는 2층으로 이루어지는 것을 들 수 있다.The two or more electrode mixture layers contain different structures from each other, and as the number of layers increases, the process efficiency decreases, and thus, the two-layer electrode mixture layer may be formed in detail.

하나의 구체적인 예에서, 상기 전극 합제는 집전체에 가까운 부분의 전극 합제 층(A)의 전극 활물질 구형화도가 집전체에서 먼 부분의 전극 합제 층(B)의 전극 활물질 구형화도 보다 작은 것으로 구성되어 있을 수 있다.In one specific example, the electrode mixture is configured such that the electrode active material spheroidization degree of the electrode mixture layer (A) in the portion close to the current collector is smaller than the electrode active material sphereization degree of the electrode mixture layer (B) in the portion farther from the current collector. There may be.

상기 구형화도는 입자의 장축 길이(La)에 대한 단축 길이(Lb)의 비(Lb/La)로 정의될 수 있으며, 상기 식으로 인하여 구형화도의 최대값은 1.0이 된다.The degree of sphericity may be defined as the ratio L b / L a of the short axis length L b to the major axis length L a of the particles, and the maximum value of the degree of sphericity is 1.0.

일반적으로 구형화도가 작으면 프레스 후 전극 밀도를 높게 할 수 있으므로, 상기와 같은 구성의 경우, 전극 합제 층(A)가 전극 합제 층(B) 보다 전극 활물질 밀도가 높은 전극을 제공할 수 있다. In general, when the degree of sphericity is small, the electrode density after pressing can be increased. Therefore, in the above-described configuration, the electrode mixture layer (A) can provide an electrode having a higher electrode active material density than the electrode mixture layer (B).

따라서, 전극 합제 층(A)은, 전극 합제의 밀도가 높아 전자 전도도가 우수할 수 있고, 전극 합제 층(B)는 상대적으로 밀도가 낮아서 전해액과 맞닿는 표면적이 크고, 이로 인하여 이온 전도도가 향상될 수 있으며, 상대적으로 성긴 구조로 인하여 전해액 함침성을 개선시키며, 전극 내부에서 발생하는 가스가 외부로 잘 빠져나갈 수 있다.Accordingly, the electrode mixture layer (A) may have excellent electron conductivity due to the high density of the electrode mixture, and the electrode mixture layer (B) may have a relatively low density to have a large surface area in contact with the electrolyte solution, thereby improving ion conductivity. Due to the relatively coarse structure, the electrolyte impregnation property may be improved, and the gas generated inside the electrode may well escape to the outside.

하나의 구체적인 예에서, 상기 전극 합제 층(A)의 전극 활물질 구형화도는 0.3 내지 0.9 범위일 수 있다. 상기 구형화도가 0.3 미만인 경우에는 배열의 편재성으로 인하여 리튬의 흡입/방출이 원활하지 못할 수 있고, 0.9 이상일 경우에는 구형화도가 높아 전극 합제 층(B)의 구성과 차별화를 가지기 어려우므로 바람직하지 않다.In one specific example, the electrode active material sphericity of the electrode mixture layer (A) may be in the range of 0.3 to 0.9. If the degree of sphericity is less than 0.3, the suction / release of lithium may not be smooth due to the ubiquitous arrangement, and if it is 0.9 or more, the degree of sphericity is high, and thus it is difficult to have differentiation and configuration of the electrode mixture layer (B). .

또한, 상기 전극 합제 층(B)의 전극 활물질 구형화도는 상기 전극 합제 층(A)의 전극 활물질 구형화도 보다 큰 범위에서 0.5 내지 1.0 범위일 수 있다. 상기 구형화도가 0.5 미만인 경우에는 상기 합제 층(A)의 구성과 차별화를 가지기 어려울 수 있으므로 바람직하지 않다.In addition, the electrode active material spheroidization degree of the electrode mixture layer (B) may be in the range of 0.5 to 1.0 in a larger range than the electrode active material spheroidization degree of the electrode mixture layer (A). If the degree of sphericity is less than 0.5, it is not preferable because it may be difficult to have a differentiation and configuration of the mixture layer (A).

도 1 및 도 2에는 전극 합제 층(A)에 존재하는 전극 활물질, 전극 합제 층(B)에 존재하는 전극 활물질의 구형화도를 보여주는 모식도를 도시하였다.1 and 2 are schematic diagrams showing spherical degrees of the electrode active material present in the electrode mixture layer (A) and the electrode active material present in the electrode mixture layer (B).

도 1 및 도 2을 참조하면, 전극 합제 층(A)에 존재하는 전극 활물질의 구형화도(b/a)는 약 0.87이고, 전극 합제 층(B)에 존재하는 전극 활물질의 구형화도(b/a)는 약 0.97로 1에 가깝다. 즉, 전극 합제 층(A)의 전극 활물질의 구형화도가 전극 합제 층(B)의 전극 활물질의 구형화도보다 작은 것으로 구성된다.1 and 2, the degree of sphericity (b / a) of the electrode active material present in the electrode mixture layer (A) is about 0.87, and the degree of sphericity of the electrode active material present in the electrode mixture layer (B) (b / a) is about 0.97, close to 1. That is, the sphericity degree of the electrode active material of an electrode mixture layer (A) is comprised less than the sphericity degree of the electrode active material of an electrode mixture layer (B).

상기 구조에서, 상기 전극 합제 층(A)과 전극 합제 층(B)의 두께 비는 30:70 ~ 70:30일 수 있고, 상세하게는, 45:55 ~ 55:45일 수 있다. 상기 범위를 벗어나, 전극 합제 층(A)의 두께가 너무 작은 경우에는, 집전체에 가까운 부분에서도 밀도가 낮아 전자 전도도의 향상이라는 효과를 발휘하기 어렵고, 전극 합제 층(B)의 두께가 너무 작은 경우에는 집전체에 먼 부분에서도 밀도가 높아져 전해액과 맞닿는 표면적이 작으므로 전해액 함침성이 저하되고, 이로 인하여 이온 전도도 향상이라는 효과를 발휘하기 어려우므로 바람직하지 않다.In the structure, the thickness ratio of the electrode mixture layer (A) and the electrode mixture layer (B) may be 30:70 to 70:30, in detail, may be 45:55 to 55:45. If the thickness of the electrode mixture layer (A) is out of the above range, the density of the electrode mixture layer (A) is too small, and the density of the electrode mixture layer (B) is too low to exert an effect of improving the electron conductivity, and the thickness of the electrode mixture layer (B) is too small. In this case, since the density increases even in a part far from the current collector and the surface area contacting the electrolyte is small, the electrolyte impregnation is lowered, which is not preferable because it is difficult to exert an effect of improving the ionic conductivity.

상기 조건들을 만족하는 전극의 전극 저항은 상세하게는, 0.07 Ω/cm 이하일 수 있고, 더욱 상세하게는, 0.05 Ω/cm 이하일 수 있다.The electrode resistance of the electrode satisfying the above conditions may be, in detail, 0.07 Ω / cm or less, and more specifically, 0.05 Ω / cm or less.

상기 이차전지용 전극은 양극 활물질을 포함하는 양극 또는 음극 활물질을 포함하는 음극일 수 있다.The secondary battery electrode may be a cathode including a cathode active material or an anode active material.

상기 이차전지용 양극은 양극 집전체 상에 양극 활물질, 도전재 및 바인더의 혼합물을 도포한 후 건조 및 프레싱하여 제조되며, 필요에 따라서는 상기 혼합물에 충진제를 더 첨가하기도 한다.The positive electrode for a secondary battery is prepared by applying a mixture of a positive electrode active material, a conductive material and a binder on a positive electrode current collector, followed by drying and pressing. If necessary, a filler may be further added to the mixture.

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 changes in the battery. Examples of the positive electrode current collector include stainless steel, aluminum, nickel, titanium, sintered carbon, aluminum or stainless steel A surface treated with carbon, nickel, titanium, silver or 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 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; LiNixMn2-xO4로 표현되는 스피넬 구조의 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 layered compound such as lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ), 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 and Cu 2 V 2 O 7 ; A Ni-site type lithium nickel oxide expressed by the formula LiNi 1-x M x O 2 (where 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 ( where, M = Co, Ni, Fe , Cr, and Zn, or Ta, x = 0.01 ~ 0.1 Im) or Li 2 Mn 3 MO 8 (where, M = Fe, Co, Ni, Cu, or Zn); A lithium manganese composite oxide having a spinel structure represented by LiNi x Mn 2-x O 4 ; LiMn 2 O 4 in which a part of Li in the formula is substituted with an alkaline earth metal ion; Disulfide compounds; Fe 2 (MoO 4 ) 3 , and the like. However, the present invention is not limited to these.

하나의 구체적인 예에서, 상기 양극 활물질은 화학식 1로 표시되는 고전위 산화물인 스피넬 구조의 리튬 망간 복합 산화물일 수 있다. In one specific example, the cathode active material may be a lithium manganese composite oxide having a spinel structure, which is a high potential oxide represented by Chemical Formula 1.

LixMyMn2-yO4-zAz (1) Li x M y Mn 2 - y O 4 - z z (1)

상기 식에서, 0.9≤x≤1.2, 0<y<2, 0≤z<0.2이고, Wherein 0 < y < 2, 0 z < 0.2,

M은 Al, Mg, Ni, Co, Fe, Cr, V, Ti, Cu, B, Ca, Zn, Zr, Nb, Mo, Sr, Sb, W, Ti 및 Bi로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 원소이며;M is at least one element selected from the group consisting of Al, Mg, Ni, Co, Fe, Cr, V, Ti, Cu, B, Ca, Zn, Zr, Nb, Mo, Sr, Sb, W, ;

A는 -1 또는 -2가의 하나 이상의 음이온이다.A is one or more of an anion of -1 or -2.

상세하게는, 상기 리튬 망간 복합 산화물은 하기 화학식 2로 표시되는 리튬 니켈 망간 복합 산화물일 수 있으며, 더욱 상세하게는 LiNi0.5Mn1.5O4 또는 LiNi0.4Mn1.6O4일 수 있다.In detail, the lithium manganese composite oxide may be a lithium nickel manganese composite oxide represented by the following Chemical Formula 2, and more specifically, LiNi 0.5 Mn 1.5 O 4 or LiNi 0.4 Mn 1.6 O 4 .

LixNiyMn2-yO4 (2)Li x Ni y Mn 2-y O 4 (2)

상기 식에서, 0.9≤x≤1.2, 0.4≤y≤0.5이다.In the above formula, 0.9? X? 1.2 and 0.4? Y? 0.5.

상기 도전재는 통상적으로 양극 활물질을 포함한 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 내지 50 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 50% 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 바인더는 활물질과 도전재 등의 결합과 집전체에 대한 결합에 조력하는 성분으로서, 통상적으로 양극 활물질을 포함하는 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 내지 50 중량%로 첨가된다. 이러한 바인더의 예로는, 폴리불화비닐리덴, 폴리비닐알코올, 카르복시메틸셀룰로우즈(CMC), 전분, 히드록시프로필셀룰로우즈, 재생 셀룰로우즈, 폴리비닐피롤리돈, 테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌-디엔 테르 폴리머(EPDM), 술폰화 EPDM, 스티렌 브티렌 고무, 불소 고무, 다양한 공중합체 등을 들 수 있다.The binder is a component that assists in bonding of the active material and the conductive material and bonding to the current collector, and is usually added in an amount of 1 to 50 wt% based on the total weight of the mixture containing the cathode active material. Examples of such binders include polyvinylidene fluoride, polyvinyl alcohol, carboxymethylcellulose (CMC), starch, hydroxypropylcellulose, regenerated cellulose, polyvinylpyrrolidone, tetrafluoroethylene, polyethylene , Polypropylene, ethylene-propylene-diene terpolymer (EPDM), sulfonated EPDM, styrene butylene rubber, fluorine rubber, various copolymers and the like.

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.

반면에, 음극은 음극 집전체 상에 음극 활물질을 도포, 건조 및 프레싱하여 제조되며, 필요에 따라 상기에서와 같은 도전재, 바인더, 충진제 등이 선택적으로 더 포함될 수 있다.On the other hand, the negative electrode is manufactured by applying, drying and pressing an anode active material on an anode current collector, and may optionally further include a conductive material, a binder, a filler, and the like as described above.

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 an anode current collector is not particularly limited as long as it has electrical conductivity without causing chemical changes in the battery, and examples of the anode current collector include copper, stainless steel, aluminum, nickel, titanium, sintered carbon, a surface of copper or stainless steel A surface treated with carbon, nickel, titanium, silver or the like, an aluminum-cadmium alloy, or 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; 티타늄 산화물; 리튬 티타늄 산화물 등을 사용할 수 있다.The negative electrode active material may include, for example, carbon such as non-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 &lt; x &lt; Lithium metal; Lithium alloy; Silicon-based alloys; Tin alloy; 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 Bi 2 O 5 ; Conductive polymers such as polyacetylene; Li-Co-Ni-based materials; Titanium oxide; Lithium titanium oxide and the like can be used.

하나의 구체적인 예에서, 상기 음극 활물질은 하기 화학식 3으로 표시되는 리튬 금속 산화물일 수 있다. In one specific example, the negative electrode active material may be a lithium metal oxide represented by the following Chemical Formula 3.

LiaM’bO4-cAc (3)Li a M ' b O 4-ca c (3)

상기 식에서, M’은 Ti, Sn, Cu, Pb, Sb, Zn, Fe, In, Al 및 Zr로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 원소이고; In the above formula, M 'is at least one element selected from the group consisting of Ti, Sn, Cu, Pb, Sb, Zn, Fe, In, Al and Zr;

a 및 b는 0.1≤a≤4; 0.2≤b≤4의 범위에서 M’의 산화수(oxidation number)에 따라 결정되며;a and b are 0.1? a? 4; Is determined according to the oxidation number of M 'in the range of 0.2? B? 4;

c는 0≤c<0.2의 범위에서 산화수에 따라 결정되고;c is determined according to the oxidation number in the range of 0? c <0.2;

A는 -1 또는 -2가의 하나 이상의 음이온이다.A is one or more of an anion of -1 or -2.

상세하게는, 상기 화학식 3의 리튬 금속 산화물은 하기 화학식 4로 표시되는 리튬 티타늄 산화물(LTO)일 수 있고, 구체적으로 Li0.8Ti2.2O4, Li2.67Ti1.33O4, LiTi2O4, Li1.33Ti1.67O4, Li1.14Ti1.71O4 등 일 수 있으나, 리튬 이온을 흡장/방출할 수 있는 것이면 그 조성 및 종류에 있어 별도의 제한은 없으며, 더욱 상세하게는, 충방전시 결정 구조의 변화가 적고 가역성이 우수한 스피넬 구조의 Li1.33Ti1.67O4 또는 LiTi2O4일 수 있다.Specifically, the lithium metal oxide of Formula 3 may be lithium titanium oxide (LTO) represented by the following formula (4), specifically Li 0.8 Ti 2.2 O 4 , Li 2.67 Ti 1.33 O 4 , LiTi 2 O 4 , Li 1.33 Ti 1.67 O 4 , Li 1.14 Ti 1.71 O 4, etc., but if the lithium ions can be occluded / released there is no restriction in the composition and type, and more specifically, the crystal structure of the charge and discharge It may be Li 1.33 Ti 1.67 O 4 or LiTi 2 O 4 of the spinel structure with little change and excellent reversibility.

LiaTibO4 (4)Li a Ti b O 4 (4)

상기 식에서, 0.5≤a≤3, 1≤b≤2.5 이다.In the above formula, 0.5? A? 3, 1? B? 2.5.

하나의 예에서, 상기 음극 활물질로 리튬 티타늄 산화물(LTO)를 사용하는 경우, LTO 자체의 전자 전도도가 낮으므로 상기와 같은 전극 구조가 바람직하다. 또한, 이 경우, LTO의 높은 전위로 인하여 상대적으로 고전위를 가지는 상기 화학식 2로 표시되는 LixNiyMn2-yO4의 스피넬 리튬 니켈 망간 복합 산화물을 양극 활물질로 사용하는 것이 바람직하다.In one example, when lithium titanium oxide (LTO) is used as the negative electrode active material, the electrode structure as described above is preferable because the electron conductivity of LTO itself is low. In this case, it is preferable to use a spinel lithium nickel manganese composite oxide of Li x Ni y Mn 2-y O 4 represented by Formula 2 having a relatively high potential due to the high potential of LTO as the positive electrode active material.

본 발명은 상기 전극을 포함하는 이차전지를 제공하고, 상기 이차전지는, 상기 양극과 음극 사이에 분리막이 개재된 구조의 전극조립체에 리튬염 함유 전해액이 함침되어 있는 구조로 이루어진 리튬 이차전지일 수 있다.The present invention provides a secondary battery including the electrode, and the secondary battery may be a lithium secondary battery having a structure in which a lithium salt-containing electrolyte is impregnated in an electrode assembly having a structure in which a separator is interposed between the positive electrode and the negative electrode. have.

상기 분리막은 양극과 음극 사이에 개재되며, 높은 이온 투과도와 기계적 강도를 가지는 절연성의 얇은 박막이 사용된다. 분리막의 기공 직경은 일반적으로 0.01 ~ 10 ㎛이고, 두께는 일반적으로 5 ~ 300 ㎛이다. 이러한 분리막으로는, 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.The separation membrane is interposed between the anode and the cathode, and an insulating thin film having high ion permeability and mechanical strength is used. The pore diameter of the separator is generally 0.01 to 10 mu m and the thickness is generally 5 to 300 mu m. Such separation membranes include, for example, olefinic polymers such as polypropylene, which are chemically resistant and hydrophobic; 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.

상기 리튬염 함유 전해액은 전해액과 리튬염으로 이루어져 있으며, 상기 전해액으로는 비수계 유기용매, 유기 고체 전해질, 무기 고체 전해질 등이 사용되지만 이들만으로 한정되는 것은 아니다.The electrolyte solution containing the lithium salt is composed of an electrolyte solution and a lithium salt. The electrolyte solution may be a non-aqueous organic solvent, an organic solid electrolyte, or an inorganic solid electrolyte, but is not limited thereto.

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.Examples of the inorganic solid electrolyte include 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, (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 2) 2 NLi, chloroborane lithium, lower aliphatic carboxylic acid lithium, lithium tetraphenyl borate and imide.

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) 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), and the like.

하나의 구체적인 예에서, LiPF6, LiClO4, LiBF4, LiN(SO2CF3)2 등의 리튬염을, 고유전성 용매인 EC 또는 PC의 환형 카보네이트와 저점도 용매인 DEC, DMC 또는 EMC의 선형 카보네이트의 혼합 용매에 첨가하여 리튬염 함유 비수계 전해질을 제조할 수 있다.In one specific example, lithium salts such as LiPF 6 , LiClO 4 , LiBF 4 , LiN (SO 2 CF 3 ) 2, and the like, may be prepared by cyclic carbonate of EC or PC, which is a highly dielectric solvent, and DEC, DMC, or EMC, which are low viscosity solvents. Lithium salt-containing non-aqueous electrolyte can be prepared by adding to a mixed solvent of linear carbonate.

본 발명은 또한, 상기 이차전지를 단위전지로 포함하는 전지모듈을 제공하고, 상기 전지모듈을 포함하는 전지팩을 제공한다.The present invention also provides a battery module including the secondary battery as a unit cell, and a battery pack including the battery module.

상기 전지팩은 고온 안정성 및 긴 사이클 특성과 높은 레이트 특성 등이 요구되는 디바이스의 전원으로 사용될 수 있다.The battery pack may be used as a power source for devices requiring high temperature stability, long cycle characteristics, high rate characteristics, and the like.

상기 디바이스의 구체적인 예로는 전지적 모터에 의해 동력을 받아 움직이는 파워 툴(power tool); 전기자동차(Electric Vehicle, EV), 하이브리드 전기자동차(Hybrid Electric Vehicle, HEV), 플러그-인 하이브리드 전기자동차(Plug-in Hybrid Electric Vehicle, PHEV) 등을 포함하는 전기차; 전기 자전거(E-bike), 전기 스쿠터(E-scooter)를 포함하는 전기 이륜차; 전기 골프 카트(electric golf cart); 전력저장용 시스템 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.Specific examples of the device include a power tool moving by being driven by an electric motor; An electric vehicle including an electric vehicle (EV), a hybrid electric vehicle (HEV), a plug-in hybrid electric vehicle (PHEV), and the like; An electric motorcycle including an electric bike (E-bike) and an electric scooter (E-scooter); An electric golf cart; And a power storage system, but the present invention is not limited thereto.

본 발명은, 집전체의 일면 또는 양면에 전극 합제가 도포되어 있는 이차전지용 전극을 제조하는 방법으로서, This invention is a method of manufacturing the electrode for secondary batteries in which the electrode mixture is apply | coated to one side or both sides of an electrical power collector,

(i) 전극 집전체에 구형화도가 상대적으로 낮은 활물질을 포함하는 전극 합제를 1차 코팅하는 단계; 및(i) first coating an electrode mixture including an active material having a relatively low sphericity on the electrode current collector; And

(ii) 상기 1차 코팅된 전극에 구형화도가 상대적으로 높은 활물질을 포함하는 전극 합제를 2차 코팅하는 단계;(ii) second coating an electrode mixture including an active material having a relatively high sphericity on the primary coated electrode;

를 포함하는 이차전지용 전극의 제조방법을 제공한다.It provides a method for manufacturing a secondary battery electrode comprising a.

상기 구형화도가 상대적으로 높고 낮다는 것은 1차 코팅용 전극 합제의 전극 활물질 구형화도와 2차 코팅용 전극 합제의 전극 활물질 구형화도를 비교한 것이다.Relatively high and low sphericity is to compare the spheroidization degree of the electrode active material of the electrode mixture for primary coating and the electrode active material sphericity of the electrode mixture for secondary coating.

상기 전극의 제조방법에서, 1차 코팅 후 건조 과정을 추가로 포함할 수 있다. 건조 과정 없이도 구형화도가 낮은 합제 층 위에 구형화도가 높은 합제 층을 도포할 수 있으나, 건조 과정을 거치는 경우에는 합제 상호간에 혼합되는 것을 방지할 수 있어 효과적이다.In the manufacturing method of the electrode, it may further comprise a drying process after the primary coating. It is possible to apply the high sphericity mixture layer on the low spherical mixture layer without drying, but when the drying process is to prevent the mixture between the mixture is effective.

상기 전극의 제조방법은 2차 코팅 후에 전극을 건조하고 프레스하는 과정을 추가로 포함할 수 있다.The method of manufacturing the electrode may further include a process of drying and pressing the electrode after the secondary coating.

상기에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 이차전지용 전극은 구형화도가 상이한 활물질을 사용하여 다층 구조 전극을 제조함으로써, 전해액 함침성, 이온 전도도, 및 전자 전도도 등이 향상되어, 이를 포함하는 이차전지의 전기화학적 성능을 향상시키는 효과가 있다.As described above, the electrode for secondary batteries according to the present invention is manufactured by using a multi-layered electrode using an active material having a different degree of sphericity, thereby improving electrolyte solution impregnation, ion conductivity, and electron conductivity, and the like. There is an effect of improving the electrochemical performance.

도 1은 전극 합제 층(A)에 존재하는 전극 활물질의 구형화도를 보여주는 모식도이다;
도 2는 전극 합제 층(B)에 존재하는 전극 활물질의 구형화도를 보여주는 모식도이다.
1 is a schematic diagram showing the degree of sphericity of an electrode active material present in the electrode mixture layer (A);
2 is a schematic diagram showing the degree of sphericity of the electrode active material present in the electrode mixture layer (B).

이하, 실시예를 통해 본 발명을 더욱 상술하지만, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명의 범주가 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, the present invention will be described in further detail with reference to the following examples. However, the following examples are for illustrative purposes only and are not intended to limit the scope of the present invention.

<실시예 1>&Lt; Example 1 >

음극의 제조Cathode manufacturing

주사 현미경(SEM: Hitachi, S-4800)으로 관찰한 결과, 평균 구형화도가 0.87인 Li1.33Ti1.67O4를 제 1 음극 활물질로 사용하고, 도전재(Super-C), 바인더(PVdF)를 각각 90: 5: 5의 중량비로 NMP(N-methyl-2-pyrrolidone)에 넣고 믹싱하여 제 1 음극 합제를 제조하고, 평균 구형화도가 0.97인 Li1.33Ti1.67O4를 제 2 음극 활물질로 사용하고, 도전재(Super-C), 바인더(PVdF)를 각각 90: 5: 5 의 중량비로 NMP에 넣고 믹싱하여 제 2 음극 합제를 제조하였다. 이 때, 상기 장축 길이에 대한 단축 길이의 비(b/a)를 구형화도로 정의한다.When observed with a scanning microscope (SEM: Hitachi, S-4800), Li 1.33 Ti 1.67 O 4 having an average sphericity of 0.87 was used as the first anode active material, and a conductive material (Super-C) and a binder (PVdF) were used. Each was mixed with N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) at a weight ratio of 90: 5: 5 to prepare a first negative electrode mixture, and Li 1.33 Ti 1.67 O 4 having an average sphericity of 0.97 was used as a second negative electrode active material. Then, a conductive material (Super-C) and a binder (PVdF) were put into NMP at a weight ratio of 90: 5: 5 and mixed, respectively, to prepare a second negative electrode mixture. At this time, the ratio (b / a) of the short axis length to the long axis length is defined as a spherical degree.

제조된 제 1 음극 합제를 20 ㎛ 두께의 구리 호일에 40 ㎛ 두께로 코팅한 후 건조하고, 제 2 음극 합제를 상기 제 1 음극 합제 코팅층 상에 40 ㎛ 두께로 코팅한 후 압연 및 건조하여 음극을 제조하였다. 이 때, 음극의 공극률(porosity) 및 음극 저항을 측정한 결과, 공극률은 40%이고, 저항은 0.05 Ω/cm이었다.
The prepared first negative electrode mixture was coated with 20 μm thick copper foil at a thickness of 40 μm and dried, and the second negative electrode mixture was coated on the first negative electrode mixture coating layer with a thickness of 40 μm, and then rolled and dried to form a negative electrode. Prepared. At this time, the porosity and the negative electrode resistance of the negative electrode were measured, and the porosity was 40% and the resistance was 0.05 Ω / cm.

이차전지의 제조Manufacture of Secondary Battery

LiNi0.5Mn1.5O4를 양극 활물질로 사용하고 도전재(Super-C), 바인더(PVdF)를 각각 90: 6.5: 3.5 의 중량비로 NMP에 넣고 믹싱하여 양극 합제를 제조한 후 20 ㎛ 두께의 알루미늄 호일에 코팅하고, 압연 및 건조하여 양극을 제조하였다. LiNi 0.5 Mn 1.5 O 4 is used as a positive electrode active material, and a conductive material (Super-C) and a binder (PVdF) are added to NMP in a weight ratio of 90: 6.5: 3.5, respectively, and mixed to prepare a positive electrode mixture. The foil was coated, rolled and dried to prepare a positive electrode.

상기 음극과 양극 사이에 분리막(셀가드TM, 두께: 20 ㎛)을 개재하여 전극조립체를 제조한 후, 상기 전극조립체를 파우치형 전지케이스에 수납한 고, 1 M의 LiPF6이 포함된 카보네이트 계열의 복합 용액을 전해질로 주입한 다음, 밀봉하여 리튬 이차전지를 제조하였다.
After preparing an electrode assembly through a separator (Celgard TM , thickness: 20 μm) between the cathode and the anode, the electrode assembly was housed in a pouch-type battery case, and a carbonate-based series containing 1 M LiPF 6 was present. The composite solution of was injected into an electrolyte and then sealed to prepare a lithium secondary battery.

<비교예 1>&Lt; Comparative Example 1 &

음극의 제조시 평균 구형화도가 0.97인 음극 활물질(Li1.33Ti1.67O4), 도전재(Super-C), 및 바인더(PVdF)를 각각 90: 5: 5 의 중량비로 NMP에 넣고 믹싱하여 음극 합제를 제조한 후, 이를 20 ㎛ 두께의 구리 호일에 80 ㎛ 두께로 코팅하고, 압연 및 건조하여 음극을 제조한 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 리튬 이차전지를 제조하였다. 이 때, 음극의 공극률(porosity) 및 음극 저항을 측정한 결과, 공극률은 40%이고, 저항은 0.08 Ω/cm이었다.
A negative electrode active material (Li 1.33 Ti 1.67 O 4 ), a conductive material (Super-C), and a binder (PVdF) each having an average sphericity of 0.97 in the preparation of the negative electrode were mixed in NMP at a weight ratio of 90: 5: 5 and mixed with the negative electrode. After the mixture was prepared, a lithium secondary battery was prepared in the same manner as in Example 1 except that the copper foil having a thickness of 20 μm was coated with a thickness of 80 μm, rolled, and dried to prepare a negative electrode. At this time, the porosity and the negative electrode resistance of the negative electrode were measured, and the porosity was 40%, and the resistance was 0.08 Ω / cm.

<실험예 1><Experimental Example 1>

상기 실시예 1 및 비교예 1에서 제조된 리튬 이차 전지들을 대상으로, 레이트 특성을 확인하기 위해 3C rate에서의 용량을 측정하였고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.For lithium secondary batteries prepared in Example 1 and Comparative Example 1, the capacity at 3C rate was measured to confirm rate characteristics, and the results are shown in Table 1 below.

3C-rate, capacity ratio (%)3C-rate, capacity ratio (%) 실시예 1Example 1 92.0%92.0% 비교예 1Comparative Example 1 89.0%89.0%

상기 표 1에서 보는 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예 1의 전지의 경우 비교예 1의 전지에 비하여 레이트 특성이 향상되었음을 확인할 수 있다. As shown in Table 1, in the case of the battery of Example 1 according to the present invention it can be seen that the rate characteristic is improved compared to the battery of Comparative Example 1.

이는 구형화도가 상대적으로 낮은 활물질을 포함하는 전극 합제를 1차 코팅하고, 구형화도가 상대적으로 높은 활물질을 포함하는 전극 합제를 2차 코팅하는 방법을 사용함으로써, 평균 구형화도가 0.97인 전극 활물질만을 사용하는 경우에 비해 전극 집전체에 가까운 부분의 밀도가 더 높은 전극을 제조할 수 있으므로, 전자 전도도가 향상되기 때문이다.This method uses a method of primary coating an electrode mixture containing an active material having a relatively low sphericity, and secondary coating of an electrode mixture containing an active material having a relatively high sphericity, thereby obtaining only an electrode active material having an average sphericity of 0.97. This is because an electrode having a higher density of a portion closer to the electrode current collector can be produced than in the case of use, thereby improving the electronic conductivity.

비록, 본 발명에 따른 2층 구조의 전극을 갖는 이차전지의 전해액 함침성은 평균 구형화도가 높은 전극 활물질만을 사용하는 경우에 비해 전극 집전체에 가까운 부분의 밀도가 높아지므로 다소 떨어질 수 있으나, 상기와 같이 레이트 특성이 향상되는 효과를 발휘하면서도 소망하는 정도의 전해액 함침성을 유지할 수 있음을 확인하였다. 또한, 양극과 음극 모두에 본 발명에 따른 제조방법을 적용하면, 레이트 특성이 더욱 향상되는 효과가 있다.
Although, the electrolyte impregnability of the secondary battery having the electrode having a two-layer structure according to the present invention may be slightly lowered since the density of the portion close to the electrode current collector is higher than that of using only the electrode active material having a high average sphericity. Similarly, it was confirmed that the electrolyte solution impregnation of the desired degree can be maintained while exhibiting the effect of improving the rate characteristic. In addition, if the manufacturing method according to the present invention is applied to both the positive electrode and the negative electrode, there is an effect that the rate characteristic is further improved.

본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 상기 내용을 바탕을 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.

Claims (25)

전극 집전체의 일면 또는 양면에 전극 합제가 도포되어 있는 이차전지용 전극으로서, 상기 전극 합제는 2층 이상의 구조로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 이차전지용 전극.A secondary battery electrode having an electrode mixture applied to one surface or both surfaces of an electrode current collector, wherein the electrode mixture has a structure of two or more layers. 제 1 항에 있어서, 상기 전극 합제는 집전체에 가까운 부분의 전극 합제 층(A)의 전극 활물질 구형화도가 집전체에서 먼 부분의 전극 합제 층(B)의 구형화도 보다 작은 것을 특징으로 하는 이차전지용 전극.2. The secondary electrode according to claim 1, wherein the electrode mixture has a smaller degree of spheroidization of the electrode active material layer of the electrode mixture layer (A) near the current collector than that of the electrode mixture layer (B) of the portion farther from the current collector. Battery electrode. 제 2 항에 있어서, 상기 구형화도는 입자의 장축 길이(La)에 대한 단축 길이(Lb)의 비(Lb/La)인 것을 특징으로 하는 이차전지용 전극.3. The secondary battery electrode according to claim 2, wherein the degree of sphericity is a ratio L b / L a of the short axis length L b to the major axis length L a of the particles. 제 2 항에 있어서, 상기 전극 합제 층(A)의 전극 활물질 구형화도는 0.3 내지 0.9 범위인 것을 특징으로 하는 이차전지용 전극.The electrode for secondary batteries according to claim 2, wherein the electrode active material spheroidization degree of the electrode mixture layer (A) is in a range of 0.3 to 0.9. 제 2 항에 있어서, 상기 전극 합제 층(B)의 전극 활물질 구형화도는 상기 전극 합제 층(A)의 전극 활물질 구형화도 보다 큰 범위에서 0.5 내지 1.0 범위인 것을 특징으로 하는 이차전지용 전극.The electrode according to claim 2, wherein the electrode active material spheroidization degree of the electrode mixture layer (B) is in the range of 0.5 to 1.0 in a range larger than the electrode active material sphericity degree of the electrode mixture layer (A). 제 2 항에 있어서, 상기 전극 합제 층(A)과 전극 합제 층(B)의 두께 비는 30:70 ~ 70:30 인 것을 특징으로 하는 이차전지용 전극.The electrode for secondary batteries according to claim 2, wherein the thickness ratio of the electrode mixture layer (A) and the electrode mixture layer (B) is 30:70 to 70:30. 제 6 항에 있어서, 상기 전극 합제 층(A)과 전극 합제 층(B)의 두께 비는 45:55 ~ 55:45 인 것을 특징으로 하는 이차전지용 전극.The electrode for secondary batteries according to claim 6, wherein the thickness ratio of the electrode mixture layer (A) and the electrode mixture layer (B) is 45:55 to 55:45. 제 1 항에 있어서, 상기 전극은 전극 저항이 0.07 Ω/cm 이하인 것을 특징으로 하는 이차전지용 전극.The electrode of claim 1, wherein the electrode has an electrode resistance of 0.07 Ω / cm or less. 제 1 항에 있어서, 상기 전극은 전극 저항이 0.05 Ω/cm 이하인 것을 특징으로 하는 이차전지용 전극.The method of claim 1, wherein the electrode has a secondary battery electrode, characterized in that the electrode resistance is 0.05 Ω / cm or less. 제 1 항에 있어서, 상기 전극은 양극 또는 음극인 것을 특징으로 하는 이차전지용 전극.According to claim 1, wherein the electrode is a secondary battery electrode, characterized in that the positive electrode or the negative electrode. 제 10 항에 있어서, 상기 양극은 양극 활물질로 하기 화학식 1로 표시되는 스피넬 구조의 리튬 망간 복합 산화물을 포함하는 고전압 양극인 것을 특징으로 하는 이차전지용 전극:
LixMyMn2-yO4-zAz (1)
상기 식에서, 0.9≤x≤1.2, 0<y<2, 0≤z<0.2이고,
M은 Al, Mg, Ni, Co, Fe, Cr, V, Ti, Cu, B, Ca, Zn, Zr, Nb, Mo, Sr, Sb, W, Ti 및 Bi로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 원소이며;
A는 -1 또는 -2가의 하나 이상의 음이온이다.
The electrode of claim 10, wherein the cathode is a high voltage cathode including a lithium manganese composite oxide having a spinel structure represented by Chemical Formula 1 as a cathode active material:
Li x M y Mn 2 - y O 4 - z z (1)
Wherein 0 < y < 2, 0 z < 0.2,
M is at least one element selected from the group consisting of Al, Mg, Ni, Co, Fe, Cr, V, Ti, Cu, B, Ca, Zn, Zr, Nb, Mo, Sr, Sb, W, ;
A is one or more of an anion of -1 or -2.
제 11 항에 있어서, 상기 화학식 1의 리튬 망간 복합 산화물은 하기 화학식 2로 표시되는 리튬 니켈 망간 복합 산화물(Lithium Nickel Manganese complex Oxide: LNMO)인 것을 특징으로 하는 이차전지용 전극:
LixNiyMn2-yO4 (2)
상기 식에서, 0.9≤x≤1.2, 0.4≤y≤0.5이다.
The method of claim 11, wherein the lithium manganese composite oxide of Formula 1 is a lithium nickel manganese complex oxide (Lithium Nickel Manganese complex oxide: LNMO) represented by the formula (2):
Li x Ni y Mn 2-y O 4 (2)
In the above formula, 0.9? X? 1.2 and 0.4? Y? 0.5.
제 12 항에 있어서, 상기 화학식 2의 리튬 니켈 망간 복합 산화물은 LiNi0.5Mn1.5O4 또는 LiNi0.4Mn1.6O4인 것을 특징으로 하는 이차전지용 전극.The method of claim 12, wherein the lithium nickel manganese composite oxide of Formula 2 is LiNi 0.5 Mn 1.5 O 4 or LiNi 0.4 Mn 1.6 O 4 The electrode for secondary batteries, characterized in that. 제 10 항에 있어서, 상기 음극은 음극 활물질로 하기 화학식 3으로 표시되는 리튬 금속 산화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지용 전극:
LiaM’bO4-cAc (3)
상기 식에서, M’은 Ti, Sn, Cu, Pb, Sb, Zn, Fe, In, Al 및 Zr로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 원소이고;
a 및 b는 0.1≤a≤4; 0.2≤b≤4의 범위에서 M’의 산화수(oxidation number)에 따라 결정되며;
c는 0≤c<0.2의 범위에서 산화수에 따라 결정되고;
A는 -1 또는 -2가의 하나 이상의 음이온이다.
The method of claim 10, wherein the negative electrode is a negative electrode active material for a secondary battery comprising a lithium metal oxide represented by the following formula (3):
Li a M ' b O 4-ca c (3)
In the above formula, M 'is at least one element selected from the group consisting of Ti, Sn, Cu, Pb, Sb, Zn, Fe, In, Al and Zr;
a and b are 0.1? a? 4; Is determined according to the oxidation number of M 'in the range of 0.2? B? 4;
c is determined according to the oxidation number in the range of 0? c <0.2;
A is one or more of an anion of -1 or -2.
제 14 항에 있어서, 상기 화학식 3의 리튬 금속 산화물은 하기 화학식 4로 표시되는 리튬 티타늄 산화물(Lithium Titanium Oxide: LTO)인 것을 특징으로 하는 이차전지용 전극:
LiaTibO4 (4)
상기 식에서, 0.5≤a≤3, 1≤b≤2.5 이다.
The method of claim 14, wherein the lithium metal oxide of Formula 3 is a lithium titanium oxide (Lithium Titanium Oxide: LTO) represented by the formula (4):
Li a Ti b O 4 (4)
In the above formula, 0.5? A? 3, 1? B? 2.5.
제 15 항에 있어서, 상기 리튬 티타늄 산화물은 Li1.33Ti1.67O4 또는 LiTi2O4인 것을 특징으로 하는 이차전지용 전극.The electrode of claim 15, wherein the lithium titanium oxide is Li 1.33 Ti 1.67 O 4 or LiTi 2 O 4 . 제 1 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지.The secondary battery according to any one of claims 1 to 16, comprising the electrode. 제 17 항에 있어서, 상기 이차전지는 리튬 이차전지인 것을 특징으로 하는 이차전지.The secondary battery of claim 17, wherein the secondary battery is a lithium secondary battery. 제 17 항에 따른 이차전지를 단위전지로 포함하는 것을 특징으로 하는 전지모듈.A battery module comprising the secondary battery according to claim 17 as a unit cell. 제 19 항에 따른 전지모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 전지팩.A battery pack comprising the battery module according to claim 19. 제 20 항에 따른 전지팩을 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스.Device comprising a battery pack according to claim 20. 제 21 항에 있어서, 상기 디바이스는 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 플러그-인 하이브리드 전기자동차, 또는 전력저장용 시스템인 것을 특징으로 하는 디바이스.22. The device of claim 21, wherein the device is an electric vehicle, a hybrid electric vehicle, a plug-in hybrid electric vehicle, or a system for power storage. 전극 집전체의 일면 또는 양면에 전극 합제가 도포되어 있는 이차전지용 전극을 제조하는 방법으로서,
(i) 전극 집전체에 구형화도가 상대적으로 낮은 활물질을 포함하는 전극 합제를 1차 코팅하는 단계; 및
(ii) 상기 1차 코팅된 전극에 구형화도가 상대적으로 높은 활물질을 포함하는 전극 합제를 2차 코팅하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지용 전극의 제조방법.
As a method of manufacturing an electrode for secondary batteries, the electrode mixture is coated on one or both sides of the electrode current collector,
(i) first coating an electrode mixture including an active material having a relatively low sphericity on the electrode current collector; And
(ii) second coating an electrode mixture including an active material having a relatively high sphericity on the primary coated electrode;
Method for producing a secondary battery electrode comprising a.
제 23 항에 있어서, 상기 1차 코팅 후 건조 과정을 추가하는 것을 특징으로 하는 이차전지용 전극의 제조방법.24. The method of claim 23, wherein a drying process is added after the primary coating. 제 23 항에 있어서, 상기 2차 코팅 후 건조 과정 및 프레스 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지용 전극의 제조방법.24. The method of claim 23, wherein the secondary coating includes a drying process and a pressing process after the secondary coating.
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